生物化学：第三章 酶

第三章酶（一）概述1.酶的简单分类①由酶的组成成分，酶可分为两类：单纯酶——仅由蛋白质组成结合酶——除蛋白质外，还有非蛋白质成分即全酶=酶蛋白（决定酶催化的专一性）+辅因子（决定酶催化反应的类型和性质）②由酶的聚合状态，酶可分为三类：单体酶、寡聚酶、多酶复合体2.酶作用的特点①酶催化的高效性；②酶催化的专一性:结构专一性（绝对和相对）和立体异构专一性（旋光异构和几何异构）；③酶活性的可调控性；④酶的不稳定性3.酶的分类氧化还原酶类（oxidoreductase) 脱氢酶、氧化酶转移酶类(transferase) 谷丙转氨酶、已糖激酶水解酶类(hydrolase) 酯酶、蛋白酶、淀粉酶裂解（合）酶类(lyase) 醛缩酶、水合酶、脱氨酶、脱羧酶异构酶类(isomerase) 差向异构酶、顺反异构酶、酮醛异构酶合成酶类(连接酶类)(ligase) 氨酰-tRNA合成酶、天冬酰胺合成酶（二）酶的结构和功能1.酶活性中心：指酶分子中直接和底物结合，并和酶催化作用直接有关的部位。2.酶活性中心特点：a.通常活性中心只占酶分子体积的1%—2%，仅由少数几个氨基酸残基组成b.酶活性中心常常是分子三维结构的裂缝或洞穴c.活性中心为非极性的微环境，有利于与底物结合3.酶与底物的结合方式：“锁钥”假说、“三点附着”假说、“诱导契合”假说4.“诱导契合”假说降低活化能的方式①邻近效应和定向效应：邻近效应是指酶的活性部位与底物结合形成中间复合物，使分子间的反应变为分子内的反应，酶活性中心的底物浓度远远高于溶液中的浓度，从而引起反应速率大大增加的效应。定向效应是指酶的催化基团与底物的反应基团之间的分子轨道能正确匹配产生的效应。②“张力”和“变形”③共价催化:某些酶可以和底物形成共价中间物，使反应的活化能大大降低。④酸碱催化⑤金属离子催化⑥微环境的影响5.酶活性的可调节性：酶的别构效应；共价修饰（甲基化、磷酸化等）；酶原的激活（如胃蛋白酶原、凝血酶原）；同工酶的调节（三）酶促反应动力学1．酶动力学：研究各种因素对酶促反应速度的影响，并加以定量的阐述。影响因素包括：酶浓度、底物浓度、pH、温度、抑制剂、激活剂(无机金属离子、有机小分子)等。2.米氏方程①当[S]<<Km时，v=Vmax·[S]/Km②当[S]>>Km时，v=Vmax③当[S]=Km时，v=1/2Vmax3.Km——米氏常数Km的值是当酶促反应速度为最大反应速度的一半时的底物浓度。所以Km的单位为浓度单位。Km是酶的特征常数，表示酶与底物的亲和力。Km值越大，亲和力越小。4.可逆抑制作用：酶与抑制剂非共价地可逆结合，当用透析或超滤等方法除去抑制剂后酶的活性可以恢复。可逆抑制作用可分为三种类型：●竞争性抑制作用：Km′=Km(1+[I]/Ki)，Vmax不变，Km增大。可通过增加底物浓度削弱或解除这种抑制作用。●非竞争性抑制作用：Vm′＝Vm/(1+[I]/Ki)，Vmax变小，Km不变。●反竞争性抑制作用：Km′=Km(1+[I]/Ki)；Vmax′＝Vm/(1+[I]/Ki)，Vmax变小，Km增大。5.不可抑制作用：有机磷化合物、重金属等（四）别构酶、同工酶和诱导酶1.别构酶：具有别构效应的酶。别构效应：调节物与酶分子的调节部位结合后，引起酶分子构象发生变化，从而提高或降低酶活性的效应。变构酶的特点：都是寡聚酶；除活性中心，还有调节中心；变构酶的v-[S]的关系不符合米氏方程，所以其曲线不是双曲线型；常常是系列反应中的第一个酶，或是代谢途径的分支酶。2.同工酶：一类来自同一生物不同组织或同一细胞而不同亚细胞结构、能催化相同反应、其分子结构却有所不同的一组酶。3.诱导酶：该酶为底物的类似物或者酶本身，正常状况下很少或没有，在诱导物的诱导下大量增加。4.共价修饰酶：被修饰的酶，酶的活性被改变。共价修饰：某种小分子基团可以共价结合到被修饰酶的特定氨基酸残基上，引起酶分子构象变化，从而调节代谢的方向和速度。（五）酶的分离纯化和活性测定方法1.酶活力：也称酶活性指酶催化一定化学反应的能力，通常用最适条件下酶所催化的化学反应的速度来衡量。酶的定量就是测定酶的活力，也即测定酶促反应的速度。2.在标准条件(25℃、最适pH、最适底物浓度)下，每分钟催化1mmol底物转化的酶量，这样的速度所代表的酶的活力即酶的量定义为1个国际单位(IU)。3.比活力指每毫克蛋白所含的酶活力单位数4.纯化倍数＝每次比活力/第一次比活力5.回收率率＝每次总活力/第一次总活力6.酶活力的测定方法：分光光度法、荧光法、同位素测定、电化学方法（六）维生素和辅酶因子1.维生素B1（又硫胺素）—衍生的辅因子焦磷酸硫胺素(脱羧辅酶)代号TPP—主要参与a-酮酸的脱羧2.维生素B2（核黄素）—黄素单核苷酸FMN,黄素腺嘌呤二核苷酸FDN---参与氧化还原反应，是电子和氢的载体3.维生素B3(泛酸)——辅酶ACOA，酰基载体蛋白的辅基ACP的辅基——参与转酰基反应，即酰基的载体4.维生素B5(PP)烟酸、烟酰胺——烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(辅酶Ⅰ)NAD+烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(辅酶Ⅱ)NADP+——参与脱氢反应，是电子和氢的载体5.维生素B6吡哆素——磷酸吡哆醛PLP磷酸吡哆胺PMP——参与氨基酸的转氨、脱羧和消旋，是氨基的载体6.维生素B7生物素——