生物化学第四章酶

2. 酶的专一性
是指酶在催化生化反应时对底物的选择性，即一种酶只能作 用于某一类或某一种特定的物质。亦即酶只能催化某一类或 某一种化学反应。
如：蛋白酶催化蛋白质的水解；淀粉酶催化淀粉的水解；核酸酶催化核酸 的水解。
3. 酶反应条件的温和性
酶促反应一般在pH 5-8 水溶液中进行，反应温度范围 为20-40C。
•绝大多数的酶都是蛋白质(Enzyme和Ribozyme)
•酶催化的生物化学反应，称为酶促反应(Enzymatic reaction)。
•在酶的催化下发生化学பைடு நூலகம்化的物质，称为底物 (substrate)。
酶的研究历史
•1897年，酶的发现和提出：Buchner（1911诺贝 尔化学奖）兄弟用不含细胞的酵母汁成功实现了 发酵。提出了发酵与活细胞无关，而与细胞液中 的酶有关。 •1913年，Michaelis和Menten提出了酶促动力学原 理—米氏学说。 •1926年，Sumner从刀豆种子中分离、纯化得到了 脲酶结晶，首次证明酶是具有催化活性的蛋白质。 •1982年，Cech对四膜虫的研究中发现RNA具有催 化作用。
根据酶的存在位置
1.胞内酶：
在合成分泌后定位于细胞内发生作用的酶， 大多数的酶属于此类。
2.胞外酶：
在合成后分泌到细胞外发生作用的酶， 主 要为水解酶。
酶国际系统分类法
1961年国际酶学委员会（Enzyme Committee, EC） 根据酶所催化的反应类型和机理，把酶分成6大类：
1. 氧化-还原酶类 Oxido-reductases 2. 转移(移换)酶类 Transferases 3 . 水解酶类 hydrolases 4 . 裂合（裂解）酶类 Lyase 5. 异构酶类 Isomerases 6. 合成酶类 Ligases or Synthetases
1930年Northrop等得到了胃蛋白酶、胰蛋白酶和胰 凝乳蛋白酶的结晶，并进一步证明了酶是蛋白质。
某些核酸也有酶活性
20世纪80年代发现某些RNA有催化活性，还有一些抗 体也有催化活性，甚至有些DNA也有催化活性，使酶 是蛋白质的传统概念受到很大冲击。
酶是有催化能力的蛋白质
酶和一般催化剂的共性
高温或其它苛刻的物理或化学条件，将引起酶的失活。
4. 酶活力的可调控性
如抑制剂调节、共价修饰调节、反馈调节、酶原激活及 激素控制等。
5.某些酶活力与辅酶、辅基及金属离子有关
二 . 酶的分类与命名
根据酶的组成成分
1
2 ➢ 单纯酶(simple enzyme)是基本组成单位仅为氨基酸 的一类酶。它的催化活性仅仅决定于它的蛋白质结构。 脲酶、消化道蛋白酶、淀粉酶、酯酶、核糖核酸酶等均 属此列。 ➢ 复合酶(conjugated enzyme)的催化活性，除蛋白质 部分(酶蛋白apoenzyme)外，还需要非蛋白质的物质， 即所谓酶的辅助因子(cofactors)，两者结合成的复合物 称作全酶(holoenzyme)，即：
裂合酶:催化从底物分子中移去一个基团或原 子而形成双键的反应及其逆反应。
1. 用量少而催化效率高；
2. 它能够改变化学反应的速度，但是不 能 改变化学反应平衡。酶本身在反应前后也不 发生变化。
3. 酶能够稳定底物形成的过渡状态，降低反 应的活化能，从而加速反应的进行。
酶的催化特性
1．高效性
酶的催化作用可使反应速度提高10７ –101３倍。
如：过氧化氢分解 2H2O2 2H2O + O2. 用Fe3+ 催化，效率为6X10-4 mol/mol.S，而用过氧化氢酶催化，效率为6X106 mol/mol.S。 -淀粉酶催化淀粉水解，1克结晶酶在65C条件下可催化2吨淀粉水解。
1. 氧化-还原酶类 Oxido-reductases
氧化-还原酶催化氧化-还原反应。
主要包括脱氢酶(dehydrogenase)和氧化酶 (Oxidase)。
如，乳酸(Lactate)脱氢酶催化乳酸的脱氢反应。
C H 3 C H C O O H N A D + C H 3 C C O O H N A D HH +
酶及生物催化剂概念的发展
克隆酶、遗传修饰酶 蛋白质类： Enzyme 蛋白质工程新酶
(天然酶、生物工程酶)
生物催化剂 （Biocatalyst）
核酸类：Ribozyme ; Deoxyribozyme 模拟生物催化剂
……
酶的化学本质
大多数酶是蛋白质（Most enzymes are proteins） 1926年美国Sumner 脲酶的结晶，并指出酶是蛋白质
根据酶的结构特点及组织形式
1.单体酶 ：只含一条肽链，分子量小，大多数水 解酶 属于此类。
2.寡聚酶：由相同或不同的若干亚基构成。每条肽 链是一个亚基，单独的亚基无酶的活力。如乳酸脱 氢酶含四个亚基。
3.多酶复合体：若干个功能相关的酶彼此嵌合形成 的复合体。每个单独的酶都具有活性，当它们形成 复合体时，可催化某一特定的链式反应，如脂肪酸 合成酶复合体，含有六个酶及一个非酶蛋白质。
第三章
酶学
主要内容
一、 酶的概述 二、 酶的分类与命名 三、 酶催化作用特性的分子机理 四、 酶促反应的动力学 五、 重要的酶类及酶活性的调控 六、 酶的分离纯化及活力测定
一. 酶的概述
酶概念
•酶是生物体活细胞产生的具有特殊催化活性和特定 空间构象的生物大分子，包括蛋白质及核酸，又称为 生物催化剂(Biocatalysts) 。
O H
O
2. 转移(移换)酶类 Transferases
转移酶催化基团转移反应，即将一个底物分 子的基团或原子转移到另一个底物的分子上。 例如， 谷丙转氨酶催化的氨基转移反应。
CH3CHCOOH HOOCCH2CH2CCOOH
NH2
O
CH3CCOOH HOOCCH2CH2CHCOOH
O
NH2
3. 水解酶类 hydrolases
水解酶催化底物的加水分解反应。 主要包括淀粉酶、蛋白酶、核酸酶及脂酶等。 例如，脂肪酶(Lipase)催化的脂的水解反应：
R C O O C H 2 C H 3H 2 O R C O O HC H 3 C H 2 O H
4 . 裂合（裂解）酶类 Lyase
主要包括醛缩酶、水化酶（脱水酶）及脱氨 酶等。