生物化学-酶-生物催化剂课件.ppt
1. 酶 辅酶 酶反应动力学 酶的结构与功能关系 酶的结构与功能关系 酶的应用 w 酶的概念 w 酶的命名与分类 w 酶催化的特点 w 酶：由活细胞产生的具有催化功能的一类生物分子，故又称生物催化剂 w 在酶的作用下，许多生化反应过程可以在温和的条件下（如室温、常压、水溶液）以很高的速率和效率进行。 乳酸 丙酮酸 COOHC HCH3H O+NAD++NADH +H+ 乳酸 脱氢
2.氢化酶 酶催化的反应： 酶催化的生化反应： 酶催化的生化反应 底物： 在酶的催化下发生化学变化的物质 底物 产物 产物 辅酶 大部分酶是蛋白质 1930年JBH获得胃蛋白酶、胰蛋白酶和凝乳酶的晶体，进一步证明酶是蛋白质 20世纪80年代发现有些RNA有催化活性，有些RNA有催化活性。
3、有些抗体也有催化活性，甚至有些DNA也有催化活性。1982年美国T.Cech等人发现四膜虫的rRNA前体在缺乏蛋白质的情况下能进行自身加工，发现RNA具有催化活性（Cell，1982，vol 31，147-157），把这类酶命名为核酶，并因此获得1989年诺贝尔化学奖。1995年他们发现有些DNA分子也有催化活性。酶是根据酶所催化的反应类型和底物来命名的。目前命名已经完成。
4.目前，已对2000多种酶进行了分类和命名。例如：催化淀粉水解的酶称为淀粉酶。催化蛋白质水解的酶称为蛋白酶。常规命名法简便易行，但缺乏系统性。（1961年，国际生物化学会议酶委员会）系统命名法包括底物名称反应性质。当两种底物参加反应时，应同时列出，以冒号（：）隔开。丙氨酸：-酮戊二酸转氨酶丙氨酸转氨酶丙氨酸转氨酶常规命名法系统命名法丙氨酸+-
5. 酮戊二酸 酮戊二酸 谷氨酸 谷氨酸+丙酮酸 丙酮酸 酶分类 酶分类 编号 酶分类 酶分类 催化反应类型 催化反应类型 1 水解酶 水解酶 水解反应 水解反应 2 氧化还原酶 氧化还原酶 氧化还原反应 氧化还原反应 3 转移酶 转移酶 化学基团的转移 化学基团的转移 4 裂解酶 裂解酶 键的断裂 键的断裂 5 异构酶 异构酶 分子的立体重排 分子的立体重排 6 合成酶 合成酶 两个分子的合成 两个分子的合成 7 核酸酶 核酸酶 非蛋白酶 非蛋白酶 淀粉酶、蛋白酶、核酸酶、脂肪酶 淀粉酶、蛋白酶、核酸酶、脂肪酶 AB+H2O AOH+BH +O1+-+-+H2O 蛋白酶 蛋白酶 A2H+
6. BA+B2H 乳酸 丙酮酸 COOHC HCH3H O+NAD++NADH +H+ 乳酸 乳酸脱氢酶 酶 辅酶I 还原辅酶IAR+BBRA+ 醛缩酶、水合酶、脱氨酶) 脱去底物的一个基团，形成双键 脱去底物的一个基团，形成双键 例1：ABA+B 例2： 催化异构体的相互转化，即底物分子内基团或原子的重排 催化异构体的相互转化，即底物分子内基团或原子的重排 例：gA-BA-Bg 催化CC、CO、CN、CS键的形成 键的形成使两个小分子结合成一个大分子，通常需要ATP来供应能量 能量供应。 A+B+ATP AB+ADP+Pi 腺嘌呤
7.三磷酸腺苷是RNA中一种特殊的酶，能催化RNA分子中磷酸键的水解及其逆反应。 酶与一般化学催化剂的相同点：能改变化学反应的速率，但不能改变化学反应的平衡。 酶催化的本质：能稳定底物形成的过渡态，降低反应活化能，从而加速反应。 1.高效 3.反应条件温和 2.选择性 反应特异性 底物
8. 底物特异性 结构特异性 手性特异性 几何特异性 几何特异性 w酶是自然界最活跃的催化剂。 w生命体系中的化学反应如果没有催化剂很难进行。酶的催化作用可以使反应速率成倍增加，比普通化学催化剂至少效率高几倍。 催化效率高 例：1mol的H2O2 过氧化氢酶可催化1mol的H2O2分解
