第六章酶化學(xué)(一)

1、酶是生物催化劑酶是生物催化劑（一）定義：（一）定義：生物體生物體一切生化反應(yīng)一切生化反應(yīng)都需酶催化才能進(jìn)行！都需酶催化才能進(jìn)行?。ǘ┟傅奶攸c(diǎn)：（二）酶的特點(diǎn)：1、酶的化學(xué)本質(zhì)、酶的化學(xué)本質(zhì)2、酶的化學(xué)組成、酶的化學(xué)組成3、酶的類型、酶的類型根據(jù)蛋白分子結(jié)構(gòu)不同分根據(jù)蛋白分子結(jié)構(gòu)不同分1、習(xí)慣命名、習(xí)慣命名(Commended name)：1) 根據(jù)酶的底物命名：如蛋白酶、淀粉酶2) 根據(jù)酶所催化的反應(yīng)性質(zhì)來命名：如轉(zhuǎn)氨酶，脫羧酶等3) 有的酶結(jié)合上述兩個原則來命名：乳酸脫氫酶、琥珀酸脫氫酶等 4) 在上述命名基礎(chǔ)上，有時(shí)還加上酶的來源或酶的其他特點(diǎn)：如胃蛋白酶、堿性磷酸酶等。 1961年前使

2、用年前使用（一）命名（一）命名乳酸乳酸 + NAD+丙酮酸丙酮酸 + NADH + H+乳酸：乳酸：NAD+氧化還原酶氧化還原酶當(dāng)?shù)孜餅樗畷r(shí)，可省略當(dāng)?shù)孜餅樗畷r(shí)，可省略I 系統(tǒng)名系統(tǒng)名：包括所有底物的名稱和反應(yīng)類型。包括所有底物的名稱和反應(yīng)類型。乳酸乳酸 + NAD+丙酮酸丙酮酸 + NADH + H+乳酸：乳酸：NAD+氧化還原酶氧化還原酶I 慣用名：慣用名：只取較重要的底物名稱和反應(yīng)類型。只取較重要的底物名稱和反應(yīng)類型。乳酸：乳酸：NAD+氧化還原酶氧化還原酶乳酸脫氫酶乳酸脫氫酶對于催化水解反應(yīng)的酶一般在酶的名稱上省去反應(yīng)類型對于催化水解反應(yīng)的酶一般在酶的名稱上省去反應(yīng)類型系統(tǒng)名一般都很長

3、，使用不方便，未得到推廣。系統(tǒng)名一般都很長，使用不方便，未得到推廣。（二）國際系統(tǒng)分類法（二）國際系統(tǒng)分類法G 1961年國際酶學(xué)委員會（年國際酶學(xué)委員會（Enzyme Committee, EC）根據(jù)酶所催化的反應(yīng)類）根據(jù)酶所催化的反應(yīng)類型和機(jī)理，把酶分成型和機(jī)理，把酶分成6大類：大類：1、氧化還原酶、氧化還原酶 OxidoreductaseCH3CHCOOHOHNAD+H+CH3CCOOHONADHAH2 + B（O2）A + BH2（H2O2，H2O）（1 1）脫氫酶類）脫氫酶類：催化直接從底物上脫氫的反應(yīng)：催化直接從底物上脫氫的反應(yīng)AH2 +BA +BH2（需輔酶（需輔酶或輔酶或輔酶）

4、（2 2）氧化酶類）氧化酶類催化底物脫氫，氧化生成催化底物脫氫，氧化生成H2O2：AH2 + O2A + H2O2（需（需FAD或或FMN）催化底物脫氫，氧化生成催化底物脫氫，氧化生成H2O：2AH2 + O22A + 2H2O（3 3）過氧化物酶）過氧化物酶ROO + H2O2RO + H2O + O2（4 4）加氧酶（雙加氧酶和單加氧酶）加氧酶（雙加氧酶和單加氧酶）O2 +OHOHC=OC=OOHOH（順，順-已二烯二酸）RH + O2 + 還原型輔助因子還原型輔助因子ROH + H2O + 氧化型輔助因子氧化型輔助因子（又稱（又稱羥化酶羥化酶）2、轉(zhuǎn)移酶、轉(zhuǎn)移酶 TransferaseC

