酶的基本性质

酶的基本性质

内容

第一节酶的基本性质*第二节酶的分类与命名第三节酶的作用机制*第四节酶促反应动力学*第五节酶活调节第六节酶的活力测定第七节维生素与辅酶第2页,共30页，2024年2月25日，星期天第一节酶的基本性质酶学发展简史酶的定义**酶的组成*酶的功能部位**酶促反应的特点第3页,共30页，2024年2月25日，星期天一、酶学发展简史公元前两千多年，我国已有酿酒记载。一百余年前，Pasteur认为发酵是酵母细胞生命活动的结果。1877年，Kuhne首次提出Enzyme一词。1897年，Buchner兄弟用不含细胞的酵母提取液，实现了发酵。1926年，Sumner首次从刀豆中提纯出脲酶结晶。1982年，Cech首次发现RNA也具有酶的催化活性，提出核酶(ribozyme)的概念。1986年，Schultz和Lerner等人研制成功抗体酶（abzyme）。1995年，JackW.Szostak研究室首先报道了具有DNA连接酶活性的DNA片段，称为脱氧核酶(deoxyribozyme)。第4页,共30页，2024年2月25日，星期天生醇发酵

1897年，Buchner兄弟用不含细胞的酵母汁成功实现了发酵。提出了发酵与活细胞无关，而与细胞液中的酶有关。"forhis

biochemical

researchesandhisdiscoveryofcell-freefermentation"

1907NobelPrizeinChemistry

第5页,共30页，2024年2月25日，星期天脲酶的结晶

1926年，Sumner从刀豆种子得到脲酶结晶，首次证明酶是具有催化活性的蛋白质；1930-36年，Northrop得到了胃蛋白酶、胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶的结晶，并进一步证明了酶是蛋白质。

TheNobelPrizeinChemistry，1946“fordiscoverythatenzymescanbecrystallized”

J.B.SumnerJ.H.Northrop第6页,共30页，2024年2月25日，星期天核酶(ribozyme)的发现1982年，Cech和Altman对四膜虫的研究中发现某些RNA分子具有催化活性，从而发现核酶，打破了以往酶是蛋白质的传统观念。

SidneyAltman，YaleUniversityThomasCechUniversityofColorado2人共同获1989年诺贝尔化学奖。第7页,共30页，2024年2月25日，星期天二、酶的定义酶是一类由活细胞产生的，对其特异底物具有高效催化作用的蛋白质。**酶是活细胞产生的，以蛋白质为主要成分的生物催化剂（biocatalysts）

。将生物催化剂分为两类酶非酶生物催化剂如：核酶（脱氧核酶）第8页,共30页，2024年2月25日，星期天酶及生物催化剂概念的发展……克隆酶、化学修饰酶生物催化剂（Biocatalyst）蛋白质类：

Enzyme(天然酶、生物工程酶)核酸类：Ribozyme;Deoxyribozyme模拟生物催化剂：人工酶第9页,共30页，2024年2月25日，星期天三、酶的组成蛋白质部分：酶蛋白(apoenzyme)辅助因子(cofactor)

金属离子小分子有机化合物结合蛋白质酶全酶(holoenzyme)结合酶(conjugatedenzyme)单纯酶(simpleenzyme)1、酶的分子组成第10页,共30页，2024年2月25日，星期天金属离子的作用参与催化反应，传递电子；在酶与底物间起桥梁作用；稳定酶的构象；中和阴离子，降低反应中的静电斥力等。金属离子：Fe2+、Zn2+、Cu+、Cu2+、Mn2+、Mg2+小分子有机化合物的作用参与酶的催化过程，在反应中传递电子、质子或一些基团。有机小分子：NAD，NADP，FAD，生物素，卟啉第11页,共30页，2024年2月25日，星期天金属酶(metalloenzyme)金属离子与酶结合紧密，提取过程中不易丢失。金属激活酶(metal-activatedenzyme)金属离子为酶的活性所必需，但与酶的结合不甚紧密。酶需要该种金属离子才能发挥最大活性，金属离子起激活剂的作用