9、Fe3+只能催化610-4摩尔H2O2的分解 （1）反应专一性： w 酶只能选择性地催化一种或一类化学反应。 w 酶催化的反应几乎不产生副反应。例如蛋白酶能选择性地水解蛋白质或多肽中特定的肽键。一种酶只能作用于某一类或某一类结构、性质、性质相似的物质。 A.结构专一性 w 绝对专一性：酶作用于特定的底物。例如脲酶只能催化尿素的水解，而不催化尿素的水解。
10.例如，脲酶只能催化尿素的水解，而对尿素类似物则无作用。w 相对特异性：酶作用的靶标是一类化合物或化学键。例如，凝乳酶能选择性地水解含有芳香侧链的氨基酸残基形成的肽键。（2）底物特异性：B.手性特异性：酶能特异地与手性底物结合，并催化这些底物上的反应。例1：胰蛋白酶只能水解L-氨基酸形成的肽键，而不能水解D-氨基酸形成的肽键。
11.肽键。例2：淀粉酶只能水解D-葡萄糖形成的1，4-糖苷键，而不能影响L-葡萄糖形成的糖苷键。（2）底物特异性：C.几何特异性几何特异性只能选择性地催化某一几何异构体底物的反应，而对另一构型无催化作用。例如富马酸水合酶只能催化富马酸（即反式丁烯二酸）水合生成苹果酸，而对马来酸（即顺式丁烯二酸）无作用。酶催化的反应一般在pH 58的水中进行。
12.反应在水溶液中进行，反应温度为2040℃。由于反应条件温和，可以尽量减少一些不良的副反应。由于大多数酶都是蛋白质，高温或其他恶劣的物理或化学条件都会导致酶失去活性。简单蛋白酶：由单一蛋白质组成。结合蛋白酶：除蛋白质分子外，还含有非蛋白质成分。辅酶定义：某些小分子有机化合物与酶蛋白结合，协同实施催化作用，这类分子称为辅酶。而
13、这类协同实施催化反应的分子叫辅酶。辅酶的结构特点：大多数辅酶的前体是维生素，主要是水溶性维生素B族维生素 辅酶的功能：辅酶的功能：具有氧化还原性质，或具有转移基团的能力。辅酶参加的反应主要是氧化还原反应或基团转移反应。1、作用：维生素既不是碱性物质，也不是能量物质，含量少，但作用大。大多数维生素以辅酶的形式参加酶反应体系，调节酶的活性和代谢活动。生物
14.体内的酵素反应系统，调节酵素活性与代谢活动。 2.结构： 维生素都是小分子有机物质，结构上无相似性，包括脂肪族、芳香族、杂环族、甾体族等，因其作用相似，不能自行合成，归为一类。 3.分类： 水溶性维生素 水溶性维生素 脂溶性维生素 脂溶性维生素 维生素B族 维生素C族 维生素A族 维生素D族 维生素E族 维生素K 知识介绍 辅酶 辅酶前体 维生素 前维生素 功能 全酶 全酶 NAD+(辅酶 辅酶I) B5(烟酰胺 烟酰胺) 转移质子与电子 脱氢酶 脱氢酶 FAD与FMN(黄素辅酶 黄素辅酶
15.) B2 (核黄素) 转移质子和电子 脱氢酶 脱氢酶 TPP (硫胺素焦磷酸) B1 (硫胺素) 基团转移 基团转移 脱羧酶 脱羧酶 四氢叶酸 四氢叶酸 (THFA) B11 (叶酸) 一碳基团转移 一碳基团转移 合成酶 合成酶 辅酶 辅酶A (CoA) B3 (泛酸) 酰基转移 酰基转移 合成酶 酶 生物素 生物素 B7 (生物素 生物素) CO2 转移 转移 羧化酶 羧化酶 磷酸吡哆醇 磷酸吡哆醇 B6 (吡哆醇 吡哆醇) 转氨作用 转氨酶 转氨酶 辅酶 辅酶 (钴胺素 钴胺素) 异构化 异构化 变位酶 变位酶 硫辛酸 硫辛酸转移 氢和转移 乙酰基转移 氢和转移乙酰丙酮酸脱氢酶系统 丙酮酸脱氢酶系统 泛醌 泛醌 (辅酶 辅酶 Q) 转移质子和电子 转移质子和电子
16. 氧化还原酶和脱氢酶 维生素B5（又称烟酰胺）是吡啶的衍生物。 NAD（辅酶I）和NADP（辅酶II） NAD和NADP是许多脱氢酶的辅酶，参与氢转移。维生素B5是NAD和NADP的组成部分。 维生素B5 NAD（辅酶I） 烟酰胺腺嘌呤二核苷酸 烟酰胺腺嘌呤二核苷酸 NADP（辅酶II） 烟酰胺腺嘌呤 烟酰胺腺嘌呤磷酸二核苷酸 2HR+2HN
