第六章酶化學(xué)(一)

1、酶是生物催化劑酶是生物催化劑（一）定義：（一）定義：生物體生物體一切生化反應(yīng)一切生化反應(yīng)都需酶催化才能進行！都需酶催化才能進行！（二）酶的特點：（二）酶的特點：1、酶的化學(xué)本質(zhì)、酶的化學(xué)本質(zhì)2、酶的化學(xué)組成、酶的化學(xué)組成3、酶的類型、酶的類型根據(jù)蛋白分子結(jié)構(gòu)不同分根據(jù)蛋白分子結(jié)構(gòu)不同分1、習(xí)慣命名、習(xí)慣命名(Commended name)：1) 根據(jù)酶的底物命名：如蛋白酶、淀粉酶2) 根據(jù)酶所催化的反應(yīng)性質(zhì)來命名：如轉(zhuǎn)氨酶，脫羧酶等3) 有的酶結(jié)合上述兩個原則來命名：乳酸脫氫酶、琥珀酸脫氫酶等 4) 在上述命名基礎(chǔ)上，有時還加上酶的來源或酶的其他特點：如胃蛋白酶、堿性磷酸酶等。 1961年前使

2、用年前使用（一）命名（一）命名乳酸乳酸 + NAD+丙酮酸丙酮酸 + NADH + H+乳酸：乳酸：NAD+氧化還原酶氧化還原酶當(dāng)?shù)孜餅樗畷r，可省略當(dāng)?shù)孜餅樗畷r，可省略I 系統(tǒng)名系統(tǒng)名：包括所有底物的名稱和反應(yīng)類型。包括所有底物的名稱和反應(yīng)類型。乳酸乳酸 + NAD+丙酮酸丙酮酸 + NADH + H+乳酸：乳酸：NAD+氧化還原酶氧化還原酶I 慣用名：慣用名：只取較重要的底物名稱和反應(yīng)類型。只取較重要的底物名稱和反應(yīng)類型。乳酸：乳酸：NAD+氧化還原酶氧化還原酶乳酸脫氫酶乳酸脫氫酶對于催化水解反應(yīng)的酶一般在酶的名稱上省去反應(yīng)類型對于催化水解反應(yīng)的酶一般在酶的名稱上省去反應(yīng)類型系統(tǒng)名一般都很長

3、，使用不方便，未得到推廣。系統(tǒng)名一般都很長，使用不方便，未得到推廣。（二）國際系統(tǒng)分類法（二）國際系統(tǒng)分類法G 1961年國際酶學(xué)委員會（年國際酶學(xué)委員會（Enzyme Committee, EC）根據(jù)酶所催化的反應(yīng)類）根據(jù)酶所催化的反應(yīng)類型和機理，把酶分成型和機理，把酶分成6大類：大類：1、氧化還原酶、氧化還原酶 OxidoreductaseCH3CHCOOHOHNAD+H+CH3CCOOHONADHAH2 + B（O2）A + BH2（H2O2，H2O）（1 1）脫氫酶類）脫氫酶類：催化直接從底物上脫氫的反應(yīng)：催化直接從底物上脫氫的反應(yīng)AH2 +BA +BH2（需輔酶（需輔酶或輔酶或輔酶）

4、（2 2）氧化酶類）氧化酶類催化底物脫氫，氧化生成催化底物脫氫，氧化生成H2O2：AH2 + O2A + H2O2（需（需FAD或或FMN）催化底物脫氫，氧化生成催化底物脫氫，氧化生成H2O：2AH2 + O22A + 2H2O（3 3）過氧化物酶）過氧化物酶ROO + H2O2RO + H2O + O2（4 4）加氧酶（雙加氧酶和單加氧酶）加氧酶（雙加氧酶和單加氧酶）O2 +OHOHC=OC=OOHOH（順，順-已二烯二酸）RH + O2 + 還原型輔助因子還原型輔助因子ROH + H2O + 氧化型輔助因子氧化型輔助因子（又稱（又稱羥化酶羥化酶）2、轉(zhuǎn)移酶、轉(zhuǎn)移酶 TransferaseC

5、H3CHCOOHNH2HOOCCH2CH2CCOOHOHOOCCH2CH2CHCOOHNH2CH3CCOOHOAX + BA +BX3、水解酶、水解酶 hydrolaseH2OCOOCH2CH3RRCOOHCH3CH2OHAB + H2OAOH + BH4、裂合酶、裂合酶 LyaseHOOCCH=CHCOOH H2OHOOCCH2CHCOOHOH5、異構(gòu)酶、異構(gòu)酶 IsomeraseOCH2OHOHOHOHOHOCH2OHCH2OHOHOHOHABPP6、合成酶、合成酶 Ligase or SynthetaseA + B + ATPAB + ADP +Pi乳酸脫氫酶乳酸脫氫酶 EC 1. 1.

