第二章 酶HCH的课件_PPT幻灯片

关于酶本质的探索
1930年，诺斯谱（美国） 等科学家相继证明胃蛋白酶、 胰蛋白质酶和糜蛋白质的结 晶体是蛋白质。
关于酶本质的探索
20世纪80年代，奥特曼（美国）和切赫发现了 某些物质（由20%蛋白质和80%RNA组成）具有催 化作用，如除去蛋白质，留下的RNA仍具有催化活 性。
赫切
奥特奥
酶的发现
同工酶的生理意义：
➢ 心肌中以LDH1含量最多，LDH1对乳酸的亲和 力较高，因此它的主要作用是催化乳酸转变为 丙酮酸再进一步氧化分解，以供应心肌的能量。
➢ 在骨骼肌中含量最多的是LDH5，LDH5对丙酮 酸的亲和力较高，因此它的主要作用是催化丙 酮酸转变为乳酸，以促进糖无氧酵解的进行。
乳酸脱氢酶同工酶的不同生理功能
1783年 斯帕兰札尼(意)
1857年 毕希纳(美)
1926年 1930年
1982年 1983年
萨姆纳（美国） 诺斯谱（美国） 切赫（美国） 奥特曼（美国）
胃具有化学性消化的作用 活细胞产生的某些物质起催 化作用
酶是蛋白质
RNA也具有酶活性
㈠ 酶的化学本质和组成 1. 酶的化学本质
酶是一类由活性细胞产生的生物催化剂。
酶促反应活化能 反应总能量变化
终态 活化过程
酶促反应活化能的改变
活化能
◆活化能—反应需要克服的障碍能阈，分子由常态变成 活化态所需的能量。
◆活化分子—携带足够的能量，能够发生有效碰撞的分子。 ◆有效碰撞—能够使反应顺利进行的分子碰撞。
※酶作为催化剂只降低活化能，但反
应前后底物和产物能量差异不变，只 是改变反应速率，不改变反应性质、 反应方向和反应平衡点。
酶的模拟：根据酶作用的原理摸拟酶的活性中心 和催化机理，用化学方法制备结构较简单,高效、 高选择性、稳定性能好的新型催化剂,可以是无机 化合物、有机化合物或小肽。
人工模拟酶-benzyme
催
环糊精分子 结构
化
侧
链
环糊精
催化侧链连接到环糊精上， 可模拟胰凝乳蛋白酶
环糊精结构 模型
④ 抗体酶(Abzyme)
⑵ 酶催化作用的特点
1. 酶催化效率的高效性
➢ 酶的催化效率通常比非催化反应高108～1020倍，比一般 催化剂高107～1013倍。
➢ 酶的催化在温和的条件下进行（最适温度、PH)
➢ 酶和一般催化剂加速反应的机理都是降低反应的活化能 (activation energy)。酶比一般催化剂更有效地降低反应 的活化能。
大多数酶是蛋白质，少数是RNA.
2. 酶的组成
单成份酶：脲酶、蛋白酶、淀粉酶、核糖核酸酶等。
酶 （简单蛋白质）
酶蛋白
双成份酶 （结合蛋白质）
（apoenzyme） 辅酶
辅因子 （cofacter)
（coenzyme) 辅基
(prosthetic group)
全酶(holoenzyme）= 酶蛋白 + 辅因子
乳酸
葡萄糖 骨骼肌
LDH5 LDH1
丙酮酸
心肌 ATP+CO2+H2O
糖无氧酵解 乳酸利用
同工酶的临床意义：
酶 活 性
同工酶谱的改
变有助于对疾
心肌梗塞酶谱
病的诊断。
正常酶谱 肝病酶谱
12 3 4 5
心肌梗塞和肝病病人血清LDH同工酶谱的变化
② 核酶
核酶又称RNA催化剂，是一类具有生物催 化活性的RNA。
结论：胃具有化学性消化的作用。
关于酶本质的探索
毕希纳（德国）把从活细胞 研磨后得到的提取液加入葡萄糖， 一段时间后糖液变成了酒。这一 结果跟糖液中含有活酵母细胞是 一样的。他把这一物质称为酿酶。
结论：是活细胞产生的某 些物质在起催化作用
关于酶本质的探索
1917年，萨姆纳（美 国）开始尝试从刀豆种子 中提取纯酶， 1926年获得 成功，并证明脲酶的结晶 体是一种蛋白质。
例如：过氧化氢分解反应
2H2O2
2H2O +O2
? 无催化剂
过氧化氢酶
75312 J（18000 cal） 8368 J （2000 cal ）
1、反应过程：
能 量
活化态
初态
终态
反应过程 底物分子由初态转变为活化态所需要的能量称为活化能
过渡态
能
量
改
一般催化剂 反应活化能
变
初态
非催化反应活化能
3. 常见的几种酶类
① 同工酶
存在于同一种属生物或同一个体中，能催化 同一种化学反百度文库，但酶蛋白分子的结构及理化性 质和生化特性存在明显差异的一组酶。
乳酸脱氢酶同工酶（LDHs）为四聚体，
在体内共有五种分子形式，
即LDH1（H4），LDH2（H3M），LDH3 （H2M2），LDH4（HM3）和LDH5（M4）。
功能：切割和剪接RNA。 底物：RNA分子。 作用特点：切割效率低，易被RNase
（RNA水解酶）破坏。
③ 模拟酶
又称人工酶或模型酶，是根据酶的催化功能， 用有机化学、生物化学等方法合成具有催化功 能的非蛋白质分子或蛋白质分子。
酶的改造和模拟
酶的改造：功能基团的化学修饰酶 酶蛋白侧链的化学修饰 酶分子内或间的交联反应
思考！
咀嚼馒头时为什么有甜味?
细胞内成千上万个化学反应为什么能在常温常压下高 效有序的进行呢？
人工固氮: (合成氨)
生物固氮：
高温、高压
N2＋3H2
催化剂
2NH3
常温常压?
根瘤菌 N2
NH3
酶是什么？ 与我们的生活有什么关系？
我们生活中的酶
关于酶本质的探索 ——斯帕兰札尼的实验
1、斯帕兰札尼的实验研究的问题是什么？ 2、科学家的假设是什么？ 3、科学家如何证明他的假设？ 4、实验中金属小笼的目的是 什么？ 5、这个实验的结论是什么？
⑤
抗体酶是人工酶的一种，本质上是
一种具有催化能力的抗体。
⑥
抗体酶除了具有传统酶所具有的特性
外，还可以利用免疫学技术催化一些天然酶不
能催化的反应。与天然酶相比，抗体酶的催化
性能更具有高度的专一性和稳定性。因为作为
催化分子的抗体酶，蛋白质性质更持久，与底
物的识别位点更多。
抗体酶的意义：利用抗体酶专一性地 破坏病毒蛋白质以及清除体内“垃圾”如血 管凝快等。还可用于可卡因吸毒患者的治疗 和减轻癌症治疗的副作用。
E+S
ES E + P
向反应体系供能或 降低反应的活化能
活化分子数增加
反应速度加快
2. 酶催化的专一性
1 结构专一性 概念：酶对所催化的分子（底物，Substrate）化 学结构的特殊要求和选择 类别：绝对专一性和相对专一性
2 立体专一性 概念：酶除了对底物分子的化学结构有要求外， 对其立体异构也有一定的要求