學習綱要之酶一

1、第一節(jié) 酶引論一、酶1.1 酶：酶是由活細胞分泌的具有催化活性的生物大分子，絕大多數的酶是蛋白質，少數RNA分子具有催化活性，稱為核酶。v核酶核酶：是由細胞產生的具有催化活性的小分子RNA，它的主要酶學活性是序列特異性切割RNA分子。脫氧核酶：是一類利用體外分子進化技術獲得的具有催化功能的DNA并具有高效催化活性和結構識別能力，盡管目前自然界沒有發(fā)現它們的存在，但脫氧核酶的發(fā)現使人類對于酶的認識又產生了一次重大飛躍。v 絕大多數酶是蛋白質酶的相對分子量范圍在12000到100多萬之間，根據多肽鏈的組成可以分為單體酶、寡聚酶和多酶復合物。酶的催化活性依賴于蛋白質的天然構象的完整性，如果酶變性或解

2、離，通常會失去活性。酶可以通過酶原的激活、酶的變構等作用進行酶促調控。從化學組成看，酶可以分為單純酶和結合酶。二、酶催化作用特征v 酶作為催化劑的一般特征只能催化熱力學上允許進行的化學反應在反應中本身不消耗，極少量即可大大加速化學反應可縮短反應到達平衡的時間，不能改變反應的平衡點酶通過降低反應的活化能加快化學反應速度v 酶作為生物催化劑的特點酶催化具有高效性酶催化具有高度專一性（見圖1）酶是由活細胞分泌的生物大分子，催化的反應條件溫和，能引起蛋白質變性的因素能引起酶失活酶反應可調控圖1 酶催化的基團專一性三、酶的命名與分類3.1 酶的分類 根據反應類型分 根據酶發(fā)揮作用的位置分類胞內酶：由細胞

3、產生在細胞內發(fā)生作用，一般在細胞內與顆粒相結合并有一定的分布，如蛋白質合成酶分布在內質網的核 糖體上。胞外酶：由活細胞產生分泌至胞外發(fā)揮作用，一般胞外酶主要是水解酶類 根據多肽鏈組成劃分單體酶：只有一條肽鏈組成，相對分子量為13KD-35KD,屬于這一類酶的為數不多，而且全部為水解酶。寡聚酶：由幾個或多個亞基組成的酶稱為寡聚酶，相對分子量為35KD幾百萬。已知的寡聚酶大多為糖代謝酶。多酶復合物：幾個酶嵌合而成的復合物稱為多酶復合物，一般由26個功能相關的酶組成，其分子量都在幾百萬以上，例如丙酮酸脫氫酶復合物和脂肪酸合成酶復合物 酶的命名 酶學委員會的命名乳酸脫氫酶：EC 1. 1. 1. 27

4、 表示第一大類，即氧化還原酶 表示第一亞類，即氧化基團為CHOH 表示第一亞亞類，氫受體為NAD+ 表示乳酸脫氫酶在次亞亞類中的順序 系統命名與慣用名系統命名：底物名稱+反應類型 如：草酸氧化酶的系統名 草酸：氧 氧化酶慣用名：通常依據作用底物劑反應類型命名，但不要求精確 如：乳酸脫氫酶；蛋白酶四、酶活力的測定酶活力：就是酶加速其化學反應速度的能力，因此測定酶的活力本質上就是測定酶促反應速度。酶促反應速度越大，酶的活力就越強；反之，反應速度越小，酶活力就越弱。酶反應速度：可以用單位時間內底物的消耗量或單位時間內產物的生成量來表示。一般測量反應初速度。五、酶的結構與功能2.1 酶一級結構中氨基酸

5、亞基的功能分類氨基酸殘基的分類：接觸亞基負責底物的結合與催化；輔助亞基起協助作用；結構亞基維持酶的構象；非貢獻亞基的替換對活性無影響，但對酶的免疫、運輸、調控與壽命等有作用。前二者構成活性中心，前三者稱為酶的必需基團，這些基團若經化學修飾使其改變，則酶的活性散失，常見的必需基團有Ser的羥基，His的咪唑基、Cys的巰基以及Asp和Glu的側鏈羧基等。2.2 酶的活性中心活性中心，它是酶分子的一小部分，是酶分子中與底物結合并催化反應的場所。活性中心是有酶分子中少數幾個氨基酸殘基構成的，它們在一級結構上可能相距很遠，甚至位于不同的肽鏈上，由于肽鏈的盤曲折疊而互相接近，構成一個特定的活性結構。因此

6、活性中心不是一個點或面，而是一個小的疏水性的空間區(qū)域。活性中心可分為結合基團（負責識別特定的底物并與之結合。它們決定了酶的底物專一性）以及催化基團（起催化作用的，底物的敏感鍵在此被切斷或形成新鍵，并生成產物），二者的分別并不是絕對的，有些基團既有底物結合功能又有催化功能。有些酶在細胞內剛剛合成或分泌時，尚不具有催化活性，這些無活性的酶的前體稱為酶原。酶原通過激活才能轉化為有活性的酶。酶原的激活是通過改變酶分子的共價結構來控制酶活性的一種機制，通過肽鏈的剪切，改變蛋白的構象，從而形成或暴露酶的活性中心，使酶原在必要時被活化成為有活性的酶，發(fā)揮其功能。第二節(jié) 酶的作用機制一、過渡態(tài)理論二、酶促反應

7、高效性的機制酶主要通過降低反應的活化能來提高反應速率，其原理如下：與底物形成ES復合物是酶促反應的關鍵酶與底物之間的非共價鍵相互作用的能量（結合能）是酶用來降低反應活化能的主要來源鄰近和定向效應提高反應分子的有效濃度誘導契合造成底物形變，有利于新鍵的合成特異性基團的多元催化：酸堿、共價、金屬離子催化疏水的微環(huán)境的影響三、酶促反應專一性的機制第三節(jié) 酶促反應動力學一. 酶濃度對酶促反應速度的影響二、底物濃度對酶促反應速度的影響米氏常數的意義：Km值表示的是反應速度為最大速度一半時的底物濃度，米氏常數的單位是濃度單位，一般用mol/L表示。Km是酶的特征性物理常數，一個酶在一定條件下，對某一底物的

8、Km值為一定值，故通過測定Km值可以鑒別酶。Km可以表示酶與底物的親和力，Km值大表是親和力小。同一個酶對不同的底物具有不同的Km值，Km值最小的為最適底物。三、溫度對酶促反應速度的影響四、pH對酶促反應速度的影響五、激活劑對酶促反應速度的影響六、抑制劑對酶促反應速度的影響1、 競爭性抑制劑的影響2、非競爭性抑制劑第四節(jié) 酶的調控別構調節(jié)：不同的調節(jié)劑與調節(jié)酶結合后提高或抑制酶的活性，別構調節(jié)在代謝途徑中起持續(xù)微調的作用。共價調節(jié)：可逆的共價修飾或不可逆的共價剪切（如酶原的激活），可以使酶促反應發(fā)生有和無的變化。一、別構激活酶別構效應：很多寡聚酶，當它們的亞基上的配體結合部位與配體非共價鍵結合時，構象將發(fā)生變化，并影響同一