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第三章 酶Enzyme 酶学发展史 1833年， Anselme Payen提纯了麦芽淀粉糖化酶（淀粉酶）。 1878年，Wilhelm Kühne首次提出Enzyme一词。 1913年，Leonor Michaelis和Maud Menten推导出酶反应的动力学方程式。 1926年，James Sumner从刀豆中获得了脲酶结晶，为确定酶的蛋白质本质奠定了基础。 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发现了具有催化活性的DNA片段，称为脱氧核酶(deoxyribozyme)。 第一节 概述 Introduction 一、酶促反应的特点 1. 高效率 反应速度：一般催化剂比无催化剂快 101~ 107 酶比一般催化剂快 107~ 1013 例如: 尿素 H+ 7.4x10-7 脲酶 5.0 x 106~13 H2O2 Fe2+ 56 HRP 3.6 x 107~8 一、酶促反应的特点 2. 酶具有高度的专一性 绝对专一性(absolute specificity) ：可以选择性地催化一种底物。 相对专一性(relative specificity)：可以选择性地催化一组底物或一类化学键。 一、酶促反应的特点 3. 酶需要温和的条件 酶多数是蛋白质 底物很多也是蛋白质 一、酶促反应的特点 4. 酶活力是可调节的 酶活力的调节 酶合成量的调节 激活和抑制是最常见的调节方式 酶-底物复合物的形成 酶--底物复合物理论： 酶： E 底物： S 催化过程 E + S ES E + P 常通过非共价键的结合 可逆性 要求各基团位置 可以快速地处于结合和分离的平衡 通过酶分子表面某一区域结合 : 活性中心 酶-底物复合物的形成机制 Koshland提出诱导契合模式(induced fit) 二、酶促反应的机制 趋近效应和定向效应 指底物和酶的活性中心“ 靠近”和“ 定向” 酶与底物之间的亲和力使底物与酶靠近，局部微环境浓度? 酶与底物结合后，酶的构象会发生微小的变化，使底物反应基团或部位正确定向于酶活性中心。 靠近的反应基团和正确的定向使反应速度? 二、酶促反应的机制 酸碱催化 （广义） 接受质子：碱 提供质子：酸 酶活性中心的某些基团可作为质子的供体或受体，从而对底物进行酸碱催化 如组氨酸的咪唑基，解离常数为6.0，在生理pH下酸碱形式均可存在，很活跃。 酸碱催化可参与多种反应，多肽的水解,酯类的水解，磷酸基的转移。 第二节 酶的结构与功能The Structure and Function of Enzyme 一、酶的分子组成 单纯酶：属于单纯蛋白质，仅由蛋白质多肽链构成的酶分子，含一条多肽链的酶称为单体酶，如脲酶，核糖核酸酶等；含多条肽链则为寡聚酶，如RNA聚合酶，由4种亚基构成五聚体。 结合酶：属于结合蛋白质，由酶蛋白和辅助因子(cofactor)结合形成全酶，只有全酶才具有催化活性。辅助因子可以是金属离子，也可以是一类被称为辅酶(coenzyme)的小分子有机化合物。 二、辅酶与维生素 维生素种类 脂溶性维生素: A、D、E、K 类异戊烯脂质 水溶性维生素 : Vit C Vit B 族 在体内大多数转化为辅酶,有些直接参与催化 都含有氮原子 三、酶的活性中心 四、酶活力的调节 关键酶(key enzyme) 是催化单向不平衡反应或是催化速率较低的限速酶，这些酶往往位于反应的第一步或分叉步，其活力常受到代谢物，包括底物和产物的影响，决定着整条代谢途径的总速率。 别构调节 别构调节(allosteric regulation) ：一些代谢物可与某些酶分子活性中心外的某部分可逆地结合，使酶构象改变，从而改变酶的催化活性。 协同效应 协同效应(cooperativity)：别构效应剂可引起别构酶分子中各亚基发生构象改变而相互影响的作用。 协同效应 酶的共价修饰调节 五、酶原激活 概念 酶原(zymogen)：细胞合成酶蛋白时或者初分泌时,不具有酶活性的形式 酶原 切除片段 酶 （–）