1、l酶的概念及其化學性質l酶的作用特點l酶的組成與分類l酶的國際分類與命名l酶的作用機理l酶活力及其測定l影響酶促反應速度的因素l酶活性的調節控制與調節酶l維生素與輔酶l酶的分離純化l酶工程簡介 本章主要內容本章主要內容 一、酶的概念及其化學本質一、酶的概念及其化學本質 酶是催化劑，因而具有催化劑的一切共性；但是酶又是一種具有催化功能的蛋白質，它還具有很多特殊性質。化學本質：大多數的酶是蛋白質蛋白質，具有蛋白質的一切典型性質；但近來發現核糖酶或稱核酶（ribozyme)其化學本質為RNA。定義：酶是活細胞產生的具有催化能力的生物分子,Enzyme。 l1、酶具有高效催化性 V酶比V無高108-1

2、020倍，比V非酶高107-1013倍。l2、酶具有高度專一性 （1）絕對專一性 （2）相對專一性 （3）立體專一性二、酶的作用特點二、酶的作用特點l3、酶的活性是受嚴格控制的l4、酶對溫度和PH的敏感性l按化學組成分： 單純蛋白酶單純蛋白酶:指生物活性僅決定于蛋白質部分。 結合蛋白酶結合蛋白酶:由蛋白質和非蛋白質部分組成的酶。 非蛋白部分一般是有機小分子化合物或金屬離子，稱為輔因子。輔因子又可分為輔酶和輔基，二者無本質區別。l根據酶分子的結構特點： 單體酶單體酶：僅有一條多肽鏈組成的酶。 寡聚酶寡聚酶：有幾個甚至幾十個亞基組成的酶。 多酶復合體多酶復合體：由功能相關的一組酶在空間相互嵌合的復

3、合體。三、酶的組成與分類三、酶的組成與分類多酶復合體多酶復合體 1、酶的命名四、酶的國際分類與命名四、酶的國際分類與命名系統名：要求能確切表明底物的化學本質及酶的性質，包括兩部分，即底物名稱及反應類型，底物間用“：”分開，若底物之一是水則可略去不寫。ATP+CH3COOH ADP+CH3CO P其系統名為：ATP：乙酸磷酸轉移酶習慣名：命名原則如下（ 1.）根據酶的底物命名。（2.）根據所催化的反應的性質命名。（3.）有的酶結合上述兩個原則命名。（4.）在這些基礎上有時還加上酶的來源或酶的其它特點。2、酶的分類五、酶的作用機理五、酶的作用機理 v1.酶的催化作用與分子活化能 活化能是指在一定溫

4、度下，1mol底物進入活化態所需要的自由能。 活化態分子越多，反應活化態分子越多，反應速度越快。速度越快。使分子變為活化分子的途徑有二個：(1)對反應體系加熱或用光照射。（2）使用適當的催化劑，降低反應的能閾，使反應沿著一個活化能閾較低的途徑進行。 在一個反應體系中，只有處于活化態的活化分子才能相互碰撞發生反應。 酶和一般催化劑的作用一樣，能降低反應分子所需的活化能，從而增加了活化分子數，加快了反應速度。 酶降低反應活化能的機理是通過改變反應途通過改變反應途徑，使反應沿著一個低徑，使反應沿著一個低活化能的途徑進行。活化能的途徑進行。 那么酶是如何通那么酶是如何通過改變反應途徑過改變反應途徑使反

5、應活化能降使反應活化能降低的呢？低的呢？ 演示演示v2.中間產物學說 設一反應： S （底物） P（產物） （1）反應過程 （2）能量變化 那么，酶和底物到底是如何結合形成中那么，酶和底物到底是如何結合形成中間產物的？為什么酶有催化功能而非酶蛋白間產物的？為什么酶有催化功能而非酶蛋白就沒有呢？就沒有呢？在這一反應過程中，底物與酶結合形成中間產物ES，由由于于S與與E的結合導致分子中某的結合導致分子中某些化學鍵發生變化，呈不穩些化學鍵發生變化，呈不穩定狀態，即活化態，定狀態，即活化態，使反應活化能降低，然后中產物裂解成酶和產物。v3.酶的活性部位和必需基團 必需基團必需基團：指維持酶的空間構象必

6、需的基團。活性中心活性中心：指酶分子中直接和底物結合，并和酶催化作用直接有關的部位。活性中心可分為結合部位結合部位和催化催化部位部位。酶催化過程演示注意注意：（1）活性中心是一個三維實體。（2）是有一些一級結構上可能相距較遠的氨基酸側鏈基團組成，有的還包含輔酶或輔基的某一部分基團。（3）在酶分子表面呈裂縫狀。（4）酶活性中心的催化位點和結合位點可以不止一個。（5）酶活性中心的基團都是必需基團，但必需基團還包括活性中心以外的基團。v4.誘導契合學說（1）鎖鑰學說 1890年，Emil Fischer提出。優點，缺點。（2）誘導契合學說 1958年，D.E.Koshland提出。學說內容學說內容：

