生物化學(xué)第八章酶學(xué)概論

1、第八章第八章 酶學(xué)概論酶學(xué)概論提綱提綱酶的化學(xué)本質(zhì)酶的化學(xué)本質(zhì)酶的催化性質(zhì)酶的催化性質(zhì)酶與非酶催化劑的共同性質(zhì)酶與非酶催化劑的共同性質(zhì)酶催化的特有性質(zhì)酶催化的特有性質(zhì)三三. 酶的分類(lèi)和命名酶的分類(lèi)和命名酶的定義酶的定義酶就是由細(xì)胞合成的，在機(jī)體內(nèi)行使催化功能的生物催化劑。沒(méi)有酶的反應(yīng)有酶催化的反應(yīng)酶的化學(xué)本質(zhì)酶的化學(xué)本質(zhì) 主要是蛋白質(zhì)，極少數(shù)是RNA（核酶）。酶催化底物轉(zhuǎn)變成產(chǎn)物酶催化底物轉(zhuǎn)變成產(chǎn)物醛縮酶醛縮酶酶與非酶催化劑的共同性質(zhì)酶與非酶催化劑的共同性質(zhì) 只能催化熱力學(xué)允許的反應(yīng) 反應(yīng)完成后本身不被消耗或變化，即可以重復(fù)使用 對(duì)正反應(yīng)和逆反應(yīng)的催化作用相同 不改變平衡常數(shù)，只加快到達(dá)平衡的

2、速度或縮短到達(dá)平衡的時(shí)間。酶特有的催化性質(zhì)酶特有的催化性質(zhì)高效性酶在活性中心與底物結(jié)合專一性反應(yīng)條件溫和對(duì)反應(yīng)條件敏感，容易失活受到調(diào)控許多酶的活性還需要輔助因子的存在，作為輔助因子的多為維生素或其衍生物。酶促反應(yīng)與非酶促反應(yīng)效率的比較酶高效的催化性酶高效的催化性酶的專一性酶的專一性 是指酶對(duì)參與反應(yīng)的底物有嚴(yán)格的選擇性，即一種酶僅能作用于一種底物，或一類(lèi)分子結(jié)構(gòu)相似的底物，發(fā)生某種特定類(lèi)型的化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生特定的產(chǎn)物。 專一性一般有四種類(lèi)型：（1）絕對(duì)專一性絕對(duì)專一性 是指一種酶僅催化一個(gè)特定的反應(yīng)。例如，脲酶只能催化尿素的水解反應(yīng)；（2）基團(tuán)專一性基團(tuán)專一性 是指一種酶只作用于含有特定官能團(tuán)

3、的分子。如磷酸酶只水解特定底物分子上的磷酸基團(tuán)；（3）鍵專一性鍵專一性 是指一種酶只作用于含有一種特定化學(xué)鍵的分子，而不管底物分子其它部分的結(jié)構(gòu)。如二肽酶識(shí)別的是二肽分子中的肽鍵，而不管構(gòu)成這個(gè)肽鍵的兩個(gè)氨基酸殘基是哪一種；（4）立體專一性立體專一性酶的活性中心與酶促反應(yīng)的專一性酶的活性中心與酶促反應(yīng)的專一性 酶的活性中心也稱為活性部位，是指酶分子上直接與底物結(jié)合，并與催化作用直接相關(guān)的區(qū)域。 活性中心由結(jié)合基團(tuán)和催化基團(tuán)組成。前者負(fù)責(zé)與底物結(jié)合，決定酶的專一性，后者參與催化，負(fù)責(zé)底物舊鍵的斷裂和產(chǎn)物新鍵的形成，決定酶的催化能力。但也可能有某些基團(tuán)兩者兼而有之?；钚灾行牡闹饕卣骰钚灾行牡闹饕?/p>

