第五章 酶(共32頁)

1、第五章 酶第一節(jié) 概論(giln)酶發(fā)展史簡介(jin ji)：我國公元前21世紀(shj)夏朝，釀酒，公元前12世紀周代，醬油（蛋白酶），飴糖（淀粉酶）。2000多年前，用曲治消化不良。西方國家19世紀對釀酒發(fā)酵過程進行了大量研究。1857 巴斯德酒精發(fā)酵是酵母細胞活動的結(jié)果。1897 Buchner兄弟證明了不含酵母的提取液也能使糖發(fā)酵。1913 米氏學說建立。1926 Sumner年獲得脲酶結(jié)晶。1958 誘導契合學說建立。1961 酶的變構(gòu)模型建立。1963 Hirs,Moore,Stein 測定了RNaseA的氨基酸順序。1965 Phillis測定了溶菌酶的三維結(jié)構(gòu)。80年代Cec

2、h, Altman 發(fā)現(xiàn)RNA催化活性。1986 Schultz,Lerner研制成抗體酶。酶學研究的主要方向：在酶的分子水平上揭示酶和生命活動的關(guān)系；酶的應用研究。一、 酶催化作用的特點(tdin) （一）酶與一般(ybn)催化劑的比較1、用量少、效率高、加速(ji s)反應。2、不改變化學反應平衡點。3、可降低反應的活化能。（二）酶作為生物催化劑的特點1、酶易失活：變性因素：堿、酸、有機溶劑、高溫、壓力等。、2、酶有很高的催化效率：生物體內(nèi)的絕大多數(shù)反應是酶催化進行的。通常用酶的轉(zhuǎn)換數(shù)表示酶的催化效率。酶的轉(zhuǎn)換數(shù)：一定條件下，每秒鐘每個酶分子轉(zhuǎn)換底物的分子數(shù)，或每秒鐘每微摩爾酶分子轉(zhuǎn)換底物

3、的微摩爾數(shù)。3、酶具有高度專一性： 酶對催化的反應和反應物有嚴格的選擇性。和一般催化劑主要區(qū)別。H+ 催化 淀粉 脂肪 蛋白質(zhì)水解 淀粉酶 脂肪酶 蛋白酶 糖苷鍵 酯鍵 肽鍵4、酶活力的調(diào)節(jié)控制（1）調(diào)節(jié)酶的濃度： A、誘導或抑制(yzh)酶的合成 B、調(diào)節(jié)(tioji)酶的降解（2）通過(tnggu)激素調(diào)節(jié)酶的活性 激素通過與細胞膜或細胞內(nèi)受體結(jié)合而引起一系列生物學效應，以此來調(diào)節(jié)酶活性，有些酶專一受激素調(diào)節(jié)。（3）反饋抑制調(diào)節(jié)酶的活性許多小分子物質(zhì)的合成是由一連串的反應組成，催化此物質(zhì)生成的第一步酶，往往被它的終端產(chǎn)物抑制，這種抑制叫反饋抑制。Thr B C D Ile(終產(chǎn)物） 蘇氨酸

4、脫氫酶（4）抑制劑和激活劑對酶活性的調(diào)節(jié)：酶受大分子抑制劑和小分子物質(zhì)抑制，從而影響酶活性，某些無機離子可對一些酶產(chǎn)生抑制對另一些酶產(chǎn)生激活，從而對酶起調(diào)節(jié)作用。（5）其他還可通過別構(gòu)調(diào)節(jié)，酶原激活，酶的可逆共價修飾和同工酶調(diào)節(jié)酶活性。5、反應條件溫和體溫、常壓。二、酶的化學(huxu)本質(zhì)及其組成（一）、酶的化學(huxu)本質(zhì)1，大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)。2、某些(mu xi)RNA也是酶。（二）酶的化學組成1、單純蛋白質(zhì)：活性僅決定它的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)。如：脲酶、蛋白酶、淀粉酶等。2、綴(結(jié)）合蛋白質(zhì)：結(jié)合非蛋白組分才有活性。全酶=脫輔酶+輔因子。酶反應的專一性取決于蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)。輔助因子對電子、原子或

5、某些化學基團起傳遞作用，決定反應類型。酶的輔助因子：輔酶：與蛋白質(zhì)松弛結(jié)合，非共價，如B族元素，用透析可以除去。輔基：以共價鍵和酶蛋白牢固結(jié)合，透析不能去除。如細胞色素氧化酶與鐵卟啉輔基結(jié)合牢固，輔基鐵卟啉不易除去。（三）單體酶、寡聚酶、多酶復合體1、單體酶：一般由一條多肽鏈。如：溶菌酶、胰蛋白酶。有的由多條肽鏈組成，鏈間以二硫鍵相連成一共價整體。特點：只有三級結(jié)構(gòu)。2、寡聚酶：由兩個或兩個以上（多為偶數(shù)(u sh)），由幾個或幾十個亞基組成。如磷酸甘油酸脫氫酶。3、多酶復合體：是由幾種酶彼此嵌合形成的復合體，它有利于一系列反應(fnyng)的連續(xù)進行。如脂肪酸合成酶，丙酮酸脫氫酶系。三 酶的