7、酶的活性中心具有一定的柔性，當底物與酶相遇時，可誘導酶活性中心的構象發生相應的改變，使活性中心上有關基團達到正確的排列和定向，因而使酶和底物契合而結合成中間絡合物，并引起底物發生反應。反應結束當底物從酶上脫落下來后，酶的活性中心又恢復了原來的構象。v5.使酶具有高效催化效率的因素 酶活性中心是低介電區 共 價 催 化 酸 堿 催 化 “ 張 力 ” 與 “ 變 形 ” 鄰近效應和定向效應v 6.酶原激活酶原激活（4）生物學意義 ： a：保護分泌酶原的組織不被水解破壞。 b: 是機體調控酶活性的一種形式。（3） 酶原激活過程舉例。（2）酶原激活酶原激活：酶原在一定條件下被打斷一個或幾個特殊的肽鍵

8、，從而使酶構象發生一定的變化形成具有活性的三維結構的過程。（1） 酶原酶原：細胞最初合成的沒有活性的酶的前體形式。v1、酶活力及酶活力單位六、酶活力及其測定六、酶活力及其測定酶活力酶活力：也稱酶活性，是指酶催化一定化學反應的能力。酶活力單位酶活力單位(1961年)：用U表示，一個酶活力單位是指在特定條件下，在一分鐘內能轉化1微摩爾底物的酶量，或是轉化底物中1微摩爾的有關基團的酶量。特定條件是指：25，其它條件均采用最適條件。酶活力與酶促反應速度： 酶活力的大小可用在一定條件下酶催化的化學反應速度來表示。所以測定酶的活力（即含量），就是測定酶促反應的速度。酶促反應速度可用單位時間、單位體積中底物

9、的減少或產物的增加來表示。 v2、酶的比活力酶的比活力 也就是酶含量的大小，即每克酶蛋白所具有的酶活力，一般用單位/毫克蛋白（u/mg蛋白質）表示。有時也用每克酶制劑或每毫升酶制劑含有多少個活力單位表示。 q 1、底物濃度對酶促反應速度的影響、底物濃度對酶促反應速度的影響l（1）S 與V關系曲線l（2）米氏方程l（3）Km值的意義l（4） Km值的求法七、影響酶促反應速度的因素七、影響酶促反應速度的因素 PH影響酶和底物的解離狀態，只有它們處于最佳解離狀態時，才容易形成中間產物，使反應順利進行。q2、PH對酶促反應速度的影響對酶促反應速度的影響（1）PH與V關系曲線（2）最適PH（3）PH影響

10、酶活力的因素: q3、溫度對酶促反應速度的影響溫度對酶促反應速度的影響（1）溫度與V關系曲線（2）最適溫度（3）溫度影響酶活力的因素 溫度對酶促反應有兩種互相矛盾的影響：一方面，酶促反應和普通化學反應相似，遵循溫度系數溫度系數的一般規律；另一方面，隨著溫度的升高，酶蛋白急劇變性，使酶迅速失活。這兩種因素綜合影響的結果，就出現了酶的最適溫度。q4、激活劑對酶促反應速度的影響、激活劑對酶促反應速度的影響激活劑激活劑：凡是能提高酶活性的物質。可分為二類：（1）無機離子：a:金屬離子；b:陰離子；c:氫離子（2）中等大小的有機分子：抗壞血酸、半胱氨酸、谷氨酸；乙二胺四乙酸（EDTA)。q5.抑制劑對酶

11、促反應速度的影抑制劑對酶促反應速度的影響響 失活作用失活作用：凡可使酶蛋白變性而引起酶活性喪失的作用。 抑制作用抑制作用：凡使酶活力下降，但并不引起酶蛋白變性的作用。 抑制劑抑制劑：凡使酶的必需基團或酶活性部位中的基團的化學性質改變而降低酶活性甚至使酶活性完全喪失的物質。抑制劑可分為兩大類：不可逆抑制劑和可逆抑制劑 （1）不可逆抑制劑 抑制劑與酶的結合是一不可逆反應，不能用透析等方法除去抑制劑。 舉例：二異丙基氟磷酸(DIFP)；有機磷殺蟲劑（1605，敵百蟲）；碘乙酸，碘乙酰胺等。（2）可逆的抑制作用 抑制劑與酶的結合為一可逆反應，可以用透析等方法除去抑制劑。 分為兩種主要類型： 競爭性抑制

12、作用 非競爭性抑制作用 八八.酶活性的調節控制與調節酶酶活性的調節控制與調節酶調節酶分類： 別構效應調控別構效應調控； 可逆共價修飾調控； 酶原的激活調控； 同工酶調控同工酶調控調節酶調節酶：本身的活性受到嚴格的調節控制，可以在多酶體系中對代謝反應起調節作用。l別構酶調控：1.別構酶：具有別構效應的調節酶，一般是由兩個或兩個以上亞基構成的寡聚酶，有別構中心和活性中心兩個中心。2.別構效應：當代謝調節物結合在別構中心上時，引起構象的改變，使酶活性中心對底物的結合與催化作用受到影響，從而影響調節酶的反應速度及代謝過程。3.調節物：4.正協同效應：調節物結合使酶活性升高的效應。 負協同效應：調節物結

