生物化学笔记整理版5讲解Word格式文档下载.docx
《生物化学笔记整理版5讲解Word格式文档下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《生物化学笔记整理版5讲解Word格式文档下载.docx（57页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
羧肽酶（carboxypeptibuse）
磷酸水解酶（phosphohydrolases）
磷酸转移酶（phosphotransferases）
Mg2+
Mg2+,Mn2+
精氨酸酶（arginase）
Mn2+
丙酮酸羧化酶（pyruvatecarboxylase）
Mn2+，Zn2+（还需生物素）
细胞色素（eytochromes）
Fe2+或Fe3+,（铁离子在卟啉环中*）
过氧化物酶（peroxidase）
Fe2+或Fe3+,（铁离子在卟啉环中）
过氧化氢酶（catalase）
琥珀酸脱氢酶（succinicdehydrogenase）
Fe2+或Fe3+,（还需FAD）
铁氧还蛋白（feredoxindehydrogenase）
Fe（铁原子在铁硫晶格中，这种蛋白存在于细菌代谢及光合作用中，固氮酶中的这种蛋白质还含有钼原子。
）**
铁黄素蛋白（Fe-flavoprotein）
Fe
酪氨酸酶（tyrosinase）
Cu+或Cu2+
细胞色素氧化酶（eytochromeoxidase）
漆酶（laccase）
抗坏血酸氧化酶（ascorbicacidoxidase）
丙酮酸磷酸激酶（pyruvatephosphokinase）
K+（也需要Mg2+）
细胞膜ATP酶（plasmamembraneATPase）
Na+（也需要K+及Mg2+）
固氨酶（nitrogenase）
Fe2+,Mo2+
（二）．酶的组成分类
简单蛋白质：
酶的活性仅决定于其蛋白质结构，该酶属于简单蛋白质。
结合蛋白质：
酶+非蛋白（辅助因子）表现出酶的活性，这类属于结合蛋白质。
全酶－－酶蛋白+辅助因子－→复合物称全酶。
全酶 = 酶蛋白 + 辅助因子
决定酶反应的专一性←┘ └→对电子、or化学基团起传递作用
（三）根据酶蛋白分子的特点又将酶分为三类
1．单体酶：
a.一条多肽链 b.催化水解反应的酶。
胰蛋白酶
2．寡聚酶：
a.由几个甚至几十个亚基组成＜相同的多肽链、不同的多肽链＞b.亚基间不是共价结合，易分开。
3．多酶体系：
a.由几种酶嵌合形成的复合体b.有利于一系列反应的连续进行c.分子量很高
（四）酶的辅助因子包括 金属离子有机化合物
*结构见图5-2
**结构见图5-3
a．本身无催化作用
b．负责运输转移电子，原子等作用
有些蛋白质具此作用称蛋白辅酶
c．可用透析法将辅助因子（辅酶）除去
d．若辅助因子（辅基）以共价键和酶蛋白牢固结合，不易透析除去
图4-2细胞色素α的结构图4-3铁氧还蛋白（ferredoxin）中的铁硫晶格结构
表4-2基团反应中的辅酶及辅基
转移的部分
辅酶
辅基
H原子、电子
NAD+（与维生素PP有关）
NAPD+（与维生素PP有关）
H原子
FMN（与维生素B2有关）
FAD（与维生素B2有关）
CoQ
电子
铁卟啉
羧基
焦磷酸硫胺素（与维生素B1有关）
酰基
CoA（与泛酸有关）
硫辛酸
生物素
氨基
磷酸吡哆醛（维生素B6）
甲基、次甲基、甲酰基及甲酰甲氨基等
四氢叶酸辅酶
第二节酶的分类及命名
一、惯命名法
原则：
1，绝大多数依据其底物来命名。
催化水解蛋白质的称为蛋白酶。
2，某些酶根据其所催化的反应性质来命名。
水解酶催化底物分子水解。
