生物化學(xué)酶生物催化劑完整版資料

第4章酶

〔enzyme〕酶輔酶酶促反響動(dòng)力學(xué)酶的構(gòu)造與功能的關(guān)系酶運(yùn)用4.1酶-生物催化劑酶的概念酶的命名和分類酶催化作用的特性酶的概念酶：活細(xì)胞產(chǎn)生的一類具有催化功能的生物分子，所以又稱生物催化劑在酶的作用下，許多生物化學(xué)反響過程可以在溫暖的條件下〔如室溫、常壓、水溶液中〕以很高的速率和效率進(jìn)展。乳酸丙酮酸酶促反響：酶催化的生物化學(xué)反響底物：在酶的催化下發(fā)生化學(xué)變化的物質(zhì)底物產(chǎn)物輔酶酶的化學(xué)本質(zhì)-大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)1930年，Northrop等得到了胃蛋白酶、胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶的結(jié)晶，并進(jìn)一步證明了酶是蛋白質(zhì)。1926年，美國(guó)Sumner得到脲酶的結(jié)晶，并指出酶是蛋白質(zhì)重要的輔酶及其前體維生素例如，胰凝乳蛋白酶能選擇性地水解含有芳香側(cè)鏈的氨基酸殘基構(gòu)成的肽鍵。酶的催化作用可使反響速率提高106~1012倍，比普通化學(xué)催化劑效能至少提高幾倍以上。酶與這類離子結(jié)合而被激活具有生物催化劑特征的核酶其化學(xué)本質(zhì)是〔

〕

A、蛋白質(zhì)

B、RNA

C、DNA

D、糖蛋白C、一種酶一抑制劑復(fù)合物A、酶的輔助因子以外的部分底物：在酶的催化下發(fā)生化學(xué)變化的物質(zhì)將兩個(gè)小分子合成一個(gè)大分子，通常需求ATP供能。根據(jù)酶催化的反響類型和底物來命名，目前已對(duì)2000多種酶作了分類和命名。1moleFe3+只能催化6×10-4moleH2O2的分解催化C-C,C-O,C-N,C-S鍵的構(gòu)成反響全酶=酶蛋白+輔助因子〔輔酶或金屬離子〕FAD和FMN的功能與NAD+類似，在脫氫酶催化的氧化復(fù)原反響中，起著電子和質(zhì)子的傳送體作用。丙氨酸:α-酮戊二酸氨基轉(zhuǎn)移酶酶催化的反響幾乎不產(chǎn)生副反響酶的命名習(xí)慣命名法系統(tǒng)命名法1.習(xí)慣命名法根據(jù)酶催化的反響類型和底物來命名，目前已對(duì)2000多種酶作了分類和命名。如：催化水解淀粉的酶稱為淀粉酶催化水解蛋白的酶稱為蛋白酶習(xí)慣命名法簡(jiǎn)單，運(yùn)用方便，但缺乏系統(tǒng)性2.系統(tǒng)命名法〔1961年，國(guó)際生物化學(xué)會(huì)議酶委員會(huì)〕系統(tǒng)命名包括底物稱號(hào)反響性質(zhì)兩個(gè)底物參與反響時(shí)應(yīng)同時(shí)列出，中間用冒號(hào)〔:〕分開。丙氨酸:α-酮戊二酸氨基轉(zhuǎn)移酶谷丙轉(zhuǎn)氨酶習(xí)慣命名系統(tǒng)命名丙氨酸+α-酮戊二酸谷氨酸+丙酮酸酶的分類編號(hào)酶的分類催化反響類型1水解酶加水分解反響2氧化復(fù)原酶氧化復(fù)原反響3轉(zhuǎn)移酶化學(xué)基團(tuán)的轉(zhuǎn)移4裂合酶鍵的裂解5異構(gòu)酶分子的立體重排變化6合成酶兩個(gè)分子的合成7核酸酶非蛋白酶水解酶淀粉酶、蛋白酶、核酸酶、脂酶AB+H2O A·OH+BH+H2O蛋白水解酶氧化復(fù)原酶〔脫氫酶、氧化酶〕A·2H+BA+B·2H乳酸丙酮酸輔酶I復(fù)原性輔酶I轉(zhuǎn)移酶TPP(硫胺素焦磷酸酯)例：2H2O2→2H2O+O2堿金屬離子或堿土金屬離子，如Na+,K+,Mg2+,Ca2+酶能專注性地與手性底物結(jié)合并催化這類底物發(fā)生反響。酶：活細(xì)胞產(chǎn)生的一類具有催化功能的生物分子，所以又稱生物催化劑因作用類似，不能自行合成，歸為一類。催化C-C,C-O,C-N,C-S鍵的構(gòu)成反響氧化復(fù)原酶〔脫氫酶、氧化酶〕酶與普通化學(xué)催化劑的共同點(diǎn)：例如，胰凝乳蛋白酶能選擇性地水解含有芳香側(cè)鏈的氨基酸殘基構(gòu)成的肽鍵。構(gòu)造：維生素都是小分子有機(jī)物，在構(gòu)造上無類似之處，有脂肪族、芳香族、雜環(huán)族、甾類等。TPP是脫羧酶的輔酶，前體是維生素B1酶與這類離子結(jié)合而被激活全酶是指什么？(

