酶

University of Colorado Boulder, CO, USA b. 1947
rRNA
3.1.6 同工酶 (Isoenzymes)
* 定义 同工酶(isoenzyme)是指催化
相同的化学反应，而酶分子组成、
结构和性质都不相同的一组酶。
乳酸脱氢酶同工酶
血清中，五种乳酸脱氢酶(LDH)由H(心肌型)和 M(骨骼肌型)两类亚基组成。
詹姆士· 萨姆纳 James Batcheller Sumner
"for his discovery that enzymes can be crystallized" The Nobel Prize in Chemistry 1946 Cornell University Ithaca, NY, USA b. 1887 d. 1955
（7）核酶： 一类特殊的RNA，能催化RNA分子中的磷酸 酯键的水解及其逆反应。

系统编号：
EC: 1. 4. 1. 3 谷氨酸脱氢酶 EC ---- enzyme commission 1. ---- 类 （氧化还原酶类） 4. ---- 亚类 1. ---- 亚-亚类 3. ---- 亚-亚类中的排序
NADH
3.1.2
酶的分类及编号
(1).氧化还原酶类(oxidoreductases)
(2).转移酶类 (transferases )
(3).水解酶类 (hydrolases)
(4).裂合酶类 (lyases)
(5).异构酶类( isomerases)
(6).连接酶类或合成酶类 (ligases, synthetases) (7).核酶
NAD+（辅酶Ⅰ） FAD和FMN（黄素辅酶） TPP（硫胺素焦磷酸酯） 四氢叶酸（THFA） 辅酶A
B5（烟酰胺） B2（核黄素） B1（硫胺素） B11（叶酸） B3（泛酸）
生物素
磷酸吡哆素 辅酶B12 硫辛酸
B7（生物素）
B6（吡哆素） B12（钴维素）
CO2转移
转氨基 异构化
羧化酶
转氨酶 变位酶 丙酮酸脱氢酶系

金属酶 金属激酶
3.1.4辅因子
辅酶的作用
在反应中起运输载体的作用，传递电子、 质子或其它基团。
金属离子的作用 稳定酶的构象； 参与催化反应，传递电子； 在酶与底物间起桥梁作用； 中和阴离子，降低反应中的静电斥力等。
重要的辅酶及其前体维生素
辅酶 前体维生素 功能 传递质子和电子 传递质子和电子 基团转移 一碳基团转移 酰基转移 全酶 脱氢酶 脱氢酶 脱羧酶 合成酶 合成酶
一些酶的命名举例
3.1.3 酶的组成
根据酶蛋白分子的特点：
单体酶：一条或多条多肽链通过二硫键连接成一整体。 溶菌酶、胰凝乳蛋白酶
寡聚酶：由2个或2个以上亚基组成。次级键 多酶体系：由几种酶以非共价键彼此形成的复合体。 依次催化一系列反应。脂肪酸合成酶复合体
根据酶化学组成：
单纯蛋白酶 (simple enzyme) 结合蛋白酶 (conjugated enzyme) 蛋白质部分：脱辅基蛋白 (apoenzyme) 全酶 (holoenzyme) 辅酶：有机分子或有机 辅因子 金属离子 (cofactor) 金属离子：



The Nobel Prize in Chemistry 1989
"for their discovery of catalytic properties of RNA"
Sidney Altman
Yale University New Haven, CT, USA b. 1939
Thomas R. Cech
（1）
氧化-还原酶

氧化-还原酶：催化氧化-还原反应。 主要包括脱氢酶(Dehydrogenase)和氧化酶(Oxidase)。 如，乳酸(Lactate)脱氢酶催化乳酸的脱氢反应。
CH3CHCOOH NAD OH
+
CH3CCOOH NADH O
H
+
烟酰胺腺嘌呤二核苷酸
(2)
转移酶
转移酶催化基团转移反应，即将一个底物分子 的基团或原子转移到另一个底物的分子上。 例如， 谷丙转氨酶催化的氨基转移反应。

