(2011)第二部分 酶化学A5
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酶的结构名词解释酶是生物体内一类特殊的蛋白质催化剂,对于大多数生物体内化学反应的进行具有重要的作用。
酶的结构是其功能的基础,了解酶的结构对于深入理解其催化机制以及开发新的药物和工业化学品具有关键意义。
一、酶的基本结构酶的基本结构是由氨基酸残基所组成的长链状聚合物。
其具体的结构由二级结构、三级结构和四级结构组成。
1. 二级结构酶的二级结构是指由蛋白质中的氢键和范德华力相互作用所形成的局部结构。
常见的二级结构有α-螺旋和β-折叠。
α-螺旋是一种右旋的螺旋状结构,由蛋白质链中的氢键稳定。
β-折叠由平行或反平行的多肽链排列形成,通常具有较高的稳定性。
2. 三级结构酶的三级结构是指由蛋白质链上不同区域之间的相互作用所形成的整体结构。
这些相互作用包括氢键、电荷相互作用、范德华力等。
三级结构决定了酶的空间构型和功能。
许多酶通过三级结构中的活性位点与底物结合并进行催化反应。
3. 四级结构酶的四级结构指的是由两个或多个蛋白质链相互组装而成的复合物。
这些蛋白质链可以是同源的,也可以是不同的。
四级结构的形成可以增加酶的稳定性,并参与其功能的调节。
二、酶的催化活性酶的催化活性是其最重要的功能之一。
酶能够在生理条件下促使化学反应以更高的速率进行,并在反应结束后保持不变。
1. 底物结合酶的催化活性通常涉及底物和酶之间的结合。
酶分子上的活性位点与底物结合,形成酶-底物复合物。
这种结合可以通过氢键、范德华力、电荷相互作用等力来稳定。
2. 催化反应一旦底物与酶结合,酶能够改变底物的能垒,促使反应以更快的速率进行。
酶通过提供适当的反应环境、调整底物的构象以及直接参与反应过程来实现催化作用。
3. 反应产物释放酶催化反应之后,产生的反应产物将从酶分子上释放出来。
这个步骤可以通过结构的构象变化、溶剂分子的介入等方式完成。
三、酶的功能多样性酶作为蛋白质催化剂,具有广泛的功能多样性。
不同类型的酶可以催化不同的反应,对生物体内的代谢过程和生化调控起着重要的作用。
酶的分类编号是一种具有高度特异性的有机分子,它可以激活、抑制和调节一系列生物反应。
由于其复杂的生物学功能,研究者们致力于系统地收集、分类和编号已知的酶类。
为此,他们建立了一个称为“酶分类编号系统”的有序结构,以提供有关已知酶的有用信息。
酶分类编号系统的基本思想是,根据酶的功能、结构和调节特性,将酶聚类成一系列类别,并为每个类别赋予一个体系编号,以表示其特性和复杂性。
这个编号系统用一组数字、字母和符号组成,通常最多不超过8位,按照以下格式排列:数字X.X.X.X.X.X.X.X,其中每一位数字代表一个不同的类别或功能,每一位数字的含义如下:第一位(第一级):表示酶的总类别,例如,1代表酶催化剂;2表示信号转导酶;6表示糖酶;7表示蛋白质酶;8表示核酸酶;9表示其他酶。
第二位(第二级):表示酶的家族,例如,1代表酶I类;2表示酶II型;3表示酶III型;4表示酶IV型;5表示酶V型;6表示酶VI型;7表示酶VII型。
第三位(第三级):表示酶的子家族,例如,1代表酶I类的第一子家族,2表示酶I类的第二子家族,以此类推。
第四位(第四级):表示酶的子家族,例如,1代表酶I类第一子家族中第一类酶,2表示酶I类第一子家族中第二类酶,以此类推。
第五位(第五级):表示酶的目的,例如,1表示激活酶;2表示抑制酶;3表示识别酶;4表示转移酶;5表示合成酶;6表示破坏酶;7表示维持酶。
