微生物的酶9課件

第四章微生物的生理

第一節(jié)微生物的酶

酶是動物、植物及微生物等生物體內(nèi)合成的、催化生物化學反應(yīng)的、并傳遞電子、原子和化學基團的生物催化劑。能在機體中十分溫和的條件下，高效率地催化各種生物化學反應(yīng)，促進生物體的新陳代謝。生命活動中的消化、吸收、呼吸、運動和生殖都是酶促反應(yīng)過程。酶是細胞賴以生存的基礎(chǔ)。細胞新陳代謝包括的所有化學反應(yīng)幾乎都是在酶的催化下進行的。第四章微生物的生理

第一節(jié)微生物的酶1一、酶的組成按照酶的化學組成可將酶分為單純酶和結(jié)合酶兩大類。單純酶分子中只有氨基酸殘基組成的肽鏈，結(jié)合酶分子中則除了多肽鏈組成的蛋白質(zhì)，還有非蛋白成分，如金屬離子、鐵卟啉或含B族維生素的小分子有機物。結(jié)合酶的蛋白質(zhì)部分稱為酶蛋白，非蛋白質(zhì)部分統(tǒng)稱為輔助因子，兩者一起組成全酶；只有全酶才有催化活性，如果兩者分開則酶活力消失。非蛋白質(zhì)部分如鐵卟啉或含B族維生素的化合物若與酶蛋白以共價鍵相連的稱為輔基，用透析或超濾等方法不能使它們與酶蛋白分開；反之兩者以非共價鍵相連的稱為輔酶，可用上述方法把兩者分開。一、酶的組成2第一節(jié)微生物的酶(一)酶的組成形式微生物的酶單成分酶全酶酶蛋白+非蛋白質(zhì)小分子有機物脫氫酶酶蛋白+金屬離子細胞色素氧化酶

酶蛋白+非蛋白質(zhì)小分子有機物+金屬離子丙酮酸脫氫酶水解酶第一節(jié)微生物的酶(一)酶的組成形式微生物的酶單成分酶全酶3一、酶的組成酶的輔助因子包括金屬離子及小分子復雜有機化合物。它們本身無催化作用，但參與氧化還原或運載?；d體的作用，現(xiàn)在還認為有些蛋白質(zhì)也屬于這一類，稱為蛋白輔酶。大多數(shù)情況下，可以通過透析或其他的方法將全酶中的輔助因子除去。例如，酵母提取物有催化葡萄糖發(fā)酵的能力，透析除去輔助因子I（C0I）后，酵母提取物就失去了催化能力，這種與酶蛋白松弛結(jié)合的輔助因子稱為輔酶。一、酶的組成酶的輔助因子包括金屬離子及小分子復雜有機化合物。4一、酶的組成但是在少數(shù)情況下，有一些輔助因子是以共價鍵和酶蛋白較牢固的結(jié)合在一起的，不易透析除去，這種輔助因子稱為輔基。例如，細胞色素氧化酶與鐵卟啉輔基結(jié)合較牢固，輔基鐵卟啉不易除去。所以，輔基與輔酶的區(qū)別只在于它們與酶蛋白結(jié)合的牢固程度不同，并無嚴格的界限。一、酶的組成但是在少數(shù)情況下，有一些輔助因子是以共價鍵和酶蛋5一、酶的組成輔酶及輔基一般在酶促反應(yīng)中起攜帶及轉(zhuǎn)移電子、原子或功能基中間體的作用，因此有的輔酶或輔基也叫做底物載體。在催化反應(yīng)中，酶蛋白與輔助因子所起的作用不同，酶反應(yīng)的專一性及高效率取決于酶蛋白本身，而輔助因子則直接對電子、原子或某些化學基因起傳遞作用。金屬離子的功能可能是酶活性中心的組成成分；有的可能在穩(wěn)定酶分子的構(gòu)象上起作用；有的可能作為橋梁使酶與底物相連接。輔酶與輔基在催化反應(yīng)中作為氫(H+和e)或某些化學基團的載體，起傳遞氫或化學基團的作用。一、酶的組成輔酶及輔基一般在酶促反應(yīng)中起攜帶及轉(zhuǎn)移電子、原子6一、酶的組成（二）幾種重要輔基和輔酶見（P101～104）常見的輔酶和輔基有：輔酶A（CoA或CoASH）、NAD（輔酶I）和NADP（輔酶II）、FMN（黃素單核苷酸）和FAD（黃素腺嘌呤二核苷酸）、輔酶Q（CoQ）、磷酸腺苷及其他核苷酸類（包括AMP、ADP、ATP、GTP、UTP、CTP等）。專性厭氧菌特有的輔酶：輔酶M、F420（輔酶420）、F430（輔酶430）等。一、酶的組成（二）幾種重要輔基和輔酶見（P101～104）7二、酶蛋白的結(jié)構(gòu)

