优选第四章酶化学
第四章 酶学
辅助因子分类 （按其与酶蛋白结合的紧密程度） 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 疏松， 与酶蛋白结合疏松，可用透析或超滤的 方法除去。 方法除去。 辅基 (prosthetic group): : 与酶蛋白结合紧密，不能用透析或超 与酶蛋白结合紧密，不能用透析或超 紧密 滤的方法除去。
Binding cleft of lysozyme: amino acid residues that contact the substrate are in green, catalytic residues are orange
第二节 酶促反应的特点与机理
The Characteristic and Mechanism of EnzymeCharacteristic EnzymeCatalyzed Reaction
ห้องสมุดไป่ตู้第三章 酶
Enzyme
酶的概念
目前将生物催化剂分为两类
酶 、 核酶（脱氧核酶） 核酶（脱氧核酶）
酶是一类由活细胞产生的， 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蛋白质。 具有高效催化作用的蛋白质。
人卫版生物化学 第4章 酶
2. 多元催化(multielement catalysis) 3. 表面效应(surface effect)
目录
第四节
影响酶催化作用的 因素
目录
概念
研究各种因素对酶促反应速度的影响，并加以定 量的阐述。
影响因素包括有
酶浓度、底物浓度、pH、温度、 抑制剂、激活剂等。
※ 研究一种因素的影响时，其余各因素均恒定。
目录
* 举例：乳酸脱氢酶(LDH1～ LDH5)
H H H H H H H M H H M M H M M M M M M M
LDH1 亚基: (H4)
分布: 心肌细胞 中较多
LDH2 (H3M)
LDH3 (H2M2)
LDH4 (HM3)
LDH5 (M4)
肝、骨骼肌 细胞中较多
乳酸脱氢酶的同工酶
目录
目录
R
O P
O + X HO E
R
O P
O + O E HX
R'
O
R'
O
有机磷化合物
羟基酶
失活的酶
酸
Cl As Cl CH CHCl + E
SH
S
E
SH S
As
CH
CHCl +
2HCl
路易士气
巯基酶
失活的酶
酸
S E S As CH CHCl
CH2
SH SH OH E
SH
CH2
S As CH CHCl S OH
目录
一、底物浓度对反应速度的影响
研究前提 I. 单底物、单产物反应 II. 酶促反应速度一般在规定的反应条件下， 用单位时间内底物的消耗量和产物的生 成量来表示 III. 反应速度取其初速度，即底物的消耗量 很小（一般在5﹪以内）时的反应速度 IV.底物浓度远远大于酶浓度
第四章 酶的结构与功能
协同性的好处
1. 正协同性的优势 对于无协同性的米氏酶而言，将其反应速率从Vmax的 10% 增加到 90%时，需要较大的底物浓度增加。正协同 效应意味着酶对环境中底物浓度的变化更为敏感。这样 的结果可以使得机体内某些重要的调节酶能够根据环境 的变化对代谢进行更加灵敏的调节。
小核酶一般是来源于某些动、植物病毒的卫星RNA，主 要包括锤头状（hammerhead）核酶、发夹状（hairpin） 核酶、D型肝炎病毒（HDV）RNA、Varkud卫星（VS） 核酶和GlmS核开关。
大核酶包括：第一类和第二类自我剪接的内含子（selfsplicing introns）、催化真核细胞核mRNA前体剪接的剪 接体（spliceosome）、催化tRNA 前体在5′端后加工的核 糖核酸酶P和催化蛋白质生物合成的核糖体。
二、S型曲线和Hill方程
典型的别构酶催化的反应速率与底物浓度的S 型曲线
激活剂或抑制剂对别构酶活性的影响
S型曲线和Hill方程
既然米氏方程给出的是双曲线（v对[S]作图），所以它不适合具有底物 协同性的呈S型曲线的别构酶，但Hill方程却能够很好地说明别构酶的 动力学，Hill方程是：
Hill方程与米氏方程十分相似，它们的主要差别首先是Hill方程中的底 物浓度[S]被提高到h数量级，h被称为Hill系数；其次，方程底部的常 数不是Km，而是K0.5，该常数也被提高了h数量级。K0.5与Km相似，因 为它也是指速率为最大速率一半时候的底物浓度。
辅助因子的多为维生素或其衍生物。
酶高效的催化性
酶促反应与非酶促反应效率的比较
酶的专一性
是指酶对参与反应的底物有严格的选择性，即一种酶仅能作用于一 种底物，或一类分子结构相似的底物，发生某种特定类型的化学反 应，产生特定的产物。
