《师范学院酶》PPT课件.ppt
《《师范学院酶》PPT课件.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《《师范学院酶》PPT课件.ppt(62页珍藏版)》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、第三章第三章 酶酶v一、酶的概念及作用特点v二、酶的命名及分类v三、酶催化的专一性v四、酶促反应的动力学v五、酶的作用机理v六、变构酶与同工酶一、酶的概念及作用特点一、酶的概念及作用特点(一)概念(一)概念 酶是由活细胞产生的具有催化作用的蛋白质,又叫生物催化剂(Biocatalysts)。v绝大多数的酶都是蛋白质(Enzyme)。v酶催化的生物化学反应,称为酶促反应Enzymatic reaction。v在酶的催化下发生化学变化的物质,称为底物substrate。(二)酶的作用特点(二)酶的作用特点1.酶和一般催化剂的共性酶和一般催化剂的共性v用量少而催化率高。用量少而催化率高。v它能够改变
2、化学反应的速度,但是不能改变化学它能够改变化学反应的速度,但是不能改变化学反应平衡。酶本身在反应前后也不发生变化。反应平衡。酶本身在反应前后也不发生变化。v酶能够稳定底物形成的过渡状态,降低反应的活酶能够稳定底物形成的过渡状态,降低反应的活化能,从而加速反应的进行化能,从而加速反应的进行。2.酶作为生物催化剂的特性酶作为生物催化剂的特性1)高效性高效性v酶的催化作用可使反应速度提高酶的催化作用可使反应速度提高10 101倍倍。例如:过氧化氢分解例如:过氧化氢分解 2H2O2 2H2O +O2v用用FeFe3+3+催化,效率为催化,效率为6 61010-4-4 mol/mol/mol.Smol.
3、S,而用过氧化而用过氧化氢酶催化,效率为氢酶催化,效率为6 610106 6 mol/mol/mol.Smol.S。v转换数(转换数(turnover numberturnover number)的概念:每秒钟每个酶的概念:每秒钟每个酶分子能催化底物发生变化的微摩尔数,用分子能催化底物发生变化的微摩尔数,用kcatkcat表示表示(mol/Smol/S )。)。v-淀粉酶催化淀粉水解,淀粉酶催化淀粉水解,1 1克结晶酶在克结晶酶在6565 C C条件下可条件下可催化催化2 2吨淀粉水解。吨淀粉水解。2)专一性专一性酶的专一性:酶的专一性:又称为特异性,是指酶在催化生化又称为特异性,是指酶在催化
4、生化反应时对底物的选择性,即一种酶只能作用于某一反应时对底物的选择性,即一种酶只能作用于某一类或某一种特定的物质。亦即酶只能催化某一类或类或某一种特定的物质。亦即酶只能催化某一类或某一种化学反应。某一种化学反应。例如:蛋白酶催化蛋白质的水解;淀粉酶催化淀粉例如:蛋白酶催化蛋白质的水解;淀粉酶催化淀粉的水解;核酸酶催化核酸的水解。的水解;核酸酶催化核酸的水解。3)反应条件温和反应条件温和酶促反应一般在酶促反应一般在pH 5-8 水溶液中进行,反应温度水溶液中进行,反应温度范围为范围为20-40 C。高温或其它苛刻的物理或化学条件,将引起酶的高温或其它苛刻的物理或化学条件,将引起酶的失活。失活。4
5、)酶易失活酶易失活凡能使蛋白质变性的因素如强酸、强碱高温等凡能使蛋白质变性的因素如强酸、强碱高温等条件都能使酶破坏而完全失去活性。所以酶作条件都能使酶破坏而完全失去活性。所以酶作用一般都要求比较温和的条件如常温、常压和用一般都要求比较温和的条件如常温、常压和接近中性的酸碱度接近中性的酸碱度5)酶活力可调节控制酶活力可调节控制如抑制剂调节、共价修饰调节、反馈调节、如抑制剂调节、共价修饰调节、反馈调节、酶原激活及激素控制等。酶原激活及激素控制等。)某些酶催化活力与辅酶、辅基及金属某些酶催化活力与辅酶、辅基及金属离子有关离子有关。二、酶的命名及分类二、酶的命名及分类(一)酶的命名(一)酶的命名(1)
