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1、项目三项目三 酶酶1 1酶的概念及特性酶的概念及特性定义：定义：酶是活细胞所产酶是活细胞所产生的具有催化活性的生物大生的具有催化活性的生物大分子，包括蛋白质及核酸，分子，包括蛋白质及核酸，又名又名生物催化剂生物催化剂。核糖酶核糖酶：具有催化作用的：具有催化作用的RNARNA。作业一：酶的概念是什么？作业一：酶的概念是什么？3酶学研究简史酶学研究简史公公元元前前两两千千多多年年，我我国国已已有有酿酿酒酒记记载载，古古埃埃及及人人烤烤出出了了第一个面包第一个面包18501850年，年，PasteurPasteur认为发酵是酵母细胞生命活动的结果。认为发酵是酵母细胞生命活动的结果。18771877年
2、，年，KuhneKuhne首次提出首次提出EnzymeEnzyme一词。一词。18971897年年，BuchnerBuchner兄兄弟弟用用不不含含细细胞胞的的酵酵母母提提取取液液，实实现现了了发酵。发酵。19131913年年，MichaelisMichaelis和和MentenMenten提提出出了了酶酶促促动动力力学学原原理理米米氏学说氏学说。19261926年年，SumnerSumner首首次次从从刀刀豆豆中中提提纯纯出出脲脲酶酶结结晶晶。证证实实酶酶的的蛋白质本质蛋白质本质，获，获19461946年诺贝尔奖。年诺贝尔奖。如何证明酶是蛋白质？如何证明酶是蛋白质？酶的水解产物是氨基酸酶的水
3、解产物是氨基酸能使蛋白变性的条件都能使酶的活性降能使蛋白变性的条件都能使酶的活性降低低酶也有两性解离和等电点酶也有两性解离和等电点酶的溶液也呈现胶体的性质酶的溶液也呈现胶体的性质有与蛋白质相同的颜色反应有与蛋白质相同的颜色反应结论：酶是一类有特殊活结论：酶是一类有特殊活性的蛋白质。性的蛋白质。5酶学研究简史酶学研究简史19301930年年NorthropNorthrop等等得得到到了了胃胃蛋蛋白白酶酶、胰胰蛋蛋白白酶酶和和胰胰凝凝乳乳蛋白酶的结晶，并进一步证明了酶是蛋白质。蛋白酶的结晶，并进一步证明了酶是蛋白质。 19821982年年，CechCech首首次次发发现现RNARNA也也具具有有酶
4、酶的的催催化化活活性性，提提出出核核酶酶(ribozyme)(ribozyme)的的概概念念。CechCech等等获获得得19891989年年诺诺贝贝尔尔化化学学奖。奖。 19951995年年，研研究究室室首首先先报报道道了了具具有有DNADNA连连接接酶酶活活性性DNADNA片片段段，称为称为脱氧核酶脱氧核酶(deoxyribozyme)(deoxyribozyme)。酶的特性：酶的特性：1 1）高效性）高效性2) 2) 高度专一性高度专一性3 3）反应条件温和）反应条件温和4 4）高度不稳定性）高度不稳定性5 5）酶活力可调节控制酶活力可调节控制作业二：酶的特性有哪些？作业二：酶的特性有哪
5、些？（酶与一般催化剂的区别有哪些）（酶与一般催化剂的区别有哪些）（一）酶促反应具有（一）酶促反应具有极高的效率极高的效率 酶酶的的催催化化效效率率通通常常比比非非催催化化反反应应高高1081020倍倍，比一般催化剂高比一般催化剂高1071013倍。倍。一一种种酶酶仅仅作作用用于于一一种种或或一一类类化化合合物物，或或一一定定的的化化学学键键，催催化化一一定定的的化化学学反反应应并并生生成成一一定定的的产产物。酶的这种选择性称为酶的物。酶的这种选择性称为酶的特异性或专一性特异性或专一性。酶的特异性酶的特异性(specificity)（二）酶促反应具有（二）酶促反应具有高度的特异性高度的特异性绝对
6、特异性绝对特异性(absolute specificity)相对特异性相对特异性(relative specificity)立体结构特异性立体结构特异性(stereo specificity)绝对特异性绝对特异性酶只作用于特定结构的底物，进行一种专一酶只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的反应，生成一种特定结构的产物 。如：如： 相对特异性相对特异性酶作用于一类化合物或一种化学键。酶作用于一类化合物或一种化学键。如：如：立体结构特异性立体结构特异性酶仅作用于立体异构体中的一种。酶仅作用于立体异构体中的一种。(三三) 高度的高度的不稳定性不稳定性 多数酶是蛋白质。多
