第六章 微生物的生理.docVIP

第六章 微生物的生理 6.1 微生物的酶 1857年,巴斯德等提出酒精发酵是细胞活动的结果。1878年，提出“酶”的名称； Liebig等提出发酵现象是由于溶解于细胞液中的酶引起的； 1897年，Büchner兄弟用不含细胞的酵母汁实现了发酵，证明了发酵与细无关； 1913年，Michaelis等提出了酶促动力学原理； 1926年，Sumner第一次从刀豆中提出了脲酶结晶，并证明其具有蛋白质性质； 20世纪30年代，Northrop又分离出结晶的蛋白酶、胰蛋白酶及胰凝乳蛋白酶，确立了酶的蛋白质本质。 1.酶和一般催化剂比较 （1）用量少而催化效率高； （2）不改变化学反应的平衡点 （3）可降低反应的活化能 2.酶作为生物催化剂的特性 （1）催化效率高： 反应速度是无酶催化或普通人造催化剂催化反应速度的10的6次方至10的16次方倍。 （2）酶的作用具有高度的专一性 (3) 敏感性：对环境条件极为敏感，酶容易失活 (4) 酶活力的调节控制：如抑制剂调节、共价修饰调节、反馈调节、酶原激活及激素控制等。调整的本质是酶的活性中心的改变（有或无、优或劣 (5) 酶的催化活力与辅酶、辅基及金属离子有关，有些酶是复合蛋白质，其中的小分子物质(辅酶、辅基及金属离子)与酶的催化活性密切相关。若将它们除去，酶就失去活性。 (6) 反应条件温和：常温、常压、中性。 3.酶的化学本质 （1）酶的蛋白质本质 所有的酶都是蛋白质。有的是简单蛋白质，有的是结合蛋白质。 酶同其他蛋白质一样，由氨基酸组成。 不能说所有蛋白质都是酶，只是具有催化作用的蛋白质，才能称为酶 （2）酶的组成 根据组成成分分为： 简单蛋白质酶 结合蛋白质酶（结合非蛋白组分后才表现出酶的活性）两类。酶蛋白结合非蛋白组分后形成的复合物称“全酶”，全酶=酶蛋白+辅助因子。 辅助因子本身无催化作用，它的主要作用是： 1.弥补氨基酸基团催化强度的不足，改变并稳定活性中心或改变底物化学键稳定性（底物—酶的催化对象）。 例如：羧肽酶中的锌离子：可稳定活性中心使肽键失稳、吸附羧氧原子 2.在酶促反应中运输转移电子、原子或某些功能基，如参与氧化还原或运载酰基的作用，协助活性中心基团快速转移。 （3）酶的分类 根据酶蛋白分子的特点又可将酶分为三类 单体酶 (monomericenzyme)：只有一条多肽链。 寡聚酶 (oligomericenzyme)：由几个甚至几十个亚基组成，这些亚基可以是相同的多肽链，也可以是不同的多肽链。 多酶体系 (multienzyme system)：是由几种酶彼此嵌合形成的复合体。 按照酶所催化的化学反应类型分类 （1）水解酶类 （2）氧化还原酶类 （3）异构酶类 （4）转移酶类 （5）裂解酶类 （6）合成酶类 1）水解酶类 催化大分子有机物水解成小分子 反应式可以表示为： AB+H2O AOH+BH 如：水解细胞壁的？酶 2）氧化还原酶类 催化氧化还原反应的酶 反应式为：AH2+B A+BH2 氧化酶：A、催化底物脱氢，氢由辅酶（FAD或FMN）传递给活化氧，两者结合生成H2O2，反应式①： B、催化底物脱氢，活化氧和氢结合生成H2O ，反应式② ： 脱氢酶：催化底物脱氢，氢由中间受体NAD接受，反应式③ ： 如：多酚氧化酶催化含酚基的有机物脱氢，氧化为醌类和水 3）转移酶类 催化底物的集团转移到另一有机物上的酶 反应式：AR+B A+BR 如：谷丙转氨酶催化谷氨酸的氨基转移到丙酮酸上，生成丙氨酸和α-酮戊二酸。 实际上为取代反应 4）异构酶 催化同分异构分子内的集团重新排列 如：6-磷酸葡萄糖异构酶催化的反应。 5）裂解酶 催化有机物裂解成小分子有机物 反应式： 6）合成酶 催化底物的合成反应 蛋白质和核酸的生物合成都需要合成酶参加，需要消耗ATP以获得能量。 反应式： 或 其他分类： 酶在细胞的不同部位：可分为胞外酶、胞内酶和表面酶。 按酶作用的底物不同，可分为淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶、纤维素酶、核糖核酸酶等。 一种酶可以有多个名字，如：淀粉酶也属于水解酶，还属胞外酶 4.影响酶活的因素 米－门公式（酶促反应速度方程） 米氏常数Km表示反应速度为最大速度一半时的底物浓度。 Km值越小，表示酶与底物的反应越趋于完全；Km值越大，表明酶与底物的反应越不完 （1）酶浓度对酶促反应速度的影响 在酶促反应中，如果底物浓度足够大，足以使酶饱和，则反应速度与酶浓度成正比。 底物分子浓度足够时，酶分子越多，底物转化的速度越快。 （2）底物浓度对酶促反应速度的影响 当底物浓度很低时，有多余的酶没与底物结合，随着底物浓度的增加，中间络合物的浓度不断增高。反应速度也迅速增加。 当底物浓度