酶的概念 第一节：酶的概念及作用特点

概述：酶的研究历史 酶的发现和提出：1897年，Buchner兄弟用 不含细胞的酵母汁成功实现了发酵。提出了发酵与活细胞无关，而与细胞液中的酶有关。 1913年，Michaelis和Menten提出了酶促动力学原理—米氏学说。 1926年，Sumner从刀豆种子中分离、纯化得到了脲酶结晶，首次证明酶是具有催化活性的蛋白质。 1928年，Cech对四膜虫的研究中发现RNA具有催化作用。 第一节 酶的概念及作用特点 一、酶的概念 酶是活细胞产生的一类具有催化功能的蛋白质，亦称为生物催化剂Biocatalysts 。 绝大多数的酶都是蛋白质。 酶催化的生物化学反应，称为酶促反应Enzymatic reaction。 在酶的催化下发生化学变化的物质，称为底物substrate。 二、酶的作用特点 酶和一般催化剂的共性 用量少而催化效率高； 它能够改变化学反应的速度，但是不能改变化学反应平衡。酶本身在反应前后也不发生变化。 酶能够稳定底物形成的过渡状态，降低反应的活化能，从而加速反应的进行。 酶作为生物催化剂的特性 酶的催化作用可使反应速度提高10７ –101３倍。 例如：过氧化氢分解 2H2O2 ? 2H2O + O2 用Fe3+ 催化，效率为6X10-4 mol/mol.S，而用过氧化氢酶催化，效率为6X106 mol/mol.S。 转换数的概念：每秒钟每个酶分子能催化底物发生变化的微摩尔数，用kcat表示。 ?-淀粉酶催化淀粉水解，1克结晶酶在65?C条件下可催化2吨淀粉水解。 2．专一性 Specificity 酶的专一性 Specificity又称为特异性，是指酶在催化生化反应时对底物的选择性，即一种酶只能作用于某一类或某一种特定的物质。亦即酶只能催化某一类或某一种化学反应。 例如：蛋白酶催化蛋白质的水解；淀粉酶催化淀粉的水解；核酸酶催化核酸的水解。 3．反应条件温和 酶促反应一般在pH 5-8 水溶液中进行，反应温度范围为20-40?C。 高温或其它苛刻的物理或化学条件，将引起酶的失活。 ４．酶易失活 凡能使蛋白质变性的因素如强酸、强碱高温等条件都能使酶破坏而完全失去活性。所以酶作用一般都要求比较温和的条件如常温、常压和接近中性的酸硷度。 ５.酶活力可调节控制 如抑制剂调节、共价修饰调节、反馈调节、酶原激活及激素控制等。 酶作为生物催化剂的特性 1．高效性 2．专一性 3．反应条件温和 ４．酶易失活 ５.酶活力可调节控制 ６.某些酶催化活力与辅酶、辅基及金属离子有关。 三、酶的底物专一性 酶的底物专一性即特异性指酶对它所作用的底物有严格的选择性。一种酶只能作用于某一种或某一类结构性质相似的物质。 酶的底物专一性类型： 结构专一性和立体化学专一性。 １. 结构专一性 有些酶对底物的要求非常严格，只作用于一个特定的底物。这种专一性称为绝对专一性等。 相对专一性 有些酶的作用对象不是一种底物，而是一类化合物或一类化学键。这种专一性称为相对专一性。包括： 族专一性。如?-葡萄糖苷酶，催化由?-葡萄糖所构成的糖苷水解，但对于糖苷的另一端没有严格要求。胰蛋白酶，水解硷性氨基酸的羧基形成的肽键。 键专一性。如酯酶催化酯的水解，对于酯两端的基团没有严格的要求。 ２. 立体化学专一性Stereochemical Specificity，stereospecificity 酶的一个重要特性是能专一性地与手性底物结合并催化这类底物发生反应。即当底物具有旋光异构体时，酶只能作用于其中的一种。 例如，淀粉酶只能选择性地水解D－葡萄糖形成的1，4－糖苷键；L-氨基酸氧化酶只能催化L-氨基酸氧化；乳酸脱氢酶只对L-乳酸是专一的。 几何异构专一性geometrical specificity 有些酶只能选择性催化某种几何异构体底物的反应，而对另一种构型则无催化作用。 如延胡索酸水合酶只能催化延胡索酸即反－丁烯二酸水合生成苹果酸，对马来酸则不起作用；丁二酸脱氢酶。 潜手性专一性 酵母醇脱氢酶。 酶的立体化学专一性的实践意义 四、酶的分离与制备 选材 破碎细胞 抽提 分离与提纯 * * 1．高效性 ６.某些酶催化活力与辅酶、辅基及金属离子有关。 绝对专一性 旋光异构专一性 *

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