酶的催化作用的发展史

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  河DM 2012-02-09 00:00:00

  酶（enzyme），早期是指in yeast 在酵母中的意思，指由生物体内活细胞产生的一种生物催化剂。大多数由蛋白质组成（少数为RNA）。能在机体中十分温和的条件下，GX率地催化各种生物化学反应，促进生物体的新陈代谢。生命活动中的消化、吸收、呼吸、运动和生殖都是酶促反应过程。酶是细胞赖以生存的基础。细胞新陈代谢包括的所有化学反应几乎都是在酶的催化下进行的。如哺乳动物的细胞就含有几千种酶。它们或是溶解于细胞液中，或是与各种膜结构结合在一起，或是位于细胞内其他结构的特定位置上。这些酶统称胞内酶；另外，还有一些在细胞内合成后再分泌至细胞外的酶──胞外酶。酶催化化学反应的能力叫酶活力（或称酶活性）。酶活力可受多种因素的调节控制，从而使生物体能适应外界条件的变化，维持生命活动。没有酶的参与，新陈代谢只能以极其缓慢的速度进行，生命活动就根本无法维持。例如食物必须在酶的作用下降解成小分子，才能透过肠壁，被组织吸收和利用。在胃里有胃蛋白酶，在肠里有胰脏分泌的胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶等。又如食物的氧化是动物能量的来源，其氧化过程也是在一系列酶的催化下完成的。 　　酶催化作用实质：降低化学反应活化能 　　酶与无机催化剂比较： 　　1、相同点：1）改变化学反应速率，本身几乎不被消耗；2）只催化已存在的化学反应；3）加快化学反应速率，缩短达到平衡时间，但不改变平衡点；4）降低活化能，使化学反应速率加快。5）都会出现中毒现象。 　　2、不同点：即酶的特性 　　酶的特性 　　1、GX性：酶的催化效率比无机催化剂更高，使得反应速率更快； 　　2、专一性：一种酶只能催化一种或一类底物，如蛋白酶只能催化蛋白质水解成多肽； 　　3、多样性：酶的种类很多，大约有4000多种； 　　4、温和性：是指酶所催化的化学反应一般是在较温和的条件下进行的。 　　5、活性可调节性：包括YZ剂和激活剂调节、反馈YZ调节、共价修饰调节和变构调节等。 　　6.有些酶的催化性与辅因子有关。 　　7.易变性，由于大多数酶是蛋白质，因而会被高温、强酸、强碱等破坏。 　　一般来说，动物体内的酶Z适温度在35到40℃之间，植物体内的酶Z适温度在40-50℃之间；细菌和真菌体内的酶Z适温度差别较大，有得酶Z适温度可高达70℃。动物体内的酶Z适PH大多在6.5-8.0之间，但也有例外，如胃蛋白酶的Z适PH为1.5，植物体内的酶Z适PH大多在4.5-6.5之间。 　　酶的这些性质使细胞内错综复杂的物质代谢过程能有条不紊地进行，使物质代谢与正常的生理机能互相适应．若因遗传缺陷造成某个酶缺损，或其它原因造成酶的活性减弱，均可导致该酶催化的反应异常，使物质代谢紊乱，甚至发生疾病．因此酶与医学的关系十分密切。 　　酶的来源 　　所谓酶（Enzyme），在希腊语里，就是存在于酵母（zyme）中的意思。也就是，在酵母中各样各样进行着生命活动的物质被发现，然后被这样命名。此时，“酵母”始终是活着的生命体=微生物、“酶”是活着的物质 = 制造出生命活动的不可思议的物质（按影象来说叫存活物质可能更好）。 　　但是酶不等於酵母：只可以说酵母是自然界所有生物体重单位体积内含酶种类及酶Z丰富的！尤其是啤酒酵母！ 　　酵母是单细胞微生物，内含有许多酶，酵母具备细胞组织，而酶则是蛋白质，通常一个酵母菌里有数千种蛋白质，所以说酵母含有酶，但酶不等於酵母。 　　