酶工程_01-酶和酶工程概論

1、Enzyme EngineeringEnzyme Engineering本課程講授酶學(xué)和酶工程的相關(guān)知識(shí)，包括酶的生產(chǎn)、酶的改性以及酶的應(yīng)用課程性質(zhì)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，34+30=64學(xué)時(shí)，3學(xué)分適用對(duì)象：生物工程專(zhuān)業(yè)先修課程有機(jī)化學(xué)、生物化學(xué)、微生物學(xué)、發(fā)酵工程Enzyme EngineeringEnzyme Engineering教材和教學(xué)參考書(shū)教材：，郭勇編著，科學(xué)出版社，2009Enzyme EngineeringEnzyme Engineering教材和教學(xué)參考書(shū)教學(xué)參考書(shū)，羅貴民主編，化學(xué)工業(yè)出版社，2008，袁勤生主編，華東理工大學(xué)出版社，2001，周曉云主編，中國(guó)輕工業(yè)出版社，2007

2、Enzyme EngineeringEnzyme Engineering課程主要內(nèi)容酶和酶工程概論（第一章）酶的生產(chǎn)微生物發(fā)酵產(chǎn)酶（第二章）動(dòng)植物細(xì)胞培養(yǎng)產(chǎn)酶（第三章）酶的提取與分離純化（第四章）酶的改性酶分子修飾（第五章）酶、細(xì)胞、原生質(zhì)體固定化（第六章）酶非水相催化（第七章）酶定向進(jìn)化（第八章）酶的應(yīng)用酶反應(yīng)器（第九章）酶的應(yīng)用（第十章）Enzyme EngineeringEnzyme Engineering教學(xué)目的和要求以酶學(xué)的內(nèi)容為基礎(chǔ)，酶的工程應(yīng)用為主，融入各章節(jié)內(nèi)容中。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，要求系統(tǒng)地掌握酶的生產(chǎn)、改性與應(yīng)用的技術(shù)過(guò)程。理解和掌握酶工程的主要理論、概念，掌握酶工程的研究

3、方法，熟悉工程應(yīng)用。了解相關(guān)的新進(jìn)展。考核方式期末筆試（閉卷）Enzyme EngineeringEnzyme EngineeringEnzyme EngineeringEnzyme Engineering酶（酶（enzyme）定義：定義：活細(xì)胞產(chǎn)生的一類(lèi)具有催化功能的生物分子，又活細(xì)胞產(chǎn)生的一類(lèi)具有催化功能的生物分子，又稱(chēng)為生物催化劑。稱(chēng)為生物催化劑。分類(lèi)：分類(lèi)：蛋白類(lèi)酶（蛋白類(lèi)酶（protein enzyme，P酶）酶）由蛋白質(zhì)構(gòu)成，部分含有金屬及輔基，不含核酸成分由蛋白質(zhì)構(gòu)成，部分含有金屬及輔基，不含核酸成分核酸類(lèi)酶（核酸類(lèi)酶（RNA enzyme，R酶）酶）是具有催化能力的是具有催化能

4、力的RNA分子內(nèi)催化和分子間催化分子內(nèi)催化和分子間催化Enzyme EngineeringEnzyme Engineering酶工程（酶工程（enzyme engineering）將酶或者微生物細(xì)胞、動(dòng)植物細(xì)胞、細(xì)胞器等在一定的將酶或者微生物細(xì)胞、動(dòng)植物細(xì)胞、細(xì)胞器等在一定的生物反應(yīng)裝置中，利用酶所具有的生物催化功能，借助生物反應(yīng)裝置中，利用酶所具有的生物催化功能，借助工程手段將相應(yīng)的原料轉(zhuǎn)化成有用物質(zhì)并應(yīng)用于社會(huì)生工程手段將相應(yīng)的原料轉(zhuǎn)化成有用物質(zhì)并應(yīng)用于社會(huì)生活的一門(mén)科學(xué)技術(shù)活的一門(mén)科學(xué)技術(shù)現(xiàn)代酶學(xué)理論與化工技術(shù)的交叉現(xiàn)代酶學(xué)理論與化工技術(shù)的交叉應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)用領(lǐng)域食品工業(yè)食品工業(yè)輕工業(yè)輕工業(yè)

5、醫(yī)藥工業(yè)醫(yī)藥工業(yè)Enzyme EngineeringEnzyme Engineering本章主要內(nèi)容本章主要內(nèi)容酶的基本概念和發(fā)展歷史酶的基本概念和發(fā)展歷史酶催化作用特點(diǎn)酶催化作用特點(diǎn)影響酶催化作用的因素影響酶催化作用的因素酶的分類(lèi)與命名酶的分類(lèi)與命名酶的活力測(cè)定酶的活力測(cè)定酶的生產(chǎn)方法酶的生產(chǎn)方法酶工程發(fā)展概況酶工程發(fā)展概況Enzyme EngineeringEnzyme Engineering酶的基本概念和發(fā)展歷史酶的基本概念和發(fā)展歷史遠(yuǎn)古時(shí)代遠(yuǎn)古時(shí)代 古老的古老的“食品工業(yè)食品工業(yè)”中國(guó)夏禹時(shí)代：釀酒、釀醋中國(guó)夏禹時(shí)代：釀酒、釀醋 粬粬醪、醴、糵、麴醪、醴、糵、麴(曲，粬曲，粬)兩周時(shí)代

6、：飴糖、食醬、腌菜兩周時(shí)代：飴糖、食醬、腌菜豆豆：兩周時(shí)代的重要禮器和食器，盛放腌菜：兩周時(shí)代的重要禮器和食器，盛放腌菜春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)代：用麴治療消化不良的疾病春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)代：用麴治療消化不良的疾病公元十世紀(jì)：制豆醬公元十世紀(jì)：制豆醬利用曲霉中的蛋白酶水解豆類(lèi)蛋白得到利用曲霉中的蛋白酶水解豆類(lèi)蛋白得到Enzyme EngineeringEnzyme Engineering酶的基本概念和發(fā)展歷史酶的基本概念和發(fā)展歷史遠(yuǎn)古時(shí)代遠(yuǎn)古時(shí)代 古老的古老的“食品工業(yè)食品工業(yè)”古埃及、古巴比倫時(shí)代：麥粉發(fā)酵釀古埃及、古巴比倫時(shí)代：麥粉發(fā)酵釀造啤酒造啤酒磨粉、去糠、打碎磨粉、去糠、打碎麥芽萌發(fā)、浸潤(rùn)麥芽萌發(fā)、浸潤(rùn)成

7、酒發(fā)酵、裝瓶成酒發(fā)酵、裝瓶Enzyme EngineeringEnzyme Engineering酶的基本概念和發(fā)展歷史酶的基本概念和發(fā)展歷史近代近代 十八世紀(jì)始，酶學(xué)的萌芽和初步發(fā)展十八世紀(jì)始，酶學(xué)的萌芽和初步發(fā)展18世紀(jì)中后期，法國(guó)科學(xué)家世紀(jì)中后期，法國(guó)科學(xué)家Raumur（雷默爾）（雷默爾）buzzard（禿鷹）的胃液對(duì)肉塊具有消化作用，這是一種化學(xué)變化（禿鷹）的胃液對(duì)肉塊具有消化作用，這是一種化學(xué)變化而非物理變化過(guò)程（如溶解），而且這個(gè)化學(xué)變化是在很而非物理變化過(guò)程（如溶解），而且這個(gè)化學(xué)變化是在很“溫和溫和”的條件下實(shí)現(xiàn)的的條件下實(shí)現(xiàn)的1783年，年，Spallazani（斯帕拉扎尼）

