,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第4章 酶 enzyme,酶,辅酶,酶促反响动力学,酶的构造与功能的关系,酶运用,4.1 酶-生物催化剂,酶的概念,酶的命名和分类,酶催化作用的特性,酶的概念,酶：活细胞产生的一类具有催化功能的生物分子，所以又称生物催化剂,在酶的作用下，许多生物化学反响过程可以在温暖的条件下如室温、常压、水溶液中以很高的速率和效率进展。,乳酸,丙酮酸,酶促反响：酶催化的生物化学反响,底物：在酶的催化下发生化学变化的物质,底物,产物,辅酶,酶的化学本质-大多数酶是蛋白质,1930年，Northrop等得到了胃蛋白酶、胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶的结晶，并进一步证明了酶是蛋白质。,1926年，美国Sumner 得到脲酶的结晶，并指出酶是蛋白质,重要的辅酶及其前体维生素,例如，胰凝乳蛋白酶能选择性地水解含有芳香侧链的氨基酸残基构成的肽键。,酶的催化作用可使反响速率提高1061012倍，比普通化学催化剂效能至少提高几倍以上。,酶与这类离子结合而被激活,具有生物催化剂特征的核酶其化学本质是 A、蛋白质 B、RNA C、DNA D、糖蛋白,C、一种酶一抑制剂复合物,A、酶的辅助因子以外的部分,底物：在酶的催化下发生化学变化的物质,将两个小分子合成一个大分子，通常需求ATP供能。,根据酶催化的反响类型和底物来命名，目前已对2000多种酶作了分类和命名。,1mole Fe3+只能催化610-4mole H2O2的分解,催化C-C,C-O,C-N,C-S键的构成反响,全酶=酶蛋白+辅助因子辅酶或金属离子,FAD和FMN的功能与NAD+类似，在脱氢酶催化的氧化复原反响中，起着电子和质子的传送体作用。,丙氨酸:-酮戊二酸氨基转移酶,酶催化的反响几乎不产生副反响,酶的命名,习惯命名法,系统命名法,1.习惯命名法,根据酶催化的反响类型和底物来命名，目前已对2000多种酶作了分类和命名。,如：,催化水解淀粉的酶称为淀粉酶,催化水解蛋白的酶称为蛋白酶,习惯命名法简单，运用方便，但缺乏系统性,2.系统命名法,1961年，国际生物化学会议酶委员会,系统命名包括,底物称号,反响性质,两个底物参与反响时应同时列出，中间用冒号:分开。,丙氨酸:-酮戊二酸氨基转移酶,谷丙转氨酶,习惯命名,系统命名,丙氨酸+-酮戊二酸,谷氨酸+丙酮酸,酶的分类,编号,酶的分类,催化反响类型,1,水解酶,加水分解反响,2,氧化复原酶,氧化复原反响,3,转移酶,化学基团的转移,4,裂合酶,键的裂解,5,异构酶,分子的立体重排变化,6,合成酶,两个分子的合成,7,核酸酶,非蛋白酶,水解酶,淀粉酶、蛋白酶、核酸酶、脂酶,AB+H2O AOH+BH,+H2O,蛋白水解酶,氧化复原酶脱氢酶、氧化酶,A2H+B,A+B2H,乳酸,丙酮酸,辅酶I,复原性辅酶I,转移酶,TPP(硫胺素焦磷酸酯),例：2H2O22H2O+O2,碱金属离子或碱土金属离子，如Na+,K+,Mg2+,Ca2+,酶能专注性地与手性底物结合并催化这类底物发生反响。,酶：活细胞产生的一类具有催化功能的生物分子，所以又称生物催化剂,因作用类似，不能自行合成，归为一类。,催化C-C,C-O,C-N,C-S键的构成反响,氧化复原酶脱氢酶、氧化酶,酶与普通化学催化剂的共同点：,例如，胰凝乳蛋白酶能选择性地水解含有芳香侧链的氨基酸残基构成的肽键。,构造：维生素都是小分子有机物，在构造上无类似之处，有脂肪族、芳香族、杂环族、甾类等。