第二章 酶(Enzyme)
第二章 酶 (Enzyme)
酶的概念 1.酶的概念 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.酶的概念 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。 一、酶的概念
2.酶催化作用的特点 (1)酶和一般催化剂的共性： ■加快反应速度； ■ 不改变平衡常数； ■ 自身不参与反应。 (2)酶催化作用特性： ■ 条件温和：常温、常压、pH=7; ■ 高效率：反应速度与不加催化剂相比可提高108~ 1020, 与加普通催化剂相比可提高10~1013； ■ 专，性：即酶只能对特定的一种或一类底物起作用，这种专一性是由酶蛋白的立 体结构所决定的。可芬为： 绝对专一性：有些酶只作用于一种底物，催化一个反应，而不作用于任何其它物 质。 相对专，一性：这类酶对结构相近的一类底物都有作用。包括键专一性和簇（基团) 专一性。 立深底醒髻6赛种构 易变敏感性：易受各种因素的影响，在活细胞内受到精密严格的调节控制
2.酶催化作用的特点 (1) 酶和一般催化剂的共性： ◼ 加快反应速度； ◼ 不改变平衡常数； ◼ 自身不参与反应。 (2) 酶催化作用特性： ◼ 条件温和：常温、常压、pH=7； ◼ 高效率：反应速度与不加催化剂相比可提高108～ 1020 ， 与加普通催化剂相比可提高107～1013； ◼ 专一性：即酶只能对特定的一种或一类底物起作用，这种专一性是由酶蛋白的立 体结构所决定的。可分为： 绝对专一性：有些酶只作用于一种底物，催化一个反应， 而不作用于任何其它物 质。 相对专一性：这类酶对结构相近的一类底物都有作用。包括键专一性和簇（基团） 专一性。 立体异构专一性：这类酶不能辨别底物不同的立体异构体，只对其中的某一种构 型起作用，而不催化其他异构体。包括旋光异构专一性和几何异构专一性。 ◼ 易变敏感性：易受各种因素的影响，在活细胞内受到精密严格的调节控制
二 酶的化学本质及结构功能特点 1.发展史 (1)酶是蛋白质： 1926年，James Summer由刀豆制出脲酶结晶确立酶是蛋白质的观念， 其具有蛋白质的一切性质。 (2)核酶的发现： 1981~1982年，Thomas R.Cech实验发现有催化活性的天然RNA一 Ribozyme。 L19RNA和核糖核酸酶P的RNA组分具有酶活性是两个最著名的例子。 1955年，发现DNA的催化活性。 (3)抗体酶(abzyme): l986年，Richard Lerrur和Peter Schaltzi运用单克隆抗体技术制备了 具有酶活性的抗体(catalytic antibody)
二、酶的化学本质及结构功能特点 1.发展史 (1)酶是蛋白质: 1926年,James Summer由刀豆制出脲酶结晶确立酶是蛋白质的观念， 其具有蛋白质的一切性质。 (2)核酶的发现： 1981～1982年，Thomas R.Cech实验发现有催化活性的天然RNA— Ribozyme。 L19 RNA和核糖核酸酶P的RNA组分具有酶活性是两个最著名的例子。 1955年，发现DNA的催化活性。 (3)抗体酶（abzyme）： 1986年，Richard Lerrur和Peter Schaltz运用单克隆抗体技术制备了 具有酶活性的抗体（catalytic antibody）
酶的组成 2. 单成份酶：脲酶、蛋白酶、淀粉酶、 核糖核酸 (简单蛋白质) 酶等。 酶 酶蛋白 apoenzyme 双成份酶 辅酶 (结合蛋白质)人辅因子 coenzyme) (cofacter)l辅基(prosthetic group) 全酶(holoenzyme)=酶蛋白+辅因子
酶 单成份酶：脲酶、蛋白酶、淀粉酶、核糖核酸 酶等。 双成份酶 酶蛋白 辅因子 （简单蛋白质） （结合蛋白质） （apoenzyme） （cofacter) 辅酶 （coenzyme) 辅基(prosthetic group) 全酶(holoenzyme）= 酶蛋白 + 辅因子 2.酶的组成
