酶的化及学.pptVIP

酶与生物催化剂 酶(Enzyme) 生物催化剂在生命活动中的重要作用 酶的分子组成与结构 酶促反应的特点 影响酶促反应速度的因素 酶促反应的机制 酶活性的调节 酶的分类和命名 酶与医学的关系 酶的概念 酶是一类由活细胞产生的具有催化作用和高度专一性的特殊蛋白质。简单说，酶是一类由活性细胞产生的生物催化剂。 对酶认识的深入 (1)酶是蛋白质: 1926年,James Summer由刀豆制出脲酶结晶确立酶是蛋白质的观念，其具有蛋白质的一切性质。 (2)核酶的发现： 1981～1982年，Thomas R.Cech实验发现有催化活性的天然RNA—Ribozyme。 L19 RNA和核糖核酸酶P的RNA组分具有酶活性是两个最著名的例子。 1995年，发现DNA的催化活性。 酶与一般催化剂相同的性质 加速化学反应达到化学平衡 降低反应的活性能 不改变平衡常数 酶的组成 酶的辅因子 酶的辅因子是酶的对热稳定的非蛋白小分子物质部分，其主要作用是作为电子、原子或某些基团的载体参与反应并促进整个催化过程。 (1)传递电子体：如 卟啉铁、铁硫簇； (2)传递氢（递氢体）：如 FMN/FAD、NAD＋/NADP＋ (3)传递酰基体：如 C0A、TPP、硫辛酸； (4)传递一碳基团：如 四氢叶酸； (5)传递磷酸基：如 ATP，GTP； (6)其它作用： 转氨基，如 VB6 ；传递CO2，如 生物素。 维生素和辅酶 维生素是机体维持正常生命活动所必不可少的一类小分子有机物质。 多数维生素维生素作为辅酶和辅基的组成成分，参与体内的物质代谢。 维生素一般习惯分为脂溶性和水溶性两大类。其中脂溶性维生素在体内可直接参与代谢的调节作用，而水溶性维生素是通过转变成辅酶对代谢起调节作用。 大多数辅酶的前体主要是水溶性 B 族维生素。许多维生素的生理功能与辅酶的作用密切相关。 酶催化作用的特点 高效率：反应速度与不加催化剂相比可提高108～1020，与加普通催化剂相比可提高107～1013； 高度专一性：即酶只能对特定的一种或一类底物起作用，这种专一性是由酶蛋白的立体结构所决定的。可分为：1. 绝对专一性：有些酶只作用于一种底物，催化一个反应， 而不作用于任何其它物质。2.相对专一性：这类酶对结构相近的一类底物都有作用。包括键专一性和簇（基团）专一性。3.立体异构专一性：这类酶不能辨别底物不同的立体异构体，只对其中的某一种构型起作用，而不催化其他异构体。包括旋光异构专一性和几何异构专一性。 酶作用的机制 1.酶催化作用的本质：降低反应活化能 2.酶催化作用的中间产（络合）物学说 在酶催化的反应中，第一步是酶与底物形成酶－底物中间复合物。当底物分子在酶作用下发生化学变化后，中间复合物再分解成产物和酶。 E + S ==== E-S ??? P + E 许多实验事实证明了E－S复合物的存在。E－S复合物形成的速率与酶和底物的性质有关。 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. 临近定向效应： 在酶促反应中，底物分子结合到酶的活性中心，一方面底物在酶活性中心的有效浓度大大增加，有利于提高反应速度； 另一方面，由于活性中心的立体结构和相关基团的诱导和定向作用，使底物分子中参与反应的基团相互接近，并被严格定向定位，使酶促反应具有高效率和专一性特点。 多元催化 既含有酸性基团，又含有碱性基团，通过多功能基团（包括辅基和辅酶）。 表面效应 疏水性“口袋”的形成 酸碱催化： 酸-碱催化可分为狭义的酸-碱催化和广义的酸-碱催化。酶参与的酸-碱催化反应一般都是广义的酸－碱催化方式。 广义酸－碱催化是指通过质子酸提供部分质子,或是通过质子碱接受部分质子的作用，达到降低反应活化能的过程。 酶活性部位上的某些基团可以作为良好的质子供体或受体对底物进行酸碱催化。 His 残基的咪唑基是酶的酸碱催化作用中最活泼的一个催化功能团。 共价催化： 催化剂通过与底物形成反应活性很高的共价过渡产物，使反应活化能降低，从而提高反应速度的过程，称为共价催化。 酶中参与共价催化的基团主要包括 His 的咪唑基，Cys 的硫基，Asp 的羧基，Ser 的羟基等。 某些辅酶，如焦磷酸硫胺素和磷酸吡哆醛等也可以参与共价催化作用。 活性中心 酶原和酶原的激活 酶原：没有活性的酶的前体。 酶原的激活：酶原在一定条件下经适当的物质作用可转变成有活性的酶。酶原转变成酶的过程称为酶原的激活。 本质：酶原的激活实质上是酶活性部位形成或暴露的过程。 同工酶 同工酶：能催化同一化学反应的一类酶。 活性中心相似或相同：催化同一化学反应。 分子结构不同：理化性质和免疫学性质不同。 影响酶促反应速度的因素 底物浓度