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第四章  微生物的生理;微生物生理活动的基础是 由酶催化的各种化学反应 酶是生命的基础 ;第一节微生物的酶;酶（enzyme）的概念 酶是生物活细胞产生的具有催化能力的生物催化剂。 酶催化的生物化学反应，称为酶促反应。 酶是细胞的产物，在细胞内、外都能发挥活性。 绝大多数酶的化学本质都是蛋白质。;牛胰 核糖核酸酶（RNase）;酶（enzyme）的概念 酶是生物催化剂，催化在热力学上允许的反应。 酶能大大加快化学反应速率，缩短达到平衡的时间，而不改变化学反应的平衡点。 酶在反应中只起到催化的作用，酶的结构和性质在反应前后不发生变化，本身也不消耗。 ;酶的催化机理是降低活化能;酶是如何降低活化能的呢 ? ;酶（enzyme）的特性 （1）高效性 对于生命体内的很多在没有催化剂的条件下难以进行或进行的异常缓慢的反应，酶可使反应成为可能并且速度提高106~1012倍。 在极少量酶存在的条件下就能大大加速化学反应的进行。例如，唾液淀粉酶。 ;用简单的实验证明酶的催化效率：;酶（enzyme）的特性 （2）专一性 对催化的反应和反应物有严格的选择性，往往只能催化一种或一类特定的物质发生反应。 分绝对、相对和立体异构专一性 当代谢过程中某一环节的酶遭到破坏或缺失时，这一代谢过程就会停止，出现紊乱而不能正常继续。 ;酶（enzyme）的特性 （3）反应条件的温和性 通常是在常温常压下进行，反应温度范围一般为20～40℃，pH值一般在5～8之间。 ;酶（enzyme）的特性 （4）环境条件的敏感性 酶是由细胞产生的生物大分子，凡能使生物大分子变性的因素都能使酶使去催化活性。 ;酶（enzyme）的组成 11、单纯酶 这类酶由单一的蛋白质组成，不含有其它物质，酶蛋白本身就具有催化活性。 胃蛋白酶、淀粉酶和核酸水解酶等都属于单纯蛋白酶。;酶（enzyme）的组成 2、结合酶（全酶）= 酶蛋白 + 辅因子（辅酶或辅基） 与酶蛋白的结合较疏松，用透析法可以除去的小分子物质称辅酶；而把与酶蛋白结合较紧密，用透析法不易除去的称辅基。只有结合成全酶才具有催化活性。;酶（enzyme）的组成 全酶= 酶蛋白 + 有机物 各种脱氢酶 全酶= 酶蛋白 + 有机物 + 金属离子 丙酸脱氢酶 全酶= 酶蛋白 + 金属离子 细胞色素氧化酶;（黄色圆球是Zn2+） ;铁卟啉辅基;肌红蛋白;血红蛋白;酶（enzyme）的组成 酶蛋白起加速反应的作用 辅基或辅酶起传递电子、原子或化学基团的作用 金属离子还有激活剂的作用。 ;酶（enzyme）的组成 重要的辅基 铁卟啉 是细胞色素氧化酶、过氧化氢酶、过氧化物酶的辅基，靠Fe2+→Fe3+ + e 传递电子 ;酶（enzyme）的组成 重要的辅基 辅酶A（CoA） 结构中含有腺嘌呤核苷酸、泛酸等，在糖和脂肪代谢中起重要作用，通过巯基（-SH）的受酰和脱酰参与转酰基。 ;酶（enzyme）的组成 重要的辅基 NAD（辅酶Ⅰ）和NADP（辅酶Ⅱ） NAD是烟酰胺腺嘌呤二核苷酸，NADP是烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸，都是脱氢酶，传递氢的作用。 ;;酶（enzyme）的组成 重要的辅基 FMN（黄素单核苷酸）和FAD（黄素腺嘌呤二核苷酸） 是黄素酶，是氨基酸氧化酶和琥珀酸脱氢酶的辅基，起电子传递作用，传递氢。 ;酶（enzyme）的组成 重要的辅基 辅酶Q（CoQ），泛醌 是电子传递作用，传递氢和电子。 ;酶（enzyme）的组成 重要的辅基 金属离子 Fe2+是铁卟啉的辅基，Mg 2+是叶绿素的辅基，还有铜、锌、钴、钼、镍等离子。 ;酶（enzyme）的组成 重要的辅基 辅酶M 是产甲烷菌的专性辅酶，活性甲基的转移载体。 ;酶（enzyme）的组成 重要的辅基 F420 是产甲烷菌的辅酶，低分子的荧光化合物，是甲基转移酶，活性甲基的载体。 ;酶（enzyme）的结构 为蛋白质，分为四级结构。 一级指肽链本身 二级多肽链由氢键形成的初级空间结构 三级由氢键、盐键和疏水键等在二级基础上进一步弯曲盘绕形成 四级由几个或几十个亚基（三级结构）由氢键、盐键和疏水键、范德华力等形成。;蛋白质的一级结构;蛋白质的二级结构;蛋白质的三级结构;血红蛋白四级结构示意图;酶（enzyme）的结构 1．活性部位 酶的活性中心：酶蛋白分子中与底物结合并起催化作用的小部分氨基酸微区。 酶的活性中心包括酶的结合部位和催化部位。;酶蛋白的活性中心;底物分子结合在酶的底物结合中心 ;使底物靠拢;酶（enzyme）的结构 结合部位是酶与底物结合的部位，决定了酶对底物的专一性。 催化部位是直接参与催化反应的部位，决定了其催化的高效性。 ;酶（enzyme）的