蛋白的結(jié)構(gòu)分為一級、二級、和三級，少數(shù)酶具有四級結(jié)構(gòu)。一級結(jié)構(gòu)：指多肽本身結(jié)構(gòu)。（由肽鍵—C0—NH—連接氨基酸）二級結(jié)構(gòu)：由多肽鏈形成的初級空間結(jié)構(gòu)，由氫鍵＞C=0…H—N＜維持其穩(wěn)定性。三級結(jié)構(gòu)：是在二級結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，多肽進一步彎曲盤繞形成更復雜的構(gòu)型。由氫鍵＞C=0…H—N＜、鹽鍵—NH3+—00C—及疏水鍵盤維持三級結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。四級結(jié)構(gòu)：由幾個或幾十個亞基形成。二、酶蛋白的結(jié)構(gòu)蛋白的結(jié)構(gòu)分為一級、二級、和三級，少數(shù)酶具8第一節(jié)微生物的酶二、酶蛋白的結(jié)構(gòu)二級結(jié)構(gòu)三級結(jié)構(gòu)四級結(jié)構(gòu)第一節(jié)微生物的酶二、酶蛋白的結(jié)構(gòu)二級結(jié)構(gòu)三級結(jié)構(gòu)四級結(jié)9酶蛋白結(jié)構(gòu)圖酶蛋白10三、酶的活性中心酶的活性中心是指酶蛋白分子中與底物結(jié)合，并起催化作用的小部分氨基酸微區(qū)。對于不需要輔酶的酶來說，活性中心就是酶分子中在三級結(jié)構(gòu)上比較靠近的少數(shù)幾個氨基酸殘基或是這些殘基上的某些基團，它們在一級結(jié)構(gòu)上可能相距甚遠，甚至位于不同肽鏈上，通過肽鍵的盤繞、折疊而在空間構(gòu)象上相互靠近；對于需要輔酶的酶來說，輔酶分子或輔酶分子上的某一部分結(jié)構(gòu)往往就是活性中心的組成部分。三、酶的活性中心酶的活性中心是指酶蛋白分子中與底物結(jié)合，并起11三、酶的活性中心一般認為活性中心有兩個功能部位：①結(jié)合部位：一定的底物靠近此部位結(jié)合到酶分子上。②催化部位：底物的鍵在此部位被打斷或形成新的鍵，從而發(fā)生一定的化學變化?；钚灾行牡男纬梢竺傅鞍追肿泳哂幸欢ǖ目臻g構(gòu)象，因此，酶分子中的其它部分的作用對于酶的催化來說，可能是次要的，但絕不是毫無意義的，它們至少為酶活性中心的形成提供了結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。所以酶的活性中心與酶蛋白空間構(gòu)象的完整性之間，是辯證統(tǒng)一的關(guān)系。當外界物理化學因素破壞了酶的結(jié)構(gòu)時，首先就可能影響活性中心的特定結(jié)構(gòu)，結(jié)果就必然影響酶活力。三、酶的活性中心一般認為活性中心有兩個功能部位：①結(jié)合部位：12牛胰核糖核酸酶的活性中心牛胰核糖核酸酶13微生物的酶9課件14微生物的酶9課件15四、酶的分類與命名(一）酶的分類1、國際系統(tǒng)分類法及酶的編號按酶所催化的化學反應(yīng)類型，把酶化分為6類，即1、水解酶類：是催化大分子有機物水解成小分子的酶。2、氧化還原酶類：是催化氧化還原反應(yīng)的酶。3、轉(zhuǎn)移酶類：是催化底物因團轉(zhuǎn)移到另一有機物上的酶。4、異構(gòu)酶類：催化同分異構(gòu)分子內(nèi)的基團重新排列。5、裂解酶類：催化有機物裂解分小分子有機物。6、合成酶類：催化底物的合成反應(yīng)。四、酶的分類與命名(一）酶的分類16四、酶的分類與命名（二）酶的命名1、按酶在細胞的不同部位，可把酶分為：胞外酶、胞內(nèi)酶和表面酶。2、按酶作用底物的不同，可把酶分為：淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶、纖維素酶、核糖核酸酶。四、酶的分類與命名（二）酶的命名17四、酶的分類與命名（三）根據(jù)酶蛋白分子特點又可將酶分為三類1、單體酶只有一條多肽鏈，屬于這一類的酶很少，一般都是催化水解反應(yīng)酶，分子量在13,000～35,000之間，如溶菌酶、胰蛋白酶等。2、寡聚酶由幾個甚至幾十個亞基組成，這些亞基可以是相同的多肽鏈，也可以是不同的多肽鏈。亞基之間不是共價結(jié)合，彼此很容易分開。寡聚酶分子量從35,000到幾百萬。3、多酶體系是由幾種酶彼此嵌合形成的復合體。它有利于一系列反應(yīng)的連續(xù)進行。例如在脂肪合成中的脂肪酸合成酶復合體。四、酶的分類與命名（三）根據(jù)酶蛋白分子特點又可將酶分為三類18五、酶的催化特性

酶作為生物催化劑，具有一般催化劑的特征：（1）能加快化學反應(yīng)的速度，而本身在反應(yīng)前后沒有結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的改變；（2）只能縮短反應(yīng)達到平衡所需要的時間而不能改變反應(yīng)的平衡點。五、酶的催化特性

