【文章內(nèi)容簡介】 接 一個酶催化一個 反應(yīng)，所有反應(yīng) 依次連接，構(gòu)成 一個代謝途徑或 代謝途徑的一部 分，由于這一連 串反應(yīng)是在一高 度有序的多酶復(fù) 合體內(nèi)完成，反 應(yīng)效率非常高 多酶復(fù)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(jié)合 一種結(jié)構(gòu)更高的多酶復(fù)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(xué)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(yīng)速度 降低反應(yīng) 的活化能 不改變 反應(yīng)性質(zhì) 反應(yīng)前后其數(shù) 量和性質(zhì)不變 催化效率高 專一性強 反應(yīng)條件溫和 酶的催化活性 受到調(diào)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(zhì)起化學(xué)反應(yīng) 酶的專一性 底物專一性 反應(yīng)專一性 立體異構(gòu)專一性 (手性、區(qū)域 ) 從根本上保證了生物體內(nèi)為數(shù)眾多的各種各樣的化學(xué)反應(yīng)能有條不紊地協(xié)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(dǎo)契合假說 酶的催化作用機理 一 . 中間產(chǎn)物學(xué)說 二 .酶作用專一性機理 —酶受底物誘導(dǎo)而變形 （應(yīng)變效應(yīng)） —底物變形以適應(yīng)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(chǎn)物學(xué)說 E + S ES P + E （ 酶 ） 底物） （中間物 ） （產(chǎn)物 ） （酶） 中間產(chǎn)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(xué) 說 誘導(dǎo)契合學(xué)說 鄰 近 定 向 效 應(yīng) 反應(yīng)條件溫和 溫和的反應(yīng)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(yīng)器 酶催化機理實例 —胰凝乳蛋白酶 白酶結(jié)構(gòu) 3. 胰凝乳蛋白酶的催化過程 ，形成米氏復(fù)合物（ ES） ，酶游離 酶催化活性的調(diào)控機制 酶 的 調(diào) 控 方 式 抑制劑調(diào)節(jié) 反饋調(diào)節(jié) 酶原激活 激素控制 調(diào)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(yīng)環(huán)境的 變化 酶的催化功能 降低化學(xué)反應(yīng)的活化能 中間絡(luò)合物學(xué)說 底物 酶 “底物 +酶” 中間絡(luò)合物 產(chǎn)物 酶 可靠的實驗證實中間絡(luò)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(jié)合 的結(jié)合中心 促迚底物發(fā) 生化學(xué)變化 的催化中心 決定了酶的專一性 決定了酶催化反應(yīng)的性質(zhì) 活性中心 酶分子在三維結(jié)構(gòu) 上比較靠近的少數(shù) 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(jié)構(gòu) 不需要輔酶的酶 需要輔酶的酶 一級結(jié)構(gòu)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(gòu)象上相互靠近 活性中心 酶原 在細胞內(nèi) 合成完畢 后并不表 現(xiàn)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(jié)構(gòu)的變化，從而形成或暴露出催化活性中心 酶原 酶關(guān)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(yīng) 酸堿催化 張變、扭曲效應(yīng) 共價催化 多元催化與協(xié)同效應(yīng) 靜電催化、微環(huán)境效應(yīng)等 三 酶的命名和分類 2根據(jù)酶所催化的反應(yīng)性質(zhì) 酶學(xué)研究早期，無系統(tǒng)的命名法則 1根據(jù)酶的作用底物命名 淀粉酶 蛋白酶 脂肪酶 氧化酶 還原酶 轉(zhuǎn)氨酶 1 2 結(jié)合法 膽固醇 氧化酶 醇 脫氫酶 谷丙 轉(zhuǎn)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(xiàn)一酶數(shù)名 或一名數(shù)酶的混亂情況 國際生物化學(xué)聯(lián)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(zhuǎn)移 酶類 3水解 酶類 6合成 酶類 5異構(gòu) 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(yīng)。 ? 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(yīng)。 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(yīng)。 ? 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(yīng)： 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(zhuǎn)移酶催化基團轉(zhuǎn)移反應(yīng)，即將一個底物分子的基團或原子轉(zhuǎn)移到另一個底物的分子上。 例如 ,谷丙轉(zhuǎn)氨酶催化的氨基轉(zhuǎn)移反應(yīng)。 轉(zhuǎn)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(yīng)及其逆反應(yīng)。 ? 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(yīng)。 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(gòu)酶催化各種同分異構(gòu)體的相互轉(zhuǎn)化，即底物分子內(nèi)基團或原子的重排過程。 例如， 6磷酸葡萄糖異構(gòu)酶催化的反應(yīng)。 異構(gòu)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(yīng)。這類反應(yīng)必須