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课件网) 3. 新陈代谢催化剂酶化学 1 3.1酶的概述 3.1.1酶的概念 酶（enzyme）是一类具有高度催化效能和高度专一性的生物催化剂，它由活细胞产生，并可在细胞内外起催化作用。 酶具有蛋白质的一切典型性质,酶和蛋白质都能形成大分子胶体溶液，不能透过半透膜；酶的沉降速度与蛋白质相似，可用沉降法测定其分子量；酶和蛋白质都具有两性电解质的性质，故每种酶都有一定的等电点；酶水解后产生各种氨基酸的混合物，和蛋白质相似，有些酶也具有辅基；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 。 生物体内一切化学反应，几乎都是在酶催化下进行的，酶是生物体内代谢过程必不可少的物质，没有酶就不能进行新陈代谢，也就没有生命。 第3章 新陈代谢催化剂酶化学 2 3.1.2酶催化作用的特点 1.酶和一般催化剂的共性 1）用量少而催化效率高 2）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： 不论有没有酶起作用，B的平衡浓度为A的100倍。但没有酶时达成平衡需要几个小时，而在有酶起作用的情况下，可能不到l秒就能达到平衡。因此，酶加速达成平衡．但并不移动平衡的位置。 3）可降低反应的活化能 由于催化剂能短暂地与反应物结合成过渡态，因而降低了反应所需的活化能，只要较低的能量就可使反应物进入活化状态，活化分子数大大增加，故加快了反应速度。 第3章 新陈代谢催化剂酶化学 3 2.酶作为生物催化剂的特性 （1）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。 因此在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。 （2）酶的催化效率高 第3章 新陈代谢催化剂酶化学 酶促反应比非酶促反应至少要快1014。一般来讲，如果催化效率用分子比表示，则酶催化反应的反应速度比非催化反应高108~1020倍，若用转换数（Turnover number），每秒钟每个酶分子能催化多少个微摩尔(μmol)的底物发生变化]表示，大部分酶为1000，最大的可达100万以上。 4 （3）酶的高度专一性 酶作用的专—性(Specificity)是指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。和普通催化剂相比，酶的专一性较高，但在不同酶之间，仍有程度上的差别。根据酶对其底物结构选择的严格程度不同，酶的专一性可大致分为以下三种类型： 1）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。例如：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。 第3章 新陈代谢催化剂酶化学 5 2)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。相对专一性分为两种: 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。例如：对酯酶来说，只要求底物分子中的酯键，而对构成酯键的有机酸和醇(或酚)则无严格要求。这种键专一性是一种较低的专一性。又如：淀粉酶仅要求α-1,4糖苷键，对两侧糖链的长短不要求，故对不同大小分子质量的淀粉都可催化分解。 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。如胰蛋白酶作用于蛋白质的肽键，此肽键羰基必须由赖氨酸或精氨酸等碱性氨基酸所提供，而对肽键的氨基部分则要求不严。 胰蛋白酶的作用见下式： 第3章 新陈代谢催化剂酶化学 6 3)立体异构专一性 一种酶仅作 ... ...