高中化学 第四章 基本营养物质 高分子 重难点九 酶的结构和性质(含解析)新人教版选修5
重难点九酶的结构和性质【要点解读】一、酶酶催化作用的特点：(1)条件温和，不需加热．在接近体温和接近中性的条件下，酶就可以起作用．在30℃～50C之间酶的活性最强，超过适宜的温度时，酶将失去活性．(2)具有高度的专一性．如蛋白酶只能催化蛋白质的水解反应；淀粉酶只对淀粉起催化作用；等等．(3)具有高效催化作用．酶催化的化学反应速率，比普通催化剂高107～1013倍．【重难点指数】★★【重难点考向一】酶的性质【例1】下列有关酶的说法中不正确的是( )A．酶是具有催化作用的蛋白质B．酶具有选择性和专一性C．高温或重金属盐能降低酶的活性D．酶只有在强酸、强碱性条件下才能发挥作用【答案】D【名师点睛】酶是生物体内活细胞产生的生物催化剂，在体内的化学反应中能够加快反应速度；绝大多数酶的化学本质是蛋白质．具有催化效率高、专一性强、作用条件温和等特点，据此即可解答。
【重难点考向二】酶的多样性、专一性【例2】当我们吃馒头时，常常感觉到越嚼越甜．在这种变化中，起重要作用的是( ) A．舌的搅拌 B．牙齿的粉碎C．唾液中淀粉酶的催化 D．水的润湿【答案】C【解析】馒头进入口腔后，在牙齿的咀嚼和舌的搅拌下，与口腔内的唾液充分混合，而唾液中含有的唾液淀粉酶能够将淀粉分解为麦芽糖，麦芽糖有甜味．因此我们细嚼馒头会感觉到有甜味，就是因为唾液中的唾液淀粉酶将淀粉分解为麦芽糖的缘故；故选C。
【名师点睛】本题的关键是理解酶的概念，难度不大，生物体内含有千百种酶，它们支配着生物的新陈代谢、营养和能量转换等许多催化过程，与生命过程关系密切的反应大多是酶催化反应．但是酶不一定只在细胞内起催化作用。
【重难点考向三】酶的综合应用【例3】市场上有一种加酶洗衣粉，即在洗衣粉中加入少量的碱性蛋白酶，它的催化活性很强，衣物的汗渍、血迹以及人体排放的蛋白质油渍遇到它，都能水解而被除去，下列衣料中不能用加酶洗衣粉洗涤的是( )①棉织品②毛织品③腈纶制品④蚕丝制品⑤涤纶制品⑥锦纶制品A．①②③ B．②④ C．③④⑤ D．③⑤⑥【答案】B【名师点睛】考查蛋白质的性质，从衣料中成分中是否含有蛋白质来分析，加酶洗衣粉，能将衣服上汗渍、血迹及人体排放的蛋白质分解而除去，主要成分是蛋白质的制品都不能用加酶洗衣粉。
第四章生物催化剂-酶-第二章酶(Enzyme)
第四章生物催化剂—酶生命的底子特征是新陈代谢，生物体在新陈代谢过程中，几乎所有的化学反响都是在生物催化剂——酶(enzyme)的催化下进行的。
但是20世纪80年代发现还有一类生物催化剂，称为核酶〔ribozyme〕，它主要作用于RNA的剪接。
本章主要介绍酶的有关内容，因为生物体的一切生命活动都是在酶的催化下平衡协调地进行，临床上许多疾病都与酶的异常密切相关，许多临床常用药物亦是通过影响酶的作用来达到治疗。
第一节酶是生物催化剂一、生物催化剂〔一〕酶酶是由活细胞发生的具有催化功能的蛋白质，它是最主要的生物催化剂。
酶所催化的化学反响称为酶促反响。
在酶促反响中被酶催化的物质叫底物〔substrate，S〕；经酶催化所发生的物质叫产品〔product，P〕；酶所具有的催化能力称为酶的“活性〞，如果酶丧掉催化能力称为酶掉活。
1926年Sumner初次从刀豆中提取脲酶结晶并率先提出酶的化学本质是蛋白质。
到目前为止，纯化和结晶的酶已超过2000余种。
按照酶的化学组成成分不同，可将其分为纯真酶〔simple enzyme〕和结合酶〔conjugated enzyme〕两类。
1．纯真酶这类酶的底子组成单元仅为氨基酸，通常只有一条多肽链。
它的催化活性仅仅决定于它的蛋白质布局。
如淀粉酶、脂肪酶、蛋白酶等均属于纯真酶。
2．结合酶这类酶由蛋白质局部和非蛋白质局部组成，前者称为酶蛋白〔apoenzyme〕，后者称为辅助因子〔cofactor〕。
酶蛋白与辅助因子结合形成的复合物称为全酶〔holoenzyme〕。
只有全酶才有催化作用。
酶蛋白在酶促反响中起着决定反响特异性的作用，辅助因子那么决定反响的类型，参与电子、原子、基团的传递。
辅助因子的化学本质是金属离子或小分子有机化合物，按其与酶蛋白结合的紧密程度不同可分为辅酶〔coenzyme〕与辅基〔prosthetic group〕。
辅酶与酶蛋白结合疏松，可用透析或超滤的方法除去。
生物化学笔记之第四章酶
第四章酶酶是一类具有高效率、高度专一性、活性可调节的高分子生物催化剂。
1957巴斯德提出酒精发酵是酵母细胞活动的结果。
1 分子Glc→2分子乙醇+2分子CO2 从Glc开始，经过12种酶催化，12步反应，生成乙醇。
