第五章 酶化学37298幻灯片.pptVIP

第五章 酶化学 (Enzyme Chemistry) 1.了解酶的命名和分类 2.弄清酶的化学本质 3.掌握理解酶活性中心、酶活性、反应初速度、比活性、Km 、最适PH、最适温度、酶原、竞争性抑制 4.掌握酶促反应机制 5.掌握酶促反应的影响因素 6.了解同功酶、诱导酶、别构酶、固定化酶的本质和应用 二、酶的化学本质 1.酶是蛋白质 1926年， Sumer第一次从刀豆种子中提取了脲酶(Urease)结晶，证明其具有蛋白质性质 20世纪30年代Northrop又分离出结晶的胃蛋白酶、胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶，证明酶的化学本质是蛋白质。 （1）酶具有蛋白质的特性：两性解离、胶体性质、加热变性、颜色反应等； （2）酶可被蛋白酶水解而丧失活性； （3）许多酶的氨基酸顺序已被测定； （4） 1969年，人工合成牛胰核糖核酸酶 2.Rhbozyme的化学本质是RNA 核酶（Rhbozyme）是指具有催化活性的RNA。作用对象主要是RNA。 在已鉴定的数千种酶中，绝大多数酶的化学本质是蛋白质，但1982年美国科学家T.Cech发现原生动物四膜虫的26srRNA前体具有自我拼接的催化活性, T.Cech将这种RNA命名为Rhbozyme。 核酶的催化性质 核酸酶催化的反应主要包括:水解反应(RNA限制性内切酶活性)，连接反应(聚合酶活性)和转核苷酰反应等。 作用底物除RNA外，最近发现还有多糖、DNA以及氨基酸酯等。 3.有些DNA也有催化活性 1995年Cuenoud等发现有些DNA分子亦具有催化活性。 4．抗体酶（abzyme） 抗体：与抗原特异结合的免疫球蛋白。 抗体酶：指具有催化功能的抗体分子，在抗体分子的可变区（即肽链的N端）是识别抗原的活性区域，这部分区域被赋予了酶的属性。实质是具有催化活性免疫球蛋白。 1986年美国Schultz和Lerner两个实验室同时在Science上发表论文，报道他们成功地得到了具有催化活性的抗体 酶与抗体这两种蛋白质之间尽管功能不同，但它们与各自的配基(酶-底物、抗体-抗原)的结合特性，如结合方式、动力学过程等都非常相似。 从20世纪60年代起，有人开始了对抗体进行修饰，并使其获得酶的属性的研究。 即抗体酶是通过人工的方法使其获得了酶的属性，所以又称为催化性抗体(catalytic antibody)。 （1）抗体酶的制备 酶与底物形成过渡态理论是基础 酶活性中心的活性基团与底物相互作用形成稳定的过渡状态，大大降低了反应的活化能。 构建一个对某种过渡状态具有最佳缔合状态的抗体，就有可能观察到抗体催化相应底物发生化学反应的效果。 过渡态类似物(半抗原)的构建 由于准确的过渡状态很难确定或难以合成，因此，制备抗体酶时用的半抗原（haptens)是一个结构比较稳定、在价键取向、电荷分布等都与过渡态相似的类似物(transition state analog)。 抗原的制备 将人工设计并构建的过渡态类似物(半抗原)，用化学方法经间隔基与载体蛋白相连，即形成一个抗原(antigen)。 应用单克隆抗体筛选技术制备抗体酶 人们无法从血清中得到单一的抗体 动物脾脏中的淋巴细胞B(lymphocyte B)的细胞，它能产生并分泌出唯一的一种抗体。 1975年单克隆抗体（monoclonal antibodies）技术发明 单克隆抗体技术的关键是将分离纯化的骨髓瘤细胞（myeloma cell）在培养条件下与淋巴细胞B融合生成一种特殊的杂交瘤细胞（hybridoma cell）。这种杂交瘤细胞能够产生单一的抗体，又能在细胞培养条件下快速繁殖，因而可以大量制备单一抗体。 ①绝对专一性：酶对底物要求非常严格，只作用于一种底物。如：脲酶：只催化尿素水解；琥珀酸脱氢酶只作用于琥珀酸。 ②相对专一性：对底物要求程度较低，能作用于结构相似的一类物质。包括基团专一性和键专一性。 基团专一性要求底物具有一定的化学键，且对键一端连接的基团也有一定的要求。如：a-葡萄糖苷酶不仅要求a-糖苷键，还要求糖苷键的一端是葡萄糖。 键专一性只要求作用于一定的化学键，对键两端的基团无严格要求。如：酯酶对 O 酯键都起作用 R-C-O-R ③ 立体异构专一性：只催化特定的立体异构体发生某种化学反应。包括旋光异构专一性和顺反异构专一性。 旋光异构专一性：当底物具有旋光异构体时，酶只能作用于其中的一种。如：L-AA氧化酶只能催化L-AA的氧化，而对D-AA无作用。手性底物，如：淀粉酶只水解D－葡萄糖形成的1,4-糖苷键。 顺反异构专一性：对具有顺式和反式异构的底物具有严格的选择性。如：延胡索酸水化