3，有的结合上述两个原则来命名。
琥珀酸脱氢酶是催化琥珀酸脱氢反应的酶。
4，在上述命名的基础上还加上酶的来源或酶的其他特点。
胃蛋白酶、胰蛋白酶
二、国际系统命名法：
酶 系统名称－－表明酶的底物及催化反应的性质
习惯名称eg.草酸氧化酶-习惯名称
系统名称：
草酸：
氧（两个底物）、氧化（催化反应性质）酶
若底物之一是水时，水可略去不写。
三国际系统分类法及编号----将酶促反应按反应性质分为六大类
1．氧化还原酶类 -----催化氧化还原反应
A．2H+B←→A+B·
2H
2．移换酶类移换酶类（transfgerases）催化功能基团的转移反应
例如，丙氨酸：
酮戊二酸氨基称换酶（EC2.6．1.2，习惯名为
谷丙转氨酶或丙氨酸氨基移换酶：
）
S-腺苷酰蛋氨酸克酰胺甲基移换酶（EC2.1．1.1，习惯名为尼克酰胺转甲基酶）等。
3．水解酶类水解酶类（hydrolases）催化反应。
这类酶包括淀粉酶、核酸酶、蛋白酶及脂酶等。
例如，亮氨酸氨基肽水解酶（EC3.4.1.1,习惯名为亮氨酸氨肽酶）
4．裂合酶类裂合酶类（或称不久裂解酶类lyases）催化从底物上移去一个基团而形成双键的反应或其逆反应。
这类酶包括醛缩酶、水化酶及脱氨酶等。
例如，二磷酸酮糖裂合酶（EC4．1.2．3习惯名为醛缩酶），苹果酶裂合酶（EC4．1．1.1习惯名为丙酮酸脱羧酶）柠檬酸裂合酶（EC4．1．3.7习惯名为柠檬酸合成酶）。
5．异构酶类 异构酶类（isomerases）催化各种同分异构体的相互转变。
例如，葡萄糖-6-磷酸己酮醇异构酶（EC5.3。
1.9，）习惯名为6-磷酸葡萄糖异构酶）。
葡萄糖-6-磷酸 果糖-6-磷酸
其他，如催化D、L互变，α、β等的酶类属此类。
6．合成酶 合成酶（或称连接酶，ligases）能催化一切必须与ATP分解相偶联，
并由两种物质（双分子）合成一种物的反应。
例如，UTP：
氨连接酶（EC6.3．4.2，习惯名是
CTP合成酶）L-酪氨酸：
tRNA连接酶（EC6.1.1。
1，习惯名是酪氨酸合成酶）等。
注：
止式中"
P"
代表磷酸基团
部分亚类分别列于表4-3中：
第三个数字（表示亚亚类），更加精确地表明底物或反应物的性质，
如：
1大类中的亚亚类表示受体的类型：
1. 1．1 表示氧化还原酶， 作用于=CHOH基团， 受体是NAD+，NADP+，
1．.1．2 表示氧化还原酶， 作用于=CHOH基团， 受体是细胞色素，
1．.1．3 表示氧化还原酶， 作用于=CHOH基团， 受体是分子氧。
当酶的编号仅有前三个数字时，就已清楚地表明了这个酶的特性：
反应性质、反应物（或底物）性质、键的类型。
关于编号第四个则没有什么特殊规定。
例如
EC1.1．1.27 为乳酸：
NAD+氧化还原酶
EC1.1．1.37 为苹果酸：
NAD+氧化还原酶。
EC1.1．1.1 为乙醇：
NAD+氧化还原酶。
EC6.1．1.1 为L-酪氨酸：
tRNA-连接酶（AMP）
第三个1表示作用在-CHOH基团上，受体NAD+，第4个数字表示底物不同。
（表示分类、编号、催化反应的类型）
1．氧化还原酶类（亚类表示底物中发生氧化的基团的性质）
1.1作用在-CH-OH上；
1.2作用在-C=O上；
1.3作用在-CH=CH上；
1.4作用在-CH-NH2上；
1.5作用在-CH-NH上；
1.6作用在NADH，NADPH上
2．移换酶类（亚类表示底物中被转移基团的性质）
2.1一碳基团；
2.2醛或酮基；
2.3酰基；
2.4糖苷基；
2.5除甲基之外的烃基或酰基；
2.6含氨基；
2.7磷酸基；
2.8含硫基
3．水解酶类（亚类表示被水解的键类型）
3.1酯键；
3.2糖苷键；
