基础生物化学第4章.pptx
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1、主要内容主要内容介绍酶的概念、作用特点和分类、命名介绍酶的概念、作用特点和分类、命名,讨论酶的结构特征和讨论酶的结构特征和催化功能催化功能以及以及酶的作用机理酶的作用机理,讨论讨论影响酶作用的主要因素影响酶作用的主要因素。对酶工程和酶的应用作一般介绍。对酶工程和酶的应用作一般介绍。第一节第一节 酶的概述酶的概述一、酶及生物催化剂概念的发展一、酶及生物催化剂概念的发展二、酶作用的特点二、酶作用的特点三三、酶专一性类型酶专一性类型四、酶的化学本质四、酶的化学本质一、酶及生物催化剂概念的发展生物催化剂生物催化剂Biocatalyst(天然酶、生物工程酶天然酶、生物工程酶)核酸类:核酸类:Ribozy
2、me;Deoxyribozyme模拟生物催化剂模拟生物催化剂蛋白质类:蛋白质类:Enzyme 克隆酶、遗传修饰酶克隆酶、遗传修饰酶蛋白质工程新酶蛋白质工程新酶酶与一般催化剂的共性:1、用量少而催化效率高2、不改变化学反应的平衡点 3、可降低反应的活化能二、二、酶作用的特点酶作用的特点 极高的催化效率极高的催化效率 高度的专一性高度的专一性 易失活易失活 活性可调控活性可调控 有的酶需辅助因子有的酶需辅助因子(简答题:简述酶与一般催化剂的异同)(简答题:简述酶与一般催化剂的异同)酶的化学本质及类别酶的化学本质及类别n酶的化学本质是蛋白质的理论依据n酶的类别:据酶分子据酶分子 组成分类组成分类单纯
3、蛋白质酶类单纯蛋白质酶类结合结合蛋白质酶类蛋白质酶类酶蛋白质酶蛋白质辅助因子辅助因子金属离子金属离子金属有机物金属有机物小分子有机物小分子有机物据酶蛋白据酶蛋白特征分类特征分类单体酶单体酶寡聚酶寡聚酶多酶复合体多酶复合体酶专一性类型酶专一性类型1 结构专一性结构专一性 概概念念:酶酶对对所所催催化化的的分分子子(底底物物,Substrate)化化学学结结构构的的特特殊殊要求和选择要求和选择 类别:绝对专一性和相对专一性类别:绝对专一性和相对专一性2 立体异构专一性立体异构专一性 概概念念:酶酶除除了了对对底底物物分分子子的的化化学学结结构构有有要要求求外外,对对其其立立体体异异构构也有一定的要
4、求也有一定的要求 类别:旋光异构专一性和几何异构专一性类别:旋光异构专一性和几何异构专一性绝对专一性和相对专一性绝对专一性和相对专一性 绝对专一性绝对专一性 有的酶对底物的化学结构要求非常严格,有的酶对底物的化学结构要求非常严格,只作用只作用 于一种底物,不作用于其它任何物质于一种底物,不作用于其它任何物质。相对专一性相对专一性 有的酶对底物的化学结构要求比上述绝对专一有的酶对底物的化学结构要求比上述绝对专一 性略低一些,它们能作用于一类化合物或一种化学键性略低一些,它们能作用于一类化合物或一种化学键。1)键专一性键专一性 有的酶只作用于一定的键,而对键两端的基团并无严格要求有的酶只作用于一定
5、的键,而对键两端的基团并无严格要求。2)基团专一性基团专一性 另一些酶,除要求作用于一定的键以外,对键另一些酶,除要求作用于一定的键以外,对键 两端的基团还有一定要求,往往是对其中一个两端的基团还有一定要求,往往是对其中一个 基团要求严格,对另一个基团则要求不严格基团要求严格,对另一个基团则要求不严格。消化道内几种蛋白酶的专一性消化道内几种蛋白酶的专一性消化道蛋白酶作用的专一性消化道蛋白酶作用的专一性第二节第二节 酶的命名和分类酶的命名和分类一、一、酶的命名酶的命名:(一)习惯命名(一)习惯命名:(1)根据酶所催化的底物(及酶的来源):根据酶所催化的底物(及酶的来源):淀粉酶、蛋白酶、胃蛋白酶