酶作為生物催化劑，具有一般催化劑的特征：19五、酶的催化特性

酶作為一種生物大分子又有其不同之處：

1、酶具有一般催化劑的共性用量少而催化效率高；不改變化學反應(yīng)的平衡點，可降低反應(yīng)的活化能2

酶具有高度專一性酶對底物及催化的反應(yīng)有嚴格的選擇性（專一性），一種酶僅能作用于一種物質(zhì)或一類結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)，發(fā)生一定的化學反應(yīng)，這種對底物的選擇性稱為酶的專一性。如蛋白酶只能水解蛋白質(zhì)、脂肪酶只能水解脂肪、而淀粉酶只能作用于淀粉。3反應(yīng)條件溫和酶催化的反應(yīng)是在常溫、常壓和近中性的溶液條件下進行。酶本身是蛋白質(zhì)，故強酸、強堿、高溫、高壓、紫外線、重金屬鹽等一切導致蛋白質(zhì)不可逆變性的因素，都能使酶受到破壞而喪失其催化活性。五、酶的催化特性

酶作為一種生物大分子又有其不同之處：20酶作為一種生物大分子又有其不同之處：4

酶對環(huán)境條件的變化極為敏感

酶是生物大分子，對環(huán)境的變化非常敏感，高溫、強酸或強堿、重金屬等引起蛋白質(zhì)變性的條件，都能使酶喪失活性。同時酶也常因溫度、pH的輕微改變或抑制劑的存在而使其活性發(fā)生改變。5、催化效率高

酶催化反應(yīng)的速率比非催化反應(yīng)高108-1020倍，比非生物催化劑高107-1013倍。如過氧化氫酶催化過氧化氫分解的的反應(yīng)，若用鐵離子作為催化劑，反應(yīng)速率為6×10-4；若用過氧化氫酶催化，反應(yīng)速率為6×106。酶能高效催化主要是能降低反應(yīng)的活化能。酶作為一種生物大分子又有其不同之處：4

酶對環(huán)境條件的變化21

六、影響酶活力的因素

影響酶活力的因素有以下幾個方面：

1、酶濃度對酶促反應(yīng)速度的影響在酶促反應(yīng)中，如果底物濃度足夠大，足以使酶飽和則反應(yīng)速度與酶濃度成正比。這里使用的酶必須是純酶制劑或不含抑制物的粗酶制劑。2、底物濃度對酶反應(yīng)速度的影響在生化反應(yīng)中，若酶的濃度為定值，底物的起始濃度較低時，酶促反應(yīng)速度與底物濃度成正比，即隨底物濃度的增加而增加。但在實際測定中，即使酶濃度足夠高，隨著底物濃度的升高，酶促反應(yīng)速度并沒有因此增加，甚至受到抑制。

六、影響酶活力的因素

影響酶活力的因素有以下幾個方面：

122其原因是：①高濃度的底物降低了水的有效濃度，降低了分子擴散性，從而降低了酶促反應(yīng)速度。②過量的底物與激化劑結(jié)構(gòu)，降低了激活劑的有效濃度，也會降低酶促反應(yīng)速度。③過量的底物聚集在酶分子上，生成無活性的中間產(chǎn)物，不能釋放出酶分子，從而也會降低反應(yīng)速度。其原因是：231．酶濃度對酶促反應(yīng)的影響酶促反應(yīng)速度與酶分子濃度成正比。當?shù)孜锓肿訚舛茸銐驎r，酶分子越多，底物轉(zhuǎn)化的速度越快。1．酶濃度對酶促反應(yīng)的影響242．底物濃度對酶促反應(yīng)的影響若酶的濃度為定值，底物的起始濃度較低時，酶促反應(yīng)速度與底物濃度成正比，即隨底物濃度的增加而增加。當所有的酶與底物結(jié)合生成ES后，即使再增加底物濃度，中間產(chǎn)物濃度[ES]也不會增加，酶促反應(yīng)速度也不增加在底物濃度相同的條件下，酶促反應(yīng)速度與酶的初始濃度成正比。酶的初始濃度大，其酶促反應(yīng)速度就大。2．底物濃度對酶促反應(yīng)的影響25影響酶活力的因素有以下幾個方面：

3、溫度對酶促反應(yīng)速度的影響各種酶在最適溫度范圍內(nèi)，酶活性最強，酶促反應(yīng)速度最大。在適宜的溫度范圍內(nèi)，溫度每升高10C0，酶促反應(yīng)速度可相應(yīng)提高1～2倍。用溫度系數(shù)Q10來表示溫度對酶促反應(yīng)的影響。Q10表示溫度每升高10C0，酶反應(yīng)速度隨之相應(yīng)提高的因素。影響酶活力的因素有以下幾個方面：