金属离子的存在形式第12页,共30页，2024年2月25日，星期天辅助因子分类（按其与酶蛋白结合的紧密程度）

辅酶

(coenzyme):与酶蛋白结合疏松，可用透析或超滤的方法除去。

辅基

(prostheticgroup):与酶蛋白结合紧密，不能用透析或超滤的方法除去。第13页,共30页，2024年2月25日，星期天辅助因子的作用特点一种酶蛋白一般只和一种辅助因子结合，成为一种特异性的酶；但一种辅助因子能与不同的酶蛋白结合构成许多种特异性的酶。第14页,共30页，2024年2月25日，星期天*各部分在催化反应中的作用酶蛋白决定反应的特异性（底物专一性）辅助因子决定酶促反应的类型和反应的性质（反应专一性）第15页,共30页，2024年2月25日，星期天2、酶的结构组成按酶的分子结构特点分类单体酶(monomericenzyme)：仅由单一肽链组成的具有完全催化活性的酶。如：溶菌酶、胰蛋白酶、木瓜蛋白酶等寡聚酶(oligomericenzyme)：由多个相同或不同亚基以非共价键连接组成的酶。如：乳酸脱氢酶、丙酮酸激酶等多酶体系(multienzymesystem)：由几种不同功能的酶彼此聚合形成的多酶复合物。

如：丙酮酸脱氢酶系、脂肪酸合成酶复合体等。第16页,共30页，2024年2月25日，星期天***多功能酶(multifunctionalenzyme)或串联酶(tandemenzyme)：一些多酶体系在进化过程中由于基因的融合，多种不同催化功能存在于一条多肽链中，这类酶称为多功能酶。多功能酶第17页,共30页，2024年2月25日，星期天四、酶促反应的特点酶与一般催化剂的共同点酶促反应的特性第18页,共30页，2024年2月25日，星期天1、酶与一般催化剂的共同点在反应前后没有质和量的变化；只能催化热力学允许的化学反应；只能加速可逆反应的进程，而不改变反应的平衡点。都是通过降低反应分子的活化能来加快化学反应的速度第19页,共30页，2024年2月25日，星期天反应总能量改变非催化反应活化能酶促反应活化能

一般催化剂催化反应的活化能能量反应过程底物产物酶促反应活化能的改变

活化能：底物分子从基态转变到活化态所需的能量。第20页,共30页，2024年2月25日，星期天（1）酶促反应具有极高的效率2、酶促反应的特点催化效率通常比非催化反应高108～1020倍，比一般催化剂高107～1013倍；酶比一般催化剂更有效地降低反应的活化能。第21页,共30页，2024年2月25日，星期天酶对它所作用的底物及催化的反应有严格的选择性。*酶的特异性(specificity)或专一性：酶与底物结合的专一性（2）酶促反应具有高度的特异性第22页,共30页，2024年2月25日，星期天按照酶对底物选择性的严格程度，

酶的专一性可大致分为3种类型：绝对专一性：只作用于一种化合物

相对专一性：作用于一类化合物或一种化学键立体结构专一性：只作用于立体异构体中的一种第23页,共30页，2024年2月25日，星期天绝对专一性：只催化某一种底物

脲酶只能催化尿素水解第24页,共30页，2024年2月25日，星期天相对专一性（1）键专一性只要求作用于特定的化学键第25页,共30页，2024年2月25日，星期天相对专一性（2）族专一性（基团专一性，groupspecificity）如α-D-葡萄糖苷酶不但要求作用物具有一定化学键，而且对此键两端连接的两个基团也有一定的要求。可催化蔗糖或麦芽糖水解，但不能使含有

-葡萄糖苷的纤维二糖水解。第26页,共30页，2024年2月25日，星期天消化道内几种蛋白酶的专一性胰凝乳蛋白酶胰蛋白酶羧肽酶氨肽酶R1=Phe、Trp、TyrR3=Arg、Lys第27页,共30页，2024年2月25日，星期天立体专一性

（1）旋光异构专一性：（2）几何异构专一性：L-氨基酸+L-氨基酸氧化酶a-酮酸