3.酶的辅因子 究星乳皇 团的载体参与反应并使进整个催化过程。 (1)传递电子体：如卟啉铁、铁硫簇： (2)传递氢（递氢体）：如FMN/FAD、NAD/NADP、C,Q、 硫辛酸 (3)传递酰基体：如CA、TPP、硫辛酸； (4)传递一碳基团：如四氢叶酸 (5)传递磷酸基：如ATP,GTP (6)其它作用：转氨基，如V6;传递CO2,如生物素
3.酶的辅因子 酶的辅因子是酶的对热稳定的非蛋白小分子物 质部分，其主要作用是作为电子、原子或某些基 团的载体参与反应并促进整个催化过程。 (1)传递电子体：如 卟啉铁、铁硫簇； (2)传递氢（递氢体）：如 FMN/FAD、NAD/NADP、C0Q、 硫辛酸； (3)传递酰基体：如 C0A、TPP、硫辛酸； (4)传递一碳基团：如 四氢叶酸； (5)传递磷酸基：如 ATP，GTP； (6)其它作用： 转氨基，如 VB6 ；传递CO2，如 生物素
维生素和辅酶 维生素是机体维持正常生命活动所必不可少的一类小分子 有机物质。 多数维生素维生素作为辅酶和辅基的组成成分，参与体内 的物质代谢。 维生素一般习惯分为脂溶性和水溶性两大类。其中脂溶性 维生素在体内可直接参与代谢的调节作用，而水溶性维生 素是通过转变成辅酶对代谢起调节作用。 某些小分子有机化合物与酶蛋白结合在一起并协同实施催 化作用，这类分子被称为辅酶（或辅基)】 。 辅酶是一类具有特殊化学结构和功能的化合物。参与的酶 促反应主要为氧化-还原反应或基团转移反应。 大多数辅酶的前体主要是水溶性B族维生素。许多维生素 的生理功能与辅酶的作用密切相关
维生素和辅酶 ⚫ 维生素是机体维持正常生命活动所必不可少的一类小分子 有机物质。 ⚫ 多数维生素维生素作为辅酶和辅基的组成成分，参与体内 的物质代谢。 ⚫ 维生素一般习惯分为脂溶性和水溶性两大类。其中脂溶性 维生素在体内可直接参与代谢的调节作用，而水溶性维生 素是通过转变成辅酶对代谢起调节作用。 ⚫ 某些小分子有机化合物与酶蛋白结合在一起并协同实施催 化作用，这类分子被称为辅酶（或辅基）。 ⚫ 辅酶是一类具有特殊化学结构和功能的化合物。参与的酶 促反应主要为氧化-还原反应或基团转移反应。 ⚫ 大多数辅酶的前体主要是水溶性 B 族维生素。许多维生素 的生理功能与辅酶的作用密切相关
脂溶性维生素 维生素A,D,E,K均溶于脂类溶剂，不溶于水，在食物中 通常与脂肪一起存在，吸收它们，需要脂肪和胆汁酸。 ① 维生素A ■ 维生素A分A1,A2两种，是不饱和一元醇类。维生素A1又称为视 黄醇，A2称为脱氢视黄醇。 主要功能：维持上皮组织健康及正常视觉，促进年幼动物的正常 生长。 CHOH CH2OH A2
I. 脂溶性维生素 ◼ 维生素A,D,E,K均溶于脂类溶剂，不溶于水，在食物中 通常与脂肪一起存在，吸收它们，需要脂肪和胆汁酸。 ① 维生素A ◼ 维生素A分A1, A2两种，是不饱和一元醇类。维生素A1又称为视 黄醇，A2称为脱氢视黄醇。 ◼ 主要功能：维持上皮组织健康及正常视觉，促进年幼动物的正常 生长。 CH2OH CH2OH A1 A2
② 维生素D 维生素D是固醇类化合物，主要有D2,D3,D4,D5。其 中D2,D3活性最高。 麦角固醇 维生素D2 7-脱氢胆固醇 维生素D3 22-双氢麦角固醇 维生素D4 7-脱氢谷固醇 维生素D5
② 维生素D ◼ 维生素D是固醇类化合物，主要有D2,D3, D4, D5。其 中D2,D3活性最高。 麦角固醇 7-脱氢胆固醇 22-双氢麦角固醇 7-脱氢谷固醇 维生素D2 维生素D3 维生素D4 维生素D5
维生素D的结构 HO 在生物体内，D2和D3本身不具有生物活性。，它们在肝脏 和肾脏中进行羟化后，形成1,25 羟基维生素D。其中 1,25-二羟基维生素D3是生物活性最强的。 主要功能：调节钙、磷代谢，维持血液中钙、磷浓度正常， 促使骨整正常发育
◼ 维生素D的结构 ◼ 在生物体内，D2和D3本身不具有生物活性。它们在肝脏 和肾脏中进行羟化后，形成1，25-二羟基维生素D。其中 1，25-二羟基维生素D3是生物活性最强的。 ◼ 主要功能：调节钙、磷代谢，维持血液中钙、磷浓度正常， 促使骨骼正常发育。 HO R