酶學(xué)學(xué)習(xí)教案

1、第一頁，編輯于星期二：十點(diǎn) 十二分。一一 酶促反應(yīng)特點(diǎn)及其分類酶促反應(yīng)特點(diǎn)及其分類1 酶的催化特性酶的催化特性酶催化效率高酶催化效率高 酶催化的效率比無機(jī)催化劑高酶催化的效率比無機(jī)催化劑高1051013倍。極少量倍。極少量的酶可使大量的物質(zhì)很快地發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。如的酶可使大量的物質(zhì)很快地發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。如: 催催化化H2O2分解為分解為H2O和和O2的反應(yīng)，鐵離子的催化效率是的反應(yīng)，鐵離子的催化效率是610-4 摩爾摩爾/摩爾鐵摩爾鐵秒，過氧化氫酶為秒，過氧化氫酶為5106 摩爾摩爾/摩摩爾酶爾酶秒。用秒。用 -淀粉酶催化淀粉水解，淀粉酶催化淀粉水解，1 g結(jié)晶酶在結(jié)晶酶在65條件下可催化條件下可

2、催化2106 g淀粉水解。淀粉水解。第1頁/共68頁第二頁，編輯于星期二：十點(diǎn) 十二分。酶催化作用具有高度的專一性酶催化作用具有高度的專一性第2頁/共68頁第三頁，編輯于星期二：十點(diǎn) 十二分。反應(yīng)條件溫和反應(yīng)條件溫和 酶催化的反應(yīng)都是在常溫、常壓和近中性酶催化的反應(yīng)都是在常溫、常壓和近中性pH 條條件下進(jìn)行的。酶作為工業(yè)催化劑時(shí)，不用耐高溫和件下進(jìn)行的。酶作為工業(yè)催化劑時(shí)，不用耐高溫和耐高壓的設(shè)備，不需耐酸堿的容器，產(chǎn)生安全、快耐高壓的設(shè)備，不需耐酸堿的容器，產(chǎn)生安全、快速，有利于改善勞動條件和環(huán)境保護(hù)。速，有利于改善勞動條件和環(huán)境保護(hù)。酶催化活性受調(diào)節(jié)和控制酶催化活性受調(diào)節(jié)和控制 生命現(xiàn)象表

3、現(xiàn)出生物體內(nèi)化學(xué)反應(yīng)歷程的有序性生命現(xiàn)象表現(xiàn)出生物體內(nèi)化學(xué)反應(yīng)歷程的有序性和協(xié)調(diào)性。生物體內(nèi)的酶促反應(yīng)是受多方面因素的調(diào)和協(xié)調(diào)性。生物體內(nèi)的酶促反應(yīng)是受多方面因素的調(diào)節(jié)和控制的，以維持正常的代謝平衡，使生命活動的節(jié)和控制的，以維持正常的代謝平衡，使生命活動的節(jié)奏地進(jìn)行。節(jié)奏地進(jìn)行。第3頁/共68頁第四頁，編輯于星期二：十點(diǎn) 十二分。2 酶的命名與分類酶的命名與分類習(xí)慣命名法習(xí)慣命名法第4頁/共68頁第五頁，編輯于星期二：十點(diǎn) 十二分。國際系統(tǒng)命名法國際系統(tǒng)命名法第5頁/共68頁第六頁，編輯于星期二：十點(diǎn) 十二分。習(xí)慣名稱習(xí)慣名稱系系 統(tǒng)統(tǒng) 名名 稱稱催催 化化 反反 應(yīng)應(yīng) 乳酸乳酸 脫氫酶脫氫

