化学生物学三生物催化PPT课件

1897年 Buchner兄 弟证明不含 细胞的酵母 汁也能进行 乙醇发酵。
1926年 Sumner首 次从刀豆 中提出脲 酶结晶。
大连民族学院生命科学学院 Prof. Dr. J.T. Liu
化学生物学
生物催化的产生与发展
1930年 Northrop等得到了胃蛋白酶、胰蛋白酶和胰 凝乳蛋白酶的结晶。Sumner证明了酶是蛋白质。
OH OH
OH
CH2OH
CH2OH
O OH
OH OH
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化学生物学
裂合酶 Lyase
• 裂合酶可催化从底物分子中移去一个基团或原子形成 双键的反应及其逆反应。
• 主要包括醛缩酶、水化酶及脱氨酶等。 • 如， 延胡索酸裂合酶催化的反应。
HOOCHC CHCOOH + H2O
Sidney Altman Yale University New
Haven, CT, USA
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化学生物学
生物催化剂的来源
8% 4%
微生物 动物 植物
88%
目前，少数生物催化剂是从动物肝脏或植物中提 取的，多数来自于微生物细胞。除真核生物和单细胞 酵母外，原核微生物是生物催化剂的主要来源。
J.B.Sumner
J.H.Northrop
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化学生物学
生物催化的产生与发展
某些RNA有催化活性（ ribozyme，核酶）
2人共同 获 1989 年诺贝 尔化学 奖。
Thomas Cech University of Colorado
at Boulder, USA
化学生物学
第三章 生物催化 Chapter 3. Biocatalysis
大连民族学院生命科学学院 Prof. Dr. J.T. Liu 第四次课
化学生物学
Contents
1
生物催化的概述
2
生物催化的作用机制
3
生物催化的应用
4
发展前景与展望
大连民族学院生命科学学院 Prof. Dr. J.T. Liu
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化学生物学
生物催化剂的分类
克隆酶、遗传修饰酶
蛋白质类： Enzyme
蛋白质工程新酶
生物催化剂 Biocatalyst
(天然酶、生物工程酶)
核酸类：Ribozyme ; Deoxyribozyme
模拟生物催化剂 核酶
……
脱氧核酶
Enzyme(酶)－是一类由活细胞产生，对特有底物具有
HOOCH2C CHCOOH OH
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化学生物学
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。但这类反应必须与ATP分解反应 相互偶联。 • A + B + ATP + H-O-H ===A B + ADP +Pi • 如，丙酮酸羧化酶催化的反应。 丙酮酸 + CO2 草酰乙酸
化学生物学
SUCCESS
THANK YOU
2019/5/2大7 连民族学院生命科学学院 Prof. Dr. J.T. Liu
化学生物学
(2) 催化作用具有高效性：酶具有极高的催化效率。 相同条件下，以分子比表示： 酶（V）高于无酶（V）108 ～1020 倍 酶（V）高于普通催化剂（V）107 ～1013 倍
CH3CHCOOH NAD+ OH
CH3CCOOH NADH H+ O
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化学生物学
转移酶 Transferase
• 转移酶可催化基团转移反应，即将一个底物分子的基团 或原子转移到另一个底物分子上。 如， 谷丙转氨酶催化的氨基转移反应。
CH3CHCOOH HOOCCH2CH2CCOOH
NH2
O
CH3CCOOH HOOCCH2CH2CHCOOH
O
NH2
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化学生物学
异构酶 Isomerase
• 异构酶可催化各种同分异构体的相互转化，即催化底物 分子内基团或原子的重排过程。 如，6-磷酸葡萄糖异构酶催化的反应。
CH2OH O OH
R COOCH2CH3 H2O RCOOH CH3CH2OH
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化学生物学 氧化还原酶 Oxidoreductase
• 氧化-还原酶可以催化氧化-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。
高效催化作用的蛋白质。
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化学生物学
生物催化酶的类别
水解酶 氧化还原酶
转移酶
生生物物催催化化酶酶
异构酶 裂合酶 合成酶
单纯酶
复合酶 大连民族学院生命科学学院
Prof. Dr. J.T. Liu
化学生物学 水解酶 hydrolase 水解酶可催化底物的加水分解反应。 主要包括淀粉酶、蛋白酶、核酸酶及脂酶等。 如，脂肪酶(Lipase)催化的酯水解反应：
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化学生物学
酶的作用特点
⑴ 对环境条件具有敏感性：酶易失活，要求的反应条 件温和，对环境条件敏感。
固氮酶
N2+6H++6e 常温、常压 2NH3
Fe
N2+3H2
2NH3
500℃,300大气压
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化学生物学
生物催化的定义
WHAT IS biocatalysis? 什么是生物催化？
生物催化（ biocatalysis ）是利用生物催化剂(主要是 酶或微生物)来改变(通常是加快)化学反应速度的作 用。
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化学生物学
生物催化的产生与发展
酵母发酵的产物，是 细胞内酶作用的结果
酒的酝酿
饴糖的制作 用麦曲含有的淀粉酶 将淀粉降解为麦芽糖
远古时代
豆类做酱
在霉菌蛋白酶作用下，豆类蛋白质水 解得豆酱和豆鼓，压榨后制得酱油
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化学生物学
生物催化的产生与发展
1857年 Pasteur提出 酒精发酵是 酵母细胞活 动的结果。