6、习惯命名法)习惯命名法根据其催化底物来命名(蛋白酶;淀粉酶)根据其催化底物来命名(蛋白酶;淀粉酶)根据所催化反应的性质来命名(水解酶;转氨酶;根据所催化反应的性质来命名(水解酶;转氨酶;裂解酶等)裂解酶等)结合上述两个原则来命名(琥珀酸脱氢酶)结合上述两个原则来命名(琥珀酸脱氢酶)有时在这些命名基础上加上酶的来源或其它特点有时在这些命名基础上加上酶的来源或其它特点(胃蛋白酶、胰蛋白酶、硷性磷酸脂酶和酸性磷(胃蛋白酶、胰蛋白酶、硷性磷酸脂酶和酸性磷酸脂酶)。酸脂酶)。(2)国际系统命名法国际系统命名法v系统名称包括底物名称、构型、反应性系统名称包括底物名称、构型、反应性质,最后加质,最后加一个酶
7、字。一个酶字。例如:例如:习惯名称习惯名称:谷丙转氨酶谷丙转氨酶系统名称系统名称:丙氨酸:丙氨酸:-酮戊二酸氨基转移酶酮戊二酸氨基转移酶 酶催化的反应酶催化的反应:-酮戊二酸酮戊二酸 +丙氨酸丙氨酸谷氨酸谷氨酸 +丙酮酸丙酮酸(二)酶的分类(二)酶的分类1、从化学性质分(国际系统分类法)、从化学性质分(国际系统分类法)v1)氧化还原酶类)氧化还原酶类v2)转移酶类)转移酶类v3)水解酶类)水解酶类v4)裂解酶类)裂解酶类v5)异构酶类)异构酶类v6)合成酶)合成酶类类1)1)氧化氧化-还原酶类还原酶类 Oxido-reductasesv氧化氧化-还原酶催化氧化还原酶催化氧化-还原反应。还原反应
8、。v主要包括脱氢主要包括脱氢酶酶(dehydrogenasedehydrogenase)和氧化酶和氧化酶(OxidaseOxidase)。如,乳酸如,乳酸(Lactate)(Lactate)脱氢酶催化乳酸的脱氢反脱氢酶催化乳酸的脱氢反应。应。2)转移)转移(移换移换)酶类酶类 Transferasesv转移酶催化基团转移反应,即将一个底物分子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。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例如,谷丙转氨酶催化的氨基转移反应。3)水解酶类)水解酶类 hydrolasesv水解酶催化底物的加水分解
9、反应。水解酶催化底物的加水分解反应。v主要包括淀粉酶、蛋白酶、核酸酶及脂酶等。主要包括淀粉酶、蛋白酶、核酸酶及脂酶等。v例如,脂肪酶例如,脂肪酶(Lipase)(Lipase)催化的脂的水解反应:催化的脂的水解反应:4)裂合(裂解)裂合(裂解)酶类酶类 Lyasen主要包括醛缩酶、水化酶(脱水酶)及脱氨酶主要包括醛缩酶、水化酶(脱水酶)及脱氨酶等。等。n裂合酶催化从底物分子中移去一个基团或原子裂合酶催化从底物分子中移去一个基团或原子而形成双键的反应及其逆反应。而形成双键的反应及其逆反应。n例如,例如,苹果酸裂合酶即延胡索酸水合酶催化苹果酸裂合酶即延胡索酸水合酶催化的反应。的反应。5)异构)异构
10、酶类酶类 Isomerasesv异构酶催化各种同分异构体的相互转化,即底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。物分子内基团或原子的重排过程。例如,例如,6-6-磷酸葡萄糖异构酶催化的反应磷酸葡萄糖异构酶催化的反应。6 6)合成酶类)合成酶类 LigasesLigases orSynthetasesorSynthetasesv合成酶,又称为连接酶,能够催化合成酶,又称为连接酶,能够催化C-CC-C、C-OC-O、C-N C-N 以及以及C-S C-S 键的形成反应。这类反应必须键的形成反应。这类反应必须与与ATPATP分解反应相互偶联。分解反应相互偶联。A+B+A
11、TP+H-O-H=AA+B+ATP+H-O-H=A-B+ADP+PiB+ADP+Pi 例如,例如,丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶催化的反应。催化的反应。丙酮酸丙酮酸 +COCO2 2 草酰乙酸草酰乙酸2、按酶的化学组成分类、按酶的化学组成分类v简单蛋白酶:简单蛋白酶:指酶的活性仅仅决定于它的蛋白指酶的活性仅仅决定于它的蛋白质结构。如脲酶、蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶。质结构。如脲酶、蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶。v结合蛋白酶:结合蛋白酶:这些酶只有在结合了非蛋白组分这些酶只有在结合了非蛋白组分(辅助因子)后,才表现出酶的活性(辅助因子)后,才表现出酶的活性。3、根据酶的分子结构特点分类根据酶的分子结构特点分类单
