酶与维生素-酶的结构与功能（生物化学课件）

单元三酶与维生素知识点二酶的结构与功能酶的必需基团：与酶活性密切相关的基团。酶的活性中心：在酶分子上，必需基团在空间结构上彼此靠近，形成具有特定空间结构的区域，能与底物特异结合并将底物转化为产物，此区域称为酶的活性中心。一、酶的活性中心底物活性中心以外的必需基团结合基团催化基团活性中心

结合基团是能直接与底物结合的必需基团；催化基团催化底物发生化学反应并将其转变为产物。位于活性中心外，是维持酶活性中心空间构象所必需的基团称为酶活性中心外的必需基团。酶原：无活性的酶的前身物质酶原的激活：酶原转化成有活性的酶的过程酶原激活的实质：活性中心的形成或暴露酶原激活的机制：在特异蛋白酶的催化下，酶原分子近N端水解掉一个或几个肽段，空间构象发生改变，从而形成活性中心

二、酶原与酶原的激活胰蛋白酶六肽胰蛋白酶原的激活示意图

避免细胞产生的蛋白酶对自身进行消化，使酶在特定的部位和环境中发挥作用。酶原是酶的贮存形式。如凝血和纤溶蛋白酶类均以酶原的形式存在血中，一旦需要便不失时机地转化为有活性的酶，发挥其对机体的保护作用。酶原激活的生理意义酶原相应的酶激活剂胃蛋白酶原胃蛋白酶H＋、胃蛋白酶胰蛋白酶原胰蛋白酶肠激酶或胰蛋白酶弹性蛋白酶原弹性蛋白酶胰蛋白酶或肠激酶胰凝乳蛋白酶原胰凝乳蛋白酶胰蛋白酶或胰凝乳蛋白酶凝血酶原凝血酶凝血酶原激酶、Ca2＋几种常见的酶原及激活剂高度催化效率高度特异性酶催化活性的可调节性酶活性的不稳定性三、酶的功能H2N-CO-NH2-------2NH3+CO2

H2O酶的催化效率比非催化反应的效率高108～1020倍，比一般催化剂高107～1013倍。1.高度的催化效率一种酶仅作用于一种或一类化合物，或一定的化学键，催化一定的化学反应并生成一定的产物。酶的这种特性称为酶的特异性或专一性。2.高度的特异性（1）绝对特异性作用于一种底物

H2N-----C-----NH2+H2OCO2+2NH3O脲酶（2）相对特异性作用于一类化合物或一种化学键蔗糖--------葡萄糖+果糖β-1，2-糖苷键棉子糖-------葡萄糖+果糖+半乳糖磷酸酶/一类含磷酸酯键的底物蔗糖酶L-乳酸丙酮酸

LDH：乳酸脱氢酶

LDHNADNADH（3）立体异构特异性概念：催化相同的化学反应，但酶蛋白的分子结构、理化性质及免疫学特性不同的一组酶。同工酶存在于同一种属、同一个体的不同组织，甚至存在于同一细胞的不同亚细胞结构中。同工酶多为寡聚酶。如乳酸脱氢酶（LDH）是由两种亚基组成的四聚体。

四、同工酶乳酸脱氢酶由骨骼肌型（M型）和心肌型（H型）两种亚基组成；其亚基按不同的比例组成了5种同工酶，即LDH1、LDH2、LDH3、LDH4和LDH5，其电泳速度依次递减。同工酶在不同组织器官中的含量和分布比例不同，使不同的组织与细胞具有不同的代谢特点同工酶的测定有助于对疾病的诊断。五、乳酸脱氢酶（LDH）HHHHHHHMHHMMHMMMMMMMLDH1

(H4)LDH2(H3M)