6、分類(fn li)及命名（一）、習慣命名法原則:1、根據(jù)底物：淀粉酶、蛋白酶。有時加上酶的來源及其他特點：胃蛋白酶、胰蛋白酶。2、根據(jù)反應的性質(zhì)及類型：水解酶、轉(zhuǎn)氨酶。3、兩者結(jié)合：琥珀酸脫氫酶。（二）國際系統(tǒng)命名法：1、系統(tǒng)名稱的組成：底物名稱、構(gòu)型類型、反應性質(zhì)、編號。如寫草酸氧化酶（習慣名稱）的系統(tǒng)名稱：兩個底物草酸和氧用“：”隔開，反應性質(zhì)為“氧化”即草酸：氧氧化酶谷丙轉(zhuǎn)氨酶（習慣名稱）的系統(tǒng)名稱：丙氨酸： -酮戊二酸氨基轉(zhuǎn)移酶另外，如底物之一是水可將水略去。乙酰輔酶A水解酶（習慣名）寫成乙酰輔酶A：水解酶（系統(tǒng)名）還要加一個編號。（三）國際系統(tǒng)(xtng)分類法及編號國際酶學委員會根

7、據(jù)反應(fnyng)的性質(zhì)把酶分為六大類。用1、2、3、4、5、6類表示。根據(jù)底物中被作用的基團或鍵的特點，每一大類又可分為(fn wi)若干亞類，亞類又可分為亞亞類。每個酶的分類編號有4個數(shù)字組成，用.隔開。（四）六大類酶的特征和舉例（1）氧化還原酶：氧化還原反應（2）轉(zhuǎn)移酶：功能基團的轉(zhuǎn)移（3）水解酶：水解反應淀粉酶、蛋白酶、核酸酶、脂酶（4）裂合酶：從底物上移去一個基團而形成雙鍵的反應或其逆反應（5）異構(gòu)酶：同分異構(gòu)體相互轉(zhuǎn)換（6）連接酶：兩種分子合成一種分子四、酶的專一性（一）酶的專一性：酶對它所作用(zuyng)的底物有嚴格的選擇性。1、結(jié)構(gòu)(jigu)專一性（1）絕對專一性：只作用

8、于一個(y )底物對其它不起作用。（2）相對專一性：不只作用一種底物，對其中一個基團要求嚴格。2、立體異構(gòu)專一性：（1）旋光異構(gòu)專一性：L氨基酸 + H2O + O2 L氨基酸氧化酶酮酸 + NH3 + H2O2（2）幾何異構(gòu)專一性：只對幾何異構(gòu)體中的一種起作用.（二）關(guān)于酶作用專一性假說：1、鎖與鑰匙學說：專一性地契入到酶活性中心部位，固定底物楔入與互補的酶表面。2、誘導契合學說：二者接近時，酶蛋白受底物分子的誘導其構(gòu)象發(fā)生有利于底物結(jié)合的構(gòu)象變化，酶與底物在此基礎(chǔ)上互補契合進行反應。五 核酶（一）核酶的概念(ginin)：Cech1982年發(fā)現(xiàn)，嗜熱四膜蟲轉(zhuǎn)錄(zhun l)產(chǎn)物rRNA前

9、體）中413個核苷酸的內(nèi)含子，可使兩個外顯子拼接(pn ji)起來變成成熟的rRNA。催化反應無蛋白酶存在下發(fā)生，稱為自我拼接。Cech將這種具有催化活性的RNA稱為核酶（Ribozyme）。（二）核酶的種類1、催化分子內(nèi)反應（1）自我剪接：剪切+連接。（2）自我剪切：某些病毒的RNA，剪切是轉(zhuǎn)錄后加工方式之一，是基因復制和表達所必需的。2、催化分子間反應：如RNase P、 RNase P由蛋白質(zhì)和 RNA組成，其中起催化活性的是RNA，蛋白質(zhì)起維持構(gòu)象的作用（三）核酶研究的意義及應用前景1、抗病毒和抗腫瘤藥物的設(shè)計設(shè)計核酶基因構(gòu)建特定表達載體，已在不同的細胞表達成功。結(jié)果表明核酶基因?qū)爰?/p>

