食品生物化學(xué)-3酶與維生素

1、3 酶與維生素酶與維生素 你能列舉出生活中酶的應(yīng)用嗎？你能列舉出生活中酶的應(yīng)用嗎？ l酶為生活增資添彩 本章內(nèi)容本章內(nèi)容 3.1 酶的概述酶的概述 3.2 酶催化作用的特性酶催化作用的特性 3.3 酶的組成酶的組成 3.4 單體酶、寡聚酶、多酶復(fù)合體單體酶、寡聚酶、多酶復(fù)合體 3.5 酶分子的活性中心及其催化作用機(jī)制酶分子的活性中心及其催化作用機(jī)制 3.6 酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué) 3.7 同工酶同工酶 3.8 酶活性的調(diào)控酶活性的調(diào)控 3.9 酶活力測(cè)定酶活力測(cè)定 3.10 酶的分離、純化酶的分離、純化 3.11 酶制劑與酶工程技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用酶制劑與酶工程技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用

2、3.12 輔酶與維生素輔酶與維生素 3.1 酶的概述酶的概述 l3.1.1 酶的發(fā)展簡(jiǎn)史酶的發(fā)展簡(jiǎn)史 l3.1.2 酶的分類酶的分類 l3.1.3 酶的命名酶的命名 3.1.1 酶的發(fā)展簡(jiǎn)史酶的發(fā)展簡(jiǎn)史 l公元前兩千多年，我國(guó)已有釀酒記載。公元前兩千多年，我國(guó)已有釀酒記載。 l一百余年前，一百余年前，Pasteur認(rèn)為發(fā)酵是酵母細(xì)胞生命活動(dòng)的結(jié)果。認(rèn)為發(fā)酵是酵母細(xì)胞生命活動(dòng)的結(jié)果。 l1878年，年，Kuhne首次提出首次提出Enzyme一詞。一詞。 l1897年，年，Buchner兄弟用不含細(xì)胞的酵母提取液，實(shí)現(xiàn)了發(fā)酵。兄弟用不含細(xì)胞的酵母提取液，實(shí)現(xiàn)了發(fā)酵。 l1926年，年，Sumner

3、首次從刀豆中提純出脲酶結(jié)晶，確立酶是蛋白首次從刀豆中提純出脲酶結(jié)晶，確立酶是蛋白 質(zhì)的觀念，其具有蛋白質(zhì)的一切性質(zhì)。質(zhì)的觀念，其具有蛋白質(zhì)的一切性質(zhì)。 l1982年，年，Thomas R.Cech首次發(fā)現(xiàn)首次發(fā)現(xiàn)RNA也具有酶的催化活性，也具有酶的催化活性， 提出核酶提出核酶(ribozyme)的概念。的概念。 l1986年，年，Richard Lerrur和和Peter Schaltz運(yùn)用單克隆抗體技術(shù)制運(yùn)用單克隆抗體技術(shù)制 備了具有酶活性的抗體（備了具有酶活性的抗體（catalytic antibody）。）。 l1995年，年，Jack W.Szostak研究室首先報(bào)道了具有研究室首先報(bào)

4、道了具有DNA連接酶活連接酶活 性性DNA片段，稱為脫氧核酶片段，稱為脫氧核酶(deoxyribozyme)。 3.1.2 酶的分類與命名酶的分類與命名 l1961 年國(guó)際生化協(xié)會(huì)酶命名委員會(huì)根據(jù)酶所催化的年國(guó)際生化協(xié)會(huì)酶命名委員會(huì)根據(jù)酶所催化的 反應(yīng)類型將反應(yīng)類型將酶分為六大類酶分為六大類，分別用，分別用1、2、3、4、5、 6 的編號(hào)來(lái)表示，再根據(jù)底物中被作用的基團(tuán)或鍵的的編號(hào)來(lái)表示，再根據(jù)底物中被作用的基團(tuán)或鍵的 特點(diǎn)將每一大類分為若干個(gè)亞類，每個(gè)亞類可再分若特點(diǎn)將每一大類分為若干個(gè)亞類，每個(gè)亞類可再分若 干個(gè)亞干個(gè)亞-亞類，仍用亞類，仍用1、2、3、編號(hào)。故每一個(gè)酶編號(hào)。故每一個(gè)酶 的

5、分類編號(hào)由用的分類編號(hào)由用“”隔開(kāi)的四個(gè)數(shù)字組成。隔開(kāi)的四個(gè)數(shù)字組成。 l編號(hào)之前常冠以編號(hào)之前常冠以酶學(xué)委員會(huì)的縮寫酶學(xué)委員會(huì)的縮寫EC。酶編號(hào)的前。酶編號(hào)的前 三個(gè)數(shù)字表明酶的特性：反應(yīng)性質(zhì)、反應(yīng)物（或底物）三個(gè)數(shù)字表明酶的特性：反應(yīng)性質(zhì)、反應(yīng)物（或底物） 性質(zhì)、鍵的類型，第四個(gè)數(shù)字則是酶在亞性質(zhì)、鍵的類型，第四個(gè)數(shù)字則是酶在亞-亞類中的亞類中的 順序號(hào)。順序號(hào)。 EC 1. 1. 1. 27 大類大類 亞類亞類 亞亞類亞亞類 序號(hào)序號(hào) （如乳酸脫氫酶，即（如乳酸脫氫酶，即EC1.1.1.27） 酶的分類酶的分類 l1、氧化還原酶類、氧化還原酶類 即催化生物氧化還原反應(yīng)的酶，如脫氫酶、即催

6、化生物氧化還原反應(yīng)的酶，如脫氫酶、 氧化酶、過(guò)氧化物酶、羥化酶以及加氧酶類。氧化酶、過(guò)氧化物酶、羥化酶以及加氧酶類。 l2、轉(zhuǎn)移酶類、轉(zhuǎn)移酶類 催化不同物質(zhì)分子間某種基團(tuán)的交換或轉(zhuǎn)移的催化不同物質(zhì)分子間某種基團(tuán)的交換或轉(zhuǎn)移的 酶，如轉(zhuǎn)甲基酶、轉(zhuǎn)氨基酶、已糖激酶、磷酸化酶等。酶，如轉(zhuǎn)甲基酶、轉(zhuǎn)氨基酶、已糖激酶、磷酸化酶等。 l3、水解酶類、水解酶類 利用水使共價(jià)鍵分裂的酶，如淀粉酶、蛋白酶、利用水使共價(jià)鍵分裂的酶，如淀粉酶、蛋白酶、 酯酶等。酯酶等。 l4、裂解酶類、裂解酶類 由其底物移去一個(gè)基團(tuán)而使共價(jià)鍵裂解的酶，由其底物移去一個(gè)基團(tuán)而使共價(jià)鍵裂解的酶， 如脫羧酶、醛縮酶和脫水酶等。如脫羧酶、

7、醛縮酶和脫水酶等。 l5、異構(gòu)酶類、異構(gòu)酶類 促進(jìn)異構(gòu)體相互轉(zhuǎn)化的酶，如消旋酶、順?lè)串惔龠M(jìn)異構(gòu)體相互轉(zhuǎn)化的酶，如消旋酶、順?lè)串?構(gòu)酶等。構(gòu)酶等。 l6、合成酶類、合成酶類 促進(jìn)兩分子化合物互相結(jié)合，同時(shí)使促進(jìn)兩分子化合物互相結(jié)合，同時(shí)使ATP 分子分子 中的高能磷酸鍵斷裂的酶，如谷氨酰胺合成酶、谷胱甘肽合中的高能磷酸鍵斷裂的酶，如谷氨酰胺合成酶、谷胱甘肽合 成酶等。成酶等。 酶的命名酶的命名 (1)(1)習(xí)慣命名法習(xí)慣命名法 A.A.根據(jù)作用底物來(lái)命名，如淀粉酶、蛋白酶等。根據(jù)作用底物來(lái)命名，如淀粉酶、蛋白酶等。 B.B.根據(jù)所催化的反應(yīng)的類型命名，如脫氫酶、轉(zhuǎn)移酶等。根據(jù)所催化的反應(yīng)的類型命