12、体单体酶酶(monomeric enzyme):):一般由一条肽一般由一条肽链组成,链组成,如溶菌酶、胰蛋白酶、木瓜蛋白酶等。如溶菌酶、胰蛋白酶、木瓜蛋白酶等。寡聚酶寡聚酶(oligomeric enzyme):由):由2个或个或2个以上亚基组成,亚基间可以相同也可不同。个以上亚基组成,亚基间可以相同也可不同。亚基间以次级键缔合。如亚基间以次级键缔合。如3-磷酸甘油醛脱氢酶、磷酸甘油醛脱氢酶、乳酸脱氢酶、丙酮酸激酶等。乳酸脱氢酶、丙酮酸激酶等。多酶体系多酶体系(multienzyme system):):由几种由几种酶靠非共价键彼此嵌合而成。主要指结构化的酶靠非共价键彼此嵌合而成。主要指结构化
13、的多酶复合体如丙酮酸脱氢酶系、脂肪酸合成酶多酶复合体如丙酮酸脱氢酶系、脂肪酸合成酶复合体等。复合体等。三、酶催化的专一性三、酶催化的专一性v酶酶催化的专一性(催化的专一性(specificity)是酶作用最显著是酶作用最显著的特性之一。的特性之一。v指酶对它所作用的底物有严格的选择性。一种指酶对它所作用的底物有严格的选择性。一种酶只能作用于某一种或某一类结构性质相似的酶只能作用于某一种或某一类结构性质相似的物质。物质。酶的底物专一性类型:酶的底物专一性类型:结构专一性和立体异构专一性。结构专一性和立体异构专一性。(一)结构专一性(一)结构专一性v(1)绝对专一性()绝对专一性(Absolute
14、 specificity)有些酶对底物的要求非常严格,只作用于一个有些酶对底物的要求非常严格,只作用于一个特定的底物。这种专一性称为绝对专一性。特定的底物。这种专一性称为绝对专一性。例如:脲酶、麦芽糖酶、淀粉酶、碳酸酐酶及例如:脲酶、麦芽糖酶、淀粉酶、碳酸酐酶及延胡索酸水化酶(只作用于反丁烯二酸)等。延胡索酸水化酶(只作用于反丁烯二酸)等。(2)相对专一性)相对专一性(Relative Specificity)v有些酶的作用对象不是一种底物,而是一类化合有些酶的作用对象不是一种底物,而是一类化合物或一类化学键。这种专一性称为相对专一性物或一类化学键。这种专一性称为相对专一性(Relative
15、Specificity)。包括包括:v基团专一性(对键两端的基团要求的程度不同,基团专一性(对键两端的基团要求的程度不同,只对其中一个基团要求严格)只对其中一个基团要求严格)。如如-葡萄糖苷酶,葡萄糖苷酶,催化由催化由-葡萄糖所构成的糖苷水解,但对于糖苷的葡萄糖所构成的糖苷水解,但对于糖苷的另一端没有严格要求。胰蛋白酶,水解硷性氨基另一端没有严格要求。胰蛋白酶,水解硷性氨基酸的羧基形成的肽键。酸的羧基形成的肽键。v键键(Bond)专一性专一性。如酯酶催化酯的水解,对于酯。如酯酶催化酯的水解,对于酯两端的基团没有严格的要求。两端的基团没有严格的要求。(二)立体异构专一性(二)立体异构专一性1、旋
16、光异构专一性、旋光异构专一性v有些酶对旋光异物体的底物构型有严格的选择有些酶对旋光异物体的底物构型有严格的选择性。性。例如,例如,淀粉酶淀粉酶只能选择性地水解只能选择性地水解D葡萄糖形葡萄糖形成的成的1,4糖苷键;糖苷键;L-氨基酸氧化酶氨基酸氧化酶只能催化只能催化L-氨基酸氧化;氨基酸氧化;乳酸脱氢酶乳酸脱氢酶只对只对L-乳酸是专一的乳酸是专一的。2、几何异构专一性、几何异构专一性v有些酶只能选择性催化某种几何异构体底物的有些酶只能选择性催化某种几何异构体底物的反应,而对另一种构型则无催化作用。反应,而对另一种构型则无催化作用。如如延胡索酸水合酶延胡索酸水合酶只能催化延胡索酸即反丁只能催化延
