第四章酶1什么是酶?•酶是活细胞合成的具有极高催化效率一类蛋白质,又称为生物催化剂(biocatalysts)。•生物体内新陈代谢的一系列复杂的化学反应,几乎都是由酶催化的。•酶所催化的反应,称为酶促反应(Enzymaticreaction)。•在酶促反应中被酶催化的物质,称为底物,反应的生成物称为产物。2•1783年,意大利科学家斯帕兰扎尼设计了一个研究鹰消化肉的实验,他推断胃液中一定含有消化肉块的物质。•1836年,德国科学家施旺从胃液中提取了消化蛋白质的物质,解开了胃的消化之谜。•1926年,萨姆纳从刀豆中成功提取出脲酶结晶。•20世纪30年代,科学家们相继提取出多种酶的蛋白质结晶,并指出酶是一类具有生物催化作用的蛋白质。酶的研究历史3酶的化学本质•1926年,萨姆纳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。核酶的发现:•1981~1982年,ThomasR.Cech从四膜虫中发现有催化活性的天然RNA—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。绝大多数的酶都是蛋白质4第一节酶的分子结构与功能一、酶的分子组成•酶的本质——具有蛋白质的一切物理化学性质。1.按化学组成分•单纯酶(simpleenzyme)完全由氨基酸组成,活性由蛋白质结构决定。如:蛋白酶、脂酶、淀粉酶,核糖核酸酶•结合酶(全酶)(conjugatedenzyme)5一、酶的分子组成酶(蛋白质)的化学性质水解产物是氨基酸具有蛋白质的呈色反应具有电泳特征具有蛋白质沉淀反应蛋白质变性6蛋白质部分:酶蛋白(apoenzyme)辅助因子(cofactor)辅基辅酶全酶(holoenzyme)一、酶的分子组成酶蛋白和辅助因子单独存在均无催化活性,只有二者结合为全酶才有催化活性。酶蛋白决定酶催化专一性,辅助因子通常是作为电子、原子或某些化学基团的载体决定反应的性质。全酶=酶蛋白+辅助因子72.辅助因子分类(按其与酶蛋白结合的紧密程度)辅酶(coenzyme):与酶蛋白结合疏松,可用透析或超滤的方法分离。辅基(prostheticgroup):与酶蛋白结合紧密,不能用透析或超滤的方法分离。8辅助因子小分子有机化合物(B族维生素或其衍生物)无机金属离子一、酶的分子组成无机金属离子在结合酶中的作用1.参与组成酶的活性中心。2.在酶与底物之间起桥梁作用。3.维持酶分子发挥作用所必须的构象,稳定构象。4.中和阴离子、降低反应中的静电斥力。9一、酶的分子组成一种酶蛋白只能与一种辅助因子结合成一种特异的酶。一种辅助因子可以与不同的酶蛋白结合构成多种不同的特异酶。酶蛋白辅助因子全酶决定酶的特异性和高效性。决定酶的特异性和高效性。决定酶促反应的性质。决定酶促反应的性质。10二、酶的活性中心(activecenter)1.必需基团一小部分与酶的活性密切相关的基团称为酶的必需基团(essentialgroup)。催化基团(catalyticgroup)必需基团结合基团(bindinggroup)催化基团—影响底物分子中某些化学键的稳定性,促进底物转化为产物。结合基团—与底物结合生成酶-底物复合物。11常见的必需基团•主要包括:•丝氨酸的羟基•半胱氨酸的巯基•谷氨酸的羧基•组氨酸的咪唑基。H2NCHCCH2OHOOHOHH2NCHCCH2OHOSHSHH2NCHCCH2OHONNHNNH二、酶的活性中心(activecenter)122.酶的活性中心存在于酶分子中的必需基团,空间上彼此靠近形成一定的空间结构区域,这个区域能与底物特异结合并将底物转化为产物,起催化作用的空间区域,称为酶的活性中心。二、酶的活性中心(activecenter)13底物活性中心以外的必需基团结合基团催化基团活性中心14*谷氨酸35和天冬氨酸52是催化基团;*色氨酸62和63、天冬氨酸101和色氨酸108是结合基团;*A~F为底物多糖链的糖基,位于酶的活性中心形成的裂隙中。溶菌酶的活性中心153.活性中心以外的其余结构二、酶的活性中心(activecenter)维系活性中心的三维结构骨架。与底物结合,释放能量,推动反应进行。决定酶促反应的特异性。调控酶的活性(调节区)。不同酶分子的活性中心结构不同,只能结合与之适应的底物,发生一定的化学反应。-------酶催化专一性不同酶分子的活性中心结构不同,只能结合与之适应的底物,发生一定的化学反应。-------酶催化专一性酶...