4、酶 谷丙谷丙 轉(zhuǎn)氨酶轉(zhuǎn)氨酶 蔗糖酶蔗糖酶L-乳酸乳酸: NAD+氧氧化還原酶化還原酶L-丙氨酸丙氨酸: -酮戊酮戊二酸轉(zhuǎn)氨酶二酸轉(zhuǎn)氨酶蔗糖蔗糖(: 水水)水解酶水解酶L-乳酸乳酸+NAD+丙丙酮酸酮酸+NADH+H+L-丙氨酸丙氨酸+ -酮戊二酮戊二酸轉(zhuǎn)酸轉(zhuǎn)丙酮酸丙酮酸+L-谷谷氨酸氨酸蔗糖蔗糖+水水葡萄糖葡萄糖+果糖果糖系系 統(tǒng)統(tǒng) 命命 名名 法法第6頁/共68頁第七頁，編輯于星期二：十點(diǎn) 十二分。國際系統(tǒng)分類法及編號國際系統(tǒng)分類法及編號第7頁/共68頁第八頁，編輯于星期二：十點(diǎn) 十二分。6大類酶編號及作用方式大類酶編號及作用方式編號編號 酶酶 類類作用方式作用方式1 氧化還原酶類氧化還原酶

5、類 AH2+B A+BH22 轉(zhuǎn)移酶類轉(zhuǎn)移酶類 A-R+B A+B-R3 水解酶類水解酶類 A-B+HOH AOH+BH4 裂合酶類裂合酶類 AB A+B 5 異構(gòu)酶類異構(gòu)酶類 A B6 合成酶類合成酶類 A+B+ATP AB+ADP+P第8頁/共68頁第九頁，編輯于星期二：十點(diǎn) 十二分。二二 酶的結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系酶的結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系1 酶的化學(xué)組成酶的化學(xué)組成第9頁/共68頁第十頁，編輯于星期二：十點(diǎn) 十二分。第10頁/共68頁第十一頁，編輯于星期二：十點(diǎn) 十二分。2 酶的活性中心酶的活性中心第11頁/共68頁第十二頁，編輯于星期二：十點(diǎn) 十二分。第12頁/共68頁第十三頁，編輯于星期二：十

6、點(diǎn) 十二分。部分酶活中心的必需基團(tuán)部分酶活中心的必需基團(tuán)酶酶氨基酸殘基數(shù)氨基酸殘基數(shù)酶活性中心必需基團(tuán)酶活性中心必需基團(tuán) 牛胰核糖核酸酶牛胰核糖核酸酶A124 His12 His119 Lys41 溶菌酶溶菌酶129 Asp52 Glu35 牛胰凝乳酶牛胰凝乳酶245 His57 Asp102 Ser195 牛胰蛋白酶牛胰蛋白酶238 His46 Asp90 Ser183 木瓜蛋白酶木瓜蛋白酶212 Cys25 HIs159 彈性蛋白酶彈性蛋白酶240 His45 Asp93 Ser188 枯草桿菌蛋白酶枯草桿菌蛋白酶275 His64 Ser221 碳酸酐酶碳酸酐酶258His93ZnHis

7、95His117第13頁/共68頁第十四頁，編輯于星期二：十點(diǎn) 十二分。3 酶原的激活酶原的激活第14頁/共68頁第十五頁，編輯于星期二：十點(diǎn) 十二分。第15頁/共68頁第十六頁，編輯于星期二：十點(diǎn) 十二分。三三 酶促反應(yīng)動力學(xué)酶促反應(yīng)動力學(xué)第16頁/共68頁第十七頁，編輯于星期二：十點(diǎn) 十二分。1 米氏方程米氏方程 在低底物濃度時(shí)，反應(yīng)速度在低底物濃度時(shí)，反應(yīng)速度與底物濃度成正比，表現(xiàn)為與底物濃度成正比，表現(xiàn)為一級反應(yīng)特征。一級反應(yīng)特征。 繼續(xù)增加底物濃度時(shí)，繼續(xù)增加底物濃度時(shí)，反應(yīng)速度雖然仍在增加，反應(yīng)速度雖然仍在增加，但比較緩慢，不再與底但比較緩慢，不再與底物濃度成正比，表現(xiàn)為物濃度成正

