1绪论-1概念特点

+ 丙氨酸谷氨酸 + 丙酮酸 <<Enzyme Handbook>> Thoms E.Barm编
系统命名法规定
酶的名称包括两部分：
底物名称＋反应类型 如果反应中有多个底物，每个底物均需列出 （水解反应中的水可省略），底物名称之间用 “ ：”隔开。若底物有构型，也需标出，
系统编号：
根据酶的系统分类方法，国际酶学委员会还对每个酶做了统 一编号，一个酶只有一个编号，因此不会混淆。 酶的系统编号由“EC”加四个阿拉伯数字组成，每个数字之 间以“.”隔开。




1. 和国内院校酶学教学相比 1）和国际接轨； 2）重点解决难点； 3）发挥教师特长。 2. 理论和方法并重。 和一般专业基础课相比更偏重于机理介绍。 3. 有一定的课内、外练习，记分； 期末考试（闭卷）。
第一章
酶
绪
论
活细胞产生的一类具有催化功能的生物分 子，又称为生物催化剂（Biocatalysts） 分蛋白酶类和核酸酶类
1.

氧化-还原酶类 Oxido-reductases
氧化-还原酶催化氧化-还原反应。主要包括脱氢酶 (dehydrogenase)和氧化酶(Oxidase)。 1，乳酸(Lactate)脱氢酶催化乳酸的脱氢反应。
CH3CHCOOH NAD OH
第一节 酶的基本概念与发展史
古代
最早酶的利用：食品加工，面包，酒，醋及奶酪等 利用微生物来源的酶：发酵。 酿酒：BC 2100 古巴比伦 Hammurabi典籍记载； 中国商代“酒池肉林”，酿酒业已很发达，BC1300前； 酿醋出现的时间几乎和酿酒同步，用于制作和储存食品，还用 于医药目的。 利用植物和动物来源的酶： 奶酪制作：古意大利记载，使用无花果树的汁和牛胃膜（含凝 乳酶）。
EC类· 亚类· 小类· 序号（注：Enzyme Commission国际酶学委员会) 例：β-D-葡萄糖氧化还原酶 EC 1 · · · 1 3 4 氧化还原酶类 以氧为氢受体 反应在供体的CH-OH基上进行
酶的分类
（一）国际系统分类法
蛋白类酶系统分6大类

1、氧化还原酶; 2、转移酶 3、水解酶 4、裂合酶 5、异构酶 6、合成酶
1913年,Michaelis 和Menten
中间产物学说 米氏方程 酶反应机理的一个重要突破
1926年，Sumner,
① 从刀豆提取液中分离得 到脲酶结晶； 第一个结晶 酶 ② 证明它具有蛋白质的性 质； ③ 提出酶的化学本质是蛋 白质的观点。 经以后Northrop获得胃蛋白 酶、胰凝乳蛋白酶、胰蛋白 酶的结晶，酶是蛋白的观点 才普遍获得接受；
酶学的快速发展
Linus Pauling， 1948
过渡态理论解释了酶催化的物理化学机理
50－60年代
Koshland提出了诱导契合模型，此时有关 酶活性调节的理论也被提出。
1965年
Monod，Wyman和Changeux提出了别构理论。 与此同时，Clealand发展了多底物多产物的酶 动力学原理和公式。
现代
1982年， Cech等人
发现四膜虫的rRNA前体在完全没有蛋 白质的情况下进行自我加工，催化得 成熟的rRNA。就是说RNA本身是生物 催化剂，称之为核糖类酶 （Ribozyme), 即具催化活性的RNA 1983年， Atman和 Pace等人， 发现核糖核酸酶P中的RNA组分 具有核糖核酸的催化活性 Cech
蛋白质类： Enzyme
克隆酶、遗传修饰酶 蛋白质工程新酶
(天然酶、生物工程酶) 生物催化剂 核酸类：Ribozyme ; Deoxyribozyme 模拟生物催化剂
（Biocatalyst）
……
酶学
是生物化学分支学科主要研究酶催化机理。
本章主要内容
一、酶概念的形成和发展史 二、酶的分类与命名 三、酶的活力测定 四、酶催化作用特点 五、酶的分离纯化
Sumner
1947年获诺贝尔奖
1926年，萨姆纳当时在科学界还是一个 “无 名小卒”，他从刀豆的种子里分离出一种纯 的结晶体，然后把这种结晶体放进人尿中去， 这时人尿里的尿素便很快就分解成了二氧化 碳和氨。萨姆纳发现，它所起的作用和当时 已经知道的脲酶一样。经过进一步分析，证 明这种结晶体就是脲酶。最后，萨姆纳证明 了脲酶确实是一种蛋白质！ 中文品名: 尿素酶 英文品名: Urease 别名: 脲酶；大豆酵素 主要用途：测定血液及尿中的脲。
近代