酶的发现 　　1773年，意大利科学家斯帕兰扎尼（L.Spallanzani，1729—1799）设计了一个巧妙的实验：将肉块放入小巧的金属笼中，然后让鹰吞下去。过一段时间他将小笼取出，发现肉块消失了。于是，他推断胃液中一定含有消化肉块的物质。但是什么，他不清楚。 　　1836年，德国科学家施旺（T.Schwann，1810—1882）从胃液中提取出了消化蛋白质的物质。解开胃的消化之谜。 　　1926年，美国科学家萨姆钠（J.B.Sumner，1887—1955）从刀豆种子中提取出脲酶的结晶，并通过化学实验证实脲酶是一种蛋白质。 　　20世纪30年代，科学家们相继提取出多种酶的蛋白质结晶，并指出酶是一类具有生物催化作用的蛋白质。 　　20世纪80年代，美国科学家切赫（T.R.Cech，1947—）和奥特曼（S.Altman，1939—）发现少数RNA也具有生物催化作用。 [编辑本段]酶的命名 　　通常有习惯命名和系统命名两种方法。 　　【习惯命名】 　　常根据两个原则： 　　1.根据酶所催化的底物：如水解淀粉的酶称为淀粉酶，水解蛋白质的称为蛋白酶；有时还加上来源，以区别不同来源的同一类酶，如胃蛋白酶、胰蛋白酶等等。 　　2.根据酶所催化的反应类型：催化底物分子水解的称为水解酶，催化还原反应的称为还原酶。 　　也有根据上述两项原则综合命名或加上酶的其它特点，如琥珀酸脱氢酶、碱性磷酸酶等等。 　　习惯命名较简单，习用较久，但缺乏系统性又不甚合理，以致造成某些酶的名称混乱。如：肠激酶和肌激酶，从字面看，很似来源不同而作用相似的两种酶，实际上它们的作用方式截然不同。又比如：铜硫解酶和乙酰辅酶A转酰基酶实际上是同一种酶，但名称却完全不同。 　　鉴于上述情况和新发现的酶不断增加，为适应酶学发展的新情况，国际生化协会酶委员会推荐了一套系统的酶命名方案和分类方法，决定每一种酶应有系统名称和习惯名称。同时每一种酶有一个固定编号。 　　【系统命名】 　　酶的系统命名是以酶所催化的整体反应为基础的。规定，每种酶的名称应明确写出底物名称及其催化性质。若酶反应中有两种底物起反应，则这两种底物均需列出，当中用“：”分隔开。 　　例如：谷丙转氨酶（习惯名称）写成系统名时，应将它的两个底物“L-丙氨酸”“α-酮戊二酸”同时列出，它所催化的反应性质为转氨基，也需指明，故其名称为“L-丙氨酸：α-酮戊二酸转氨酶”。 　　由于系统命名一般都很长，使用时不方便，因此叙述时可采用习惯名。 [编辑本段]酶的分类 　　根据酶所催化的反应性质的不同，将酶分成六大类： 　　1.氧化还原酶类（oxidoreductase） 　　促进底物的氧化或还原。 　　2.转移酶类（transferases） 　　促进不同物质分子间某种化学基团的交换或转移。 　　3.水解酶类（hydrolases ） 　　促进水解反应。 　　4.裂解酶类（lyases） 　　催化从底物分子双键上加基团或脱基团反应，即促进一种化合物分裂为两种化合物，或由两种化合物合成一种化合物。 　　5.异构酶类（isomerases） 　　促进同分异构体互相转化，即催化底物分子内部的重排反应。 　　6.合成酶类（ligase） 　　促进两分子化合物互相结合，同时ATP分子（或其它三磷酸核苷）中的高能磷酸键断裂，即催化分子间缔合反应。 　　按照国际生化协会公布的酶的统一分类原则，在上述六大类基础上，在每一大类酶中又根据底物中被作用的基团或键的特点，分为若干亚类；为了更精确地表明底物或反应物的性质，每一个亚类再分为几个组（亚亚类）；每个组中直接包含若干个酶。

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