8、名，如脫氫酶、轉(zhuǎn)移酶等。 C.C.兩個(gè)原則結(jié)合起來(lái)命名，例如丙酮酸脫羧酶等。兩個(gè)原則結(jié)合起來(lái)命名，例如丙酮酸脫羧酶等。 D.D.根據(jù)酶的來(lái)源或其它特點(diǎn)來(lái)命名，如胃蛋白酶、胰蛋根據(jù)酶的來(lái)源或其它特點(diǎn)來(lái)命名，如胃蛋白酶、胰蛋 白酶等。白酶等。 習(xí)慣命名缺乏系統(tǒng)性，有時(shí)出現(xiàn)一酶數(shù)名或一名數(shù)酶的習(xí)慣命名缺乏系統(tǒng)性，有時(shí)出現(xiàn)一酶數(shù)名或一名數(shù)酶的 情況。情況。 (2)(2)國(guó)際系統(tǒng)命名法國(guó)際系統(tǒng)命名法 l系統(tǒng)名稱包括底物名稱、構(gòu)型、反應(yīng)性質(zhì)，最后加一系統(tǒng)名稱包括底物名稱、構(gòu)型、反應(yīng)性質(zhì)，最后加一 個(gè)酶字。例如：個(gè)酶字。例如： 習(xí)慣名稱習(xí)慣名稱: :谷丙轉(zhuǎn)氨酶谷丙轉(zhuǎn)氨酶 系統(tǒng)名稱系統(tǒng)名稱: :丙氨酸：丙氨酸

9、： - -酮戊二酸氨基轉(zhuǎn)移酶酮戊二酸氨基轉(zhuǎn)移酶 酶催化的反應(yīng)酶催化的反應(yīng): : 谷氨酸谷氨酸 + + 丙酮酸丙酮酸 - -酮戊二酸酮戊二酸 + + 丙氨酸丙氨酸 l 但因某些系統(tǒng)名稱太長(zhǎng)，為方便起見(jiàn)，有時(shí)仍用酶但因某些系統(tǒng)名稱太長(zhǎng)，為方便起見(jiàn)，有時(shí)仍用酶 的習(xí)慣名稱。的習(xí)慣名稱。 3.2 酶催化作用的特性酶催化作用的特性 u酶與一般催化劑的共同點(diǎn)酶與一般催化劑的共同點(diǎn) 在反應(yīng)前后沒(méi)有質(zhì)和量的變化；在反應(yīng)前后沒(méi)有質(zhì)和量的變化； 只能催化熱力學(xué)允許的化學(xué)反應(yīng)；只能催化熱力學(xué)允許的化學(xué)反應(yīng)； 只能加速可逆反應(yīng)的進(jìn)程，而不改變反應(yīng)的平衡點(diǎn)。只能加速可逆反應(yīng)的進(jìn)程，而不改變反應(yīng)的平衡點(diǎn)。 都是通過(guò)降低反

10、應(yīng)分子的活化能來(lái)加快化學(xué)反應(yīng)的都是通過(guò)降低反應(yīng)分子的活化能來(lái)加快化學(xué)反應(yīng)的 速度速度 反應(yīng)總能量改變反應(yīng)總能量改變 非催化反應(yīng)活化能非催化反應(yīng)活化能 酶促反應(yīng)酶促反應(yīng) 活化能活化能 一般催化劑催一般催化劑催 化反應(yīng)的活化能化反應(yīng)的活化能 能能 量量 反反 應(yīng)應(yīng) 過(guò)過(guò) 程程 底物底物 產(chǎn)物產(chǎn)物 酶促反應(yīng)活化能的改變酶促反應(yīng)活化能的改變 n活化能：活化能：底物分子從初態(tài)轉(zhuǎn)變到活化態(tài)所需的能量底物分子從初態(tài)轉(zhuǎn)變到活化態(tài)所需的能量。即。即 一般分子成為能參加化學(xué)反應(yīng)的活化分子所需的能量。一般分子成為能參加化學(xué)反應(yīng)的活化分子所需的能量。 活化能越低，活化分子數(shù)目越多，反應(yīng)進(jìn)行的越快?；罨茉降?，活化分子

11、數(shù)目越多，反應(yīng)進(jìn)行的越快。 n一般認(rèn)為酶降低了化學(xué)反應(yīng)所需的活化能。一般認(rèn)為酶降低了化學(xué)反應(yīng)所需的活化能。 中間復(fù)合物中間復(fù)合物(產(chǎn)物產(chǎn)物)學(xué)說(shuō)學(xué)說(shuō) l基本論點(diǎn)：基本論點(diǎn)： Michaelis與與 Menten于于1913年提出，年提出，酶催酶催 化時(shí)，酶活性中心首先與底物結(jié)合生成一種酶化時(shí)，酶活性中心首先與底物結(jié)合生成一種酶E-底物底物 S不穩(wěn)定的中間復(fù)合物（不穩(wěn)定的中間復(fù)合物（ES），此復(fù)合物再分解釋放），此復(fù)合物再分解釋放 出酶，并生成產(chǎn)物出酶，并生成產(chǎn)物P，即為中間復(fù)合物學(xué)說(shuō)。，即為中間復(fù)合物學(xué)說(shuō)。 S+EESE +P 酶如何使反應(yīng)的活化能降低酶如何使反應(yīng)的活化能降低 而體現(xiàn)出極為強(qiáng)大

12、的催化效而體現(xiàn)出極為強(qiáng)大的催化效 率呢？率呢？ 酶催化作用的特性酶催化作用的特性 l酶具有高度專一性酶具有高度專一性 l一種酶只能作用于某一類或某一種特定的物質(zhì)。這就是一種酶只能作用于某一類或某一種特定的物質(zhì)。這就是 酶作用的專一性。通常把被酶作用的物質(zhì)稱為該酶的底酶作用的專一性。通常把被酶作用的物質(zhì)稱為該酶的底 物。所以也可以說(shuō)一種酶只作用于一個(gè)或一類底物。如物。所以也可以說(shuō)一種酶只作用于一個(gè)或一類底物。如 糖苷鍵、酯鍵、肽鍵等都能被酸堿催化而水解，但水解糖苷鍵、酯鍵、肽鍵等都能被酸堿催化而水解，但水解 這些化學(xué)健的酶卻各不相同，即它們分別需要在具有一這些化學(xué)健的酶卻各不相同，即它們分別需要

13、在具有一 定專一性的酶作用下才能水解。定專一性的酶作用下才能水解。 l酶具有極高的催化效率酶具有極高的催化效率 l以分子比表示，酶催化反應(yīng)的反應(yīng)速度比非催化反應(yīng)高以分子比表示，酶催化反應(yīng)的反應(yīng)速度比非催化反應(yīng)高 108 1020倍，比其它催化反應(yīng)高倍，比其它催化反應(yīng)高1071013倍。以轉(zhuǎn)換數(shù)倍。以轉(zhuǎn)換數(shù) （每分鐘每個(gè)酶分子能催化多少個(gè)反應(yīng)物分子發(fā)生變化）（每分鐘每個(gè)酶分子能催化多少個(gè)反應(yīng)物分子發(fā)生變化） 表示，大部分酶為表示，大部分酶為1000，最大的可達(dá)一百萬(wàn)以上。，最大的可達(dá)一百萬(wàn)以上。 l酶活性的可調(diào)節(jié)性酶活性的可調(diào)節(jié)性 l酶活力是受調(diào)節(jié)控制的、它的調(diào)控方式很多，包括抑制劑酶活力是受調(diào)

14、節(jié)控制的、它的調(diào)控方式很多，包括抑制劑 調(diào)節(jié)，共價(jià)修飾調(diào)節(jié)、反饋調(diào)節(jié)、酶原激活及激素控制等。調(diào)節(jié)，共價(jià)修飾調(diào)節(jié)、反饋調(diào)節(jié)、酶原激活及激素控制等。 l酶活性的不穩(wěn)定性酶活性的不穩(wěn)定性 l一般催化劑在一定條件下會(huì)因中毒而失去催化能力，而酶一般催化劑在一定條件下會(huì)因中毒而失去催化能力，而酶 卻較其它催化劑更加脆弱，更易失去活性。強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、卻較其它催化劑更加脆弱，更易失去活性。強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、 高溫等條件都能使酶破壞而完全失去活性。所以酶作用一高溫等條件都能使酶破壞而完全失去活性。所以酶作用一 般都要求比較溫和的條件，如常溫、常壓、接近中性的酸般都要求比較溫和的條件，如常溫、常壓、接近中性的酸 堿度等。