)例如，脲酶只能催化尿素水解，而對(duì)尿素的類似物無作用。裂合酶(醛縮酶、水化酶、脫氨酶)從底物移去一個(gè)基團(tuán)而構(gòu)成雙鍵例1：ABA+B例2：異構(gòu)酶催化同分異構(gòu)體的相互轉(zhuǎn)化，即底物分子內(nèi)基團(tuán)或原子的重排過程例：gA-BA-Bg合成酶〔銜接酶〕催化C-C,C-O,C-N,C-S鍵的構(gòu)成反響將兩個(gè)小分子合成一個(gè)大分子，通常需求ATP供能。腺嘌呤核苷三磷酸腺嘌呤核苷二磷酸磷酸酶-生物催化劑酶與普通化學(xué)催化劑的共同點(diǎn)：可以改動(dòng)化學(xué)反響的速率，但是不能改動(dòng)化學(xué)反響平衡。酶催化的本質(zhì)：可以穩(wěn)定底物構(gòu)成的過渡態(tài)，降低反響活化能，從而加速反響的進(jìn)展酶催化作用的特性1.高效性3.反響條件溫暖2.選擇性反響專注性底物專注性構(gòu)造專注性手性專注性幾何專注性1.高效性酶是自然界中催化活性最高的一類催化劑。生命體系中發(fā)生的化學(xué)反響在沒有催化劑的情況下，許多反響實(shí)踐上難于進(jìn)展酶的催化作用可使反響速率提高106~1012倍，比普通化學(xué)催化劑效能至少提高幾倍以上。高的催化效率例：2H2O2→2H2O+O21mole過氧化氫酶能催化5×106moleH2O2的分解1moleFe3+只能催化6×10-4moleH2O2的分解2.選擇性〔1〕反響專注性：酶只能選擇性地催化一種或一類一樣類型的化學(xué)反響。酶催化的反響幾乎不產(chǎn)生副反響如：蛋白酶可以選擇性水解蛋白質(zhì)或多肽中特定的肽鍵一種酶只能作用于某一種或某一類構(gòu)造、性質(zhì)類似的物質(zhì)。A.構(gòu)造專注性絕對(duì)專注性：酶的作用對(duì)象是一個(gè)特定底物例如，脲酶只能催化尿素水解，而對(duì)尿素的類似物無作用。相對(duì)專注性：酶的作用對(duì)象是一類化合物或化學(xué)鍵例如，胰凝乳蛋白酶能選擇性地水解含有芳香側(cè)鏈的氨基酸殘基構(gòu)成的肽鍵?！?〕底物專注性〔2〕底物專注性：B.手性專注性：酶能專注性地與手性底物結(jié)合并催化這類底物發(fā)生反響。例1，胰蛋白酶只能水解由L-氨基酸構(gòu)成的肽鍵，而不能水解由D-氨基酸構(gòu)成的肽鍵。例2，淀粉酶只能水解D-葡萄糖構(gòu)成的1,4-糖苷鍵，而不能影響L-葡萄糖構(gòu)成的糖苷鍵〔2〕底物專注性：C.幾何專注性只能選擇性催化某種幾何異構(gòu)體底物的反響，而對(duì)另一種構(gòu)型無催化作用。例如，延胡索酸水合酶只能催化延胡索酸〔即反式丁烯二酸〕水合生成蘋果酸，對(duì)馬來酸〔即順式丁烯二酸〕不起作用。3.溫暖的反響條件酶促反響普通在pH5~8的水溶液中進(jìn)展，反響溫度20~40C。由于反響條件溫暖，使某些不希望的副反響可以盡能夠減少由于大多數(shù)酶本身是蛋白質(zhì)，高溫或其他苛刻的物理或化學(xué)條件會(huì)引起酶的失活。單純蛋白酶：組成為單一蛋白質(zhì)結(jié)合蛋白酶：除了蛋白質(zhì)分子，還含有非蛋白組分。4.2酶的非蛋白組分-輔酶和金屬離子蛋白酶全酶=酶蛋白+輔助因子〔輔酶或金屬離子〕輔酶輔酶的定義：某些小分子有機(jī)化合物與酶蛋白結(jié)合在一同并協(xié)同實(shí)施催化作用，這類分子被稱為輔酶。輔酶的構(gòu)造特點(diǎn)：大多數(shù)輔酶的前體是維生素，主要是水溶性B族維生素輔酶的功能：具有氧化復(fù)原性質(zhì)，或者具有轉(zhuǎn)移基團(tuán)的才干。輔酶參與的反響主要是氧化復(fù)原反響或基團(tuán)轉(zhuǎn)移反響。維生素1.作用：維生素既不是根底物質(zhì)，也不是能源物質(zhì)，含量低，但作用大。