4、特征活性中心是一個(gè)三維實(shí)體，通常由在一級(jí)結(jié)構(gòu)上并不相鄰的氨基酸殘基組成活性中心只占酶總體積很小的一部分（約12%）活性中心為酶分子表面的一個(gè)裂縫、空隙或口袋，中心內(nèi)多為疏水氨基酸殘基，但也有少量極性氨基酸殘基，以便底物結(jié)合和進(jìn)行催化與底物結(jié)合為多重次級(jí)鍵，包括氫鍵、疏水鍵和范德華力底物結(jié)合的專一性在一定程度上取決于活性中心和底物之間在結(jié)構(gòu)上的互補(bǔ)性活性中心的構(gòu)象不是固定不變的，而是具有一定的柔性胰凝乳蛋白酶的活性中心胰凝乳蛋白酶的活性中心解釋酶專一性的三種模型：（1）鎖與鑰匙學(xué)說(shuō)（2）誘導(dǎo)契合學(xué)說(shuō)（3）“三點(diǎn)附著”模型“鎖與鑰匙鎖與鑰匙”模型模型“誘導(dǎo)契合誘導(dǎo)契合”模型模型己糖激酶的誘導(dǎo)契合己

5、糖激酶的誘導(dǎo)契合 “三點(diǎn)附著三點(diǎn)附著”模型模型溫度變化對(duì)酶活性的影響溫度變化對(duì)酶活性的影響反應(yīng)條件溫和反應(yīng)條件溫和pH的變化對(duì)酶活性的影響的變化對(duì)酶活性的影響反應(yīng)條件溫和反應(yīng)條件溫和 活力受調(diào)控： 許多酶的活性還需要輔助因子的存在，作為輔助因子的多為維生素或其衍生物。單純酶單純酶VS綴合酶綴合酶 屬于單純蛋白質(zhì)的酶為單純酶，屬于綴合蛋白質(zhì)的酶為綴合酶或結(jié)合酶。 綴合酶除了蛋白質(zhì)以外，還結(jié)合某些對(duì)熱穩(wěn)定的非蛋白質(zhì)小分子或金屬離子，它們統(tǒng)稱為輔助因子。喪失輔助因子的酶被稱為脫輔酶，與輔助因子結(jié)合在一起的酶被稱為全酶。 輔助因子包括輔酶、輔基和金屬離子三類(lèi)。輔酶專指那些與脫輔酶結(jié)合松散、使用透析的方

6、法就容易去除的有機(jī)小分子。輔基專指那些與脫輔酶結(jié)合緊密、使用透析或超濾的方法難以去除的有機(jī)小分子。輔因子在酶促反應(yīng)中的作用特點(diǎn) 輔酶在催化反應(yīng)過(guò)程中，直接參加了反應(yīng)。輔酶在催化反應(yīng)過(guò)程中，直接參加了反應(yīng)。 每一種輔酶都具有特殊的功能，可以特定地催每一種輔酶都具有特殊的功能，可以特定地催化某一類(lèi)型的反應(yīng)?；骋活?lèi)型的反應(yīng)。 同一種輔酶可以和多種不同的酶蛋白結(jié)合形成同一種輔酶可以和多種不同的酶蛋白結(jié)合形成不同的全酶。不同的全酶。 一般來(lái)說(shuō)，全酶中的輔酶決定了酶所催化的類(lèi)一般來(lái)說(shuō)，全酶中的輔酶決定了酶所催化的類(lèi)型（反應(yīng)專一性），而酶蛋白則決定了所催化型（反應(yīng)專一性），而酶蛋白則決定了所催化的底物類(lèi)型

7、（底物專一性）。的底物類(lèi)型（底物專一性）。 輔因子作用：電子、原子或某些基團(tuán)的載體輔因子作用：電子、原子或某些基團(tuán)的載體輔酶： 所有轉(zhuǎn)氨酶輔酶為吡哆醛磷酸，并也作為脫羧等作用輔酶。酶的分類(lèi)及其實(shí)例酶的分類(lèi)及其實(shí)例 酶的分類(lèi)酶的分類(lèi) 氧化氧化- -還原酶催化氧化還原酶催化氧化- -還原反應(yīng)。還原反應(yīng)。 主要包括脫氫酶主要包括脫氫酶(dehydrogenase)(dehydrogenase)和氧化酶和氧化酶(Oxidase)(Oxidase)。 如，乳酸如，乳酸(Lactate)(Lactate)脫氫酶催化乳酸的脫氫反應(yīng)。脫氫酶催化乳酸的脫氫反應(yīng)。 氧化氧化- -還原酶還原酶 Oxidoreduc

