酶的概念及特點(diǎn)

一、酶的概念

生物體內(nèi)的反應(yīng)是在很溫和的條件（如溫和的溫度、接近中性的pH）下進(jìn)行的，而同樣的反應(yīng)若在非生物條件下進(jìn)行，則需要高溫、高壓、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿等劇烈的條件。

酶的概念—酶是由生物細(xì)胞產(chǎn)生的以蛋白質(zhì)為主要成分的生物催化劑。

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一、酶的概念酶是但酶發(fā)揮其催化作用并不局限于活細(xì)胞內(nèi)，在許多情況下，細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生的酶需分泌到細(xì)胞外或轉(zhuǎn)移到其它組織器官中發(fā)揮作用，如胰蛋白酶、脂酶、淀粉酶等水解酶。把由細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生并在細(xì)胞內(nèi)發(fā)揮作用的酶稱為胞內(nèi)酶，而將細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生后分泌細(xì)胞外起作用的酶叫胞外酶。第3頁(yè),共42頁(yè)，2024年2月25日，星期天

一、酶的概念

在本章節(jié)中把酶所催化的反應(yīng)稱作酶促反應(yīng)，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)前的物質(zhì)稱底物（substrate），而反應(yīng)后生成的物質(zhì)稱產(chǎn)物（product）。

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二、酶的特性1.酶具有共同于一般催化劑的特征用量少;只能催化熱力學(xué)上允許的反應(yīng);不改變反應(yīng)的平衡點(diǎn)，而只能縮短時(shí)間。催化機(jī)理都是降低反應(yīng)所需的活化能。第5頁(yè),共42頁(yè)，2024年2月25日，星期天酶促反應(yīng)的速度比非酶促反應(yīng)通常要快107~1014倍如此高的催化效率使生物體內(nèi)含量甚微的酶能催化大量的物質(zhì)轉(zhuǎn)化。

二、酶的特性2.酶不共同于一般催化劑的特征

催化效率極高第6頁(yè),共42頁(yè)，2024年2月25日，星期天用簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)證明酶的催化效率：鐵屑 肝糜 肝糜(煮)

2H2O22

H2O+O2

二、酶的特性1000109第7頁(yè),共42頁(yè)，2024年2月25日，星期天

二、酶的特性2.酶不共同于一般催化劑的特征

鉑：催化許多反應(yīng)，包括有機(jī)反應(yīng)H+：淀粉、脂肪、蛋白質(zhì)、蔗糖等酶：只作用于結(jié)構(gòu)近似的分子，甚至只催化一種化合物。

專一性很強(qiáng)第8頁(yè),共42頁(yè)，2024年2月25日，星期天

二、酶的特性2.酶不共同于一般催化劑的特征

酶對(duì)環(huán)境條件極為敏感酶活性可以調(diào)控第9頁(yè),共42頁(yè)，2024年2月25日，星期天

酶催化的專一性(specificity)是指酶對(duì)它所催化的反應(yīng)及其底物具有的嚴(yán)格的選擇性。通常一種酶只能催化一種或一類化學(xué)反應(yīng)。由酶對(duì)底物選擇的嚴(yán)格程度，可將酶的專一性分為多種類型：

三、酶的專一性的類型1.絕對(duì)專業(yè)性—除一種底物外，酶都不能催化其它反應(yīng)的特性第10頁(yè),共42頁(yè)，2024年2月25日，星期天

三、酶的專一性的類型第11頁(yè),共42頁(yè)，2024年2月25日，星期天2相對(duì)專一性—酶能催化在結(jié)構(gòu)上類似的一系列化合物反應(yīng)特怔。A基團(tuán)專一性(groupspecificity)—在催化A-B化合物中，酶對(duì)其中的一個(gè)基團(tuán)具有高度甚至是絕對(duì)專一性，而對(duì)另一個(gè)基團(tuán)則具有相對(duì)專一性的特性。

