《第三章酶》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第三章酶（26页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第三章 酶.酶的一般性质 1.酶的化学本质 化学本质水解：AA，酶能被蛋白酶水解；变性：蛋白质变性的因素可使酶变性；两性电解质；胶体性质：如不能通过半透膜等；呈色反应：酶和蛋白质具有。其他：活性中心、空间结构等；依据除核酶外！酶的化学组成简单酶 = 简单蛋白质 simple protein脲酶、蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶等水解酶；全酶holoenzyme =结合蛋白conjugated protein =酶蛋白+辅酶 or 辅基名称：脱辅蛋白质（apoprotein） 或脱辅酶（apoenzyme cofactor）组成：酶的氨基酸组成部分辅酶辅基酶蛋白 coenzyme：与酶蛋白结合不紧密，可用
2、透析法与酶蛋白分开，多是维生素及其衍生物成。 prosthetic group：与酶蛋白结合紧密，不能用透析法与酶蛋白分离，多为金属离子。单体酶、寡聚酶、多酶体系和多功能酶 单体酶 monomeric enzyme一条肽链：无四级结构多条肽链：共价连接分子量种类组成（1335）103少，多催化水解反应； 牛胰核糖核酸酶、溶菌酶、羧肽酶A等 胰凝乳蛋白酶：肽链组成，链间二硫键 寡聚酶oligomeric enzyme两个或两个以上亚基亚基结构连接亚基数量组成非共价键的次级键，易分开！可相同，也可不同。 绝大部分含偶数亚基 个别含奇数亚基：如荧光素酶、嘌呤核苷磷酸化酶均含3亚基多酶复合体 mult
3、ienzyme complex 催化一系列反应几乎同时同地进行反应的一组酶，它们以非共价键相互嵌合。丙酮酸脱氢酶复合体脂肪酸合成酶系概念名称：脂肪酸合成酶复合体fatty acid synthase complex 脂肪酸合成酶系fatty acid synthase system组成：7个酶和1个酰基转移蛋白组成分子量：2.2106。名称：pyruvate dehydrogenase complex组成： E. coli：3个酶60个亚基组成分子量：4.65.0106； 牛肾：7.8106。多酶融合体（多功能酶） 一条多肽链上含有两种或两种以上催化活性的酶，多是基因融合的产物。分支酸变位酶双
4、功能酶概念名称：Asp激酶- homoserine脱氢酶融合体组成：四聚体4功能：N-端区域Asp激酶， C-端区域homoserine脱氢酶。P蛋白：分支酸变位酶P-预莽酸脱水酶； 合成苯丙氨酸T蛋白：分支酸变位酶T-预莽酸脱氢酶； 合成酪氨酸 2.酶促反应的特点 易失活常温、常压、近中性水中工业固氮失活因素反应条件固氮酶变性因素：高温、强碱、强酸、重金属盐等条件：27、中性pH产量：1亿吨氮/年500，几百个大气压催化效率高在一定条件下， 每秒钟每个酶分子转换底物的分子数； 或每秒钟每微摩尔酶分子转换底物的微摩尔数实际定义酶转换数turnover number，TN=催化常数kcat 大多
5、数酶对天然底物的转换数为每秒1到104。酶的专一性 specificity酶对催化的反应和反应物的选择性。高度专一性专一性酶对催化的反应和反应物有严格的选择性。结构专一性 只作用于一种底物，不作用于任何其他物质的酶的催化特性。A.绝对专一性严格：-糖苷键，一端有葡萄糖宽松：另一端R基团可多种糖键专一性-D-葡萄糖苷酶作用于底物特定化学键的酶催化特性。如酯酶催化酯键的水解。B.相对专一性作用结构相近的底物的酶催化特性酶对底物链两端的基团要求不同，对其中一个基团要求严格，对另一个要求不严格的催化特性。族专一性或基团专一性立体异构专一性stereospecificity只催化一种几何异构体的酶催化特
6、性。琥珀酸脱氢酶催化琥珀酸脱氢延胡索酸不能生成顺丁烯二酸（马来酸）。只催化底物的一种立体异构体的酶催化特性。B几何异构专一性C.对称基团专一性特点只催化一种对映异构体的酶催化特性。L-AA氧化酶催化L-AA氧化，不作用D-AA酶只催化对称分子中的两个等同基团的一个，不催化另一个。甘油一端14C标记，甘油激酶催化只产生一种甘油-1-磷酸标记物。 A.旋光异构专一性3.酶活性的调节和控制酶浓度的调节诱导或抑制酶的合成；调节酶的降解。合成：-半乳糖苷酶 半乳糖苷通透酶 硫半乳糖苷转乙酰酶诱导物：乳糖 异丙基硫代-D-半乳糖苷 （Isopropyl-D-1-Thiogalactopyranoside，