8、（斯帕拉扎尼）通過(guò)實(shí)驗(yàn)闡明了不僅鳥(niǎo)的胃液，其它動(dòng)物和人的胃液也有類(lèi)似的消通過(guò)實(shí)驗(yàn)闡明了不僅鳥(niǎo)的胃液，其它動(dòng)物和人的胃液也有類(lèi)似的消化作用，這個(gè)作用還與溫度、胃液加量有關(guān)，而且在體外是不穩(wěn)定化作用，這個(gè)作用還與溫度、胃液加量有關(guān)，而且在體外是不穩(wěn)定的，活性會(huì)逐漸喪失的，活性會(huì)逐漸喪失最早的酶學(xué)實(shí)驗(yàn)最早的酶學(xué)實(shí)驗(yàn)Enzyme EngineeringEnzyme Engineering酶的基本概念和發(fā)展歷史酶的基本概念和發(fā)展歷史近代近代 十八世紀(jì)始，酶學(xué)的十八世紀(jì)始，酶學(xué)的萌芽和初步發(fā)展萌芽和初步發(fā)展19世紀(jì)中葉，世紀(jì)中葉，Pasteur認(rèn)為酵母中存在一種使葡萄糖轉(zhuǎn)認(rèn)為酵母中存在一種使葡萄糖轉(zhuǎn)化為酒

9、精的物質(zhì)，但他認(rèn)為只有化為酒精的物質(zhì)，但他認(rèn)為只有活的酵母細(xì)胞才能進(jìn)行發(fā)酵活的酵母細(xì)胞才能進(jìn)行發(fā)酵1878年，年，Khne“Enzyme” 的誕生：的誕生：En（在）（在）+ Zyme（酵母），表示酶在酵母中（酵母），表示酶在酵母中Enzyme EngineeringEnzyme Engineering酶的基本概念和發(fā)展歷史酶的基本概念和發(fā)展歷史近代近代 十八世紀(jì)始，酶學(xué)的萌芽和初步發(fā)展十八世紀(jì)始，酶學(xué)的萌芽和初步發(fā)展1894年，年，Takamine Joichi（高峰讓吉）（高峰讓吉）利用米霉菌固體培養(yǎng)法生產(chǎn)高峰淀粉酶（第一個(gè)商品酶制劑），其利用米霉菌固體培養(yǎng)法生產(chǎn)高峰淀粉酶（第一個(gè)商品酶制

10、劑），其方法至今仍被采用。方法至今仍被采用。1896年（另一說(shuō)年（另一說(shuō)1897年），年），Buchner（巴克納）兄弟（巴克納）兄弟發(fā)現(xiàn)酵母粗提液也能將糖發(fā)酵成酒精發(fā)現(xiàn)酵母粗提液也能將糖發(fā)酵成酒精表明起作用的非細(xì)胞本身，在細(xì)胞外也可以發(fā)生作用表明起作用的非細(xì)胞本身，在細(xì)胞外也可以發(fā)生作用此項(xiàng)發(fā)現(xiàn)促進(jìn)了酶的分離和對(duì)其理化性質(zhì)的研究，也促進(jìn)了生命過(guò)此項(xiàng)發(fā)現(xiàn)促進(jìn)了酶的分離和對(duì)其理化性質(zhì)的研究，也促進(jìn)了生命過(guò)程中酶系統(tǒng)的研究。一般認(rèn)為酶學(xué)研究始于此程中酶系統(tǒng)的研究。一般認(rèn)為酶學(xué)研究始于此Buchner獲得了獲得了1911年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)Enzyme EngineeringEnzyme E

11、ngineering酶的基本概念和發(fā)展歷史酶的基本概念和發(fā)展歷史近代近代 酶作用動(dòng)力學(xué)說(shuō)的提出酶作用動(dòng)力學(xué)說(shuō)的提出1902年，年，Henri （亨利）（亨利） 中間產(chǎn)物學(xué)說(shuō)中間產(chǎn)物學(xué)說(shuō) 底物轉(zhuǎn)化成產(chǎn)物之前，必須先與酶形成復(fù)合物底物轉(zhuǎn)化成產(chǎn)物之前，必須先與酶形成復(fù)合物1913年，年，Michaelis（米徹利斯）和（米徹利斯）和Menten（曼吞）（曼吞） 米氏方程米氏方程 maxmS=+ SVVKE + S ES E + Pk1k-1k2Enzyme EngineeringEnzyme Engineering酶的基本概念和發(fā)展歷史酶的基本概念和發(fā)展歷史近代近代 酶的本質(zhì)和結(jié)構(gòu)研究酶的本質(zhì)和結(jié)構(gòu)

12、研究1926年，年，J. Sumner（薩姆納）（薩姆納）從從刀豆刀豆中提取脲酶（中提取脲酶（urease），首），首次獲得酶的結(jié)晶體次獲得酶的結(jié)晶體1937年又獲得過(guò)氧化氫酶結(jié)晶年又獲得過(guò)氧化氫酶結(jié)晶證實(shí)了酶是蛋白質(zhì)證實(shí)了酶是蛋白質(zhì)獲得獲得1946年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)H2NNH2OH2OUrease2NH3CO2+Enzyme EngineeringEnzyme Engineering酶的基本概念和發(fā)展歷史酶的基本概念和發(fā)展歷史現(xiàn)代酶學(xué)現(xiàn)代酶學(xué) 快速發(fā)展時(shí)期快速發(fā)展時(shí)期核酸類(lèi)酶（核酸類(lèi)酶（Ribozyme）的發(fā)現(xiàn)）的發(fā)現(xiàn)1982年，年，Cech（切克）發(fā)現(xiàn)四膜蟲(chóng)的（切克）發(fā)現(xiàn)四膜蟲(chóng)的

13、26S rRNA前體在完全沒(méi)有蛋白質(zhì)的情況下進(jìn)行自前體在完全沒(méi)有蛋白質(zhì)的情況下進(jìn)行自我加工，催化得成熟的我加工，催化得成熟的rRNA。1983年，年，Atman和和 Pace等人發(fā)現(xiàn)核糖核酸等人發(fā)現(xiàn)核糖核酸酶酶P中的中的RNA組分組分M1 RNA具有核糖核酸酶具有核糖核酸酶的催化活性，單獨(dú)催化的催化活性，單獨(dú)催化tRNA前體切除部分核前體切除部分核苷酸而成為成熟的苷酸而成為成熟的tRNAThomas CechEnzyme EngineeringEnzyme Engineering酶的基本概念和發(fā)展歷史酶的基本概念和發(fā)展歷史現(xiàn)代酶學(xué)現(xiàn)代酶學(xué) 快速發(fā)展時(shí)期快速發(fā)展時(shí)期核酸類(lèi)酶發(fā)現(xiàn)的核酸類(lèi)酶發(fā)現(xiàn)的重

14、大意義重大意義RNA具有酶的催化活性，向酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)這一傳統(tǒng)概具有酶的催化活性，向酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)這一傳統(tǒng)概念提出了挑戰(zhàn)念提出了挑戰(zhàn)在理論上，對(duì)于生物起源和生命進(jìn)化的研究具有重要啟示。在理論上，對(duì)于生物起源和生命進(jìn)化的研究具有重要啟示。核酸類(lèi)酶具有內(nèi)切酶活性，可定點(diǎn)切割核酸類(lèi)酶具有內(nèi)切酶活性，可定點(diǎn)切割mRNA，破壞，破壞mRNA，抑制基因表達(dá)，為基因、病毒和腫瘤治療提供了可行途徑。抑制基因表達(dá)，為基因、病毒和腫瘤治療提供了可行途徑。Enzyme EngineeringEnzyme Engineering第二節(jié) 酶催化作用的特點(diǎn)催化劑的共性催化劑的共性1.用量少而催化效率高用量少而