第六位(第六级):表示酶的物种来源,例如,1代表细菌;2表示古菌;3表示植物;4表示病毒;5表示真菌;6表示哺乳动物;7表示其他动物;8表示其他。
第七位(第七级):表示酶的种类,例如,1表示糖基化酶;2表示水解酶;3表示还原酶;4表示氧化酶;5表示转基因酶;6表示酪氨酸酶;7表示其他酶。
第八位(第八级):表示酶的特性,例如,1表示对氧化应激反应有效;2表示对pH变化有效;3表示对热处理有效;4表示对药物有效;5表示其他特性。
以上就是酶分类编号系统的基本架构,也是比较成熟的系统。
谷胱甘肽过氧化物酶)和硒-P蛋白的重要组成部分,在体内起着平衡氧化还原氛围的作用,研究证明具有提高动物免疫力作用,在国际上硒对于免疫力影响和癌症预防的研究是该领域的热点问题,因此,硒可作为动物饲料微量添加剂,也在植物肥料中添加微量元素肥,提高农副产品含硒量。
硒已被作为人体必需的微量元素,目前,中国营养学会推荐的成人摄入量为每日50-250微克,而我国2/3地区硒摄入量低于最低推荐值,因此,中国是一个既有丰富硒资源,又存在大面积硒缺乏地区,这也是国际学者对中国感兴趣的原因。
硒与它的同族元素硫相比,在地壳中的含量少得多。
硒成单质存在的矿是极难找到的,目前全球唯一硒独立成矿的地区位于我国湖北恩施。
硒是从燃烧黄铁矿以制取硫酸的铅室中发现的,是贝齐里乌斯发现铈、钍后1817年发现的又一个化学元素。
他命名这种新元素为selenium。
他还发现了硒的同素异形体。
他还原硒的氧化物,得到橙色无定形硒;缓慢冷却熔融的硒,得到灰色晶体硒;在空气中让硒化物,自然分解,得到黑色晶体硒。
硒(Selenium) 亚硒酸钠(Sodium Selenite) 作用与应用:在体内硒和维生素E协同,能够保护细胞膜,防止不饱和脂肪酸的氧化。
微量硒具有防癌作用及保护肝脏的作用。
主要用于缺硒患者以及地方性疾病-克山病的防治,以及长时间依靠静脉高营养维持的缺硒患者。
由于无机硒盐毒性较大,在日本1993年已禁止在食品和饲料中添加,支持采用安全性更高的含硒蛋白、氨基酸等有机形态硒,或富含硒的农副产品。
用法用量:口服,成人每月需用量50~500 mg。
儿童10~50 mg。
硒的作用:硒的作用比较宽泛,但其原理主要是两个:第一、组成体内抗氧化酶,能提到保护细胞膜免受氧化损伤,保持其通透性;第二、硒-P蛋白具有螯合重金属等毒物,降低毒物毒性作用。
硒被科学家称之为人体微量元素中的“防癌之王”(原称“抗癌之王”)科学界研究发现,血硒含量的高低与癌的发生息息相关。
酶知识点总结一、酶的分类根据酶的作用方式和反应类型,可以将酶分为六类:氧化还原酶、转移酶、水解酶、合成酶、异构酶和降解酶。
氧化还原酶是通过氧化还原反应来催化化学反应的酶,如过氧化物酶、还原酶等;转移酶是通过转移功能基团来催化化学反应的酶,如激酶、酯酶等;水解酶是通过水解反应来催化化学反应的酶,如葡萄糖苷酶、淀粉酶等;合成酶是通过合成反应来催化化学反应的酶,如聚合酶、缺氧酶等;异构酶是通过异构反应来催化化学反应的酶,如异构酶、畸形酶等;降解酶是通过降解反应来催化化学反应的酶,如蛋白酶、脂肪酶等。
二、酶的结构酶的结构通常由一个或多个蛋白质构成,如大肠杆菌在酶毒素设计中使用了一种特殊的蛋白酶以瞄准许多不同的靶标。
酶的结构通常由蛋白质的一级结构、二级结构、三级结构和四级结构组成。