,TPP是脱羧酶的辅酶，前体是维生素B1,酶与这类离子结合而被激活,全酶是指什么？(),例如，脲酶只能催化尿素水解，而对尿素的类似物无作用。,裂合酶(醛缩酶、水化酶、脱氨酶),从底物移去一个基团而构成双键,例1：,AB,A+B,例2：,异构酶,催化同分异构体的相互转化，即底物分子内基团或原子的重排过程,例：,g,A-B,A-B,g,合成酶衔接酶,催化C-C,C-O,C-N,C-S键的构成反响,将两个小分子合成一个大分子，通常需求ATP供能。,腺嘌呤核苷三磷酸,腺嘌呤核苷二磷酸,磷酸,酶-生物催化剂,酶与普通化学催化剂的共同点：,可以改动化学反响的速率，但是不能改动化学反响平衡。,酶催化的本质：,可以稳定底物构成的过渡态，降低反响活化能，从而加速反响的进展,酶催化作用的特性,1.高效性,3.反响条件温暖,2.选择性,反响专注性,底物专注性,构造专注性,手性专注性,几何专注性,1.高效性,酶是自然界中催化活性最高的一类催化剂。,生命体系中发生的化学反响在没有催化剂的情况下，许多反响实践上难于进展,酶的催化作用可使反响速率提高1061012倍，比普通化学催化剂效能至少提高几倍以上。,高的催化效率,例：2H2O22H2O+O2,1mole 过氧化氢酶 能催化 5106mole H2O2的分解,1mole Fe3+只能催化610-4mole H2O2的分解,2.选择性,1反响专注性：,酶只能选择性地催化一种或一类一样类型的化学反响。,酶催化的反响几乎不产生副反响,如：蛋白酶可以选择性水解蛋白质或多肽中特定的肽键,一种酶只能作用于某一种或某一类构造、性质类似的物质。,A.构造专注性,绝对专注性：酶的作用对象是一个特定底物,例如，脲酶只能催化尿素水解，而对尿素的类似物无作用。,相对专注性：酶的作用对象是一类化合物或化学键,例如，胰凝乳蛋白酶能选择性地水解含有芳香侧链的氨基酸残基构成的肽键。,2底物专注性,2底物专注性：,B.手性专注性：,酶能专注性地与手性底物结合并催化这类底物发生反响。,例1，胰蛋白酶只能水解由L-氨基酸构成的肽键，而不能水解由D-氨基酸构成的肽键。,例2，淀粉酶只能水解D-葡萄糖构成的1,4-糖苷键，而不能影响L-葡萄糖构成的糖苷键,2底物专注性：,C.几何专注性,只能选择性催化某种几何异构体底物的反响，而对另一种构型无催化作用。,例如，,延胡索酸水合酶只能催化延胡索酸即反式丁烯二酸水合生成苹果酸，对马来酸即顺式丁烯二酸不起作用。,3.温暖的反响条件,酶促反响普通在pH58的水溶液中进展，反响温度2040C。,由于反响条件温暖，使某些不希望的副反响可以尽能够减少,由于大多数酶本身是蛋白质，高温或其他苛刻的物理或化学条件会引起酶的失活。,单纯蛋白酶：组成为单一蛋白质,结合蛋白酶：除了蛋白质分子，还含有非蛋白组分。,4.2 酶的非蛋白组分-辅酶和金属离子,蛋白酶,全酶=酶蛋白+辅助因子辅酶或金属离子,辅酶,辅酶的定义：,某些小分子有机化合物与酶蛋白结合在一同并协同实施催化作用，这类分子被称为辅酶。,辅酶的构造特点：大多数辅酶的前体是维生素，主要是水溶性B族维生素,辅酶的功能：具有氧化复原性质，或者具有转移基团的才干。辅酶参与的反响主要是氧化复原反响或基团转移反响。,维生素,1.作用：维生素既不是根底物质，也不是能源物质，含量低，但作用大。大多维生素经过辅酶的方式参与生物体内的酶反响体系，调理酶活性及代谢活性。,2.构造：维生素都是小分子有机物，在构造上无类似之处，有脂肪族、芳香族、杂环族、甾类等。因作用类似，不能自行合成，归为一类。,3.