15、催化效率高2.能夠改變化學(xué)反應(yīng)的速率，但是不能改變化學(xué)反應(yīng)平衡能夠改變化學(xué)反應(yīng)的速率，但是不能改變化學(xué)反應(yīng)平衡3.降低反應(yīng)的活化能，從而加速反應(yīng)的進(jìn)行降低反應(yīng)的活化能，從而加速反應(yīng)的進(jìn)行4.一般要與反應(yīng)物形成過(guò)渡態(tài)一般要與反應(yīng)物形成過(guò)渡態(tài)酶催化反應(yīng)的特性酶催化反應(yīng)的特性1.專(zhuān)一性強(qiáng)專(zhuān)一性強(qiáng)2.催化效率高催化效率高3.催化反應(yīng)的條件溫和催化反應(yīng)的條件溫和Enzyme EngineeringEnzyme Engineering酶催化作用的特點(diǎn)一酶催化作用的特點(diǎn)一催化作用的專(zhuān)一性催化作用的專(zhuān)一性專(zhuān)一性：一定條件下，一種酶只能催化一種或一類(lèi)結(jié)構(gòu)相似的底專(zhuān)一性：一定條件下，一種酶只能催化一種或一類(lèi)結(jié)構(gòu)相

16、似的底物進(jìn)行某種類(lèi)型反應(yīng)的特性物進(jìn)行某種類(lèi)型反應(yīng)的特性.絕對(duì)專(zhuān)一性：絕對(duì)專(zhuān)一性：一種酶一種酶只能催化一種底物只能催化一種底物進(jìn)行一種反應(yīng)進(jìn)行一種反應(yīng)相對(duì)專(zhuān)一性：相對(duì)專(zhuān)一性：一種酶催化一種酶催化一類(lèi)結(jié)構(gòu)相似的底物一類(lèi)結(jié)構(gòu)相似的底物進(jìn)行某種相同類(lèi)型進(jìn)行某種相同類(lèi)型的反應(yīng)的反應(yīng)Enzyme EngineeringEnzyme Engineering絕對(duì)專(zhuān)一性：絕對(duì)專(zhuān)一性：一種酶一種酶只能催化一種底物只能催化一種底物進(jìn)行一種反應(yīng)進(jìn)行一種反應(yīng)構(gòu)型專(zhuān)一性構(gòu)型專(zhuān)一性 立體異構(gòu)選擇性立體異構(gòu)選擇性如：乳酸脫氫酶催化丙酮酸進(jìn)行加氫反應(yīng)生成的產(chǎn)物是如：乳酸脫氫酶催化丙酮酸進(jìn)行加氫反應(yīng)生成的產(chǎn)物是L-乳酸。乳酸。而

17、而D-乳酸脫氫酶催化丙酮酸生成的是乳酸脫氫酶催化丙酮酸生成的是D-乳酸。乳酸。專(zhuān)一底物專(zhuān)一底物 如脲酶催化尿素的分解反應(yīng)如脲酶催化尿素的分解反應(yīng)C H3COCOO HN A D HN A D+C H3CO HCOO HH乳乳 酸酸 脫脫 氫氫 酶酶丙丙 酮酮 酸酸L -乳乳 酸酸C H3COCOO HN A D HN A D+C H3CHCOO HH OD D 乳乳 酸酸 脫脫 氫氫 酶酶丙丙 酮酮 酸酸D -乳乳 酸酸Enzyme EngineeringEnzyme Engineering相對(duì)專(zhuān)一性：相對(duì)專(zhuān)一性：一種酶催化一種酶催化一類(lèi)結(jié)構(gòu)相似的底物一類(lèi)結(jié)構(gòu)相似的底物進(jìn)行某種相同類(lèi)型進(jìn)行某種

18、相同類(lèi)型的反應(yīng)的反應(yīng)鍵專(zhuān)一性鍵專(zhuān)一性 作用于相同化學(xué)鍵的一類(lèi)底物，如酯酶作用于相同化學(xué)鍵的一類(lèi)底物，如酯酶基團(tuán)專(zhuān)一性基團(tuán)專(zhuān)一性 作用于相同基團(tuán)的一類(lèi)底物，如胰蛋白酶，水解作用于相同基團(tuán)的一類(lèi)底物，如胰蛋白酶，水解含有賴(lài)氨?；蚓滨ｔ驶碾逆I，如酰胺類(lèi)、脂類(lèi)、蛋白質(zhì)等等都含有賴(lài)氨?；蚓滨ｔ驶碾逆I，如酰胺類(lèi)、脂類(lèi)、蛋白質(zhì)等等都可被胰蛋白酶水解?？杀灰鹊鞍酌杆?。Enzyme EngineeringEnzyme Engineering補(bǔ)充：為什么酶催化具有專(zhuān)一性？補(bǔ)充：為什么酶催化具有專(zhuān)一性？酶催化作用專(zhuān)一性的機(jī)制酶催化作用專(zhuān)一性的機(jī)制酶分子的活性中心，一般都含有多個(gè)具有催化活性的手性中心，酶分

19、子的活性中心，一般都含有多個(gè)具有催化活性的手性中心，這些手性中心對(duì)底物分子構(gòu)型取向起著這些手性中心對(duì)底物分子構(gòu)型取向起著誘導(dǎo)和定向誘導(dǎo)和定向的作用，使反的作用，使反應(yīng)可以按應(yīng)可以按單一方向單一方向進(jìn)行進(jìn)行酶能夠區(qū)分對(duì)稱(chēng)分子中等價(jià)的潛手性基團(tuán)，即一個(gè)具有潛手性基酶能夠區(qū)分對(duì)稱(chēng)分子中等價(jià)的潛手性基團(tuán)，即一個(gè)具有潛手性基團(tuán)的底物與酶結(jié)合后，將向著與酶結(jié)合位點(diǎn)構(gòu)象相匹配的構(gòu)型的團(tuán)的底物與酶結(jié)合后，將向著與酶結(jié)合位點(diǎn)構(gòu)象相匹配的構(gòu)型的方向發(fā)生轉(zhuǎn)化方向發(fā)生轉(zhuǎn)化Enzyme EngineeringEnzyme Engineering酶催化作用專(zhuān)一性的相關(guān)學(xué)說(shuō)酶催化作用專(zhuān)一性的相關(guān)學(xué)說(shuō)1、“三點(diǎn)結(jié)合三點(diǎn)結(jié)合”

20、的催化理論的催化理論酶與底物的結(jié)合處至少有三個(gè)點(diǎn)，而且只有一種情況是完全結(jié)合的酶與底物的結(jié)合處至少有三個(gè)點(diǎn)，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(duì)稱(chēng)催化作用才能實(shí)現(xiàn)形式。只有這種情況下，不對(duì)稱(chēng)催化作用才能實(shí)現(xiàn)EnzymeEnzymeEnzyme EngineeringEnzyme Engineering酶催化作用的特點(diǎn)酶催化作用的特點(diǎn)專(zhuān)一性專(zhuān)一性酶催化作用專(zhuān)一性的相關(guān)學(xué)說(shuō)酶催化作用專(zhuān)一性的相關(guān)學(xué)說(shuō)2、鎖鑰學(xué)說(shuō)、鎖鑰學(xué)說(shuō)整個(gè)酶分子的天然構(gòu)象是剛性的，酶表面具有特定的形狀整個(gè)酶分子的天然構(gòu)象是剛性的，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(duì)一把鎖一樣酶與底物的結(jié)合，如同一

21、把鑰匙對(duì)一把鎖一樣EnzymeEnzymeSubstrate do not matchthe binding siteSubstrate can matchthe binding siteEnzyme EngineeringEnzyme Engineering酶催化作用的特點(diǎn)酶催化作用的特點(diǎn)酶催化作用專(zhuān)一性的相關(guān)學(xué)說(shuō)酶催化作用專(zhuān)一性的相關(guān)學(xué)說(shuō)3、誘導(dǎo)契合學(xué)說(shuō)、誘導(dǎo)契合學(xué)說(shuō)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，而只是由于該學(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，而只是由于底物的誘導(dǎo)才形成了互補(bǔ)形狀底物的誘導(dǎo)才形成了互補(bǔ)形狀EnzymeEnzyme+SubstrateProduct

