第七章酶的生物学
第七章 酶的生物学
酶的生物学研究在现代酶学、分子生物学硏究领 域中是一个十分引人注目的课题,它的目的就是要 从各个方面、各个角度阐明酶和生命活动的关系, 包括酶的分布、酶的生物学功能、酶的调节以及正 常和异常状况下酶的变化等问题 在酶的生物学研究中,酶是存在于生物机体中 存在于细胞中,并作为其中的一个组成部份发挥作 用的。因此这种研究必须和细胞结构、和其它酶或 酶系统、和生命过程、和生物所处的条件与状态连 系起来,和生物的遗传变异、和生物的进化发展连 系起来加以考虑,只有这样,才能对酶和生命活动 的关系有一正确的认识
酶的生物学研究在现代酶学、分子生物学研究领 域中是一个十分引人注目的课题，它的目的就是要 从各个方面、各个角度阐明酶和生命活动的关系， 包括酶的分布、酶的生物学功能、酶的调节以及正 常和异常状况下酶的变化等问题。 在酶的生物学研究中，酶是存在于生物机体中、 存在于细胞中，并作为其中的一个组成部份发挥作 用的。因此这种研究必须和细胞结构、和其它酶或 酶系统、和生命过程、和生物所处的条件与状态连 系起来，和生物的遗传变异、和生物的进化发展连 系起来加以考虑，只有这样，才能对酶和生命活动 的关系有一正确的认识
7.1酶和细胞结构 由于细胞本身在结构上就是非均一的,因 此酶的分布和所处的状态也是非均一的,它 们或处于“溶解”状态,或者定位于、或者 结合于某特定的亚细胞结构之中
7.1 酶和细胞结构 由于细胞本身在结构上就是非均一的，因 此酶的分布和所处的状态也是非均一的，它 们或处于“溶解”状态，或者定位于、或者 结合于某特定的亚细胞结构之中．
细胞结构 细胞在大小、形状以及亚细胞结构组成分布上可 能很不相同。原核细胞一般较小,为0.5 500μm3,且亚细胞结构的分化程度较低;真核细胞 较大,为200-15,000μm3,亚细胞结构分化清晰。 真核细胞的外层一般都有一层半透性的细胞膜;在 植物和细菌的细胞膜外,通常还有一层起机械作用 的细胞壁。至于细胞内的组成习惯上分为两部份 核和细胞质。细胞质并非均一的组成物质,其中包 含着多种亚细胞结构,或者说细胞器:线粒体、溶 酶体、内质网、高尔基体、过氧酶体等
一 细胞结构 细胞在大小、形状以及亚细胞结构组成分布上可 能很不相同。原核细胞一般较小，为0.5— 500μm3,且亚细胞结构的分化程度较低；真核细胞 较大，为200—15,000μm3，亚细胞结构分化清晰。 真核细胞的外层一般都有一层半透性的细胞膜；在 植物和细菌的细胞膜外，通常还有一层起机械作用 的细胞壁。至于细胞内的组成习惯上分为两部份： 核和细胞质。细胞质并非均一的组成物质，其中包 含着多种亚细胞结构，或者说细胞器：线粒体、溶 酶体、内质网、高尔基体、过氧酶体等
1生物膜 生物膜实际上是细胞膜(质膜)和亚细胞器的总称 其基本结构是镶嵌着蛋白质的双层磷脂,其间的 蛋白质(膜蛋白)可在脂中自由侧向扩散,因此有人 用流动镶嵌模型来描写生物膜的结构。磷脂的极 性头通常位于双层的表面,而长的碳氢链构成疏 水的层间质。当磷脂悬于水中或用超声波破碎后 般就会自动形成密封的磷脂双层泡囊,这一特 点已用于某些重组研究
1 生物膜 生物膜实际上是细胞膜(质膜)和亚细胞器的总称， 其基本结构是镶嵌着蛋白质的双层磷脂，其间的 蛋白质(膜蛋白)可在脂中自由侧向扩散，因此有人 用流动镶嵌模型来描写生物膜的结构。磷脂的极 性头通常位于双层的表面，而长的碳氢链构成疏 水的层间质。当磷脂悬于水中或用超声波破碎后， 一般就会自动形成密封的磷脂双层泡囊，这一特 点已用于某些重组研究