7、数酶是蛋白质。 酶的作用条件一般应在酶的作用条件一般应在温和温和的条件下，如中的条件下，如中性性pHpH、常温和常压下进行。、常温和常压下进行。 强酸、强碱、高温条件下易使酶失去活性。强酸、强碱、高温条件下易使酶失去活性。 （四）（四）酶促反应的酶促反应的可调节性可调节性对酶生成与降解量的调节对酶生成与降解量的调节酶催化效力的调节酶催化效力的调节通过改变底物浓度对酶进行调节等通过改变底物浓度对酶进行调节等酶的分类酶的分类1 1、根据酶参与的反应性质分类：、根据酶参与的反应性质分类：1) 1) 氧化还原酶类氧化还原酶类 ：AHAH2 2+B+B A+BHA+BH2 22)2) 转移酶类转移酶类
8、：AR+B A+BRAR+B A+BR3 3）水解酶类）水解酶类: AB+H: AB+H2 2O AOH+BHO AOH+BH4 4）裂合酶类）裂合酶类: AB A+B: AB A+B5 5）异构酶类）异构酶类: A B: A B6 6）连接酶类（合成酶类）连接酶类（合成酶类）: : A+B+ATP AB+ADP+Pi A+B+ATP AB+ADP+Pi2 2酶的分类与命名酶的分类与命名氧化氧化- -还原酶催化氧化还原酶催化氧化- -还原反应。还原反应。主要包括脱氢酶主要包括脱氢酶(dehydrogenase)(dehydrogenase)和氧化酶和氧化酶(Oxidase)(Oxidase)。
9、如乳酸如乳酸(Lactate)(Lactate)脱氢酶催化乳酸的脱氢反应。脱氢酶催化乳酸的脱氢反应。1 1）氧化）氧化- -还原酶类还原酶类 Oxido-reductases转移酶催化基团转移反应，即将一个底物转移酶催化基团转移反应，即将一个底物分子的基团或原子转移到另一个底物的分分子的基团或原子转移到另一个底物的分子上。子上。例如，谷丙转氨酶催化的氨基转移反应。例如，谷丙转氨酶催化的氨基转移反应。2 2） 转移转移( (移换移换) )酶类酶类 TransferasesTransferases水解酶催化底物的加水分解反应。水解酶催化底物的加水分解反应。主要包括淀粉酶、蛋白酶、核酸酶及脂酶等。主
10、要包括淀粉酶、蛋白酶、核酸酶及脂酶等。例如，脂肪酶例如，脂肪酶( (Lipase) )催化的脂的水解反应：催化的脂的水解反应：3 3） 水解酶类水解酶类 hydrolaseshydrolases主要包括醛缩酶、水化酶（脱水酶）及脱氨主要包括醛缩酶、水化酶（脱水酶）及脱氨酶等。酶等。裂合酶催化从底物分子中移去一个基团或原裂合酶催化从底物分子中移去一个基团或原子而形成双键的反应及其逆反应。子而形成双键的反应及其逆反应。例如，苹果酸裂合酶即延胡索酸水合酶催化例如，苹果酸裂合酶即延胡索酸水合酶催化的反应。的反应。4 4）裂合（裂解）酶类）裂合（裂解）酶类 LyaseLyase异构酶催化各种同分异构体的
11、相互转化，异构酶催化各种同分异构体的相互转化，即底物分子内基团或原子的重排过程。即底物分子内基团或原子的重排过程。例如，例如，6-6-磷酸葡萄糖异构酶催化的反应磷酸葡萄糖异构酶催化的反应5 5）异构酶类）异构酶类 IsomerasesIsomerases合成酶，又称为连接酶，能够催化合成酶，又称为连接酶，能够催化C-CC-C、C-OC-O、C-N C-N 以及以及C-S C-S 键的形成反应。这类反应必须键的形成反应。这类反应必须与与ATPATP分解反应相互偶联。分解反应相互偶联。A + B + ATP + H-O-H =A-B + ADP + Pi A + B + ATP + H-O-H =
