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2---酶----生物化学课件
相对专一性:这类酶对结构相近的一类底物都有作用。包括键专一性和簇(基团) 专一性。
立体异构专一性:这类酶不能辨别底物不同的立体异构体,只对其中的某一种构 型起作用,而不催化其他异构体。包括旋光异构专一性和几何异构专一性。
易变敏感性:易受各种因素的影响,在活细胞内受到精密严格的调节控制。
二、酶的化学本质及结构功能特点
OH CH3
辅酶A是生物体内代谢反应中乙酰化酶的辅酶,它 是含泛酸的复合核苷酸。它的重要生理功能是传递 酰基,是形成代谢中间产物的重要辅酶。
CH3OH O
O
CH2 C CH C NH CH2 CH2 C NH CH2CH2SH
CH3
O
NH2
O P OH N
O
O
P
O
CH2
N O
OH
N N
O HO P O OH
条件温和:常温、常压、pH=7;
高效率:反应速度与不加催化剂相比可提高108~ 与加普通催化剂相比可提高107~1013;
1020,
专一性:即酶只能对特定的一种或一类底物起作用,这种专一性是由酶蛋白的立 体结构所决定的。可分为:
绝对专一性:有些酶只作用于一种底物,催化一个反应, 而不作用于任何其它物 质。
转移酶催化基团转移反应,即将一个底物分子的 基团或原子转移到另一个底物的分子上。 例如, 谷丙转氨酶催化的氨基转移反应。
NH2
CONH2
N
O- O-
N+ O
CH2OPOPOCH2
N O
OO
N N
OH OH
OH OH(OPO3H2)
⑤ 维生素B6和磷酸吡哆醛 维生素B6包括吡哆醇、吡哆醛和吡哆胺。
CHO
CH2NH2
HO
CH2OH
H3C N
HO
CH2OH
H3C N
维生素B6在体内经磷酸化作用转化为相应的磷酸脂,参 加代谢的主要的是磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺。磷酸吡哆 醛是氨基酸转氨作用、脱羧作用和消旋作用的辅酶。
① 维生素A
维生素A分A1, A2两种,是不饱和一元醇类。维生素A1又称为视
黄醇,A2称为脱氢视黄醇。
主要功能:维持上皮组织健康及正常视觉,促进年幼动物的正常
生长。
CH2OH A1
CH2OH A2
② 维生素D
维生素D是固醇类化合物,主要有D2,D3, D4, D5。其 中D2,D3活性最高。
麦角固醇 7-脱氢胆固醇 22-双氢麦角固醇 7-脱氢谷固醇
维生素D2 维生素D3 维生素D4 维生素D5
维生素D的结构
R
HO
在生物体内,D2和D3本身不具有生物活性。它们在肝脏 和肾脏中进行羟化后,形成1,25-二羟基维生素D。其中 1,25-二羟基维生素D3是生物活性最强的。
主要功能:调节钙、磷代谢,维持血液中钙、磷浓度正常, 促使骨骼正常发育。
OH
④ 维生素PP和辅酶I、辅酶II
维生素PP包括尼克酸(又称烟酸)和尼克酰胺 (又称烟酰胺)两种物质。在体内主要以尼克 酰胺形式存在,尼克酸是尼克酰胺的前体。
COOH N
CONH2 N
尼克酸
尼克酰胺
维生素PP能维持神经组织的健康。缺乏时表现出 神经营养障碍,出现皮炎。
NAD+ (烟酰胺-腺嘌呤二核苷酸,又称为辅酶I) 和NADP+(烟酰胺-腺嘌呤磷酸二核苷酸,又称为辅 酶II )是维生素烟酰胺的衍生物,它们是多种重要 脱氢酶的辅酶。
通常将酶的结合部位和催化部 位总称为酶的活性部位或 活性中心。
结合部位决定酶的专一性, 催化部位决定酶所催化反应的
性质。
调控部位(Regulatory site):酶分子中存在着一些可以 与其他分子发生某种程度的结合的部位,从而引 起酶分子空间构象的变化,对酶起激活或抑制作 用
(2)必须基团:酶表现催化活性不可缺少的基团。
(2)传递氢(递氢体):如 硫辛酸;
FMN/FAD、NAD/NADP、C0Q、
(3)传递酰基体:如 C0A、TPP、硫辛酸; (4)传递一碳基团:如 四氢叶酸;
(5)传递磷酸基:如 ATP,GTP;
(6)其它作用: 转氨基,如 VB6 ;传递CO2,如 生物素。
维生素和辅酶
维生素是机体维持正常生命活动所必不可少的一类小分子 有机物质。
CH3 CH3
OH OH
OHOHOH O
CH2CHCHCHCH2OPOCH2 O N
NN
OH
CO
N
NH NC
O
N N
NH2
FMN
FAD
③ 泛酸和辅酶A(CoA)
维生素B3又称泛酸,是由,-二羟基---二甲 基丁酸和一分子-丙氨酸缩合而成。
