环境生物化学第三章PPT课件下载推荐.ppt

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在多种理化因素作用下、酶也容易发生变性而失去催化活性环境生物化学环境生物化学酶催化作用的特点酶催化作用的特点酶和一般催化剂的共性特点特点酶作为生物催化剂的特性环境生物化学环境生物化学酶和一般催化剂的共性酶和一般催化剂的共性用量少而催化效率高不改变化学反应的平衡点可降低反应的活化能共性共性环境生物化学环境生物化学不改变化学反应的平衡点不改变化学反应的平衡点假设在没有酶的情况下。

正向反应的速率kF为10-4s-1，而逆向反应速率kR为10-6s-1。

平衡常数K可通过正、逆反应速率之比给出：

A10-4s-110-6s-1B环境生物化学环境生物化学酶作为生物催化剂的特性酶作为生物催化剂的特性1.作用条件温和2.催化效率高3.高度专一性4.受调控环境生物化学环境生物化学酶的作用条件温和酶的作用条件温和酶是由生物细胞所产生，对周围环境很敏感，不耐高温、高压，遇强酸、强碱、重金属盐或紫外线等因素影响易失去催化活性酶催化下的一切反应几乎都是在比较温和的常温、常压和接近中性条件下进行的环境生物化学环境生物化学酶的催化效率高酶的催化效率高1在相同条件下，酶的存在可以使一个反应的速度大大加快2要把一个酶催化的反应和一个其他催化剂催化的反应，或非催化反应作定量比较，却是十分困难3反应历程不同,而且一些反应在酶的催化下可以顺利进行，但在没有酶存在时则其反应速度几乎难以测出环境生物化学环境生物化学酶的高度专一性酶的高度专一性定义：

酶对催化底物有严格的选择性、对催化的定义：

酶对催化底物有严格的选择性、对催化的反应类型，也有严格的规定性反应类型，也有严格的规定性酶的专一性酶的专一性绝对专一性绝对专一性相对专一性相对专一性立体异构专一性立体异构专一性环境生物化学环境生物化学酶的绝对专一性酶的绝对专一性有的酶只能作用于特定结构的底物，进行一种专一的反应，生成一种特定结构的产物，这种专一性称为绝对专一性脲酶仅能催化尿素水解生成CO2和NH3；

琥珀酸脱氢酶仅能催化琥珀酸脱氢生成延胡索酸；

碳酸酐酶仅能催化碳酸生成CO2和H2O环境生物化学环境生物化学酶的相对专一性酶的相对专一性有些酶的专一性要求较低，这类酶作用于一族类化合物或一种化学键，这种不太严格的选择性称之为相对专一性相对专一性键专一性基团专一性环境生物化学环境生物化学酶的相对专一性酶的相对专一性键专一性：

仅选择性要求底物的化学键，不要求其键的两侧基团基团专一性：

具有基团专一性的酶除了需要有“正确”的化学键以外，还需要键的一侧必须是特定的基团胰蛋白酶的作用见下式：

环境生物化学环境生物化学酶的立体异构专一性酶的立体异构专一性一种酶仅作用于立体异构体中的一种，这类酶对立体异构的选择性要求成为立体异构专一性根据旋光异构和几何异构的要求可分为：

旋光异构专一性几何异构专一性环境生物化学环境生物化学酶的立体异构专一性酶的立体异构专一性旋光异构专一性：

例如：

精氨酸酶只水解L-精氨酸，不能催化D-精氨酸水解；

乳酸脱氢酶只作用于L-乳酸脱氢酶，不作用于D-乳酸环境生物化学环境生物化学酶的立体异构专一性酶的立体异构专一性几何异构专一性：

延胡索酸酶仅催化反丁烯二酸（延胡索酸）生成苹果酸，而对顺丁烯二酸（马来酸）无作用环境生物化学环境生物化学酶的酶的受调控受调控1酶的催化活性在体内受到多种因素调节控制.2酶活性的调节和酶合成速度的调节来达到的3高效率，专性以及温和的作用条件使酶在生物体内新陈代谢中发挥强有力的作用，酶催化活性的调控使生命活动中各个反应得以有条不紊地进行环境生物化学环境生物化学酶的组成酶的组成根据其组成成分可分为两大类：

单纯蛋白酶（simpleenzyme）结合蛋白酶（conjugatedenzyme）环境生物化学环境生物化学酶的组成酶的组成单纯蛋白酶又称简单蛋白酶，这类酶除蛋白质外不含其他成分。

