第三章酶化学dongwu.ppt

第三章 酶; 主要内容：介绍酶的概念、作用特点和分类、命名，讨论酶的结构特征和催化功能以及酶的作用机理，进而讨论影响酶作用的主要因素。对酶工程和酶的应用作一般介绍。;一、酶的一般概念 酶是一类由活性细胞产生的具有催化作用和高度专一性的特殊蛋白质。简单说，酶是一类由活性细胞产生的生物催化剂。 ;1、酶和一般催化剂的共性;2、与一般催化剂的区别—酶的特性 （一）酶具有高度的专一性 （enzyme specificity） ;消化道内几种蛋白酶的专一性;（二）酶具有很高的催化效率 ;（三）反应条件温和(常温、常压、pH=7)； （四）酶易变性失活(不稳定性) 高温或其它苛刻的物理或化学条件，将引起酶的失活。 这是酶的化学本质（蛋白质）所决定的 （五）体内酶活性是受调控的(可调控性);三、酶的化学本质 自1926年证明脲酶具??蛋白质性质以来，人们一直认为所有的酶都是蛋白质，这几乎成了定律。 怎样证明酶是蛋白质？ 1、酶被酸、碱和蛋白酶水解后的产物是AA； 2、酶具一切蛋白质所具有的颜色反应； 3、一切能使蛋白质变性的因素都可使酶变性失活； 4、酶同样具有蛋白质所具有的大分子性质 但在80年代切克和阿尔特曼发现四膜虫的L19RNA具有多种酶的催化功能.这说明有催化作用的生物催化剂不一定是蛋白质.将这类具有催化作用的RNA称为核酶(ribozyme).;四、酶的分类与命名;二）酶的分类;1961年酶学委员会（Enzyme Commission，EC） 规定酶的表示法： EC. X. X. X. X;;2、酶的辅助因子(cofactor); 酶 蛋 白：决定底物的专一性； 辅助因子：决定酶反应的类型。 辅助因子与酶反应的类型有关，是酶表现催化活性所必需的，在催化反应中往往起传递电子、原子和某些化学基团的作用。;3、维生素与辅酶; （1）维生素B族几乎全部参与辅酶的组成 如维生素 Bl 、维生素B2（辅基） 、维生素 PP（ B5）、维生素 B6、叶酸（ B11 ）、泛酸（ B3）等。 （2）有些维生素本身就是辅酶 如维生素 C（抗坏血酸）、硫辛酸（是含硫脂肪酸类维生素）等。 ;水溶性维生素及其辅酶作用;? 维生素; 六 、酶结构与功能的关系;;N;为Tyr 248 为Arg 145 为Glu 270 为底物; 必需基团：与酶的催化活性有关的所有基团 ; 酶原：没有活性的酶的前体。 酶原激活:酶原必须经过适当的切割肽键，才能转变成有催化活性的酶。无活性的酶原转变成有活性的酶的过程，称为酶原激活。 酶原激活的机制为：酶原分子一级结构的改变导致了酶原分子空间结构的改变，使催化活性中心得以形成，故使其从无活性的酶原形式转变为有活性的酶。 酶原激活的实质:酶原激活过程实质上是酶活性中心组建、完善或者暴露的过程。 酶原激活的生理意义在于：保护自身组织细胞不被酶水解消化。 ;; 七 、酶的作用机理 1、酶的催化机理 活化能(energy of activation) 分子由常态转变为活化态所需的能量。 途径： A、加热或用光照射； B、使用适当的催化剂，降低反应的能域，使反应沿着一个活化能域较低的途径进行。;2、酶催化的中间产物学说;1）酶催化化学反应的过程，实际上是酶对反应物进行化学作用的过程。中间产物学说的理论本质是酶的活性中心与底物分子通过次级键的作用,形成E-S反应中间物,结果使底物的价键状态发生形变或极化,起到激活底物分子和降低过渡态活化能作用。 2）酶促反应速度的快慢，决定于中间产物的形成速度和浓度。中间产物形成的越快、越多，酶促反应速度也就越快。;3、酶作用专一性机理;酶专一性的“锁钥学说”;酶专一性的“诱导契合学说”;（1）、邻近效应和定向效应 在酶与底物结合形成中间产物的过程中,产生了”邻近”和定向效应。 邻近效应(proximity effect)是指在酶促反应中，底物分子结合到酶的活性中心，底物在酶活性中心的有效浓度大大增加，有利于提高反应速度； 定向效应(orientation effect)是指酶的活性中心的立体结构和相关基团的诱导和定向作用，使底物分子中参与反应的基团相互接近，并被严格定向定位。;（2）底物形变（张力学说） 酶与底物结合，不仅使酶分子构象发生变化，同时也使底物分子发生扭曲变形，称为应变或形变效应（strain effect)。这是由于酶与底物结