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第二章 酶化学一、酶的概念、催化特点、化学本质一）酶概念 酶是由细胞产生的具有催化活性的蛋白质二）酶是生物催化剂 1一般催化特点；2 特殊催化特点。1酶与一般催化剂的共同点 （1）能加快化学反应的速度，但不改变平衡点；（2）反应前后本身不发生变化； （3）降低反应所需的活化能。 2酶作为生物催化剂的特点 （1）高的催化效率 2）高的专一性（3）温和的反应条件 （4）酶在体内受到严格调控 （5）酶的催化活力与辅酶、辅基和金属离子有关 （6）易失活 （三）酶的化学本质 1大多数酶是蛋白质（Most enzymes are proteins） 1926年美国Sumner 脲酶的结晶，并指出酶是蛋白质 1930年Northrop等得到了胃蛋白酶、胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶的结晶，并进一步证明了酶是蛋白质。 2核酶 1982年，T. Cech等人发现四膜虫的rRNA前体能在完全没有蛋白质的情况下进行自我加工，发现RNA有催化活性；1983年美国S.Altman等，研究RNaseP（由20%蛋白质和80%的RNA组成），发现RNaseP中的RNA可催化E. coli tRNA的前体加工。 （四）酶的组成 1单纯蛋白质酶类 2结合蛋白质酶类 3. 酶蛋白分子的组成特点：单体酶、寡聚酶、多酶复合体、多酶融合体。全酶 = 酶蛋白 + 辅因子（金属离子、辅酶、辅基）（有活性）（无活性）（无活性）酶蛋白与辅因子单独存在时，均无催化活力，或活性很弱，结合在一起组成全酶后，才表现有明显的催化作用。辅酶、辅基与维生素（一）辅酶：指与酶蛋白结合比较松弛的小分子有机物质，通过透析方法可以除去。如：辅酶 和辅酶 等。（二）辅基：是以共价键和酶蛋白结合，结合的较紧密，不能通过透析法除去，需要经过一定的化学处理才能与酶蛋白分开。如：细胞色素氧化酶中的铁卟啉等辅酶、辅基往往是由维生素参与形成的小分子有机物（三）维生素维生素：维生素是维持机体生命活动不可缺少的一类小分子化合物，它既不是生物体构成成分，也不是能量物质，之所以对生命活动如此重要，是因为维生素是辅酶或辅基的组成成分，参与体内代谢过程。特点1、种类多 2、需要量少 3、常需从食物中获得 4、大部分充当辅酶 分类：脂溶： A D E K 维生素 硫辛酸（氧化型） 水溶： Vc VB: B1 B2 B3 B5 B12 B6 B7 B11 硫辛酸（还原型）1.TPP：焦磷酸硫胺素（前体：硫胺素，含B1)羧化酶的辅酶 与-酮酸氧化脱羧有关2.FMN FAD（核黄素的衍生物，含B2）氧化还原酶的辅基（传递电子和质子）FAD FADH22FMN-FMNH3.NAD NADP（烟酰胺和烟酸衍生物，含B5)脱氢酶的辅酶（传递电子和质子）亦称：辅酶 和辅酶NAD+(NADP+) NADH(NADPH)+H+4.CoASH(泛酸，含B3)酰基转移酶的辅酶（酰基载体）.磷酸吡哆醛（胺）（含B6)转氨和脱羧过程中的辅酶 转氨：通过醛、胺转化磷酸吡哆醛7.硫辛酸 丙酮酸和-酮戊二酸脱氢酶复合体的辅酶，在氧化脱羧过程中起着传递氢和酰基的作用硫辛酸8.生物素（含B7)许多羧化酶的辅酶，与专一性的酶蛋白结合而参与羧化反应生物素羧化酶的辅酶其它维生素C： 维生素C能防治坏血病，又称抗坏血酸维生素A: 维持正常视觉;缺乏，产生干眼病，发生夜盲症维生素D: 维生素D具有抗佝偻病作用，调节钙、磷代谢 维生素E： 维生素E又称生育酚或抗不育维生素维生素K： 促进血液凝固；缺乏，血凝时间延长二、酶的命名和分类 1961年国际酶学委员会（enzyme commission）提出的酶的命名和分类方法。 （2）两个底物参加反应时应同时列出，中间用冒号（:） 分开。如其中一个底物为水时，水可略去例1： 丙氨酸+-酮戊二酸 谷氨酸+丙酮酸 丙氨酸:-酮戊二酸氨基转移酶 例2： 脂肪+H2O 脂酸+甘油 脂肪水解酶 2习惯名称（recommended name） （三）六大类酶催化反应的性质 1氧化还原酶类（oxido-reductases） 催化氧化还原反应的酶，包括氧化酶类、脱氢酶类、过氧化氢酶、过氧化物酶等。 （1）氧化酶类：催化底物脱氢，并氧化生成H2O或H2O2 。邻苯二酚氧化酶（EC 1.10.3.1，邻苯二酚：氧氧化酶） （2）脱氢酶类：直接催化底物脱氢 A2H + B A + B2H 2转移酶类（transferases） 催化基团的转移 例：谷丙转氨酶（GPT）（EC 2.6.1.2，L-丙氨酸： 酮戊二酸氨基转移酶） 3水解酶类（hydrolases4裂合酶类（lyases） 从底物移去一个基团而形成双键或逆反应 5异构酶类6连接酶类（ligases, 也称synthetases合成酶类） 将两个小分子合成一个大分子，通常需要ATP供能。 三、酶的分离、提纯及活力测定 （一）酶的分离提纯 由于酶的特殊性，在提纯过程中要注意 :1全部操作在低温04。 2在分离提纯过程中，不能剧烈搅拌。 3在提纯溶剂中加一些保护剂，如少量EDTA、少量-巯基乙醇。 4在分离提纯过程中要不断测定酶活力和蛋白质浓度，从而求得比活力，还要计算总活力。 总活力单位体积的酶活力(U/ml)分离溶液总体积(ml)（二）酶活力的测定 酶活力（enzyme activity, 也称酶活性） 酶活力的测定 1测定酶活力时应注意几点 1）应测反应初速度（2）酶的反应速度一般用单位时间 内产物的增加量来表示。 3）测酶活力时应使反应温度、pH、离子强度和底物浓度等因素保持恒定（4）测定酶反应速度时，应使SE。 2酶活力和比活力表示方式 （1）酶活力（enzyme activity） 酶活力的定义 酶活力的大小用酶活力单位来表示，简称酶单位（unit, U） 酶单位的定义(IU)一国际单位是指在最适条件下，每分钟催化1mol底物减少或1 mol产物生成所需的酶量 1972年Katal（简称Kat）单位在最适条件下，每秒钟能使1mol/L底物转化为产物所需的酶量 Kat=6107IU习惯上沿用的单位如 :乳酸脱氢酶的活力可用丙酮酸的增加量表示，也可用340nm光吸收的增加量来表示。 （2）酶的比活力（specific activity，也称比活性） U/mg比活力：指每mg蛋白质所具有的酶活力，一般用蛋白质来表示，比活力说明酶的纯度。 比活力= 酶活力（U/ml）/蛋白质浓度（mg/ml） 比活力有时也可用每g或每ml酶含多少个活力单位来表示。 3）转换数（ （TN or kcat)在最适底物浓度时，每分钟或每秒钟每分子酶 转换底物的分子数。（4）分子活性（molecular activity） 在最适底物浓度时，每分钟每分子酶转换底物的分子数。（5）催化中心活性（catalytic center activity） 每分钟每一个催化中心所转换底