生物化学——酶化学

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1、生物化学酶化学丽水学院生物系麻汉林章次本章的名称学时五酶化学8本章内容教学分析目的要求通过本章的学习，使学生掌握酶催化的特异性、酶的作用机理、酶的结构与功能的关系及影响酶促反应速度的因素。明确酶的化学本质、酶的概念、分类及同工酶的概念。了解酶的命名、组成、酶活力的测定，酶的制备和应用。重点酶的化学本质、结构、特性、功能、酶促反应动力学难点酶的作用机理、酶促反应动力学教学分析教学内容一、酶的概念与特性二、酶的命名和分类三、酶的化学本质四、酶的结构与功能的关系五、酶作用机制六、酶促反应动力学七、酶活力的测定联接八、酶的制备九、酶的应用1.酶的概念2.酶的发现3.酶与

2、一般催化剂的异同3.1相同点—具有一般催化剂的特性3.2不同点—酶催化作用的特点一、酶的概念与特性1.酶（Enzyme）酶：是活细胞产生的一类具有催化功能的蛋白质，亦称为生物催化剂Biocatalysts。绝大多数的酶都是蛋白质(Enzyme和Ribozyme)。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substrate。2.酶的研究历史1897年，酶的发现和提出：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

3、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。1982年，Cech对四膜虫的研究中发现RNA具有催化作用。3.1酶和一般催化剂的共性1.用量少而催化效率高；2.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。3.酶能够稳定底物形成的过渡状态，降低反应的活化能，从而加速反应的进行。3.2酶作为生物催化剂的特性酶的催化作用可使反应速度提高10７–101３倍。例如：过氧化氢分解2H2O22H2O+O2用Fe3+催化，效率为6X10-4mol

4、/mol.S，而用过氧化氢酶催化，效率为6*106mol/mol.S。-淀粉酶催化淀粉水解，1克结晶酶在65C条件下可催化2吨淀粉水解。1．高效性（酶具有极高的催化效率）酶的专一性又称为特异性，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。2．专一性Specificity3．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20-40C。高温或其它苛刻的物理或化学条件，将引起酶的失活。４．酶易失活

5、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硷度。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。６.某些酶催化活力与辅酶、辅基及金属离子有关。二、酶的命名和分类（二）酶的命名（一）酶的分类1、酶分成的门类及名称2、国际系统分类法（三）酶在细胞内的分布1、胞外酶2、胞内酶3、表面酶2、酶类检索表1、酶类命名方式1.根据酶的组成成分单纯酶(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。脲酶、消化

6、道蛋白酶、淀粉酶、酯酶、核糖核酸酶等均属此列。复合酶(conjugatedenzyme)的催化活性，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)，即：（一）酶的分类2.根据酶的结构特点及分子组成形式单体酶：只含一条肽链，分子量小，大多数水解酶属于此类。寡聚酶：由相同或不同的若干亚基构成。每条肽链是一个亚基，单独的亚基无酶的活力。如乳酸脱氢酶含四个亚基。多酶复合体：若干个功能相关的酶彼此嵌合形成的复合体。每个单独的酶都具有活性，当它们形成复合体时，可催

7、化某一特定的链式反应，如脂肪酸合成酶复合体，含有六个酶及一个非酶蛋白质。3.根据酶的存在状态胞内酶：在合成分泌后定位于细胞内（主要是胞液内）发生作用的酶，大多数的酶属于此类。胞外酶：在合成后分泌到细胞外发生作用的酶，主要为水解酶。表面酶：主要分布在生物膜上，如原生质膜、各种细胞器的膜和内质网上等，发生作用的酶。1961年国际酶学委员会（EnzymeCommittee,EC）根据酶所催化的反应类型和机理，把酶分成6大类：4.国际系统分类法氧化-还原酶类Oxido-reductases转移(移换)酶类Transferases水解酶类hydrolases裂合（裂解）酶

8、类Lyase异构酶类Is