近代酶学始自十八世纪; 最早的研究报道是法国科学家Réaumur研究了一种叫buzzard的鸟 的胃液对肉块的消化，确定是一种化学变化而非物理变化过程 （如溶解），而这个化学变化是很“温和”的条件下实现的。 Spallazani进一步阐明不仅鸟的胃液，其它动物和人的胃液也有 类似的作用，这个作用还和温度、胃液加量有关，且在体外是不 稳定的，活性会逐渐丧失。 人们开始了解生物体内存在一系列具有催化活性的物质。
酶 学
Enzymology
彭益强 国 立 华 侨 大 学 生 物 工 程 与 技 术 系
作者简介

郭勇(GuoYong)，男，汉族，广东省大埔人， 1942年生，1966年毕业于华南工学院(现华南理 工大学)，1979-1980年在日本东京大学进修， 1988-1989年被聘为美国爱达荷大学(University of Idaho)客座教授，1992 年晋升教授，享受政 府特殊津贴。 1993年被国务院学位委员会批准为博士生指导教师。1987 年开始招收研究生，已培养博士11名，硕士23名，目前在学 博士生6名，硕士生5名。现任华南理工大学食品与生物工程 学院副院长、生物科学与工程研究中心副主任、生物工程系 系主任、生物工程研究所副所长，中国生物化学与分子生物 学学会理事，中国微生物学会酶工程学会理事，中国化工学 会生物化工专业委员会委员，广东生物化学与分子生物学学 会副理事长，广州市微生物学会理事长。
郭教授已在国内外发表论文150多篇，其中50 多篇分别被收录进工程索引(EI)、科学引文索 引(SCI)、生物学文摘(BA)、化学文摘(CA)等 国际著名刊物中。其编写的教材和专著有《生 物化学》，《酶的分类与命名》《英汉生物工 程词汇》，《酶工程》，《酶学》，《现代生 化技术》，《酶在食品工业中的应用》，《生 物制约技术》，《食品增味剂》等。
Ribozyme发现的重大意义：
RNA具有酶的催化活性，向酶的化学本质是蛋 白质这一传统概念提出了挑战。 在理论上，对于生物起源和生命进化的研究具 有重要启示。 生物催化分子进化的可能性： RNA RNA-蛋白质 蛋白质-RNA 蛋白质-辅酶或辅基 蛋白质 在实践上，由于Ribozyme的内切酶活性，可定 点切割mRNA，破坏mRNA，抑制基因表达，为基 因、病毒和肿瘤治疗提供了可行途径。

四膜虫rRNA成熟中RNA的剪接示意图
Ribozyme在一定条件下，高度专一地催化下列反应， 具有相应酶的活性（底物专一、符合米氏方程、对竞争性
抑制剂敏感）
1.核苷酸转移酶活性 2CpCpCpCpCCpCpCpCpCpC+CpCpCpC 2.磷酸二酯酶活性 CpCpCpCpC CpCpCpC+Cp 3.磷酸转移酶活性 CpCpCpCpCpCp+UpCpU CpCpCpCpCpC +UpCpUp 4.RNA限制性内切酶活性 另外，1997年，Zhang和Cech证明了人工合成的RNA分子具有肽 基转移酶活性。
1896年， Buechner兄弟 酵母粗提液也能将糖发酵成酒精; 表明起作用的非细胞本身;
此项发现促进了酶的分离和对其理化性质 的研究,也促进了生命过程中酶系统的研究; 一般认为酶学研究始于此。
1902年 Henri
中间产物学说; 底物转化为产物之前必须先与酶形成中间复合物， 接着再转变为产物并重新获得游离酶;