5、H3CHCOOHNH2HOOCCH2CH2CCOOHOHOOCCH2CH2CHCOOHNH2CH3CCOOHOAX + BA +BX3、水解酶、水解酶 hydrolaseH2OCOOCH2CH3RRCOOHCH3CH2OHAB + H2OAOH + BH4、裂合酶、裂合酶 LyaseHOOCCH=CHCOOH H2OHOOCCH2CHCOOHOH5、異構(gòu)酶、異構(gòu)酶 IsomeraseOCH2OHOHOHOHOHOCH2OHCH2OHOHOHOHABPP6、合成酶、合成酶 Ligase or SynthetaseA + B + ATPAB + ADP +Pi乳酸脫氫酶乳酸脫氫酶 EC 1. 1.

6、 1. 27第1大類，氧化還原酶第1亞類，氧化基團(tuán)CHOH第1亞亞類，H受體為NAD+該酶在亞亞類中的編號1、結(jié)構(gòu)專一性、結(jié)構(gòu)專一性 酶對所催化的分子（底物，酶對所催化的分子（底物，Substrate）化學(xué)結(jié)）化學(xué)結(jié)構(gòu)的特殊要求和選擇構(gòu)的特殊要求和選擇 類別：類別：絕對專一性絕對專一性和和相對專一性相對專一性2、立體異構(gòu)專一性、立體異構(gòu)專一性 酶除了對底物分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)有要求外，對其酶除了對底物分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)有要求外，對其立體異構(gòu)也有一定的要求立體異構(gòu)也有一定的要求 類別：類別：旋光異構(gòu)專一性旋光異構(gòu)專一性和和幾何異構(gòu)專一性幾何異構(gòu)專一性（一）酶的專一性類型（一）酶的專一性類型(2)、誘導(dǎo)契合

7、學(xué)說：、誘導(dǎo)契合學(xué)說：1958年年Koshland 提出：當(dāng)提出：當(dāng)E與與S接近時(shí)，接近時(shí)，E蛋白受蛋白受S分分子的誘導(dǎo)，其構(gòu)象發(fā)生有利于子的誘導(dǎo)，其構(gòu)象發(fā)生有利于S結(jié)合結(jié)合的變化，的變化，E與與S在此基礎(chǔ)上互補(bǔ)契合在此基礎(chǔ)上互補(bǔ)契合、進(jìn)行反應(yīng)。酶表面并沒有一種與底物進(jìn)行反應(yīng)。酶表面并沒有一種與底物互補(bǔ)的固定形狀，而只是由于底物的互補(bǔ)的固定形狀，而只是由于底物的誘導(dǎo)才形成了互補(bǔ)形狀誘導(dǎo)才形成了互補(bǔ)形狀.（一）酶作用在于降低反應(yīng)活化能（一）酶作用在于降低反應(yīng)活化能結(jié)合部位決定結(jié)合部位決定酶的專一性酶的專一性1、結(jié)合部位、結(jié)合部位 2、催化部位、催化部位AspHisSer活性中心重要基團(tuán)活性中心重

8、要基團(tuán): His57 , Asp102 , Ser195底底 物物 活性中心以外活性中心以外的必需基團(tuán)的必需基團(tuán)結(jié)合基團(tuán)結(jié)合基團(tuán)催化基團(tuán)催化基團(tuán) 活性中心活性中心 在溶菌酶結(jié)構(gòu)的研究中，已得到其與底物形成復(fù)合物在溶菌酶結(jié)構(gòu)的研究中，已得到其與底物形成復(fù)合物的結(jié)晶，并得到了的結(jié)晶，并得到了X X線衍射圖，證明了線衍射圖，證明了ESES復(fù)合物的存在復(fù)合物的存在+（三）中間產(chǎn)物學(xué)說（三）中間產(chǎn)物學(xué)說1 1、底物和酶的鄰近與定向效應(yīng)、底物和酶的鄰近與定向效應(yīng)鄰近效應(yīng)：鄰近效應(yīng)：指底物與酶活性部位的靠近，減少底物指底物與酶活性部位的靠近，減少底物與酶的催化基團(tuán)之間的距離，使反應(yīng)更易進(jìn)行。與酶的催化基團(tuán)之