三、酶的專一性的類型第12頁(yè),共42頁(yè)，2024年2月25日，星期天2相對(duì)專一性—酶能催化在結(jié)構(gòu)上類似的一系列化合物反應(yīng)特怔。

三、酶的專一性的類型B鍵專一性(bondspecificity)—在催化A-B化合物中，酶對(duì)A,B基團(tuán)的結(jié)構(gòu)要求不嚴(yán)，而要求有一定的化學(xué)鍵便能進(jìn)行催化反應(yīng)特性。第13頁(yè),共42頁(yè)，2024年2月25日，星期天C立體專一性(stereospecificity)—一種酶只能對(duì)一種立體異構(gòu)體起催化作用，對(duì)其對(duì)映體則全無(wú)作用的特性。a.立體異構(gòu)專一性:

三、酶的專一性的類型第14頁(yè),共42頁(yè)，2024年2月25日，星期天C立體專一性(stereospecificity)—一種酶只能對(duì)一種立體異構(gòu)體起催化作用，對(duì)其對(duì)映體則全無(wú)作用的特性。B.幾何異構(gòu)專一性

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三、酶的專一性的類型第15頁(yè),共42頁(yè)，2024年2月25日，星期天

三、酶的專一性的類型Summry絕對(duì)專一性一種酶只能催化一種底物。如6-磷酸葡萄糖磷酸酯酶。立體專一性一種酶只能對(duì)一種立體異構(gòu)體起催化作用。相對(duì)專一性鍵專一性一種酶只作用于一定的化學(xué)鍵，對(duì)鍵兩側(cè)的基團(tuán)無(wú)要求。如酯酶?；鶊F(tuán)專一性不僅要求底物具有一定的化學(xué)鍵，還對(duì)鍵某一側(cè)的基團(tuán)有選擇性。如磷酸單酯酶。第16頁(yè),共42頁(yè)，2024年2月25日，星期天第二節(jié)酶的結(jié)構(gòu)與活性第17頁(yè),共42頁(yè)，2024年2月25日，星期天1.酶的組成成分結(jié)合酶

——除蛋白質(zhì)外，還有非蛋白質(zhì)成分即全酶=酶蛋白+輔因子由酶的組成成分，酶可分為兩類：?jiǎn)渭兠?/p>

——僅由蛋白質(zhì)組成輔基

——與酶蛋白結(jié)合較緊密，常常以共價(jià)鍵結(jié)合，小分子有機(jī)物及金屬離子輔因子有兩種：輔酶

——與酶蛋白結(jié)合較松弛,小分子有機(jī)物一.酶的結(jié)構(gòu)第18頁(yè),共42頁(yè)，2024年2月25日，星期天2.酶的聚合狀態(tài)單體酶

——酶蛋白僅有一條多肽鏈。寡聚酶

——酶蛋白是寡聚蛋白質(zhì)，由幾個(gè)至幾十個(gè)亞基組成，以非共價(jià)鍵連接。多酶復(fù)合體

——由幾個(gè)酶聚合而成的復(fù)合體。一般由在系列反應(yīng)中功能相關(guān)的酶組成，有利于一系列反應(yīng)的連續(xù)進(jìn)行。由酶的聚合狀態(tài)，酶可分為三類：一.酶的結(jié)構(gòu)第19頁(yè),共42頁(yè)，2024年2月25日，星期天3.同工酶指具有不同分子結(jié)構(gòu)但催化相同反應(yīng)的一組酶不同點(diǎn)：體外：理化性質(zhì)體內(nèi)：催化特性、分布的部位、生物學(xué)功能

每組同工酶中各種酶的異同：相同點(diǎn)：催化相同的化學(xué)反應(yīng),大多數(shù)是寡聚酶一.酶的結(jié)構(gòu)同工酶的定義：第20頁(yè),共42頁(yè)，2024年2月25日，星期天3.同工酶以乳酸脫氫酶為例一.酶的結(jié)構(gòu)乳酸脫氫酶(lactatedehydrogenase，LDH)第21頁(yè),共42頁(yè)，2024年2月25日，星期天3.同工酶一.酶的結(jié)構(gòu)

