【正文】 的亞類 ， 第 3個數(shù)字表示亞 亞類 ， 第 4個數(shù)字表示該酶在亞 亞類中的序號 。 目 錄 四、酶可按其所催化的反應類型予以命名 （一）酶的系統(tǒng)命名法可反映出酶的多種信息但比較繁瑣 習慣命名法 ， 一般是按酶所催化的底物命名 ， 在其底物英文名詞上加后綴 “ ase” 作為酶的名稱 。 目 錄 （六）催化兩種底物形成一種產(chǎn)物同時偶聯(lián)有高能鍵的水解釋能的酶屬于 合成酶類 DNA連接酶 、 氨基酰 rRNA合成酶 、 谷氨酰胺合成酶屬于 連接酶或合成酶類 。 目 錄 （五）催化同分異構體相互轉(zhuǎn)化的酶類屬于異構酶類 異構酶類 （ isomerases）：催化分子內(nèi)部基團的位臵互變、幾何或光學異構體互變、以及醛酮互變的酶類。 如：脫水酶、脫羧酶、醛縮酶。 目 錄 （二）催化分子間基團轉(zhuǎn)移或交換的酶屬于轉(zhuǎn)移酶類 轉(zhuǎn)移酶類 （ transferases） 包括將磷酸基從ATP轉(zhuǎn)到另外底物的激酶 、 加無機磷酸使化學鍵斷裂的磷酸化酶 ， 以及糖基轉(zhuǎn)移酶 、 轉(zhuǎn)氨酶等 。 目 錄 ?多酶復合物 （ multienzyme plex）， 或稱 多酶體系 （ multienzyme system） 由催化不同化學反應的多種酶組成的寡聚酶 如：丙酮酸脫氫酶復合物 ?多功能酶 （ multifunctional enzyme） 或稱 串聯(lián)酶 （ tandem enzyme） 多種催化功能融合于一條多肽鏈的酶 如：哺乳動物脂肪酸 合成酶 目 錄 三、按酶所催化反應的類型將酶分為六大類 （一）催化氧化還原反應的酶屬于 氧化還原酶類 氧化還原酶類 （ oxidoreductases） 包括催化傳遞電子和氫 、 以及需氧參加反應的酶 。 如核糖核酸酶、一些腸道蛋白水解酶、溶菌酶。 ?金屬激活酶 (metalactivated enzyme) 金屬離子為酶的活性所必需，卻不與酶直接結合，而是通過底物相連接。 目 錄 輔酶或輔基 縮寫 轉(zhuǎn)移的基團 所含的維生素 尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸，輔酶 I NAD+ H+、電子 尼克酰胺（維生素 PP） 尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸，輔酶 II NADP+ H+、電子 尼克酰胺（維生素 PP） 黃素腺嘌呤二核苷酸 FAD 氫原子 維生素 B2 焦磷酸硫胺素 TPP 醛基 維生素 B1 磷酸吡哆醛 氨基 維生素 B6 輔酶 A CoASH ?；? 泛酸 生物素 二氧化碳 生物素 四氫葉酸 FH4 一碳單位 葉酸 輔酶 B12 氫原子、烷基 維生素 B12 小分子有機化合物輔酶（輔基）的種類與作用 目 錄 金屬離子的作用： ① 作為酶活性中心的組成部分參加催化反應，使底物與酶活性中心的必需基團形成正確的空間排列，有利于酶促反應的發(fā)生； ② 作為連接酶與底物的橋梁，形成三元復合物； ③ 金屬離子還可以中和電荷，減小靜電斥力，有利于底物與酶的結合； ④ 金屬離子與酶的結合還可以穩(wěn)定酶的空間構象，穩(wěn)定酶的活性中心。 輔酶在反應過程中可與多種酶蛋白結合，作為底物在不同的酶之間 傳遞電子、質(zhì)子或化學基團 。 輔基 (prosthetic group): 與酶蛋白結合 緊密，不能用 透析或超濾的方法除去 。 如脲酶、一些蛋白酶、淀粉酶、酯酶和核糖核酸酶等。 目 錄 ? 一級反應 （ firstorder reaction） :單底物反應 ? 二級反應 （ secondorder reaction） ：雙底物反應 V僅依賴于一個底物濃度 [S]； V = k [S] k的 單位是秒 ?1 V依賴于兩個底物濃度 和反應速率常數(shù) V = k [S1][S2] k的單位是 L mol?1 s?1 目 錄 二、酶的化學本質(zhì)是蛋白質(zhì) （一）單純酶僅含有氨基酸組分 有些酶其分子結構僅由氨基酸殘基組成，沒有輔助因子。 ? G 0 反應為 釋能反應 （ exergonic reaction）可以自發(fā)進行 ? G 0 反應為 吸能反應 （ endergonic reaction）不能自發(fā)進行 ? G = 0 反應正逆向速率相等，反應處于 平衡狀態(tài) 目 錄 反應方向與 ?H、 ?S和 T的關系 ?H ?S ? G = ?H ? T?S 0 0 在任何溫度下， ? G 0，反應自發(fā)向右進行 0 0 反應僅在溫度低于 ?H/?S時， ? G 0，反應自發(fā)向右進行 0 0 反應僅在溫度高于 ?H/?S時， ? G 0，反應自發(fā)向右進行 0 0 在任何溫度下， ? G 0，反應均不能自發(fā)向右進行 目 錄 3．標準自由能變與平衡常數(shù)有關 標準自由能變（ ?G?’） 是指在標準狀態(tài)下的自由能變 標準狀態(tài) : 壓力 = 1大氣壓（ ） 溫度 = 298K（ 25?C） pH = [S]=[P]=1mol/l ?G = ?G?’ + RT ln [P1][P2] [S1][S2] 反應達到平衡時即 ? G = 0 ? G?’ = ? RT ln K’eq 在 S1+S2 P1+P2中 目 錄 （二）動力學性質(zhì)是對反應速率的描述 動力學 是研究 化學反應速率 及其 影響因素 的科學。 在生物系統(tǒng)中，生物分子在等溫、等壓條件下，在化學反應中能量的變化可以用 自由能變（ ? G） 來量度。 目 錄 2．自由能的變化是化學反應的動力 自由能 （ free energy） 自由能是能夠用于做功的能量。 Keq越大則反應越傾向于產(chǎn)物的生成 ， 即正向反應進行得越完全； Keq越小則逆反應的程度越大 。 平衡常數(shù) （ equilibrium constant, Keq） 平衡常數(shù)是指化學反應達到平衡時，反應產(chǎn)物濃度積與剩余底物濃度積之比。 ? 1995年 ， Jack W. Szostak研究室首先報道了具有 DNA連接酶活性 DNA片段 ，稱為 脫氧核酶 (deoxyribozyme)。 ? 1941年 ， Gee Beadle和 Edward Tatum的 “ 一個基因一個酶 ” 假說首次將蛋白質(zhì)與基因聯(lián)系在一起 ， 推動了生物化學與遺傳學的結合 。 ? 1913年 ， Leonor Michaelis和 Maud Menten推導出酶反應的動力學方程式 。 ? 1894年 ， Emil Fischer證明了酶的專一性 ， 酶與底物之間作用的鎖鑰關系 。 ? 1878年 ， Wilhelm K252。目 錄 第七章 酶與催化反應 ENZYMES AND CATALYTIC REACTIONS 目 錄 酶學研究簡史 ? 公元前兩千多年 ， 我國已有釀酒記載 。 ? 1833年 ， Anselme Payen提純了麥芽淀粉糖化酶 （ 淀粉酶 ） 。hne首次提出 enzyme一詞 。 ? 1897年 ， Buchner兄弟用不含細胞的酵母提取液 ， 實現(xiàn)了發(fā)酵 。 ? 1926~1930年 ， James Sumner和 John H. Northrop分別將脲酶和胃蛋白酶 、胰蛋白酶制成結晶 ， 確定了酶的蛋白質(zhì)本質(zhì) 。 ? 1982年 ， Cech首次發(fā)現(xiàn) RNA也具有酶的催化活性 ， 提出 核酶 (ribozyme)的概念 。 目 錄 第一節(jié) 酶和酶促反應 Enzymes and Enzymatic Reactions 目 錄 一、化學反應具有熱力學和動力學特性 （一）熱力學性質(zhì)涉及反應平衡和能量平衡 1．反應平衡可用平衡常數(shù)來描述 反應平衡 （ reaction equilibrium） 任何一個化學反應在正向反應與逆向反應速率相等時，反應便不再有新的產(chǎn)物生成 ,這時的化學反應稱為反應平衡。 