【正文】 2/2/2022 每一種生物 生命過程 必須。 生命現(xiàn)象 是多步反應(yīng)； 生理?xiàng)l件下 無 催化劑許多反應(yīng)進(jìn)行的 太慢 或 不能進(jìn)行 。 細(xì)胞需要生物催化劑（ Biocatalysts） 2/2/2022 第三章 酶 與 維生素 (P70) 2/2/2022 一 .酶的概念 二 .酶的發(fā)展簡史 三 .酶的分類 四 .酶的 命名 第一節(jié) 酶的概述 (P70) 2/2/2022 一 .酶的概念： 生物活細(xì)胞產(chǎn)生的、具有催化能力的以 蛋白質(zhì) 為主要成分的生物催化劑（ Biocatalysts ）。 二 .酶的研究簡史 ⒈酶的發(fā)現(xiàn)與提出 1878年 巴斯德 發(fā)酵是酵母細(xì)胞生命活動(dòng)的結(jié)果 , 出現(xiàn)酶的名稱 1897年， Buchner兄弟 不含細(xì)胞的酵母汁成功實(shí)現(xiàn)了發(fā)酵。提出了發(fā)酵與活細(xì)胞無關(guān)，而與細(xì)胞液中的酶有關(guān)。 ⒉ 1913年 ,Michaelis和 Menten提出了酶促動(dòng)力學(xué)基本原理 — 米氏學(xué)說。 ⒊ 1926年， Sumner 刀豆種子 脲酶 結(jié)晶，首次證明酶是具有催化活性的蛋白質(zhì)。 ⒋ 1982年， Cech對四膜蟲的研究中發(fā)現(xiàn) RNA具有催化作用 ——ribozyme（核酶）。 2/2/2022 三 .酶的分類 ⑴ 國際系統(tǒng)分類法 1961年國際酶學(xué)委員會(huì)（ Enzyme Committee, EC）根據(jù)酶催化的反應(yīng)類型和機(jī)理 ， 分成六大類： “ 1” . 氧化 還原酶類 （ Oxidoreductases） 主要是氫的轉(zhuǎn)移或電子傳遞的反應(yīng)。 AH2 + B A + BH2 （ O2） （ H2O2， H2O） 脫氫酶類 (dehydrogenase) 氧化酶類 (Oxidase) 2/2/2022 AX + B →A +B X 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。 “ 2” . 轉(zhuǎn)移 (移換 )酶類 （ Transferases） 催化化合物中某些基團(tuán)的轉(zhuǎn)移。 根據(jù) X分成 8個(gè) 亞類 ： 轉(zhuǎn)移碳基、酮基或醛基、酰基、糖基、烴基、含氮基、含磷基和含硫基的酶。 2/2/2022 “ 3 ” 水解酶類 （ hydrolases） 催化底物的加水 分解反應(yīng) 。 AB + H2O AOH + BH “ 4 ” 裂合（裂解）酶類 （ Lyase） 催化底物分子中 非水解性 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)。 2/2/2022 C— C鍵 CH3 C=O COOH CH3 C=O H + CO2 C— O鍵 CH2COOH HO— CH— COOH HCCOOH HOOCCH + H2O C— N鍵 COOH CH— NH2 CH2 COOH COOH CH HC COOH + NH3 ? 主要包括：醛縮酶、水化酶（脫水酶）及脫氨酶等。 2/2/2022 催化各種 同分異構(gòu)體 的相互轉(zhuǎn)化。 “ 5” . 異構(gòu)酶類（ Isomerases） 常見：消旋和變旋、醛酮異構(gòu)、順反異構(gòu)和變位酶類。 A B O OH OH OH OH CH2OH O OH OH HO CH2OH CH2OH 6磷酸葡萄糖異構(gòu)酶 即底物分子內(nèi)基團(tuán)或原子的重排過程。 2/2/2022 A + B + ATP + HOH→A ? B + ADP +Pi “ 6” 合成酶類 Ligases or Synthetases 連接酶，與 ATP分解反應(yīng)相互偶聯(lián)，催化 CC、 CO、 CN 以及 CS 鍵的形成反應(yīng) 。 丙酮酸 + CO2 ? 草酰乙酸 丙酮酸羧化酶 2/2/2022 乳酸脫氫酶 EC 1. 1. 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+ 該酶在亞亞類中的流水編號(hào) 酶學(xué)委員會(huì)縮寫 酶的身份證號(hào)碼 —— 編號(hào) EC 酶大類號(hào) .亞類號(hào)（底物） .亞亞類號(hào) .