9、間的距離，使反應(yīng)更易進(jìn)行。定向效應(yīng)：定向效應(yīng)：指底物的反應(yīng)基團(tuán)之間、酶的催化基團(tuán)指底物的反應(yīng)基團(tuán)之間、酶的催化基團(tuán)與底物之間的正確定位與取向與底物之間的正確定位與取向2、底物變形和誘導(dǎo)契合、底物變形和誘導(dǎo)契合底物的結(jié)合可以誘導(dǎo)酶分子構(gòu)象的變化，而變化底物的結(jié)合可以誘導(dǎo)酶分子構(gòu)象的變化，而變化的酶分子又使底物分子的敏感鍵產(chǎn)生的酶分子又使底物分子的敏感鍵產(chǎn)生“張力張力”甚甚至至“變形變形”，從而促進(jìn)酶，從而促進(jìn)酶-底物中間產(chǎn)物進(jìn)入過底物中間產(chǎn)物進(jìn)入過渡態(tài)。渡態(tài)。3 3、酸堿催化、酸堿催化酶活性部位上的某些基團(tuán)可以向反應(yīng)物提供質(zhì)子酶活性部位上的某些基團(tuán)可以向反應(yīng)物提供質(zhì)子或接受質(zhì)子，從而穩(wěn)定過渡態(tài)，

10、降低反應(yīng)的活化或接受質(zhì)子，從而穩(wěn)定過渡態(tài)，降低反應(yīng)的活化能，加速反應(yīng)進(jìn)行。能，加速反應(yīng)進(jìn)行。4 4、共價(jià)催化、共價(jià)催化某些酶和底物之間形成相對不穩(wěn)定的共價(jià)中間物，某些酶和底物之間形成相對不穩(wěn)定的共價(jià)中間物，改變了反應(yīng)歷程，降低了反應(yīng)活化能，從而達(dá)到改變了反應(yīng)歷程，降低了反應(yīng)活化能，從而達(dá)到提高反應(yīng)速度的目的。提高反應(yīng)速度的目的。5 5、金屬離子催化、金屬離子催化在需要金屬離子的酶促反應(yīng)中，金屬離子可通過在需要金屬離子的酶促反應(yīng)中，金屬離子可通過多種途徑參加催化過程。多種途徑參加催化過程。如提高水的親和性；通如提高水的親和性；通過靜電作用屏蔽負(fù)電荷；可以通過結(jié)合底物為反過靜電作用屏蔽負(fù)電荷；可以通過結(jié)合底物為反應(yīng)定向；可在氧化還原反應(yīng)中能夠起到傳遞電子應(yīng)定向；可在氧化還原反應(yīng)中能夠起到傳遞電子的作用等。的作用等。6 6、多元催化和協(xié)同效應(yīng)、多元催化和協(xié)同效應(yīng)在酶促反應(yīng)中，常常是幾個基元催化反應(yīng)配合在在酶促反應(yīng)中，常常是幾個基元催化反應(yīng)配合在一起共同起作用。一起共同起作用。即在反應(yīng)中同時(shí)有酸堿催化和共價(jià)催化存在即在反應(yīng)中同時(shí)有酸堿催化和共價(jià)催化存在7 7、活性部位微環(huán)境的影響、活性部位微環(huán)境的影響酶分子表面有一個裂縫，而活性部位就位于疏水酶分子表面有一個裂縫，而活性部位就位于疏水環(huán)境的裂縫中。疏水環(huán)境中底物分子與催化基團(tuán)環(huán)境的裂縫中。疏水環(huán)境中底物分子與催化基團(tuán)之間的