15、堿度等。 l酶的催化活力與輔酶、輔基和金屬離子有關(guān)酶的催化活力與輔酶、輔基和金屬離子有關(guān) l有些酶是復(fù)合蛋白質(zhì)，其中的小分子物質(zhì)（輔酶、輔基及有些酶是復(fù)合蛋白質(zhì)，其中的小分子物質(zhì)（輔酶、輔基及 金屬離子）與酶的催化活性密切相關(guān)。若將它們除去，酶金屬離子）與酶的催化活性密切相關(guān)。若將它們除去，酶 就失去活性。就失去活性。 l高效率、專一性以及作用條件溫和使酶在生物體新陳代謝高效率、專一性以及作用條件溫和使酶在生物體新陳代謝 過(guò)程中發(fā)揮強(qiáng)有力的作用，酶活力的調(diào)控使生命活動(dòng)中各過(guò)程中發(fā)揮強(qiáng)有力的作用，酶活力的調(diào)控使生命活動(dòng)中各 個(gè)反應(yīng)得以有條不紊地進(jìn)行。個(gè)反應(yīng)得以有條不紊地進(jìn)行。 酶酶 簡(jiǎn)單蛋白簡(jiǎn)單

16、蛋白酶酶：脲酶、蛋白酶、淀粉酶、核糖核酸酶等。脲酶、蛋白酶、淀粉酶、核糖核酸酶等。 復(fù)合蛋白復(fù)合蛋白酶酶 酶蛋白酶蛋白 輔因子輔因子 （apoenzyme） （cofacter) 輔酶輔酶（coenzyme)coenzyme) 輔基輔基(prosthetic group)(prosthetic group) 全酶全酶(holoenzyme(holoenzyme）= = 酶蛋白酶蛋白 + + 輔因子輔因子 3.3 酶的組成酶的組成 ：決定酶反應(yīng)的專一性及高效率。：決定酶反應(yīng)的專一性及高效率。 ：直接對(duì)電子、原子或某些化學(xué)基團(tuán)起傳遞作用。：直接對(duì)電子、原子或某些化學(xué)基團(tuán)起傳遞作用。 l輔酶和輔基并

17、沒(méi)有什么本質(zhì)上的差別，只是它們輔酶和輔基并沒(méi)有什么本質(zhì)上的差別，只是它們 與蛋白質(zhì)部分結(jié)合的牢固程度不同而已。與蛋白質(zhì)部分結(jié)合的牢固程度不同而已。 l通常把那些與酶蛋白結(jié)合得比較松的、用透析法通常把那些與酶蛋白結(jié)合得比較松的、用透析法 可以除去的小分子有機(jī)物叫做可以除去的小分子有機(jī)物叫做輔酶輔酶。 l與酶蛋白共價(jià)鍵結(jié)合的比較緊的、用透析法不能與酶蛋白共價(jià)鍵結(jié)合的比較緊的、用透析法不能 除去的小分子物質(zhì)叫做除去的小分子物質(zhì)叫做輔基輔基。 l兩者單獨(dú)存在都沒(méi)有催化能力，酶的蛋白質(zhì)部分兩者單獨(dú)存在都沒(méi)有催化能力，酶的蛋白質(zhì)部分 稱酶蛋白，酶蛋白與其輔因子一起合稱為稱酶蛋白，酶蛋白與其輔因子一起合稱為

18、全酶全酶。 3.4 單體酶、寡聚酶、多酶復(fù)合體單體酶、寡聚酶、多酶復(fù)合體 l根據(jù)酶蛋白分子的特點(diǎn)又可將酶分為三類。根據(jù)酶蛋白分子的特點(diǎn)又可將酶分為三類。 單體酶單體酶 單體酶只有一條多肽鏈，屬于這一類的酶很少，一單體酶只有一條多肽鏈，屬于這一類的酶很少，一 般都是催化水解的酶，如溶菌酶、胰蛋白酶等。般都是催化水解的酶，如溶菌酶、胰蛋白酶等。 寡聚酶寡聚酶 寡聚酶由幾個(gè)甚至幾十個(gè)亞基組成，這些亞基可以寡聚酶由幾個(gè)甚至幾十個(gè)亞基組成，這些亞基可以 是相同的多肽鏈，也可以是不同的多肽鏈。亞基之間不是共價(jià)是相同的多肽鏈，也可以是不同的多肽鏈。亞基之間不是共價(jià) 結(jié)合，彼此很容易分開(kāi)。結(jié)合，彼此很容易分開(kāi)

19、。 多酶體系多酶體系（多酶復(fù)合體）（多酶復(fù)合體） 多酶體系是由幾種酶彼此多酶體系是由幾種酶彼此 嵌合形成的復(fù)合體。由嵌合形成的復(fù)合體。由2個(gè)以上功能相關(guān)的酶組成，酶成員之間個(gè)以上功能相關(guān)的酶組成，酶成員之間 分工合作，依次催化一個(gè)系列反應(yīng)。它有利于一系列反應(yīng)的連分工合作，依次催化一個(gè)系列反應(yīng)。它有利于一系列反應(yīng)的連 續(xù)進(jìn)行。如脂肪酸合成酶體系、呼吸鏈酶系等。續(xù)進(jìn)行。如脂肪酸合成酶體系、呼吸鏈酶系等。 3.5 酶分子的活性中心及其催化作用機(jī)制酶分子的活性中心及其催化作用機(jī)制 l3.5.1 酶分子的活性中心酶分子的活性中心 l酶是生物大分子，酶作為蛋白質(zhì)，其分子體積比底物酶是生物大分子，酶作為蛋白

20、質(zhì)，其分子體積比底物 分子體積要大得多。在反應(yīng)過(guò)程中酶與底物接觸結(jié)合，分子體積要大得多。在反應(yīng)過(guò)程中酶與底物接觸結(jié)合， 只限于酶分子的少數(shù)基團(tuán)或較小的部位。酶分子中直只限于酶分子的少數(shù)基團(tuán)或較小的部位。酶分子中直 接與底物結(jié)合，并催化底物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的部位，稱接與底物結(jié)合，并催化底物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的部位，稱 為為酶的活性中心酶的活性中心。（。（圖圖 酶活性中心示意圖酶活性中心示意圖） 對(duì)于不需要輔酶因子的酶來(lái)說(shuō)，活性中心是酶分子中在三維結(jié)構(gòu)上比對(duì)于不需要輔酶因子的酶來(lái)說(shuō)，活性中心是酶分子中在三維結(jié)構(gòu)上比 較靠近的少數(shù)幾個(gè)氨基酸殘基或這些殘基上某些基團(tuán)，它們?cè)谝患?jí)結(jié)較靠近的少數(shù)幾個(gè)氨基酸殘基或這些

21、殘基上某些基團(tuán)，它們?cè)谝患?jí)結(jié) 構(gòu)上可能相距甚遠(yuǎn)，通過(guò)肽鏈的折疊、盤繞而空間構(gòu)象上相互靠近構(gòu)上可能相距甚遠(yuǎn)，通過(guò)肽鏈的折疊、盤繞而空間構(gòu)象上相互靠近 （圖（圖A）；）； 對(duì)于需要輔因子的酶來(lái)說(shuō)，輔酶、輔基往往就是活性中心的組成部分。對(duì)于需要輔因子的酶來(lái)說(shuō)，輔酶、輔基往往就是活性中心的組成部分。 圖圖 酶活性中心示意圖酶活性中心示意圖 l酶的活性中心通常有兩個(gè)功能部位：酶的活性中心通常有兩個(gè)功能部位： 結(jié)合部位結(jié)合部位（負(fù)責(zé)識(shí)別特定的底物并與之結(jié)合，他決定酶的（負(fù)責(zé)識(shí)別特定的底物并與之結(jié)合，他決定酶的 底物專一性）底物專一性） 催化部位催化部位（決定酶的催化效率）。（決定酶的催化效率）。 l底物通

