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第三章 酶

第三章 酶. 酶的分子结构及功能 酶促反应的特点及 酶的催化机理 酶促反应动力学 酶的调节 酶的命名与分类 酶与医学的关系. 提问 ：什么是酶？. 酶是生物催化剂（ biocatalyst ） 生物体内 几乎一切生化反应 都需要酶的催化才能进行！ 性能远远超过人造催化剂。. 第一节 酶的分子结构与功能. 一、酶的分子组成 酶的物性 —— 蛋白质的物理化学性质 A . 按化学组成分 （简单蛋白、结合蛋白） 单纯酶（ simple enzyme ） 结合酶（ conjugated enzyme ）. B. 以蛋白质结构分类.

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第三章 酶

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  1. 第三章 酶

  2. 酶的分子结构及功能 • 酶促反应的特点及 酶的催化机理 • 酶促反应动力学 • 酶的调节 • 酶的命名与分类 • 酶与医学的关系

  3. 提问：什么是酶？ • 酶是生物催化剂（biocatalyst） • 生物体内几乎一切生化反应都需要酶的催化才能进行！ • 性能远远超过人造催化剂。

  4. 第一节 酶的分子结构与功能 • 一、酶的分子组成 • 酶的物性——蛋白质的物理化学性质 • A. 按化学组成分 • （简单蛋白、结合蛋白） • 单纯酶（simple enzyme） • 结合酶（conjugated enzyme）

  5. B.以蛋白质结构分类 • 单体酶（monomeric enzyme） • 寡聚酶（oligomeric enzyme） • 多酶体系（multienzyme system） • 和多功能酶（multifunctional enzyme） • 酶由一条肽链组成 • 酶为寡聚蛋白 • 几个独立的酶组合起来形成络合体，催化一个系列反应

  6. 为什么要与辅助因子结合呢？ • 结 合 酶（又称全酶）= 酶蛋白 + 辅助因子 • E催化活力与辅助因子有关 • 很多酶都是结合蛋白 • 辅酶（维生素、ATP ，结合松散） • 辅助因子 • 辅基（金属离子，结合紧密） • 弥补氨基酸基团催化强度的不足 • 1. 改变并稳定活性中心或改变底物化学键稳定性（底物—酶的催化对象）

  7. 羧肽酶 ＋ Zn 离子 ＋ 金属离子（铁、镍、铜等） 多肽链 酸性、碱性－SH 什么氨基酸侧链？

  8. 过氧化氢酶 NADPH—脱氢酶的辅酶 • 见第十八章 维生素 • 酶的催化功能由酶蛋白决定 • F.容易失活 • 蛋白质容易变性 • 2.协助活性中心基团快速转移（进出）

  9. 二、酶的 活性中心（active center） • 存在于酶分子中的一个必需基团比较集中，能与底物特异结合并将底物转化为产物的区域，称为酶的活性中心 • 与酶的活性密切相关的基团称为酶的必需基团 • （essential group） • 催化基团（catalytic group） • 必需基团 • 结合基团（binding group）

  10. 第二节 酶促反应的特点与机制 • 提问：催化剂的共性是什么？ • 答案：①机理：降低反应活化能，提高反应速度，不改变平衡点 • ②只起催化作用，本身不消耗； • 一、 酶促反应的特点 • 生物大分子 • 除极个别RNA为催化自身反应的酶外，其余所有的酶都是蛋白质。

  11. 酶的催化 双氧水裂解 • 且绝无副反应； • （二）高度特异性 • 单一类物质（相对特异） • 例如 羧肽酶（催化蛋白质C端氨基酸水解脱落的酶） • 单一物质（绝对特异）（如苹果酸脱氢酶等等） • 单一物质单一立体构型（立体异构特异） • 如 β-葡萄糖氧化酶 • （一） 高效性 • 反应速度是无酶催化的反应速度108~1020或普通人造催化剂催化的107~1013倍； ？

  12. （三）酶促反应的可调节性 • 常温、常压、中性 • 提问：如果没有活力调节会怎样？ • 浪费（物、能）、产废 • 例 • 酶原的激活 （胰蛋白酶、凝血酶、胰岛素、脑肽） • 原——原材料 • 调整的本质—？ • 酶的活性中心的改变（有－无、优－差）

  13. 形成中间产物 二、 酶的催化机理 • 中间产物机制、诱导契合机制 • 以前称为学说，现已证明确实存在，故而成为机制 • 2.1 中间产物机制

  14. 一定时间内到同一地点 马拉松 坐车 • （要求S的自由能低） ES 中间产物 • 无酶参与 • S→P（要求S的自由能高） • 有酶参与下 • E + S →ES →E + P 中间产物的催化机理可由诱导契合机制描述

  15. 酶与底物靠近 定向 酶与底物相互诱导变形 • 2.2 诱导契合机制 契合形成中间产物 产物脱离 • A.靠近定向 靠近 电性吸引、疏水作用 定向 底物 酶

  16. 活性中心催化基团进行催化 • B.诱导契合 诱导 互补性结构变化 契合 能否契合— 专一性的由来

  17. C.产物脱离 酶复原－催化剂

  18. 2.3 与酶高效性有关的因素 • A. 邻近效应与定向排列 • 普通化学反应—随机碰撞（受浓度、碰撞角度影响） • 相当于——社会上的自由恋爱 • 酶的活性中心—相当于“婚姻介绍所” • 邻近效应提高了酶的活性（“婚介”）中心底物的浓度（—非婚男女集中） • 定向排列缩短了底物与催化基团间（“男女”）的距离 • 提高反应速度（成功率）108倍

  19. A : B A- : B+ : : :E 电子云形变 • B.诱导“电子云形变” • 这样的共价键易于被酶活性中心酸碱催化或共价催化

  20. 靠近 注意 C端确认区 C＋=O－ 羧肽酶催化中的电子云形变 定向 极性专一性契合区 ＋ H2+N＝C 精氨酸

  21. H2O A- : H+ A- : B+ EH E- EH + OH- + H+ 酸催化(－OH、－NH3+、＝NH+、-COOH、－SH) • C.酸碱催化、共价催化 • 酶活性中心提供H+或提供H+受体使敏感键断裂的机制称酸碱催化。 AH + B+ 碱催化(失电子态) + E-COO- A- + E-COOH E-COO-+ H+

  22. 酸催化 碱催化 ＋

  23. A- : B+ ¨ ¨ -SH -OH +Mg2+ + 2B+ 2A- : B+ A ¨ A: Mg A-+ HO :B • 酶活性中心亲电基团或亲核基团参与底物敏感键断裂的机制称共价催化； • 亲电基团—— Mg2+、Mn2+ （有空轨道） • 亲核基团—— (有孤对电子) 亲电催化 亲核催化 ¨ + -OH 中间产物不稳定，断裂，相互结合形成产物，酶复原。 （不同酶促反应中的催化因素影响大小不同。）

  24. －OH的亲核催化(胰蛋白酶)

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