7、IPTG）乳糖操纵子1ac operon葡萄糖效应大肠杆菌中有葡萄糖时，不利用乳糖，表明葡萄糖抑制了上述3个酶的合成。 反馈抑制feedback inhibition代谢途径第一步反应的酶被终产物抑制的现象！多在小分子物质的合成反应中。抑制剂和激活剂别构调控、酶原激活、共价修饰、同功酶等其他调节方式概念激素调节 激素通过与细胞膜或细胞内受体结合引起一系列生物学效应来调节酶活性。4.与化学催化剂的比较 反应前后催化剂的数量和性质不发生改变 不改变反应的平衡点，加快达到平衡的时间 降低反应的活化能，反应易进行能量较高，处于活化态的分子。结果活化能activation energy活化分子activ
8、ation molecule活化分子比一般分子高出的能量。单位：一定温度下1摩尔底物全部进入活 化态所需要的自由能，kJ/mol。活化能愈高，活化分子数少，反应速率慢。催化剂能瞬时与反应物结合成过渡态，降低反应所需的活化能。5.酶的分类与命名 习惯命名法1961年以前酶的名称，称习惯名。国际系统命名法原则命名原则渊源酶作用的底物酶催化反应的性质规定：以整体反应为基础的酶命名规则。内容：底物、反应的性质。特点：名称冗长！国际系统分类法及酶编号 乙醇脱氢酶： EC1.1.1.1 乳酸脱氢酶： EC1.1.1.27 苹果酸脱氢酶：EC1.1.1.37 大类：氧化还原酶 氧化基团：CHOH； 受氢体：
9、NAD+； 编号：1，27，37；转水裂异合氧国际系统分类的盲区忽略酶的物种差异和组织差异。种类催化反应盲区超氧化物歧化酶，superoxide dismutase，SODEC1.15.1.1方案编号一个名称和编号2O2-+2H+H2O2+O2CuZn-SOD ：真核生物细胞质中Mn-SOD ： 真核生物线粒体中Fe-SOD： 广泛存在CuZn-SOD：牛红细胞与猪红细胞中一级结构 差异大名称注明酶的来源与名称！.酶促反应的作用机理 1.过渡态和活化能 过渡态transition stateA+BABC+D初态 过渡态 终态过渡态反应特征反应的全过程含一个或多个过渡态（中间产物）极不稳定的中间
10、产物，寿命极短。其结构不同于反应物和产物。活化能activation energy 反应物（初态）转化成中间产物（过渡态）所需要的能量。活化能2.中间产物学说S+EESESEPP+E中间产物与过渡态反应中间产物ES： 合成酶-底物复合物ES：酶-过渡态中间物复合物EP： 酶-产物复合物稳定：稳定可分离！寿命：短而难于分离酶： 总结果中不参与反应证据观察：电子显微镜可直接观察核酸聚合酶 与核酸结合而成的复合物！产物：已分离并结晶D-氨基酸氧化酶与 D-氨基酸结合的复合物。3.诱导契合induced fit假说1958年，Koshland提出内容 酶分子的活性部位有一定的可变性，当底物分子与酶分子
11、相遇时，可诱导酶蛋白的构象发生相应的变化，使活性部位上各个结合基团与催化基团达到对底物结构正确的空间排布与定向，使酶与底物互补结合，产生酶-底物复合物，使底物发生反应。4.影响酶催化效率的有关因素 底物和酶的邻近效应与定向效应分子识别和分子间反应分子内反应定向反应orientation邻近效应approximationor proximity目的 酶与底物结合形成中间复合物后，底物和底物（如双分子反应）、酶的催化基团与底物之间结合于同一分子，有效浓度升高，反应速率增大的效应。 反应物的反应基团之间和酶的催化基团与底物的反应基团之间的正确取位产生的效应。底物形变distortion和诱导契合in
12、duced fit1958年，Koshland提出内容 酶分子的活性部位有一定的可变性，当底物分子与酶分子相遇时，可诱导酶蛋白的构象发生相应的变化，使活性部位上各个结合基团与催化基团达到对底物结构正确的空间排布与定向，使酶与底物互补结合，产生酶-底物复合物，使底物发生反应。酸碱催化 acid-base catalysis酸碱催化狭义酸碱催化广义酸碱催化 向反应体系瞬时提供H+或从反应物接受H+以稳定过渡态，加速反应达到平衡的催化机制。总酸碱催化：通过H+和OH-以及能提供H+及OH-的供体进行的催化。专一酸碱催化：在水溶液中通过高反应性的H+和OH-进行的催化。共价催化 covalent catalysis亲核催化 nucleophilic catalysis或亲电子催化 electrophilic catalysis名称效应结果放出电子或汲取电子！形成不稳定的共价中间复合物，降低反应活化能，加速反应金属离子催化 需要金属的酶分类B.金属-激活酶metal-activated enzymeA.金属酶metalloenzymes与金属离子结合紧密多为过渡金属离子如Fe2+、Fe3+、Cu2+、Zn2+、Mn2+、Co3+特点特征金属离子参加催化过程的主要途径金属离子结合松散多为碱和碱土金属离子，如Na+、K+、Mg2+或Ca2+a.结合底物为反应定向；b.可逆改变金属离