蛋白质的一级结构是指氨基酸的线性排列顺序,如甘氨酸-丙氨酸-赖氨酸等;蛋白质的二级结构是指氨基酸间的氢键作用形成的结构,如α-螺旋和β-折叠等;蛋白质的三级结构是指蛋白质整体所呈现的立体构象,如酶的活性中心,金属离子的配位作用等;蛋白质的四级结构是指蛋白质与其他蛋白质或非蛋白质结合形成的复合物结构,如多酶复合体和酶-底物复合物等。
酶的结构决定了其功能和催化活性,因此对酶的结构进行研究对于理解酶的功能和机制具有非常重要的意义。
三、酶的作用机制酶的作用机制通常包括底物结合、酶-底物复合物形成、催化作用和产物释放等步骤。
底物结合是指底物与酶的活性中心结合形成酶-底物复合物;酶-底物复合物形成是指酶与底物形成一个稳定的复合物结构;催化作用是指酶通过降低反应的活化能,使反应更容易发生;产物释放是指底物被催化转化成产物后,产物从酶的活性中心释放出来。
酶的作用机制是非常复杂的,涉及到多种相互作用和调控,因此对酶的作用机制进行研究可以帮助我们深入理解酶的功能和活性。
四、酶的应用酶在生物技术、食品工业、医药保健和环境保护等领域有着广泛的应用。
在生物技术中,酶被广泛应用于DNA重组、蛋白质工程、酶工程等领域,如限制性内切酶、DNA连接酶、聚合酶等;在食品工业中,酶被广泛应用于面包、酒、奶制品等食品的生产过程中,如淀粉酶、葡萄糖氧化酶、纤维素酶等;在医药保健中,酶被广泛应用于药物的制备和诊断试剂的开发中,如蛋白酶、转移酶、酯酶等;在环境保护中,酶被广泛应用于废水处理、土壤修复和固体废物降解等领域,如脱氮酶、脱磷酶、脂肪酶等。
酶可催化化学反应酶(enzyme)是生物体内催化化学反应的重要催化剂。
它们是大分子蛋白质,能够识别并结合反应物,并促进不同的化学反应。
酶具有高度的专一性和效率,能够使生物体在温和的条件下完成许多化学反应,是维持生命活动的关键因素之一。
酶的催化作用一般分为两个步骤。
第一步是反应物与酶的结合,形成酶-底物复合物。
酶的活性位点是复合物中反应物被催化的位置。
第二步是酶催化反应,使化学反应快速进行,产生产物,并释放酶。
这个过程还可细分为两步。
第一步是酶与底物之间的结合形成酶-底物复合物,此时酶通过识别并结合反应物将其定位到酶的活性位点上。
第二步是酶促使底物分解成产物,并释放酶。
酶的催化作用是特异性的,即不同的酶只催化特定反应物之间的特定化学反应。
这种选择性是基于酶的分子结构和组成的,因为酶分子的三维结构决定了其活性位点的性质和位置。
此外,酶在反应体系中通常是高效的催化剂,因为它们能够提高活化能,从而使反应速率增加。
在生物体内,酶是帮助维持生命活动的重要因素之一。
当体内代谢和生物合成需要大量分子产生时,酶可以极大地加速反应。
例如,酶催化的消化过程可以帮助人类将食物中的营养成分吸收到血液中。
此外,酶在抵御外界病原体方面也起到了重要的作用。
例如,当您感染细菌时,免疫系统将释放酶来摧毁入侵的细菌,从而减轻疾病的发生。
除了在生物体内,酶还可以在实验室中用于促进特定化学反应的发生。
这种应用被称为酶催化反应。
酶催化反应通常比传统的化学反应更具有特异性和效率,并且更适合在温和的条件下进行。
例如,酶催化可以用于生产食品、药品和化妆品。
然而,酶也有其缺点。
一种常见的问题是,在某些情况下酶的催化活性受到环境因素的影响。
这些因素包括温度、酸度、碱度、离子浓度等。
此外,在使用酶催化反应时,通常需要使用专门的反应体系来保护催化剂免受外界影响。
总之,酶是生物体内催化化学反应的关键因素之一,具有高度的特异性和效率。
酶催化已被广泛应用于食品制造、药品生产和化妆品产业等领域。