理學(xué)酶PPT課件

1、二、酶的催化特點酶與一般催化劑的共同點 （1）用量少而催化效率高 （2）能加快化學(xué)反應(yīng)的速度，但不改變平衡點，反 應(yīng)前后本身不發(fā)生變化 如 CO2+H2O H2CO3 第1頁/共100頁（3）降低反應(yīng)所需的活化能 第2頁/共100頁例 2H2O22H2O+O2 反 應(yīng)活化能非催化反應(yīng)75.24kJ/mol鈀催化反應(yīng)48.9kJ/molH2O2酶催化8.36kJ/mol第3頁/共100頁酶作為生物催化劑的特殊點 1、高的催化效率 以摩爾為單位進(jìn)行比較，酶的催化效率比化學(xué)催化劑高1071013倍，比非催化反應(yīng)高1081020倍。 例 2H2O22H2O+O2 1mole H2O2酶 能催化 510

2、6mole H2O2的分解 1mole Fe3+ 只能催化610-4mole H2O2的分解 第4頁/共100頁2、高度的專一性 一種酶只能作用于某一類或某一種特定物質(zhì)這就是酶的專一性可分為： 絕對專一性：有些酶只作用于一種底物，催化一個反應(yīng)，而不作用于任何其它物質(zhì)。 相對專一性：這類酶對結(jié)構(gòu)相近的一類底物都有作用。包括鍵的專一性和基團(tuán)的專一性。 立體異構(gòu)專一性：這類酶只對底物的某一種構(gòu)型起作用，而不催化其他異構(gòu)體。包括旋光異構(gòu)專一性和幾何異構(gòu)專一性。第5頁/共100頁3、酶反應(yīng)條件溫和： 反應(yīng)條件：室溫、常壓、溫和的PH。酶是蛋白質(zhì)，酶促反應(yīng)要求一定的pH、溫度等溫和的條件。凡是超出這些范圍

3、酶就會喪失活性。4、酶易失活：在劇烈條件反而使酶失活，如強酸、強堿、有機(jī)溶劑、重金屬鹽、高溫、紫外線、劇烈震蕩等任何使蛋白質(zhì)變性的理化因素都可能使酶變性而失去其催化活性。 第6頁/共100頁5、酶活性的可調(diào)節(jié)性： 酶是生物體的組成成份，和體內(nèi)其他物質(zhì)一樣，不斷在體內(nèi)新陳代謝，酶的催化活性也受多方面的調(diào)控。 例如，酶的生物合成的誘導(dǎo)和阻遏、酶的化學(xué)修飾、抑制物的調(diào)節(jié)作用、代謝物對酶的反饋調(diào)節(jié)、酶的別構(gòu)調(diào)節(jié)以及神經(jīng)體液因素的調(diào)節(jié)等，這些調(diào)控保證酶在體內(nèi)新陳代謝中發(fā)揮其恰如其分的催化作用，使生命活動中的種種化學(xué)反應(yīng)都能夠有條不紊、協(xié)調(diào)一致地進(jìn)行。有胞內(nèi)酶和胞外酶之分，也有單體酶和多酶復(fù)合體之分 第7

4、頁/共100頁2少數(shù)酶是RNA. 1982年美國T. Cech等人發(fā)現(xiàn)四膜蟲的rRNA前體能在完全沒有蛋白質(zhì)的情況下進(jìn)行自我加工，發(fā)現(xiàn)RNA有催化活性 Thomas Cech University of Colorado at Boulder, USA 第8頁/共100頁據(jù)酶分子組成分類據(jù)酶蛋白特征分類單純蛋白質(zhì)酶結(jié)合蛋白質(zhì)酶 （全酶） 酶蛋白輔助因子 輔酶輔基金屬離子 單體酶寡聚酶多酶復(fù)合體系（二）酶的化學(xué)組成 第9頁/共100頁輔助因子的分類輔助因子的分類 根據(jù)與酶蛋白結(jié)合的緊密程度分：根據(jù)與酶蛋白結(jié)合的緊密程度分： 輔酶：與酶蛋白結(jié)合疏松輔酶：與酶蛋白結(jié)合疏松(不形成共價鍵不形成共價鍵)

5、 輔基輔基:與酶蛋白結(jié)合緊密與酶蛋白結(jié)合緊密(以共價鍵相連以共價鍵相連) 輔酶與輔基無嚴(yán)格區(qū)別。輔酶與輔基無嚴(yán)格區(qū)別。 輔助因子直接作為電子、原子或某些化學(xué)基團(tuán)的載體輔助因子直接作為電子、原子或某些化學(xué)基團(tuán)的載體傳遞作用，參與反應(yīng)并促進(jìn)整個催化過程。傳遞作用，參與反應(yīng)并促進(jìn)整個催化過程。 酶蛋白決定酶反應(yīng)的酶蛋白決定酶反應(yīng)的 專一性和高效性，專一性和高效性，輔助因子輔助因子決定決定酶反應(yīng)的類型酶反應(yīng)的類型第10頁/共100頁根據(jù)酶蛋白分子的特點將酶分成三類 1單體酶（由一條肽鏈組成） 2寡聚酶（由兩個或兩個以上相同或不相同亞基結(jié)合組成的酶） 3多酶復(fù)合物（由幾種酶依靠非共價鍵彼此嵌合而成。）