10、胞或體內(nèi)可以阻斷基因表達，用作抗病毒感染、抗腫瘤的有效藥物。核酶基因?qū)胍勋@得美國食品與藥品管理局批準。即將在臨床上使用。我國已在體外成功地剪切了乙肝，甲肝病毒等核酸片段。2、推動分子生物學研究在研究了核酶催化氨酰酯的水解可逆反應(fnyng)和轉(zhuǎn)移反應指出，核酶很可能具有氨酰tRNA合成酶和肽基轉(zhuǎn)移酶活性，這些(zhxi)反應均與蛋白質(zhì)生物合成有關(guān)，表明RNA在翻譯過程(guchng)和核糖體功能中起著非常重要的作用。問題的突破將是對分子生物學的貢獻。3、生物進化的研究具有催化功能RNA的重大發(fā)現(xiàn)，表明RNA是一種即能攜帶遺傳信息又具有生物催化功能的生物分子。因此很可能RNA早于蛋白質(zhì)和DN

11、A，是生命起源中首先出現(xiàn)的生物大分子，而一些有酶活性的內(nèi)含子可能是生物進化過程中殘存的分子“化石”。酶活性RNA的發(fā)現(xiàn)，提出了生物大分子和生命起源的新概念，無疑將促進對生物進化和生命起源的研究。六、抗體酶具有催化作用的抗體稱為抗體酶，本質(zhì)是免疫球蛋白。一、概念的提出：比較以下兩個概念：1、酶：與另一種分子專一性結(jié)合具有催化活性。2、抗體：免疫系統(tǒng)產(chǎn)生的依靠專一性的結(jié)合部位與抗原結(jié)合。催化的實質(zhì)：酶與底物專一性結(jié)合并形成過渡態(tài)。設(shè)想：用過渡態(tài)類似物免疫動物可能產(chǎn)生有催化作用的抗體。3、抗體酶產(chǎn)生的過程：如：酯酶水解過程酶活性中心有關(guān)(yugun)基團親核攻擊使底物形成中間過渡狀態(tài)。用中間過渡狀態(tài)

12、模擬類似物免疫動物(dngw)，得到專一性抗體，即可以水解酯鍵。4、抗體酶研究(ynji)的意義：1）為過渡態(tài)理論提供有利的實驗證據(jù)。2）醫(yī)學上，通過這種方法可以創(chuàng)建新的切割病毒分子和腫瘤分子抗體酶3）制藥工業(yè)，解決對映體的拆分問題4）用于生物傳感器的制造。第二節(jié)、酶的作用機制一、酶的活性部位（一）酶的活性部位的特點：1、概念：三維結(jié)構(gòu)上比較接近的少數(shù)特異的氨基酸殘基參與底物的結(jié)合與催化作用，這一與酶活力直接相關(guān)的區(qū)域稱酶的活性部位?；钚圆课挥袃蓚€功能部位：催化部位：決定催化能力。結(jié)合部位：決定專一性。對需要輔酶的酶，輔酶分子或輔酶分子上一部分結(jié)構(gòu)往往也是活性中心的組成部分。2、特點（1）活性

13、部位在酶分子的總體(zngt)只占相當小的部分（1-2%）。（2）酶的活性中心是三維實體(sht)。（3）酶的活性中心并不是(b shi)與底物互補的。（4）酶的活性部位是位于酶分子表面的裂隙內(nèi)的。（5）底物通過次級鍵結(jié)合到酶上。（6）酶活性部位具有柔性。（二）研究酶活性部位的方法1、酶分子側(cè)鏈基團的化學修飾：（1）非特異性共價修飾：某些化學試劑與酶 AA殘基側(cè)鏈基團發(fā)生氧化或還原等修飾反應，使基團結(jié)構(gòu)和性質(zhì)發(fā)生改變。鑒別標準：活力喪失程度與修飾劑濃度有正比關(guān)系；底物或可逆抑制劑與活性部位結(jié)合的可保護共價修飾劑的抑制作用。（3）親和標記法：修飾劑的特點：專一性引入酶活性部位,與底物結(jié)構(gòu)相似的修

14、飾劑與活性部位某一基團共價結(jié)合。酶必須空間結(jié)構(gòu)完整，活性部位才能與親和試劑結(jié)合，變性的酶或酶原不能結(jié)合。（三）酶催化反應的獨特性質(zhì)1、酶催化反應分兩類： A、電子(dinz)轉(zhuǎn)移。 B：電子和質(zhì)子(zhz)兩者或其它基團轉(zhuǎn)移。2、酶催化部位氨基酸：His,Ser,Cys,Lys,Glu,Asp側(cè)鏈功能(gngnng)基團。3、酶催化最適PH范圍小。4、與底物比 ，酶分子很大，活性部位比底物稍大，一個巨大的酶結(jié)構(gòu)對穩(wěn)定活性中心是必要的。5、活性中心基團多，協(xié)同催化。三、影響酶催化效率的有關(guān)因素（一）底物和酶的鄰近效應和定向效應鄰近效應：反應速度與反應物濃度成正比。酶促反應中酶和底物充分靠近。酶的