3.3醚键；
3.4肽键；
3.5其他C-N键；
3.6酸酐键
4．裂合酶类（亚类表示分裂下来的基团与残余分子间的键的类型）
4.1C-C；
4.2C-O；
4.3C-N；
4.4C-S
5．异构酶类（来类表示异构的类型）
5.1消旋及差向异构酶；
5.2顺反异构酶
6．合成酶类（亚类表示新形成的键的类型）
6.1C-0；
6.2C-S；
6.3C-N；
6.4C-C
第三节酶的分离提纯及活力测定
1、
酶的分离提纯
目的：
研究酶的理化性质。
包括结构与功能、生物学作用对酶鉴定。
纯酶：
作为生化试剂及用作药物的酶（纯度高）
根据酶在体内作用部位：
胞外酶---易分离；
胞内酶---须破碎cell
分离提纯的步骤：
1．选材：
动物、植物、微生物：
含酶量高，易分离
2．破碎细胞
动物 细菌 植物
∣研磨 ∣超声波 ∣纤维素酶
∣匀浆 ∣溶菌酶 ∣
↓捣碎机 ↓化学溶剂（甲苯）↓
提取液
3．抽提 低温下，用水或低盐缓冲液抽提酶含杂质多。
4．分离及提纯
操作要求：
a.尽量减少酶活性的损失；
b.低温0~5摄氏度、有机溶剂：
-15~-20摄氏度；
c.抽提液加入EDTA（络合金属）
d.抽提液加入巯基乙醇（防止-SH氯ce酶失活）；
e.不能过度搅拌，以免产生大量泡沫，使酶变性；
f.测定酶的比活力
5．保存：
将酶制品浓缩，结晶，以便保存（-20）注意：
酶易失活，不可烘干。
可用的方法：
（1）保存浓缩的酶液：
（3）浓缩液加入等体积甘油-20摄氏度长期保存
二、酶活力的测定
酶活性－－指酶催化一定化学反应的能力 酶是否存在、含量多少--不直接用重量或体积表示，用酶活力表示
1．酶活力与酶反应速度
酶活力用反应速度表示－－酶存化的反应速度愈快，酶活力愈高；
速度愈慢酶的活力愈低
反应速度用单位时间、单位体积中底物的减少量或产物的增加量表示（单位：
浓度/时间）
（图4-4酶反应的速度曲线）
从图可知：
反应速度在最初一段时间内保持恒定，随着反应时间的延长，酶反应速度逐渐下降。
原因：
A.底物浓度下降；
B.酶在一定PH及温度下失活；
C.产物对酶的抑制，产物上升而加速逆反应。
所以研究酶的反应速度以酶促反应的初速度为准。
一般以测定产物位好--底物浓度为量，测定不准确；
产物从无到有，准确。
2．酶的活力单位－－酶的活力大小，即酶量的大小
规定：
1个酶活力单位，是指在特定条件下。
在1分钟内能转化1微摩尔（μmol）
酶
碳酸酐酶carbonicanhydrase
3-ketosteroidisomerase
乙酸胆碱酶acetylcholinesterase
青霉素酶pecicillinase
乳糖脱氢酶lactatedehydrogenase
胰凝乳蛋白酶chymotrypsin
DNA聚合酶DNApolymeraseI
色氨酸合成酶tryptophansynthetase
kcat转换数（μmol/秒）
600000
280000
25000
2000
1000
100
15
2
底物的酶量或是转化底物中1μmol的有关基团的酶量。
特定条件：
温度25摄氏度,其它条件（PH及底物浓度）均采用最适条件。
3．酶的比活力
酶含量大小，即每毫克蛋白所具有的酶活力单位/毫克蛋白（μ/mg蛋白质）
or每克酶制剂or每毫升酶制剂含有多少个活力单位来表示（单位/克or单位/ml）
对同一种酶来说，比活力愈高，表示酶愈强。
4．酶的转换数kcat
每秒钟每个酶分子转换底物的微摩尔数（μmol）
表4-4某些酶的最大转换数
第四节酶促反应的动力学 －－研究酶促反应的速度以及影响此速度的各种因素的科学
一.底物浓度对酶反应速度的影响--米氏学说的提出