6、第11頁/共100頁第二節(jié)、酶的命名和分類 1961年國際酶學(xué)委員會提出的酶的命名和分類方法。 第12頁/共100頁一、酶的分類 1氧化還原酶類（oxido-reductases） 催化氧化還原反應(yīng)的酶，包括氧化酶類、脫氫酶類、過氧化氫酶、過氧化物酶等。 第13頁/共100頁（1）脫氫酶類：直接催化底物脫氫 A2H + B A + B2H 例：乳酸脫氫酶（，L-乳酸：NAD+氧化還原酶） 乳酸丙酮酸COOHC HCH3H O+ NAD+COOHCOCH3+ NADH + H+乳乳酸酸脫脫氫氫酶酶第14頁/共100頁（2）氧化酶類：催化底物脫氫，并氧化生成H2Oa : AH2+O2 A+H2O

7、輔基是FAD、 FMNb: AH2 +O A+H2O第15頁/共100頁鄰苯二酚氧化酶（，鄰苯二酚：氧氧化酶） 鄰苯二酚鄰苯醌C:例：OHOH+ O2鄰鄰苯苯二二酚酚氧氧化化酶酶OO2+ 2H2O2第16頁/共100頁2轉(zhuǎn)移酶類（transferases） 催化基團(tuán)的轉(zhuǎn)移 AR+ BBRA +例：谷丙轉(zhuǎn)氨酶（GPT）（，L-丙氨酸： 酮戊二酸氨基轉(zhuǎn)移酶） 第17頁/共100頁3水解酶類（hydrolases） AB + H2O AH + BOH 第18頁/共100頁4裂合酶類（lyases） 從底物移去一個基團(tuán)而形成雙鍵或逆反應(yīng) AB A + B 例1：第19頁/共100頁例2：第20頁/共1

8、00頁5異構(gòu)酶類（isomerase） 催化異構(gòu)化反應(yīng) 例：AB第21頁/共100頁6連接酶類（ligases, 也稱synthetases合成酶類） 將兩個小分子合成一個大分子，通常需要ATP供能。 例： 乙酸+CoASH+ATP 乙酰SCoA+AMP+PPiA + B + ATP AB + ADP + PiA + B + ATP AB + AMP + PPi第22頁/共100頁1系統(tǒng)名稱（systematic name） （1）標(biāo)明底物，催化反應(yīng)的性質(zhì) G-6-PF-6-P G-6-P異構(gòu)酶 例:二、酶的命名 第23頁/共100頁（2）兩個底物參加反應(yīng)時應(yīng)同時列出，中間用冒號（:） 分開。

9、如其中一個底物為水時，水可略去。 例1： 丙氨酸+-酮戊二酸 谷氨酸+丙酮酸 丙氨酸:-酮戊二酸氨基轉(zhuǎn)移酶 例2： 脂肪+H2O 脂酸+甘油 脂肪水解酶 第24頁/共100頁3編號: 用4個阿拉伯?dāng)?shù)字的編號表示，數(shù)字中用“”隔開，前面冠以EC（為Enzyme Commission）。EC 大類.亞類.亞亞類.排號，如 3：水解酶 4：作用于肽鍵 17：金屬羧基酶 1：排號 第25頁/共100頁2習(xí)慣名稱（recommended name） （1）反應(yīng)性質(zhì) 如：水解酶、氧化酶、脫氫酶。 （2）底物，反應(yīng)性質(zhì) 如：蛋白水解酶。 （3）來源或其它特點 如：唾液淀粉水解酶第26頁/共100頁 酶促反應(yīng)

10、：酶促反應(yīng)：E + S = ESE + S = ES E + P E + P 反應(yīng)方向反應(yīng)方向, , 即化學(xué)平衡方向即化學(xué)平衡方向, ,主要取決于反應(yīng)自由能變主要取決于反應(yīng)自由能變化化 H H 。 而反應(yīng)速度快慢而反應(yīng)速度快慢, ,則主要取決于反應(yīng)的活化能則主要取決于反應(yīng)的活化能E Ea a。 催化劑的作用是降低反應(yīng)活化能催化劑的作用是降低反應(yīng)活化能E Ea,a,從而起到提高反應(yīng)從而起到提高反應(yīng)速度的作用速度的作用一、酶的催化作用一、酶的催化作用 活化能活化能從初態(tài)轉(zhuǎn)化為過渡態(tài)需要能量，即為從初態(tài)轉(zhuǎn)化為過渡態(tài)需要能量，即為活化能活化能，活化能越大，中間產(chǎn)物越難形成，活化能越大，中間產(chǎn)物越難形成

11、，反應(yīng)越難進(jìn)行。反應(yīng)越難進(jìn)行。第三節(jié)酶的催化反應(yīng)機(jī)理第27頁/共100頁反應(yīng)過程中能的變化反應(yīng)過程中能的變化第28頁/共100頁 在酶催化的反應(yīng)中，第一步是酶與底物形成酶在酶催化的反應(yīng)中，第一步是酶與底物形成酶底物中間復(fù)合物。當(dāng)?shù)孜锓肿釉诿缸饔孟掳l(fā)生化底物中間復(fù)合物。當(dāng)?shù)孜锓肿釉诿缸饔孟掳l(fā)生化學(xué)變化后，中間復(fù)合物再分解成產(chǎn)物和酶。學(xué)變化后，中間復(fù)合物再分解成產(chǎn)物和酶。 E + S = E-S E + S = E-S P + E P + E 許多實驗事實證明了許多實驗事實證明了E ES S復(fù)合物的存在。復(fù)合物的存在。E ES S復(fù)復(fù)合物形成的速率與酶和底物的性質(zhì)有關(guān)。合物形成的速率與酶和底物的性