15、催化基團與底物結(jié)合于同一分子中而使有效濃度得以提高，使反應速率加快。定向效應：，酶的催化基團與底物反應基團之間的正確取位產(chǎn)生的效應。 （二）、底物的形變和誘導契合酶構(gòu)象變化同時，底物分子也發(fā)生變形，形成酶與底物復合物，進一步轉(zhuǎn)換成過渡態(tài)。 （三）、酸堿催化酶行廣義的酸堿催化，即質(zhì)子供體與受體間催化。每一分子上氨基酸側(cè)聯(lián)基團可以為反應提供質(zhì)子或接受質(zhì)子，從而加速反應。影響酸堿催化的反應(fnyng)速率的因素有兩個： （1）酸或堿的強度(qingd)； （2）質(zhì)子傳遞(chund)速率；在中性條件下咪唑基，既可以作為質(zhì)子供體，又可以作為質(zhì)子受體。咪唑基是催化反應最有效、最活潑的一個催化功能基團。

16、（四）、共價催化：又稱親核催化或親電子催化。底物與酶形成一個反應活性很高的共價中間物，降低活化能，使反應加速。（五）金屬離子催化1/3的酶催化活性需要金屬離子。金屬離子起穩(wěn)定中間物作用，避免逆反應。（六）多元催化和協(xié)同效應在酶催化反應中。幾個基元催化反應配合在一起共同作用。如胰凝乳蛋白酶（ Ser195,His57,Asp102 ）電荷中繼網(wǎng)、催化肽鏈水解、酸堿催化、共價催化共同作用，使酶反應加速。（七）活性部位的微環(huán)境的影響酶分子表面有一裂縫，活性部位位于疏水壞境的裂縫中。底物分子敏感鍵和酶催化基團間有很大作用力。兩個帶電基團靜電力比在極性環(huán)境中顯著提高，疏水微環(huán)境大大有利于酶的催化作用。小

17、結(jié)：以上討論酶高效催化七因素，不是同時在一個酶中起作用，也不是一種(y zhn)因素在所有酶中起作用。更可能的情況是對不同的酶，起作用的因素不同，各有其特點，可能分別受一種或幾種因素作用。四、催化反應機制(jzh)實例（一）溶菌酶1、溶菌酶一級結(jié)構(gòu)(jigu)有129個氨基酸殘基，四個二硫鍵、三級結(jié)構(gòu)不緊密。極性基團分布于表面，非極性基團在內(nèi)部。有一個狹長的凹穴，谷氨酸、天冬氨酸位于活性中心。底物：N-乙酰氨基葡萄糖（NAG)，N-乙酰氨基葡萄糖乳酸(NAM)的共聚物。NAG與NAM通過1，4糖苷鍵交替排列，六個單糖位于溶菌酶凹穴中。 2、催化機制酶與底物結(jié)合變形： Glu35提供質(zhì)子，糖苷鍵

18、斷裂成為正碳離子，Asp52-COO-穩(wěn)定碳正離子.。 Asp52與Glu35的協(xié)同作用，表現(xiàn)為酸堿催化。經(jīng)測定發(fā)現(xiàn)，酶與底物構(gòu)象都發(fā)生變化，底物(d w)由椅式到船式。(二）絲氨酸蛋白酶胰蛋白酶(y dn bi mi)、胰凝乳蛋白酶、彈性蛋白酶、枯草桿菌蛋白酶、凝血酶、纖溶酶。1、催化部位：絲氨酸附近(fjn)AA酸順序完全一樣。 彈性蛋白酶裂解小的中性氨基酸殘基肽鏈。 這三種酶分子量約25000，且具有相似的順序和三級結(jié)構(gòu)，緊密橢球體，專一性差別原因與結(jié)構(gòu)有關(guān)。第三節(jié)酶促反應的動力學各種因素對酶促反應速度的影響一、底物(d w)濃度對酶反應速度的影響米氏學說(xu shu)1、米氏公式(g

19、ngsh)的推導（略）1913年Michaelis和Menten 提出酶學基本原理的數(shù)學表達式米氏方程如下： 2、動力學參數(shù)意義（1）、米氏常數(shù)的意義：A、Km是酶的特征常數(shù)，只與酶本身性質(zhì)有關(guān)，而與酶濃度無關(guān)。C、 Km值最小時為最適底物， Km值可以判斷酶的專一性和天然底物，1/Km值可近似的表示酶對底物親和力。D、Km值實際用途：若已知某個酶的Km，就可以算出在某一底物濃度時，其反應速度相當于Vmax的百分率E、Km值可以幫助推斷某一代謝反應的方向和途徑。當一系列不同的酶催化代謝過程的連鎖反應時，確定各種酶的Km及相關(guān)底物濃度，可有助于尋找限速步驟。 A B C DKm 10-2 10-