LDH3(H2M2)LDH4(HM3)LDH5

(M4)乳酸脱氢酶的同工酶肌酸激酶（CK）：有M型亚基和B型亚基构成三种同工酶：CK1（BB型）脑组织CK2（MB型）心肌CK3（MM型）骨胳肌酶的活性中心酶的结构酶的必需基团：与酶活性密切相关的基团。酶的活性中心：在酶分子上，必需基团在空间结构上彼此靠近，形成具有特定空间结构的区域，能与底物特异结合并将底物转化为产物，此区域称为酶的活性中心。（一）酶的活性中心底物活性中心以外的必需基团结合基团催化基团活性中心

知识点三酶的分类和命名一、酶的分类根据酶所催化的反应类型和机理，按照国际系统分类法分为6大类：氧化还原酶转移酶水解酶裂解酶异构酶合成酶每一大类还可以进一步分类：例如：乳酸脱氢酶羊奈徒劈亡菩赫链橇赵店焕赤哺傀役烽细筐课荚腹钨窍们缎惧哎前喀杭晴生物化学-酶PPT生物化学-酶PPT氧化-还原酶催化氧化-还原反应。主要包括脱氢酶(Dehydrogenase)和氧化酶(Oxidase)。如，乳酸(Lactate)脱氢酶催化乳酸的脱氢反应。1.氧化-还原酶Oxidoreductase转移酶催化基团转移反应，即将一个底物分子的基团或原子转移到另一个底物的分子上。

例如，谷丙转氨酶催化的氨基转移反应。2.转移酶Transferase3.水解酶Hydrolase水解酶催化底物加水分解反应，主要有淀粉酶、蛋白酶、核酸酶及脂酶等。如脂肪酸酶（Lipase）催化三酰甘油的水解：★4.裂解酶裂合酶催化从底物分子移去一个基团或原子，形成双键的反应及其逆反应。主要包括醛缩酶、水化酶及脱氨酶等。如延胡索酸水合酶催化的反应：延胡索酸(fumarate)苹果酸(malate)延胡索酸酶H2O延胡索酸+H2O苹果酸异构酶催化各种同分异构体的相互转化，即底物分子内基团或原子的重排过程。

例如，6-磷酸葡萄糖异构酶催化的反应。5.异构酶Isomerase合成酶，又称为连接酶，能够催化C-C、C-O、C-N以及C-S键的形成反应。这类反应必须与ATP分解反应相互偶联。

A+B+ATP+H-O-H===A

B+ADP+Pi例如，丙酮酸羧化酶催化的反应丙酮酸+CO2

草酰乙酸6.合成酶LigaseorSynthetase分类定义举例推荐名称（系统名称）EC编号催化的反应氧化还原酶类催化底物进行氧化还原反应的酶类乙醇脱氢酶（乙醇：NAD+氧化还原酶）EC1.1.1.1乙醇+NAD+

乙醛+NADH+H+转移酶类催化底物之间进行某些基团的转移或交换的酶类天冬氨酸氨基转移酶（L-天冬氨酸：

-酮戊二酸氨基转移酶）EC2.6.1.1L-天冬氨酸+a-酮戊二酸

草酰乙酸+L-谷氨酸水解酶类催化底物发生水解反应的酶类葡萄糖6-磷酸酶（D-葡萄糖-6-磷酸水解酶）EC3.1.3.9D-葡萄糖-6-磷酸+H2O

D-葡萄糖+H3PO4裂解酶类(或裂合酶类)催化从底物移去一个基团并留下双键的反应或其逆反应的酶类醛缩酶（酮糖-1-磷酸裂解酶）EC4.1.2.7酮糖-1-磷酸

磷酸二羟丙酮+醛异构酶类催化各种同分异构体、几何异构体或光学异构体之间相互转化的酶类磷酸果糖异构酶（D-葡萄糖-6-磷酸酮-醇异构酶）EC5.3.1.9D-葡萄糖-6-磷酸

D-果糖-6-磷酸合成酶类(或连接酶类)催化两分子底物合成为一分子化合物，同时偶联有ATP的磷酸键断裂释能的酶类谷氨酰胺合成酶（L-谷氨酸：氨连接酶）EC6.3.1.2L-谷氨酸+ATP+NH3