序號(hào) 2/2/2022 ⑵ 按酶 化學(xué)組成 分類 簡單蛋白酶和結(jié)合蛋白酶 ⑶按酶 結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 分類 單體酶，寡聚酶，多酶體系和多功能酶 2/2/2022 1）根據(jù)催化底物命名（蛋白酶；淀粉酶） 2）根據(jù)催化反應(yīng)的性質(zhì)命名（水解酶；轉(zhuǎn)氨酶；裂解酶等） 3）結(jié)合 上述兩個(gè)原則 命名（琥珀酸脫氫酶） 4）在這些命名基礎(chǔ)上加上酶的 來源 或 其它特點(diǎn) （胃蛋白酶、胰蛋白酶、堿性磷酸脂酶和酸性磷酸脂酶）。 四 .酶的命名 缺點(diǎn) ： 一酶多名，一名多酶，寫出反應(yīng)難。 2/2/2022 系統(tǒng) 命名法 （國際酶學(xué)委員會(huì) 1961年提出） 酶催化的反應(yīng) : 丙氨酸 + ?酮戊二酸 ?? 谷氨酸 + 丙酮酸 系統(tǒng)名稱 ： 底物名稱（構(gòu)型） +反應(yīng)性質(zhì) +酶。 底物不止一個(gè)，全部列出，用冒號(hào)（ : ）分隔。 習(xí)慣名稱 :谷丙轉(zhuǎn)氨酶 系統(tǒng)名稱 :丙氨酸 :?酮戊二酸 氨基轉(zhuǎn)移 酶 Enzyme Handbook Thoms 催化 水解 反應(yīng) 的酶： 一般可 省去 底物 水 ， 省去 反應(yīng)類型 。 2/2/2022 第二節(jié) 酶催化 作用的特性 新陳代謝不可缺少，受多種因素調(diào)節(jié)控制。 一 .與一般催化劑的 共性 量 少而 催化效率 高； ，降低反應(yīng)的活化能，加速反應(yīng)； ，不 改變 化學(xué)反應(yīng)平衡。 。 酶促反應(yīng) （ Enzymatic reaction）：酶催化的生物化學(xué)反應(yīng)。 底物 （ substrate）：由酶催化，發(fā)生化學(xué)變化的物質(zhì)。 2/2/2022 、輔基及金屬離子有關(guān)。 二 . 生物 催化劑的 特性 2/2/2022 1）高效性 ① 酶顯著降低反應(yīng)活化能 2/2/2022 H2O2 H2O+O2 活化能：無催化劑（ ) 液態(tài)鈀（ ) 過氧化氫酶（ ) 蔗糖 果糖 +葡萄糖 活化能：無催化劑（ ) H+（酸）（ ) 蔗糖酶（ ) 2/2/2022 ② 提高 反應(yīng)速度 10７ – 101３ 倍（非酶催化劑）或 108 – 1020倍（非催化反應(yīng)）。 例如： 65?C條件下， 1克結(jié)晶 ?淀粉酶可催化 2噸淀粉水解。 一餐飯?jiān)?37 ?C下的消化： 無催化劑需 50年；消化酶消化 34小時(shí)。 2/2/2022 ① 概念： 2）專一性（ Specificity) 例如： 蛋白酶 催化蛋白質(zhì)的水解；核酸酶 催化核酸的水解。 又稱特異性，是指酶在催化生化反應(yīng)時(shí)對底物嚴(yán)格的選擇性。 即酶只能催化某一種或某一類化學(xué)反應(yīng)。 指一種酶只能作用于 某一種 或 某一類（結(jié)構(gòu)性質(zhì)相似）特定底物。 2/2/2022 ② 酶的專一性類型： 酶的專一性 結(jié)構(gòu)專一性 立體異構(gòu)專一性 相對 專一性 絕對 專一性 2/2/2022 Ⅰ. 結(jié)構(gòu)專一性 A .絕對專一性（ Absolute specificity) ? 對底物要求非常嚴(yán)格，只作用于一個(gè)特定的底物。 H2N— C— NH2 + H2O O 2NH3 + CO2 脲酶 脲酶 2/2/2022 B .相對 專一性 (Relative Specificity) 酶的作用對象是一類化合物或一類化學(xué)鍵。 O H Lys(Arg)CNCα CO H R 族 (group)專一性 ：對鍵兩端的基團(tuán)要求的程度不同，只對其中一個(gè)基團(tuán)要求嚴(yán)格。 胰蛋白酶 2/2/2022 R O α 葡萄糖苷酶 O CH2OH OH OH OH 1 5 +H2O O CH2OH OH OH OH OH 1 5 + ROH ?α 葡萄糖苷酶：催化由 α 葡萄糖所構(gòu)成的 糖苷水解 ，對 糖苷 另一端沒有嚴(yán)格要求。 R— C— O— R′ + H2O O RCOO +R OH + H+ ′ 酯酶 鍵 (Bond)專一性 ：對于鍵兩端的基團(tuán)沒有嚴(yán)格的要求。 酯酶 2/2/2022 底物