12、質(zhì)有關(guān)。二、中間產(chǎn)物學(xué)說二、中間產(chǎn)物學(xué)說第29頁/共100頁必需基團(tuán)必需基團(tuán)酶分子中氨基酸殘酶分子中氨基酸殘基側(cè)鏈的化學(xué)基團(tuán)中基側(cè)鏈的化學(xué)基團(tuán)中，一些與酶活性密切相關(guān)一些與酶活性密切相關(guān)的化學(xué)基團(tuán)的化學(xué)基團(tuán)。目 錄三、酶的活性中心第30頁/共100頁酶的活性中心 概念：酶的活性中心是指酶分子結(jié)構(gòu)中，能與概念：酶的活性中心是指酶分子結(jié)構(gòu)中，能與底物結(jié)合，并能催化底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物的具有特底物結(jié)合，并能催化底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物的具有特定空間結(jié)構(gòu)的部位。定空間結(jié)構(gòu)的部位。 酶活性中心是酶分子中具有三維結(jié)構(gòu)的區(qū)域，酶活性中心是酶分子中具有三維結(jié)構(gòu)的區(qū)域，或為裂縫，或為凹陷，深入到酶分子內(nèi)部，?；驗榱芽p，或為凹陷

13、，深入到酶分子內(nèi)部，常為氨基酸殘基的疏水基團(tuán)組成的。為氨基酸殘基的疏水基團(tuán)組成的。第31頁/共100頁活性中心內(nèi)的必需基團(tuán)活性中心內(nèi)的必需基團(tuán)結(jié)合部位結(jié)合部位催化部位催化部位催化底物轉(zhuǎn)變成產(chǎn)物催化底物轉(zhuǎn)變成產(chǎn)物 位于活性中心以外，維持酶活性中心應(yīng)有位于活性中心以外，維持酶活性中心應(yīng)有的空間構(gòu)象所必需。的空間構(gòu)象所必需。 活性中心外的必需基團(tuán)活性中心外的必需基團(tuán)常見：常見：His His 咪唑基；咪唑基；Ser Ser 羥基；羥基； Cys Cys 巰基；巰基；Glu Glu 羧基羧基第32頁/共100頁底 物 活性中心以外的必需基團(tuán)結(jié)合基團(tuán)催化基團(tuán) 活性中心 目 錄第33頁/共100頁(a)(

14、a)“三點結(jié)合三點結(jié)合”的催化理論的催化理論 認(rèn)為酶與底物的結(jié)合處至少有三個認(rèn)為酶與底物的結(jié)合處至少有三個點，而且只有一種情況是完全結(jié)合點，而且只有一種情況是完全結(jié)合的形式。只有這種情況下，不對稱的形式。只有這種情況下，不對稱催化作用才能實現(xiàn)。催化作用才能實現(xiàn)。四、誘導(dǎo)四、誘導(dǎo)契合學(xué)說契合學(xué)說第34頁/共100頁（b b）鎖鑰學(xué)說）鎖鑰學(xué)說 認(rèn)為整個酶分子的天然構(gòu)象是具有剛性結(jié)構(gòu)的，酶表面具有特定的形狀。認(rèn)為整個酶分子的天然構(gòu)象是具有剛性結(jié)構(gòu)的，酶表面具有特定的形狀。酶與底物的結(jié)合如同一把鑰匙對一把鎖一樣酶與底物的結(jié)合如同一把鑰匙對一把鎖一樣剛性模式：剛性模式：Emil Fisher提出提出第

15、35頁/共100頁 酶與底物相互接近時，其結(jié)構(gòu)相互誘導(dǎo)、相互變形和相互適應(yīng)，進(jìn)而相互結(jié)合。這一過程稱為酶-底物結(jié)合的誘導(dǎo)契合假說柔性學(xué)說：柔性學(xué)說：Koshland提出提出C、誘導(dǎo)契合假說第36頁/共100頁第37頁/共100頁酶原的激活過程酶原的激活過程酶酶 原原分子構(gòu)象發(fā)生改變分子構(gòu)象發(fā)生改變實質(zhì)實質(zhì)：形成或暴露出酶的活性中：形成或暴露出酶的活性中心心 一個或幾個特定的肽鍵斷裂，水解一個或幾個特定的肽鍵斷裂，水解掉一個或幾個短肽掉一個或幾個短肽在特定條件下在特定條件下第38頁/共100頁賴賴?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第39頁/共10

16、0頁 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)生的酶對細(xì)胞進(jìn)行自身消避免細(xì)胞產(chǎn)生的酶對細(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)揮作化，并使酶在特定的部位和環(huán)境中發(fā)揮作用，保證體內(nèi)代謝正常進(jìn)行。用，保證體內(nèi)代謝正常進(jìn)行。有的酶原可以視為酶的儲存形式。在有的酶原可以視為酶的儲存形式。在需要時，酶原適時地轉(zhuǎn)變成有活性的酶，需要時，酶原適時地轉(zhuǎn)變成有活性的酶，發(fā)揮其催化作用。發(fā)揮其催化作用。第40頁/共100頁q概念概念研究各種因素對研究各種因素對酶促反應(yīng)速度酶促反應(yīng)速度的影響，并加以定量的闡述。的影響，并加以定量的闡述。q影響因素包括有影響因素包括有酶濃度、底物濃度、酶濃度、底物濃度、p