22、過(guò)各類次級(jí)鍵與活性中心結(jié)合（圖底物通過(guò)各類次級(jí)鍵與活性中心結(jié)合（圖B） l構(gòu)成酶活性中心的氨基酸有天冬氨酸、谷氨酸、構(gòu)成酶活性中心的氨基酸有天冬氨酸、谷氨酸、 絲氨酸、組氨酸、半胱氨酸、賴氨酸等，它們的絲氨酸、組氨酸、半胱氨酸、賴氨酸等，它們的 側(cè)鏈上分別含有羧基、羥基、咪唑基、巰基、氨側(cè)鏈上分別含有羧基、羥基、咪唑基、巰基、氨 基等極性基團(tuán)，這些集團(tuán)若經(jīng)化學(xué)修飾，如氧化、基等極性基團(tuán)，這些集團(tuán)若經(jīng)化學(xué)修飾，如氧化、 還原、酰化、烷化等，則酶的活性喪失，因此稱還原、?；?、烷化等，則酶的活性喪失，因此稱 這些基團(tuán)為這些基團(tuán)為必需基團(tuán)必需基團(tuán)。 l結(jié)構(gòu)基團(tuán)結(jié)構(gòu)基團(tuán) l3.5.2 酶的催化作用機(jī)制酶

23、的催化作用機(jī)制 l(1)鎖鑰假說(shuō)鎖鑰假說(shuō)(lock and key hypothesis)： l認(rèn)為酶的活性中心是酶與底物結(jié)合并進(jìn)行催化反應(yīng)的部位，認(rèn)為酶的活性中心是酶與底物結(jié)合并進(jìn)行催化反應(yīng)的部位， 其形狀與底物分子的一部分基團(tuán)形狀互補(bǔ)。在催化過(guò)程中，其形狀與底物分子的一部分基團(tuán)形狀互補(bǔ)。在催化過(guò)程中， 底物分子或其一部分就像鑰匙一樣，只有契合到特定的活底物分子或其一部分就像鑰匙一樣，只有契合到特定的活 性中心部位的某一適當(dāng)位置，才能進(jìn)行催化反應(yīng)，一把鑰性中心部位的某一適當(dāng)位置，才能進(jìn)行催化反應(yīng)，一把鑰 匙只能開(kāi)一把鎖。匙只能開(kāi)一把鎖。又稱為剛性模版理論又稱為剛性模版理論 酶作用的專一性酶作

24、用的專一性 l(2)誘導(dǎo)契合假說(shuō)（誘導(dǎo)契合假說(shuō)（inducedfit hypothesis): l該學(xué)說(shuō)認(rèn)為酶表面并沒(méi)有一種與底物互補(bǔ)的固定形狀，當(dāng)該學(xué)說(shuō)認(rèn)為酶表面并沒(méi)有一種與底物互補(bǔ)的固定形狀，當(dāng) 酶分子與底物接近時(shí)，酶受底物的誘導(dǎo)而發(fā)生有利于結(jié)合酶分子與底物接近時(shí)，酶受底物的誘導(dǎo)而發(fā)生有利于結(jié)合 底物的構(gòu)象變化，同時(shí)底物構(gòu)象也發(fā)生改變，酶與底物互底物的構(gòu)象變化，同時(shí)底物構(gòu)象也發(fā)生改變，酶與底物互 補(bǔ)契合，進(jìn)行反應(yīng)。補(bǔ)契合，進(jìn)行反應(yīng)。 3.6 酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué) q研究?jī)?nèi)容：研究?jī)?nèi)容：酶促反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)是研究酶促反應(yīng)的速酶促反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)是研究酶促反應(yīng)的速 度以及影響速度的各種因素的科

25、學(xué)。度以及影響速度的各種因素的科學(xué)。 q影響因素包括：影響因素包括： 酶濃度、底物濃度、酶濃度、底物濃度、pHpH、溫度、抑制劑、激活劑等。、溫度、抑制劑、激活劑等。 研究一種因素的影響時(shí)，其余各因素均恒定。研究一種因素的影響時(shí)，其余各因素均恒定。 3.6.1 酶濃度對(duì)酶促反應(yīng)速度的影響酶濃度對(duì)酶促反應(yīng)速度的影響 p所有的酶反應(yīng)，如果其它條件恒定，則反應(yīng)速度所有的酶反應(yīng)，如果其它條件恒定，則反應(yīng)速度 決定于酶濃度和底物濃度。決定于酶濃度和底物濃度。 l結(jié)論：結(jié)論：在一定條件下，當(dāng)?shù)孜餄舛仍谝欢l件下，當(dāng)?shù)孜餄舛萐遠(yuǎn)大于酶的遠(yuǎn)大于酶的 濃度濃度E時(shí)，酶促反應(yīng)的速度與酶的濃度成正比。時(shí)，酶促反應(yīng)的

26、速度與酶的濃度成正比。 l合理解釋：合理解釋：中間復(fù)合物學(xué)說(shuō)中間復(fù)合物學(xué)說(shuō) S + E ES E + P 3.6.2 底物濃度對(duì)酶促反應(yīng)速度的影響底物濃度對(duì)酶促反應(yīng)速度的影響 p由實(shí)驗(yàn)觀察到，在酶濃度不由實(shí)驗(yàn)觀察到，在酶濃度不 變時(shí)，不同的底物濃度與反變時(shí)，不同的底物濃度與反 應(yīng)速度的關(guān)系為一曲線，即應(yīng)速度的關(guān)系為一曲線，即 當(dāng)?shù)孜餄舛容^低時(shí)，反應(yīng)速當(dāng)?shù)孜餄舛容^低時(shí)，反應(yīng)速 度的增加與底物濃度的增加度的增加與底物濃度的增加 成正比（成正比（一級(jí)反應(yīng)一級(jí)反應(yīng)）；此后，）；此后， 隨底物濃度的增加，反應(yīng)速隨底物濃度的增加，反應(yīng)速 度的增加量逐漸減少（度的增加量逐漸減少（混合混合 級(jí)反應(yīng)級(jí)反應(yīng)）；最

27、后，當(dāng)?shù)孜餄猓?；最后，?dāng)?shù)孜餄?度增加到一定量時(shí)，反應(yīng)速度增加到一定量時(shí)，反應(yīng)速 度達(dá)到一最大值，不再隨底度達(dá)到一最大值，不再隨底 物濃度的增加而增加（物濃度的增加而增加（零級(jí)零級(jí) 反應(yīng)反應(yīng)）。）。 p底物飽和效應(yīng)底物飽和效應(yīng) -酶促反應(yīng)的一個(gè)鮮明特征酶促反應(yīng)的一個(gè)鮮明特征 -可用中間復(fù)合物學(xué)說(shuō)解釋可用中間復(fù)合物學(xué)說(shuō)解釋 米氏方程：米氏方程： 在底物濃度低時(shí)，在底物濃度低時(shí)， Km S ， V= 結(jié)論：結(jié)論：反應(yīng)速率與底物濃度成正比，符合一級(jí)反應(yīng)。反應(yīng)速率與底物濃度成正比，符合一級(jí)反應(yīng)。 當(dāng)?shù)孜餄舛群芨邥r(shí)，當(dāng)?shù)孜餄舛群芨邥r(shí)， S Km ， V= 結(jié)論：結(jié)論：反應(yīng)速率與底物濃度無(wú)關(guān)，符合零級(jí)反應(yīng)