6、淀粉酶、蛋白酶、胃蛋白酶(2)根据酶所催化反应的类型:水解酶、脱氢酶根据酶所催化反应的类型:水解酶、脱氢酶(3)根据酶所催化底物及反应类型:琥珀酸脱氢酶)根据酶所催化底物及反应类型:琥珀酸脱氢酶(二)国际系统命名(二)国际系统命名要求包含酶作用的所有的底物名称和酶催化的反应类型要求包含酶作用的所有的底物名称和酶催化的反应类型多个底物之间用多个底物之间用“:”隔开,水可以省略不写隔开,水可以省略不写 例如:例如:L-乳酸:NAD+氧化还原酶二、二、国际系统分类法及编号国际系统分类法及编号*国国际际生生物物化化学学会会酶酶学学委委员员会会(Enzyme Commsion)将将酶酶分分成成六六大类:
7、大类:1.氧化还原酶类氧化还原酶类,(催化氧化还原反应),(催化氧化还原反应)2.移换酶类移换酶类,(催化功能基团的转移反应),(催化功能基团的转移反应)3.水解酶类水解酶类,(催化水解反应),(催化水解反应)4.裂合酶类裂合酶类,(,(催化从底物上移去一个一个基团而形成双键的反应及其逆反应)催化从底物上移去一个一个基团而形成双键的反应及其逆反应)5.异构酶类异构酶类,(催化各种同分异构体的相互转化),(催化各种同分异构体的相互转化)6.合成酶类,合成酶类,(催化一切和(催化一切和ATP相偶联并由两种物质合成一种物质的反应)相偶联并由两种物质合成一种物质的反应)酶的标码每一种酶有一个编号每一种
8、酶有一个编号,如乙醇脱氢酶如乙醇脱氢酶EC 1.1.1.27 大类大类 亚类亚类 亚亚类亚亚类 序号序号n例如:EC1.1.1表示氧化还原酶作用CH-OH,H的受体为NAD+EC1.1.2表示氧化还原酶作用CH-OH H的受体为细胞色素EC1.1.3表示氧化还原酶作用CH-OH H的受体为O2EC1.2表示氧化还原酶作用醛基或酮基EC1.3表示氧化还原酶作用CH-CH,EC1.4表示氧化还原酶作用CH-NH2第三节第三节 影响酶促反应速度的因素影响酶促反应速度的因素n一、酶促反应速度的测定活力单位活力单位(active unit)习惯单位(习惯单位(U):底物底物(或产物或产物)变化量变化量/
9、单位时间单位时间酶活力单位:特定条件下酶活力单位:特定条件下1分钟内能转化分钟内能转化1微摩尔底物的酶量或转化底物中微摩尔底物的酶量或转化底物中1微摩尔有关基团的酶量微摩尔有关基团的酶量特定条件:温度为特定条件:温度为25其他条件(如其他条件(如PH和底物浓度)均采用最适条件和底物浓度)均采用最适条件比活力比活力(specific activity)酶含量的大小,也就是每毫克蛋白所具有的酶活力。酶含量的大小,也就是每毫克蛋白所具有的酶活力。量度酶纯度量度酶纯度比活力比活力=总活力单位总活力单位总蛋白总蛋白mg数数=U(或或IU)mg蛋白蛋白酶活力酶活力量度酶催化能力大小量度酶催化能力大小影响对
