第二章： 酶和其他生物催化剂_PPT幻灯片

多功能酶（multifunctional enzyme)或称串联 酶（tandem enzyme）,多种催化功能融合于一 条多肽链的酶 ,如：哺乳动物脂肪酸合成酶
大肠杆菌： 7种酶蛋白聚合在一起构成多酶体系 高等动物：7种酶活性都在同一条约250KD的多肽 链上，由一个基因编码
同工酶 (isoenzyme)是指催化相同的化 学反应，而酶蛋白的分子结构理化性质乃 至免疫学性质不同的一组酶。
酶
1926
J.B.S Haldane 第一个提出酶与底 物非共价结合催化 化学反应的概念
Enzymes
路易斯·巴斯德（Louis Pasteur）首先证明，只有 活的酵母细胞才能进行发 酵，即蔗糖发酵生成乙醇 和二氧化碳。
生机论
詹姆斯·萨姆奈 (James B. Sumner) 第一个成功地制备 了尿素酶（urease） 结晶。
酶的化学本 质是蛋白质
（三）酶与临床治疗有着密切关系
1．酶作为药物用于补充机体某种酶的不足 消化腺分泌功能不良所致的消化不良可服用胃
蛋白酶、胰蛋白酶、胰脂肪酶、胰淀粉酶等予以纠 正。
2．利用酶的催化作用对某些疾病进行针对性的治疗 链激酶、尿激酶及纤溶酶等溶解血栓，
用于治疗心、脑血管栓塞等。
3．许多化学药物通过抑制或激活体内某种酶的活性 对疾病进行治疗
金属离子
过氧化氢酶
Fe2+
丙酮酸激酶
K+，Mg2+
过氧化物酶
Fe2+
丙酮酸羧化酶 Mn2+，Zn2+
谷胱苷肽过氧化物酶 Se
Fra Baidu bibliotek
蛋白激酶
Mg2+,Mn2+
精氨酸酶
Mn2+
固氮酶
Mo2+
磷脂酶C
Ca2+
核糖核苷酸还原酶 Mn2+
细胞色素氧化酶 Cu2+
羧基肽酶
Zn2+
脲酶
Ni2+
碳酸酐酶
Zn2+
柠檬酸合酶
钥关系。 • 1897年，Buchner兄弟用不含细胞的酵母提取液，实现了发酵。 • 1913年，Leonor Michaelis和Maud Menten推导出酶反应的动力学
方程式。 • 1926~1930年，James Sumner和John H. Northrop分别将脲酶和
胃蛋白酶、胰蛋白酶制成结晶，确定了酶的蛋白质本质。 • 1941年，George Beadle和Edward Tatum的“一个基因一个酶”假
K+
（三）有些酶仅含一条多肽链，而另一 些酶由多个亚基组成
单体酶（monomeric enzyme） 由一条多肽链组成，只具有三级结构的酶。
如核糖核酸酶、一些肠道蛋白水解酶、溶菌酶。
寡聚酶（oligomeric enzyme） 由多条相同或不同的亚基组成的酶。
LDH
多酶复合物（multienzyme complex), 或称多酶 体系（multienzyme system）由催化不同化学 反应的多种酶组成的寡聚酶。如：丙酮酸脱 氢酶复合物
说首次将蛋白质与基因联系在一起，推动了生物化学与遗传学的结合。 • 1982 年 ， Cech 首 次 发 现 RNA 也 具 有 酶 的 催 化 活 性 ， 提 出 核 酶
(ribozyme)的概念。
古代自生论
酶学研究简史
1860’s
1899 爱德华.布希纳(Eduard Buchner)无意之间发现了 酵母提取液的发酵现象
许多抗代谢药是按照对酶的竞争性抑制原理 设计的。
4．许多抗菌药物通过抑制细菌的某些酶发挥抑菌作用 青霉素通过阻断细菌细胞壁合成过程中糖肽
转肽酶的活性而破坏细菌细胞壁的合成，产生杀 菌作用。
第一节：酶的简介 introduction to enzymes
一、酶的化学本质是蛋白质
（一）结构组成仅含氨基酸组分的酶称为单纯酶
金属酶(metalloenzyme) 金属离子与酶结合紧密，提取过程中不易丢失。 金属离子通常是活性中心，如Ca 2+, Fe 2+ 金属激活酶(metal-activated enzyme) 金属离子为酶的活性所必需，是酶活性的激活剂， 但与酶的结合不甚紧密。
金属酶和金属激活酶
金属酶
金属离子 金属激活酶
全酶
(holoenzyme)
小分子有机化合物
辅助因子
(cofactor) 金属离子
决定反应的性 质和反应类型
辅助因子分类
（按其与酶蛋白结合的紧密程度）
GAPDH
肌红蛋白
小分子有机化合物辅酶（辅基）的种类与作用
辅酶或辅基
缩写
烟酰胺腺嘌呤二核苷酸 NAD+ （辅酶I）
转移的基团 H+，电子
所含的维生素
有些酶其分子结构仅由氨基酸组成，没有 辅助因子。这类酶称为单纯酶（simple enzyme）。
如一些蛋白酶、淀粉酶、酯酶和核糖核酸 酶等。
Xylanase 11A 木聚糖酶
（二）结构组成中既含氨基酸组分又含非氨基酸组 分的酶称为结合酶
决定反应的特异性及其催化机制
蛋白质部分：酶蛋白 (apoenzyme)
什么是酶？
•酶( Enzyme)是活细胞产生的一类具有催化活性的生 物分子，所以又称生物催化剂 （biocatalysts)。 •目前将生物催化剂分为两类：酶、核酶（脱氧核酶）
•绝大多数的酶都是蛋白质
CO2+ H2O
斯帕兰扎尼
酶的研究简史
• 公元前两千多年，我国已有酿酒记载。 • 1833年， Anselme Payen提纯了麦芽淀粉糖化酶（淀粉酶）。 • 1878年，Wilhelm Kühne首次提出Enzyme一词。 • 1894年， Emil Fischer证明了酶的专一性，酶与底物之间作用的锁
烟酰胺（维生 素PP）
烟酰胺腺嘌呤二核苷酸 NADP+ H+，电子 磷酸（辅酶II）
黄素腺嘌呤二核苷酸 FAD
氢原子
焦磷酸硫胺素
TPP
醛基
磷酸吡哆醛
氨基
辅酶A
CoA
酰基
生物素
二氧化碳
四氢叶酸 辅酶B12
FH4
一碳单位
氢原子，烷基
烟酰胺（维生 素PP）
维生素B2 维生素B1 维生素B6
泛酸
生物素
叶酸
维生素B12
Thiamine (Vitamin B1)
1929 年，由于艾克曼最先发 现了维生素，荣获了当年度的 诺贝尔生理学或医学奖
Active form : 焦磷酸硫胺素(TPP), 含活泼氢原子，是丙酮酸氧化脱
羧酶系的辅助因子
维生素B1缺乏会引起脚气病，以 多发性神经炎、肌肉萎缩、组织 水肿为特点
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。