12、A-B + ADP + Pi 例如，丙酮酸羧化酶催化的反应。例如，丙酮酸羧化酶催化的反应。 丙酮酸丙酮酸 + + COCO2 2 草酰乙酸草酰乙酸6 6） 合成酶类合成酶类 Ligases or SynthetasesLigases or Synthetases2. 根据酶的存在状态（活动部位）根据酶的存在状态（活动部位） 胞内酶：胞内酶： 在合成分泌后定位于细胞内（主要是胞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。液内）发生作用的酶，大多数的酶属于此类。 胞外酶：胞外酶： 在合成后分泌到细胞外发生作用的酶，在合成后分泌到细胞外发生作用的酶，主要为水解酶。主要为
13、水解酶。 表面酶：表面酶： 主要分布在生物膜上，如原生质膜、各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。种细胞器的膜和内质网上等，发生作用的酶。3、根据酶的组成成分分类4. 4. 根据酶的结构特点及分子组成形式根据酶的结构特点及分子组成形式 单体酶单体酶 ：只含一条肽链，分子量小，大多只含一条肽链，分子量小，大多 数水解酶属于此类。数水解酶属于此类。 寡聚酶寡聚酶：由相同或不同的若干亚基构成。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。活力。如乳酸脱氢酶含四个亚基。 多酶复
14、合体：多酶复合体： 若干个功能相关的酶彼此嵌合形成的复合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，当它们形成体。每个单独的酶都具有活性，当它们形成 复合体时，可催化某一特定的链式反应，如复合体时，可催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脂肪酸合成酶复合体，含有六个酶及一个非 酶蛋白质。酶蛋白质。 、 酶的命名1、习惯命名法、习惯命名法 底物底物+酶：酶：蛋白酶 来源来源+底物底物+酶：酶：胃蛋白酶 反应性质反应性质+酶：酶：水解酶 底物底物+反应性质反应性质+酶：酶：琥珀酸脱氢酶缺点：缺点：一酶多名，多酶一名一酶多名，多酶一名2、系统命名法、
15、系统命名法“底物底物+反应性质反应性质+酶酶”(如果底物不只一个，应全部列如果底物不只一个，应全部列出，用冒号隔开出，用冒号隔开)举例：举例：乙醇乙醇NAD+乙醛乙醛NADHH+系统名：系统名：乙醇：乙醇：NAD氧化还原酶氧化还原酶习惯名：习惯名：乙醇脱氢酶乙醇脱氢酶丙氨酸丙氨酸-酮戊二酸酮戊二酸丙酮酸谷丙酮酸谷氨酸氨酸系统名：系统名：丙氨酸：丙氨酸：-酮戊二酸氨基转移酶酮戊二酸氨基转移酶习惯名：习惯名：谷丙转氨酶谷丙转氨酶3、酶的编号、酶的编号“EC酶大类号酶大类号亚类号亚类号亚亚类号亚亚类号序号序号”乳酸脱氢酶EC1.1.1.27第第1大类，氧化还原酶大类，氧化还原酶第第1亚类，氧化基团亚
16、类，氧化基团CHOH第第1亚亚类，亚亚类，H受体为受体为NAD+该酶在亚亚类中的流水编号该酶在亚亚类中的流水编号酶类检索表酶类检索表一些酶的命名举例一些酶的命名举例底底 物物 活性中心以外活性中心以外的必需基团的必需基团结合基团结合基团催化基团催化基团 活性中心活性中心 3 3酶的分子结构酶的分子结构 酶酶分分子子活性中心活性中心活性中心外的必需基团活性中心外的必需基团非必需基团非必需基团结合基团结合基团催化基团催化基团必需基团必需基团酶的活性中心酶的活性中心：酶分子中能直接与：酶分子中能直接与底物分子结合并催化底物发生化学底物分子结合并催化底物发生化学反应的反应的空间空间部位称为酶的活性中心，部位称为酶的活性中心，又称为酶的活性部位又称为酶的活性部位结合部位结合部位：决定底物的专一性：决定底物的专一性催化部位催化部位：决定反应的专一性：决定反应的专一性活性中心外的必需基团活性中心外的必需基团：维持酶特有：维持酶特有 的空间结构的空间结构活性活性活性活性中心中心中心中心酶的活性中心酶的活性中心酶的活性中心酶的活性中心小结小结 活性中心的特点活性中心的特点1. 仅由几个氨基酸组成仅由几个