图4-5酶反应速度与低物浓度的关系
图中[S]代表低物浓度，v代表反应速度，Vmax代表最大反应速度，Km代表米氏常数
上图可见：
a.当底物浓度较低时，v与[S]成正比一级反应
b.随底物浓度增加，v不按正比升高混合级反应
c.再加大底物浓度，零级反应，酶已被饱和
"
中间产物"
假说（--米氏学说）--酶与底物先络合成一个络合物（过渡态物质），络合物再分解，
成为产物+游离态酶
米氏方程v=Vmax[S]/（Km+[S]）前提：
酶与底物反应的"
快速平衡说"
二.米氏公式的导出
根据：
"
稳态平衡"
假说
反应二步：
K1
①E+S←→ES（中间产物）
K2 〉均可逆
K3
②ES←→P（产物）+E
K4
可见：
v与ES的形成与分解有关E+S；
考虑ES的形成速度及分解速度ES的形成〈E+P有关；
E+P－→ES的速度极小，可忽略不计
ES的形成速度
d[ES]/dt=K（[E]-[ES]）·
[S] ③
[E]-- 酶的总浓度
[ES]--酶与底物形成的中间产物的浓度
[E]--[ES]为游离状态的酶的浓度
[S]-- 底物的浓度
一般[S]>
>
[E]，被酶结合的S量，亦即[ES]，它与总的底物浓度相比，可忽略不计．
[S]-[ES]≈[S]
而ES的分解速度
K2
ES－－→S+E
K3
ES－－→P+E
此两式速度至和为ES分解的总速度
-d[ES]/dt=K2[ES]+K3[ES] ④
当（缺字）酶反应体系处于动态平衡（恒态）时
ES的形成v=ES分解v
[ES]保持动态的恒定⑶=⑷
即：
K1（[E]－[ES]）·
[S]=K2[ES]+K3[ES]
（[E]－[ES]）·
[S]/[ES]=（K2+K3）/K1⑤
令：
Km=（K2+K3）/K1代入⑤
则（[E]-[ES]）·
[S]/[ES]=Km⑥
∴动态平衡是的[ES]：
[ES]=[E][S]/（Km+[S]） ⑦
由于酶的反应速度（v）与[ES]成正比
∴v=K3[ES]⑧
将⑦的[ES]代入⑧得：
v=K3·
[E][S]/Km+S] ⑨
当底物浓度很高时，所有的酶都被底物所饱和，而转变成ES复合物，即[E]=[ES]时，酶促反应达到最大速度
∴Vmax=K3[ES]=K3[E] ⑩
⑨除以⑩：
v/vmax=K3[E][S]/（Km+[S]）/K3[E]
∴v=vmax[S]/（Km+[S]） ⑾
米氏方程反映：
已知Km、vmax、v与底物浓度之间的定量关系
Km--米氏常数
三．米氏常数的意义
特殊情况：
v=1/2vmax
vmax/2=vmax[S]/（Km+[S]）
1/2=[S]/（Km+[S]）
∴[S]=Km
意义：
当酶反应速度达到最大反应速度一半时的底物浓度，
单位：
mol/升与底物浓度单位一样
Km作以下分析：
1Km值是酶的特征常数之一
只与酶的性质有关，而与酶浓度无关
2如果一个酶有几种底物，则对每一种底物各有一个特定的Km值
Km受PH、温度影响
3同一种酶有几种底物就有几个Km值，其中Km值最小的底物一般称为该酶的最适底物或天然底物
1/Km－－可表示酶对底物亲和力的大小，1/Km愈大，亲和力愈大
∵1/Km↑，Km↓，Km=[S]↓
最适底物与酶亲和力最大，不需很高的底物浓度就可以很容易达到Vmax
4Km与Ks
Km≠Ks在特殊情况K3＜＜CK2、K1下Km=Ks
Ks－－是Es的解离平衡常数，而不是E+s生成Es反映的平衡常数，∴ Ks=K2/K1
米氏公式：
Km=（K2+K3）/K1⑴
从某种意义上讲，Km是Es分解速度和Es形成速度的比值
1/Km表示形成Es趋势的大小
在某些酶的酶促反应中，形成Es的平衡迅速建立，Es形成的速度大大地超过Es分解为产物的速度K1、K2>