17、H、溫度、溫度、抑制劑、激活劑等。抑制劑、激活劑等。 研究一種因素的影響時，其余各因素均恒定。研究一種因素的影響時，其余各因素均恒定。第四節(jié)酶促反應(yīng)動力學(xué)第41頁/共100頁反應(yīng)速度反應(yīng)速度用單位時間、單位體積中底物的減用單位時間、單位體積中底物的減少量或產(chǎn)物的增加量表示少量或產(chǎn)物的增加量表示（單位：濃度（單位：濃度/時間）時間） 一、一、酶促反應(yīng)速度的測定第42頁/共100頁測定酶反應(yīng)速度應(yīng)注意幾點 （1）應(yīng)使反應(yīng)溫度、pH、離子 強度和底物濃度等因素保持恒定。 （2）應(yīng)使SE。 產(chǎn) 物 濃 度 P(t)第43頁/共100頁酶反應(yīng)速度在最初一段時間內(nèi)保持恒定，酶反應(yīng)速度在最初一段時間內(nèi)保持恒

18、定，隨著反應(yīng)時間的延長，酶反應(yīng)速度逐漸下降。隨著反應(yīng)時間的延長，酶反應(yīng)速度逐漸下降。原因：原因：A. 底物濃度下降，底物濃度下降，產(chǎn)物上升而加速逆反應(yīng)。 B. 產(chǎn)物對酶的抑制， C. 酶在一定PH及溫度下失活 所以研究酶的反應(yīng)速度以酶促反應(yīng)的所以研究酶的反應(yīng)速度以酶促反應(yīng)的 初速度為準(zhǔn)。初速度為準(zhǔn)。 第44頁/共100頁1反應(yīng)速度與酶濃度成正比 SEVE 0 0酶酶濃濃度度反反應(yīng)應(yīng)速速度度 二、酶濃度對酶反應(yīng)速度的影響 第45頁/共100頁2V與E 關(guān)系的幾點討論 第46頁/共100頁1米氏方程的提出 三、底物濃度對酶反應(yīng)速度的影響 第47頁/共100頁第一步: E+S ES 中間復(fù)合物學(xué)說：

19、 第二步: ESE+P VES 1913年Michaelis和Menten推導(dǎo)了米氏方程 SKSVvmmax S：底物濃度V：不同S時的反應(yīng)速度Vmax：最大反應(yīng)速度m：米氏常數(shù)第48頁/共100頁Km S Km值等于酶促反應(yīng)速度為最大反應(yīng)速度一半值等于酶促反應(yīng)速度為最大反應(yīng)速度一半時的底物濃度，單位是時的底物濃度，單位是mol/L。2Km + S Vmax VmaxS第49頁/共100頁 . . 米氏方程米氏方程V=Vmax SKm + S（1 1）V Vmaxmax為最大反為最大反應(yīng)速度應(yīng)速度n（2 2）當(dāng)反應(yīng)速度等于最大）當(dāng)反應(yīng)速度等于最大速度一半時速度一半時, ,即即V V = 1/2

20、 = 1/2 V Vmax, max, K Km = S m = S n因此因此, ,米氏常數(shù)的單位為米氏常數(shù)的單位為mol/Lmol/L。2、有關(guān)米氏方程說明幾點第50頁/共100頁（4）Km是酶的一個特征性常數(shù)，只與酶的性質(zhì) 有關(guān)，與酶的濃度無關(guān) （3） 如酶能催化幾種不同的底物，對每種底物都 有一個特定的Km值，其中Km值最小的稱該 酶的最適底物。 第51頁/共100頁-4-202468100.00.20.40.60.81.01/S(1/mmol.L-1)1/v雙倒數(shù)作圖法雙倒數(shù)作圖法斜率=Km/Vmax-1/Km1/Vmax3米氏常數(shù)的求法maxmaxmV1S1VKv1 將米氏方程改寫

21、成第52頁/共100頁 四、溫度的影響 一方面是溫度升高一方面是溫度升高, ,酶促反應(yīng)速度加快。酶促反應(yīng)速度加快。 另一方面另一方面, ,溫度升高溫度升高, ,酶的高級結(jié)構(gòu)將發(fā)酶的高級結(jié)構(gòu)將發(fā)生變化或變性，導(dǎo)生變化或變性，導(dǎo)致酶活性降低甚至致酶活性降低甚至喪失。喪失。 因此大多數(shù)酶都有因此大多數(shù)酶都有一個一個最適溫度最適溫度反反應(yīng)速度最大的溫度。應(yīng)速度最大的溫度。102030405060708090020406080100Temperature OCRelative Activity (%)第53頁/共100頁 最適溫度它隨底物的種類、濃度, 溶液的離子強度, pH, 反應(yīng)時間等的影響。例:

22、反應(yīng)時間短，最適溫度高。 反應(yīng)時間長，最適溫度低。第54頁/共100頁1酶反應(yīng)的最適pH： 酶表現(xiàn)最大活力時的pH 反反應(yīng)應(yīng)速速度度pH最最適適p pH H68100五五. pH . pH 的影響的影響第55頁/共100頁 酶的最適pH不是一個固定的常數(shù)，它受到底物的種類、濃度; 緩沖液的種類、濃度; 酶的純度;反應(yīng)的溫度、時間等的影響。例: 堿性磷酸酶催化磷酸苯酯水解時 s為2.5x10-5 M，最適pH為 8.3 s為2.5x10-2 M，最適pH為10.0 第56頁/共100頁2pH影響反應(yīng)速度的原因 ( 1 ) 過高、過低的pH導(dǎo)致酶蛋白變性。 ( 2 ) pH影響了酶分子側(cè)鏈上極性基