3、溫度對酶促反應(yīng)速度的影26影響酶活力的因素有以下幾個方面：溫度對酶促反應(yīng)速度的影響有兩個方面：一方面是當溫度升高時，反應(yīng)速度也加快，這與一般化學反應(yīng)一樣。另一方面，隨溫度升高而使酶逐步變性，即通過減少有活性的酶而降低酶的反應(yīng)速度。酶反應(yīng)的最適溫度就是這兩種過程平衡的結(jié)果，在低于最適溫度時，前一種效應(yīng)為主，在高于最適溫度時，后一效應(yīng)為主，因而酶活性迅速喪失，反應(yīng)速度很快下降。大部分酶在60C0下上變性，少數(shù)酶能耐受較高的溫度，如細菌淀粉酶在93C0下活力最高，又如牛胰核糖核酸酶加熱到100C0仍不失活。影響酶活力的因素有以下幾個方面：溫度對酶促反應(yīng)速度的影響有兩27影響酶活力的因素有以下幾個方面：最適溫度不是酶的特征物理常數(shù)，而是上述影響的綜合結(jié)果，它不是一個固定值，而與酶作用時間的長短有關(guān)，酶可以在短時間內(nèi)耐受較高的溫度，然而當酶反應(yīng)時間延長時，最適溫度向溫度降低的方向移動。因此，嚴格的講，僅僅在酶反應(yīng)時間已經(jīng)規(guī)定了的情況下，才有最適溫度。酶在干燥狀態(tài)下，比在潮濕狀態(tài)下，對溫度的耐受力要高。這一點已用于指導酶的保藏。有些酶的干粉制劑可在濕適溫下放置一段時間。而其水溶液則必須保存于冰箱中；制成冰凍干粉的酶制劑可于冰箱中放置幾個月，甚至更長時間，而未制成這種干粉的酶溶液在冰箱中只能保存幾周，甚至幾天就會失活。影響酶活力的因素有以下幾個方面：最適溫度不是酶的特征物理常數(shù)28一般微生物的溫度最適范圍在25~60℃。溫度的影響存在三基點：最高、最適、最低。溫度過高會破壞酶蛋白，造成變性；（約60℃）溫度過低會使酶作用降低或停止，但可以恢復。（約4℃）不同微生物的溫度適應(yīng)范圍不同。微生物的酶9課件29影響酶活力的因素有以下幾個方面：4、PH對酶促反應(yīng)速度的影響大部分酶的活力受其環(huán)境PH的影響，在一定PH下，酶反應(yīng)具有最大速度，高于或低于此值，反應(yīng)速度下降，通常稱此PH為酶反應(yīng)的最適PH。最適PH有時因底物種類、濃度及緩沖液成分不同而不同。而且常與酶的等電點不一致，此因，酶的最適PH并不是一個常數(shù)，只是在一定條件下才有意義。影響酶活力的因素有以下幾個方面：4、PH對酶促反應(yīng)速度的影響30PH影響活力的原因可能有以下幾個方面：①過酸過堿會影響酶蛋白的構(gòu)象，甚至使酶變性而失活。②當PH改變不很劇烈時，酶雖不變性，但活力受影響。因為PH會影響底物分子的解離狀態(tài)；也會影響酶分子解離狀態(tài)，最適PH與酶活力中心結(jié)合底物的基團及參與催化的基團的PH值有關(guān)，往往只有一種解離狀態(tài)最有利于與底物結(jié)合，在此PH下酶活力最高；也可能影響到中間產(chǎn)物ES的解離狀態(tài)?？傊加绊懙紼S的形成，從而降低酶活性。③PH影響分子中另一些基團的解離，這些基團的離子化狀態(tài)與酶的專一性及酶分子活力中心的構(gòu)象有關(guān)。PH影響活力的原因可能有以下幾個方面：31影響酶活力的因素有以下幾個方面：5、激活劑對酶促反應(yīng)速度的影響能激活酶的物質(zhì)稱為酶的激活劑。激活劑有：無機陽離子；無機陰離子；有機化合物。許多酶只有當某一種適應(yīng)的激活劑存在時，才表現(xiàn)出催化活性或強化其催化活性，這稱為對酶的激活作用。影響酶活力的因素有以下幾個方面：5、激活劑對酶促反應(yīng)速度的影32影響酶活力的因素有以下幾個方面：6、抑制劑對酶促反應(yīng)速度的影響酶是蛋白質(zhì)，凡使酶蛋白變性而起酶活力喪失的作用稱為失活作用。凡使酶活力下降，但并不引起酶蛋白變性的作用稱為抑制作用。所以，抑制作用與變性作用是不同的。某些物質(zhì)，它們并不引起酶蛋白變性，但能與酶分子上的某些必需基團（主要是指酶活性中心上的一些基團）發(fā)生化學反應(yīng)，因而引起酶活力下降，甚至喪失，致使酶反應(yīng)速度降低。能引起這種抑制作用的物質(zhì)叫做酶的抑制劑。影響酶活力的因素有以下幾個方面：6、抑制劑對酶促反應(yīng)速度的影336、抑制劑對酶促反應(yīng)速度的影響

研究抑制劑對酶的作用是非常重要的，它有力地推動了生物機體代謝途徑、某些藥物的作用機理、酶活性中心內(nèi)功能基團的性質(zhì)、維持酶分子構(gòu)象的功能基的性質(zhì)，酶的底物專一性以及酶的作用機理等重要課題等研究的進展。根據(jù)抑制劑與酶作用方式及抑制作用是否可逆，可將抑制作用分為兩大類。（1）不可逆的抑制作用：這類抑制劑通常以比較牢固的共價鍵與酶蛋白中的基團結(jié)合，而使酶失活。不能用透析、超濾等方法除去抑制劑而恢復酶活性。6、抑制劑對酶促反應(yīng)速度的影響

