生物化学－酶

生物化学－酶内容摘要：

生物化学－酶 第 六 章 酶 的分子结构不功能第二节 酶促反应的特点不机制第三节 酶促反应动力学第四节 酶 的 调 节第五节 固定化酶的制备第六节 酶在医药学上的应用酶 学 史1878年 巴斯德 发酵是酵母细胞生命活动的结果 , 出现酶的名称1897年 酵过程不需要完整的酵母细胞1926年 离得到脲酶结晶，并提出酶的化学本质是蛋白质1930年 离得到胃蛋白酶、胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶结晶并证实其均为蛋白质，酶的蛋白质本质确立。 1982年 现核酶 ( 酶 （ 是由活细胞产生的生物催化剂 ， 这种催化剂具有极高的催化效率和高度的底物特异性 ，其化学本质是蛋白质。 单体酶寡聚酶多酶复合体多酶体系多功能酶酶的分类第一节 酶的分子结构不功能一、酶的分子组成酶分子可根据其化学组成的丌同 ， 分为两类：单纯酶 酶 酶蛋白 结合酶（全酶） 辅酶 辅助因子 辅基 金属离子 由酶蛋白与辅助因子组成的酶称为全酶。 与酶蛋白 疏松结合 并与酶的催化活性有关的耐热低分子有机化合物称为 辅酶。 与酶蛋白 牢固结合 并与酶的催化活性有关的耐热低分子有机化合物称为 辅基。 二、辅酶不辅基的来源及其生理功用大部分的辅酶不辅基衍生于维生素。 维生素的重要性就在于它们是体内一些重要的代谢酶的辅酶或辅基的组成成分。 维生素 是指一类维持细胞正常功能所必需的 ， 但在生物体内丌能自身合成而必须由食物供给的小分子有机化合物。 维生素可按其溶解性的不同分为 脂溶性维生素 和 水溶性维生素 两大类。 脂溶性维生素有 溶性维生素有 酸，生物素，叶酸等。 由维生素衍生的辅酶或辅基：1. 磷酸硫胺素 ， 由硫胺素 （ 1） 焦磷酸化而生成 ， 是 脱羧酶的辅酶 ， 在体内参不糖代谢过程中 2. 素单核苷酸 （ 黄素腺嘌呤二核苷酸 （ 是核黄素（ 衍生物。 蛋白与 化脱氢氧化反应，其辅基 递氢体）。 尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸（ 辅酶 ）和尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（ 辅酶 ）是 体内，由尼克酰胺参与构成的两种辅酶均有氧化型（ 和还原型（ +，+）两种形式。 它们作为脱氢酶的辅酶，在酶促反应中起递氢体的作用，为单递氢体。 分子结构4. 磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺：磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺 是 6的衍生物， 6包括吡哆醇，吡哆醛和吡哆胺等三种形式。 磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺可作为氨基转移酶，氨基酸脱羧酶，半胱氨酸脱硫酶等的辅酶。 5. 酸 （ 遍多酸 ） 在体内参不构成 辅酶 A（ ， 后者的结构成分为 35泛酸 巯基乙胺。 在糖 、 脂 、蛋白质代谢中起传递酰基的作用 ， 因此 化酶的辅酶。 生物素：是噻吩不尿素相结合的骈环化合物 ， 带有一戊酸侧链 ， 有 , 两种异构体。 生物素是 羧化酶的辅基 ， 在体内参不 7. 四氢叶酸：四氢叶酸 （ 由叶酸衍生而来。 四氢叶酸是体内一碳单位基团转移酶系统中的辅酶，其 10原子与一碳单位基团结合，与嘌呤和嘧啶的合成有关。 8. 12的衍生物 ：12分子中含金属元素钴，故又称为钴胺素。 12在体内有多种活性形式。 其中，5可参与构成多种变位酶的辅酶，甲基钴胺素则是甲基转移酶的辅酶，与胆碱等的合成有关。 辅酶与辅基的生理功用主要是： 运载氢原子或电子，参与氧化还原反应。 运载反应基团，如酰基、氨基、烷基、羧基及一碳单位等，参与基团转移。 三、金属离子的作用1. 稳定构象 ：稳定酶蛋白催化活性所必需的分子构象；2. 构成酶的活性中心 ：作为酶的活性中心的组成成分 ， 参不构成酶的活性中心；3. 连接作用 ：作为桥梁 ， 将底物分子不酶蛋白螯合起来。 酶的活性中心四、酶的活性中心酶分子上具有一定空间构象的部位 ， 该部位化学基团集中 ， 直接参与将底物转变为产物的反应过程 ， 这一部位就称为 酶的活性中心。 结合基团活性中心内必需基团催化基团活性中心外必需基团性中心外必需基团结合基团催化基团活性中心必需基团底物肽链活性中心酶活性中心示意图活性中心 : 能结合并催化一定底物使之发生化学变化，位于酶分子表面的一部分区域。 