23、團(tuán)、底物分子解離狀態(tài)。 第57頁/共100頁第58頁/共100頁（六）激活劑對酶反應(yīng)速度的影響 什么是激活劑（activator）?酶的激活劑1. 無機(jī)離子 （1）一些金屬離子，如Na+、K+、Mg2+、Ca2+、 Cu2+、Zn2+、Fe2+等。 （2）陰離子：如Cl-、Br-、I-、CN- 等 （3）氫離子 第59頁/共100頁七、七、 抑制劑對酶活性的影響抑制劑對酶活性的影響 使酶的活性降低或喪失的現(xiàn)象，稱為酶的抑使酶的活性降低或喪失的現(xiàn)象，稱為酶的抑制作用。制作用。 能夠引起酶的活性降低或喪失化合物則稱為能夠引起酶的活性降低或喪失化合物則稱為抑制劑。抑制劑。 酶的抑制劑一般具備兩個方面

24、的特點：酶的抑制劑一般具備兩個方面的特點： a.a.在化學(xué)結(jié)構(gòu)上與被抑制的底物分子或底物在化學(xué)結(jié)構(gòu)上與被抑制的底物分子或底物的過渡狀態(tài)相似。的過渡狀態(tài)相似。 b.b.能夠與酶的活性中心以非共價或共價的方能夠與酶的活性中心以非共價或共價的方式形成比較穩(wěn)定的復(fù)合體或結(jié)合物。式形成比較穩(wěn)定的復(fù)合體或結(jié)合物。第60頁/共100頁 抑制劑的作用方式抑制劑的作用方式 a. a. 不可逆抑制不可逆抑制 抑制劑與酶反應(yīng)中心的活性基團(tuán)以共價形式結(jié)抑制劑與酶反應(yīng)中心的活性基團(tuán)以共價形式結(jié)合，引起酶的永久性失活。如有機(jī)磷毒劑二異合，引起酶的永久性失活。如有機(jī)磷毒劑二異丙基氟磷酸酯。丙基氟磷酸酯。 第61頁/共100

25、頁 抑制劑與酶分子的必需基團(tuán)抑制劑與酶分子的必需基團(tuán)共價結(jié)合共價結(jié)合引起酶活性的抑制，且不能采用透析引起酶活性的抑制，且不能采用透析等簡單方法使酶活性恢復(fù)的抑制作用就是等簡單方法使酶活性恢復(fù)的抑制作用就是不可逆抑制作用不可逆抑制作用。 酶的不可逆抑制作用包括專一性抑制（如酶的不可逆抑制作用包括專一性抑制（如有機(jī)磷農(nóng)藥有機(jī)磷農(nóng)藥對膽堿酯酶的抑制）對膽堿酯酶的抑制）和非專一性抑制（如和非專一性抑制（如路易士氣路易士氣對巰基酶的抑制）兩種。對巰基酶的抑制）兩種。 第62頁/共100頁b. b. 可逆抑制可逆抑制 抑制劑與酶蛋白以非共價方式結(jié)合，引起酶抑制劑與酶蛋白以非共價方式結(jié)合，引起酶活性暫時性喪

26、失。抑制劑可以通過透析等方活性暫時性喪失。抑制劑可以通過透析等方法被除去，并且能部分或全部恢復(fù)酶的活性。法被除去，并且能部分或全部恢復(fù)酶的活性。 根椐抑制劑與酶結(jié)合的情況，又可以分為兩根椐抑制劑與酶結(jié)合的情況，又可以分為兩類可逆抑制作用包括類可逆抑制作用包括競爭性、非競爭性競爭性、非競爭性抑制抑制幾種類型。幾種類型。 第63頁/共100頁 某些抑制劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)與底物相似，因而能與底物竟?fàn)幣c酶活性中心結(jié)合。某些抑制劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)與底物相似，因而能與底物竟?fàn)幣c酶活性中心結(jié)合。當(dāng)抑制劑與活性中心結(jié)合后，底物被排斥在反應(yīng)中心之外，其結(jié)果是酶促當(dāng)抑制劑與活性中心結(jié)合后，底物被排斥在反應(yīng)中心之外，其結(jié)果是酶

27、促反應(yīng)被抑制了。反應(yīng)被抑制了。 竟?fàn)幮砸种仆ǔ？梢酝ㄟ^增大底物濃度，即提高底物的競爭能力來消除。竟?fàn)幮砸种仆ǔ？梢酝ㄟ^增大底物濃度，即提高底物的競爭能力來消除。(1) (1) 竟?fàn)幮砸种凭範(fàn)幮砸种频?4頁/共100頁竟竟?fàn)帬幮孕砸忠种浦频?5頁/共100頁(2) (2) 非竟?fàn)幮砸种品蔷範(fàn)幮砸种?酶可同時與底物及抑制劑結(jié)合，引起酶分子酶可同時與底物及抑制劑結(jié)合，引起酶分子構(gòu)象變化，并導(dǎo)至酶活性下降。由于這類物構(gòu)象變化，并導(dǎo)至酶活性下降。由于這類物質(zhì)并不是與底物競爭與活性中心的結(jié)合，所質(zhì)并不是與底物競爭與活性中心的結(jié)合，所以稱為非競爭性抑制劑。以稱為非競爭性抑制劑。 如某些金屬離子（如某些金屬離