20、3 10-4mol/LS 10-4 10-4 10-4 可推知(tu zh)限速步驟A B(2)Vmax對特定的底物也是一個特征(tzhng)常數(shù)， pH、溫度和離子(lz)強度等也影響Vmax。3、米氏常數(shù)的求法(1)、Lineweaver - Back雙倒數(shù)作圖法(2)、 Eadie-Hofstee 作圖法作圖法(3）Eisenthal和Cornish-Bowden直線作圖法 二、酶的抑制作用抑制作用：非變性，有選擇性。失活作用：變性，無選擇性。 (一）抑制作用類型：1、不可逆抑制作用與酶蛋白上基團共價結(jié)合，使之失活，不能用超過濾、透析的方法去除。分為專一性抑制作用，非專一性抑制作用。2、

21、可逆抑制作用：抑制劑與酶結(jié)合是可逆的，可以用透析除去。（1）競爭性抑制作用：抑制劑與底物競爭，從而阻止底物與酶的結(jié)合。 如丙二酸和戊二酸能與琥珀酸（丁二酸）脫氫酶結(jié)合，但不能催化脫氫。（2）非競爭性抑制(yzh)：酶抑制劑可以同時與底物及抑制劑結(jié)合，兩者沒有競爭(jngzhng)作用。EI+S EIS ES+I EIS （3）反競爭性抑制(yzh) 酶只有在與底物結(jié)合后，才能與抑制劑結(jié)合。ES+I ESI ESI P反競爭抑制常見于多底物反應中。（三）可逆抑制作用與不可逆抑制作用的鑒別1、透析、超濾、凝膠過濾法是否除去抑制劑區(qū)別可逆抑制和不可逆抑制。2、動力學方法：加入一定量的抑制劑，測不同濃

22、度的反應速度，以初速度對酶濃度作圖，與無抑制劑時對比，根據(jù)他們之間的差別判斷可逆、不可逆抑制。（四）可逆抑制的動力學常數(shù)1、競爭性抑制： Vmax不變，Km變大，表示酶對底物的親和力減小。2、非競爭性抑制：Km不變，Vmax變小3、反競爭性抑制，Vmax，Km均變小(五)一些重要的抑制劑1、不可逆抑制劑:（1）非專一性不可逆抑制劑A、有機磷化合物：a、抑制(yzh)某些蛋白酶及脂酶活力，與酶分子活性部位的Ser-OH共價(n ji)結(jié)合，使酶失活。b、強烈抑制乙酰膽堿脂酶活力，使乙酰膽堿不能分解為乙酸和膽堿。使一些以乙酰膽堿為傳導介質(zhì)的神經(jīng)系統(tǒng)處于過度興奮狀態(tài)，引起神經(jīng)中毒(zhng d)癥狀

23、神經(jīng)毒劑。B、有機汞、砷化合物：抑制含-SH的酶。C、氰化物：與酶中金屬離子形成較為穩(wěn)定的絡合物，如含鐵卟啉酶（細胞色素氧化酶）中的鐵離子結(jié)合，使酶失活而阻止細胞呼吸。D、重金屬：Ag+ Cu2+ Hg2+ Pb2+ Fe3+高濃度時，能使酶蛋白變性失活。低濃度時對某些酶活性產(chǎn)生抑制作用。E、烷化劑：含活潑鹵素原子，如碘乙酸，2，4二硝基氟苯，被作用基團有巰基，氨基，羧基，咪唑基，硫醚基。 ESH + ICH2COOH ESCH2COOH + HI（2）、專一性不可逆抑制劑親和標記試劑：具有底物類似結(jié)構(gòu)與相應酶結(jié)合，還帶有一活潑基團能與酶分子的必需基團反應，抑制酶的活性。因抑制是通過對酶的親和

24、力來對酶進行修飾標記，稱親和標記試劑。自殺性底物(d w):此類抑制劑具有與天然底物類似的結(jié)構(gòu)，而且本身與酶結(jié)合可以發(fā)生變化，變化使?jié)摲钚曰鶊F(j tun)暴露，作用于酶活性部位必須基團或輔基，使酶不可逆失活。2、可逆抑制劑競爭性抑制劑為最多（1）磺胺(hun n)藥磺胺藥是對氨基苯磺酰胺，是對氨基苯甲酸 的競爭性抑制劑。對氨基苯甲酸 是葉酸結(jié)構(gòu)的一部分，葉酸和二氫葉酸是核酸的嘌呤核苷酸合成中的重要輔酶四氫葉酸的前身，缺少四氫葉酸，細菌生長繁殖受影響。人體能直接利用食物中的葉酸，某些細菌不能直接利用外源葉酸，只能在二氫葉酸合成酶的作用下，利用對氨基苯甲酸為原料合成二氫葉酸，而磺胺藥物可與對氨