研究抑制劑對酶的作用是非常重346、抑制劑對酶促反應(yīng)速度的影響（2）可逆的抑制作用：這類抑制劑與酶蛋白的結(jié)合是可逆的，可用透析法除去抑制劑，恢復酶的活性。根據(jù)抑制劑與底物的關(guān)系，可逆抑制作用分為三種類型：①競爭性抑制：抑制劑與底物競爭，從而阻止底物與酶的結(jié)合。因酶的活性中心不能同時即與抑制劑（I）作用，又與底物（S）作用。這是最常見的一種可逆的抑制作用。但可以通過增加底物濃度而解除這種抑制。6、抑制劑對酶促反應(yīng)速度的影響（2）可逆的抑制作用：35②非競爭性抑制：酶可以同時與底物及抑制劑結(jié)合。兩者沒有競爭作用。酶與抑制劑結(jié)合后，還可以與底物結(jié)合：EI+I→ESI；酶與底物結(jié)合后也可還可以與抑制劑結(jié)合ES+I→ESI。但是中間物ESI不能進一步分解為產(chǎn)物，因此酶活性降低。③反競爭性抑制：酶只有在與底物結(jié)合，才能與抑制劑結(jié)合，即ES+I→ESI，E+I→X。比較起來，這種抑制作用最不重要。②非競爭性抑制：36補充：酶的應(yīng)用1.皮革脫毛傳統(tǒng)方式：灰堿法（生石灰和硫化鈉）缺點：污染、勞動強度大、效率低。蛋白酶法：蛋白酶分解優(yōu)點：效率高、勞動條件好；無污染。2.生物制漿利用微生物的酶分解原料中的木質(zhì)素，形成纖維素用于造紙。補充：酶的應(yīng)用37[總結(jié)新課]1、酶是生物催化劑，它于一般催化劑有五個方面的共性：用量少催化效果率高；不改變化學反應(yīng)的平衡點；可降低反應(yīng)的活化能；酶活力的調(diào)節(jié)控制；酶的催化活力與輔酶、輔基和金屬離子有關(guān)。2、酶蛋白具有一、二、三、四級結(jié)構(gòu)3、酶的分類4、影響酶活力的因素

[布置作業(yè)]P1611、2、3、4、5、6、[總結(jié)新課]38第四章微生物的生理

第一節(jié)微生物的酶

酶是動物、植物及微生物等生物體內(nèi)合成的、催化生物化學反應(yīng)的、并傳遞電子、原子和化學基團的生物催化劑。能在機體中十分溫和的條件下，高效率地催化各種生物化學反應(yīng)，促進生物體的新陳代謝。生命活動中的消化、吸收、呼吸、運動和生殖都是酶促反應(yīng)過程。酶是細胞賴以生存的基礎(chǔ)。細胞新陳代謝包括的所有化學反應(yīng)幾乎都是在酶的催化下進行的。第四章微生物的生理

第一節(jié)微生物的酶39一、酶的組成按照酶的化學組成可將酶分為單純酶和結(jié)合酶兩大類。單純酶分子中只有氨基酸殘基組成的肽鏈，結(jié)合酶分子中則除了多肽鏈組成的蛋白質(zhì)，還有非蛋白成分，如金屬離子、鐵卟啉或含B族維生素的小分子有機物。結(jié)合酶的蛋白質(zhì)部分稱為酶蛋白，非蛋白質(zhì)部分統(tǒng)稱為輔助因子，兩者一起組成全酶；只有全酶才有催化活性，如果兩者分開則酶活力消失。非蛋白質(zhì)部分如鐵卟啉或含B族維生素的化合物若與酶蛋白以共價鍵相連的稱為輔基，用透析或超濾等方法不能使它們與酶蛋白分開；反之兩者以非共價鍵相連的稱為輔酶，可用上述方法把兩者分開。一、酶的組成40第一節(jié)微生物的酶(一)酶的組成形式微生物的酶單成分酶全酶酶蛋白+非蛋白質(zhì)小分子有機物脫氫酶酶蛋白+金屬離子細胞色素氧化酶