17. H+Ox型 红色型 NADH(还原辅酶 还原辅酶I) 维生素B2(核黄素(核黄素))和FAD都是脱氢酶的辅酶，维生素B2是脱氢酶的辅酶，维生素B2是FMN和FAD的组成部分。 2. FMN与FAD(黄素辅酶) 异吡咯环 异吡咯环 核糖醇基 核糖醇基 FMN-黄素单核苷酸 黄素单核苷酸 FAD和FMN具有与NAD+类似的功能，在脱氢酶催化的氧化还原反应中，起着电子和质子传递的作用。 FAD-黄素腺
18.嘌呤二核苷酸、黄素腺嘌呤二核苷酸、FAD和FMN通常以共价键与酶分子相连，所以这类辅酶一般称为共价基团。维生素B3（泛酸）是生物体内转酰酶的辅酶（主要作为转乙酰酶的辅酶），参与转酰作用。维生素B3是CoA的组成部分。巯基乙胺巯基乙胺泛酸泛酸腺嘌呤核苷三磷酸脱羧酶的辅酶，其前体是维生素B1（硫胺素（硫胺素）
19，胺)=610，微生物，微生物n=6，动物组织，动物组织n=10。功能：作为线粒体呼吸链氧化还原酶的辅酶，作为线粒体呼吸链氧化还原酶的辅酶，在酶和底物之间传递氢或电子。异戊烯异戊烯不属于维生素的辅酶。不属于维生素的辅酶。W辅酶在催化反应中直接参与反应。例如辅酶NAD+在催化脱氢过程中，通过自身的氧化作用传递电子和质子。它也在催化脱氢过程中，通过自身的氧化还原反应传递电子和质子。 W 辅酶的种类并不多，每种辅酶都有其特殊的功能，特殊的。辅酶的种类并不多，每种辅酶都有其特殊的功能，特殊的。
20. 一种辅酶可以催化某一类型的反应。同一种辅酶可以和多种不同的酶蛋白结合形成不同的全酶。同一种辅酶可以和多种不同的酶蛋白结合形成不同的全酶。辅酶决定酶催化的反应类型（反应特异性）。辅酶决定酶催化的反应类型（反应特异性）。酶蛋白决定催化的底物类型（底物特异性）。酶蛋白决定催化的底物类型（底物特异性）。酶蛋白与金属离子紧密结合。金属离子与酶松散结合。金属离子与酶松散结合。过渡金属离子，如Fe2+/Fe3+、Cu+/Cu2+、Zn2+、Mn2+、Co2+等，碱金属离子或碱土金属离子，如Na+、K+、Mg2+、Ca2+等在酶催化反应中发生转移。
21. 电子、原子或功能团 酶与这些离子结合后才有活性。1/3的酶需要金属作为辅助成分。 1.酶促反应中，决定酶反应特异性的部分是（） A.酶蛋白 B.底物 C.辅酶或辅基 D.催化基团 2.全酶是指什么？ 全酶是指什么？（） A.酶的辅因子以外的部分 B.酶的无活性前体 C.酶-抑制剂复合物 D.需要辅因子的酶，它有酶蛋白、辅因子和各种成分。 多项选择题 多项选择题
22. 3.下列关于酶的特性表述哪些是错误的? 下列关于酶的特性表述哪些是错误的?（）A.催化效率高，催化效率高B.特异性强，特异性强C.作用条件温和，作用条件温和D.都有辅因子参与催化反应，都有辅因子参与催化反应 4.具有生物催化特性的核酶的化学性质是（）A.蛋白质，蛋白质B.RNAC.DNAD.糖蛋白，糖蛋白 5.NAD+在酶促反应中转移的是（）A.氨基，氨基B.氢原子，氢原子C.氧原子，氧原子D.羧基，羧基 6.NAD+和NADP+中含有哪种维生素？ （ ） A.烟酸，尼克酸 B.烟酰胺，烟酰胺 C.吡哆醛，吡哆醛 D.吡哆胺，吡哆胺 1.一般来说，酶就是具有催化作用的蛋白质，因此，一般来说，酶就是具有催化作用的蛋白质，因此， 1.所有的蛋白质都是酶。 2.酶反应的专一性和效率取决于酶蛋白质本身。 3.泛酸在体内被利用形成辅酶A，辅酶A参与物质代谢中酰基的转移。 脱氢酶的辅酶有哪些？它们转化哪些维生素？ 脱氢酶的辅酶有哪些？它们转化哪些维生素？ P141 练习1、2