K3
K3
∴Es－→P是最慢的
K3可忽略不计⑴式可简化为Km=K2/K1⑵
只有当K3极小时，才能用1/Km来说明酶与底物结合的难易程度
5Km及Km'
a在无抑制剂存在时，Es的分解速度和Es形成速度的比值符合米氏方程Km
b其他情况，不符合米氏方程，此时的比值称表观米氏常数Km'
6Km值与米氏方程的实际用途：
a由所要求的反应速度（应达到Vmax的百分数），求出应当加入底物的合理浓度
b由已知的底物浓度，求出该条件下的反应速度
eg1若要求反应速度到达Vmax的99%，其底物浓度应为：
99%=100%[S]/（Km+[S]）
∴[S]=99Km
eg2若要求反应速度达到Vmax的90%，其底物浓度应为：
90%=100%[S]/（Km+[S]）
∴[S]=90Km
以V对[S]作图，可得与实验结果相等的曲线
四米氏常数的求法
理论上：
从酶的V-[S]图可得到Vmax，再从1/2Vmax可得相应的[S]，即Km值
缺点：
用很大的底物浓度，也只能得到趋近于Vmax的反应速度，而达不到真正 的Vmax
Km的测定不准确
改进：
y=ax+b图解法求出Km值
1双倒数作图法
将米氏方程改写成以下形式
1 Km 1 1
－－=－－－×
－－－+－－－
V Vmax [S] Vmax
选择不同的[S]测定相应的V，以1/V对1/[S]作图，绘出直线，外推至与横轴相交，横轴截距（-X）即为1/Km值，Km=-1/X
实验点过分集中于直线的左端，不准确P23图
2V-V/[S]法
将米氏方程改写成：
V=-Km*V/[S]+Vmax
以V对V/[S]作图,得一直线,纵轴截距Vmax,横轴截距Vmax/Km.斜率为-Km
五多种底物的反应
双底物A+B→P+Q
三种机理:
1.依次反应机理
B P
E+A←→EA←→EAB←→EPQ←→EQ←→E+Q
图式
A B P Q
E→EA→EAB－→EPQ→EQ→E
需要NAD+或NADP+的脱氢酶反应属于此类型
辅酶（NAD+orNADP+）---作为底物A
2.随机机理
加入底物A及B后，底物P及Q以随机的方式释放出来
3．乒乓反应机理
转氨酶属此类型
六．PH对酶反应速度的影响
大部分酶的活动受其环境PH的影响。
在一定PH下，酶反应具有最大速度。
高于or低于此值，反应速度下降。
通常称此PH为酶反应的最适PH。
图4-8PH-酶活性关系图
表4-6几种酶的最适PH值
酶 与 底 物
最 适 PH
胃蛋白酶（pepsin）
鸡蛋清蛋白
1.5
血红蛋白
2.2
丙酮酸
4.8
延胡索酸（fumarase）
延胡索酸
6.5
苹果酸
8.0
过氧化物酶（catalase）
H2O2
7.6
胰蛋白酶（trypsin）
苯甲酰精氨酰胺
7.7
苯甲酰精氨酸甲酯
7.0
碱性碱酸酶（alkalinephosphatase）
甘油-3-磷酸
9.5
精氨酸
9.7
最适PH并非一个常数，受底物种类，浓度，缓冲液成分的影响
在一定条件下有意义。
PH影响酶活力的原因：
1．过酸，过碱会影响酶蛋白的构象，甚至使酶变性而失活。
2．当PH改变不是很剧烈时，酶虽不变性，但活力受影响。
3．PH影响分子中另一些基团的解离。
这些基团的离子化状态与酶的专一性
及酶分子中活力中心的构象有关
在酶的提纯或应用中测定酶活力时，PH必须恒定测活反应最好在缓冲液体
系中进行PH的变化对催化作用没影响
图4-9三种酶的PH-酶活性曲线注意：
酶在试管反应中的最适PH与它所在正常细胞的生理PH值并不定完全相同。
七．温度对酶反应速度的影响－－最适温度
在其两侧，反应速度v比较低。
（钟形曲线）
在达到最适温度之前提高温度，可以
升级会员 