25、基苯甲酸相互競爭，抑制二氫葉酸的合成酶的活性，影響二氫葉酸合成，導致細菌生長繁殖受抑制，從而達到治病的效果?？拱┧幬锇⒗擒找彩抢眠@一原理設(shè)計出來的 。 三、溫度對酶反應速度的影響是鐘型曲線(qxin)，恒溫動物3540 。C ； 植物(zhw)4050 。C；某些(mu xi)高溫酶70。C 溫度的影響是兩方面的：1、溫度升高反應速度加快；2、溫度升高酶變性，變性。四、pH對酶反應速度的影響最適pH非特征常數(shù)，受許多因素影響，隨著底物濃度、緩沖液不同而不同。pH值影響酶活力的原因1、過酸過堿影響酶蛋白的構(gòu)象，使酶變性失活。2、pH變化不劇烈時，酶雖未變性，但活力受影響。pH影響酶活性基團

26、和底物的解離狀態(tài)，也可能影響到中間產(chǎn)物的形成，不利于催化生成產(chǎn)物。3、pH影響維持酶分子空間結(jié)構(gòu)有關(guān)基團解離，影響酶活性構(gòu)象。五、激活劑對酶反應速度的影響激活劑：凡能提高酶活性的物質(zhì)。大部分為無機離子，或簡單的有機化合物。金屬離子：K+ Na+ Ca2+ Mg2+ Zn2+ Fe2+。陰離子：Cl- Br- I- CN- PO43- 。鎂離子是多數(shù)激酶，合成酶的激活劑。氯離子是唾液淀粉酶的激活劑。1、激活劑的選擇性：對一種酶可能是激活，對另一種酶可能是抑制的彼此間拮抗作用。 K+ Na+ Ca2+ Mg2+ 2、激活(j hu)劑的濃度效應：濃度升高可由激活轉(zhuǎn)變?yōu)橐种啤?、小分子有機(yuj)

27、化合物可作為酶的激活劑（1）某些(mu xi)還原劑：半胱氨酸、還原型谷胱甘肽、氰化物等，（2）螯合劑：EDTA，去除重金屬對酶的抑制。第四節(jié) 酶活性的調(diào)節(jié)控制一、別構(gòu)調(diào)控1、別構(gòu)調(diào)節(jié)：酶分子的非催化部位與某些化合物可逆的非共價結(jié)合后發(fā)生構(gòu)象的變化，進而改變酶活性狀態(tài)。別構(gòu)酶：具有這種調(diào)節(jié)作用的酶稱別構(gòu)酶，凡使酶發(fā)生別構(gòu)作用的物質(zhì)稱效應物。效應物：通常是小分子代謝物或輔因子。（別構(gòu)劑） （調(diào)節(jié)物 ）正效應物（別構(gòu)激活劑）：活性增強。負效應物（別構(gòu)抑制劑）：活性減弱。，別構(gòu)酶是代謝途徑的調(diào)節(jié)酶。別構(gòu)調(diào)節(jié)普遍存在于生物界。許多代謝途徑的關(guān)鍵酶利用別構(gòu)調(diào)節(jié)來控制代謝途徑之間的平衡。同促效應：底物對別

28、構(gòu)酶的調(diào)節(jié)作用。異促效應：非底物對別構(gòu)酶的調(diào)節(jié)作用。 2、別構(gòu)酶的結(jié)構(gòu)(jigu)特點：（1）別構(gòu)酶一般是寡聚酶，多個(du )亞基，亞基間非共價結(jié)合。（2）除活性中心(zhngxn)外還有別構(gòu)中心。3、別構(gòu)酶的性質(zhì)：（1）調(diào)節(jié)部位與活性部位通過構(gòu)象變化產(chǎn)生協(xié)同效應。（2）動力學：不符合米氏方程。（2）序變模型：A、只有當與別構(gòu)酶結(jié)合后才誘導T態(tài)向 R態(tài)的轉(zhuǎn)變。B、別構(gòu)酶的構(gòu)象以序變方式進行的。C、亞基之間的相互作用可以是正協(xié)同也可以是負協(xié)同。二、酶原激活體內(nèi)合成的不具有活性的蛋白質(zhì)稱為前體，經(jīng)專一性水解后可變成活性蛋白質(zhì)，如活性蛋白質(zhì)是酶，這個前體稱酶原。該活化過程是生物體的一種調(diào)控機制。這