CH3OHO
O
CH2 C CHC NH CH2 CH2 C COOH
(3)抗体酶(abzyme): 1986年,Richard Lerrur和Peter Schaltz运用单克隆抗体技术制备了 具有酶活性的抗体(catalytic antibody)。
2.酶的组成
单成份酶:脲酶、蛋白酶、淀粉酶、核糖核酸
(简单蛋白质)
酶等。
酶
酶蛋白
(apoenzyme)
双成份酶
辅酶
➢ 亲核性基团:丝氨酸的羟基,半胱氨酸的巯基和组氨酸的咪唑基。 ➢ 酸碱性基团:门冬氨酸和谷氨酸的羧基,赖氨酸的氨基,酪氨酸的酚
羟基,组氨酸的咪唑基和半胱氨酸的巯基等。
O
H 2N
CH
C
OH
OH
CH 2
OH O
H 2N
CH
C
OH
SH
CH 2
O SH
H 2N
CH
C
OH
N
CH 2 N H
N
NH
亲核性基团
O
辅酶Q的活性部分是它的醌环结构,主要 功能是作为线粒体呼吸链氧化-还原酶的 辅酶,在酶与底物分子之间传递电子。
O
CH3O
CH3
CH3O O
(CH2CH C CH2)nH CH3
n=6-10
4.酶结构与功能特点
蛋白质的结构特点: 一级、二级、三级、四级结构
根据结构不同酶可分为: I. 单体酶:只有单一的三级结构蛋白质构成。 II. 寡聚酶:由多个(两个以上)具有三级结构的
(结合蛋白质) 辅因子 (coenzyme)
(cofacter) 辅基(prosthetic group)
全酶(holoenzyme)= 酶蛋白 + 辅因子
3.酶的辅因子
酶的辅因子是酶的对热稳定的非蛋白小分子物 质部分,其主要作用是作为电子、原子或某些基 团的载体参与反应并促进整个催化过程。
(1)传递电子体:如 卟啉铁、铁硫簇;
Co+相连的CN基被5’-脱氧腺苷所取代,形成 维生素B12辅酶。 维生素B12辅酶的主要功能是作为变位酶的辅酶, 催化底物分子内基团(主要为甲基)的变位反应。
⑨ 维生素C
维生素C能防治坏血病,故又称抗坏血酸。在体 内参与氧化还原反应,羟化反应。人体不能合 成。
O C
HO C HO C O
HC
多数维生素维生素作为辅酶和辅基的组成成分,参与体内 的物质代谢。
维生素一般习惯分为脂溶性和水溶性两大类。其中脂溶性 维生素在体内可直接参与代谢的调节作用,而水溶性维生 素是通过转变成辅酶对代谢起调节作用。
某些小分子有机化合物与酶蛋白结合在一起并协同实施催 化作用,这类分子被称为辅酶(或辅基)。
NH2 N
ClCH2 N+
H3C N
S
CH3 CH2CH2 OH
焦磷酸硫胺素(TPP)是脱羧酶的辅酶,催化丙酮酸或α–酮
戊二酸的氧化脱羧反应,所以又称为羧化辅酶。
NH2
Cl-
N
CH2 N
CH2CH2 O P O P OH
OH OH
② 维生素B2和黄素辅酶 维生素B2又称核黄素,由核糖醇和6,7-二甲基异咯嗪
HO C H
C H2O H
O C
OC OC O
HC
HO C H
C H2O H
⑩ 硫辛酸
硫辛酸是少数不属于维生素的辅酶。硫辛酸是6,8-二硫 辛酸,有两种形式:即硫辛酸(氧化型)和二氢硫辛酸 (还原型)。
S CH CH2CH2CH2CH2COOH S CH CH2
11. 辅酶Q(CoQ)
辅酶Q又称为泛醌,广泛存在与动物和细 菌的线粒体中。
③ 维生素E
维生素E又叫做生育酚,目前发现的有6种,其中,,, 四种有生理活性。
R1 HO
R2
O
R3
主要功能:具有抗氧化剂的功能,可作为食品添加剂使用, 还可保护细胞膜的完整性;同时还有抗不育的作用。
④ 维生素K
维生素K有3种:K1,K2,K3。其中K3是人工合成的。维生 素K是2-甲基萘醌的衍生物。
两部分组成。
缺乏时组织呼吸减弱,代谢强度降低。主要症状为口腔 发炎,舌炎、角膜炎、皮炎等。
OHOHOH O
CH2CHCHCHCH2OPOH
NN
OH
CH3
CO
CH3
NH NC
O
FAD(黄素-腺嘌呤二核苷酸)和FMN(黄素单核苷酸)是核 黄素(维生素B2)的衍生物。它们在脱氢酶催化的氧化-还 原反应中,起着电子和质子的传递体作用。
亚基聚合而成。 III. 多酶复合体:由几个功能相关的酶嵌合而成的
复合体。
与催化作用相关的结构特点
(1)活性中心:酶分子中直接和底物结合并起催化反应的空间 局限(部位)。
➢ 结合部位(Binding site):酶分子中与底 物结合的部位或区域
一般称为结合部位。
催化部位(Catalytic site): 酶分 子中促使底物发生化学变 化的部位称为催化部位。