17、胡索酸即反丁烯二酸水合生成苹果酸,对马来酸(顺丁烯烯二酸水合生成苹果酸,对马来酸(顺丁烯二酸)则不起作用;二酸)则不起作用;丁二酸(琥珀酸)脱氢酶。丁二酸(琥珀酸)脱氢酶。四、酶促反应的动力学四、酶促反应的动力学(一)酶活力与酶反应速度(一)酶活力与酶反应速度 1.1.酶活力酶活力(enzyme activity):也称):也称酶活性酶活性,指,指酶催化一定化学反应的能力。其大小可用在一酶催化一定化学反应的能力。其大小可用在一定条件下,它所催化的某一化学反应的反应速定条件下,它所催化的某一化学反应的反应速度(度(reaction rate)来表示。来表示。2.2.酶反应速度酶反应速度:用单位时
18、间内、单位体积中底:用单位时间内、单位体积中底物的减少量或增加量来表示。单位:浓度物的减少量或增加量来表示。单位:浓度/单单位时间位时间产产物物浓浓度度时间时间酶反应速度曲线酶反应速度曲线斜率斜率=浓度浓度/时间时间=引起酶反应速度降低的原因:引起酶反应速度降低的原因:底物浓度的降低;酶的部分失活;产物底物浓度的降低;酶的部分失活;产物对酶的抑制;产物增加引起的逆反应速对酶的抑制;产物增加引起的逆反应速度的增加等度的增加等研究酶反应速度以酶促反研究酶反应速度以酶促反应的初速度(应的初速度(initial initial speedspeed)为准。)为准。3.酶的活力单位酶的活力单位(1)1)
19、酶的活力单位:酶的活力单位:19611961年,提出用年,提出用“国际单位国际单位”(IUIU)表示酶活力,表示酶活力,即:即:1 1个酶活力单位,是指在标准条件个酶活力单位,是指在标准条件(25(25 C,C,最适底物浓度和最适底物浓度和最适最适pHpH)下,下,1 1分钟内催化底分钟内催化底物中物中1 1微摩尔有关基团的酶量。微摩尔有关基团的酶量。1IU=1IU=mol/minmol/min 1972 1972年,提出新的酶活力国际单位:最适条件下,每年,提出新的酶活力国际单位:最适条件下,每秒钟能催化秒钟能催化1mol1mol底物转化为产物所需的酶量,定底物转化为产物所需的酶量,定为为1
20、Kat=1mol/s 1Kat=1mol/s 所以所以:1Kat=60X101Kat=60X106 6 IUIU 习惯用法:习惯用法:每小时催化每小时催化1 1克底物所需的酶量。克底物所需的酶量。(2)(2)酶的比活力:酶的比活力:每毫克酶蛋白所具有的酶活力单位数,每毫克酶蛋白所具有的酶活力单位数,用用U/mgU/mg蛋白、蛋白、IU/mgIU/mg蛋白蛋白、Kat/mgKat/mg蛋白蛋白 表示。实质表示。实质表示单位蛋白质的催化能力。表示单位蛋白质的催化能力。(二)影响酶反应速度的因素(二)影响酶反应速度的因素1.底物浓度对酶促反应速度的影响底物浓度对酶促反应速度的影响v在低底物浓度时在低
21、底物浓度时,反应反应速度与底物浓度成正比,速度与底物浓度成正比,表现为一级反应特征。表现为一级反应特征。v当底物浓度达到一定值,当底物浓度达到一定值,反应速度达到最大值反应速度达到最大值(V Vmaxmax),此时再增加底),此时再增加底物浓度,反应速度不再增物浓度,反应速度不再增加,表现为零级反应加,表现为零级反应。1)酶反应与底物浓度的关系)酶反应与底物浓度的关系vESESPEvMichaelis和和Menten根据化学反应动力学的根据化学反应动力学的基本原理,推导出了底物浓度与酶反应速度关基本原理,推导出了底物浓度与酶反应速度关系的数学表达式,即米氏方程式:系的数学表达式,即米氏方程式:
22、K Km m 即为米氏常数即为米氏常数V Vmaxmax为最大反应速为最大反应速度度v左式表示:米氏常数是反左式表示:米氏常数是反应速度为最大值的一半时的应速度为最大值的一半时的底物浓度。底物浓度。v当反应速度等于最大速度当反应速度等于最大速度一半时一半时,即即V V=1/2 =1/2 V Vmaxmax,K Km=S m=S v因此因此,米氏常数的单位为米氏常数的单位为mol/Lmol/L。2)米氏常数Km(1)米氏常数)米氏常数KmKm的意义的意义v不同的酶具有不同不同的酶具有不同K Km m值,它是酶的一个重要的值,它是酶的一个重要的特征物理常数。特征物理常数。vK Km m值只是在固定
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 师范学院酶 师范学院 PPT 课件
限制150内