形成原因：



蛋白质的基因编码不同 两条或多条亚基的肽链，通过共价键形成杂聚体 不同构象的蛋白质 同一条多肽链衍生的蛋白质 单亚基聚合的多聚体 与其它基团结合的蛋白质 酶的修饰
3.2酶的结构及催化特点 3.2.1 酶的结构
活性部位： 结合部位：与底物形成复合物 催化部位：激活底物，降低过渡态活化能 调控部位：调节酶促反应的速率或方向
酶研究历史
公元前两千多年，我国已有酿酒记载。 1850s 巴斯德（Pasteur） 研究酿酒酵母 1878年 Kühne(屈内)给出统一名词“Enzyme” 1897年Büchner（布赫讷）阐明发酵是酶作用的化学本质。1911年 诺贝尔化学奖。 1913 年 Michaelis & Menten, 提出酶动力学（Enzymatic kinetics） 1926 年Sumner第一次从刀豆中提出了脲酶结晶，证明其具有蛋白 质的一切性质。 (1946 Nobel prize in chemistry) 1982 年 核酶（Ribozyme） (1989 Nobel prize in chemistry) Boyer和Walker阐明了三磷酸腺苷合成酶的机理（1997年Nobel prize in chemistry） 4000多种酶已被鉴定, 抗体酶、寡聚酶、同工酶、诱导酶、金属 酶 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)。
2
黄素单核苷酸（FMN)
脱氢酶的辅酶
质子和电子的传递体
黄素腺嘌呤二核苷酸( FAD )
VB3
3
3.1.5 核酶

核酶一词用于描述具有催化活性的RNA, 即化学本质是核糖 核酸(RNA), 却具有酶的催化功能。 核酶的作用底物可以是不同的RNA分子或同一RNA分子中 的某些部位。 核酶的功能:切割RNA、切割DNA、RNA 连接酶、磷酸酶、 自身复制等活性。大多数核酶通过催化转磷酸酯和磷酸二酯 键水解反应参与RNA自身剪切、加工过程。 与蛋白质酶相比，核酶的催化效率较低，是一种较为原始的 催化酶。

(3)
水解酶
水解酶催化底物的加水分解反应。 主要包括淀粉酶、蛋白酶、核酸酶及脂酶等。 例如，脂肪酶(Lipase)催化的脂的水解反应

(4)
裂合酶


裂合酶催化从底物分子中移去一个基团或原子 形成双键的反应及其逆反应。 主要包括醛缩酶、水化酶及脱氨酶等。 例如， 延胡索酸水合酶催化的反应。
延胡索酸
苹果酸
(5)
异构酶
异构酶催化各种同分异构体的相互转化，即底物 分子内基团或原子的重排过程。 例如，6-磷酸葡萄糖异构酶催化的反应。Fra bibliotek6)合成酶
合成酶，又称为连接酶，能够催化C-C、C-O、 C-N 以及C-S 键的形成反应。这类反应必须 与ATP分解反应相互偶联。
A + B + ATP A-B + ADP +Pi 例如，丙酮酸羧化酶催化的反应 丙酮酸 + CO2 草酰乙酸
骨骼肌: 乳酸
LDH5
丙酮酸
组成和电泳行为
HHHH (LDH1) HHHM (LDH2) HHMM (LDH3) HMMM (LDH4) MMMM (LDH5)

同工酶测定已成为临床诊断的一个重要组成 部分。

当某组织病变时，存在这些组织中的某种特 殊的同工酶就会释放出来，使同工酶谱发生 改变，测定血清中相应同工酶谱能较准确地 反映病变的部位和损伤程度，有助于疾病诊 断。 如正常血清LDH2活性高于LDH1，心肌梗死 时细胞内LDH1大量释放到血液，使血清中 LDH1活性高于LDH2，而肝病时LDH5活性 升高。
路易斯· 巴斯德（Louis Pasteur)
1822年12月27日－1895年9月28日
法国微生物学家、化学家、 微生物学的奠基人之一。 “进入科学王国的最完美无缺的人”
路易斯· 巴斯德（Louis Pasteur)
★ 1848年研究酒石酸的旋光性，发现酒石酸有右 旋和左旋现象及内消旋体和外消旋体。 ★ 证实发酵作用都是由于微生物引起，加热可以 杀灭微生物，并应用“巴氏消毒法”在各种食物和 饮料上。 ★ 证实传染病都是微生物在生物体内的发展引起。 ★ 提出了预防接种措施，认为传染病的微生物在 特殊的培养之下可以减轻毒力，变成防病的疫苗。
O=C 尿素 NH2 + H2O
脲酶
NH2
2 NH3↑ + CO2↑
The Nobel Prize in Chemistry 1989
"for their discovery of catalytic properties of RNA"
Sidney Altman
Yale University New Haven, CT, USA b. 1939
Enzyme
第三章 生物催化剂----酶 enzyme
1、酶的命名、分类及组成 2、酶的结构和催化特点 3、酶的催化机制 4、酶的分离纯化及活力测定 5、酶催化动力学 6、酶的抑制作用 7、酶工程
3.1酶的命名、分类和组成
3.1.1 酶的命名

酶是一类由活细胞产生的，对其特异 底物具有高效催化作用的一类生物大 分子。
* 酶的特异性(specificity) 一种酶仅作用于一种或一类化合物，或 一定的化学键，催化一定的化学反应并生成 一定的产物。酶的这种特性称为酶的特异性 或专一性。