LDH是1959年發(fā)現(xiàn)的第一個(gè)同工酶。由4個(gè)亞基組成的寡聚酶，亞基分為M型和H型。因此可以裝配成五種四聚體：H4(LDH1)、H3M(LDH2)、H2M2(LDH3)、HM3(LDH4、M4(LDH5)

不同的LDH分布在不同組織中。例如，脊椎動(dòng)物心臟中主要是LDH1，而骨骼肌的則是LDH5。第22頁(yè),共42頁(yè)，2024年2月25日，星期天3.同工酶

對(duì)于適應(yīng)不同的組織、器官的不同生理需要非常重要；是代謝調(diào)節(jié)的一種重要方式。同工酶的作用：同工酶物理性質(zhì)差異：Aa組成和順序不同催化特性不同電泳行為不同組織、器官中分布不同生理功能不同一.酶的結(jié)構(gòu)第23頁(yè),共42頁(yè)，2024年2月25日，星期天3.同工酶一.酶的結(jié)構(gòu)不同組織中的LDH同工酶的電泳圖譜

第24頁(yè),共42頁(yè)，2024年2月25日，星期天3.同工酶一.酶的結(jié)構(gòu)

研究同工酶的意義：

是研究代謝調(diào)節(jié)、個(gè)體發(fā)育、細(xì)胞分化、分子遺傳等方面的有力工具。

研究蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能的好材料。

在臨床醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)遺傳育種、病理分析上都有應(yīng)用價(jià)值。第25頁(yè),共42頁(yè)，2024年2月25日，星期天

指酶分子中直接和底物結(jié)合，并和酶催化作用直接有關(guān)的部位。（1）酶活性中心的組成：由一些氨基酸殘基的側(cè)鏈基團(tuán)組成。對(duì)于結(jié)合酶，輔因子常常是活性中心的組成部分。這些基團(tuán)在一級(jí)結(jié)構(gòu)上可能相距很遠(yuǎn)，甚至可能不在一條肽鏈上，但在蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)上彼此靠近，形成具有一定空間結(jié)構(gòu)的區(qū)域。二.酶的結(jié)構(gòu)與活性

1.酶的活性中心第26頁(yè),共42頁(yè)，2024年2月25日，星期天二.酶的結(jié)構(gòu)與活性

1.酶的活性中心第27頁(yè),共42頁(yè)，2024年2月25日，星期天二.酶的結(jié)構(gòu)與活性Thestructureofaglycogenphosphorylasemonomer

1.酶的活性中心第28頁(yè),共42頁(yè)，2024年2月25日，星期天（2）酶的活性中心的特點(diǎn)二.酶的結(jié)構(gòu)與活性Substratestypicallylosewatersofhydration水合作用

intheformationoftheEScomplex

1.酶的活性中心第29頁(yè),共42頁(yè)，2024年2月25日，星期天（2）酶活性中心的特點(diǎn)2.都是酶分子表面的一個(gè)凹穴，有一定的大小和形狀，但不是剛性的，而具有一定的柔性3.活性中心為非極性的微環(huán)境，有利于與底物的結(jié)合二.酶的結(jié)構(gòu)與活性1.活性中心在酶分子總體積中只占相當(dāng)小的部分（約1%

2%），相當(dāng)于2

3個(gè)氨基酸殘基

1.酶的活性中心第30頁(yè),共42頁(yè)，2024年2月25日，星期天（2）酶活性中心的特點(diǎn)4.底物與酶通過(guò)形成較弱鍵力的次級(jí)鍵相互作用并結(jié)合到酶的活性中心二.酶的結(jié)構(gòu)與活性5.酶的活性部位并不是和底物的幾何圖形正好吻合，而是在酶與底物結(jié)合的過(guò)程中，底物分子或酶分子或它們兩者的構(gòu)象同時(shí)發(fā)生一定變化后才相互契合，這時(shí)催化基團(tuán)的位置也正好處于所催化底物的敏感化學(xué)鍵部位