22、-1Product-2Transition stateconformationEnzyme EngineeringEnzyme Engineering酶催化作用的特點(diǎn)二酶催化作用的特點(diǎn)二酶催化作用效率高酶催化作用效率高酶的催化作用可使反應(yīng)速度提高酶的催化作用可使反應(yīng)速度提高1071013倍倍例如：例如：H2O2的分解反應(yīng)的分解反應(yīng)Fe3+催化，效率為催化，效率為610-4 mol/(mols)過(guò)氧化氫酶催化，效率為過(guò)氧化氫酶催化，效率為6106 mol/(mols)過(guò)氧化氫酶將過(guò)氧化氫酶將H2O2分解反應(yīng)的活化能從分解反應(yīng)的活化能從75.24 kJmol-1 降低到降低到8.36 kJmol-

23、1非酶催化劑非酶催化劑鈀鈀，將，將H2O2分解反應(yīng)的活化能從分解反應(yīng)的活化能從75.24 kJmol-1 降低到降低到48.94 kJmol-1 Catalyst122222H O H O + OEnzyme EngineeringEnzyme Engineering酶催化作用的特點(diǎn)酶催化作用的特點(diǎn)酶催化作用效率高酶催化作用效率高活化能活化能：在一定溫度條件下，：在一定溫度條件下，1mol的初態(tài)分子轉(zhuǎn)化為活化分的初態(tài)分子轉(zhuǎn)化為活化分子所需的自由能稱(chēng)為活化能，子所需的自由能稱(chēng)為活化能，單位單位J/mol。酶與非酶催化時(shí)所需的活化酶與非酶催化時(shí)所需的活化能示意圖能示意圖圖中酶催化反應(yīng)和非酶催化圖中

24、酶催化反應(yīng)和非酶催化反應(yīng)的活化能差異顯著反應(yīng)的活化能差異顯著非酶催化反應(yīng)非酶催化反應(yīng)酶催化反應(yīng)酶催化反應(yīng)活化能活化能反應(yīng)過(guò)程反應(yīng)過(guò)程Enzyme EngineeringEnzyme Engineering酶催化作用的特點(diǎn)三酶催化作用的特點(diǎn)三酶促反應(yīng)條件溫和酶促反應(yīng)條件溫和酶促反應(yīng)一般在酶促反應(yīng)一般在pH 58水溶液中進(jìn)行，溫度范圍為水溶液中進(jìn)行，溫度范圍為2040 oC，即通常的生理?xiàng)l件即通常的生理?xiàng)l件高溫或其它苛刻的物理或化學(xué)條件，將引起酶的失活高溫或其它苛刻的物理或化學(xué)條件，將引起酶的失活原因：原因：酶催化所需活化能低酶催化所需活化能低酶是生物大分子，易變性而失活酶是生物大分子，易變性而失

25、活Enzyme EngineeringEnzyme Engineering第三節(jié) 影響酶催化作用的因素底物濃度底物濃度酶濃度酶濃度溫度溫度反應(yīng)體系反應(yīng)體系pH值值抑制劑抑制劑激活劑激活劑Enzyme EngineeringEnzyme Engineering影響酶催化作用的影響酶催化作用的因素因素一一底物濃度對(duì)酶活的影響底物濃度對(duì)酶活的影響米氏米氏方程（米徹利斯和曼吞）方程（米徹利斯和曼吞）當(dāng)?shù)孜餄舛容^低時(shí)，酶促反應(yīng)當(dāng)?shù)孜餄舛容^低時(shí)，酶促反應(yīng)速率與底物濃度成正比，符合速率與底物濃度成正比，符合一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)當(dāng)?shù)孜餄舛群芨邥r(shí)，反應(yīng)速率當(dāng)?shù)孜餄舛群芨邥r(shí)，反應(yīng)速率不隨底物濃度的改變而變

26、化，不隨底物濃度的改變而變化，符合零級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)符合零級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué) maxmS=+ SVVKVS0VmaxEnzyme EngineeringEnzyme Engineering影響酶催化作用的影響酶催化作用的因素二因素二酶濃度的影響酶濃度的影響在底物濃度足夠高的情況下，在底物濃度足夠高的情況下，酶催化反應(yīng)速率與酶濃度成酶催化反應(yīng)速率與酶濃度成正比：正比： Vk EVE0Enzyme EngineeringEnzyme Engineering影響酶催化作用的影響酶催化作用的因素三因素三溫度對(duì)酶反應(yīng)速率的影響表現(xiàn)：溫度對(duì)酶反應(yīng)速率的影響表現(xiàn)：影響酶的穩(wěn)定程度，酶蛋白在過(guò)高溫度下將發(fā)生熱變性影響酶

27、的穩(wěn)定程度，酶蛋白在過(guò)高溫度下將發(fā)生熱變性影響最大反應(yīng)速率影響最大反應(yīng)速率影響酶和底物的結(jié)合影響酶和底物的結(jié)合影響酶和底物分子中某些解離基團(tuán)的影響酶和底物分子中某些解離基團(tuán)的pKa值值Enzyme EngineeringEnzyme Engineering影響酶催化作用的因素影響酶催化作用的因素最適溫度最適溫度（optimum temparature）酶反應(yīng)速率隨著溫度的升高達(dá)到一酶反應(yīng)速率隨著溫度的升高達(dá)到一個(gè)最大值時(shí)所對(duì)應(yīng)的溫度個(gè)最大值時(shí)所對(duì)應(yīng)的溫度它不是酶催化反應(yīng)的特征值，受作它不是酶催化反應(yīng)的特征值，受作用時(shí)間、底物濃度、酶濃度及反應(yīng)用時(shí)間、底物濃度、酶濃度及反應(yīng)的的pH等條件影響等條

28、件影響溫度提高時(shí)，在反應(yīng)速率增加的同溫度提高時(shí)，在反應(yīng)速率增加的同時(shí)，酶蛋白變性失活的速率也迅速時(shí)，酶蛋白變性失活的速率也迅速增加，所謂的最適溫度，實(shí)際上是增加，所謂的最適溫度，實(shí)際上是這兩種因素綜合影響的結(jié)果這兩種因素綜合影響的結(jié)果VTemperature0OptimumtemparatureToptEnzyme EngineeringEnzyme Engineering影響酶催化作用的影響酶催化作用的因素四因素四pH值對(duì)酶反應(yīng)速率的影響值對(duì)酶反應(yīng)速率的影響多數(shù)情況下，酶反應(yīng)速度隨多數(shù)情況下，酶反應(yīng)速度隨pH的變化呈鐘罩形曲線的變化呈鐘罩形曲線最適最適pH（optimum pH）酶反應(yīng)速率隨

29、酶反應(yīng)速率隨pH變化達(dá)到最大變化達(dá)到最大值時(shí)所對(duì)應(yīng)的值時(shí)所對(duì)應(yīng)的pH值值不是常數(shù)，受許多因素影響不是常數(shù)，受許多因素影響pH optOptimum pHVpH0Enzyme EngineeringEnzyme Engineering影響酶催化作用的因素影響酶催化作用的因素pH對(duì)酶及其反應(yīng)系統(tǒng)的影響表現(xiàn)：對(duì)酶及其反應(yīng)系統(tǒng)的影響表現(xiàn)：1、改變酶空間構(gòu)象，使酶可逆或不可逆變性失活、改變酶空間構(gòu)象，使酶可逆或不可逆變性失活當(dāng)酶液的當(dāng)酶液的pH值恢復(fù)到最適值恢復(fù)到最適pH時(shí)，活力可完全恢復(fù)的稱(chēng)為可逆失活，時(shí)，活力可完全恢復(fù)的稱(chēng)為可逆失活，反之，則稱(chēng)為不可逆失活反之，則稱(chēng)為不可逆失活2、改變反應(yīng)系統(tǒng)的組成