29、種調(diào)控的特點由無活性狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榛钚誀顟B(tài)，是不可逆的。1、消化道系統(tǒng)蛋白酶原的激活胰凝乳蛋白酶，彈性蛋白酶和羧肽酶以酶原形式在胰臟中產(chǎn)生。如在胰臟中以活化形式存在。胰臟會被水解而破壞，因此胰臟有保護措施，防止它們提早活化，胰臟中酶原激活都要通過胰蛋白酶作用。胰蛋白酶關(guān)鍵，胰臟中存在較豐富的胰蛋白酶抑制劑，抑制胰蛋白酶活性，酶原在胰臟中提早活化是胰腺炎特征，嚴重可以致命，胰蛋白酶的抑制劑可治療胰腺炎。2）胃蛋白酶(wi dn bi mi)原的激活： 胃蛋白酶(wi dn bi mi)原由胃壁細胞分泌，392AA組成，在胃酸(wi sun)氫離子作用下，低于pH5時，酶原自動激活，從氨基端失去44A

30、A殘基-堿性前體片段后，轉(zhuǎn)變?yōu)楦叨人嵝?，有活性的胃蛋白酶。胃蛋白酶在胃中消化蛋白質(zhì)，最適pH值為2。3）胰蛋白酶原的激活：由胰腺細胞分泌，進入小腸后，在Ca2+作用下被腸激酶激活，從氨基端水解下酸性6肽，構(gòu)象變化成活性形式，胰蛋白酶是胰臟所有蛋白酶的共同激活劑。三、可逆的共價修飾這種調(diào)控通過共價調(diào)節(jié)酶進行。共價調(diào)節(jié)酶通過其它酶對多肽鏈上某些基團進行可逆的共價修飾，可以使其在活性與非活性之間轉(zhuǎn)變，從而調(diào)節(jié)酶的活性。目前已有56種類型可逆修飾酶：磷酸化、腺苷?；⒛蜍挣；DP核糖基化、甲基化。 eg:蛋白質(zhì)的磷酸化蛋白質(zhì)的磷酸化與脫磷酸化是生物體內(nèi)的一個普遍的調(diào)控方式。蛋白質(zhì) _ 蛋白質(zhì)nPi

31、 正逆反應的酶不同(b tn)底物(d w)蛋白質(zhì)磷酸化AA殘基有兩類：（1）Thr 、Ser、 Tyr 、Asp 、GluPO鍵連接(linji)。（2）Lys 、Arg 、HisPN鍵連接。主要磷酸化Ser、Thy、個別為Tyr，被磷酸化的殘基可以是一個、兩個或多個。四、同工酶1、概念：這類酶有兩個或兩個以上的亞基聚合而成，他們催化同一反應，但分子結(jié)構(gòu)、理化性質(zhì)及反應機理不同。同工酶存在于同一種屬或同一個體的不同組織中，也可存在于同一組織和細胞中。2、舉例：乳酸脫氫酶。乳酸 丙酮酶五種同工酶，全酶四個亞基，五種酶在不同組織，器官中含量不同。臨床醫(yī)學常利用這些同工酶在血清中相對含量的改變作為

32、某臟器病變，鑒別診斷的依據(jù)。3、同工酶的理論和實踐意義調(diào)控代謝過程：微生物中某些同工酶在分支代謝調(diào)節(jié)中起重要作用。遺傳，發(fā)育等。思考題：酶活性的調(diào)節(jié)方式有哪些？第五節(jié)、酶的活力測定和分離純化一、酶活力的測定酶活力(hul)指酶催化一定化學反應的能力。1、酶活力(hul)與酶反應速度：測定酶活力(hul)即測定酶反應速度,即測定單位時間、單位體積底物減少量或產(chǎn)物增加量來表示。2、酶活力單位（active unit)：酶活力的大小即酶含量的多少，用酶活力單位表示，即酶單位（U).酶單位（U)的定義：在一定條件下，一定時間內(nèi)將一定量的底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物的酶量。國際單位（IU）：最適條件下，在1分鐘內(nèi)催化

33、1微摩爾底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物所需酶量。即1IU=1mol/min Kat單位：最適條件下，每秒鐘催化1微摩爾底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物所需酶量定義為1Kat（1Kat=1mols-1 ）。換算：1Kat=60*106IU 1IU=1/60Kat=16.7nKat 3、酶的比活力（specific activity):每毫克蛋白質(zhì)所含酶的活力單位數(shù)量。比活力=活力U/mg蛋白=總活力/總蛋白mg數(shù)。4、酶活力的測定方法：測定酶活力就是測定產(chǎn)物的增加或底物的減少。主要根據(jù)產(chǎn)物或底物的物理化學性質(zhì)來決定具體酶催化反應的測定方法。（1）分光光度法：利用底物或產(chǎn)物在紫外或可見光部分的光吸收不同。選擇一適當波長，測定反應中

