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高中必修一生物酶PPT

酶的簡介

酶（enzyme）是由活細(xì)胞產(chǎn)生的、對其底物具有高度特異性和高度催化效能的蛋白質(zhì)或RNA。酶的催化作用有賴于酶分子的一級結(jié)構(gòu)及空間結(jié)構(gòu)的完整。若酶分子變性或亞基解聚均可導(dǎo)致酶活性喪失。酶屬生物大分子，分子質(zhì)量至少在1萬以上，大的可達(dá)百萬。

酶是一類極為重要的生物催化劑（biocatalyst）。由于酶的作用，生物體內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)在極為溫和的條件下也能高效和特異地進(jìn)行。隨著人們對酶分子的結(jié)構(gòu)與功能、酶促反應(yīng)動力學(xué)等研究的深入和發(fā)展，逐步形成酶學(xué)（enzymology）這一學(xué)科。酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)（protein）或RNA（Ribonucleic Acid），因此它也具有一級、二級、三級，乃至四級結(jié)構(gòu)。按其分子組成的不同，可分為單純酶和結(jié)合酶。僅含有蛋白質(zhì)的稱為單純酶；結(jié)合酶則由酶蛋白和輔助因子組成。例如，大多數(shù)水解酶單純由蛋白質(zhì)組成；黃素單核苷酸酶則由酶蛋白和輔助因子組成。結(jié)合酶中的酶蛋白為蛋白質(zhì)部分，輔助因子為非蛋白質(zhì)部分，只有兩者結(jié)合成全酶才具有催化活性。

酶的理化性質(zhì)

組成

按照酶的化學(xué)組成可將酶分為單純酶和結(jié)合酶兩類。單純酶分子中只有氨基酸殘基組成的肽鏈。結(jié)合酶分子中則除了多肽鏈組成的蛋白質(zhì)，還有非蛋白成分，如金屬離子、鐵卟啉或含B族維生素的小分子有機(jī)物。結(jié)合酶的蛋白質(zhì)部分稱為酶蛋白（apoenzyme），非蛋白質(zhì)部分統(tǒng)稱為輔助因子（cofactor），兩者一起組成全酶（holoenzyme）；只有全酶才有催化活性，如果兩者分開則酶活力消失。非蛋白質(zhì)部分如鐵卟啉或含B族維生素的化合物若與酶蛋白以共價鍵相連的稱為輔基（prosthetic group），用透析或超濾等方法不能使它們與酶蛋白分開；反之兩者以非共價鍵相連的稱為輔酶（coenzyme），可用上述方法把兩者分開。輔助因子有兩大類，一類是金屬離子，且常為輔基，起傳遞電子的作用；另一類是小分子有機(jī)化合物，主要起傳遞氫原子、電子或某些化學(xué)基團(tuán)的作用。

結(jié)合酶中的金屬離子有多方面功能，它們可能是酶活性中心的組成成分；有的可能在穩(wěn)定酶分子的構(gòu)象上起作用；有的可能作為橋梁使酶與底物相連接。輔酶與輔基在催化反應(yīng)中作為氫或某些化學(xué)基團(tuán)的載體，起傳遞氫或化學(xué)基團(tuán)的作用。體內(nèi)酶的種類很多，但酶的輔助因子種類并不多，常見到幾種酶均用某種相同的金屬離子作為輔助因子的例子，同樣的情況亦見于輔酶與輔基，如3-磷酸甘油醛脫氫酶和乳酸脫氫酶均以NAD+作為輔酶。酶催化反應(yīng)的特異性決定于酶蛋白部分，而輔酶與輔基的作用是參與具體的反應(yīng)過程中氫及一些特殊化學(xué)基團(tuán)的運(yùn)載。對需要輔助因子的酶來說，輔助因子也是活性中心的組成部分。

酶蛋白的大部分氨基酸殘基并不與底物接觸。組成酶活性中心的氨基酸殘基的側(cè)鏈存在不同的功能基團(tuán)，如-NH2。-COOH、-SH、-OH和咪唑基等，它們來自酶分子多肽鏈的不同部位。有的基團(tuán)在與底物結(jié)合時起結(jié)合基團(tuán)（binding group）的作用，有的在催化反應(yīng)中起催化基團(tuán)（catalytic group）的作用。但有的基團(tuán)既在結(jié)合中起作用，又在催化中起作用，所以常將活性部位的功能基團(tuán)統(tǒng)稱為必需基團(tuán)（essential group）。

空間結(jié)構(gòu)

它們通過多肽鏈的盤曲折疊，組成一個在酶分子表面、具有三維空間結(jié)構(gòu)的孔穴或裂隙，以容納進(jìn)入的底物與之結(jié)合并催化底物轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)物，這個區(qū)域即稱為酶的活性中心。不過酶的活性中心（active center）只是酶分子中的很小部分。酶催化反應(yīng)的特異性實(shí)際上決定于酶活性中心的結(jié)合基團(tuán)、催化基團(tuán)及其空間結(jié)構(gòu)。

而酶活性中心以外的功能集團(tuán)則在形成并維持酶的空間構(gòu)象上也是必需的，故稱為活性中心以外的必需基團(tuán)。