酶蛋白+非蛋白質(zhì)小分子有機物+金屬離子丙酮酸脫氫酶水解酶第一節(jié)微生物的酶(一)酶的組成形式微生物的酶單成分酶全酶41一、酶的組成酶的輔助因子包括金屬離子及小分子復雜有機化合物。它們本身無催化作用，但參與氧化還原或運載?；d體的作用，現(xiàn)在還認為有些蛋白質(zhì)也屬于這一類，稱為蛋白輔酶。大多數(shù)情況下，可以通過透析或其他的方法將全酶中的輔助因子除去。例如，酵母提取物有催化葡萄糖發(fā)酵的能力，透析除去輔助因子I（C0I）后，酵母提取物就失去了催化能力，這種與酶蛋白松弛結(jié)合的輔助因子稱為輔酶。一、酶的組成酶的輔助因子包括金屬離子及小分子復雜有機化合物。42一、酶的組成但是在少數(shù)情況下，有一些輔助因子是以共價鍵和酶蛋白較牢固的結(jié)合在一起的，不易透析除去，這種輔助因子稱為輔基。例如，細胞色素氧化酶與鐵卟啉輔基結(jié)合較牢固，輔基鐵卟啉不易除去。所以，輔基與輔酶的區(qū)別只在于它們與酶蛋白結(jié)合的牢固程度不同，并無嚴格的界限。一、酶的組成但是在少數(shù)情況下，有一些輔助因子是以共價鍵和酶蛋43一、酶的組成輔酶及輔基一般在酶促反應(yīng)中起攜帶及轉(zhuǎn)移電子、原子或功能基中間體的作用，因此有的輔酶或輔基也叫做底物載體。在催化反應(yīng)中，酶蛋白與輔助因子所起的作用不同，酶反應(yīng)的專一性及高效率取決于酶蛋白本身，而輔助因子則直接對電子、原子或某些化學基因起傳遞作用。金屬離子的功能可能是酶活性中心的組成成分；有的可能在穩(wěn)定酶分子的構(gòu)象上起作用；有的可能作為橋梁使酶與底物相連接。輔酶與輔基在催化反應(yīng)中作為氫(H+和e)或某些化學基團的載體，起傳遞氫或化學基團的作用。一、酶的組成輔酶及輔基一般在酶促反應(yīng)中起攜帶及轉(zhuǎn)移電子、原子44一、酶的組成（二）幾種重要輔基和輔酶見（P101～104）常見的輔酶和輔基有：輔酶A（CoA或CoASH）、NAD（輔酶I）和NADP（輔酶II）、FMN（黃素單核苷酸）和FAD（黃素腺嘌呤二核苷酸）、輔酶Q（CoQ）、磷酸腺苷及其他核苷酸類（包括AMP、ADP、ATP、GTP、UTP、CTP等）。專性厭氧菌特有的輔酶：輔酶M、F420（輔酶420）、F430（輔酶430）等。一、酶的組成（二）幾種重要輔基和輔酶見（P101～104）45二、酶蛋白的結(jié)構(gòu)

蛋白的結(jié)構(gòu)分為一級、二級、和三級，少數(shù)酶具有四級結(jié)構(gòu)。一級結(jié)構(gòu)：指多肽本身結(jié)構(gòu)。（由肽鍵—C0—NH—連接氨基酸）二級結(jié)構(gòu)：由多肽鏈形成的初級空間結(jié)構(gòu)，由氫鍵＞C=0…H—N＜維持其穩(wěn)定性。三級結(jié)構(gòu)：是在二級結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，多肽進一步彎曲盤繞形成更復雜的構(gòu)型。由氫鍵＞C=0…H—N＜、鹽鍵—NH3+—00C—及疏水鍵盤維持三級結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。四級結(jié)構(gòu)：由幾個或幾十個亞基形成。二、酶蛋白的結(jié)構(gòu)蛋白的結(jié)構(gòu)分為一級、二級、和三級，少數(shù)酶具46第一節(jié)微生物的酶二、酶蛋白的結(jié)構(gòu)二級結(jié)構(gòu)三級結(jié)構(gòu)四級結(jié)構(gòu)第一節(jié)微生物的酶二、酶蛋白的結(jié)構(gòu)二級結(jié)構(gòu)三級結(jié)構(gòu)四級結(jié)47酶蛋白結(jié)構(gòu)圖酶蛋白48三、酶的活性中心酶的活性中心是指酶蛋白分子中與底物結(jié)合，并起催化作用的小部分氨基酸微區(qū)。對于不需要輔酶的酶來說，活性中心就是酶分子中在三級結(jié)構(gòu)上比較靠近的少數(shù)幾個氨基酸殘基或是這些殘基上的某些基團，它們在一級結(jié)構(gòu)上可能相距甚遠，甚至位于不同肽鏈上，通過肽鍵的盤繞、折疊而在空間構(gòu)象上相互靠近；對于需要輔酶的酶來說，輔酶分子或輔酶分子上的某一部分結(jié)構(gòu)往往就是活性中心的組成部分。三、酶的活性中心酶的活性中心是指酶蛋白分子中與底物結(jié)合，并起49三、酶的活性中心一般認為活性中心有兩個功能部位：①結(jié)合部位：一定的底物靠近此部位結(jié)合到酶分子上。②催化部位：底物的鍵在此部位被打斷或形成新的鍵，從而發(fā)生一定的化學變化?；钚灾行牡男纬梢竺傅鞍追肿泳哂幸欢ǖ目臻g構(gòu)象，因此，酶分子中的其它部分的作用對于酶的催化來說，可能是次要的，但絕不是毫無意義的，它們至少為酶活性中心的形成提供了結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。所以酶的活性中心與酶蛋白空間構(gòu)象的完整性之間，是辯證統(tǒng)一的關(guān)系。當外界物理化學因素破壞了酶的結(jié)構(gòu)時，首先就可能影響活性中心的特定結(jié)構(gòu)，結(jié)果就必然影響酶活力。三、酶的活性中心一般認為活性中心有兩個功能部位：①結(jié)合部位：50牛胰核糖核酸酶的活性中心牛胰核糖核酸酶51微生物的酶9課件52微生物的酶9課件53四、酶的分類與命名(一）酶的分類1、國際系統(tǒng)分類法及酶的編號按酶所催化的化學反應(yīng)類型，把酶化分為6類，即1、水解酶類：是催化大分子有機物水解成小分子的酶。2、氧化還原酶類：是催化氧化還原反應(yīng)的酶。3、轉(zhuǎn)移酶類：是催化底物因團轉(zhuǎn)移到另一有機物上的酶。4、異構(gòu)酶類：催化同分異構(gòu)分子內(nèi)的基團重新排列。5、裂解酶類：催化有機物裂解分小分子有機物。6、合成酶類：催化底物的合成反應(yīng)。四、酶的分類與命名(一）酶的分類54四、酶的分類與命名（二）酶的命名1、按酶在細胞的不同部位，可把酶分為：胞外酶、胞內(nèi)酶和表面酶。2、按酶作用底物的不同，可把酶分為：淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶、纖維素酶、核糖核酸酶。四、酶的分類與命名（二）酶的命名55四、酶的分類與命名（三）根據(jù)酶蛋白分子特點又可將酶分為三類1、單體酶只有一條多肽鏈，屬于這一類的酶很少，一般都是催化水解反應(yīng)酶，分子量在13,000～35,000之間，如溶菌酶、胰蛋白酶等。2、寡聚酶由幾個甚至幾十個亞基組成，這些亞基可以是相同的多肽鏈，也可以是不同的多肽鏈。亞基之間不是共價結(jié)合，彼此很容易分開。寡聚酶分子量從35,000到幾百萬。3、多酶體系是由幾種酶彼此嵌合形成的復合體。它有利于一系列反應(yīng)的連續(xù)進行。例如在脂肪合成中的脂肪酸合成酶復合體。四、酶的分類與命名（三）根據(jù)酶蛋白分子特點又可將酶分為三類56五、酶的催化特性

