生物化學(xué)考研ppt課件(已修改)
2025-01-29 18:13 本頁面
【正文】 第三章 酶學(xué) 主要內(nèi)容 ： 介紹酶的概念 、 作用特點(diǎn)和分類 、 命名 ， 討論酶的結(jié)構(gòu)特征和催化功能以及酶專一性及高效催化的策略 ， 進(jìn)而討論影響酶作用的主要因素 。 對(duì)酶工程和酶的應(yīng)用作一般介紹 。 思考 ? 目 錄 第一節(jié) 酶的 概念及作用特點(diǎn) 第二節(jié) 酶的 命名和分類 第三節(jié) 酶催化作用的 結(jié)構(gòu)基礎(chǔ) 和 高效催化的策略 第四節(jié) 酶促反應(yīng)的 動(dòng)力學(xué) 第五節(jié) 重要的酶類及酶活性的調(diào)控 第六節(jié) 酶工程簡介 第一節(jié) 酶的概念及作用特點(diǎn) 一 、 酶及生物催化劑概念的發(fā)展 ? 極高的催化效率 ? 高度的專一性 ? 易失活 ? 活性可調(diào)控 ? 有些酶需輔助因子 四 、 酶專一性類型 二 、 酶作用的特點(diǎn) 三、 酶的化學(xué)本質(zhì) 酶及生物催化劑概念的發(fā)展 …… 克隆酶、遺傳修飾酶蛋白質(zhì)工程新酶 生物催化劑 （ Biocatalyst） 蛋白質(zhì)類： Enzyme (天然酶 、 生物工程酶 ) 核酸類： Ribozyme 。 Deoxyribozyme 模擬生物催化劑 酶專一性類型 1 結(jié)構(gòu)專一性 概念 ： 酶對(duì)所催化的分子 （ 底物 ， Substrate） 化學(xué)結(jié)構(gòu)的特殊要求和選擇 類別 ： 絕對(duì)專一性 和 相對(duì)專一性 2 立體異構(gòu)專一性 概念 ：酶除了對(duì)底物分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)有要求外 ，對(duì)其立體異構(gòu)也有一定的要求 類別 ： 旋光異構(gòu)專一性 和 幾何異構(gòu)專一性 絕對(duì)專一性和相對(duì)專一性 絕對(duì)專一性 有的酶對(duì)底物的化學(xué)結(jié)構(gòu)要求非常嚴(yán)格，只作用于一種底物，不作用于其它任何物質(zhì)。 相對(duì)專一性 有的酶對(duì)底物的化學(xué)結(jié)構(gòu)要求比上述絕對(duì)專一性略低一些，它們能作用于一類化合物或一種化學(xué)鍵。 1） 鍵專一性 有的酶只作用于一定的鍵，而對(duì)鍵 兩端的基團(tuán)并無嚴(yán)格要求。 2） 基團(tuán)專一性 另一些酶，除要求作用于一定的鍵以外，對(duì)鍵兩端的基團(tuán)還有一定要求，往往是對(duì)其中一個(gè)基團(tuán)要求嚴(yán)格，對(duì)另一個(gè)基團(tuán)則要求不嚴(yán)格 。 消化道內(nèi)幾種蛋白酶的專一性 （芳香） （鹼性） （丙） 胰凝乳蛋白酶 胃蛋白酶 彈性蛋白酶 羧肽酶 胰蛋白酶 氨肽酶 羧肽酶 消化道蛋白酶作用的專一性 據(jù)酶分子組成分類 單純蛋白質(zhì)酶類 結(jié)合 蛋白質(zhì)酶類 酶蛋白質(zhì) 輔助因子 金屬離子 金屬有機(jī)物 小分子有機(jī)物 據(jù)酶蛋白特征分類 單體酶 寡聚酶 多酶復(fù)合體 酶的化學(xué)本質(zhì)及類別 第二節(jié) 酶的命名和分類（略講） 一、 命名 ： 習(xí)慣命名；系統(tǒng)命名 二 、 國際系統(tǒng)分類法及編號(hào) *國際生物化學(xué)會(huì)酶學(xué)委員會(huì) （ Enzyme Commsion） 將酶分成六大類： ， ， ， 酶類 ， ， * 每一種酶有一個(gè)編號(hào) ,如乙醇脫氫酶 EC 1. 