酶本质探究历程

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酶本质探究历程

人类对酶的化学本质的认识历经了三次飞跃。 第一次飞跃： 1926 年美国科学家 J.Sumner 从刀豆种子中提取了脲酶的结晶，并且通过化学实验证实了脲酶是一种 蛋白质。 J.Sumner 因此荣获了 1964年的诺贝尔化学奖。 在此后的几十年中， 人们 所发现的几千种酶都是蛋白质，所以 20世纪 30年代，科学家对酶定义为：酶是 一类具有生物催化作用的蛋白质。有的酶为单纯蛋白质，其分子组成全为蛋白质， 不含非蛋白质物质，如大多数水解酶类；有的酶为缀合蛋白质（结合蛋白质） ，其 分子中除蛋白质外，还有非蛋白质物质，如氧化还原酶类。结合蛋白酶的蛋白质 部分成为酶蛋白，非蛋白质部分成为辅酶或辅基，酶蛋白和辅基组成的完整分子 成全酶。只有全酶方起催化作用，分开后的酶蛋白或辅酶皆无催化作用。有些辅 酶和酶蛋白结合紧密，不易分开；有的辅酶和酶蛋白结合疏松，前者一般称为辅 基，后者一般称为辅酶。辅酶是指直接参与催化反应中的有机物。按照近代意义， 游离金属离子，如 Mg2+、Mn2■等，不能称为辅酶，只能称为辅助因子，因为金属 离子只是间接参与催化，有的仅仅是维持酶分子的一一

SH基的还原状态；有的只

是帮助形成活性必需的立体构想。辅酶相同而酶蛋白不同的几种酶能催化同一种 化学反应，但各作用于不同的底物。例如乳酸脱氢酶与苹果酸脱氢酶有同样的辅 酶（NAD,但酶蛋白不同，它们虽然同样催化脱氢作用，但前者只能催化乳酸脱 氢，而后者只能催化苹果酸脱氢。 第二次飞跃： 20世纪 80年代以来的科学研究表 明，一些RNA也具有酶的催化作用。例如一种叫做

RNasep的酶，这种酶是由20%

1982

的蛋白质和80%的 RNA组成的，科学家将这种酶的蛋白质完全出去以后， 并且提咼 了 Mg2+勺浓度，他们发现留下来的 RNA仍然具有与该种酶的催化活性。又如 蛋白质的情况下能进行自我拼接，

年，美国科罗拉大学T.ceeh等人发现了四膜虫的26SrRNA前体在鸟苷存在，但完 全无

因此T.ceeh首次提出了 RNA具有酶活性的

L19RNA在催化过程中既有核

RNA催化剂

概念。1983年S.AItman和Pace的实验分别证实了 T.ceeh的发现，1986年T.ceeh 又发现了 L19RNA也有经典的酶促作用的特征，并且

糖核酸酶活性，又有 RNA聚合酶活性，于是他得出 L19RNA也是一种酶的结论。 T.ceeh和S.Altman为此荣获1989年的诺贝尔化学奖。这以后发现的

愈来愈多，它们在tRNA、rRNA和mRNA勺成熟以及其他一些重要生化反应中表现 出催化活性。因此科学家又一次对酶定义为：酶是活细胞产生的具有生物催化功 能的有机物，其中大部分是蛋白质，少数是 等人的研究证实了具有酶活性的

RNA第三次飞跃：1994年G.Toyce

DNA勺存在。最小的DNA催化剂是由47个核苷酸

组成的单链DNAE47,用于连接两段底物 DNA S1和S2,结果出现预期的连接 产物。产物的形成还需要 S1的3’ 一一磷酸基团被活化。由 E47催化S1和S2的


连接反应 比无模板的情况至少快 1015 倍，这样使人们认识到除了蛋白质和 具有RNA 酶的功能外，某些 DNA也具有酶的功能。实现了人类对酶的化学本质认识的 第三次飞跃。所以科学家再次对酶定义为：酶是活细胞产生的具有生物催化功能 的有机物，其中大部分是蛋白质，少数是

RNA或 DNA

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