第一节酶的研究历史第二节酶的概念及特点第三节酶的分类和命名第四节酶的化学本质第五节酶的结构与功能的关系第六节酶作用的专一性第七节酶的作用机制第八节酶促反应动力学及影响因素第一节酶的研究历史酶的发现和提出:1897年,Buchner兄弟用不含细胞的酵母汁成功实现了发酵。提出了发酵与活细胞无关,而与细胞液中的酶有关1913年,Michaelis和Menten提出了酶促动力学原理—米氏学说1926年,Sumner从刀豆种子中分离、纯化得到了脲酶结晶,首次证明酶是具有催化活性的蛋白质1928年,Cech对四膜虫的研究中发现RNA具有催化作用第二节酶的概念及特点2.酶的作用特点–2.1酶和一般催化剂的共性–2.2酶作为生物催化剂的特性(区别)2.2.1高效性2.2.2专一性2.2.3反应条件温和2.2.5酶活力可调节控制2.2.6酶的作用部位特殊酶是一类具有催化功能的生物大分子,亦称为生物催化剂Biocatalysts酶催化的生物化学反应,称为酶促反应Enzymaticreaction。在酶的催化下发生化学变化的物质,称为底物substrate2.酶的作用特点2.1酶和一般催化剂的共性它能够改变化学反应的速度,但是不能改变化学反应平衡。
酶本身在反应前后也不发生变化;酶能够降低反应的活化能,从而加速反应的进行2.2.1高效性酶的催化作用可使反应速度提高101013-10122.2.2专一性酶的专一性Specificity又称为特异性,是指酶在催化生化反应时对底物的选择性,即一种酶只能作用于某一类或某一种特定的物质。亦即酶只能催化某一类或某一种物质发生某一类化学反应例如:蛋白酶催化蛋白质的水解;淀粉酶催化淀粉的水解;核酸酶催化核酸的水解;脂酶催化脂类水解;但它们都可以用酸碱进行水解2.2.3反应条件温和酶促反应一般在pH5-8水溶液中进行,反应温度范围为20-40C。酶的稳定性差,凡能使蛋白质变性的因素如强酸、强碱高温等条件都能使酶破坏而完全失去活性。所以酶作用一般都要求比较温和的条件如常温、常压和接近中性的酸碱度。2.2.5酶活力可调节控制如抑制剂调节、共价修饰调节、反馈调节、酶原激活及激素控制等–例如反馈调节–一条代谢途径的终产物,有时可与该代谢途径的第一步反应的酶相结合,结合的结果使这个酶活性下降,从而使整条代谢途径的反应速度慢起来。这种情况称为“反馈抑制发生反馈抑制时,代谢终产物与酶结合时,是非共价结合,是可逆的第一个酶(有活性)第一个酶(无活性)终产物终产物(调节物)结合在调节中心2.2.6酶的作用部位特殊细胞内酶:在细胞内产生,细胞内催化。
例如氧化磷酸化酶和三羧酸循环酶系等(线粒体)细胞外酶:在细胞内产生,细胞外起作用。例如消化道内的各种消化酶1.酶的分类:根据酶所催化的类型分六大类–1.1氧化还原酶类(oxidoreductases)–1.2转移酶类(transferases)–1.3水解酶类(hydrolases)–1.4裂解酶类(lyases)–1.5异构酶类(isomerases)–1.6合成酶类(连接酶类,ligases)3.酶的命名–3.1系统命名–3.2习惯命名1.1氧化还原酶类(oxidoreductases)-COOHCH-COOH+FAD+FADH-COOHCH-COOH琥珀酸脱氢酶琥珀酸延胡索酸1.2转移酶类(transferases)定义:指催化底物之间进行某些基团的转移或交换的酶类通式:AR+BA+BRGPT1.3水解酶类(hydrolases)1.4裂解酶类(lyases)定义:指催化一个底物分解为两个化合物或两个化合物合成为一个化合物的酶类CHO+CO丙酮酸脱羧酶裂合酶:催化由底物除去某个基团而残留双键的反应、或通过逆反应将某个基团加到双键上去的反应的酶之总称1.5异构酶类(isomerases)定义:指催化各种同分异构体之间相互转化的酶类OPCHOP磷酸己糖异构酶6-磷酸-G6-磷酸-F1.6合成酶类(连接酶类ligases)定义:指催化两分子底物合成为一分子化合物,同时还必须偶联有ATP的磷酸键断裂的酶类通式:A+B+ATPAB+ADP+PiCOOHCOOHCOOH丙酮酸羧化酶草酰乙酸ATPADP+Pi国际生物化学会酶学委员会(EnzymeCommsion)将酶分成以上六大类催化反应:ATP+D—葡萄糖ADP+D—葡萄糖-6-磷酸它的分类数字是:EC.2.7.1.1E.C代表按国际酶学委员会规定的命名第1个数字(2)代表酶的大类名称(转移酶类)第2个数字(7)代表亚类(磷酸转移酶类)第3个数字(1)代表亚亚类(以羟基作为受体)第4个数字(1)代表该酶在亚亚类中的排号(D葡萄糖作为磷酸基的受体)催化反应:它的分类数字是:EC.1.1.1.27E.C代表按国际酶学委员会规定的命名第1个数字(1)代表酶的大类名称(氧化脱氢酶类)第2个数字(1)代表亚类(被氧化基团为CHOH)第3个数字(1)代表亚亚类(氢受体为NAD底物之一是水时可省去水,但分号保留–例如:催化草酸氧化的酶草酸:氧氧化酶–例如:催化乙酰辅酶A水解的酶乙酰辅酶A:水水解酶2.2习惯命名法格式不像系统命名法那么拘谨–例如:草酸氧化酶;乙酰辅酶A水解酶有时为了区别同一类型的酶,在底物名称前冠以酶的来源–例如:胃蛋白酶;胰蛋白酶;据酶分子组成分类单纯蛋白质酶类结合蛋白质酶类酶蛋白质辅助因子金属离子金属有机物小分子有机物据酶蛋白结构特征分类单体酶寡聚酶多酶复合体第四节酶的化学本质酶是具有催化活性的蛋白质单纯蛋白质酶(simpleenzyme):–是基本组成单位仅为氨基酸的一类酶。
它的催化活性仅仅决定于它的蛋白质结构。结合蛋白质酶(conjugatedenzyme):–除蛋白质部分(酶蛋白apoenzyme)外,还需要非蛋白质的物质(即所谓酶的辅助因子cofactors),两者结合成的复合物称作全酶(holoenzyme)–酶蛋白决定酶的专一性和高效性–辅助因子传递电子和基团一种酶蛋白只能与一种辅助因子结合,才能表现为有活性的全酶一种辅助因子可以与不同的酶蛋白结合,组成不同专一性的全酶,催化不同底物的相同类型的反应例如:琥珀酸脱氢酶+FAD;乳酸脱氢酶+NAD;乙醇脱氢酶+NAD
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