大多維生素經(jīng)過輔酶的方式參與生物體內(nèi)的酶反響體系，調(diào)理酶活性及代謝活性。2.構(gòu)造：維生素都是小分子有機(jī)物，在構(gòu)造上無類似之處，有脂肪族、芳香族、雜環(huán)族、甾類等。因作用類似，不能自行合成，歸為一類。3.分類：水溶性維生素脂溶性維生素維生素B維生素C維生素A維生素D維生素E維生素K知識(shí)引見重要的輔酶及其前體維生素輔酶前體維生素功能全酶NAD+(輔酶I)B5(煙酰胺)傳送質(zhì)子和電子脫氫酶FAD和FMN(黃素輔酶)B2(核黃素)傳送質(zhì)子和電子脫氫酶TPP(硫胺素焦磷酸酯)B1(硫胺素)基團(tuán)轉(zhuǎn)移脫羧酶四氫葉酸(THFA)B11(葉酸)一碳基團(tuán)轉(zhuǎn)移合成酶輔酶A(CoA)B3(泛酸)?；D(zhuǎn)移合成酶生物素B7(生物素)CO2轉(zhuǎn)移羧化酶磷酸吡哆素B6(吡哆素)轉(zhuǎn)氨基轉(zhuǎn)氨酶輔酶B12B12(鈷維素)異構(gòu)化變位酶硫辛酸傳送氫和轉(zhuǎn)移乙?；崦摎涿赶捣乎?輔酶Q)傳送質(zhì)子和電子氧化復(fù)原酶及脫氫酶維生素B5〔也稱煙酰胺nicotinamide〕維生素B5是吡啶的衍生物吡啶-3-酰胺nicotinamide1.NAD(輔酶I)和NADP(輔酶II)NAD和NADP是許多脫氫酶的輔酶，參與遞氫。維生素B5是NAD和NADP的組成成分。維生素B2〔核黃素riboflavin〕FMN和FAD是脫氫酶的輔酶，維生素B2是FMN和FAD的組成成分。2.FMN和FAD(黃素輔酶)異吡咯嗪環(huán)核糖醇基FMN-黃素單核苷酸FAD和FMN的功能與NAD+類似，在脫氫酶催化的氧化復(fù)原反響中，起著電子和質(zhì)子的傳送體作用。FAD-黃素腺嘌呤二核苷酸FAD和FMN與酶分子通常以共價(jià)鍵相銜接，所以，普通將這類輔酶稱為輔基巰基乙胺泛酸腺嘌呤核苷三磷酸4.焦磷酸硫胺素TPPTPP是脫羧酶的輔酶，前體是維生素B1焦磷酸硫胺素TPP維生素B1〔硫胺素thiamine〕5.輔酶Q(CoQ),泛醌n=6~10，微生物n=6，動(dòng)物組織n=10。功能:作為線粒體呼吸鏈氧化復(fù)原酶的輔酶，在酶與底物之間傳送氫或電子異戊烯不屬于維生素的輔酶輔酶在酶促反響中的作用特點(diǎn)輔酶在催化反響中，直接參與反響。例如，輔酶NAD+在催化脫氫過程中經(jīng)過本身的氧化復(fù)原反響傳送電子和質(zhì)子。輔酶種類不多，每一種輔酶具有特殊功能，特定催化某一類型的反響。同一輔酶可與多種不同酶蛋白結(jié)合構(gòu)成不同全酶。輔酶決議了酶所催化的類型〔反響專注性〕酶蛋白決議了所催化的底物類型〔底物專注性〕酶分子中的金屬離子金屬酶金屬激酶酶蛋白和金屬離子嚴(yán)密結(jié)合金屬離子與酶的結(jié)合松散過渡金屬離子,如Fe2+/Fe3+,Cu+/Cu2+,Zn2+,Mn2+,Co2+等堿金屬離子或堿土金屬離子，如Na+,K+,Mg2+,Ca2+在酶促反響中傳送電子、原子或官能團(tuán)酶與這類離子結(jié)合而被激活1/3的酶需求金屬作為輔助成分思索題？1.酶促反響中決議酶反響專注性的部分是(

)A、酶蛋白

B、底物

C、輔酶或輔基

D、催化基團(tuán)

2.全酶是指什么？(

)A、酶的輔助因子以外的部分

B、酶的無活性前體C、一種酶一抑制劑復(fù)合物D、一種需求輔助因子的酶，具備了酶蛋白、輔助因子各種成分。

選擇題

3.以下關(guān)于酶特性的表達(dá)哪個(gè)是錯(cuò)誤的？(

)

A、催化效率高

B、專注性強(qiáng)

C、作用條件溫暖

D、都有輔因子參與催化反響

4.具有生物催化劑特征的核酶其化學(xué)本質(zhì)是〔

〕

A、蛋白質(zhì)

B、RNA

C、DNA

D、糖蛋白5.NAD+在酶促反響