化学生物学-第三章酶分析报告.ppt

第 三 章 酶Enzyme 一、酶的概念 目前将生物催化剂分为两类 酶 、 核酶（脱氧核酶） 酶学研究简史 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。 1995年，Jack W.Szostak研究室首先报道了具有DNA连接酶活性DNA片段，称为脱氧核酶(deoxyribozyme)。 酶是生物催化剂 酶是活细胞产生的一类具有催化功能的生物分子，所以又称为生物催化剂(biocatalysts） 绝大多数的酶都是蛋白质。 酶催化的生物化学反应，称为酶促反应（Enzymatic reaction）。 在酶的催化下发生化学变化的物质，称为底物（substrate）。 二、酶的分类与命名 酶的分类 根据酶所催化的反应类型，按照国际酶学委员会，将酶分为六大类： 1 氧化-还原酶 Oxidoreductase 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)。 乳酸(Lactate)脱氢酶催化乳酸的脱氢反应。 2 转移酶 Transferase 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。 3 水解酶 hydrolase 水解酶催化底物的加水分解反应。 主要包括淀粉酶、蛋白酶、核酸酶及脂酶等。 例如，脂肪酶(Lipase)催化的脂的水解反应： 4 裂解酶 Lyase 裂合酶催化从底物分子中移去一个基团或原子形成双键的反应及其逆反应。 主要包括醛缩酶及脱氨酶等。 5 异构酶 Isomerase 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。 常见的有消旋和变旋、醛酮异构、顺反异构和变位酶类 6 合成酶 Ligase or Synthetase 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 三、酶的化学本质 一、蛋白质 二、核酸 单体酶(monomeric enzyme)： 由单条肽链构成,仅具有三级结构的酶。 寡聚酶(oligomeric enzyme)： 由多个相同或不同亚基以非共价键连接组成的酶。 多酶体系（multienzyme system)： 由几种不同功能的酶彼此聚合形成的多酶复合物。 (multienzyme system)： 由几种不同功能的酶彼此聚合形成的多酶复合物。 酶的分子组成 *各部分在催化反应中的作用 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 辅酶在酶促反应中的作用特点 辅酶在催化反应过程中，直接参加了反应。 每一种辅酶都具有特殊的功能，可以特定地催化某一类型的反应。 同一种辅酶可以和多种不同的酶蛋白结合形成不同的全酶。 一般来说，全酶中的辅酶决定了酶所催化的类型（反应专一性），而酶蛋白则决定了所催化的底物类型（底物专一性）。 四、酶的结构与功能的关系 活性中心内的必需基团 结合基团(binding group)——与底物相结合 催化基团(catalytic group)——催化底物转变成产物 活性中心内的必需基团 酶与底物的结合部位 催化部位 catalytic site 酶活性中心的必需基团 主要包括： 亲核性基团：丝氨酸的羟基，半胱氨酸的巯基和组氨酸的咪唑基。 五、酶促反应的特点The Characteristic and Mechanism of Enzyme-Catalyzed Reaction 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。 （一）酶促反应具有高效性 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。 分类： 绝对特异性(absolute specificity)：只能作用于特定结构的底物，进行一种专一的反应，生成一种特定结构的产物 。