28、子（CuCu2+2+、AgAg+ +、HgHg2+2+）以及）以及EDTAEDTA等，通常能與酶分子的調(diào)控部位中的等，通常能與酶分子的調(diào)控部位中的- -SHSH基團(tuán)作用，改變酶的空間構(gòu)象，引起非競基團(tuán)作用，改變酶的空間構(gòu)象，引起非競爭性抑制。爭性抑制。第66頁/共100頁非非竟竟?fàn)帬幮孕砸忠种浦频?7頁/共100頁 競爭性抑制劑往往是酶的底物類似物或反應(yīng)產(chǎn)物；競爭性抑制劑往往是酶的底物類似物或反應(yīng)產(chǎn)物； 抑制劑與酶的結(jié)合部位與底物與酶的結(jié)合部位相同；抑制劑與酶的結(jié)合部位與底物與酶的結(jié)合部位相同； 抑制劑濃度越大，則抑制作用越大；但增加底物濃度可使抑制程度減?。灰种苿舛仍酱?，則抑制作用越大；但

29、增加底物濃度可使抑制程度減小； 動力學(xué)參數(shù)：動力學(xué)參數(shù)：Km值增大，值增大，Vm值不變。值不變。競爭性抑制的特點競爭性抑制的特點 第68頁/共100頁 非競爭性抑制的特點：非競爭性抑制的特點： 非競爭性抑制劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)不一定與底物的分子結(jié)構(gòu)類似；非競爭性抑制劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)不一定與底物的分子結(jié)構(gòu)類似； 底物和抑制劑分別獨立地與酶的不同部位相結(jié)合；底物和抑制劑分別獨立地與酶的不同部位相結(jié)合； 抑制劑對酶與底物的結(jié)合無影響，故底物濃度的改變對抑制程度無影響；抑制劑對酶與底物的結(jié)合無影響，故底物濃度的改變對抑制程度無影響； 動力學(xué)參數(shù)：動力學(xué)參數(shù)：Km值不變，值不變，Vm值降低。值降低。 第69頁/共1

30、00頁 一、酶的活力和活力單位 1、酶活力（即（即酶活性）: 指單位時間內(nèi)酶催指單位時間內(nèi)酶催化某一化學(xué)反應(yīng)的能力?；骋换瘜W(xué)反應(yīng)的能力。 酶是否存在、含量多少，不直接用重量或體積酶是否存在、含量多少，不直接用重量或體積表示，表示，用酶活力表示用酶活力表示。 酶活力的大小可用一定條件下酶催化一定化學(xué)反應(yīng)的速度來表示， 速度大酶活力高，速度小酶活力低。第五節(jié)第五節(jié) 酶活力的測定酶活力的測定第70頁/共100頁2酶的活力單位酶的活力單位 酶活力單位: 一定條件下,在一定時間內(nèi)將一定量的底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物所需酶量定為一個國際單位（IU）。 1個酶活力單位: 標(biāo)準(zhǔn)條件下,在1分鐘內(nèi)將1微摩（mol）底物轉(zhuǎn)

31、化為產(chǎn)物所需酶量 條件：溫度25攝氏度,其它條件(PH及底物濃度)均采用最適條件。第71頁/共100頁酶的轉(zhuǎn)換數(shù)酶的轉(zhuǎn)換數(shù)katkat 1972 1972年國際酶學(xué)委員會又推薦一個新的酶活年國際酶學(xué)委員會又推薦一個新的酶活力單位，即力單位，即katkat單位單位 在在最適條件下，1s內(nèi)可使1mol底物底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物所需酶量定為1 katkat 每秒鐘每個酶分子轉(zhuǎn)換底物的微摩爾數(shù)每秒鐘每個酶分子轉(zhuǎn)換底物的微摩爾數(shù)為1 kat kat 1Kat=61Kat=610107 7IU IU 1IU=16.67nKat 1IU=16.67nKat第72頁/共100頁3 3酶的比活力酶的比活力酶含量大小，即

32、每毫克蛋白所具有的酶活力單位（酶含量大小，即每毫克蛋白所具有的酶活力單位（IU/mg/mg蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)) ) 比活力比活力 對同一種酶來說，比活力愈高，表示酶愈強。 總活力單位體積的酶活力(IU/ml)分離溶液總體積(ml)酶活力酶活力蛋白質(zhì)濃度蛋白質(zhì)濃度第73頁/共100頁二、二、酶活力測定的兩種方式酶活力測定的兩種方式 （1 1）終點法：）終點法： 測定完成一定量反應(yīng)所需要的時間。如液化淀粉酶活力的測定。 淀粉酶活力測定時、一定條件下，在待測的淀粉酶活力測定時、一定條件下，在待測的酶液中加入一定量的底物，測定此底物全部作酶液中加入一定量的底物，測定此底物全部作用完或部分作用所需的的時間來計

33、算酶活力。用完或部分作用所需的的時間來計算酶活力。第74頁/共100頁 淀粉酶活力測定時，從淀粉的用量、達(dá)到無色點所需的時間和樣品稀釋倍數(shù)就可以計算出酶的活力單位數(shù)。 例如：今有1g淀粉酶制劑，溶解在1000ml水中，從中取出0.5ml，與20ml2的淀粉溶液在30，PH6的條件下一起作用，10min后就與碘不起顏色反應(yīng)，該酶制劑的活力單位按每1小時分解1g淀粉為1個單位（g/h=U）來計算，應(yīng)為：60100020 24800/100.5單位 克酶制劑第75頁/共100頁 （3 3）酶活力測定的主要方法）酶活力測定的主要方法 化學(xué)滴定法、分光光度法、量氣法、pH測定法、氧和過氧化氫的極譜測定、

