第一篇第4章 微生物的生理.ppt

第四章 微生物的生理;第一节 微生物的酶 第二节 微生物的营养 第三节 微生物的产能代谢 ;概述：酶的研究历史 酶的发现和提出：1897年，Buchner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。 1928年，Cech对四膜虫的研究中发现RNA具有催化作用。;酶是活细胞产生的一类具有催化功能的蛋白质，亦称为生物催化剂 Biocatalysts 。 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变化的物质，称为底物substrate。;二、 酶的组成;三、酶的分类;酶分子的基本结构单位——氨基酸 自然界中氨基酸种类100种 组成蛋白质的氨基酸：20种 （基本氨基酸／蛋白质氨基酸） 除脯氨酸外，其余都是?－氨基酸;氨基酸的种类;Phe, F, 苯丙氨酸 Tyr, Y, 络氨酸 Trp, W, 色氨酸;Ser, S, 丝氨酸 Thr, T, 苏氨酸 Cys, C, 半胱氨酸 Pro, P, 脯氨酸 Asn, N, 天冬酰胺 Gln, Q, 谷氨酰胺;Lys, K, 赖氨酸Arg, R, 精氨酸 His, H, 组氨酸;Asp, D,天冬氨酸 Glu, E,谷氨酸; 肽和肽键;Ser-Gly-Tyr-Ala-Leu; SGYAL;蛋白质的一级结构;蛋白质的二级结构;?－螺旋;;β－折叠;平行式 ;β－转角;;蛋白质的三级结构;肌红蛋白的三级结构;;4. 蛋白质的四级结构;; ;五、酶蛋白的活性中心;必需基团:酶分子中有些基团若经化学修饰（氧化、还原、酰化、烷化）使其改变，则酶的活性丧失，这些基团称为必需基团。 非必需基团：有的酶温和水解掉几个AA残基，仍能表现活性，这些基团即非必需基团。;酶活性中心的结构特点;牛胰蛋白酶;六、蛋白质生物结构与功能的关系;一、蛋白质在某些理化因素的作用下，其空间结构受到破坏，从而改变其理化性质，并失去其生物活性，称为蛋白质的变性。;蛋白质两性电离; ;七、酶的作用特点;（二）酶作为生物催化剂的特性;酶的专一性 Specificity 又称为特异性，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。 例如：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。;　有些酶的作用对象不是一种底物，而是一类化合物或一类化学键。这种专一性称为相对专一性(Relative Specificity)。包括： 族(group)专一性（对键两端的基团要求的程度不同，只对其中一个基团要求严格）。如?-葡萄糖苷酶，催化由?-葡萄糖所构成的糖苷水解，但对于糖苷的另一端没有严格要求。胰蛋白酶，水解硷性氨基酸的羧基形成的肽键。 键(Bond)专一性。如酯酶催化酯的水解，对于酯两端的基团没有严格的要求。;（2）绝对专一性（Absolute specificity) 有些酶对底物的要求非常严格，只作用于一个特定的底物。 这种专一性称为绝对专一性（Absolute specificity)。 例如：脲酶、麦芽糖酶、淀粉酶、碳酸酐酶及延胡索酸水 化酶（只作用于反丁烯二酸）等。;酶的一个重要特性是能专一性地与手性底物结合并催化这类底物发生反应。即当底物具有旋光异构体时，酶只能作用于其中的一种。 例如，淀粉酶只能选择性地水解D－葡萄糖形成的1，4－糖苷键；L-氨基酸氧化酶只能催化L-氨基酸氧化；乳酸脱氢酶只对L-乳酸是专一的。;;酶促反应一般在pH 5-8 水溶液中进行，反应温度范围为20-40?C。 高温或其它苛刻的物理或化学条件，将引起酶的失活。;４．酶易失活;５.酶活力可调节控制;酶作为生物催化剂的特性;锁钥学说（1894年Emil Fischer）—lock and key或模板学说（temolate）：认为整个酶分子的天然构象是具有刚性结构的，酶表面具有特定的形状。酶与底物的结合如同一把钥匙对一把锁一样。 （酶的多底物现象、酶对正反方向的催化、相对专一性） 诱导契合学说（1958年 D.Koshland)_induced fit：该学说认为酶表面并没有一种与底物互补的固定形状，而只是由于底物的诱导才形成了互补形状,从而有利于底物的结合。;诱导契合学说的要点; 降低反应的活化能（activation energy） 活化能:在一定温度下一摩尔底物全部进入活化态所需要的自由能，单位是KJ/m