文档介绍：第三章酶通论
第一节酶概论
一、酶的概念及特性
酶(enzyme)是活细胞内产生的具有高度专一性和催化效率的蛋白质,又称为生物催化剂,生物体在新陈代谢过程中,几乎所有的化学反应都是在酶的催化下进行的。
酶是生物催化剂(biological catalyst),具有两方面的特性,既有与一般催化剂相同的催化性质,又具有一般催化剂所没有的生物大分子的特征。
酶与一般催化剂一样,只能催化热力学允许的化学反应,缩短达到化学平衡的时间,而不改变平衡点。酶作为催化剂在化学反应的前后没有质和量的改变。微量的酶就能发挥较大的催化作用。酶和一般催化剂的作用机理都是降低反应的活化能(activation energy)。因为酶是蛋白质,所以酶促反应又固有其特性:
(高效性)
一般而论,酶促反应速度比非催化反应高107-1020倍。
(专一性)
一种酶只作用于一类化合物或一定的化学键,以促进一定的化学变化,并生成一定的产物,这种现象称为酶的特异性或专一性(specificity)。受酶催化的化合物称为该酶的底物或作用物(substrate)。
(可调节性)
酶是生物体的组成成份,和体内其他物质一样,不断在体内新陈代谢,酶的催化活性也受多方面的调控。例如,酶的生物合成的诱导和阻遏、酶的化学修饰、抑制物的调节作用、代谢物对酶的反馈调节、酶的别构调节以及神经体液因素的调节等,这些调控保证酶在体内新陈代谢中发挥其恰如其分的催化作用,使生命活动中的种种化学反应都能够有条不紊、协调一致地进行。
(不稳定性)
酶是蛋白质,酶促反应要求一定的PH、温度等温和的条件。强酸、强碱、有机溶剂、重金属盐、高温、紫外线、剧烈震荡等任何使蛋白质变性的理化因素都可能使酶变性而失去其催化活性。
二、酶的分类和命名
(一)酶的分类
国际酶学委员会()规定,按酶促反应的性质,可把酶分成六大类:
(oxido-reductases):指催化底物进行氧化还原反应的酶类。例如,乳酸脱氢酶、琥珀酸脱氢酶、细胞色素氧化酶、过氧化氢酶等。
(transferases):指催化底物之间进行某些基团的转移或交换的酶类。如转甲基酶、转氨酸、己糖激酶、磷酸化酶等。
(hydrolases):指催化底物发生水解反应的酶类。例如、淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶、磷酸酶等。
(lyases):指催化一个底物分解为两个化合物或两个化合物合成为一个化合物的酶类。例如柠檬酸合成酶、醛缩酶等。
(isomerases):指催化各种同分异构体之间相互转化的酶类。如,磷酸丙糖异构酶、消旋酶等。
6. 连接酶类(合成酶类,ligases):指催化两分子底物合成为一分子化合物,同时还必须偶联有ATP的磷酸键断裂的酶类。例如,谷氨酰胺合成酶、氨基酸:tRNA连接酶等。
(二)酶的命名
(1)一般采用底物而命名:如蛋白水解酶等;对水解酶类,只要底物名称即可,如蔗糖酶、胆硷酯酶、蛋白酶等。
(2)依据其催化反应的性质来命名:如水解酶、转氨酶等。
(3)结合1、2的命名:如琥珀酸脱氢酶、乳酸脱氢酶、磷酸己糖异构酶等。
(4)有时在底物名称前冠以酶的来源或其他特点:如血清谷氨酸-丙酮酸转氨酶、唾液淀粉酶、碱性磷酸酯酶和酸性磷酸酯酶等。
习惯命名法简单,应用历史长,但缺乏系统性,有时出现一酶数名或一名数酶的现象。
鉴于新酶的不断发展和过去文献中对酶命名的混乱,国际酶学委员会规定了一套系统的命名法,使一种酶只有一种名称。它包括酶的系统命名和4个数字分类的酶编号。
全部底物(:间隔)+反应类型+酶
例如对催化下列反应酶的命名:ATP + D-葡萄糖→ ADP + D—葡萄糖-6-磷酸。该酶的正式系统命名是:ATP:葡萄糖磷酸转移酶,表示该酶催化从ATP中转移一个磷酸到葡萄糖分子上的反应。它的分类编号是:;,第1个数字(2)代表酶的分类名称(转移酶类),第2个数字(7)代表亚类(磷酸转移酶类),第3个数字(1)代表亚亚类(以羟基作为受体的磷酸转移酶类),第4个数字(1)代表该酶在亚-亚类中的排号(D葡萄糖作为磷酸基的受体)。
第二节酶的分子组成和化学结构
一、酶的分子组成
(一)根据酶的组成成份,可分单纯酶和结合酶两类。
1. 单纯酶(simple enzyme):是基本组成单位仅为氨基酸的一类酶。它的催化活性仅仅决定于它的蛋白质结构。如消化道蛋白酶、淀粉酶、酯酶、核糖核酸酶等。
2. 结合酶(conjugated enzyme):酶