生物化学2第二章酶化学zjg

酶化学
张金国
13.10.2020
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第二章 酶化学 (6学时)
▪ 第一节 ▪ 第二节 ▪ 第三节 ▪ 第四节 ▪ 第五节
酶的基本特征 酶的命名和分类构 酶的催化作用机制 酶促反应动力学和影响因素 酶活性的调节机制
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酶学概述
▪ 酶(enzyme)是一类具有高效率、高度专一性、活 性可调节的生物催化剂。
▪ Ribozyme能特异性地切割靶RNA序列，
▪ 核酶药物选择性地裂解癌细胞或病毒的RNA，从 而阻断它们合成蛋白质。
▪ 例如针对HIV病毒RNA序列和结构，设计出专门裂 解HIV病毒的RNA的核酶，而这种核酶对正常细胞 RKA则没有影响。
▪ 大多数酶的化学本质是由蛋白质组成的。 ▪ Ribozyme的化学本质是RNA
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▪ 核酶的发现，改变了有关酶是蛋白质的概 念，即：
▪ “酶是具有催化功能的生物大分子（蛋白 质或RNA）”。
▪ 酶分两大类： ▪ 主要由蛋白质组成——蛋白类酶（P酶） ▪ 少数由核糖核酸组成——核酸类酶（R酶）
(5)前列腺癌：LDH5升高，LDH5／LDH1>1。
3．LDH的五种同工酶都升高：见于胃癌、结肠癌和胰腺癌。
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（四）核酶
▪ 核酶的发现，1982年，R.Cech（切赫河）等人发 现四膜虫细胞的26s rRNA前体具有自我剪接功能 ，将这种具有催化活性的天然RNA称为核酶— Ribozyme。
▪ 例如：哺乳动物的乳酸脱氢酶（LDH，催化乳酸脱 氢生成丙酮酸），有5种形式：
分子形式：LDHl，LDH2，LDH3，LDH4，LDH5； 亚基组成：H4，H3M，H2M2，HM3，M4。 ▪ 乳酸脱氢酶同工酶分子都是四聚体，但其亚基组成 不同。不同组织含量不同，用于疾病诊断。
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[临床意义]
1．LDH1和LDH2升高：见于急性心肌梗塞(LDH1／LDH2>1)、
病毒性心肌炎、风湿性心肌炎和克山病。
2．LDH5和LDH4升高：
(1)急性肝炎：LDH5明显升高，LDH4轻度增高；
(2)急性肝萎缩：LDH5和LDH4都明显升高；
(3)慢性肝炎、肝硬化：LDH5轻度升高；
(4)骨骼肌急性损伤、皮肌炎：LDH5和LDH4都升高；
▪ 新陈代谢是维持生物体生长、繁殖、运动等生命活 动过程的化学变化的总称。
▪ 生物体同周围环境不断地进行着物质和能量的交换， 它把吸收的养分转化成自身的组成部分，称为同化 过程；生物体也在不断地将自身的组成物质分解， 这是异化过程。新陈代谢失调会引发疾病，新陈代 谢停止则意味着生命终结。
▪ 体内所有代谢反应都是酶催化的，酶是研究生命活 动的关键。
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▪ 2、酶是蛋白质的证据：
▪ （1）酶经酸碱水解后的最终产物是氨基酸；元 素分析，与蛋白质的元素含量相似，可以用氨基 酸人工合成，1969年人工合成了牛胰核糖核酸酶。
▪ （2）与蛋白质的分子量相似，结构相似，具有 一、二、三、四级结构。
▪ （3）凡使蛋白质变性的因素也可使酶变性失活； 酶能被蛋白酶水解而失活。
▪ 1983年， Altman等人发现核糖核酸酶P的RNA组 分具有加工tRNA前体的催化功能。而RNase P中 的蛋白组分没有催化功能，只是起稳定构象的作 用。
▪ 核酶的发现，改变了有关酶是蛋白质的概念， Cech和Altman获得1989年诺贝尔奖。
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▪ 核酶在阻断基因表达和抗病毒方面的应用前景
▪ 辅基(prosthetic group)：与酶蛋白以共价键结 合，较紧，透析不能除去。
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▪ （三） 同工酶
▪ 在同一个生物体内，能催化相同的化学反应，但在 酶的分子结构、理化性质和生化特性（如Km值、电 泳行为等）存在明显差异的一组酶称为同工酶 （isoenzyme）。
1组成
▪ 单纯酶类(simple enzyme)：仅由蛋白质组成 ▪ 脲酶、溶菌酶、淀粉酶、脂肪酶、核糖核酸酶等
▪ 结合酶类（conjugated enzyme):
▪ 全酶 = 酶蛋白+ 辅助因子（辅酶、辅基） ▪ 超氧化物歧化酶Cu2+、Zn2+）、乳酸脱氢酶（NAD+） ▪ 酶蛋白决定酶专一性，辅助因子决定酶促反应的类型。
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酶的辅助因子
▪ 主要有金属离子和有机化合物
▪ 有机化合物：NAD，NADP，FAD，生物素， 卟啉等
▪ 金属离子：Fe2+、Fe3+ 、 Zn2+、 Cu+、Cu2+、 Mn2+、、Mn3+、Mg2+ 、K+、 Na+ 、Mo6+ 、 Co2+等。
▪ 辅酶(coenzyme)：与酶蛋白以非共价键结合， 较松，可透析除去。
▪ （4）酶具有蛋白质的特性，如：两性解离、胶 体性质、加热使酶变性、颜色反应等；不能通过 半透膜。
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▪ 但也发现：
▪ 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。
▪ 1995年，Jack W.Szostak（绍斯塔克）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)。
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酶学研究简史
▪ 早在8000多年前（禹时代），我国已有利用“ 酶 ”酿 酒的记载。
▪ 一百余年前，Pasteur认为发酵是酵母细胞生命活动的 结果。
▪ 1877年，威廉.屈内（Kuhne）首次提出enzyme一词。 ▪ 1897年，布赫纳（Buchner）兄弟用不含细胞的酵母
提取液进行发酵，说明了发酵与细胞无关，而是由细胞 外的物质引起的。 ▪ 1913年Michaelis和Menten提出酶促动力学原理—— 米氏方程 ▪ 1926年，Sumner首次从刀豆中提纯出脲酶结晶。
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第一节 酶的基本特征
一、酶的化学本质和组成
（一）酶的化学本质 1、酶是蛋白质 1926年Sumner第一次从刀豆种子中提取了脲酶 结晶，证明其具有蛋白质性质。 30年代，Northrop又分离出结晶的胃蛋白酶、 胰蛋白酶及胰凝乳蛋白酶，证明酶的化学本质 是蛋白质。