酶蛋白的結(jié)構(gòu)與功能(已修改)
2025-06-07 22:01 本頁面
【正文】 第 三 章 酶蛋白的結(jié)構(gòu)與功能 本章主要內(nèi)容： 1. 酶的定義； 2. 酶的化學(xué)組成與結(jié)構(gòu)； 3. 酶催化作用的一般特點(diǎn)； 4. 酶的作用機(jī)制； 5. 影響酶活性的因素； 6. 酶工程簡(jiǎn)介。 生命 =新陳代謝 +遺傳變異 物質(zhì)代謝 消 化 排泄廢物 化學(xué)變化（分解，合成） 產(chǎn)生 儲(chǔ)存 利用 細(xì) 胞 能量代謝 + + 營養(yǎng)吸收 酶的研究簡(jiǎn)史 公元前兩千多年，我國已有釀酒記載。 1857年， Pasteur認(rèn)為發(fā)酵是酵母細(xì)胞中酵素催化作用的結(jié)果。 1877年， K252。hne首次提出 enzyme的概念 1926年， Summer首次從刀豆中提純出脲酶結(jié)晶。 1982年， Cech首先發(fā)現(xiàn) RNA也具有酶的催化活性，并提出核酶（ ribozyme）的概念。 1995年 Cuenoud等發(fā)現(xiàn) DNA也有酶的活性。 第一節(jié) 酶的一般概念 酶是由生物活細(xì)胞所產(chǎn)生的，在體內(nèi)外均具有高度專一性和極高催化效率的生物大分子，包括蛋白質(zhì)和核酸。 早在 1926年， Summer就提出酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)。后來 Northrop進(jìn)一步證實(shí)了這一結(jié)論。現(xiàn)已發(fā)現(xiàn) 20220多種蛋白酶。 一、酶的定義 ① 經(jīng)酸堿水解后的終產(chǎn)物是氨基酸，能被蛋白酶水解而失活； ② 具有空間結(jié)構(gòu)的生物大分子，凡使蛋白質(zhì)變性的因素都可使酶變性失活； ③ 兩性電解質(zhì)，在不同 pH下呈現(xiàn)不同的離子狀態(tài)，在電場(chǎng)中向某一電極泳動(dòng)，具有特定的 pI； ④ 與蛋白質(zhì)一樣，具有不能通過半透膜的膠體性質(zhì)； ⑤ 具有蛋白質(zhì)所具有的化學(xué)呈色反應(yīng)。 以上事實(shí)表明酶在本質(zhì)上屬于蛋白質(zhì)。 酶是蛋白質(zhì)的主要依據(jù)： 1982年， Cech和 Altman首先發(fā)現(xiàn) rRNA的前體本身具有自我催化作用 —核酶（ ribozyme）的概念。以后不少的實(shí)驗(yàn)證明，某些 RNA和 DNA確實(shí)具有酶的催化活性。 以蛋白質(zhì)為主要成分的具有催化活性的生物分子，在生物體中溫和的條件下，能高效且專一地催化各種生物化學(xué)反應(yīng)，故又稱為生物催化劑。 酶的命名有 習(xí)慣命名法 和 系統(tǒng)命名法 。 習(xí)慣命名法大多根據(jù)酶所催化的底物、反應(yīng)的性質(zhì)以及酶的來源而定。 系統(tǒng)命名法規(guī)定每一酶均有一個(gè)系統(tǒng)名稱，它標(biāo)明酶的所有底物與反應(yīng)性質(zhì)，底物名稱之間以 “ ∶ ” 分隔。 由于許多酶的系統(tǒng)名稱過長(zhǎng)，為了應(yīng)用方便，國際酶學(xué)委員會(huì)又從每種酶的數(shù)個(gè)習(xí)慣名稱中選定一個(gè)簡(jiǎn)便實(shí)用的推薦名稱。 二、酶的命名與分類 （一）酶的命名 1. 根據(jù)酶蛋白的化學(xué)組成分類 簡(jiǎn)單酶蛋白 amp。 結(jié)合酶蛋白 簡(jiǎn)單酶蛋白 (simple protein) ： 除了蛋白質(zhì)外，不含其他物質(zhì)，如脲酶、蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶和核糖核酸酶等。 結(jié)合酶蛋白 (conjugated protein) ： 除了蛋白質(zhì)外，還要結(jié)合一些對(duì)熱穩(wěn)定的非蛋白質(zhì)小分子物質(zhì)或金屬離子，前者稱為脫輔酶 （ apoenzyme或 apoprotein），后者稱為 輔助因子（ cofactor），脫輔酶與輔因子結(jié)合后所形成的復(fù)合物稱為“ 全酶 ”（ holoenzyme）。 （二）酶的分類 脫輔酶 +輔助因子 =全酶 Apoenzyme + cofactor = holoenzyme 金屬離子： 輔助因子 有機(jī)小分子 Na+、 K+、 Mg2+、Cu2+、 Zn2+和 Fe2+ 輔酶 (coenzyme) 輔基 (prosthetic group) 輔助因子 （ cofactor） 1) 穩(wěn)定酶的構(gòu)象； 2) 參與催化反應(yīng)，傳遞電子、 H和一些基團(tuán)； 3) 在酶與底物間起橋梁作用； 4) 正電荷可中和底物的陰離子，降低反應(yīng)中的 靜電斥力等。 金屬離子的作用： 金屬離子： Na+、 K+、 Mg2+、 Cu2+、 Zn2+和 Fe2+等。 表 . 一些金屬酶和金屬激活酶類 金屬酶 金屬離子 金屬激活酶 金屬離子 碳酸酐酶 Zn2+ 檸檬酸合成酶 K+ 羧基肽酶 Zn2+ 丙酮酸激酶 K+ Mg2+ 過氧化物酶 Fe2+ 丙酮酸羧化酶 Mn2+ Zn2+ 過氧化氫酶 Fe2+ 精氨酸酶 Mn2+ 己糖激酶 Mg2+ 磷酸水解酶類 Mg2+ 磷酸轉(zhuǎn)移酶 Mg2+ 蛋白激酶 Mg2+ Mn2+ 錳超氧化物歧化酶 Mn2+ 磷脂酶 C Ca2+ 谷胱甘肽過氧化物酶
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