13、合使酶活性降低的效應。5.別構酶動力學曲線不符合米氏方程，是S型曲線。 S型曲線對酶促反應速度的調節是十型曲線對酶促反應速度的調節是十分有利的。分有利的。 Vmax100%S675432150%AS90%VS10%V=81S10%VS90%V=3B8A為非調節酶的曲線；B為別構酶的S形曲線l同工酶調節 同工酶：能催化相同的化學反應，但酶的分子結構與理化性質不完全相同的一組酶。乳酸脫氫酶： 亞基：心肌型（H）；骨骼肌型（M） 五種：H4; H3M; H2M2; HM3; M4 分布不同；當發生病變時，同工酶譜發生變化。乳酸乳酸丙酮酸丙酮酸天冬氨酸天冬氨酸天冬氨酰磷酸天冬氨酰磷酸同功酶同功酶賴氨酸

14、賴氨酸蛋氨酸蛋氨酸蘇氨酸蘇氨酸 九九.維生素與輔酶維生素與輔酶維生素與輔酶的關系：有的本身就是輔酶（硫辛酸，抗壞血酸），有的可作為輔酶的組成部分（核黃素，硫胺素）。維生素的分類：脂溶性維生素； 水溶性維生素維生素的生理功能：調節物質代謝過程。調節物質代謝過程。維生素B1和羧化輔酶維生素B2和黃素輔酶泛酸和輔酶A維生素PP和輔酶I、輔酶II維生素B6和磷酸吡哆醛生物素葉酸和葉酸輔酶維生素B12和B12輔酶硫辛酸名稱名稱別名別名輔酶輔酶主要生理功能主要生理功能維生素B1硫胺素TPP參與參與-酮酸氧化脫羧酮酸氧化脫羧維生素B2核黃素FMN、FAD氫載體氫載體泛酸遍多酸HSCoA酰基載體酰基載體維生素

15、PP尼克酸和尼克酰胺NAD+、NADP +氫載體氫載體維生素B6吡哆醇、吡哆醛、 吡哆胺 磷酸吡哆醛、磷磷酸吡哆醛、磷酸吡哆胺酸吡哆胺參與參與AA轉氨、脫羧轉氨、脫羧生物素維生素H羧化酶的輔酶羧化酶的輔酶葉酸THFA一碳基團載體一碳基團載體維生素C抗壞血酸氧化還原作用氧化還原作用硫辛酸酰基載體、氫載體酰基載體、氫載體某些維生素與輔酶某些維生素與輔酶十十.酶的分離純化酶的分離純化 選材選材破碎細胞破碎細胞 抽提抽提分離、純化進一步純化進一步純化濃縮、制干濃縮、制干檢測酶純度檢測酶純度 保存保存分離純化注意事項：分離純化注意事項：全部操作一般在全部操作一般在05度間進行。用有機溶度間進行。用有機溶

16、劑時，必須在劑時，必須在15度至度至20度下進行。度下進行。有時需在抽提溶劑中加少量有時需在抽提溶劑中加少量EDTA，以妨重，以妨重金屬使酶失活。金屬使酶失活。對于巰基酶需加入少量巰基乙醇，以妨酶對于巰基酶需加入少量巰基乙醇，以妨酶被氧化失活。被氧化失活。在整個分離純化過程中，不能過度攪拌，在整個分離純化過程中，不能過度攪拌，以免產生大量泡沫使酶失活。以免產生大量泡沫使酶失活。在整個分離純化過程中，必需經常測活，在整個分離純化過程中，必需經常測活，以指導純化工作。以指導純化工作。l化學酶工程化學酶工程：也稱初級酶工程，主要是通過化學修飾、固定化處理、甚至通過化學合成等手段，改善酶的性質以提高催

17、化效率及降低成本。它包括自然酶自然酶、化學修飾酶化學修飾酶、固定化固定化酶酶及化學人工酶化學人工酶的研究和應用。化學修飾酶化學修飾酶:對純酶進行化學修飾以改善性能。常用于酶學研究和臨床醫學。對純酶進行化學修飾以改善性能。常用于酶學研究和臨床醫學。固定化酶：固定化酶：指被結合到特定的支持物上并能發揮作用的一類酶。通過吸附、指被結合到特定的支持物上并能發揮作用的一類酶。通過吸附、偶聯、交聯和包埋等物理和化學方法把酶做成仍具有酶活性的水不溶性偶聯、交聯和包埋等物理和化學方法把酶做成仍具有酶活性的水不溶性酶，裝入適當容器形成反應器。優點：酶，裝入適當容器形成反應器。優點：1.容易將酶與反應體系分離；容易將酶與反應體系分離；2.可可反復使用；反復使用；3.穩定性好。穩定性好。 將固定化酶和固定化細胞應用于化學工業的反應系統稱為生物反應器生物反應器。化學人工酶：化學人工酶：模擬酶的生物功能，用化學半合成法（小分子化合物無活性模擬酶的生物功能，用化學半合成法（小分子化合物無活性蛋白）或全合成法（小