分类：,水溶性维生素,脂溶性维生素,维生素B,维生素C,维生素A,维生素D,维生素E,维生素K,知识引见,重要的辅酶及其前体维生素,辅酶,前体维生素,功能,全酶,NAD+(辅酶I),B5(烟酰胺),传送质子和电子,脱氢酶,FAD和FMN(黄素辅酶),B2(核黄素),传送质子和电子,脱氢酶,TPP(硫胺素焦磷酸酯),B1(硫胺素),基团转移,脱羧酶,四氢叶酸(THFA),B11(叶酸),一碳基团转移,合成酶,辅酶A(CoA),B3(泛酸),酰基转移,合成酶,生物素,B7(生物素),CO2转移,羧化酶,磷酸吡哆素,B6(吡哆素),转氨基,转氨酶,辅酶B12,B12(钴维素),异构化,变位酶,硫辛酸,传送氢和转移乙酰基,丙酮酸脱氢酶系,泛醌(辅酶Q),传送质子和电子,氧化复原酶及脱氢酶,维生素B5也称烟酰胺nicotinamide,维生素B5是吡啶的衍生物,吡啶-3-酰胺,nicotinamide,1.NAD(辅酶I)和NADP(辅酶II),NAD和NADP是许多脱氢酶的辅酶，参与递氢。维生素B5是NAD和NADP的组成成分。,维生素B2核黄素riboflavin,FMN和FAD是脱氢酶的辅酶，维生素B2是FMN和FAD的组成成分。,2.FMN和FAD(黄素辅酶),异吡咯嗪环,核糖醇基,FMN-黄素单核苷酸,FAD和FMN的功能与NAD+类似，在脱氢酶催化的氧化复原反响中，起着电子和质子的传送体作用。,FAD-黄素腺嘌呤二核苷酸,FAD和FMN与酶分子通常以共价键相衔接，所以，普通将这类辅酶称为辅基,巯基乙胺,泛酸,腺嘌呤核苷三磷酸,4.焦磷酸硫胺素TPP,TPP是脱羧酶的辅酶，前体是维生素B1,焦磷酸硫胺素TPP,维生素B1硫胺素thiamine,5.辅酶Q(CoQ),泛醌,n=610，微生物n=6，动物组织n=10。,功能:作为线粒体呼吸链氧化复原酶的辅酶，在酶与底物之间传送氢或电子,异戊烯,不属于维生素的辅酶,辅酶在酶促反响中的作用特点,辅酶在催化反响中，直接参与反响。例如，辅酶NAD+在催化脱氢过程中经过本身的氧化复原反响传送电子和质子。,辅酶种类不多，每一种辅酶具有特殊功能，特定催化某一类型的反响。同一辅酶可与多种不同酶蛋白结合构成不同全酶。,辅酶决议了酶所催化的类型反响专注性,酶蛋白决议了所催化的底物类型底物专注性,酶分子中的金属离子,金属酶,金属激酶,酶蛋白和金属离子严密结合,金属离子与酶的结合松散,过渡金属离子,如Fe2+/Fe3+,Cu+/Cu2+,Zn2+,Mn2+,Co2+等,碱金属离子或碱土金属离子，如Na+,K+,Mg2+,Ca2+,在酶促反响中传送电子、原子或官能团,酶与这类离子结合而被激活,1/3的酶需求金属作为辅助成分,思索题？,1.酶促反响中决议酶反响专注性的部分是(),A、酶蛋白 B、底物 C、辅酶或辅基,D、催化基团,2.全酶是指什么？(),A、酶的辅助因子以外的部分,B、酶的无活性前体,C、一种酶一抑制剂复合物,D、一种需求辅助因子的酶，具备了酶蛋白、辅助因子各种成分。,选择题,3.以下关于酶特性的表达哪个是错误的？()A、催化效率高 B、专注性强 C、作用条件温暖 D、都有辅因子参与催化反响,4.具有生物催化剂特征的核酶其化学本质是 A、蛋白质 B、RNA C、DNA D、糖蛋白,5.NAD+在酶促反响中转移()A、氨基 B、氢原子 C、氧原子 D、羧基,6.NAD+或NADP+中含有哪一种维生素？A、尼克酸 B、烟酰胺 C、吡哆醛,D、吡哆胺,是非题,1.普通来说酶是具有催化作用的蛋白质，相应地蛋白质都是酶。,2.酶反响的专注性和高效性取决于酶蛋白本身。,3.泛酸在生物体内用以构成辅酶A，后者在物质代谢中参与酰基的转移作用。,问答题,脱氢酶的辅酶有哪些？它们各是什么维生素转化的？,作业,P141习题1，2,