30、成分，主要是影響酶、底物和酶底物復(fù)、改變反應(yīng)系統(tǒng)的組成成分，主要是影響酶、底物和酶底物復(fù)合物的結(jié)合合物的結(jié)合/解離狀態(tài)解離狀態(tài)影響酶活性中心基團(tuán)的解離狀態(tài)，使底物不能分解為產(chǎn)物影響酶活性中心基團(tuán)的解離狀態(tài)，使底物不能分解為產(chǎn)物影響酶分子中底物結(jié)合部位的解離狀態(tài)，使其不能與底物結(jié)合影響酶分子中底物結(jié)合部位的解離狀態(tài)，使其不能與底物結(jié)合影響底物的解離狀態(tài)，使底物不能與酶相結(jié)合，或結(jié)合后不能生成影響底物的解離狀態(tài)，使底物不能與酶相結(jié)合，或結(jié)合后不能生成產(chǎn)物產(chǎn)物Enzyme EngineeringEnzyme Engineering影響酶催化作用的影響酶催化作用的因素五因素五抑制劑對(duì)酶反應(yīng)速率的影響抑

31、制劑對(duì)酶反應(yīng)速率的影響凡能降低酶催化反應(yīng)速率的物質(zhì)都稱(chēng)之為凡能降低酶催化反應(yīng)速率的物質(zhì)都稱(chēng)之為抑制劑抑制劑抑制劑與酶的必需基團(tuán)（包括活性基團(tuán)及輔基）結(jié)合，改變其結(jié)抑制劑與酶的必需基團(tuán)（包括活性基團(tuán)及輔基）結(jié)合，改變其結(jié)構(gòu)與性質(zhì)，引起酶反應(yīng)速率下降。（抗壞血酸抑制蔗糖酶）構(gòu)與性質(zhì)，引起酶反應(yīng)速率下降。（抗壞血酸抑制蔗糖酶）抑制劑對(duì)酶有選擇性，不包括酶蛋白的水解及變性失活作用。抑制劑對(duì)酶有選擇性，不包括酶蛋白的水解及變性失活作用。酶抑制劑的特點(diǎn)酶抑制劑的特點(diǎn):在化學(xué)結(jié)構(gòu)上與被抑制的底物分子或底物的過(guò)渡狀態(tài)相似在化學(xué)結(jié)構(gòu)上與被抑制的底物分子或底物的過(guò)渡狀態(tài)相似能夠與酶的活性中心以非共價(jià)或共價(jià)的方式形

32、成比較穩(wěn)定的復(fù)合物能夠與酶的活性中心以非共價(jià)或共價(jià)的方式形成比較穩(wěn)定的復(fù)合物Enzyme EngineeringEnzyme Engineering影響酶催化作用的因素影響酶催化作用的因素抑制劑抑制劑抑制類(lèi)型抑制類(lèi)型不可逆抑制不可逆抑制抑制劑與酶的活性中心發(fā)生了抑制劑與酶的活性中心發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)化學(xué)反應(yīng)，或，或共價(jià)共價(jià)地連接到酶分子的地連接到酶分子的必需基團(tuán)上，阻礙了底物的結(jié)合或破壞了酶的催化基團(tuán)必需基團(tuán)上，阻礙了底物的結(jié)合或破壞了酶的催化基團(tuán)不能用透析或稀釋的方法除去抑制劑，酶活性難以恢復(fù)?？赡嬉种撇荒苡猛肝龌蛳♂尩姆椒ǔヒ种苿?，酶活性難以恢復(fù)?？赡嬉种谱饔门c時(shí)間有關(guān)。作用與時(shí)間有關(guān)。可逆

33、抑制可逆抑制抑制劑與酶蛋白以解離平衡為基礎(chǔ)，以抑制劑與酶蛋白以解離平衡為基礎(chǔ)，以非共非共價(jià)方式結(jié)合，引起酶活價(jià)方式結(jié)合，引起酶活性性暫時(shí)性喪失暫時(shí)性喪失抑制劑可以通過(guò)物理方法（如透析等）被除去，并且能部分或全部抑制劑可以通過(guò)物理方法（如透析等）被除去，并且能部分或全部恢復(fù)酶的活性?？赡嬉种谱饔门c時(shí)間無(wú)關(guān)?；謴?fù)酶的活性?？赡嬉种谱饔门c時(shí)間無(wú)關(guān)。Enzyme EngineeringEnzyme Engineering影響酶催化作用的因素影響酶催化作用的因素可逆抑制作用的類(lèi)型可逆抑制作用的類(lèi)型競(jìng)爭(zhēng)性抑制競(jìng)爭(zhēng)性抑制非競(jìng)爭(zhēng)性抑制非競(jìng)爭(zhēng)性抑制反競(jìng)爭(zhēng)性抑制反競(jìng)爭(zhēng)性抑制Enzyme EngineeringEn

34、zyme Engineering影響酶催化作用的因素影響酶催化作用的因素競(jìng)爭(zhēng)性抑制：競(jìng)爭(zhēng)性抑制：是指抑制劑和底物競(jìng)爭(zhēng)是指抑制劑和底物競(jìng)爭(zhēng)與酶分子結(jié)合而引起的抑制作用。與酶分子結(jié)合而引起的抑制作用。抑制劑抑制劑In和底物和底物S對(duì)游離酶對(duì)游離酶E的結(jié)合有的結(jié)合有競(jìng)爭(zhēng)作用，互相排斥競(jìng)爭(zhēng)作用，互相排斥Active siteof enzymeSubstrateInhibitorSubstrate andinhibitor canbind to theactive siteProductsInhibitor preventsbinding of substrateE + S ES E + P+InEIn

35、k1k-1k2k3k-3Enzyme EngineeringEnzyme Engineering影響酶催化作用的因素影響酶催化作用的因素競(jìng)爭(zhēng)性抑制的速率曲線競(jìng)爭(zhēng)性抑制的速率曲線KmVS0Km,app1/2 VmaxVmaxwith inhibitorwithoutinhibitor1/V1/S0-1/Km1/VmaxInEnzyme EngineeringEnzyme Engineering影響酶催化作用的因素影響酶催化作用的因素非競(jìng)爭(zhēng)性抑制：非競(jìng)爭(zhēng)性抑制：是指抑制劑與底是指抑制劑與底物分別與酶分子上的不同位點(diǎn)結(jié)合物分別與酶分子上的不同位點(diǎn)結(jié)合而引起酶活性降低的抑制作用。而引起酶活性降低的抑制

36、作用。酶可同時(shí)與底物及抑制劑結(jié)合，酶可同時(shí)與底物及抑制劑結(jié)合，引起引起酶分子構(gòu)象酶分子構(gòu)象變化，并導(dǎo)致酶變化，并導(dǎo)致酶活性下降?；钚韵陆?。這類(lèi)物質(zhì)并不是與底物競(jìng)爭(zhēng)酶的這類(lèi)物質(zhì)并不是與底物競(jìng)爭(zhēng)酶的活性中心，而是與活性中心，而是與非活性中心非活性中心結(jié)結(jié)合，所以稱(chēng)為非競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑。合，所以稱(chēng)為非競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑。Products formedin the absenceof inhibitorActive siteof enzymeInhibitorsiteSubstrate andinhibitor can bindsimultaneouslyThe presence ofthe inhibitor