第二节
酶的分类与命名
已知的酶达几千种,按化学组成分两大类,蛋白酶 类(P酶)和核酸酶类(R酶).
两类酶分类和命名不同.
一.蛋白酶的分类与命名
酶的命名
必要性：酶的种类多（近3000种），原有命名混乱。 权威性：国际酶学委员会（1956成立），1961年提出酶 的命名与分类方案。
(1)习惯命名法:
根据其催化底物来命名（蛋白酶；淀粉酶） 根据所催化反应的性质来命名（水解酶；转氨酶； 裂解酶等） 结合上述两个原则来命名（琥珀酸脱氢酶） 有时在这些命名基础上加上酶的来源或其它特点 （胃蛋白酶、胰蛋白酶、硷性磷酸脂酶和酸性磷酸 脂酶）。
习惯命名法几个原则
1、底物＋酶：如淀粉酶、蛋白酶、 脂肪酶等； 2、反应的性质＋酶：如脱氢酶、脱羧酶、水解酶等； 3、来源＋底物＋作用条件＋酶等：如细菌淀粉酶、碱 性磷酸酯酶、胃蛋白酶等。
1989,Nobel
Ribozyme是一种RNA生物催化剂 Ribozyme的发现：RNA具有酶的催化功能是由Cech T.R于1982年提出的。1981年，发现四膜虫 （tetrahymena thermophila）的26S rRNA前体在 成熟过程中，其居间序列通过剪接反应被除去。 并证明四膜虫rRNA前体的居间序列核糖核酸（L19RNA）具有多种催化功能，将这种具有催化活性 的RNA称为 Ribozyme (ribonucleic acid enzyme)。获得1989年诺贝尔化学奖。 rRNA基因的转录产物即 rRNA前体（大约6400 个核苷酸残基）很不稳定，在鸟苷和Mg2+存在下切 除自身的内含子（intron或intervening sequence,IVS-居间序列或间插序列），使两个外 显子(exon)拼接起来，形成成熟的rRNA_——此过 程没有任何蛋白质酶参与，称为自我剪接（selfsplicing）,并证明RNA具有催化活性。

基本概念要清楚，基础理论要理解， 主要公式要会推会用，研究方法要掌握。

课程内容
教学大纲： 第一章 绪论 第二章 酶的结构与功能 第三章 酶的催化机制 第四章 酶催化反应动力学 第五章 酶的生物合成及调节

以酶学为主，酶工程的内容为辅概述
及融入其它章节Байду номын сангаас容中。
教学内容和方法的特点

(2)国际系统命名法（国际酶学委员会１９６１年提出）
从上述可知，酶的习惯命名法不够系统，不够准确，难免会出 现一酶多名或一名多酶的现象。 系统名称包括底物名称、构型、反应性质，最后加一个酶字。
例如：
习惯名称:谷丙转氨酶 系统名称:丙氨酸：-酮戊二酸氨基转移酶 酶催化的反应: -酮戊二酸
1957年Sanger
1957年，另一个重要进展：Sanger报道了胰 岛素的氨基酸系列，这是第一次阐明一个蛋 白质的氨基酸全系列。
1963年 1963年第一个酶的氨基酸系列被报道（核糖核酸 酶）。从此，酶的结构与功能和它的氨基酸系列 全面挂钩。一级结构决定三级结构，进而决定其 功能，这正是生物学中心法则得以成立的基础。
1833年， Payen和Persoz 麦芽水抽提物
酒精沉淀
淀粉酶（diastase)
其意为 “分离”; 人们认为这是首次发现酶 19世纪中叶，Pasteur, 酵母中存在一种使葡 萄糖转化为酒精的物 质,但认为只有活的酵 母细胞才能进行发酵;
Pasteur
1878年， Kuenne,
把Pasteur的提取物质称为酶,Enzyme, 来自希腊文,意为 “在酵母中”
H2O H2N C NH2 O
脲酶
2NH3 + CO2
1957年Kendrew
随着X光晶体衍射，多维NMR 技术的发展，很多酶的空间 结构被揭示。20年内就有 130个以上的酶被结晶。 1957年Kendrew第一次用X光 衍射方法解析了肌红蛋白的 空间结构。至今用X光衍射 和NMR研究酶的空间结构已 是常见的方法。
本课程的目的和要求
教学大纲：本课程为生物技术相关的各专业本科 专业课。本课程主要内容包括酶概念、酶的结构 与功能、酶催化机制、酶催化反应动力学、酶生 物合成调节机理等内容。 在课程中注意对新进展的介绍和典型实例及研究 方法的介绍。通过本课程学习要求学生掌握酶学 的主要理论、概念、反应机理和反应方程式推导 方法，了解相关的新进展，初步打好理学基础。