分子酶学和酶工程

泛醌结构(A)及其氧化还原(B)
2.转移酶类(Transferases )
(1)一碳基转移酶 (1)一碳基转移酶 ①甲基转移酶 羟甲基, ②羟甲基,酰甲基转移酶 羧基, ③羧基,氨甲酰基转移酶 ④咪基转移酶 (2)酮醛基转移酶 (2)酮醛基转移酶 (3)酰基转移酶 (3)酰基转移酶
叶酸及其衍生物包括THFA的结构
钴胺辅酶的结构
6.合成酶类(Ligases)
(1)催化碳氧键形成亚类 (1)催化碳氧键形成亚类 (2)催化碳硫形成亚类 (2)催化碳硫形成亚类 (3)催化碳氮键形成亚类 (3)催化碳氮键形成亚类 (4)催化碳碳键形成亚类 (4)催化碳碳键形成亚类
三.其他习惯归类命名法
1.单体酶(monomeric enzyme)和寡聚酶 1.单体酶(monomeric enzyme)和寡聚酶 单体酶 (oligomeric enzyme) 2.恒态酶 恒态酶(static enzyme)和调节酶 2.恒态酶(static enzyme)和调节酶 (regulative enzyme) (1)潜态酶 (1)潜态酶 (2)别构酶 (2)别构酶 (3)多功能酶 (3)多功能酶 3.多酶复合物 3.多酶复合物 4.胞内酶 胞内酶(intracellular enzyme),胞内酶 4.胞内酶(intracellular enzyme),胞内酶 enzyme)和 (extracellular enzyme)和“外向 酶”(ecto enzyme)
第三节 酶的分类与命名
International Union of Biochemistry and Molecular Biology (IUBMB) http://www.iubmb.unibe.ch/ International Enzyme Commission
一.酶的分类命名原则 酶的分类命名原则 1.根据酶的催化作用类型 将已知酶分为六 根据酶的催化作用类型,将已知酶分为六 根据酶的催化作用类型 大类 Oxidoredutases, Transferases, Hydrolases, Lyases, Isomerases, Ligases(Synthetases) 2.对每一种酶同时采用系统命名和习惯命 对每一种酶同时采用系统命名和习惯命 名两种命名系统命名 3.用四个数字 用四个数字(EC number)标记每一种酶 用四个数字 标记每一种酶
分子酶学和酶工程
主要内容
酶 分 子 的 定 向 进 化 核 酶 工 程 酶 的 人 工 模 拟 固 定 化 酶 与 固 定 化 细 胞 酶 的 结 构 与 功 能 酶 的 性 质 与 制 备 绪 论
主要参考书
沈同,王镜岩主编 生物化学(第三版 北京:高等教育出 沈同 王镜岩主编. 生物化学 第三版). 北京 高等教育出 王镜岩主编 第三版 版社, 版社 1991. 张树政,孟广震 何忠效主编. 孟广震,何忠效主编 上册).北京 张树政 孟广震 何忠效主编 酶学研究技术 (上册 北京 上册 北京: 科学出版社, 科学出版社 1987 许根俊编著. 酶的作用原理. 北京:科学出版社 科学出版社, 许根俊编著 酶的作用原理 北京 科学出版社 1983. 袁勤生主编. 现代酶学. 上海:华东理工大学出版 袁勤生主编 现代酶学 上海 华东理工大学出版 社,2001. 陈石根,周润琦编著 酶学. 上海:复旦大学出版社 周润琦编著. 复旦大学出版社,2001. 陈石根 周润琦编著 酶学 上海 复旦大学出版社 罗贵民主编. 酶工程. 北京:化学工业出版社 化学工业出版社,2002. 罗贵民主编 酶工程 北京 化学工业出版社 邹承鲁,周筠梅 周海梦. 酶活性部位的柔性. 济南:山东 周筠梅,周海梦 邹承鲁 周筠梅 周海梦 酶活性部位的柔性 济南 山东 科技出版社,2004 科技出版社