37、slows the rate ofproduct formationEnzyme EngineeringEnzyme Engineering影響酶催化作用的因素影響酶催化作用的因素非競(jìng)爭(zhēng)性抑制的速率曲線非競(jìng)爭(zhēng)性抑制的速率曲線with inhibitorVmax,app1/2 VmaxVS0Km1/2 Vmax,appVmaxwithout inhibitor1/V1/S0-1/Km1/VmaxInEnzyme EngineeringEnzyme Engineering影響酶催化作用的因素影響酶催化作用的因素反競(jìng)爭(zhēng)性抑制：反競(jìng)爭(zhēng)性抑制：是指在底物與是指在底物與酶分子結(jié)合生產(chǎn)中間復(fù)合物后，酶分子結(jié)

38、合生產(chǎn)中間復(fù)合物后，抑制劑再與中間復(fù)合物結(jié)合而引抑制劑再與中間復(fù)合物結(jié)合而引起的抑制作用。起的抑制作用。抑制劑抑制劑In不能和游離酶結(jié)合，不能和游離酶結(jié)合，只和酶底物復(fù)合物只和酶底物復(fù)合物ES結(jié)合結(jié)合成無(wú)活性的成無(wú)活性的三元復(fù)合物三元復(fù)合物ESIn，也是說(shuō)也是說(shuō)S和和E的結(jié)合不僅不排的結(jié)合不僅不排斥斥In，反而促進(jìn)，反而促進(jìn)In和和E的結(jié)合。的結(jié)合。E + S ES E + Pk1k-1k2+InESInKInEnzyme EngineeringEnzyme Engineering影響酶催化作用的因素影響酶催化作用的因素反競(jìng)爭(zhēng)性抑制的速率曲線反競(jìng)爭(zhēng)性抑制的速率曲線with inhibitor1

39、/2 Vmax,app1/2 VmaxVmax,appKm,appVS0KmVmaxwithout inhibitor1/V1/S0-1/Km1/VmaxInEnzyme EngineeringEnzyme Engineering 影響酶催化作用的影響酶催化作用的因素六因素六激活劑對(duì)酶反應(yīng)速率的影響表現(xiàn)：激活劑對(duì)酶反應(yīng)速率的影響表現(xiàn)：能夠增加酶催化活性，或使酶催化活性顯能夠增加酶催化活性，或使酶催化活性顯示出來(lái)的物質(zhì)稱(chēng)為酶的激活劑或活化劑。示出來(lái)的物質(zhì)稱(chēng)為酶的激活劑或活化劑。常見(jiàn)的激活劑有無(wú)機(jī)離子（常見(jiàn)的激活劑有無(wú)機(jī)離子（Ca2+、Mg2+、Co2+、Zn2+、Mn2+、Cl-等）和某些有機(jī)分

40、等）和某些有機(jī)分子等。部分酶也可以作為激活劑子等。部分酶也可以作為激活劑激活作用的類(lèi)型激活作用的類(lèi)型激活劑激活劑A與游離酶與游離酶E相結(jié)合，形成活性相結(jié)合，形成活性酶復(fù)合物酶復(fù)合物EA激活劑激活劑A與底物與底物S相結(jié)合，形成復(fù)合的相結(jié)合，形成復(fù)合的活性底物活性底物SA激活劑激活劑A與游離酶與游離酶E、酶底物復(fù)合物、酶底物復(fù)合物ES形成三元復(fù)合物形成三元復(fù)合物EASEA + S EAS EA + P+AEk2KaKmEA + S EAS EA + P+AEk2+AES+ SKaKaKmKmEnzyme EngineeringEnzyme Engineering第四節(jié)第四節(jié) 酶的分類(lèi)與命名酶的分類(lèi)

41、與命名蛋白類(lèi)酶（蛋白類(lèi)酶（proteozyme，P酶）酶）國(guó)際酶學(xué)委員會(huì)提出的酶的命名與分類(lèi)方案國(guó)際酶學(xué)委員會(huì)提出的酶的命名與分類(lèi)方案六大類(lèi)酶六大類(lèi)酶核酸類(lèi)酶（核酸類(lèi)酶（ribozyme，R酶）酶）分子內(nèi)催化分子內(nèi)催化R酶（酶（in cis ribozyme）分子間催化分子間催化R酶（酶（in trans ribozyme）Enzyme EngineeringEnzyme Engineering酶的分類(lèi)與命名酶的分類(lèi)與命名一蛋白類(lèi)酶（一蛋白類(lèi)酶（P酶）的命名規(guī)則酶）的命名規(guī)則推薦命名法推薦命名法 底物名底物名 + 催化反應(yīng)類(lèi)型催化反應(yīng)類(lèi)型 + 酶酶“水解酶水解酶”可以省略可以省略“水解水解”二

42、字（如淀粉酶、蛋白酶等）二字（如淀粉酶、蛋白酶等）有時(shí)可以加上酶的來(lái)源或特性（如胃蛋白酶等）有時(shí)可以加上酶的來(lái)源或特性（如胃蛋白酶等）系統(tǒng)命名法系統(tǒng)命名法 底物名（供體：受體）底物名（供體：受體）+ 催化反應(yīng)類(lèi)型催化反應(yīng)類(lèi)型 + 酶酶如果反應(yīng)中有多個(gè)底物，每個(gè)底物均需列出（水解反應(yīng)中的水可省如果反應(yīng)中有多個(gè)底物，每個(gè)底物均需列出（水解反應(yīng)中的水可省略），底物名稱(chēng)之間用略），底物名稱(chēng)之間用 “:” 隔開(kāi)隔開(kāi)若底物有構(gòu)型，也需標(biāo)出若底物有構(gòu)型，也需標(biāo)出Enzyme EngineeringEnzyme Engineering酶的分類(lèi)與命名酶的分類(lèi)與命名P酶命名舉例酶命名舉例系統(tǒng)命名法系統(tǒng)命名法 底物

43、名（供體：受體）底物名（供體：受體）+ 催化反應(yīng)類(lèi)型催化反應(yīng)類(lèi)型 + 酶酶e.g.1: EC 1.1.1.1乙醇脫氫酶乙醇脫氫酶 俗名俗名乙醇：乙醇：NAD+ 氧化還原酶氧化還原酶 系統(tǒng)命名系統(tǒng)命名CH3CH2OH + NAD+ CH3CHO + NADH + H+ 催化的反應(yīng)催化的反應(yīng)e.g.2: EC 2.6.1.2谷丙轉(zhuǎn)氨酶谷丙轉(zhuǎn)氨酶 俗名俗名丙氨酸：丙氨酸： -酮戊二酸氨基轉(zhuǎn)移酶酮戊二酸氨基轉(zhuǎn)移酶 系統(tǒng)命名系統(tǒng)命名丙氨酸丙氨酸 + -酮戊二酸酮戊二酸 丙酮酸丙酮酸 + 谷氨酸谷氨酸 催化的反應(yīng)催化的反應(yīng)谷丙轉(zhuǎn)氨酶谷丙轉(zhuǎn)氨酶主要存在于肝細(xì)胞漿內(nèi)，是反映肝臟損傷情況的重要主要存在于肝細(xì)胞漿

44、內(nèi)，是反映肝臟損傷情況的重要指標(biāo)。一般只要有指標(biāo)。一般只要有1%的肝細(xì)胞壞死，就可以使血清酶增高一倍。的肝細(xì)胞壞死，就可以使血清酶增高一倍。因此，谷丙轉(zhuǎn)氨酶被世界衛(wèi)生組織因此，谷丙轉(zhuǎn)氨酶被世界衛(wèi)生組織 推薦為肝功能推薦為肝功能 損害最敏感的檢損害最敏感的檢測(cè)指標(biāo)。測(cè)指標(biāo)。 Enzyme EngineeringEnzyme Engineering酶的分類(lèi)與命名酶的分類(lèi)與命名P酶系統(tǒng)命名編號(hào)酶系統(tǒng)命名編號(hào)EC 類(lèi)類(lèi) . 亞類(lèi)亞類(lèi) . 小類(lèi)小類(lèi) . 序號(hào)序號(hào)EC：Enzyme Commission的縮寫(xiě)的縮寫(xiě)類(lèi)類(lèi) P酶的六大類(lèi)酶的六大類(lèi)氧化還原酶類(lèi)（氧化還原酶類(lèi)（oxidoreductases）轉(zhuǎn)移