34、反應進行的情況。優(yōu)點(yudin)：簡便，節(jié)省時間和樣品。酶活力測定(cdng)中最重要的方法。幾乎(jh)所有的氧化還原酶都可以用此法。如:脫氫酶的輔酶NADPH在340nm有吸收高峰，而氧化型則無，因此對這類酶活力測定可以測340nm處光吸收變化。2、熒光法：根據(jù)底物或產(chǎn)物的熒光性質(zhì)的差別來進行測定。優(yōu)點：靈敏度高。缺點：易受其它物質(zhì)干擾。3、電化學分析法：PH測定法，用PH計測定PH變化測定酶反應速率。4、化學分析法：測某一時刻t底物或產(chǎn)物濃度。還有旋光法、量氣法、量熱法、同位素測定等方法。 二、酶的分離提純兩方面目的：研究酶的性質(zhì)、作用、反應動力學、結(jié)構(gòu)和功能的關(guān)系、闡明代謝途徑；生化

35、試劑、藥物。酶絕大多數(shù)是蛋白質(zhì)，酶的分離純化方法也就是蛋白質(zhì)提純的方法。酶提純主要包括：1、酶制劑濃縮； 2、雜蛋白和雜質(zhì)去除。 分離純化方法衡量(hng ling)指標： 1、總活力(hul)回收 2、比活力提高(t go)的倍數(shù)（1）選材：含有所需酶的材料。（2）破碎細胞：滲透壓、搗碎、超聲波（3）抽提：低溫下，以水或低鹽緩沖液從組織勻漿中抽提酶，得粗酶制劑。（4）分離及純化：低溫0-5C（5）結(jié)晶：（6）保存：低溫。第六節(jié)酶工程簡介1、酶工程的主要研究內(nèi)容有：自然酶的進一步開發(fā)和大規(guī)模應用，通過化學的和遺傳學的修飾，進一步探求酶的結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系;2、大力改善工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)學和科研用酶制

36、劑的熱穩(wěn)定性、對氧的穩(wěn)定性、對重金屬的穩(wěn)定性、對pH的穩(wěn)定性，提高催化效率;改變反應的最適pH值等等。3、研究設(shè)計制造優(yōu)質(zhì)的超自然酶;研制模擬酶催化功能的催化劑。目的是獲得高活力、高穩(wěn)定性及高應用潛力的酶從解決問題的手段來看，可以概括為化學和生物學兩個大類型，分別稱為化學酶工程和生物酶工程， 一、化學酶工程主要是由酶學與化學工程技術(shù)相互參透和結(jié)合形成的。1、天然酶的開發(fā)應用目前己經(jīng)發(fā)現(xiàn)和鑒定的酶，約有3000多種，小批量生產(chǎn)的商品酶約有800多種，大規(guī)模生產(chǎn)和應用的酶僅約2030種。自然酶的來源是微生物、動物和植物，其中(qzhng)以微生物為主，動植物來源的酶次之，工業(yè)酶制劑更是以微生物來源

37、為主。目前遺傳工程中研究過的各種( zhn)限制性核酸內(nèi)切酶、連接酶等已超過1000種，絕大多數(shù)都來源(liyun) 于原核細胞。2、化學修飾酶在酶工程中，酶的化學修飾，其目的主要在于加強酶的穩(wěn)定性;對于醫(yī)學上的治療用酶，還有一個目的，是降低或消除酶分子的免疫原性。在基礎(chǔ)酶學研究中，化學修飾法是探討酶活性中心性質(zhì)的重要手段。從應用角度考慮，常用下述三種途徑對酶蛋白進行化學修飾，以改善其性能。 （1）化學修飾酶的功能基酶分子中的可離解基團如氨基、羧基;羥基、琉基、咪唑基等，都是可能修飾的基團。為了改善酶的穩(wěn)定性，通過脫氨基作用，消除酶分子表面氨基;通過?；磻淖儌?cè)鏈羥基性質(zhì)。這些修飾反應可穩(wěn)定酶分子有利的催化活性現(xiàn)象;提高抗變性的能力，例如：抗白血病藥物(yow)天冬酰胺酶，經(jīng)修飾后可使其在血漿中的穩(wěn)定性提高數(shù)倍，因而延長了療效（2）交聯(lián)反應(fnyng)某些雙功能(gngnng)試劑如二異硫氰酸酯(S=C=N一N=C=S)、戊二醛(OHC-CH2一CH2一CH2-CHO)其分子兩端的功能基團(如醛基)，可與酶分子中或分子間肽鏈的二個游離氨基分別發(fā)生反應，使