第三章酶 Enzyme 授课教师齐元麟 D国录
目 录 Enzyme 第三章 酶 授课教师 齐元麟
生物体内的新陈代谢是一切生命活动的基础。新陈 代谢是由无数的复杂的化学反应组成的,这些化学 反应几乎都是在特异的生物催化剂-酶的驱动下进 行的。没有酶就没有生命。 定义:酶是由活细胞产生的,具有催化功能的生物 大分子物质,其化学本质绝大部分为蛋白质,少数 为核酸(核酶、脱氧核酶)。 D国录
目 录 ◼ 生物体内的新陈代谢是一切生命活动的基础。新陈 代谢是由无数的复杂的化学反应组成的，这些化学 反应几乎都是在特异的生物催化剂--酶的驱动下进 行的。没有酶就没有生命。 ◼ 定义：酶是由活细胞产生的，具有催化功能的生物 大分子物质，其化学本质绝大部分为蛋白质，少数 为核酸（核酶、脱氧核酶）
酶学研究简史 ■公元前两干多年,我国已有酿酒记载。 百余年前, Pasteur认为发酵是酵母细胞生命活动的结果 1877年, Kuhne首次提出 Enzyme一词。 ■1897年, Buchner兄弟用不含细胞的酵母提取液,实现了发 酵。 ■1926年, Sumner首次从刀豆中提纯出脲酶结晶。证实酶的 蛋白质本质,获1946年诺贝尔奖 ■1982年,cech首次发现RNA也具有酶的催化活性,提出核 酶( ribozyme)的概念。cech等获得1989年诺贝尔化学奖 ■1995年, Jack wszostak研究室首先报道了具有DNA连接 酶活性DNA片段,称为脱氧核酶( deoxyribozyme) D国录
目 录 酶学研究简史 ◼ 公元前两千多年，我国已有酿酒记载。 ◼ 一百余年前，Pasteur认为发酵是酵母细胞生命活动的结果。 ◼ 1877年，Kuhne首次提出Enzyme一词。 ◼ 1897年，Buchner兄弟用不含细胞的酵母提取液，实现了发 酵。 ◼ 1926年，Sumner首次从刀豆中提纯出脲酶结晶。证实酶的 蛋白质本质，获1946年诺贝尔奖。 ◼ 1982年，Cech首次发现RNA也具有酶的催化活性，提出核 酶(ribozyme)的概念。Cech等获得1989年诺贝尔化学奖。 ◼ 1995年，Jack W.Szostak研究室首先报道了具有DNA连接 酶活性DNA片段，称为脱氧核酶(deoxyribozyme)
酶的催化特点 (-)酶与一般催化剂的共性 1.本身反应前后无变化 酶与-般催化剂一样,在化学反应前后都没有质 和量的改变。 2.不改变化学反应平衡常数 酶只催化热力学允许的化学反应,只能加速可逆 反应的进程,而不改变反应的平衡点,作用是缩短 反应达到平衡所需的时间。 3.降低反应的活化能 活化能指的是在一定条件下,能使摩尔底物全部 进入活化态所需要的自由能卡/摩尔)。國□
目 录 酶的催化特点 (一) 酶与一般催化剂的共性 1．本身反应前后无变化 酶与一般催化剂一样，在化学反应前后都没有质 和量的改变。 2．不改变化学反应平衡常数 酶只催化热力学允许的化学反应，只能加速可逆 反应的进程，而不改变反应的平衡点，作用是缩短 反应达到平衡所需的时间。 3．降低反应的活化能 活化能指的是在一定条件下，能使l摩尔底物全部 进入活化态所需要的自由能(卡／摩尔)
活化能:底物分子从初态转变到活化态所需的能量。 能 非催化反应活化能 一般催化剂催 化反应的活化能 薄促反应 活化能 底物 反应总能量改变 产物 反应过程 酶促反应活化能的改变 D国录
目 录 反应总能量改变 非催化反应活化能 酶促反应 活化能 一般催化剂催 化反应的活化能 能 量 反 应 过 程 底物 产物 酶促反应活化能的改变 活化能：底物分子从初态转变到活化态所需的能量
(二)酶的催化特性 1.高度的催化效率 酶催化效率比非催化反应高1081020倍;比 般催化剂高107—1013倍。 如:碳酸酐酶,毎摩尔毎分钟能转化3.5×107摩尔 底物或每秒钟6×105摩尔底物。 底物 反应性质 催化剂反应温度(C)速度常数 尿素 水解反应 H 62 7.4X10 脲酶 5.0×105 过氧化氢氧化还原反应 2+ 22 5.6×10 过氧化氢酶 22 3.5×10
目 录 （二）酶的催化特性 1. 高度的催化效率 酶催化效率比非催化反应高108 — 1020倍；比一 般催化剂高107 — 1013倍。 如：碳酸酐酶，每摩尔每分钟能转化3．5×107摩尔 底物或每秒钟6×105摩尔底物
2高度专一性 作为一种生物催化剂,酶对其作用的底物有一定的 要求,即一种酶只作用于一种或一类特定的底物。酶 的专一性分为两大类: 绝对特异性 absolute specificity):只能作用于 特定结构的底物,进行一种专一的反应,生 成一种特定结构的产物。 相对特异性( relative specificity):作用于一类 化合物或一种化学键。 立体结构特异性( stereo specificity):作用于立 体异构体中的一种。 D国录
目 录 2.高度专一性 作为一种生物催化剂，酶对其作用的底物有一定的 要求，即一种酶只作用于一种或一类特定的底物。酶 的专一性分为两大类： 绝对特异性(absolute specificity)：只能作用于 特定结构的底物，进行一种专一的反应，生 成一种特定结构的产物。 相对特异性(relative specificity)：作用于一类 化合物或一种化学键。 立体结构特异性(stereo specificity)：作用于立 体异构体中的一种
乳酸脱氢酶的底物和酶的三点附着〔tree- point attachment)理论。D(-)乳酸由于-OH、-CooH 的 位置正好相反,因此造成与酶的的三个基团不能完成 结 COOH B HOOC OH一 B CH CH3 A L(+)乳酸 D(-)乳酸 图6-5乳酸脱氢酶的光学专一性 录
目 录 ◼ 乳酸脱氢酶的底物和酶的三点附着（tree-point attachment）理论。D(-)乳酸由于-OH、 -COOH 的 位置正好相反，因此造成与酶的的三个基团不能完成 结合，故而不能受酶的催化
3.高度的不稳定性,酶易失活 多数酶是蛋白质。决定酶的作用条件一般应在 温和的条件下,如中性pH、常温和常压下进行。 强酸、强碱、高温条件下易使酶失去活性。 D国录
目 录 3．高度的不稳定性，酶易失活 多数酶是蛋白质。决定酶的作用条件一般应在 温和的条件下，如中性pH、常温和常压下进行。 强酸、强碱、高温条件下易使酶失去活性
4.酶的催化活性的可调节性 酶促反应受多种因素的调控,以适应机体对不断 变化的内外环境和生命活动的需要。其中包括三方 面的调节。 ■对酶生成与降解量的调节 酶催化效力的调节 ■通过改变底物浓度对酶进行调节等 D国录
目 录 4．酶的催化活性的可调节性 酶促反应受多种因素的调控，以适应机体对不断 变化的内外环境和生命活动的需要。其中包括三方 面的调节。 ◼ 对酶生成与降解量的调节 ◼ 酶催化效力的调节 ◼ 通过改变底物浓度对酶进行调节等