28、。反應(yīng)速率與底物濃度無(wú)關(guān)，符合零級(jí)反應(yīng)。 19131913年，年，MichaelisMichaelis和和MentonMenton發(fā)展了前人的酶學(xué)理論，提出發(fā)展了前人的酶學(xué)理論，提出 米氏學(xué)說(shuō)，用于解釋酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)特征，經(jīng)過(guò)米氏學(xué)說(shuō)，用于解釋酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)特征，經(jīng)過(guò) BriggsBriggs和和 HaldaneHaldane的補(bǔ)充與發(fā)展，得到了現(xiàn)在的米氏方程。的補(bǔ)充與發(fā)展，得到了現(xiàn)在的米氏方程。 S Km 其中，其中， V為反應(yīng)速率，為反應(yīng)速率， Vmax為最大反應(yīng)為最大反應(yīng) 速度，速度， S 為底物濃度，為底物濃度，Km為米氏常數(shù)。為米氏常數(shù)。 Vmax Vmax 米氏常數(shù)米氏常數(shù)Km為反

29、應(yīng)速為反應(yīng)速 度達(dá)到最大速度一半時(shí)度達(dá)到最大速度一半時(shí) 的底物濃度。的底物濃度。 單位：?jiǎn)挝唬簃ol/L Km 的重要意義是：的重要意義是： K Km m是酶的特定物理常數(shù)是酶的特定物理常數(shù) p（1 1）K Km m 一般只與酶的性質(zhì)有關(guān)，而與酶濃度無(wú)一般只與酶的性質(zhì)有關(guān)，而與酶濃度無(wú) 關(guān)。不同的酶有不同的關(guān)。不同的酶有不同的K Km m 。 p（2 2）K Km m也會(huì)因外界條件的影響而改變。也會(huì)因外界條件的影響而改變。 p（3 3）K Km m可以反映酶與底物親和力的大小，即可以反映酶與底物親和力的大小，即K Km m值值 越小，則酶與底物的親和力越大，為該酶的最適越小，則酶與底物的親和力

30、越大，為該酶的最適 底物；反之，則越小。底物；反之，則越小。 Km和和Vmax的測(cè)定的測(cè)定 Km和和Vmax是酶學(xué)重要的兩個(gè)常數(shù)是酶學(xué)重要的兩個(gè)常數(shù) 常用方法：雙倒數(shù)作圖法常用方法：雙倒數(shù)作圖法（Lineweaver-Burk法）法） 米氏方程的雙倒數(shù)形式：米氏方程的雙倒數(shù)形式： 1 K Km m 1 1 = . + v Vmax S Vmax y =bx + a 3.6.3 溫度對(duì)酶促反應(yīng)速度的影響溫度對(duì)酶促反應(yīng)速度的影響 溫度對(duì)酶反應(yīng)的影響是雙重的：溫度對(duì)酶反應(yīng)的影響是雙重的： （1 1）隨著溫度的增加，反應(yīng)速度也增加，）隨著溫度的增加，反應(yīng)速度也增加， 直至最大速度為止。直至最大速度為止

31、。 （2 2）隨溫度升高而使酶逐步變性。）隨溫度升高而使酶逐步變性。 l酶的最適溫度：酶的最適溫度：動(dòng)物動(dòng)物來(lái)源的酶來(lái)源的酶3535 5050，而，而植物植物40 40 6060以上，以上，微生微生 物物酶差別較大。酶差別較大。 l生產(chǎn)上，酶一般應(yīng)在最適溫度以下進(jìn)生產(chǎn)上，酶一般應(yīng)在最適溫度以下進(jìn) 行催化反應(yīng)，以延長(zhǎng)酶的使用壽命。行催化反應(yīng)，以延長(zhǎng)酶的使用壽命。 圖圖 溫度對(duì)酶促反應(yīng)速度的影響溫度對(duì)酶促反應(yīng)速度的影響 呈鐘形呈鐘形 3.6.4 pH對(duì)酶促反應(yīng)速度的影響對(duì)酶促反應(yīng)速度的影響 l每一種酶只能在一定的每一種酶只能在一定的pHpH 范圍內(nèi)表現(xiàn)出它的活性。范圍內(nèi)表現(xiàn)出它的活性。 而且在某一

32、而且在某一pHpH范圍內(nèi)酶活范圍內(nèi)酶活 性最高，稱為性最高，稱為最適最適pHpH。 l多數(shù)植物和微生物來(lái)源的多數(shù)植物和微生物來(lái)源的 酶酶4.5 4.5 6.56.5；動(dòng)物；動(dòng)物6.5 6.5 8.08.0左右。左右。 呈鐘形呈鐘形 3.6.5 激活劑和抑制劑對(duì)酶促反應(yīng)速度的激活劑和抑制劑對(duì)酶促反應(yīng)速度的 影響影響 p激活劑：激活劑：凡是能提高酶活性的物質(zhì)，都稱為激活劑。凡是能提高酶活性的物質(zhì)，都稱為激活劑。一一 般情況下，一種激活劑對(duì)某種酶是激活劑，而對(duì)另一種酶般情況下，一種激活劑對(duì)某種酶是激活劑，而對(duì)另一種酶 則起抑制作用。則起抑制作用。 p酶的激活劑分為：酶的激活劑分為：無(wú)機(jī)離子、小分子有

33、機(jī)化合物和生物無(wú)機(jī)離子、小分子有機(jī)化合物和生物 大分子。大分子。 p抑制劑：抑制劑：能使酶活力降低或失活的物質(zhì)稱為抑制劑，如能使酶活力降低或失活的物質(zhì)稱為抑制劑，如 藥物、抗生素、毒物、抗代謝物等都是酶的抑制劑。藥物、抗生素、毒物、抗代謝物等都是酶的抑制劑。 p酶的抑制作用：酶的抑制作用：指抑制劑作用下酶活性中心或必需基團(tuán)指抑制劑作用下酶活性中心或必需基團(tuán) 發(fā)生性質(zhì)的改變并導(dǎo)致酶活性降低或喪失的過(guò)程。發(fā)生性質(zhì)的改變并導(dǎo)致酶活性降低或喪失的過(guò)程。 p按抑制劑作用方式不同分為：按抑制劑作用方式不同分為： 可逆抑制作用可逆抑制作用 不可逆抑制作用不可逆抑制作用 （1）競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用）競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用

34、（2）非競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用）非競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用 （3）反競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用）反競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用 是靠共價(jià)鍵與酶的活性部位相結(jié)合是靠共價(jià)鍵與酶的活性部位相結(jié)合 而抑制酶的作用。不能用透析、超而抑制酶的作用。不能用透析、超 濾等物理方法除去抑制劑而恢復(fù)酶濾等物理方法除去抑制劑而恢復(fù)酶 活性?；钚?。 抑制劑以非共價(jià)鍵與酶結(jié)合，用透析抑制劑以非共價(jià)鍵與酶結(jié)合，用透析 或超濾等物理方法把酶與抑制劑分開(kāi)，或超濾等物理方法把酶與抑制劑分開(kāi)， 使酶回復(fù)催化活性，稱為可逆抑制作使酶回復(fù)催化活性，稱為可逆抑制作 用。用。 l（1）競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用）競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用 l式中式中I為抑制劑，為抑制劑，EI為酶為酶-抑制劑復(fù)合物。抑制

35、劑復(fù)合物。 l高濃度的底物可以有效解除抑制作用。高濃度的底物可以有效解除抑制作用。 l最典型的例子是最典型的例子是丙二酸丙二酸對(duì)對(duì)琥珀酸脫氫酶琥珀酸脫氫酶的抑制。的抑制。 l增加琥珀酸的濃度可以解除丙二酸對(duì)酶的抑制作增加琥珀酸的濃度可以解除丙二酸對(duì)酶的抑制作 用。用。 l結(jié)論：在競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑存在下，酶的結(jié)論：在競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑存在下，酶的VmaxVmax不變，不變， K Km m增大，底物與酶親和力降低。增大，底物與酶親和力降低。 圖圖 競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑存在時(shí)的雙倒數(shù)曲線圖競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑存在時(shí)的雙倒數(shù)曲線圖 磺胺類藥物作用機(jī)理磺胺類藥物作用機(jī)理 l磺胺藥的基本結(jié)構(gòu)：磺胺藥的基本結(jié)構(gòu)： l對(duì)氨基苯磺酰胺的

