【文章內容簡介】 接 一個酶催化一個 反應，所有反應 依次連接，構成 一個代謝途徑或 代謝途徑的一部 分，由于這一連 串反應是在一高 度有序的多酶復 合體內完成，反 應效率非常高 多酶復合體 酶 2 酶 3 酶 1 酶 4 酶 6 酶 5 二、酶的生物催化特性 ?與生物膜結合 一種結構更高的多酶復合體，酶整齊的排列在生物膜上。 催化效率最高。 （如呼吸鏈 ） 酶 1 酶 2 酶 4 酶 5 酶 3 與一般的化學催化劑相比較，酶既擁有一般催化劑的共性，又有特性 酶催 化作 用的 特點 加快反應速度 降低反應 的活化能 不改變 反應性質 反應前后其數 量和性質不變 催化效率高 專一性強 反應條件溫和 酶的催化活性 受到調節(jié) 和控制 共性 特性 酶催化作用的特點 極高的催化效率 2H2O2 2H2O+O2 Fe2+作為催化劑 催化效率為 6 104 mol/() 過氧化氫酶，催化效率 為 6 106 mol/() 過氧化氫酶比 Fe2+的催化效率要高出1010倍 酶的催化效率相對其他無機 或有機催化劑要高 106~1013倍 例子 高度專一性 酶對它所作用的底物有嚴格的選擇性，一種酶只能 催化某一類，甚至是某一種物質起化學反應 酶的專一性 底物專一性 反應專一性 立體異構專一性 (手性、區(qū)域 ) 從根本上保證了生物體內為數眾多的各種各樣的化學反應能有條不紊地協同進行 高度專一性 酶催化 專一性 作用機 制假說 鎖鑰假說 誘導契合假說 酶的催化作用機理 一 . 中間產物學說 二 .酶作用專一性機理 —酶受底物誘導而變形 （應變效應） —底物變形以適應酶 三 .酶作用高效性機理 影響酶高效性的因素 /親電催化（共價催化） 酶催化作用的中間產物學說 E + S ES P + E （ 酶 ） 底物） （中間物 ） （產物 ） （酶） 中間產物存在的證明： H2O2 + 過氧化物酶 （ H2O2 —過氧化物酶） （ 褐色） （ 紅色） 645\587\548\498nm 561\550nm （ H2O2 —過氧化物酶） + AH2 過氧化物酶 + A + 2H2O （ 紅色） （ 褐色） 鎖 鑰 學 說 誘導契合學說 鄰 近 定 向 效 應 反應條件溫和 溫和的反應條件 常 溫 常 壓 接近中性的 pH值 不需要耐高溫、高壓以及耐強酸、強堿的反應器 酶催化機理實例 —胰凝乳蛋白酶 白酶結構 3. 胰凝乳蛋白酶的催化過程 ，形成米氏復合物（ ES） ，酶游離 酶催化活性的調控機制 酶 的 調 控 方 式 抑制劑調節(jié) 反饋調節(jié) 酶原激活 激素控制 調節(jié)酶的 活性、酶量 來控制代 謝速度， 以滿足生 命的各種 需要和適 應環(huán)境的 變化 酶的催化功能 降低化學反應的活化能 中間絡合物學說 底物 酶 “底物 +酶” 中間絡合物 產物 酶 可靠的實驗證實中間絡合物的存在 酶的催化中心 酶的催化 活性集中 的區(qū)域 酶 的 催 化 活 性 中 心 與底物結合 的結合中心 促迚底物發(fā) 生化學變化 的催化中心 決定了酶的專一性 決定了酶催化反應的性質 活性中心 酶分子在三維結構 上比較靠近的少數 幾個氨基酸殘基或 這些殘基上的某些 基團 輔酶分子或輔酶分子 上的某一部分結構 不需要輔酶的酶 需要輔酶的酶 一級結構上可能相距甚遠，甚至是位于不同的肽鏈上，通過肽鏈的盤繞、折疊而在空間構象上相互靠近 活性中心 酶原 在細胞內 合成完畢 后并不表 現出催化 活性一些 酶 酶 原 有催化活性的酶 酶原的激活 通過去掉分子中的部分肽鏈段，引起酶分子空間結構的變化，從而形成或暴露出催化活性中心 酶原 酶關系 例子 酶的催化作用機制 酶 的 催 化 作 用 機 制 鄰近和定向效應 酸堿催化 張變、扭曲效應 共價催化 多元催化與協同效應 靜電催化、微環(huán)境效應等 三 酶的命名和分類 2根據酶所催化的反應性質 酶學研究早期，無系統(tǒng)的命名法則 1根據酶的作用底物命名 淀粉酶 蛋白酶 脂肪酶 氧化酶 還原酶 轉氨酶 1 2 結合法 膽固醇 氧化酶 醇 脫氫酶 谷丙 轉氨酶 來源 心 肌 黃 酶 胰 蛋 白 酶 缺點 缺乏系統(tǒng)性，常常會不 可避免地出現一酶數名 或一名數酶的混亂情況 國際生物化學聯合會 International Union of Biochemistry 簡稱 IUB 1961年提出 196 197 197 1984修改、補充 系統(tǒng)命名法 國際分類法 酶 1氧化還 原酶類 2轉移 酶類 3水解 酶類 6合成 酶類 5異構 酶類 4裂解 酶類 1 國際系 統(tǒng)分類法 ? 氧化 還原酶催化氧化 還原反應。 ? 主要包括脫氫酶 (dehydrogenase)和氧化酶(Oxidase)。 ? 如，乳酸 (Lactate)脫氫酶催化乳酸的脫氫反應。 氧化 還原酶 Oxidoreductase C H 3 C H C O O HO HN A D + H +C H 3 C C O O HON A D H? 水解酶催化底物的加水分解反應。 ? 主要包括淀粉酶、蛋白酶、核酸酶及脂酶等。 ? 例如，脂肪酶 (Lipase)催化的脂的水解反應： 水解酶 hydrolase H 2 OC O O C H 2 C H 3R R C O O H C H 3 C H 2 O H? 轉移酶催化基團轉移反應，即將一個底物分子的基團或原子轉移到另一個底物的分子上。 例如 ,谷丙轉氨酶催化的氨基轉移反應。 轉移酶 Transferase C H 3 C H C O O HN H 2H O O C C H 2 C H 2 C C O O HOH O O C C H 2 C H 2 C H C O O HN H 2C H 3 C C O O HO? 裂合酶催化從底物分子中移去一個基團或原子形成雙鍵的反應及其逆反應。 ? 主要包括醛縮酶、水化酶及脫氨酶等。 ? 例如， 延胡索酸水合酶催化的反應。 裂合酶 Lyase H O O C C H = C H C O O H H 2 O H O O C C H 2 C H C O O HO H? 異構酶催化各種同分異構體的相互轉化，即底物分子內基團或原子的重排過程。 例如， 6磷酸葡萄糖異構酶催化的反應。 異構酶 Isomerase OC H 2 O HO HO HO HO H OC H 2 O H C H 2 O HO HO HO H? 合成酶，又稱為連接酶，能夠催化 CC、 CO、CN 以及 CS 鍵的形成反應。這類反應必須