第六章 生物催化有机合成反应
6.1 生物酶催化反应 一、现状与发展：
酶于 20 世纪 20 年代由 Warburg 发现，由于发现了酶， Warburg 于 1931 年获得 Nobel 生理医学奖。
酶在生物体内起着重要的催化作用， 酶的催化作用和能力远远超 过传统化学催化剂，这是人们近年得到公认的。
近几年，酶和酶催化作用已经成为人们非常重视和重点研究的领 域。酶的结构、酶的催化活性、酶的催化机理、酶的结构与催化功能 的关系研究，已经成为 21 世纪催化研究的热点和前沿领域，相信， 也必将有很大突破。
随着酶研究的深入， 模拟酶催化研究以及酶催化技术及其应用方 面，也将产生巨大突破。生产实例：酒曲造酒 -----------------
今后，发现新酶、深入研究酶结构，仍将成为重点工作。天然酶 的结构测定，催化活性与机理的研究，亦会是 21 世纪催化研究的前 沿领域。 二、酶催化反应的特点： (1)
极高。酶催化剂的催化效率比无机催化剂高
倍。(酶对化学反应的加速可达 1 00亿倍， --- )
(2) 催化作用高度专一，有严格的选择性。可达 100%的专一性。对 底物的立
体异构物具有高度选择性。 (如：对旋光异构、 顺反异 构等都具有高度选择性）
催化活性1?10亿
（3）催化反应条件非常温和，操作安全，环境卫生。
（4）涉及的领域广泛。eg：氨基酸合成，抗生素的合成，有机酸合 成，酿酒，食品，环保，医药 ... 等均可采用酶催化技术。
三、酶的构成及其作用原理
（ 1）酶的定义：酶是具有催化作用的高分子蛋白质，为高分子 化合物。 20世纪后期，T.R.Cech等发现了 RNA的酶活性，研究中发现rRNA 可以自身剪接加工，并分离出一段具有催化活性的内含子（IVS）,它 具有转磷酸、 转核苷酸和催化水解等多种功能， 从而打开了酶性核酸 研究新领域。
酶的新定义： 大多数酶是具有催化作用的高分子蛋白质， 为高分 子化合物。
（ 2）酶的构成：酶分子由三部分构成，即：结合中心、催化中 心（两者
结合又称为活性中心）及分子母体。
（ 3）酶分子催化作用过程（机理） ：酶分子通过结合中心与底物 发生
结合生成活化络合物，然后通过催化中心发生催化反应。
各部分的作用如下：
酶由活性中心和分子母体组成，其中：
活性中心：（ 1）结合中心：决定酶的专一性。 （定向、定位）
（ 2）催化中心：决定酶的催化活性。
分子母体：维持（或提供）酶蛋白体的空间构型。
四、酶催化反应的影响因素：
因为大多数酶是蛋白质， 因此，易于引起蛋白质变性的因素均会 对酶催化作用产生影响。主要因素有：温度、酸碱度、抑制剂、激活 剂等。
（ 1）温度影响：大多酶是蛋白质，对温度高度敏感。不同酶适合的
温度不同。一般酶催化最适合的温度约在 20~ 60 C之间。 （2）体系PH值影响：酶是极性物质，对体系 PH值敏感。通常酶均
有其最大活性的PH范围，酶的种类不同，其适合的 PH值范围 不同。 （ 3） 抑制剂和激活剂的影响：
酶抑制剂和激活剂是目前和未来生物、医药领域长期研究的热 点。人及动
物体内所有的化学反应几乎都是酶催化反应。 各种疾病的 产生和发展与酶密切相关，人及动物的衰老问题亦与酶催化密切相 关，酶抑制剂研究也已经成为近年医药生物领域的研究热点和学科前 沿。
实例：
（1）胆固醇是肝脏中HMGCO酶作用的产物，----HMGCoA酶抑
制剂。
（2） 高血压与血管紧张素转化酶（ACE有关，----ACE抑制 剂。例
如：治疗心血管药物 Enalapril （依拉普利，美国） ， Benazepril （苯那普利，瑞士）
（3） 癌细胞中存在还原酶，如：DT-黄递酶等，----生物还原
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