膜蛋白可大体分为两类 外周蛋白,它们通过次级键和膜表面极性头结合 附着于膜表面,不伸入脂双层,用温和的处理(如 改变溶液的离子强度和pH、加入金属螯合剂等)就 可将它们从膜上溶解下来; 固有蛋白,它们通过硫水键和膜结合,或者插入 脂双层,或者横贯脂双层,或者埋入脂双层。一船 只有采用较强烈的手段,如用去垢剂、有机溶剂 增溶剂及磷酸酯酶等处理才能将它们从膜上溶解下 来。膜蛋白占膜总重的50-80%
膜蛋白可大体分为两类： 外周蛋白，它们通过次级键和膜表面极性头结合 附着于膜表面，不伸入脂双层，用温和的处理(如 改变溶液的离子强度和pH、加入金属螯合剂等)就 可将它们从膜上溶解下来； 固有蛋白，它们通过硫水键和膜结合，或者插入 脂双层，或者横贯脂双层，或者埋入脂双层。一船 只有采用较强烈的手段，如用去垢剂、有机溶剂、 增溶剂及磷酸酯酶等处理才能将它们从膜上溶解下 来。膜蛋白占膜总重的50一80％
生物膜的作用是: (1)构筑物质透过、运转的屏障,避免外 界条件的直接影响,保证细胞、细胞器的 稳定与协调; 2)将有关的蛋白质和酶定位于适当的位 置,为建立各种专一有效的酶反应系统和 受体系统等提供结构基础
生物膜的作用是: (1)构筑物质透过、运转的屏障，避免外 界条件的直接影响，保证细胞、细胞器的 稳定与协调； (2)将有关的蛋白质和酶定位于适当的位 置，为建立各种专一有效的酶反应系统和 受体系统等提供结构基础
2细胞核 这是细胞中最大的细孢器。核外包被着双 膜,膜上有孔,它们的大小和数目因核的种类而 不同,但一般排列规则,小分子,包括某些大分 子可通过核膜孔运转。 细胞核是DNA和RNA合成的主要场所,但这些 过程的进行和调节的基础是染色质。染色质是由 核小体单元重复组成的高度组织化了的结构
2 细胞核 这是细胞中最大的细胞器。核外包被着双 膜，膜上有孔，它们的大小和数目因核的种类而 不同，但一般排列规则，小分子，包括某些大分 子可通过核膜孔运转。 细胞核是DNA和RNA合成的主要场所，但这些 过程的进行和调节的基础是染色质。染色质是由 核小体单元重复组成的高度组织化了的结构
3线粒体 线粒体是直径约0.3-07μm.长约2--4μm的长 椭圆形的细胞器。它在细胞中数以干计,高能消耗 的组织则更多。它在肝细胞中约占总体积的1/5 在心肌细胞中则达1/2。 线粒体具有双膜结构,外膜平滑,内膜内伸成峭, 并占线粒体膜的75%以上。嵴是线粒体功能的担负 者,产能、需能越多的组织,嵴的数目也越多。线 粒体的外膜和内膜在组成和透性上显然不同,外膜 通常能透过分子员达10,000的荷电分子如ATP等 而内膜只能容许分子量150以下的不荷电分子通过, 但是在内膜中还有些移位蛋白,能专一地耜助某些 代谢物进行跨膜运转
3 线粒体 线粒体是直径约0.3--0.7μm．长约2--4μm的长 椭圆形的细胞器。它在细胞中数以千计，高能消耗 的组织则更多。它在肝细胞中约占总体积的1／5， 在心肌细胞中则达1／2。 线粒体具有双膜结构，外膜平滑，内膜内伸成峭, 并占线粒体膜的75％以上。嵴是线粒体功能的担负 者，产能、需能越多的组织，嵴的数目也越多。线 粒体的外膜和内膜在组成和透性上显然不同，外膜 通常能透过分子员达10，000的荷电分子如ATP等， 而内膜只能容许分子量150以下的不荷电分子通过, 但是在内膜中还有些移位蛋白，能专一地帮助某些 代谢物进行跨膜运转
4溶酶体 溶酶体是0.2--0.5m近圆形的细胞器,其 密度和线粒体相近。溶酶体在几乎所有的 真核细胞中都存在(但红细胞例外),每个 细胞中20个左右 溶酶体可看作是细胞的消化器官
4 溶酶体 溶酶体是0.2--0.5m近圆形的细胞器，其 密度和线粒体相近。溶酶体在几乎所有的 真核细胞中都存在(但红细胞例外)，每个 细胞中20个左右。 溶酶体可看作是细胞的消化器官