酶作為生物催化劑，具有一般催化劑的特征：（1）能加快化學反應(yīng)的速度，而本身在反應(yīng)前后沒有結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的改變；（2）只能縮短反應(yīng)達到平衡所需要的時間而不能改變反應(yīng)的平衡點。五、酶的催化特性

酶作為生物催化劑，具有一般催化劑的特征：57五、酶的催化特性

酶作為一種生物大分子又有其不同之處：

1、酶具有一般催化劑的共性用量少而催化效率高；不改變化學反應(yīng)的平衡點，可降低反應(yīng)的活化能2

酶具有高度專一性酶對底物及催化的反應(yīng)有嚴格的選擇性（專一性），一種酶僅能作用于一種物質(zhì)或一類結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)，發(fā)生一定的化學反應(yīng)，這種對底物的選擇性稱為酶的專一性。如蛋白酶只能水解蛋白質(zhì)、脂肪酶只能水解脂肪、而淀粉酶只能作用于淀粉。3反應(yīng)條件溫和酶催化的反應(yīng)是在常溫、常壓和近中性的溶液條件下進行。酶本身是蛋白質(zhì)，故強酸、強堿、高溫、高壓、紫外線、重金屬鹽等一切導致蛋白質(zhì)不可逆變性的因素，都能使酶受到破壞而喪失其催化活性。五、酶的催化特性

酶作為一種生物大分子又有其不同之處：58酶作為一種生物大分子又有其不同之處：4

酶對環(huán)境條件的變化極為敏感

酶是生物大分子，對環(huán)境的變化非常敏感，高溫、強酸或強堿、重金屬等引起蛋白質(zhì)變性的條件，都能使酶喪失活性。同時酶也常因溫度、pH的輕微改變或抑制劑的存在而使其活性發(fā)生改變。5、催化效率高

酶催化反應(yīng)的速率比非催化反應(yīng)高108-1020倍，比非生物催化劑高107-1013倍。如過氧化氫酶催化過氧化氫分解的的反應(yīng)，若用鐵離子作為催化劑，反應(yīng)速率為6×10-4；若用過氧化氫酶催化，反應(yīng)速率為6×106。酶能高效催化主要是能降低反應(yīng)的活化能。酶作為一種生物大分子又有其不同之處：4

酶對環(huán)境條件的變化59

六、影響酶活力的因素

影響酶活力的因素有以下幾個方面：

1、酶濃度對酶促反應(yīng)速度的影響在酶促反應(yīng)中，如果底物濃度足夠大，足以使酶飽和則反應(yīng)速度與酶濃度成正比。這里使用的酶必須是純酶制劑或不含抑制物的粗酶制劑。2、底物濃度對酶反應(yīng)速度的影響在生化反應(yīng)中，若酶的濃度為定值，底物的起始濃度較低時，酶促反應(yīng)速度與底物濃度成正比，即隨底物濃度的增加而增加。但在實際測定中，即使酶濃度足夠高，隨著底物濃度的升高，酶促反應(yīng)速度并沒有因此增加，甚至受到抑制。

