5酶.第四章ppt.ppt

酶 主要介绍酶的化学本质、结构和特性；酶的作用动力学；酶的作用机理；酶的应用；还介绍了别构酶、共价调节酶、同工酶等的概念、性质、生物学意义。 概述：酶的研究历史 酶的发现和提出：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。 1913年，Michaelis和Menten提出了酶促动力学原理—米氏学说。 1926年，Sumner从刀豆种子中分离、纯化得到了脲酶结晶，首次证明酶是具有催化活性的蛋白质。 1982年，Cech对四膜虫的研究中发现RNA具有催化作用。 第一节 酶是高效生物催化剂 一、酶（Enzyme）的概念 酶是活细胞产生的一类具有催化功能的蛋白质，亦称为生物催化剂Biocatalysts 。 绝大多数的酶都是蛋白质(Enzyme、Ribozyme和abzyme)。 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。 2．专一性 Specificity 酶的专一性 Specificity又称为特异性，是指酶在催化生化反应时对底物的选择性，即一种酶只能作用于某一类或某一种特定的物质。亦即酶只能催化某一类或某一种化学反应。 　例如：蛋白酶催化蛋白质的水解；淀粉酶催化淀粉的水解；核酸酶催化核酸的水解。 3．反应条件温和 酶促反应一般在pH 5-8 水溶液中进行，反应温度范围为20-40?C。 高温或其它苛刻的物理或化学条件，将引起酶的失活。 ４．酶易失活 凡能使蛋白质变性的因素如强酸、强碱高温等条件都能使酶破坏而完全失去活性。所以酶作用一般都要求比较温和的条件如常温、常压和接近中性的酸碱度。 ５.酶活力可调节控制 如酶浓度的调节（乳糖操纵子）、激素调节（乳糖合成酶－调节亚基、催化亚基）、反馈调节（苏氨酸脱氨酶）、抑制剂和激活剂的调节、别构调节、酶的共价修饰调节、酶原活化等。 酶作为生物催化剂的特性 1．高效性 2．专一性 3．反应条件温和 ４．酶易失活 ５.酶活力可调节控制 ６.某些酶催化活力与辅酶、辅基及金属离子有关。 Cech发现L -19 RNA 在一定条件下,能以高度专一性的方式去催化寡聚核苷酸底物的切割与连接。既有RNA酶活性，又有RNA聚合酶活性。 核酶可以识别底物RNA的特定序列,并在专一性位点上进行切割,具有RNA 限制性内切酶活性, 具有很大的潜在的应用价值。 具有氨酰酯酶的活性：能够催化羧酸酯及磷酸酯的水解。 二、酶活性中心的结构特点 1.活性中心只占酶分子总体积的很小一部分，往往只占整个酶分子体积的1%-2%。 某些酶活性部位的AA残基 酶 AA残基数 活性部位的AA残基 核糖核酸酶 124 His12, His119, Lys41 溶菌酶 129 Asp52, Glu35 胰凝乳蛋白酶 241 His57, Asp102, Ser195 胃蛋白酶 348 Asp32, Asp215 木瓜蛋白酶 212 Cys25, His159 羧肽酶A 307 Arg127, Glu270,Tyr248,Zn2+ 二、酶活性中心的结构特点 酶的活性部位是一个三维实体，具有三维空间结构。 活性部位的氨基酸残基在一级结构上可能相距甚远，甚至位于不同的肽链上，通过肽链的盘绕折叠而在空间结构上相互靠近。 活性中心的空间构象不是刚性的，在与底物接触时表现出一定的柔性和运动性。 （一）邻近效应（proximity effect）和定向效应（orientation effect） 在酶促反应中，由于酶和底物分子之间的亲和性，底物分子有向酶的活性中心靠近的趋势，最终结合到酶的活性中心，使底物在酶活性中心的有效浓度大大增加的效应叫做邻近效应。 定向效应：当专一性底物向酶活性中心靠近时，会诱导酶分子构象发生改变，使酶活性中心的相关基团和底物的反应基团正确定向排列，同时使反应基团之间的分子轨道以正确方向严格定位，使酶促反应易于进行。以上两种效应使酶具有高效率和专一性特点。 （二）酶使底物分子中的敏感键发生形变（distortion） 酶-底复合物形成时，酶分子构象发生变化，底物分子也常常受到酶的作用而发生变化，甚至使底物分子发生扭曲变形，从而使底物分子某些键的键能减弱，产生键扭曲