1.酯酶 酯酶 (1)羧酸酯酶 羧酸酯酶 (2)磷酸酯酶 磷酸酯酶 2.糖苷酶 糖苷酶 (1)淀粉酶 淀粉酶 (2)纤维素酶 纤维素酶 (3)半纤维素酶 半纤维素酶 (4)果胶酶 果胶酶 (5)其他常用 常见的糖苷酶 其他常用,常见的糖苷酶 其他常用 3.肽酶 肽酶 4.作用于肽键以外的 作用于肽键以外的C-N键的酶 作用于肽键以外的 键的酶 5.其他各亚类 其他各亚类
细胞色素C的结构(A)及其吸收光谱(B)
3.过氧化物酶(peroxidase) 3.过氧化物酶(peroxidase) 过氧化物酶 2H2O2≒2H2O+O2 RH+H2O2≒R+2H2O 4.氧合酶 氧合酶(oxygenase) 4.氧合酶(oxygenase) 5.中间电子传递体 中间电子传递体(electron 5.中间电子传递体(electron transfer or transport system)
二.酶是分子生物学有力的研究工具 酶是分子生物学有力的研究工具 三.酶学和工农业生产与医学实践有着密切 酶学和工农业生产与医学实践有着密切 的关系 1.酶制剂的应用 酶制剂的应用 (1)工农业生产上的应用 工农业生产上的应用 (2)酶制剂在医疗实践上的应用 酶制剂在医疗实践上的应用 2.酶分析的应用 酶分析的应用 (1)酶活力的测定 酶活力的测定 (2)酶法分析 酶法分析 (3)酶免疫分析 酶免疫分析
CoA的结构
(4)糖苷基转移酶 (4)糖苷基转移酶 (5)烃基转移酶 (5)烃基转移酶 (6)含氮基转移酶 (6)含氮基转移酶 (7)含磷基转移酶 (7)含磷基转移酶 (8)含硫基团转移酶 (8)含硫基团转移酶
磷酸吡哆醛的有关衍生物(A) 磷酸吡哆醛参与的转氨反应及Schiff碱(B)
3.水解酶类 Hydrolases) 水解酶类( 水解酶类
丙酮酸脱氢酶的结构
多酶复合物传递中间产物可能的机制
(1)并列的结合位点 (1)并列的结合位点 (2)扩散作用 (2)扩散作用 (3)分子微构象的改变 (3)分子微构象的改变 (4)活臂的旋转 (4)活臂的旋转
第四节 酶的多形性与同工酶
一.酶的多形性(enzyme polymorphism) 酶的多形性(enzyme 二.同工酶的结构基础 1.同工酶一级结构的差异 1.同工酶一级结构的差异 (1)分子量不同 分子量不同, (1)分子量不同,氨基酸组成相差悬殊 (2)分子量相近 氨基酸组成及水解后肽谱不同, 分子量相近, (2)分子量相近,氨基酸组成及水解后肽谱不同, 免疫性质不同 (3)分子量相近 氨基酸组成类似, 分子量相近, (3)分子量相近,氨基酸组成类似,水解后肽谱也 较接近,免疫性质不同 较接近, 2.构象变化造成同工酶的差异 2.构象变化造成同工酶的差异 3.同工酶与基因 3.同工酶与基因 (1)单基因决定的同工酶 (1)单基因决定的同工酶 (2)多基因决定的同工酶 (2)多基因决定的同工酶 (3)复等位基因决定的同工酶 (3)复等位基因决定的同工酶
三.同工酶的生物学意义 同工酶的生物学意义
1.同工酶作为遗传标志, 1.同工酶作为遗传标志,已广泛被遗传学家 同工酶作为遗传标志 用于遗传分析的研究 2.同工酶和个体发育和组织分化密切相关 2.同工酶和个体发育和组织分化密切相关 3.同工酶与代谢调节 3.同工酶与代谢调节 4.同工酶与癌基因的表达 4.同工酶与癌基因的表达 5.同工酶与临床诊断 5.同工酶与临床诊断