45、酶類(lèi)（轉(zhuǎn)移酶類(lèi)（transferases）水解酶類(lèi)（水解酶類(lèi)（hydrolases）裂合酶類(lèi)（裂合酶類(lèi)（lyases）異構(gòu)酶類(lèi)（異構(gòu)酶類(lèi)（isomerases）連接酶類(lèi)（連接酶類(lèi)（ligases）或合成酶類(lèi)（）或合成酶類(lèi)（synthetases）Enzyme EngineeringEnzyme Engineering酶的分類(lèi)與命名酶的分類(lèi)與命名P酶系統(tǒng)命名編號(hào)酶系統(tǒng)命名編號(hào)亞類(lèi)亞類(lèi) 每個(gè)大類(lèi)中，按照酶作用的底物、化學(xué)鍵或基團(tuán)的不每個(gè)大類(lèi)中，按照酶作用的底物、化學(xué)鍵或基團(tuán)的不同，分為若干亞類(lèi)同，分為若干亞類(lèi)小類(lèi)小類(lèi) 每一亞類(lèi)中再根據(jù)某一種相同的性質(zhì)劃分為若干小類(lèi)每一亞類(lèi)中再根據(jù)某一種相同的性質(zhì)劃

46、分為若干小類(lèi)序號(hào)序號(hào) 每一小類(lèi)中包括若干具體的酶，按照一定的順序依次每一小類(lèi)中包括若干具體的酶，按照一定的順序依次編號(hào)編號(hào)e.g.： -D-葡萄糖氧化還原酶葡萄糖氧化還原酶 EC 1.1.3.4氧化還原酶類(lèi)氧化還原酶類(lèi)反應(yīng)在供體的反應(yīng)在供體的CHOH基上進(jìn)行基上進(jìn)行以氧為氫受體以氧為氫受體Enzyme EngineeringEnzyme Engineering酶的分類(lèi)與命名酶的分類(lèi)與命名P酶酶 氧化還原酶（氧化還原酶（oxidoreductases）催化受體催化受體A的氧化還原反應(yīng)的酶：的氧化還原反應(yīng)的酶：很多情況下需要輔酶（如很多情況下需要輔酶（如NAD+、FMN等）參與等）參與系統(tǒng)命名系統(tǒng)

47、命名 A：B氧化還原酶氧化還原酶推薦名推薦名A脫氫酶（脫氫酶（dehydrogenase）或）或A還原酶（還原酶（reductase）以以O(shè)2作為氫受體時(shí)作為氫受體時(shí) A氧化酶（氧化酶（oxidase）AH2 + B A + BH2CH2OH(CHOH)4CHO + H2O + O2 CH2OH(CHOH)4COOH + H2O2glucoseoxidaseEnzyme EngineeringEnzyme Engineering酶的分類(lèi)與命名酶的分類(lèi)與命名P酶酶 轉(zhuǎn)移酶（轉(zhuǎn)移酶（transferases）催化某基團(tuán)催化某基團(tuán)X從供體化合物從供體化合物A轉(zhuǎn)移到受體化合物轉(zhuǎn)移到受體化合物B上的酶上

48、的酶系統(tǒng)命名系統(tǒng)命名 A：B基團(tuán)基團(tuán)X轉(zhuǎn)移酶轉(zhuǎn)移酶L-丙氨酸：丙氨酸：2-酮戊二酸氨基轉(zhuǎn)移酶酮戊二酸氨基轉(zhuǎn)移酶 EC 2.6.1.2推薦名推薦名 A基團(tuán)基團(tuán)X轉(zhuǎn)移酶轉(zhuǎn)移酶 / B基團(tuán)基團(tuán)X轉(zhuǎn)移酶轉(zhuǎn)移酶L-丙氨酸丙氨酸 + 2-酮戊二酸酮戊二酸 （丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶）（丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶） 丙酮酸丙酮酸+L-谷氨酸谷氨酸AX + B A + BXH2NOHOOOHNH2HOOCH3OOHOOOH+OHOOCH3+L-alanine-ketoglutaric acidpyruvic acidL-glutamic acidEnzyme EngineeringEnzyme Engineering酶的分類(lèi)與

49、命名酶的分類(lèi)與命名P酶酶 水解酶（水解酶（hydrolases）催化化合物催化化合物AB進(jìn)行水解反應(yīng)的酶進(jìn)行水解反應(yīng)的酶系統(tǒng)命名系統(tǒng)命名 AB：化學(xué)鍵水解酶：化學(xué)鍵水解酶5-核苷酸磷酸水解酶核苷酸磷酸水解酶 EC 3.1.3.5（省略了（省略了“：水：水”）推薦名推薦名 AB（水解）酶（水解）酶5-核苷酸酶（核苷酸酶（5-nucleotidase）AB + H2O AOH + BH5-ribonucleotide + H2O 5-ribonucleoside + H3PO4（核核苷苷酸酸）（核核苷苷）Enzyme EngineeringEnzyme Engineering酶的分類(lèi)與命名酶的分類(lèi)

50、與命名P酶酶 裂合酶（裂合酶（lyases）催化一個(gè)化合物催化一個(gè)化合物AB分解成兩個(gè)化合物分解成兩個(gè)化合物A、B及其逆反應(yīng)的酶。一及其逆反應(yīng)的酶。一般裂合酶催化底物裂解為產(chǎn)物后，產(chǎn)生一個(gè)雙鍵般裂合酶催化底物裂解為產(chǎn)物后，產(chǎn)生一個(gè)雙鍵系統(tǒng)命名系統(tǒng)命名 AB-裂解的基團(tuán)裂解的基團(tuán)X-裂合酶（單底物）裂合酶（單底物）L-谷氨酸谷氨酸-1-羧基羧基-裂合酶裂合酶 EC 4.1.1.15推薦名推薦名谷氨酸脫羧酶（谷氨酸脫羧酶（glutamate decarboxylase）AB A + BH2NOHOOOHH2NOOH+ CO2Enzyme EngineeringEnzyme Engineering酶

51、的分類(lèi)與命名酶的分類(lèi)與命名P酶酶 異構(gòu)酶（異構(gòu)酶（isomerases）催化分子內(nèi)部基團(tuán)位置或構(gòu)象轉(zhuǎn)換的酶催化分子內(nèi)部基團(tuán)位置或構(gòu)象轉(zhuǎn)換的酶系統(tǒng)命名系統(tǒng)命名 底物底物+消旋酶消旋酶/異構(gòu)酶異構(gòu)酶/變位酶變位酶推薦名推薦名 同系統(tǒng)命名或用習(xí)慣名稱(chēng)同系統(tǒng)命名或用習(xí)慣名稱(chēng)丙氨酸消旋酶丙氨酸消旋酶 EC 5.1.1.1（alanine racemase）A BHCOOHCH3NH2HCOOHNH2CH3L-alanineD-alanineEnzyme EngineeringEnzyme Engineering酶的分類(lèi)與命名酶的分類(lèi)與命名P酶酶 連接酶（連接酶（ligases）或合成酶（）或合成酶（sy