36、衍生物對(duì)氨基苯磺酰胺的衍生物 l細(xì)菌不能直接利用其生長(zhǎng)環(huán)境中的葉酸，而是細(xì)菌不能直接利用其生長(zhǎng)環(huán)境中的葉酸，而是 利用環(huán)境中的對(duì)氨苯甲酸利用環(huán)境中的對(duì)氨苯甲酸(PABA)(PABA)和二氫喋啶、和二氫喋啶、 谷氨酸在菌體內(nèi)的二氫葉酸合成酶催化下合成谷氨酸在菌體內(nèi)的二氫葉酸合成酶催化下合成 二氫葉酸。二氫葉酸在二氫葉酸還原酶的作用二氫葉酸。二氫葉酸在二氫葉酸還原酶的作用 下形成四氫葉酸，四氫葉酸作為一碳單位轉(zhuǎn)移下形成四氫葉酸，四氫葉酸作為一碳單位轉(zhuǎn)移 酶的輔酶，參與核酸前體物（嘌呤、嘧啶）的酶的輔酶，參與核酸前體物（嘌呤、嘧啶）的 合成。而核酸是細(xì)菌生長(zhǎng)繁殖所必須的成分。合成。而核酸是細(xì)菌生長(zhǎng)繁

37、殖所必須的成分。 l磺胺藥的化學(xué)結(jié)構(gòu)與磺胺藥的化學(xué)結(jié)構(gòu)與PABAPABA類似，能與類似，能與PABAPABA競(jìng)競(jìng) 爭(zhēng)二氫葉酸合成酶，影響了二氫葉酸的合成，爭(zhēng)二氫葉酸合成酶，影響了二氫葉酸的合成， 因而使細(xì)菌生長(zhǎng)和繁殖受到抑制。因而使細(xì)菌生長(zhǎng)和繁殖受到抑制。 對(duì)氨苯甲酸對(duì)氨苯甲酸 谷氨酸谷氨酸 + l（2）非競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用）非競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用 非競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑與競(jìng)爭(zhēng)非競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑與競(jìng)爭(zhēng) 性抑制劑不同之處：性抑制劑不同之處：這種這種 抑制劑能與抑制劑能與ES結(jié)合，而結(jié)合，而S 也能與也能與EI結(jié)合，都形成結(jié)合，都形成 ESI。增加底物的濃度不。增加底物的濃度不 能使這種類型的抑制作用能使這種類型的抑制

38、作用 完全逆轉(zhuǎn)，因?yàn)榈孜锊⒉煌耆孓D(zhuǎn)，因?yàn)榈孜锊⒉?能阻止抑制劑與酶相結(jié)合。能阻止抑制劑與酶相結(jié)合。 原因：原因：這是由于抑制劑這是由于抑制劑 和酶的結(jié)合部位與酶的活和酶的結(jié)合部位與酶的活 性部位不同，性部位不同，EI的形成發(fā)的形成發(fā) 生在酶分子不被底物作用生在酶分子不被底物作用 的另一個(gè)部位。的另一個(gè)部位。 無(wú)產(chǎn)物生成無(wú)產(chǎn)物生成 l許多酶能被許多酶能被重金屬離子重金屬離子（Ag+ Ag+ 、Hg2+ Hg2+ 、Pb2+ Pb2+ ）或）或金屬金屬 絡(luò)合劑絡(luò)合劑（EDTA、F-、CN-、N3-）等抑制，都是非競(jìng)等抑制，都是非競(jìng) 爭(zhēng)性抑制的例子。爭(zhēng)性抑制的例子。 l重金屬離子與酶的巰基（重金屬

39、離子與酶的巰基（SHSH）形成硫醇鹽：）形成硫醇鹽： l因?yàn)閹€基對(duì)酶的活性是必需的，故形成硫醇鹽后即失去因?yàn)閹€基對(duì)酶的活性是必需的，故形成硫醇鹽后即失去 酶的活性。由于硫醇鹽形成具有可逆性，這種抑制作用酶的活性。由于硫醇鹽形成具有可逆性，這種抑制作用 可用加適當(dāng)?shù)膸€基化合物（如半胱氨酸、谷胱甘肽）的可用加適當(dāng)?shù)膸€基化合物（如半胱氨酸、谷胱甘肽）的 辦法去掉重金屬而得到解除。辦法去掉重金屬而得到解除。 l結(jié)論：結(jié)論：在非競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑存在下，酶的在非競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑存在下，酶的K Km m 不變，不變， VmaxVmax降低。降低。 圖圖 非競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑存在時(shí)的雙倒數(shù)曲線非競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑存在時(shí)的雙倒數(shù)曲

40、線 （3）反競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用）反競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用 有些抑制劑不能與游離有些抑制劑不能與游離 的酶結(jié)合，只能與酶的酶結(jié)合，只能與酶-底物底物 復(fù)合物結(jié)合形成復(fù)合物結(jié)合形成ESI，但，但 ESI不能轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)物。不能轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)物。 不同之處：不同之處：當(dāng)加入這類當(dāng)加入這類 抑制劑，反應(yīng)平衡促進(jìn)了抑制劑，反應(yīng)平衡促進(jìn)了 E與與S形成形成ES復(fù)合物，這復(fù)合物，這 種現(xiàn)象與競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用種現(xiàn)象與競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用 相反，故稱為反競(jìng)爭(zhēng)性抑相反，故稱為反競(jìng)爭(zhēng)性抑 制作用。制作用。 l結(jié)論：結(jié)論：在反競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑存在下，在反競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑存在下，VmaxVmax減小，酶減小，酶 的的K Km m降低，底物與酶的親和力增大降

41、低，底物與酶的親和力增大 。 圖圖 反競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑存在時(shí)的雙倒數(shù)曲線反競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑存在時(shí)的雙倒數(shù)曲線 p按抑制劑作用方式不同分為：按抑制劑作用方式不同分為： 可逆抑制作用可逆抑制作用 不可逆抑制作用不可逆抑制作用 是靠共價(jià)鍵與酶的活性部位相結(jié)合是靠共價(jià)鍵與酶的活性部位相結(jié)合 而抑制酶的作用。不能用透析、超而抑制酶的作用。不能用透析、超 濾等物理方法除去抑制劑而恢復(fù)酶濾等物理方法除去抑制劑而恢復(fù)酶 活性。活性。 抑制劑以非共價(jià)鍵與酶結(jié)合，用透析抑制劑以非共價(jià)鍵與酶結(jié)合，用透析 或超濾等物理方法把酶與抑制劑分開(kāi)，或超濾等物理方法把酶與抑制劑分開(kāi)， 使酶回復(fù)催化活性，稱為可逆抑制作使酶回復(fù)催化活性，

42、稱為可逆抑制作 用。用。 3.7 同工酶同工酶 l概念：概念：是指能催化同一種化學(xué)反應(yīng)，但酶結(jié)構(gòu)是指能催化同一種化學(xué)反應(yīng)，但酶結(jié)構(gòu) 和性質(zhì)不同的一組酶。和性質(zhì)不同的一組酶。 圖圖 乳酸脫氫酶乳酸脫氫酶LD的的5種同工酶種同工酶 同工酶在體內(nèi)的生理意義主要在于適應(yīng)不同組織或不同細(xì)胞器在代謝上的同工酶在體內(nèi)的生理意義主要在于適應(yīng)不同組織或不同細(xì)胞器在代謝上的 不同需要。因此，同工酶在體內(nèi)的生理功能是不同的。不同需要。因此，同工酶在體內(nèi)的生理功能是不同的。 心肌梗死和肝病病人血清心肌梗死和肝病病人血清LDHLDH同工酶譜的變化同工酶譜的變化 1 1 酶活酶活 性性 心肌梗死酶譜心肌梗死酶譜 正常酶譜

