生物化学第五章 酶 化 学
- 格式:pdf
- 大小:2.44 MB
- 文档页数:75
一、酶1、活化能:在一定温度下1mol底物全部进入活化态所需要的自由能,单位为kJ/mol.2、酶作为生物催化剂的特点:(1)酶易失活(酶所催化反应都是在比较温和的常温、常压和接近中性酸碱条件下进行)。
(2)酶具有很高的催化效率。
用酶的转换数(TN,等于催化常数k cat)来表示酶的催化效率,是指在一定条件下每秒钟每个酶分子转换底物分子数,或每秒钟每微摩尔酶分子转换底物的微摩尔数。
转换数变化范围为1到104。
(3)酶具有高度专一性所谓高度专一性是指酶对催化反应和反应物有严格的选择性。
酶往往只能催化一种或一类反应,作用于一种或一类物质。
(4)酶活性受到调节和控制a、调节酶的浓度一种是诱导或抑制酶的合成;一种是调节酶的降解。
b、通过激素调节酶活性激素通过与细胞膜或细胞受体相结合一起一系列生物学效应,以此来调节酶活性。
c、反馈抑制调节酶活性许多小分子物质的合成是由一连串的反应组成的,催化物质生产的第一步的酶,往往被它的终产物抑制——反馈抑制。
d、抑制剂和激活剂对酶活性的调节e、其他调节方式通过别构调控、酶原激活、酶的可逆共价修饰和同工酶来调节酶活性。
3、酶的化学本质:除有催化活性的RNA之外几乎都是蛋白质。
注:酶的催化活性依赖于它们天然蛋白质构象的完整性,假若一种酶被变性或解离成亚基就失活。
因此,蛋白质酶的空间结构对它们的催化活性是必需的。
4、酶的化学组成a、按化学组成分为单纯蛋白质和、缀合蛋白质两类。
单纯蛋白质酶类,除了蛋白质外,不含其他物质,如脲酶、蛋白酶、脂肪酶和核糖核酸酶等。
缀合蛋白质酶类,除了蛋白质外,还要结合一些对热稳定的非蛋白质小分子物质或金属离子。
前者称为脱辅酶,后者称为辅因子。
即全酶=脱辅酶+辅因子。
b、根据辅因子与脱辅酶结合的松紧程度可分为辅酶和辅基。
辅酶:指与脱辅酶结合比较松弛的小分子有机物,通过透析方法可以除去,如辅酶Ⅰ和辅酶Ⅱ等。
辅基:指以共价键和脱辅酶结合,不能通过透析除去,需要经过一定的化学处理才能与蛋白质分开,如细胞色素氧化酶中的铁卟啉等。
本章介绍了酶的特点、酶催化反应的类型,阐明了影响酶活性与催化高效性的主要因素及机理,并简单讨论了酶的应用。
酶是生物催化剂,具有专一性和高效性等特点。
绝大多数酶的化学本质是蛋白质,但也有以RNA为主要成分的核酶和具有催化活性的抗体酶。
酶蛋白与辅因子结合形成全酶,酶反应的专一性和高效性取决于脱辅基酶蛋白,而辅因子决定着酶催化反应的类型和性质。
酶可以用习惯命名法和国际系统命名法来命名,根据酶促反应性质不同,酶被分为六大类。
酶的活性部位由结合部位和催化部位组成,结合部位决定酶的专一性,催化部位决定酶的催化活性和效率,因而酶的活性部位是酶行使催化功能的结构基础。
酶的激活可以通过打断一个或几个特殊的肽键,使酶形成具有催化活性的三维结构,例如酶原的激活;也可采用别构剂的作用改变酶的构象,进而调节酶的活性,称为别构效应;有些酶可在其他酶的作用下,将酶结构进行共价修饰,使酶活性发生改变;在不同组织或器官中,可以通过同工酶催化相同的化学反应。
酶分子可以利用化学或分子生物学方法进行修饰。
酶分子的化学修饰包括酶蛋白侧链的修饰、酶的亲和修饰和酶的化学交联;酶分子的遗传改造分为酶分子的非理性设计和理性设计两种。
酶催化作用高效性的本质是降低了反应的活化能,其催化机理有酸碱催化、共价催化、邻近效应和定向效应、金属离子催化、静电催化及底物的形变和诱导契合。
解释酶专一性的学说有三种,其中“诱导契合”学说认为酶分子具有一定的柔软性,较好地解释了酶作用专一性的特点。
酶促反应受酶浓度、底物浓度、温度、pH值、激活剂和抑制剂的影响。
其中米氏方程是反映底物浓度与酶反应速率之间关系的动力学方程,Km是酶的特征性物理常数。
酶会发生可逆或不可逆抑制,其中竞争性抑制作用、非竞争性抑制作用和反竞争性抑制作用是常见的可逆抑制作用。
酶活力是指酶催化一定反应的能力,其单位为“IU”或“U”,可通过分光光度法、荧光法、同位素测定法等方法测定。
酶的一般分离纯化过程为:细胞破碎、酶的抽提、浓缩和纯化。
第五章酶第一节概述一、酶的概念酶是由活性细胞产生的、具有高效催化能力和催化专一性的蛋白质,又叫生物催化剂。
酶(enzyme) 是由生物细胞合成的,以蛋白质为主要成分的生物催化剂。
不同生物体所含的酶在种类和数量上各有不同,这种差异决定了生物的代谢类型。
二、酶催化作用的特点1、酶与非生物催化剂的共性:1) 用量少、催化效率高。
2) 都能降低反应的活化能。
3) 能加快反应的速度,但不改变反应的平衡点。
4) 反应前后不发生质与量的变化。
2、酶作为生物催化剂的特性1) 催化效率极高(immense catalytic power )可用分子比(molecular ratio)来表示,即每摩尔的酶催化底物的摩尔数。
酶反应的速度比无催化剂高108-1020倍,比其他催化剂高107-1013倍酶作为催化剂比一般催化剂更显著地降低活化能,催化效率更高。
通常用酶的转换数(turnover number,TN,或催化常数K cat)来表示酶的催化效率。