1. 1. 27 大類 亞類 亞亞類 序號(hào) 第三節(jié) 酶催化作用的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)和 高效催化的策略 一、 酶催化的 中間產(chǎn)物理論 二 、 酶的活性中心 三、 酶作用專一性機(jī)理 四、 酶高效催化有關(guān)的策略 酶催化的中間產(chǎn)物理論 ? ?? 1kSE ?? ?? ? 1kES ? ?? 2k EP ?E+S P+ E ES 能量水平 反應(yīng)過程 ?G ?E1 ?E2 酶（ E） 與底物（ S）結(jié)合生成不穩(wěn)定的中間物（ ES）， 再分解成產(chǎn)物（ P） 并釋放出酶，使反應(yīng)沿一個(gè)低活化能的途徑進(jìn)行，降低反應(yīng)所需活化能，所以能加快反應(yīng)速度。 二、酶的活性中心 酶的活性中心和必需基團(tuán) 酶分子中直接與底物結(jié)合 ， 并和酶催化作用直接有關(guān)的區(qū)域叫酶的活性中心 （ active center） 或活性部位 （ active site） ， 參與構(gòu)成酶的活性中心和維持酶的特定構(gòu)象所必需的基團(tuán)為酶分子的必需基團(tuán) 。 實(shí)例； 胰凝乳蛋白酶 （ chymotrypsin） 羧肽酶 （ ribonuclease） 酶的活性的研究 ?活酶的專一性研究 ?酶分子的化學(xué)修飾： 差示標(biāo)記法 ， 親和標(biāo)記法 ? X射線衍射法 Asp His Ser 胰凝乳蛋白酶的活性中心 活性中心重要基團(tuán) : His57 , Asp102 , Ser195 為 Tyr 248 為 Arg 145 為 Glu 270 為底物 Zn Zn 羧肽酶活性中心示意圖 差示標(biāo)記法圖解 R R R R R* 示標(biāo)記 B. 差示標(biāo)記 R R R* R (底物 ) 親和標(biāo)記法 根據(jù)酶與底物特異結(jié)合的性質(zhì) ， 設(shè)計(jì)或合成一種含有反應(yīng)基團(tuán)的底物類似物作為活性部位基團(tuán)的標(biāo)記試劑 。 這種試劑象底物一樣進(jìn)入活性部位 ， 接近結(jié)合位點(diǎn) ， 并以其活潑的化學(xué)基團(tuán)與活性部位的某一基團(tuán)共價(jià)結(jié)合 ， 而指示出酶活性部位的特征 。 + XY 三、酶作用專一性機(jī)理 鎖鑰學(xué)說 (lock and key th0ery)： 將酶的活性中心比喻作鎖孔 ， 底物分子象鑰匙 ， 底物能專一性地插入到酶的活性中心 。 誘導(dǎo)契合學(xué)說 (inducedfit hypothesis)： 酶的活性中心在結(jié)構(gòu)上具柔性 ， 底物接近活性中心時(shí) ， 可誘導(dǎo)酶蛋白構(gòu)象發(fā)生變化 ， 這樣就使使酶活性中心有關(guān)基團(tuán)正確排列和定向 ， 使之與底物成互補(bǔ)形狀有機(jī)的結(jié)合而催化反應(yīng)進(jìn)行 。 酶專一性的“鎖鑰學(xué)說” 酶專一性的“誘導(dǎo)契合學(xué)說” 四、酶高效催化的策略 鄰近與定向效應(yīng) 誘導(dǎo)契合與底物扭曲變形 共價(jià)催化 酸鹼催化 微環(huán)境影響 實(shí)例 : lysozyme chymotrypsin carboxypeptidase RNase 酶分子中
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