1897 Buchner兄弟证明发酵与细胞的活动无关，不含细胞的酵母汁也能进行乙醇发酵。
1913 Michaelis和Menten提出米氏学说—酶促动力学原理。
1926 Sumner首次从刀豆中提出脲酶结晶，并证明具有蛋白质性质。
1969 化学合成核糖核酸酶。
1967-1970 从E.coli中发现第I、第II类限制性核酸内切酶。
1986 Cech发现四膜虫细胞大核期间26S rRNA前体具有自我剪接功能。
ribozyme ，deoxyribozymeE.coRI5’——GAA TTC——3’3’——CTTAAG——5’限制作用修饰作用5’——GAATTC——3’5’——GAA TTC——3’3’——CTTAAG——5’ 3’——CTTAAG——5’第一节酶学概论一、酶的生物学意义大肠杆菌生命周期20分钟，生物体内化学反应变得容易和迅速进行的根本原因是体内普通存在生物催化剂—酶。
没有酶，生长、发育、运动等等生命活动就无法继续。
限制性核酸内切酶（限制-修饰）二、酶的概念及其作用特点1、酶是一种生物催化剂酶是一类具有高效率、高度专一性、活性可调节的高分子生物催化剂。
生物催化剂：酶(enzyme)，核（糖）酶(ribozyme)，脱氧核（糖）酶(deoxyribozyme)2、酶催化反应的特点（1）、催化效率高酶催化反应速度是相应的无催化反应的108-1020倍，并且至少高出非酶催化反应速度几个数量级。
（2）、专一性高酶对反应的底物和产物都有极高的专一性，几乎没有副反应发生。
（3）、反应条件温和温度低于100℃，正常大气压，中性pH环境。
（4）、活性可调节根据据生物体的需要，许多酶的活性可受多种调节机制的灵活调节，包括：别构调节、酶的共价修饰、酶的合成、活化与降解等。
优选生物化学酶的化学
多酶复合体(multienzyme complex)：由几种酶靠非共价键彼此 嵌合而成。
多酶复合体及其进化
一、酶催化作用的特点 二、酶的化学本质及其组成 三、酶的命名和分类 四、酶的专一性 五、酶的动力测定和分离纯化 六、核酶 七、抗体酶 八、酶工程简介
酶的编号
酶的分类
1 氧化还原酶类 2 转移酶类 3 水解酶类 4 裂合酶类 5 异构酶类 6 连接酶类
六大类酶的特征
1 氧化-还原酶 Oxidoreductase
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。
OH
CH2OH
CH2OH
O OH
OH OH
6 合成酶 Ligase or Synthetase
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 + H-O-H ===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
习惯命名法:
1、根据其催化底物来命名； 2、根据所催化反应的性质来命名； 3、结合上述两个原则来命名; 4、有时在这些命名基础上加上酶的来源或其它特点。
国际系统命名法
系统名称包括底物名称、构型、反应性质，最后加一个酶字。
E.g. 习惯名称: 谷丙转氨酶 系统名称: 丙氨酸：-酮戊二酸氨基转移酶
第四章化学酶工程-酶的人工模拟(2)资料
2.3 抗体催化的实现
O2N
a O2N
O2N
O OO 底物
N Kcat/K = 770
O OH
OO 过渡态
OO
P
N
O
1
过渡态类似物
F3C N O
O O 底物
NH O
Kcat/K = 960
b
H F3C N
O
C N
O
HN
2
OO P
O
NH
O 过渡态类似物
O OH
a: Schultz group, University of California, Berkeey
研究热点
CD分子
原来：在CD的两面引入催化基团，通过柔 性或刚性加冕引入疏水基团，改善CD的疏 水结合和催化功能
现在，桥联环糊精和聚合环糊精，可得到双 重或多重疏水结合作用和多重识别作用
Artificial Enzyme for Cytochrome P-450
Manganese porphyrin attached to four -cyclodextrins
4.4 还原反应
O2N
O
O
11
O2N
NaBH3CN
OCH3 96.3%ee O2N
O
N
OH
O
TSA 13
O
OH 12
OCH3
Hsich, L.C., Yonkovich, S., Kochersperger, L., Schultz, P.G., Science,1993,260,337
▪ macrocycles that are made from phenol or P-tert-butylphenol.