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第7章 生物催化剂—酶Enzymes;本章主要内容;1.酶的概述;高效性 酶的催化作用可使反应速度比非催化反应提高108 -1020倍。比其他催化反应高106 -1013倍 例如：过氧化氢分解 2H2O2 2H2O + O2 Fe3+ 催化，效率为6×104 mol/mol. S 过氧化氢酶催化，效率为6 × 106 mol/mol.S 专一性 即对底物的选择性或特异性。一种酶只催化一种或一类底物转变成相应的产物。; 绝对专一性 一种酶只催化一种底物转变为相应的产物。 例如，脲酶只催化尿素水解成CO2 和NH3。 相对专一性 一种酶作用于一类化合物或一类化学键。 例如，不同的蛋白水解酶对于所水解的肽键两侧的基团有 不同的要求。 立体专一性 指酶对其所催化底物的立体构型有特定的要求。 例如，乳酸脱氢酶专一地催化L-乳酸转变为丙酮酸，延胡索酸只作用于反式的延胡索酸（反丁烯二酸）。立体专一性保证了反应的定向进行。 ;R1: Lys, Arg R2: 不是Pro;;;; 已知的上千种酶绝大部分是蛋白质 单纯酶：仅由氨基酸组分构成的酶。种类较少，例如：溶菌酶、蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶等。 结合酶：由氨基酸组分为主与少量非氨基酸组成结合构成的酶。生物酶绝大多数为结合酶。 结合酶 = 酶蛋白 + 辅助因子 辅因子包括: 辅酶、辅基和金属离子。 ; 酶蛋白的作用：与特定的底物结合，决定反应的专一性。 辅酶、辅基的作用：参与电子的传递、基团的转移等，决定了酶所催化反应的性质。有十几种. 辅酶与辅基的异同点: 它们都是耐热的有机小分子，结构上常与维生素和核苷酸有关。但是辅酶与酶蛋白结合不紧，容易经透析除去，而辅基通常与酶蛋白共价相连。 金属离子的作用：它们是酶和底物联系的“桥梁”；稳定酶蛋白的构象；酶的“活性中心”的部分。 ; 结合酶举例，( )内为辅因子： 乳酸脱氢酶（辅酶I,NAD） 异柠檬酸脱氢酶（辅酶I,NAD） 醇脱氢酶（辅酶I,NAD） 葡萄糖-6-磷酸脱氢酶（辅酶II,NADP） 琥珀酸脱氢酶（FAD） 乙酰辅酶A羧化酶（生物素，ATP，Mg++） 脂酰辅酶A合成酶（辅酶A,CoA）;维生素（Vitamin）是动物和人类生理活动所必需的，从食物中获得的一类有机小分子。它们并不是机体的能量来源，也不是结构成分，大多数以辅酶、辅基的形式参与调节代谢活动。 脂溶性维生素： A 视黄醇（维生素A原——胡萝卜素） D 钙化醇 E 生育酚 K 凝血维生素 水溶性维生素：B族维生素和维生素C （以下主要介绍B族维生素与辅酶、辅基的关系）;表 7?2 B族维生素及其辅酶形式 ;VB1，硫胺素经 焦磷酸化转变为 TPP，焦磷酸硫 胺素。它是酮酸 脱氢酶的辅酶。;泛酸（维生素B3） 是CoA （辅酶A ）的组成成分。 CoA是脂酰基的载体。 ; 尼克酸，烟酸（维生素Vpp） NAD+/NADH，烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（氧化/还原） NADP+/NADPH，烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸 （氧化/还原）。烟酰胺衍生物 ，传递氢和电子， 氧化还原酶的辅酶。 ;叶酸，其还原衍生物四氢叶酸 是一碳基团转移酶的辅酶。 一碳基团，如甲基、乙烯基、 甲酰基等。 ;硫辛酸，含硫脂肪酸，有氧化 和还原两种形式，既可以 传递氢和电子，又能转移 脂酰基。 ;单体酶 只有三级结构，一条多肽链的酶。如129个氨基酸的 溶菌酶，分子量14600。 寡聚酶 含2-60 个亚基，有复杂的高级结构。 常通过变构效应在代谢途径中发挥重要的调节作用。 多酶复合体 由多个功能上相关的酶彼此嵌合而形成的复合体。它可以促进某个阶段的代谢反应高效、定向和有序地进行。;大肠杆菌的丙酮酸脱氢酶系模型;3.1 酶的活性中心（active site） 活性中心的必需基团 必需基团