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1、酶的多样性化学（1）班 姚吉阳 1032010020随着生物化学，分子生物学等生命科学的发展，迄今为止已经发现4000多种酶。虽然一种酶催化一 种反应，不同的酶催化催化不同的反应。但酶的催化活性不是一成不变的，有些酶在不同条件下，其结构 发生变化使活性改变；有些酶具有不同结构形式，从而具有不同的催化效率，甚至不同的催化性质；有的 酶一种酶分子甚至具有集中不同的功能；酶的本质也不仅仅是蛋白质，现在发现的RNA也具有酶的催化特 征。所有这些均说明，酶的结构和功能都是多种多样的，是变化的，动态的，也正因为如此，才构成了生 物体内物质代谢的复杂性，多样性和统一性以及对于多变环境的适应性。根据书本中的相
2、关知识，主要把酶分为核酶，调节酶，多功能酶和人工酶四大类。核酶的本质是RNA,却具有酶的催化功能。所以它的发现打破了酶是蛋白质的传统观念。 这类具有 RNA本质的新酶的基本底物是RNA但不局限于RNA，它还可以催化DNA分子的断裂，直连淀粉的分支反应。 核酶的功能很多，有的能够切割RNA,有的能够切割DNA，有些还具有RNA连接酶、磷酸酶等活性。与蛋白 质酶相比，核酶的催化效率较低，是一种较为原始的催化酶。核酶的发现具有重要的意义。在生命起源上，较好的解决自然界中是先有核酸还是先有蛋白质的问题， 对于生命起源和生物进化的研究有重要的启示。调节酶是指对代谢途径的反应速度起调节作用的酶。它们的分子
3、一般具有明显的活性部位和调节部 位。位于一个或多个代谢途径内的一个关键部位的酶，它的活性可因调节剂结合而改变。调节酶通常是通过酶分子本身的结构变化来改变酶的活性，调节酶主要包括共价修饰酶和别构酶两大 类。此外，有的酶还可以通过亚基的聚合或解聚等方式来调节酶的活性。共价修饰酶其中酶的两种结构形式是通过其他酶的催化作用，从而发生分子共价结构和构象的变化， 实现活性形式和构象的变化，实现活性形式和非活性形式的互相转变，借以调控代谢的方向和速度。当某些化合物与酶分子中的别构部位可逆地结合后，酶分子的构象发生改变，使酶活性部位对底物的 结合与催化作用受到影响，从而调节酶促反应速度及代谢过程，这种效应称为
4、别构效应。具有别构效应的 酶称为别构酶。别构酶常是代谢途径中催化第一步反应或处于代谢途径分支点上的一类调节酶，大多能被 代谢最终产物所抑制，对代谢调控起重要作用。多功能酶是能催化26个化学反应的一类酶。近年来发现有些酶分子存在多种催化活性，例如大肠杆 菌DNA聚合酶I是一条分子质量为109kDa的多肽链，具有催化DNA链的合成、3 -5核酸外切酶和5 -3 核酸外切酶的活性，用蛋白水解酶轻度水解得两个肽段，一个含5 -3核酸外切酶活性，另一个含另两种 酶的活性，表明大肠杆菌DNA聚合酶分子中含多个活性中心。哺乳动物的脂肪酸合成酶由两条多肽链组成， 每一条多肽链均含脂肪酸合成所需的七种酶的催化活性。人工酶是指非天然存在的，在人工参与下体外合成，半合成，模拟或对天然酶加以改造后形成的酶。 主要分为抗体酶，突变酶，模拟酶。酶能够以高度的专一性和催化效率对化学反应进行催化，而酶的催化活性位点只是酶这样的大分子中的很 小一部分。因此，可以通过人工合成小分子，包括结合底物的基团和进行催化的功能性基团，来模拟酶的 活性位点。由于需要结合分子，因此人工酶是在宿主分子，如环糊精、冠醚、杯芳烃等环状分子的基础上 进行设计的。由于对酶的结构与功能研究的日益深入，人们已从多方面改造或构建天然酶，以便更好发挥酶的功能或 创造新酶，赋予酶新的功能。