其活性只取决于它的蛋白质结构。

大多数水解酶类都属于该类酶，例如蛋白酶、脂肪酶、核糖核酸酶、脲酶等环境生物化学环境生物化学酶的组成酶的组成结合蛋白酶生物体内大多数酶都属于结合蛋白酶类。

这类酶有蛋白质部分与非蛋白质部分相结合而成，前者称为酶蛋白或脱辅基酶蛋白，后者称为辅助因子。

由酶蛋白和辅助因子结合而成的有活性的复合物叫全酶，全酶的蛋白质部分及辅助因子单独存在都没有催化活性。

环境生物化学环境生物化学酶的组成酶的组成根据酶蛋白分子的特点和分子大小又把酶分为三类：

单体酶单体酶（monomericenzymes）由一条肽链组成的酶称为单体酶如胃蛋白菌、胰蛋白酶、核糖核酸酶等寡聚酶寡聚酶（oligomericenzymes）由两条或两条以上肽链（称为亚基）组成的酶称为寡聚酶如3磷酸甘油醛脱氢酶（二聚体）、L乳酸脱氢酶（四聚体）等环境生物化学环境生物化学酶的组成酶的组成多酶体系多酶体系（multienzymeenzymes）体内有些参与链锁反应的多种酶常常联结在一起，构成所谓多酶体系，如丙酮酸脱氢酶系、脂肪酸合成酶系等环境生物化学环境生物化学酶的组成酶的组成酶的辅助因子包括辅酶（coenzyme,简称为Co）和辅基（prostheticgroup）与酶蛋白的结合疏松，可用透析方法将之与蛋白质分离的辅助因子称辅酶；

与酶蛋白的结合牢固，不能用透析方法分离的辅助因子称辅基环境生物化学环境生物化学酶的组成酶的组成通常一种酶蛋白必须与某一特定的辅助因子结合，才能成为有活性的全酶，如果用另一种替换则不表现出活力。

反之，一种辅助因子常可与多种不同的酶蛋白结合而组成具有不同专一性的全酶环境生物化学环境生物化学酶的组成酶的组成按化学本质不同辅助因子可分为：

按化学本质不同辅助因子可分为：

金属离子小分子有机物蛋白类辅酶环境生物化学环境生物化学酶的组成酶的组成金属离子金属离子Cu2+、Zn2+、Fe2+、Mg2+、Mn2+、K+、Na+等，它们在酶分子中的作用有维持酶分子特定活性构象，参与活性中心构成，参与氧化还原的电子传递；

在酶与底物连接中起桥梁作用；

利用离子的电荷如中和电荷等影响酶活性环境生物化学环境生物化学酶的组成酶的组成小分子有机物，小分子有机物，维生素、铁卟啉等。

已知几乎所有B族维生素都参与辅酶和辅基组成在酶作用中或参与氧化还原反应，或作为基团载体环境生物化学环境生物化学酶的组成酶的组成蛋白类辅酶，蛋白类辅酶，硫氧还蛋白、铁氧还素等，也参与基团转移或氧化还原反应。

环境生物化学环境生物化学酶的组成酶的组成类别类别酶酶辅助因子辅助因子辅助因子的辅助因子的作用作用含金属离子含金属离子辅基辅基酪氨酸、细胞色素酪氨酸、细胞色素氧化酶、漆酶、抗氧化酶、漆酶、抗坏血酸氧化酶坏血酸氧化酶碳酸酐酶、羧肽酶、碳酸酐酶、羧肽酶、醇脱氢酶醇脱氢酶精氨酸酶、磷酸转精氨酸酶、磷酸转移酶、肽酶移酶、肽酶磷酸水解酶、磷酸磷酸水解酶、磷酸激酶激酶Cu或或Cu2+Zn2+Mn2+Mg2+连接作用或传递连接作用或传递电子电子连接作用连接作用连接作用连接作用环境生物化学环境生物化学酶的组成酶的组成含铁卟啉辅基含铁卟啉辅基过氧化物酶、过氧化物酶、过氧化氢酶、过氧化氢酶、细胞色素、细细胞色素、细胞色素氧化酶胞色素氧化酶铁卟啉铁卟啉传递电子传递电子含维生素辅酶含维生素辅酶多种脱氢酶多种脱氢酶各种黄酶各种黄酶转氨酶、氨基酸脱羧转氨酶、氨基酸脱羧酶酶-酮酸脱羧酶酮酸脱羧酶乙酰化酶乙酰化酶-酮酸脱氢酶酮酸脱氢酶羧化酶羧化酶NAD或或NADPFMN或或FAD磷酸吡哆醛磷酸吡哆醛焦磷酸硫胺素焦磷酸硫胺素辅酶辅酶A二硫辛酸二硫辛酸生物素生物素传递氢传递氢传递氢传递氢转移氨基转移氨基催化脱羧反应催化脱羧反应转移酰基转移酰基氧化脱羧氧化脱羧传递传递CO2环境生物化学环境生物化学酶的组成酶的组成其他其他磷酸基转移酶磷酸基转移酶磷酸葡萄糖变位酶磷酸葡萄糖变位酶UDP葡萄糖异构酶葡萄糖异构酶ATP1,6-二磷酸葡萄糖二磷酸葡萄糖二磷酸尿苷葡萄糖二磷酸尿苷葡萄糖转移磷酸基转移磷酸基转移磷酸基转移磷酸基异构化作用异构化作用环境生物化学环境生物化学酶的分类酶的分类国际上通用的系统分类法是以酶所催化的反应为基础的，共分为六大类：