34、旋光法、色譜法、熒光法 （2）動力學(xué)法： 測定一定時間內(nèi)酶催化的化學(xué)反應(yīng)量。如蛋白酶活力測定。此法是常用的方式。第76頁/共100頁 （1）淀粉酶：內(nèi)切酶，從淀粉分子內(nèi)部隨機(jī)水解1，4糖苷鍵，但不水解1，6糖苷鍵，其最適PH為5-7，最適溫度約40 。 （2）淀粉酶：外切酶，只能水解1，4糖苷鍵，不能水解1，6糖苷鍵。從淀粉分子的非還原性末端開始依次切下一個個1，4麥芽糖苷鍵，并將切下的1，4麥芽糖轉(zhuǎn)變成麥芽糖，所以稱為淀粉酶。其最適PH為5-6，其熱穩(wěn)定性低于-淀粉酶。 （3）葡萄糖淀粉酶：外切酶，不僅水解1，4糖苷鍵，也能水解1，6糖苷鍵和1，3糖苷鍵。其最適PH為4-5，最適溫度約40

35、60 。第六節(jié)食品加工中重要的酶及應(yīng)用一 、 水解酶類1、淀粉酶：催化淀粉和糖元水解的酶類。第77頁/共100頁 2、纖維素酶 纖維素酶是指能水解纖維素-1，4葡萄糖苷鍵，使纖維素變成纖維二糖和葡萄糖的一組酶總稱，它不是單一酶，而是起協(xié)同作用多組分酶系。 纖維素酶由葡聚糖內(nèi)切酶（也稱Cx酶）、葡聚糖外切酶（也稱C1酶）、-葡萄糖苷酶（也稱CB酶或纖維二糖酶）三個主要成分組成的誘導(dǎo)型復(fù)合酶系。C1酶和Cx酶主要溶解纖維素，CB酶主要將纖維二糖、纖維三糖轉(zhuǎn)化為葡萄糖，當(dāng)三個主要成分的活性比例適當(dāng)時，就能協(xié)同作用完成對纖維素降解。 （4）異淀粉酶：產(chǎn)生于動植物及微生物中，是一種內(nèi)切酶，從支鏈淀粉分子

36、內(nèi)部水解支點的1，6糖苷鍵。第78頁/共100頁3、脂肪水解酶 脂肪酶將脂肪水解為甘油和脂肪酸。脂肪水解酶是一種糖蛋白，其最適PH為偏堿性，最適溫度約30 -40 。 特點 1）催化選擇性強 2）“油脂-水”兩相的界面發(fā)揮作用 應(yīng)用 牛奶、奶酪、干果的加工中調(diào)控風(fēng)味；皮革、絹紡等。第79頁/共100頁 4. 果膠酯酶 1）果膠酯酶 果膠 聚半乳糖醛酸+甲醇 2）聚半乳糖醛酸酶 降解底物1，4糖苷鍵 3）果膠裂解酶 內(nèi)切聚半乳糖醛酸裂解酶、外內(nèi)切聚半乳糖醛酸裂解酶、內(nèi)切聚甲基半乳糖醛酸裂解酶的總稱 能把果膠酯酸分解為果膠酸和甲醇，它存在于霉菌、細(xì)菌和植物中，以柑桔類水果和蕃茄中含量為多。 第80

37、頁/共100頁 5、蛋白酶 定義：催化蛋白質(zhì)肽鍵水解的酶 按來源分為 1）動物蛋白酶 食品工業(yè)中應(yīng)用少 2）植物蛋白酶： 木瓜蛋白酶、菠蘿蛋白酶、 無花果蛋白酶。 常用于肉品和啤酒行業(yè)。 3）微生物蛋白酶 蛋白酶制劑的重要來源，用于產(chǎn)酶的菌種必須嚴(yán) 格選擇。 應(yīng)用范圍包括：面包制作、肉品嫩化、啤酒制造、釀造等第81頁/共100頁 固定化酶是將水溶性的酶連接到固相載體上， 使它以固相的狀態(tài)作用于底物，因此也稱固相酶。 四、固定化酶 主要采用 ：物理的或化學(xué)的方法使酶與水不溶性大分子載體結(jié)合或把酶包埋在水不溶性凝膠或半透膜的微囊體中制成的。 第82頁/共100頁 酶的固定化方法不下百種，歸納起來大

38、致可以分為三類，即載體結(jié)合法、交聯(lián)法和包埋法。 載體結(jié)合法是指將酶固定到非水溶性載體上的方法。根據(jù)固定方式的不同，這種方法又可以分為物理吸附法、離子結(jié)合法和共價結(jié)合法。酶的固定方法簡介 第83頁/共100頁 物理吸附法是指將酶吸附到固體吸附劑表面的方法，固體吸附劑多為活性碳、多孔玻璃等。 離子結(jié)合法是指通過離子鍵將酶結(jié)合到具有離子交換基團(tuán)的非水溶性載體上的方法，載體有離子交換樹脂等。 共價結(jié)合法是指酶和載體以共價鍵的形式結(jié)合在一起的方法，這種方法需要酶和載體都具有氨基、羧基或羥基等官能團(tuán)。第84頁/共100頁 交聯(lián)法是指通過雙功能試劑，將酶和酶聯(lián)結(jié)成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的方法。交聯(lián)法使用的交聯(lián)劑是戊二醛等

39、水溶性化合物。 包埋法是指將酶包裹在多孔的載體中，如將酶包裹在聚丙烯酰胺凝膠等高分子凝膠中，或包裹在硝酸纖維素等半透性高分子膜中。前者包埋成格子型，后者包埋成微膠囊型第85頁/共100頁交聯(lián)法 第86頁/共100頁包埋法 固定化酶的應(yīng)用第87頁/共100頁 總結(jié)總結(jié)酶是生物催化劑。生物體內(nèi)的各種化學(xué)變化都在酶的催酶是生物催化劑。生物體內(nèi)的各種化學(xué)變化都在酶的催化下進(jìn)行?；逻M(jìn)行。特點：催化效率高，具高度專一性，作用條件溫和，但特點：催化效率高，具高度專一性，作用條件溫和，但很不穩(wěn)定。很不穩(wěn)定。第88頁/共100頁酶是蛋白質(zhì)，比其他催化劑脆弱。酶是蛋白質(zhì)，比其他催化劑脆弱。酶蛋白決定酶反應(yīng)的底物