目 錄 S1+S2 P1+P2 Keq= [P1]eq[P2]eq [S1]eq[S2]eq 一定的溫度下 ， Keq與反應的初始濃度無關 ，它反映化學反應的本性 。 Keq是化學反應可能進行的最大限度的量度 。 反應物的自由能（ G）與其焓、溫度（ T）和熵（ S）相關，等于其焓減去絕對溫度和熵的乘積，即 G = H ? TS 。 ? G = ?H ? T?S 目 錄 自由能的變化是化學反應的動力，影響化學反應的方向。 反應速率是單位體積內(nèi)反應進度隨時間的變化率 ,任何反應速率均由 底物濃度 和速率常數(shù) （ rate constant, k）所決定。這類酶稱為 單純酶 （ simple enzyme）。 目 錄 （二）結合酶既含有氨基酸組分又含有非氨基酸組分 結合酶 （ conjugated enzyme）是除了在其組成中含有由氨基酸組成的蛋白質(zhì)部分外，還含有非蛋白質(zhì)部分 蛋白質(zhì)部分：酶蛋白 (apoenzyme) 輔助因子 (cofactor) 金屬離子小分子有機化合物 全酶 (holoenzyme) 決定反應的特異性及其催化機制 決定反應的性 質(zhì)和反應類型 目 錄 輔助因子分類 （按其與酶蛋白結合的緊密程度） 輔酶 (coenzyme): 與酶蛋白結合 疏松，可用 透析或超濾的方法除去。 目 錄 一些化學穩(wěn)定的小分子有機化合物是重要的輔酶或輔基。 輔基在反應中不能離開與其結合的酶蛋白。 目 錄 ?金屬酶 (metalloenzyme) 金屬離子與酶結合緊密，提取過程中不易丟失。 目 錄 金屬酶 金屬離子 金屬激活酶 金屬離子 過氧化氫酶 Fe2+ 丙酮酸激酶 K+、 Mg2+ 過氧化物酶 Fe2+ 丙酮酸羧化酶 Mn2+、 Zn2+ 谷胱苷肽過氧化物酶 Se2+ 蛋白激酶 Mg2+、 Mn2+ 己糖激酶 Mg2+ 精氨酸酶 Mn2+ 固氮酶 Mo2+ 磷脂酶 C Ca2+ 核糖核苷酸還原酶 Mn2+ 細胞色素氧化酶 Cu2+ 羧基肽酶 Zn2+ 脲酶 Ni2+ 碳酸酐酶 Zn2+ 檸檬酸合酶 K+ 金屬酶和金屬激活酶 目 錄 （三）單體酶僅含有一條肽鏈而寡聚酶含有兩條或兩條以上的肽鏈 單體酶 （ monomeric enzyme） 由一條多肽鏈組成，只具有三級結構的酶。 寡聚酶 （ oligomeric enzyme） 由多條相同或不同的亞基組成的酶。 例如 ，脫氫酶類 、 加氧酶類 、 過氧化物酶和過氧化氫酶等 。 目 錄 （三）催化底物發(fā)生水解反應的酶屬于 水解酶類 水解酶類 （ hydrolases） 按其所水解的底物不同 根據(jù)它們的作用部位 蛋白酶、酯酶、 磷酸酶、糖苷酶、 核酸酶 外切酶、內(nèi)切酶 目 錄 （四）催化從底物移去一個基團并形成雙鍵的反應或其逆反應的酶屬于 裂合酶類 裂合酶或裂解酶類 （ lyases）是指催化一分子非水解地分裂成兩個分子并留有雙鍵，或相反的酶。 合酶 （ synthases） 催化反應方向相反，一個底物去掉雙鍵，并與另一底物結合形成一個分子 的酶。 如：變位酶、表構酶、異構酶。 合成酶類（ synthetases）又稱連接酶類（ ligases）。 如：蛋白酶 （ protease） 、 磷酸酶 （ phosphatase） 系統(tǒng)命名法 根據(jù)酶所催化的整體反應 ， 按酶的分類對酶命名 ， 每個酶都有一個名稱和一個編號 。 目 錄 酶的分類 系統(tǒng)名稱 編號 催化的反應 推薦名稱 酶類 (S)乳酸：NAD+氧化還原酶 (S)乳酸 +NAD+ 丙酮酸+NADH+H+ L乳酸脫氫酶 L丙氨酸： ?酮戊二酸氨基轉(zhuǎn)移酶 L丙氨酸 +?酮戊二酸 丙酮酸 +L谷氨酸 丙氨酸轉(zhuǎn)氨酶 1,4?D葡聚糖 聚糖水解酶 水解含有 3個以上 1,4?D葡萄糖基的多糖中 1,4?D葡糖苷鍵 ?淀粉酶 D果糖 1,6二磷酸 D甘油醛 3磷酸裂合酶 D果糖 1,6