氧化还原酶类（oxido-reductars）转移酶类（transferases）水解酶类（hydrolases）裂解酶类（lyases）异构酶类（isomerases）合成酶类（synthetases）环境生物化学环境生物化学酶的分类酶的分类氧化还原酶类（oxido-reductars）氧化还原酶类用于催化氧化还原反应，生物体内的氧化还原反应多以脱氢加氢的方式进行，脱氢为氧化，加氢为还原；

环境生物化学环境生物化学酶的分类酶的分类氧化还原酶包括氧化酶（oxidase）和脱氢酶（dehydrogenase）。

一般说来，氧化酶催化的反应都有氧分子直接参与，H转移到O2上，脱氢酶催化的反应中H转移到一个不是O2的受体中环境生物化学环境生物化学酶的分类酶的分类葡萄糖氧化酶催化葡萄糖氧化成葡萄糖酸的反应中，氧是受氢体环境生物化学环境生物化学酶的分类酶的分类细胞内乙醇氧化为乙醛的反应，是在乙醇脱氢酶的催化下进行的，从底物氧化脱下的氢并不直接转给氧，而是使乙醇脱氢酶的辅酶NAD还原为NADH2环境生物化学环境生物化学酶的分类酶的分类转移酶类（transferases）转移酶类用于催化功能基团的转移反应（一为供体，一为受体）环境生物化学环境生物化学酶的分类酶的分类谷丙转氨酶是催化氨基转移的酶，是氨基酸代谢中一个重要的酶环境生物化学环境生物化学酶的分类酶的分类如果分子间所转移的基团是高能基团，基团的转移就伴随着能量的转移。

催化这类反应的转移酶特称为激酶例如葡萄糖分子分解时首先被活化为6磷酸葡萄糖的反应就是由已糖激酶催化的环境生物化学环境生物化学酶的分类酶的分类水解酶类（水解酶类（hydrolases）水解酶类用于催化底物发生水解。

如淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶等能分别将淀粉、蛋白质、脂肪等大分子水解为糖、氨基酸、脂肪酸等小分子下式为淀粉酶水解淀粉为葡萄糖的反应式：

环境生物化学环境生物化学酶的分类酶的分类裂解酶类（裂解酶类（lyases）裂解酶类用于催化底物进行非水解性、非氧化性分解。

这类反应在代谢中起着重要作用，其特点是分离出H2O、NH3、CO2及醛等小分子而留下双键；

或反过来催化底物双键的加成。

环境生物化学环境生物化学酶的分类酶的分类异构酶类（异构酶类（isomerases）异构酶类用于催化底物分子的异构化反应，包括旋光（或立体）异构、顺反异构、分子内氧化还原以及分子内转移等。

例加，葡萄糖异构酶催化葡萄糖异构为果糖的反应：

环境生物化学环境生物化学酶的分类酶的分类合成酶类（合成酶类（synthetases）合成酶又称连接酶（1igases），可催化两个底物连接成一个分子。

这类合成反应关联着许多重要生命物质，如蛋白质、脂肪等的合成，一般为吸能过程，因而通常有ATP等高能物质参加反应，其通式可写为：

环境生物化学环境生物化学酶的分类酶的分类丙酮酸羧化酶利用ATP分解释放的能量催化丙酮酸与CO2合成草酰乙酸的反应就属于这类反应：

环境生物化学环境生物化学酶的命名酶