43、正常酶譜 肝病酶譜肝病酶譜 2 23 34 45 5 結(jié)論：同工酶譜的改變有助于對(duì)疾病的診斷結(jié)論：同工酶譜的改變有助于對(duì)疾病的診斷 3.8 酶活性的調(diào)控酶活性的調(diào)控 p3.8.1 3.8.1 別構(gòu)調(diào)節(jié)作用別構(gòu)調(diào)節(jié)作用 p3.8.2 3.8.2 酶的反饋調(diào)節(jié)作用酶的反饋調(diào)節(jié)作用 p3.8.3 3.8.3 可逆共價(jià)修飾調(diào)節(jié)可逆共價(jià)修飾調(diào)節(jié) p3.8.4 3.8.4 酶原激活酶原激活 3.8.1 別構(gòu)調(diào)節(jié)作用別構(gòu)調(diào)節(jié)作用 l概念：概念：一些代謝物與酶活性中心以外部位可逆結(jié)一些代謝物與酶活性中心以外部位可逆結(jié) 合，通過(guò)使酶構(gòu)象發(fā)生變化來(lái)改變酶催化活性的合，通過(guò)使酶構(gòu)象發(fā)生變化來(lái)改變酶催化活性的 調(diào)節(jié)方

44、式稱為調(diào)節(jié)方式稱為別構(gòu)調(diào)節(jié)（變構(gòu)調(diào)節(jié)）別構(gòu)調(diào)節(jié)（變構(gòu)調(diào)節(jié)） 。相應(yīng)的酶。相應(yīng)的酶 稱為稱為別構(gòu)酶（變構(gòu)酶）。別構(gòu)酶（變構(gòu)酶）。 l別構(gòu)酶分子結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，一般為寡聚酶，除了別構(gòu)酶分子結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，一般為寡聚酶，除了 催化中心，還有調(diào)節(jié)部位。與調(diào)節(jié)部位結(jié)合得代催化中心，還有調(diào)節(jié)部位。與調(diào)節(jié)部位結(jié)合得代 謝物稱為謝物稱為別構(gòu)效應(yīng)物別構(gòu)效應(yīng)物，它們與酶非共價(jià)鍵結(jié)合，它們與酶非共價(jià)鍵結(jié)合， 可逆調(diào)節(jié)酶的活性。可逆調(diào)節(jié)酶的活性。 l如果具有激活作用，稱為如果具有激活作用，稱為正效應(yīng)物正效應(yīng)物，反之，稱為，反之，稱為 負(fù)效應(yīng)物負(fù)效應(yīng)物。 圖圖 谷氨酰胺合成酶的負(fù)效應(yīng)物谷氨酰胺合成酶的負(fù)效應(yīng)物 正效應(yīng)物正效

45、應(yīng)物 進(jìn)一步代謝進(jìn)一步代謝 生成生成6種產(chǎn)物種產(chǎn)物 作用：作用：別構(gòu)酶常處別構(gòu)酶常處 于代謝途徑的起始于代謝途徑的起始 步驟或分支處，可步驟或分支處，可 快速感知代謝物的快速感知代謝物的 變化，從而做出靈變化，從而做出靈 活調(diào)節(jié)?；钫{(diào)節(jié)。 3.8.2 酶的反饋調(diào)節(jié)作用酶的反饋調(diào)節(jié)作用 l概念：概念：在生物代謝過(guò)程中，許多代謝途徑的起始物、中間在生物代謝過(guò)程中，許多代謝途徑的起始物、中間 產(chǎn)物或終產(chǎn)物對(duì)反應(yīng)途徑中的某一步反應(yīng)（通常是第一步產(chǎn)物或終產(chǎn)物對(duì)反應(yīng)途徑中的某一步反應(yīng)（通常是第一步 反應(yīng)）表現(xiàn)出調(diào)控作用，稱為反饋調(diào)節(jié)作用。反應(yīng)）表現(xiàn)出調(diào)控作用，稱為反饋調(diào)節(jié)作用。 l反饋調(diào)節(jié)的化學(xué)本質(zhì)：反饋

46、調(diào)節(jié)的化學(xué)本質(zhì)：是酶的變構(gòu)調(diào)節(jié)。在反饋調(diào)節(jié)中，是酶的變構(gòu)調(diào)節(jié)。在反饋調(diào)節(jié)中， 反應(yīng)的起始物、中間物產(chǎn)物或終產(chǎn)物都可以起變構(gòu)劑的作反應(yīng)的起始物、中間物產(chǎn)物或終產(chǎn)物都可以起變構(gòu)劑的作 用。用。 正反饋?zhàn)饔谜答佔(zhàn)饔?負(fù)反饋?zhàn)饔秘?fù)反饋?zhàn)饔?l所以，酶催化反應(yīng)產(chǎn)物對(duì)酶的活性具有調(diào)節(jié)作用。所以，酶催化反應(yīng)產(chǎn)物對(duì)酶的活性具有調(diào)節(jié)作用。 3.8.3 可逆共價(jià)修飾調(diào)節(jié)可逆共價(jià)修飾調(diào)節(jié) q概念：概念：有些酶因自身某氨基酸殘基發(fā)生可逆共價(jià)修有些酶因自身某氨基酸殘基發(fā)生可逆共價(jià)修 飾，在活性形式和無(wú)活性形式之間發(fā)生變化，稱為飾，在活性形式和無(wú)活性形式之間發(fā)生變化，稱為 酶的可逆共價(jià)修飾。酶的可逆共價(jià)修飾。 磷酸化與

47、脫磷酸化（最常見(jiàn)）磷酸化與脫磷酸化（最常見(jiàn)） 3.8.4 酶原激活酶原激活 p 酶原酶原 (zymogen(zymogen) )：有些酶在細(xì)胞內(nèi)合成或初分泌時(shí)只是酶有些酶在細(xì)胞內(nèi)合成或初分泌時(shí)只是酶 的無(wú)活性前體，此前體物質(zhì)稱為酶原。的無(wú)活性前體，此前體物質(zhì)稱為酶原。 p 酶原的激活：酶原的激活：在一定條件下，酶原向有活性酶轉(zhuǎn)化的過(guò)程。在一定條件下，酶原向有活性酶轉(zhuǎn)化的過(guò)程。 p 酶原激活的酶原激活的實(shí)質(zhì)：實(shí)質(zhì)：是酶原被修飾時(shí)形成了正確的分子構(gòu)象是酶原被修飾時(shí)形成了正確的分子構(gòu)象 和活性中心，由此可見(jiàn)酶分子的特定結(jié)構(gòu)和酶的活性中心和活性中心，由此可見(jiàn)酶分子的特定結(jié)構(gòu)和酶的活性中心 的形成是酶分

48、子具有催化活性的基本保證。的形成是酶分子具有催化活性的基本保證。 酶原激活的機(jī)理酶原激活的機(jī)理 酶酶 原原 分子構(gòu)象發(fā)生改變分子構(gòu)象發(fā)生改變 形成或暴露出酶的活性中心形成或暴露出酶的活性中心 一個(gè)或幾個(gè)特定的肽鍵斷裂，水解一個(gè)或幾個(gè)特定的肽鍵斷裂，水解 掉一個(gè)或幾個(gè)短肽掉一個(gè)或幾個(gè)短肽 在特定條件下在特定條件下 賴賴?yán)i纈天天天天天天天天 甘甘異異賴賴?yán)i纈天天天天天天天天纈纈 組組 絲絲 甘甘異異 纈纈 組組 絲絲 酶原激活的生理意義酶原激活的生理意義 避免細(xì)胞產(chǎn)生的酶對(duì)細(xì)胞進(jìn)行自身消化，避免細(xì)胞產(chǎn)生的酶對(duì)細(xì)胞進(jìn)行自身消化， 并使酶在特定的部位和環(huán)境中發(fā)揮作用，保證并使酶在特定的部位和環(huán)境中發(fā)揮