六、影響酶活力的因素

影響酶活力的因素有以下幾個方面：

160其原因是：①高濃度的底物降低了水的有效濃度，降低了分子擴散性，從而降低了酶促反應(yīng)速度。②過量的底物與激化劑結(jié)構(gòu)，降低了激活劑的有效濃度，也會降低酶促反應(yīng)速度。③過量的底物聚集在酶分子上，生成無活性的中間產(chǎn)物，不能釋放出酶分子，從而也會降低反應(yīng)速度。其原因是：611．酶濃度對酶促反應(yīng)的影響酶促反應(yīng)速度與酶分子濃度成正比。當?shù)孜锓肿訚舛茸銐驎r，酶分子越多，底物轉(zhuǎn)化的速度越快。1．酶濃度對酶促反應(yīng)的影響622．底物濃度對酶促反應(yīng)的影響若酶的濃度為定值，底物的起始濃度較低時，酶促反應(yīng)速度與底物濃度成正比，即隨底物濃度的增加而增加。當所有的酶與底物結(jié)合生成ES后，即使再增加底物濃度，中間產(chǎn)物濃度[ES]也不會增加，酶促反應(yīng)速度也不增加在底物濃度相同的條件下，酶促反應(yīng)速度與酶的初始濃度成正比。酶的初始濃度大，其酶促反應(yīng)速度就大。2．底物濃度對酶促反應(yīng)的影響63影響酶活力的因素有以下幾個方面：

3、溫度對酶促反應(yīng)速度的影響各種酶在最適溫度范圍內(nèi)，酶活性最強，酶促反應(yīng)速度最大。在適宜的溫度范圍內(nèi)，溫度每升高10C0，酶促反應(yīng)速度可相應(yīng)提高1～2倍。用溫度系數(shù)Q10來表示溫度對酶促反應(yīng)的影響。Q10表示溫度每升高10C0，酶反應(yīng)速度隨之相應(yīng)提高的因素。影響酶活力的因素有以下幾個方面：

3、溫度對酶促反應(yīng)速度的影64影響酶活力的因素有以下幾個方面：溫度對酶促反應(yīng)速度的影響有兩個方面：一方面是當溫度升高時，反應(yīng)速度也加快，這與一般化學反應(yīng)一樣。另一方面，隨溫度升高而使酶逐步變性，即通過減少有活性的酶而降低酶的反應(yīng)速度。酶反應(yīng)的最適溫度就是這兩種過程平衡的結(jié)果，在低于最適溫度時，前一種效應(yīng)為主，在高于最適溫度時，后一效應(yīng)為主，因而酶活性迅速喪失，反應(yīng)速度很快下降。大部分酶在60C0下上變性，少數(shù)酶能耐受較高的溫度，如細菌淀粉酶在93C0下活力最高，又如牛胰核糖核酸酶加熱到100C0仍不失活。影響酶活力的因素有以下幾個方面：溫度對酶促反應(yīng)速度的影響有兩65影響酶活力的因素有以下幾個方面：最適溫度不是酶的特征物理常數(shù)，而是上述影響的綜合結(jié)果，它不是一個固定值，而與酶作用時間的長短有關(guān)，酶可以在短時間內(nèi)耐受較高的溫度，然而當酶反應(yīng)時間延長時，最適溫度向溫度降低的方向移動。因此，嚴格的講，僅僅在酶反應(yīng)時間已經(jīng)規(guī)定了的情況下，才有最適溫度。酶在干燥狀態(tài)下，比在潮濕狀態(tài)下，對溫度的耐受力要高。這一點已用于指導酶的保藏。有些酶的干粉制劑可在濕適溫下放置一段時間。而其水溶液則必須保存于冰箱中；制成冰凍干粉的酶制劑可于冰箱中放置幾個月，甚至更長時間，而未制成這種干粉的酶溶液在冰箱中只能保存幾周，甚至幾天就會失活。影響酶活力的因素有以下幾個方面：最適溫度不是酶的特征物理常數(shù)66一般微生物的溫度最適范圍在25~60℃。溫度的影響存在三基點：最高、最適、最低。溫度過高會破壞酶蛋白，造成變性；（約60℃）溫度過低會使酶作用降低或停止，但可以恢復。（約4℃）不同微生物的溫度適應(yīng)范圍不同。微生物的酶9課件67影響酶活力的因素有以下幾個方面：4、PH對酶促反應(yīng)速度的影響大部分酶的活力受其環(huán)境PH的影響，在一定PH下，酶反應(yīng)具有最大速度，高于或低于此值，反應(yīng)速度下降，通常稱此PH為酶反應(yīng)的最適PH。最適PH有時因底物種類、濃度及緩沖液成分不同而不同。而且常與酶的等電點不一致，此因，酶的最適PH并不是一個常數(shù)，只是在一定條件下才有意義。影響酶活力的因素有以下幾個方面：4、PH對酶促反應(yīng)速度的影響68PH影響活力的原因可能有以下幾個方面：①過酸過堿會影響酶蛋白的構(gòu)象，甚至使酶變性而失活。②當PH改變不很劇烈時，酶雖不變性，但活力受影響。因為PH會影響底物分子的解離狀態(tài)；也會影響酶分子解離狀態(tài)，最適PH與酶活力中心結(jié)合底物的基團及參與催化的基團的PH值有關(guān)，往往只有一種解離狀態(tài)最有利于與底物結(jié)合，在此PH下酶活力最高；也可能影響到中間產(chǎn)物ES的解離狀態(tài)。總之，都影響到ES的形成，從而降低酶活性