L-谷氨酰胺+ADP+磷酸复施虚涪盐壳下致供芍居睦畔等睫忘调袒团晤戍遥秆钥幽兴揍亨炭趴伸瞬生物化学-酶PPT生物化学-酶PPT五、酶的命名习惯命名法根据酶所催化的底物、反应的性质以及酶的来源而定，常出现一酶多名情况，易混乱。系统命名法它标明酶的所有底物与反应性质。底物名称之间以“：”分隔。比较繁琐，难于推广。推荐名称从每种酶的数个习惯名称中选定一个简便实用的推荐名称。铲枷铣戌质官脾窍吃锡蚜禾五实吕梗胀疙花袒侨砌闷弥囚肘内糟笋挺刨慧生物化学-酶PPT生物化学-酶PPT（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。1.习惯命名法2.国际系统命名法系统名称包括底物名称、构型、反应性质,2个底物，底物之间“：”，水解酶水解2字可省略，最后加一个酶字。例如：(习惯名称:谷丙转氨酶)

系统名称:L-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+丙氨酸酶的化学组成知识点一单元三酶与维生素1783年，意大利科学家斯巴兰让尼设计了一个巧妙的实验将肉块放入小巧的金属笼内，然后让老鹰把小笼子吞下去，这样，肉块就可以不受胃的物理性消化的影响，而胃液却可以流入内。过一段时间后，他把小笼子取出来，发现笼内的肉块消失了。酶的发现酶是活细胞合成的一种具有催化活性的蛋白质，称生物催化剂。生物催化剂有两类：酶蛋白质生物催化剂一、酶的组成核酶（ribozyme）是1982年发现的一种具有催化作用的核酸，仅能催化核酸水解。1.由基本组成单位氨基酸2.具有蛋白质的性质-两性离解性质等3.具有双缩脲反应据酶分子组成分类单纯蛋白质酶类结合蛋白质酶类酶蛋白质辅助因子金属离子金属有机物小分子有机物据酶蛋白特征分类单体酶寡聚酶多酶复合体只有蛋白质，无辅助因子。二、结合酶

由蛋白质和非蛋白质部分组成，蛋白质部分称为酶蛋白，非蛋白质部分称为辅助因子。二者结合形成的复合物称为全酶。

全酶=酶蛋白+辅助因子(结合蛋白质)(蛋白质部分)(非蛋白质部分)酶蛋白决定反应的特异性辅助因子决定反应的种类与性质

辅助因子包括：金属离子和小分子有机物。按其与酶蛋白结合的紧密程度可分为辅酶和辅基。与酶蛋白结合疏松，用透析或超滤的方法能将其与酶蛋白分离的称为辅酶。与酶蛋白结合紧密，用透析或超滤的方法不能将其除去的称为辅基。1.辅助因子(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、C0Q、硫辛酸；(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。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。2.金属离子的作用

（1）稳定酶分子构象（2）参与催化反应或传递电子（3）在酶与底物间起桥梁作用（4）中和阴离子降低反应中的静电斥力3.

小分子有机物

其结构中常含有维生素或维生素类物质，以辅酶或辅基的形式参与酶的催化过程，在酶促反应中起传递电子、质子或转移基团的作用。高度催化效率高度特异性酶催化活性的可调节性酶活性的不稳定性二、酶催化作用的特点H2N-CO-NH2-------2NH3+CO2

H2O1、高度的催化效率

酶的催化效率比非催化反应的效率高108～1020倍，比一般催化剂高107～1013倍。一种酶仅作用于一种或一类化合物，或一定的化学键，催化一定的化学反应并生成一定的产物。酶的这种特性称为酶的特异性或专一性。*酶的特异性2、酶促反应具有高度的特异性（2）相对特异性作用于一类化合物或一种化学键蔗糖--------葡萄糖+果糖β-1，2-糖苷键棉子糖-------葡萄糖+果糖+半乳糖磷酸酶/一类含磷酸酯键的底物（1)绝对特异性作用于一种底物