49、作用，保證 體內(nèi)代謝正常進(jìn)行。體內(nèi)代謝正常進(jìn)行。 有的酶原可以視為酶的儲(chǔ)存形式。在需要有的酶原可以視為酶的儲(chǔ)存形式。在需要 時(shí)，酶原適時(shí)地轉(zhuǎn)變成有活性的酶，發(fā)揮其催時(shí)，酶原適時(shí)地轉(zhuǎn)變成有活性的酶，發(fā)揮其催 化作用。化作用。 3.9 酶活力測(cè)定酶活力測(cè)定 l1 1、酶活力與酶反應(yīng)速度、酶活力與酶反應(yīng)速度 l酶活力的大小可以用在一定條件下，它所催化的某一化學(xué)酶活力的大小可以用在一定條件下，它所催化的某一化學(xué) 反應(yīng)的反應(yīng)速度來(lái)表示，即酶催化的反應(yīng)速度愈大，酶的反應(yīng)的反應(yīng)速度來(lái)表示，即酶催化的反應(yīng)速度愈大，酶的 活力就愈高，速度愈小，酶的活力就愈低。所以活力就愈高，速度愈小，酶的活力就愈低。所以測(cè)定酶

50、的測(cè)定酶的 活力（實(shí)質(zhì)上就是酶的定量測(cè)定）就是測(cè)定酶促反應(yīng)的速活力（實(shí)質(zhì)上就是酶的定量測(cè)定）就是測(cè)定酶促反應(yīng)的速 度。度。 l酶反應(yīng)速度可用單位時(shí)間內(nèi)，單位體積中底物的減少量或酶反應(yīng)速度可用單位時(shí)間內(nèi)，單位體積中底物的減少量或 產(chǎn)物的增加量來(lái)表示，所以產(chǎn)物的增加量來(lái)表示，所以反應(yīng)速度的單位是：濃度反應(yīng)速度的單位是：濃度/ /單單 位時(shí)間。位時(shí)間。 l反應(yīng)速度只在最初一段時(shí)間內(nèi)保持恒定，隨著反應(yīng)時(shí)間的反應(yīng)速度只在最初一段時(shí)間內(nèi)保持恒定，隨著反應(yīng)時(shí)間的 延長(zhǎng)，酶反應(yīng)速度逐漸下降。引起下降的原因很多，如底延長(zhǎng)，酶反應(yīng)速度逐漸下降。引起下降的原因很多，如底 物濃度的降低，酶在一定的物濃度的降低，酶在一

51、定的pHpH及溫度下部分失活，產(chǎn)物對(duì)及溫度下部分失活，產(chǎn)物對(duì) 酶的抑制、產(chǎn)物濃度增加而加速了逆反應(yīng)的進(jìn)行等。因此，酶的抑制、產(chǎn)物濃度增加而加速了逆反應(yīng)的進(jìn)行等。因此， 研究酶反應(yīng)速度應(yīng)以酶促反應(yīng)的研究酶反應(yīng)速度應(yīng)以酶促反應(yīng)的初速度初速度為準(zhǔn)。這時(shí)上述各為準(zhǔn)。這時(shí)上述各 種干擾因素尚未起作用，速度保持恒定不變。種干擾因素尚未起作用，速度保持恒定不變。 量度酶催化能力大小量度酶催化能力大小 l2 2、酶的活力單位、酶的活力單位(U)(U) l酶的活力大小，也就是酶量的大小，用酶的活酶的活力大小，也就是酶量的大小，用酶的活 力單位來(lái)度量。力單位來(lái)度量。 習(xí)慣單位習(xí)慣單位-酶單位（酶單位（U）: 一定

52、條件下，一定時(shí)間內(nèi)一定條件下，一定時(shí)間內(nèi) 將一定量的底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物所需的酶量。（將一定量的底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物所需的酶量。（U/g或或U/ml） 國(guó)際單位（國(guó)際單位（IU）: 1 IU =1mol/ min Katal（Kat）單位：）單位：1 Kat =1mol/ s l3 3、酶的比活力、酶的比活力 l概念：概念：每毫克酶蛋白質(zhì)所具有的活力單位數(shù)。每毫克酶蛋白質(zhì)所具有的活力單位數(shù)。 l一般用單位一般用單位/ mg/ mg蛋白蛋白(U/mg(U/mg蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)) )來(lái)表示。也有來(lái)表示。也有 時(shí)用每克酶制劑或每毫升酶制劑含有多少個(gè)活力時(shí)用每克酶制劑或每毫升酶制劑含有多少個(gè)活力 單位來(lái)表示單位來(lái)表示

53、( (單位單位/g/g或單位或單位/ml)/ml)。它是酶學(xué)研究及。它是酶學(xué)研究及 生產(chǎn)中經(jīng)常使用的數(shù)據(jù)，可以用來(lái)比較每單位重生產(chǎn)中經(jīng)常使用的數(shù)據(jù)，可以用來(lái)比較每單位重 量酶蛋白的催化能力。對(duì)同一種酶來(lái)說(shuō)，量酶蛋白的催化能力。對(duì)同一種酶來(lái)說(shuō)，比活力比活力 愈高，表明酶愈純。愈高，表明酶愈純。 比活力比活力= 活力單位數(shù)活力單位數(shù) 蛋白質(zhì)量蛋白質(zhì)量 = U(或或IU) mg蛋白蛋白 量度酶純度量度酶純度 l酶活力：酶活力：又稱為酶活性，一般把酶催化一定化學(xué)反應(yīng)又稱為酶活性，一般把酶催化一定化學(xué)反應(yīng) 的能力稱為酶活力，通常以在一定條件下酶所催化的的能力稱為酶活力，通常以在一定條件下酶所催化的 化學(xué)

54、反應(yīng)速度來(lái)表示。化學(xué)反應(yīng)速度來(lái)表示。 l測(cè)定的基本原理測(cè)定的基本原理: :酶是蛋白質(zhì)，種類多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜多酶是蛋白質(zhì)，種類多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜多 樣，一般對(duì)酶的測(cè)定，不是直接測(cè)定其酶蛋白的濃度，樣，一般對(duì)酶的測(cè)定，不是直接測(cè)定其酶蛋白的濃度， 而是測(cè)定其催化化學(xué)反應(yīng)的能力，這是基于在最優(yōu)化而是測(cè)定其催化化學(xué)反應(yīng)的能力，這是基于在最優(yōu)化 條件下，當(dāng)?shù)孜镒銐颍ㄟ^(guò)量），在酶促反應(yīng)的初始階條件下，當(dāng)?shù)孜镒銐颍ㄟ^(guò)量），在酶促反應(yīng)的初始階 段，酶促反應(yīng)的速度（初速度）與酶的濃度成正比段，酶促反應(yīng)的速度（初速度）與酶的濃度成正比 （即（即V=KV=KE E），故酶活力測(cè)定的是化學(xué)反應(yīng)速度，），故酶活力測(cè)定的是化學(xué)反應(yīng)

55、速度， 一定條件下可代表酶活性分子濃度。一定條件下可代表酶活性分子濃度。 測(cè)定酶活的方法：測(cè)定酶活的方法： 其一是測(cè)定完成一定量反應(yīng)所需的時(shí)間其一是測(cè)定完成一定量反應(yīng)所需的時(shí)間 其二是測(cè)定單位時(shí)間內(nèi)酶催化的化學(xué)反應(yīng)量其二是測(cè)定單位時(shí)間內(nèi)酶催化的化學(xué)反應(yīng)量 測(cè)定酶活力就是測(cè)定產(chǎn)物增加量或底物減少測(cè)定酶活力就是測(cè)定產(chǎn)物增加量或底物減少 量，主要根據(jù)產(chǎn)物或底物的物理或化學(xué)特性來(lái)量，主要根據(jù)產(chǎn)物或底物的物理或化學(xué)特性來(lái) 決定具體酶促反應(yīng)的測(cè)定方法，常用方法有：決定具體酶促反應(yīng)的測(cè)定方法，常用方法有： 分光光度法、熒光法、同位素測(cè)定方法、電化分光光度法、熒光法、同位素測(cè)定方法、電化 學(xué)法等學(xué)法等 3.10 酶的分離、純化酶的分離、純化 l酶分離純化一般原則與注意事項(xiàng)酶分離純化一般原則與注意事項(xiàng) l防止酶蛋白變性防止酶蛋白變性 l要隨時(shí)測(cè)定酶活力要隨時(shí)測(cè)定酶活力 l酶制劑的純度應(yīng)與使用目的相適應(yīng)酶制劑的純度應(yīng)與使用目的相適應(yīng) 提取過(guò)程中避免酶變性而失去活性；提