它们是指在一定条件下,每秒钟每个酶分子转换底物的分子数,或每秒钟每微摩尔酶分子转换底物的微摩尔数。
Kcat:103~1062) 高度的专一性(highly specific )∶所谓酶的专一性是酶对反应物(底物)的选择性绝对专一性:一种酶只能作用于特定的底物。
发生特定的反应,对其他任何物质都没有作用。
相对专一性:有些酶的专一性较低,对具有相同化学键或成键基团的底物都具有催化性能。
立体异构专一性(光学专一性):几乎所有酶对立体异构物的作用都具有高度专一性。
内肽酶胃蛋白酶R1,R1:芳香族氨基酸及其他疏水氨基酸(NH2端及COOH端胰凝乳蛋白酶R1:芳香族氨基酸及其他疏水氨基酸(COOH端)弹性蛋白酶R2:丙氨酸,甘氨酸,丝氨酸等短脂肪链的氨基酸(COOH端胰蛋白酶R3:碱性氨基酸(COOH端)外肽酶羧肽酶A R m:芳香族氨基酸羧肽末端的肽键羧肽酶B Rm:碱性氨基酸羧肽末端的肽键氨肽酶氨肽末端的肽键二肽酶要求相邻两个氨基酸上的α-氨基和α-羧基同时存在3) 反应条件温和4) 酶的催化活性是受调节控制的5) 酶不稳定,容易失活2. 酶的分类(1) 氧化-还原酶Oxidoreductase氧化-还原酶催化氧化-还原反应。
第五章酶类提纲一.概述酶特性酶分类二.酶构造单纯酶结合酶辅酶与辅基单体酶寡聚酶多酶体系活性中心同工酶三.酶催化机制诱导契合假说酶加快反映速度因素四.酶促发应动力学米氏方程米氏常数及意义bi-bi反映影响酶促反映因素激活剂抑制剂竞争性抑制非竞争性抑制五.酶调节变构调节共价修饰调节酶原酶原激活第一节概述一、定义酶是一种生物催化剂,是有催化功能蛋白质。
二、人们对酶结识过程1833年佩延(Payen)和Persoz从麦芽中抽提出一种对热敏感物质,这种物质能将淀粉水解成可溶性糖,被称为淀粉糖化酶(diastase),意思是“分离”。
所后来人命名酶时常加词尾-ase。
由于她们用乙醇沉淀等办法提纯得到了无细胞酶制剂,并发现了酶催化特性和热不稳定性,因此普通以为她们一方面发现了酶。
19世纪西方对发酵现象研究推动了对酶进一步研究。
巴斯德提出“酵素”一词,以为只有活酵母细胞才干进行发酵。
当前日本还经常使用“酵素”一词(ferment)。
1878年德国人库恩(Kuhne)提出“Enzyme”一词,意为“在酵母中”。
1896年德国人巴克纳(Buchner)兄弟用石英砂磨碎酵母细胞,得到了能催化发酵无细胞滤液,证明发酵是一种化学反映,与细胞活力无关。
这项发现涉及到了酶本质,有人以为这是酶学研究开始。
19米凯利斯(Michaelis)和门顿(Menten)运用物理化学办法提出了酶促反映动力学原理—米氏学说,使酶学可以定量研究。
1926年美国人J.B.Sumner从刀豆中结晶出脲酶(第一种酶结晶),并提出酶是蛋白质观点。
日后陆续得到各种酶结晶,证明了这种观点,萨姆纳因而获得1947年诺贝尔奖。
此后各种酶被发现、结晶、测定构造,并产生了酶工程等分支学科。
进入80年代后,核糖酶(ribozyme)、抗体酶、模仿酶等相继浮现,酶老式概念受到挑战。
1982年Cech等发现四膜虫26SrRNA前体具备自我剪接功能,并于1986年证明其内含子L-19IVS具备各种催化功能。
第五章酶化学一:填空题1. ____________________ 全酶由____________ 和组成,在催化反应时,二者所起的作用不同,其中_________________ 决定酶的专一性和高效率,___________________ 起传递电子、原子或化学基团的作用。
2. ___________________________ 辅助因子包括______ ,_______________ 和_______________________ 等。
其中____________________________________ 与酶蛋白结合紧密,需要 __________________ 除去,_________________ 与酶蛋白结合疏松,可用___________________ 除去。
3. ____________________ 酶是由__________________________________ 产生的,具有催化能力的。
4•酶活力的调节包括酶___________________ 的调节和酶_________________ 的调节。
5. _____________________________________________ T.R.Cech和S.AItman因各自发现了而共同获得1989年的诺贝尔奖(化学奖)。
6.1986年,R.A.Lerner和P.GSchultz等人发现了具有催化活性的____________________ ,称_________________ 。
7. 根据国际系统分类法,所有的酶按所催化的化学反应的性质可以分为六大类_________________ ,_______________ , ______________ , _______________ ,_______________ 和_________________ 。
8. 按国际酶学委员会的规定,每一种酶都有一个唯一的编号。