40、專一性及高效性。酶蛋白決定酶反應(yīng)的底物專一性及高效性。第89頁/共100頁動力學(xué)研究表明：動力學(xué)研究表明：酶反映中存在有酶反映中存在有 ES 中間物中間物, 催化作用的本質(zhì)是酶，通催化作用的本質(zhì)是酶，通過專一性結(jié)合的相互作用，而對于與受作用的底物所過專一性結(jié)合的相互作用，而對于與受作用的底物所形成的過液態(tài)分子予以穩(wěn)定，從而起到加速反應(yīng)的作形成的過液態(tài)分子予以穩(wěn)定，從而起到加速反應(yīng)的作用。用。米氏方程，米氏學(xué)論米氏方程，米氏學(xué)論給出了給出了 Km、S及及Vmax間的數(shù)易關(guān)系間的數(shù)易關(guān)系一般測定酶活力選用如下的條件：一般測定酶活力選用如下的條件：在最適在最適 PH、最適溫度、底物極大地過量（即、最

41、適溫度、底物極大地過量（即SE）的條件下的條件下,測定酶反應(yīng)的初速度。測定酶反應(yīng)的初速度。 第90頁/共100頁 一個酶的活力單位定義：一個酶的活力單位定義：25下，每分鐘轉(zhuǎn)變下，每分鐘轉(zhuǎn)變1ug分子底物的酶量。分子底物的酶量。 比活力定義：比活力定義：每每mg 酶蛋白所具有的酶活力單位數(shù)。酶蛋白所具有的酶活力單位數(shù)。 酶的酶的可逆抑制可逆抑制中最重要的是中最重要的是: 競爭性抑制，可以通競爭性抑制，可以通過加大底物濃度而得到逆轉(zhuǎn)。過加大底物濃度而得到逆轉(zhuǎn)。 競爭性抑制劑的結(jié)構(gòu)與底物十分類似，與底物爭奪競爭性抑制劑的結(jié)構(gòu)與底物十分類似，與底物爭奪酶的活性中心。酶的活性中心。 非競爭性抑制劑非競

42、爭性抑制劑_抑制劑與酶分子活性中心之外抑制劑與酶分子活性中心之外的重要基團(tuán)（的重要基團(tuán)（-SH）作用而造成的抑制。）作用而造成的抑制。 不可逆抑制劑不可逆抑制劑_使酶分子中一些重要基團(tuán)發(fā)生特使酶分子中一些重要基團(tuán)發(fā)生特大的、不可逆的變化。大的、不可逆的變化。 第91頁/共100頁第92頁/共100頁 酶反應(yīng)速度極高的原因酶反應(yīng)速度極高的原因5 5個方面，其中最主要的是：個方面，其中最主要的是：a. 酶與底物結(jié)合時，兩者構(gòu)象的改變使它們相互契合。酶與底物結(jié)合時，兩者構(gòu)象的改變使它們相互契合。b. 底物分子適當(dāng)?shù)叵蛎阜肿踊钚灾行目拷５孜锓肿舆m當(dāng)?shù)叵蛎阜肿踊钚灾行目拷?c. 底物趨向于酶的催化部

43、位。底物趨向于酶的催化部位。d. 活性中心這一局部地區(qū)的底物濃度大大增高?；钚灾行倪@一局部地區(qū)的底物濃度大大增高。e. 底物分子發(fā)生扭曲，易于斷裂。底物分子發(fā)生扭曲，易于斷裂。 使酶反應(yīng)速度增高的其它因素：使酶反應(yīng)速度增高的其它因素：a 酶與底物形成有一定穩(wěn)定度的過度態(tài)中間物酶與底物形成有一定穩(wěn)定度的過度態(tài)中間物 _共價的共價的ES 中間物中間物迅速分解成產(chǎn)物迅速分解成產(chǎn)物b 酶活性中心的質(zhì)子供體和質(zhì)子受體對底物分子酶活性中心的質(zhì)子供體和質(zhì)子受體對底物分子 進(jìn)行了廣義的酸堿催化進(jìn)行了廣義的酸堿催化 第93頁/共100頁第94頁/共100頁生物體中對酶活性有四種類型的調(diào)控作用：生物體中對酶活性有四種類型的調(diào)控作用：1 1 別構(gòu)相互作用的調(diào)控別構(gòu)相互作用的調(diào)控2 2 可逆共價修飾的調(diào)控可逆共價修飾的調(diào)控3 3 酶質(zhì)的激活（即不可逆共價修飾的調(diào)控）酶質(zhì)的激活（即不可逆共價修飾的調(diào)控）4 4 激促蛋白質(zhì)激促蛋白質(zhì)oror抑制蛋白質(zhì)的調(diào)控抑制蛋白質(zhì)的調(diào)控別構(gòu)酶別構(gòu)酶一般一般催化多酶體系催化多酶體系的第一步反應(yīng)，也受反應(yīng)的第一步反應(yīng)，也受反應(yīng)系列的系列的最終產(chǎn)物最終產(chǎn)物抑制。抑制。最終產(chǎn)物可以最終產(chǎn)物可以非共價非共