10、酶反应速度的因素影响对酶反应速度的因素1 1、底物浓度、底物浓度2 2、酶浓度、酶浓度3 3、温度、温度4 4、pHpH5 5、激活剂激活剂6 6、抑制剂、抑制剂二、底物浓度对酶促反应速度的影响-米氏方程米氏方程米氏方程:令令:将将(4)代入代入(3),则,则:ES生成速度生成速度:,ES分解速度分解速度:即即:则则:(1)经整理得经整理得:由于酶促反应速度由由于酶促反应速度由ES决定,即决定,即,所以所以(2)将将(2)代入代入(1)得得:(3)当酶反应体系处于当酶反应体系处于恒态恒态时时:当当Et=ES时时,(4)所以所以 米米氏氏方方程程的的推推导导*当当v=Vmax/2时,时,Km=S
11、(Km的单位为浓度单位)的单位为浓度单位)*Km不是ES的单独解离常数,整个反应可能有一系列的ES生成,因此它代表整个反应中底物浓度和反应速度的关系;*是酶在一定条件下的特征物理常数,测定是酶在一定条件下的特征物理常数,测定Km数值,可鉴别酶。数值,可鉴别酶。*可近似表示酶和底物亲合力,可近似表示酶和底物亲合力,Km愈小,愈小,E对对S的亲合力愈大,的亲合力愈大,Km愈愈 大,大,E对对S的亲合力愈小。的亲合力愈小。*在在已已知知Km的的情情况况下下,应应用用米米氏氏方方程程可可计计算算任任意意s时时的的v,或或任任何何v下下的的s。(。(用用Km的倍数表示)的倍数表示)练练习习题题:已已知知
12、某某酶酶的的Km值值为为0.05mol.L-1,要要使使此此酶酶所所催催化化的的反反应应速速度达到最大反应速度的度达到最大反应速度的80时底物的浓度应为多少?时底物的浓度应为多少?米氏常数的意义米氏常数的意义 1 KmKm 1 1 =.+v Vmax S Vmax 米氏常数的测定米氏常数的测定-双倒数作图法双倒数作图法三 酶浓度对反应速度的影响四四 温度与酶反应速度的关系温度与酶反应速度的关系在达到最适温度以前,在达到最适温度以前,反应速度随温度升高而加快反应速度随温度升高而加快酶是蛋白质,其变性速度酶是蛋白质,其变性速度亦随温度上升而加快亦随温度上升而加快酶的最适温度不是一个酶的最适温度不是
13、一个固定不变的常数固定不变的常数温度温度v五五 pH对酶反应速度的影响对酶反应速度的影响酶的最适酶的最适pH:酶最大活力时的pH(不是常数)过酸过碱过酸过碱导致酶蛋白变性导致酶蛋白变性 影响底物分子解离状态影响底物分子解离状态 影响酶分子解离状态影响酶分子解离状态 影响酶的活性中心构象影响酶的活性中心构象最适最适 pHvpH六、激活剂六、激活剂对酶作用的影响对酶作用的影响凡是能提高酶活性的物质,称为酶的激活剂(凡是能提高酶活性的物质,称为酶的激活剂(activator)类别类别 无机离子:无机离子:K+、Na+、Mg2+、Ca2+、Mn2+、Zn2+、Fe2+、Cl-、Br-中等大小有机分子:
14、中等大小有机分子:抗坏血酸、半胱氨酸、谷胱甘肽、抗坏血酸、半胱氨酸、谷胱甘肽、EDTA 蛋白质性质的大分子:蛋白质性质的大分子:对无活性酶原起作用的酶对无活性酶原起作用的酶七、七、抑制剂对酶作用的影响抑制剂对酶作用的影响凡凡使使酶酶的的某某些些基基团团的的化化学学性性质质改改变变而而导导致致酶酶的的催催化化活活性性降降低或丧失的物质,叫低或丧失的物质,叫酶的抑制剂酶的抑制剂(inhibitor)。)。抑抑制制剂剂使使酶酶的的催催化化活活性性降降低低或或丧丧失失而而不不引引起起酶酶蛋蛋白白变变性性的的作用称为作用称为抑制作用抑制作用(inhibition)。)。类型类型:不可逆抑制作用;可逆抑制
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