生物化学ppt 第三章酶.ppt

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1、第四章酶Enzyme第一节酶的概念及作用特点第二节酶的命名和分类第三节酶的作用机理第四节影响酶促反应速度的因素第五节酶的活性调节第六节酶的活力测定及分离提纯第七节酶工程简介第八节维生素和辅酶第一节酶的概念及作用特点一、酶的概念酶是一类由活性细胞产生的具有催化作用和高度专一性的特殊蛋白质。简单说,酶是一类由活性细胞产生的生物催化剂。酶学研究简史公元前两千多年,我国已有酿酒记载。一百余年前,Pasteur认为发酵是酵母细胞生命活动的结果。1877年,Kuhne首次提出Enzyme一词。1897年,Buchn

2、er兄弟用不含细胞的酵母提取液,实现了发酵。1926年,Sumner首次从刀豆中提纯出脲酶结晶。证实酶的蛋白质本质,获1946年诺贝尔奖。1982年,Cech首次发现RNA也具有酶的催化活性,提出核酶(ribozyme)的概念。Cech等获得1989年诺贝尔化学奖。1995年,JackW.Szostak研究室首先报道了具有DNA连接酶活性DNA片段,称为脱氧核酶(deoxyribozyme)。一、酶的催化特点(一)酶与一般催化剂的共性1.本身反应前后无变化酶与一般催化剂一样,在化学反应前后都没有质和量的

3、改变。2.不改变化学反应平衡常数酶只催化热力学允许的化学反应,只能加速可逆反应的进程,而不改变反应的平衡点,作用是缩短反应达到平衡所需的时间。3.降低反应的活化能活化能指的是在一定条件下,能使l摩尔底物全部进入活化态所需要的自由能(卡/摩尔)。反应总能量改变非催化反应活化能酶促反应活化能一般催化剂催化反应的活化能能量反应过程底物产物酶促反应活化能的改变活化能:底物分子从初态转变到活化态所需的能量。(二)酶的催化特性1.高度的催化效率酶催化效率比非催化反应高108—1020倍;比一般催化剂高107—101

4、3倍。如:碳酸酐酶,每摩尔每分钟能转化3.5×107摩尔底物或每秒钟6×105摩尔底物。2.高度专一性作为一种生物催化剂,酶对其作用的底物有一定的要求,即一种酶只作用于一种或一类特定的底物。酶的专一性分为两大类:绝对特异性(absolutespecificity):只能作用于特定结构的底物,进行一种专一的反应,生成一种特定结构的产物。相对特异性(relativespecificity):作用于一类化合物或一种化学键。立体结构特异性(stereospecificity):作用于立体异构体中的一种。乳酸脱氢

5、酶的底物和酶的三点附着(tree-pointattachment)理论。D(-)乳酸由于-OH、-COOH的位置正好相反,因此造成与酶的三个基团不能完成结合,故而不能受酶的催化。3.高度的不稳定性,酶易失活多数酶是蛋白质。决定酶的作用条件一般应在温和的条件下,如中性pH、常温和常压下进行。强酸、强碱、高温条件下易使酶失去活性。4.酶的催化活性的可调节性酶促反应受多种因素的调控,以适应机体对不断变化的内外环境和生命活动的需要。其中包括三方面的调节。对酶生成与降解量的调节酶催化效力的调节通过改变底物浓度对酶

6、进行调节等5.有的酶需辅助因子有些酶是复合蛋白质,由酶蛋白和非蛋白小分子物质组成,后者称为辅因子,若将它们除去,酶就失去活性。酶在生活细胞中产生,大部分酶在细胞内起催化作用,称为胞内酶。如:线粒体---------呼吸酶系叶绿体-------光合系统的酶系细胞核-------核酸合成的酶系内质网的核糖体上和胞质溶胶中---------蛋白质生物合成的酶系有些酶被分泌到细胞外发挥作用,如人和动物消化道以及某些细菌所分泌的水解淀粉、脂肪和蛋白质的酶,这类酶称胞外酶。二、酶专一性:决定于酶的活性中心的构象和性

7、质。1结构专一性概念:酶对所催化的分子(底物,Substrate)化学结构的特殊要求和选择类别:绝对专一性和相对专一性绝对专一性有的酶对底物的化学结构要求非常严格,只作用于一种底物,不作用于其它任何物质。尿素相对专一性有的酶对底物的化学结构要求比上述绝对专一性略低一些,它们能作用于一类化合物或一种化学键。1)键专一性有的酶只作用于一定的键,而对键两端的基团并无严格要求。2)基团专一性另一些酶,除要求作用于一定的键以外,对键两端的基团还有一定要求,往往是对其中一个基团要求严格,对另一个基团则要求不严格。消

8、化道内几种蛋白酶的专一性消化道蛋白酶作用的专一性2立体异构专一性概念:酶除了对底物分子的化学结构有要求外,对其立体异构也有一定的要求类别:旋光异构专一性和几何异构专一性旋光异构专一性:几何异构专一性:如:延胡索酸水化酶,只能催化延胡索酸即反—丁烯二酸水合生成苹果酸及其逆反应,对顺—丁烯二酸没有催化活性。据酶分子组成分类单纯蛋白质酶类:脲酶、蛋白酶、淀粉酶、核糖核酸酶等结合蛋白质酶类酶蛋白质辅助因子(辅酶或辅基)金属离子金属有机物小分子有机物

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