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第二章 酶化学 所有的生命现象，如生物个体的繁殖、生长、分化、代谢、运动等，都是各种复杂的化学变化的结果。生物体内进行的所有这些化学变化都由一种特殊的物质，即酶的催化下进行的。 第一节 酶是生物催化剂 酶是活细胞产生的一类具有催化功能的生物分子，所以又称为生物催化剂Biocatalysts 。 绝大多数的酶都是蛋白质。 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。 酶和一般催化剂的共性 酶和一般的化学催化剂一样，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。 所以一般的化学催化理论和规律，同样适用于生物催化体系。 二、酶催化作用特性 酶的催化作用可使反应速度提高106 -1012倍。 2．选择性 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 (1)反应专一性 酶一般只能选择性地催化一种或一类相同类型的化学反应。对于其他活泼功能基团不作用，例如脂肪酶可以催化各种脂肪中酯键的水解反应，但它不能催化脂肪化合物分子中其他键的水解，如环氧键。 2) 底物专一性 一种酶只能作用于某一种或某一类结构性质相似的物质。 根据酶对底物专一性的程度和类型，大至可分为以下几类： 相对专一性 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)。 键专一性 如酯酶催化酯的水解，对于酯两端的基团没有严格的要求。 （3）立体化学专一性 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。 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 ? ,几何专一性 有些酶只能选择性催化某种几何异构体底物的反应，而对另一种构型则无催化作用。 如延胡索酸水合酶只能催化延胡索酸水合生成苹果酸，对马来酸则不起作用。 3．反应条件温和 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。 三、酶的命名及分类 (1)习惯命名法: 1,根据其催化底物来命名； 2,根据所催化反应的性质来命名； 3,结合上述两个原则来命名， 4,有时在这些命名基础上加上酶的来源或其它特点。 (2)国际系统命名法 系统名称包括底物名称、构型、反应性质，最后加一个酶字。 例如： 习惯名称:谷丙转氨酶 系统名称:丙氨酸：?-酮戊二酸氨基转移酶 酶催化的反应: 谷氨酸 + 丙酮酸 ?? ?-酮戊二酸 + 丙氨酸 酶的系统编号 根据上面的分类标准，国际酶学委员会（Enzyme Commission, 缩写为 EC）对每一种酶都作了统一编号。酶的系统编号用4个阿拉伯数字表示，每个数字之间用一圆点隔开，数字前冠以EC。如谷丙转氨酶的编号为EC 2.6.1.2等。 核酸水解酶 RNase T1( EC 3.1.4.8),依数字次序表明该酶为：3-水解酶类，1-水解酯键，4-水解磷酸二酯键，8-水解磷酸二酯键酶中的第8号酶。 2. 酶的分类 这类酶催化氧化还原反应，包括参与催化氢和/或电子从中间代谢产物转移到氧整个过程的各种酶，也包括促成某些物质进行氧化还原转化的各种酶。 氧化还原酶类的数量和转移酶类、水解酶类的数量相近。这类酶在生物的氧化产能、解毒以及某些生理活性物质的形成等过程中起着重要的作用。 氧化还原酶催化的反应一般都需要辅酶参加，这些辅酶在反应中起着接受电子或提供电子的作用。 按照习惯分类法氧化还原酶类分为四个亚类： 脱氢酶催化醇、醛、烷烃、脂肪胺等有机物以及亚硝酸盐、亚硫酸盐、硫化物等无机物的脱氢或还原反应，因此，有些酶又称为还原酶。 大部分脱氢酶（300多种）需要烟酰胺二磷酸腺苷NAD(H)（辅酶I）或烟酰胺二磷酸腺苷磷酸NADP(H)（辅酶II）作为辅酶，例如：糖酵解途径中的3-磷酸甘油醛脱氢酶（EC 1.2.1.12），乳酸脱氢酶（EC 1.1.1.28）催化的反应。 （2）氧化酶 氧化酶以氧为氧化剂催化醇、醛、烷烃、脂肪胺等有机物以及亚硝酸盐、亚硫酸盐等无机物的氧化反应。 （3）过氧化物酶 过氧化物酶类以H2O2或过氧化物作为氧化剂催化的氧化还原反应，主要负责H2O2或过氧化物的分解与转化任务。其中有的以血红素为辅基，如过氧化氢酶（EC 1.11.1.6）、过氧化物酶（EC 1.11.1.7）； 辣根过氧化物酶在过氧化氢存在下，可以催化氧化邻苯二胺形成2,3-二氨基吩嗪，催化酚类化合物形成二聚体。 （4）加氧酶（或氧合酶） 加氧酶和氧化酶不同，加氧酶催化氧原子直接加入到有机分子中，分类两