1.酶的活性中心第31頁(yè),共42頁(yè)，2024年2月25日，星期天結(jié)合部位：底物在此與酶分子結(jié)合。一個(gè)酶的結(jié)合部位又可以分為各種亞位點(diǎn)，分別與底物的不同部位結(jié)合。催化部位：底物的敏感鍵在此被打斷或形成新的鍵，從而發(fā)生一定的化學(xué)反應(yīng)。一個(gè)酶的催化部位可以不止一個(gè)。二.酶的結(jié)構(gòu)與活性（2）有關(guān)酶活性中心的幾個(gè)術(shù)語(yǔ)

1.酶的活性中心第32頁(yè),共42頁(yè)，2024年2月25日，星期天

有些酶的分子表面除了活性中心外，還具有重要的功能部位——調(diào)節(jié)中心

調(diào)節(jié)中心可以與小分子的代謝物相結(jié)合，使酶分子的構(gòu)象發(fā)生改變，從而影響酶的活性。這種作用叫變構(gòu)效應(yīng)(又叫別構(gòu)效應(yīng))；具有變構(gòu)效應(yīng)的酶叫變構(gòu)酶，引起變構(gòu)的小分子物質(zhì)叫變構(gòu)劑(調(diào)節(jié)物)。二.酶的結(jié)構(gòu)與活性

1.酶的活性中心第33頁(yè),共42頁(yè)，2024年2月25日，星期天

使酶活性升高的變構(gòu)叫正變構(gòu)，此時(shí)的變構(gòu)劑叫正變構(gòu)劑(正調(diào)節(jié)物)；使酶活性降低的變構(gòu)叫負(fù)變構(gòu)，此時(shí)的變構(gòu)劑叫負(fù)變構(gòu)劑(負(fù)調(diào)節(jié)物)。二.酶的結(jié)構(gòu)與活性第34頁(yè),共42頁(yè)，2024年2月25日，星期天二.酶的結(jié)構(gòu)與活性2.變構(gòu)酶

變構(gòu)酶（別構(gòu)酶）是指一些含有2個(gè)或2個(gè)以上亞基的寡聚酶，在變構(gòu)酶分子上，別構(gòu)效應(yīng)劑的調(diào)節(jié)部位一般遠(yuǎn)離活性中心，但活性部位與調(diào)節(jié)部位之間或者活性部位之間，存在著相互作用（變構(gòu)效應(yīng)，協(xié)同效應(yīng)）。調(diào)節(jié)物與酶分子的調(diào)節(jié)部位結(jié)合之后，引起酶分子構(gòu)象發(fā)生變化，從而提高或降低活性部位的酶活性第35頁(yè),共42頁(yè)，2024年2月25日，星期天變構(gòu)酶的特點(diǎn)：變構(gòu)酶分子上除了活性中心外，還有調(diào)節(jié)中心。這兩個(gè)中心處在酶蛋白的不同部位，有的在不同的亞基上，有的在同一亞基上。變構(gòu)酶的v-[S]的關(guān)系不符合米氏方程，所以其曲線不是雙曲線型。已知的變構(gòu)酶都是寡聚酶。二.酶的結(jié)構(gòu)與活性2.變構(gòu)酶第36頁(yè),共42頁(yè)，2024年2月25日，星期天二.酶的結(jié)構(gòu)與活性2.變構(gòu)酶別構(gòu)酶動(dòng)力學(xué)曲線A.為非調(diào)節(jié)酶的曲線

B.為別構(gòu)酶的S形曲線

第37頁(yè),共42頁(yè)，2024年2月25日，星期天二.酶的結(jié)構(gòu)與活性2.變構(gòu)酶完整的酶分子催化亞基調(diào)節(jié)亞基(活性形式)(三聚體)(二聚體)

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