学习纲要之酶一

1、第一节 酶引论一、酶1.1 酶：酶是由活细胞分泌的具有催化活性的生物大分子，绝大多数的酶是蛋白质，少数RNA分子具有催化活性，称为核酶。v核酶核酶：是由细胞产生的具有催化活性的小分子RNA，它的主要酶学活性是序列特异性切割RNA分子。脱氧核酶：是一类利用体外分子进化技术获得的具有催化功能的DNA并具有高效催化活性和结构识别能力，尽管目前自然界没有发现它们的存在，但脱氧核酶的发现使人类对于酶的认识又产生了一次重大飞跃。v 绝大多数酶是蛋白质酶的相对分子量范围在12000到100多万之间，根据多肽链的组成可以分为单体酶、寡聚酶和多酶复合物。酶的催化活性依赖于蛋白质的天然构象的完整性，如果酶变性或解

2、离，通常会失去活性。酶可以通过酶原的激活、酶的变构等作用进行酶促调控。从化学组成看，酶可以分为单纯酶和结合酶。二、酶催化作用特征v 酶作为催化剂的一般特征只能催化热力学上允许进行的化学反应在反应中本身不消耗，极少量即可大大加速化学反应可缩短反应到达平衡的时间，不能改变反应的平衡点酶通过降低反应的活化能加快化学反应速度v 酶作为生物催化剂的特点酶催化具有高效性酶催化具有高度专一性（见图1）酶是由活细胞分泌的生物大分子，催化的反应条件温和，能引起蛋白质变性的因素能引起酶失活酶反应可调控图1 酶催化的基团专一性三、酶的命名与分类3.1 酶的分类 根据反应类型分 根据酶发挥作用的位置分类胞内酶：由细胞

3、产生在细胞内发生作用，一般在细胞内与颗粒相结合并有一定的分布，如蛋白质合成酶分布在内质网的核 糖体上。胞外酶：由活细胞产生分泌至胞外发挥作用，一般胞外酶主要是水解酶类 根据多肽链组成划分单体酶：只有一条肽链组成，相对分子量为13KD-35KD,属于这一类酶的为数不多，而且全部为水解酶。寡聚酶：由几个或多个亚基组成的酶称为寡聚酶，相对分子量为35KD几百万。已知的寡聚酶大多为糖代谢酶。多酶复合物：几个酶嵌合而成的复合物称为多酶复合物，一般由26个功能相关的酶组成，其分子量都在几百万以上，例如丙酮酸脱氢酶复合物和脂肪酸合成酶复合物 酶的命名 酶学委员会的命名乳酸脱氢酶：EC 1. 1. 1. 27

4、 表示第一大类，即氧化还原酶 表示第一亚类，即氧化基团为CHOH 表示第一亚亚类，氢受体为NAD+ 表示乳酸脱氢酶在次亚亚类中的顺序 系统命名与惯用名系统命名：底物名称+反应类型 如：草酸氧化酶的系统名 草酸：氧 氧化酶惯用名：通常依据作用底物剂反应类型命名，但不要求精确 如：乳酸脱氢酶；蛋白酶四、酶活力的测定酶活力：就是酶加速其化学反应速度的能力，因此测定酶的活力本质上就是测定酶促反应速度。酶促反应速度越大，酶的活力就越强；反之，反应速度越小，酶活力就越弱。酶反应速度：可以用单位时间内底物的消耗量或单位时间内产物的生成量来表示。一般测量反应初速度。五、酶的结构与功能2.1 酶一级结构中氨基酸

5、亚基的功能分类氨基酸残基的分类：接触亚基负责底物的结合与催化；辅助亚基起协助作用；结构亚基维持酶的构象；非贡献亚基的替换对活性无影响，但对酶的免疫、运输、调控与寿命等有作用。前二者构成活性中心，前三者称为酶的必需基团，这些基团若经化学修饰使其改变，则酶的活性散失，常见的必需基团有Ser的羟基，His的咪唑基、Cys的巯基以及Asp和Glu的侧链羧基等。2.2 酶的活性中心活性中心，它是酶分子的一小部分，是酶分子中与底物结合并催化反应的场所。活性中心是有酶分子中少数几个氨基酸残基构成的，它们在一级结构上可能相距很远，甚至位于不同的肽链上，由于肽链的盘曲折叠而互相接近，构成一个特定的活性结构。因此

6、活性中心不是一个点或面，而是一个小的疏水性的空间区域。活性中心可分为结合基团（负责识别特定的底物并与之结合。它们决定了酶的底物专一性）以及催化基团（起催化作用的，底物的敏感键在此被切断或形成新键，并生成产物），二者的分别并不是绝对的，有些基团既有底物结合功能又有催化功能。有些酶在细胞内刚刚合成或分泌时，尚不具有催化活性，这些无活性的酶的前体称为酶原。酶原通过激活才能转化为有活性的酶。酶原的激活是通过改变酶分子的共价结构来控制酶活性的一种机制，通过肽链的剪切，改变蛋白的构象，从而形成或暴露酶的活性中心，使酶原在必要时被活化成为有活性的酶，发挥其功能。第二节 酶的作用机制一、过渡态理论二、酶促反应

7、高效性的机制酶主要通过降低反应的活化能来提高反应速率，其原理如下：与底物形成ES复合物是酶促反应的关键酶与底物之间的非共价键相互作用的能量（结合能）是酶用来降低反应活化能的主要来源邻近和定向效应提高反应分子的有效浓度诱导契合造成底物形变，有利于新键的合成特异性基团的多元催化：酸碱、共价、金属离子催化疏水的微环境的影响三、酶促反应专一性的机制第三节 酶促反应动力学一. 酶浓度对酶促反应速度的影响二、底物浓度对酶促反应速度的影响米氏常数的意义：Km值表示的是反应速度为最大速度一半时的底物浓度，米氏常数的单位是浓度单位，一般用mol/L表示。Km是酶的特征性物理常数，一个酶在一定条件下，对某一底物的

8、Km值为一定值，故通过测定Km值可以鉴别酶。Km可以表示酶与底物的亲和力，Km值大表是亲和力小。同一个酶对不同的底物具有不同的Km值，Km值最小的为最适底物。三、温度对酶促反应速度的影响四、pH对酶促反应速度的影响五、激活剂对酶促反应速度的影响六、抑制剂对酶促反应速度的影响1、 竞争性抑制剂的影响2、非竞争性抑制剂第四节 酶的调控别构调节：不同的调节剂与调节酶结合后提高或抑制酶的活性，别构调节在代谢途径中起持续微调的作用。共价调节：可逆的共价修饰或不可逆的共价剪切（如酶原的激活），可以使酶促反应发生有和无的变化。一、别构激活酶别构效应：很多寡聚酶，当它们的亚基上的配体结合部位与配体非共价键结合时，构象将发生变化，并影响同一