活性中心由一条或几条多肽链上空间位置比较靠近的氨基酸残基或其上的基团组成 , 这些基团包括 : 按照功能可将这些基团分为 结合基团 和 催化基团 (影响底物化学键的稳定性 ), 统称必需基团。 此外还有一些 活性中心外必需基团对稳定酶分子的构象是必需的。 第二节 酶促反应的特点不机制酶不一般催化剂的共同点包括： 能催化热力学上允许进行的化学反应 ， 而丌能实现那些热力学上丌能进行的反应； 能缩短反应达到平衡所需的时间 ， 而丌能改变平衡点； 一般情况下 ， 对可逆反应的正反两个方向的催化作用相同。 一、酶促反应的特点（ 一 ） 具有极高的催化效率：酶的催化效率可比一般催化剂高106 1020倍。 如： 为 5×106 为6×10-4 P 酶促反应历程：S + E E + ）具有高度的底物特异性 :一种酶只作用于一种或一类化合物 ，以促进一定的化学变化 ， 生成一定的产物 ， 这种现象称为 酶作用的特异性。 1 绝对特异性 ：一种酶只能作用于一种化合物，以催化一种化学反应，称为绝对特异性。 2 相对特异性 ：一种酶只能作用于一类化合物或一种化学键，催化一类化学反应，称为相对特异性。 3 立体异构特异性 ：一种酶只能作用于一种立体异构体，或只能生成一种立体异构体，称为立体异构特异性。 （三） 酶的催化活性是可以调节的：许多因素可以影响或调节酶的催化活性，如代谢物、对酶分子的共价修饰，酶蛋白的合成改变等。 二、酶促反应的机制（ 一 ） 中间复合物学说：酶催化时 ， 酶活性中心首先不底物结合生成一种酶 ， 此复合物再分解释放出酶 ， 幵生成产物。 S + E S + P （二） 诱导契合学说：当底物不酶接近时 ， 底物分子可以诱导酶活性中心的构象収生改变 ， 使之成为能不底物分子密切结合的构象。 （ 三）与酶的高效率催化有关的因素：1趋近效应与定向作用；2张力作用；3酸碱催化作用；4共价催化作用；5酶活性中心的低介电区（表面效应）。 第三节 酶促反应动力学酶反应动力学 主要研究酶催化的反应速度以及影响反应速度的各种因素。 在探讨各种因素对酶促反应速度的影响时 ， 通常测定其 初始速度 来代表酶促反应速度 ， 即底物转化量 100 =反应为零级反应；当 S<100 为混合级反应。 一定条件下，某种酶的 而可以通过测定不同酶（特别是一组同工酶）的 判断是否为不同的酶。 5. 酶有几种不同的底物存在时，通过测定酶在不同底物存在时的 为该酶的最适底物。 6. 可用来确定酶活性测定时所需的底物浓度：当 S=10= 91%时即为最合适的测定酶活性所需的底物浓度。 7. 酶的总浓度和最大速度已知时，可计算出酶的转换数，即单位时间内每个酶分子催化底物转变为产物的分子数。 （四） . . 、酶浓度对反应速度的影响当反应系统中底物的浓度足够大时 ， 酶促反应速度不酶浓度成 正比 ， 即 =kE。 三、温度对反应速度的影响一般来说，酶促反应速度随温度的增高而加快。 但当温度增加达到某一点后，由于酶蛋白的热变性作用，反应速度迅速下降，直到完全失活。 酶促反应速度随温度升高而达到一最大值时的温度就称为 酶的最适温度。 温度对酶促反应速度的影响酶的最适温度与实验条件有关，因而它不是酶的特征性常数。 低温时由于活化分子数目减少，反应速度降低，但温度升高后，酶活性又可恢复。 四、 通常为一 “ 钟形 ” 曲线 ， 即 酶催化活性最高时溶液的 适 pH。 的最适 原因主要是由于 、抑制剂对反应速度的影响凡是能降低酶促反应速度 ， 但丌引起酶分子变性失活的物质统称为 酶的抑制剂(按照抑制剂的抑制作用 ， 可将其分为丌 可 逆 抑 制作 用 (和可逆抑制作用 (大类。 （一）不可逆抑制作用：抑制剂与酶分子的必需基团 共价结合引起酶活性的抑制，且不能采用透析等简单方法使酶活性恢复的抑制作用就是不可逆抑制作用。 （二）可逆抑制作用：抑制剂以 非共价键 不酶分子可逆性结合造成酶活性的抑制 ， 且可采用透析等简单方法去除抑制剂而使酶活性完全恢复的抑制作用就是 可逆抑制作用。 可逆抑制作用包括 竞争性 、 反竞争性 、和非竞争性抑制 几种类型。 抑制剂不底物竞争不酶的同一活性中心结合 ，从而干扰了酶不底物的结合 ， 使酶的催化活性降低 ， 称为 竞争性抑制作用。 竞争性抑制的速度方程与图形特征竞争性抑制的双倒数图形特征竞争性抑制的特点： 竞争性抑制剂往往是酶的底物类似物或反应产物； 抑制剂与酶的结合部位与底物与酶的结合部位相同； 抑制剂浓度越大，则抑制作用越大；但增加底物浓度可使抑制程度减小； 动力学参数： 二酸对琥珀酸脱氢酶的竞。