52、nthetases）催化兩個(gè)分子催化兩個(gè)分子A和和B進(jìn)行連接反應(yīng)，生成產(chǎn)物進(jìn)行連接反應(yīng)，生成產(chǎn)物AB的酶，伴隨的酶，伴隨ATP的水解供能的水解供能系統(tǒng)命名系統(tǒng)命名 A：B連接酶連接酶L-天冬氨酸：氨連接酶天冬氨酸：氨連接酶 EC 6.3.1.1推薦名推薦名 AB合成酶合成酶天冬酰胺合成酶（天冬酰胺合成酶（asparagine synthetase）A + B ABATPADP + Pi or AMP + PPiEnzyme EngineeringEnzyme Engineering酶的分類(lèi)與命名酶的分類(lèi)與命名P酶酶 連接酶（連接酶（ligases）或合成酶（）或合成酶（synthetases）

53、e.g.1 L-天冬氨酸：氨連接酶天冬氨酸：氨連接酶 EC 6.3.1.1e.g.2 L-谷氨酸：氨連接酶谷氨酸：氨連接酶 EC 6.3.1.2NH2OHOOHO+ NH3NH2OHONH2OATPAMP + PPiL-aspartateL-asparagineH2NOHOOOH+ NH3ATPADP + PiH2NOHOONH2L-glutamateL-glutamineEnzyme EngineeringEnzyme Engineering酶的分類(lèi)與命名酶的分類(lèi)與命名二核酸類(lèi)酶（二核酸類(lèi)酶（R酶）的分類(lèi)與命名酶）的分類(lèi)與命名特殊的特殊的RNA，催化，催化RNA、DNA、多肽甚至多糖和其他生

54、物分子、多肽甚至多糖和其他生物分子剪切或剪接反應(yīng)剪切或剪接反應(yīng)剪切（剪切（R酶）酶） 水解（水解（P酶）酶）剪接（剪接（R酶）酶） 轉(zhuǎn)移（轉(zhuǎn)移（P酶）酶）催化類(lèi)型：剪切酶、剪接酶、多功能酶催化類(lèi)型：剪切酶、剪接酶、多功能酶底物：分子內(nèi)催化、分子間催化底物：分子內(nèi)催化、分子間催化Enzyme EngineeringEnzyme Engineering核核酸酸類(lèi)類(lèi)酶酶(ribozyme)分分子子內(nèi)內(nèi)催催化化R酶酶(in cis ribozyme)分分子子間間催催化化R酶酶(in trans ribozyme)自自我我剪剪切切酶酶(self-cleavage ribozyme)自自我我剪剪接接酶酶(

55、self-splicing ribozyme)RNA剪剪切切酶酶(RNA cleavage ribozyme)DNA剪剪切切酶酶(DNA cleavage ribozyme)多多肽肽剪剪切切酶酶(peptide cleavage ribozyme)多多糖糖剪剪接接酶酶(polysaccharide splicing ribozyme)氨氨基基酸酸酯酯剪剪切切酶酶(aminoacid ester cleavage ribozyme)多多功功能能酶酶(multifunction ribozyme)酶的分類(lèi)與命名酶的分類(lèi)與命名R酶的分類(lèi)與命名酶的分類(lèi)與命名 p10Enzyme Engineering

56、Enzyme Engineering酶的分類(lèi)與命名酶的分類(lèi)與命名分子內(nèi)催化分子內(nèi)催化R酶（酶（in cis ribozyme）自我剪切酶（自我剪切酶（self-cleavage ribozyme）在一定條件下催化自身在一定條件下催化自身RNA進(jìn)行剪切反應(yīng)，生成兩段進(jìn)行剪切反應(yīng)，生成兩段RNA片段片段自我剪接酶（自我剪接酶（self-splicing ribozyme）含含I型型IVS的的R酶：催化酶：催化 rRNA 前體的自我剪接，需前體的自我剪接，需Mg2+和鳥(niǎo)苷（或和鳥(niǎo)苷（或5-鳥(niǎo)苷酸）參與鳥(niǎo)苷酸）參與含含II型型IVS的的R酶：催化酶：催化 mRNA 前體的自我剪接，需前體的自我剪接，需

57、Mg2+參與參與BBPP3535BBPP3535BPP35BBPP3535BP35BP35BPP35OH+Enzyme EngineeringEnzyme Engineering酶的分類(lèi)與命名酶的分類(lèi)與命名分子間催化分子間催化R酶（酶（in trans ribozyme）1.RNA剪切酶（剪切酶（RNA cleavage ribozyme，1983年）年）催化對(duì)象：特定的非自身催化對(duì)象：特定的非自身RNA分子，水解磷酸酯鍵分子，水解磷酸酯鍵2.DNA剪切酶（剪切酶（DNA cleavage ribozyme，1990年）年）催化對(duì)象：特定的催化對(duì)象：特定的DNA分子，水解磷酸酯鍵分子，水解磷酸

58、酯鍵3.多糖剪接酶：催化多糖分子進(jìn)行剪切和連接反應(yīng)的核酸類(lèi)酶。多糖剪接酶：催化多糖分子進(jìn)行剪切和連接反應(yīng)的核酸類(lèi)酶。4.多肽剪切酶：催化多肽進(jìn)行剪切反應(yīng)的核酸類(lèi)酶。多肽剪切酶：催化多肽進(jìn)行剪切反應(yīng)的核酸類(lèi)酶。Enzyme EngineeringEnzyme Engineering酶的分類(lèi)與命名酶的分類(lèi)與命名分子間催化分子間催化R酶（酶（in trans ribozyme）5.氨基酸酯剪切酶氨基酸酯剪切酶 ：催化氨基酸酯進(jìn)行剪切反應(yīng)的核酸類(lèi)酶。：催化氨基酸酯進(jìn)行剪切反應(yīng)的核酸類(lèi)酶。6.多功能酶：催化其他分子進(jìn)行多種反應(yīng)的核酸類(lèi)酶。例如，多功多功能酶：催化其他分子進(jìn)行多種反應(yīng)的核酸類(lèi)酶。例如，多功

59、能酶能酶 L-19 IVS 可催化以下反應(yīng)：可催化以下反應(yīng)：RNA剪剪接接作作用用: :末末端端剪剪切切作作用用：限限制制性性?xún)?nèi)內(nèi)切切作作用用：轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)磷磷酸酸作作用用：去去磷磷酸酸作作用用：2CPCPCPCP C CPCPCPCPCPC + CPCPCPCCPCPCPCP C CPCPCPC + CPCPUPCPUP GPN CPUPCPUP + GPNCPCPCPCPCPCP + UPCPU CPCPCPCPCPC + UPCPUPCPCPCPCPCPCP CPCPCPCPCPC + PiEnzyme EngineeringEnzyme Engineering第五節(jié)第五節(jié) 酶的活力測(cè)定酶的活力

60、測(cè)定酶活力酶活力酶活力酶活力是指在一定條件下，酶所催化反應(yīng)的初速度，它是定量表是指在一定條件下，酶所催化反應(yīng)的初速度，它是定量表征酶催化能力的指標(biāo)征酶催化能力的指標(biāo)表示方法表示方法 單位時(shí)間內(nèi)底物單位時(shí)間內(nèi)底物S或產(chǎn)物或產(chǎn)物P的變化率的變化率在一定的條件下，控制一定的反應(yīng)時(shí)間，測(cè)定底物在一定的條件下，控制一定的反應(yīng)時(shí)間，測(cè)定底物S或產(chǎn)物或產(chǎn)物P的的濃度的變化，來(lái)計(jì)算酶活力濃度的變化，來(lái)計(jì)算酶活力在外界條件相同的情況下，反應(yīng)速率越大，表示酶活力越高在外界條件相同的情況下，反應(yīng)速率越大，表示酶活力越高 ddVdtdtSPEnzyme EngineeringEnzyme Engineering酶的活