生物化学酶ppt课件

第3章
酶
Enzyme
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酶的概念
➢目前将生物催化剂分为两类:
酶 、 核酶（脱氧核酶）
➢酶是一类对其特异底物具有高效催化作用 的蛋白质。
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酶学研究简史
➢ 公元前两千多年，我国已有酿酒记载。 ➢ 一百余年前，Pasteur认为发酵是酵母细胞生命活
动的结果。 ➢ 1878年，Kühne首次提出Enzyme一词。 ➢ 1897年，Eduard Buchner用不含细胞的酵母提
取液，实现了发酵。 ➢ 1926年，Sumner首次从刀豆中提纯出脲酶结晶
(deoxyribozyme)。
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➢ 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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金属离子是最多见的辅助因子
➢ 金属酶(metalloenzyme) 金属离子与酶结合紧密，提取过程中不 易丢失。
➢ 金属激活酶(metal-activated enzyme) 金属离子为酶的活性所必需，但与酶的 结合不甚紧密。
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➢ 金属离子的作用： 参与催化反应，传递电子； 在酶与底物间起桥梁作用； 稳定酶的构象； 中和阴离子，降低反应中的静电斥力等。
定义 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。
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➢ 根据国际生化学会的建议，同工酶是由不同基 因编码的多肽链，或由同一基因转录生成的不 同mRNA所翻译的不同多肽链组成的蛋白质。
➢ 同工酶存在于同一种属或同一个体的不同组织 或同一细胞的不同亚细胞结构中，它使不同的 组织、器官和不同的亚细胞结构具有不同的代 谢特征。这为同工酶用来诊断不同器官的疾病 提供了理论依据。
➢ 多酶体系(multienzyme system)：由几种不同 功能的酶彼此聚合形成的多酶复合物。
➢ 多 功 能 酶 (multifunctional enzyme) 或 串 联 酶
(tandem enzyme)：一些多酶体系在进化过程中
由于基因的融合，多种不同催化功能存在于一条
多肽链中，这类酶称为多功能酶。
底物 催化基团 活性中心
溶菌酶的活性中心
➢溶菌酶的活性中
心是一裂隙，可
以容纳肽多糖的6
个单糖基（A，B，
C，D，E，F），
并与之形成氢键
和 van derwaals
力。
➢ 催 化 基 团 是 35 位
Glu，52位Asp；
➢ 101位 Asp和 108
位Trp是结合基团。 .
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三、同工酶
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小分子有机化合物是一些化学稳定的小分子 物质，称为辅酶 (coenzyme)。
➢ 其主要作用是参与酶的催化过程，在反应中 传递电子、质子或一些基团。
➢ 辅酶的种类不多，且分子结构中常含有维生 素或维生素类物质。
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某些辅酶（辅基）在催化中的作用
转移的基团
小分子有机化合物（辅酶或辅基）
烷基 二氧化碳
钴胺素辅酶类 生物素
维生素B12 生物素
氨基
磷酸吡哆醛
甲基、甲烯基、甲炔基、 四氢叶酸 甲酰基等一碳单位
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吡哆醛（维生素B6之一） 叶酸
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辅酶中与酶蛋白共价结合的辅酶又称为辅基 (prosthetic group)。
辅基和酶蛋白结合紧密，不能通过透析或超 滤等方法将其除去，在反应中不能离开酶蛋 白，如FAD、FMN、生物素等。
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举例 1
HH HH
LDH1 (H4)
HH HM
LDH2 (H3M)
HH MM
LDH3 (H2M2)
HM MM
LDH4 (HM3)
乳酸脱氢酶的同工酶
MM MM
LDH5 (M4)
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举例 2
BB
MB
MM
CK1(BB) CK2(MB) CK3(MM)
脑
心肌
骨骼
肌
肌酸激酶 (creatine kinase, CK) 同工酶
名称
所含的维生素
氢原子（质子）
醛基 酰基
NAD＋（尼克酰胺腺嘌呤二核 苷酸，辅酶I NADP＋（尼克酰胺腺嘌呤二 核苷酸磷酸，辅酶II FMN（黄素单核苷酸） FAD（黄素腺嘌呤二核苷酸） TPP（焦磷酸硫胺素） 辅酶A（CoA） 硫辛酸
尼克酰胺（维生素PP）之一
尼克酰胺（维生素PP）之一
维生素B2（核黄素） 维生素B2（核黄素） 维生素B1（硫胺素） 泛酸 硫辛酸
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二、酶的活性中心是酶分子中执行 其催化功能的部位
必需基团(essential group) 酶分子中氨基酸残 基侧链的化学基团中， 一些与酶活性密切相关 的化学基团。
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酶的活性中心 (active center)
指必需基团在空间结构上彼此靠近，组 成具有特定空间结构的区域，能与底物特异 结合并将底物转化为产物。
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➢ 活性中心内的必需基团
结合基团
(binding group) 与底物相结合
催化基团
(catalytic group) 催化底物转变成产物
➢ 活性中心外的必需基团
位于活性中心以外，维持酶活性中心应有 的空间构象和（或）作为调节剂的结合部位所 必需。
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活性中心以外 的必需基团
结合基团
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一、酶的分子组成中常含有辅助因子
单纯酶 (simple enzyme) 结合酶 (conjugated enzyme)
全酶 (holoenzyme)
蛋白质部分：酶蛋白 (apoenzyme)
辅助因子 (cofactor)
小分子有机化合物 金属离子
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全酶分子中各部分在催化反应中的作用: ➢ 酶蛋白决定反应的特异性 ➢ 辅助因子决定反应的种类与性质
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第一节
酶的分子结构与功能
The Molecular Structure and Function of Enzyme
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酶的不同形式:
➢ 单体酶(monomeric enzyme)：仅具有三级结构 的酶。
➢ 寡聚酶(oligomeric enzyme)：由多个相同或不 同亚基以非共价键连接组成的酶。
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第二节
酶的工作原理
The Mechanism of Enzyme Action
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