6、 1. 27第1大類，氧化還原酶第1亞類，氧化基團CHOH第1亞亞類，H受體為NAD+該酶在亞亞類中的編號1、結(jié)構(gòu)專一性、結(jié)構(gòu)專一性 酶對所催化的分子（底物，酶對所催化的分子（底物，Substrate）化學(xué)結(jié)）化學(xué)結(jié)構(gòu)的特殊要求和選擇構(gòu)的特殊要求和選擇 類別：類別：絕對專一性絕對專一性和和相對專一性相對專一性2、立體異構(gòu)專一性、立體異構(gòu)專一性 酶除了對底物分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)有要求外，對其酶除了對底物分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)有要求外，對其立體異構(gòu)也有一定的要求立體異構(gòu)也有一定的要求 類別：類別：旋光異構(gòu)專一性旋光異構(gòu)專一性和和幾何異構(gòu)專一性幾何異構(gòu)專一性（一）酶的專一性類型（一）酶的專一性類型(2)、誘導(dǎo)契合

7、學(xué)說：、誘導(dǎo)契合學(xué)說：1958年年Koshland 提出：當(dāng)提出：當(dāng)E與與S接近時，接近時，E蛋白受蛋白受S分分子的誘導(dǎo)，其構(gòu)象發(fā)生有利于子的誘導(dǎo)，其構(gòu)象發(fā)生有利于S結(jié)合結(jié)合的變化，的變化，E與與S在此基礎(chǔ)上互補契合在此基礎(chǔ)上互補契合、進行反應(yīng)。酶表面并沒有一種與底物進行反應(yīng)。酶表面并沒有一種與底物互補的固定形狀，而只是由于底物的互補的固定形狀，而只是由于底物的誘導(dǎo)才形成了互補形狀誘導(dǎo)才形成了互補形狀.（一）酶作用在于降低反應(yīng)活化能（一）酶作用在于降低反應(yīng)活化能結(jié)合部位決定結(jié)合部位決定酶的專一性酶的專一性1、結(jié)合部位、結(jié)合部位 2、催化部位、催化部位AspHisSer活性中心重要基團活性中心重

8、要基團: His57 , Asp102 , Ser195底底 物物 活性中心以外活性中心以外的必需基團的必需基團結(jié)合基團結(jié)合基團催化基團催化基團 活性中心活性中心 在溶菌酶結(jié)構(gòu)的研究中，已得到其與底物形成復(fù)合物在溶菌酶結(jié)構(gòu)的研究中，已得到其與底物形成復(fù)合物的結(jié)晶，并得到了的結(jié)晶，并得到了X X線衍射圖，證明了線衍射圖，證明了ESES復(fù)合物的存在復(fù)合物的存在+（三）中間產(chǎn)物學(xué)說（三）中間產(chǎn)物學(xué)說1 1、底物和酶的鄰近與定向效應(yīng)、底物和酶的鄰近與定向效應(yīng)鄰近效應(yīng)：鄰近效應(yīng)：指底物與酶活性部位的靠近，減少底物指底物與酶活性部位的靠近，減少底物與酶的催化基團之間的距離，使反應(yīng)更易進行。與酶的催化基團之

9、間的距離，使反應(yīng)更易進行。定向效應(yīng)：定向效應(yīng)：指底物的反應(yīng)基團之間、酶的催化基團指底物的反應(yīng)基團之間、酶的催化基團與底物之間的正確定位與取向與底物之間的正確定位與取向2、底物變形和誘導(dǎo)契合、底物變形和誘導(dǎo)契合底物的結(jié)合可以誘導(dǎo)酶分子構(gòu)象的變化，而變化底物的結(jié)合可以誘導(dǎo)酶分子構(gòu)象的變化，而變化的酶分子又使底物分子的敏感鍵產(chǎn)生的酶分子又使底物分子的敏感鍵產(chǎn)生“張力張力”甚甚至至“變形變形”，從而促進酶，從而促進酶-底物中間產(chǎn)物進入過底物中間產(chǎn)物進入過渡態(tài)。渡態(tài)。3 3、酸堿催化、酸堿催化酶活性部位上的某些基團可以向反應(yīng)物提供質(zhì)子酶活性部位上的某些基團可以向反應(yīng)物提供質(zhì)子或接受質(zhì)子，從而穩(wěn)定過渡態(tài)，

10、降低反應(yīng)的活化或接受質(zhì)子，從而穩(wěn)定過渡態(tài)，降低反應(yīng)的活化能，加速反應(yīng)進行。能，加速反應(yīng)進行。4 4、共價催化、共價催化某些酶和底物之間形成相對不穩(wěn)定的共價中間物，某些酶和底物之間形成相對不穩(wěn)定的共價中間物，改變了反應(yīng)歷程，降低了反應(yīng)活化能，從而達到改變了反應(yīng)歷程，降低了反應(yīng)活化能，從而達到提高反應(yīng)速度的目的。提高反應(yīng)速度的目的。5 5、金屬離子催化、金屬離子催化在需要金屬離子的酶促反應(yīng)中，金屬離子可通過在需要金屬離子的酶促反應(yīng)中，金屬離子可通過多種途徑參加催化過程。多種途徑參加催化過程。如提高水的親和性；通如提高水的親和性；通過靜電作用屏蔽負電荷；可以通過結(jié)合底物為反過靜電作用屏蔽負電荷；可以通過結(jié)合底物為反應(yīng)定向；可在氧化還原反應(yīng)中能夠起到傳遞電子應(yīng)定向；可在氧化還原反應(yīng)中能夠起到傳遞電子的作用等。的作用等。6 6、多元催化和協(xié)同效應(yīng)、多元催化和協(xié)同效應(yīng)在酶促反應(yīng)中，常常是幾個基元催化反應(yīng)配合在在酶促反應(yīng)中，常常是幾個基元催化反應(yīng)配合在一起共同起作用。一起共同起作用。即在反應(yīng)中同時有酸堿催化和共價催化存在即在反應(yīng)中同時有酸堿催化和共價催化存在7 7、活性部位微環(huán)境的影響、活性部位微環(huán)境的影響酶分子表面有一個裂縫，而活性部位就位于疏水酶分子表面有一個裂縫，而活性部位就位于疏水環(huán)境的裂縫中。疏水環(huán)境中底物分子與催化基團環(huán)境的裂縫中。疏水環(huán)境中底物分子與催化基團之間的