心,肝疾病引起血清LDH同工酶酶谱变化的一般规 肝疾病引起血清LDH同工酶酶谱变化的一般规 LDH 律: 心脏疾病LDH 上升,LDH 下降. 心脏疾病LDH1及LDH2上升,LDH3及LDH5下降. 急性肝炎LDH 明显升高, 急ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ肝炎LDH5明显升高,随病情好转而逐步恢复 正常. 正常. 慢性肝炎一般处于正常范围,部分病例可见LDH 慢性肝炎一般处于正常范围,部分病例可见LDH5 有所升高. 有所升高. 肝硬变LDH 肝硬变LDH5 LDH1和LDH3均升高 原发性肝癌LDH 均上升, 原发性肝癌LDH3 LDH4 ,LDH5均上升,但 LDH5> LDH4 . 转移性肝癌LDH 均上升, 转移性肝癌LDH3 LDH4 ,LDH5均上升, LDH4>LDH5
第二节 酶学研究的重要性
一.酶与生命活动密切相关 酶与生命活动密切相关 1.酶参与了生物体内所有的生命活动和生命 酶参与了生物体内所有的生命活动和生命 过程 (1)执行具体的生理功能 执行具体的生理功能 (2)清除有害物质 (2)清除有害物质,起保卫作用 清除有害物质,起保卫作用 (3)协同激素等生理活性物质在体内发挥信 协同激素等生理活性物质在体内发挥信 号转换,传递与放大作用 传递与放大作用,调节生理功能 号转换 传递与放大作用 调节生理功能 (4)催化代谢反应 建立各种各样代谢体系与 催化代谢反应,建立各种各样代谢体系与 催化代谢反应 代谢途径 2.酶的组成和分布是生物进化与组织功能分 酶的组成和分布是生物进化与组织功能分 化的基础
第一章 绪论
第一节 酶学的历史
1833. Payen Persoz 1878. Kühne 1897. E. Buchner 理论: 理论 1926. Summer 2 NH2-C-NH2 + 2 H2O -----> 4 NH+4 + 2 CO2
Kendrew,Perutz,Phillips Mischer,Menten Fischer, Koshland Hill, Meyerhof Krebs Jacob,Lewoff,Monod Jemin,Baltimore Arbert,Smith,Nayhans Michell Koshland,Monod 应用: 应用 固定化酶,酶反应器 固定化酶 酶反应器
acceptor donor NAD+ NADH + H+
CH3-CH2-OH
CH3-CHO
尼克酰胺核苷酸的结构 尼克酰胺核苷酸辅酶参加反应的方式
尼克酰胺核苷酸的吸收光谱
(2)氧化酶 氧化酶(Oxidase) 氧化酶 RH+O2≒R+H2O2 RH+O2≒R+H2O
FMN和FAD的结构(A)与参与反应的方式(B)
二.各类酶及其辅因子 各类酶及其辅因子
1.氧化还原酶类 氧化还原酶类(Oxidoreductases) 氧化还原酶类
(1)脱氢酶 脱氢酶(dehydrogenase) 脱氢酶 RH+R′≒R+R′H ≒ Alcohol dehydrogenase [EC 1.1.1.1] ethanol + NAD+ -------> acetaldehyde + NADH
4.解(合)酶类(Lyases)
(1)分解碳碳键亚类 (1)分解碳碳键亚类 ①羧基解酶 ②醛酮基解酶 (2)分解碳氧键亚类 (2)分解碳氧键亚类 (3)分解碳氮键亚类 (3)分解碳氮键亚类 (4)分解碳硫键 分解碳硫键, (4)分解碳硫键,碳卤键亚类
5.异构酶类(Isomerases)
(1)消旋酶和差向异构酶 (1)消旋酶和差向异构酶 (2)顺反异构酶 (2)顺反异构酶 (3)醛酮异构酶 (3)醛酮异构酶 (4)分子内转移酶 (4)分子内转移酶