8、tase OxidoreductaseCH3CHCOOHOHNAD+H+CH3CCOOHONADH 酶的分類(lèi)酶的分類(lèi) 轉(zhuǎn)移酶催化基團(tuán)轉(zhuǎn)移反應(yīng)，即將一個(gè)底物分子轉(zhuǎn)移酶催化基團(tuán)轉(zhuǎn)移反應(yīng)，即將一個(gè)底物分子的基團(tuán)或原子轉(zhuǎn)移到另一個(gè)底物的分子上。的基團(tuán)或原子轉(zhuǎn)移到另一個(gè)底物的分子上。例如，例如， 谷丙轉(zhuǎn)氨酶催化的氨基轉(zhuǎn)移反應(yīng)。谷丙轉(zhuǎn)氨酶催化的氨基轉(zhuǎn)移反應(yīng)。 轉(zhuǎn)移酶轉(zhuǎn)移酶 Transferase TransferaseCH3CHCOOHNH2HOOCCH2CH2CCOOHOHOOCCH2CH2CHCOOHNH2CH3CCOOHO 酶的分類(lèi)酶的分類(lèi) 水解酶催化底物的加水分解反應(yīng)。水解酶催化底物的加水分解反應(yīng)

9、。 主要包括淀粉酶、蛋白酶、核酸酶及脂酶等。主要包括淀粉酶、蛋白酶、核酸酶及脂酶等。 例如，脂肪酶例如，脂肪酶(Lipase)(Lipase)催化的脂的水解反應(yīng)：催化的脂的水解反應(yīng)： 水解酶水解酶 hydrolase hydrolaseH2OCOOCH2CH3RRCOOHCH3CH2OH酶的分類(lèi)酶的分類(lèi) 裂合酶催化從底物分子中移去一個(gè)基團(tuán)或裂合酶催化從底物分子中移去一個(gè)基團(tuán)或原子形成雙鍵的反應(yīng)及其逆反應(yīng)。原子形成雙鍵的反應(yīng)及其逆反應(yīng)。 主要包括醛縮酶、水化酶及脫氨酶等。主要包括醛縮酶、水化酶及脫氨酶等。 例如，例如， 延胡索酸水合酶催化的反應(yīng)。延胡索酸水合酶催化的反應(yīng)。 裂合酶裂合酶 Lyas

10、eLyaseHOOCCH=CHCOOHH2OHOOCCH2CHCOOHOH 酶的分類(lèi)酶的分類(lèi) 異構(gòu)酶催化各種同分異構(gòu)體的相互轉(zhuǎn)化，異構(gòu)酶催化各種同分異構(gòu)體的相互轉(zhuǎn)化，即底物分子內(nèi)基團(tuán)或原子的重排過(guò)程。即底物分子內(nèi)基團(tuán)或原子的重排過(guò)程。例如，例如，6-磷酸葡萄糖異構(gòu)酶催化的反應(yīng)。磷酸葡萄糖異構(gòu)酶催化的反應(yīng)。 異構(gòu)酶異構(gòu)酶 Isomerase IsomeraseOCH2OHOHOHOHOHOCH2OHCH2OHOHOHOH 酶的分類(lèi)酶的分類(lèi) 合成酶，又稱為連接酶，能夠催化合成酶，又稱為連接酶，能夠催化C-CC-C、C-OC-O、C-N C-N 以及以及C-S C-S 鍵的形成反應(yīng)。這類(lèi)反應(yīng)必須與鍵的形成反應(yīng)。這類(lèi)反應(yīng)必須與ATPATP分解反應(yīng)相互偶聯(lián)。分解反應(yīng)相互偶聯(lián)。 A + B + ATP + H-O