8、比，表現(xiàn)為混合級反應(yīng)?；旌霞壏磻?yīng)。 當(dāng)?shù)孜餄舛冗_(dá)到一定值，幾乎所有的酶都與底物結(jié)合當(dāng)?shù)孜餄舛冗_(dá)到一定值，幾乎所有的酶都與底物結(jié)合, 反應(yīng)速度達(dá)到最大值反應(yīng)速度達(dá)到最大值(Vmax)，此時(shí)再增加底物濃度，反，此時(shí)再增加底物濃度，反應(yīng)速度不再增加，表現(xiàn)為零級反應(yīng)。應(yīng)速度不再增加，表現(xiàn)為零級反應(yīng)。第17頁/共68頁第十八頁，編輯于星期二：十點(diǎn) 十二分。 1913年年Michaelis和和Menten根據(jù)中間產(chǎn)物學(xué)說，對酶根據(jù)中間產(chǎn)物學(xué)說，對酶促反應(yīng)進(jìn)行了動力學(xué)分析，促反應(yīng)進(jìn)行了動力學(xué)分析， 推導(dǎo)出酶促反應(yīng)速度與底物濃推導(dǎo)出酶促反應(yīng)速度與底物濃度之間基本的關(guān)系式，稱為度之間基本的關(guān)系式，稱為米氏方程米

9、氏方程:式中式中 v 反應(yīng)初速度反應(yīng)初速度 Vmax 最大反應(yīng)速度最大反應(yīng)速度 S 底物濃度底物濃度 Km 米氏常數(shù)米氏常數(shù)mKSSVvmax 米氏方程所表達(dá)的反應(yīng)速度米氏方程所表達(dá)的反應(yīng)速度v與底物濃度與底物濃度S的關(guān)系的關(guān)系與實(shí)驗(yàn)所得與實(shí)驗(yàn)所得vS關(guān)系完全一致。這為酶促反應(yīng)歷程的關(guān)系完全一致。這為酶促反應(yīng)歷程的中間產(chǎn)物學(xué)說提供了動力學(xué)依據(jù)。中間產(chǎn)物學(xué)說提供了動力學(xué)依據(jù)。第18頁/共68頁第十九頁，編輯于星期二：十點(diǎn) 十二分。 根據(jù)中間產(chǎn)物學(xué)說，酶根據(jù)中間產(chǎn)物學(xué)說，酶E先與底物先與底物S結(jié)合成中間產(chǎn)物結(jié)合成中間產(chǎn)物ES，然后，然后ES分解生成產(chǎn)物分解生成產(chǎn)物P并釋放出酶，即并釋放出酶，即:

10、式中，式中，k1、k2、k3分別表示各步反應(yīng)的速度常數(shù)。分別表示各步反應(yīng)的速度常數(shù)。 如果以產(chǎn)物如果以產(chǎn)物P的生成速度代表酶反應(yīng)速度的生成速度代表酶反應(yīng)速度v，根據(jù)，根據(jù)質(zhì)量作用定律，則質(zhì)量作用定律，則v取決于中間產(chǎn)物的濃度取決于中間產(chǎn)物的濃度ES，即：，即： v = k3 ES ( 2 )( 1 )k3k2k1E+PESE+S第19頁/共68頁第二十頁，編輯于星期二：十點(diǎn) 十二分。 以以E表示酶的濃度，表示酶的濃度，S表示底物濃度，則表示底物濃度，則ES的生成的生成和分解速度可用下式表示：和分解速度可用下式表示： ES生成速度生成速度 = k1ES ES分解速度分解速度 = k2ES + k

11、3ES = (k2+k3)ES 當(dāng)當(dāng)ES生成速度等于分解速度時(shí)，反應(yīng)系統(tǒng)達(dá)到動態(tài)生成速度等于分解速度時(shí)，反應(yīng)系統(tǒng)達(dá)到動態(tài)平衡，即平衡，即: k1ES = (k2+k3)ES132kkkESSE則則令令132kkkKm代入上式得代入上式得: ESSEKm( 3 )第20頁/共68頁第二十一頁，編輯于星期二：十點(diǎn) 十二分。將將(4)式代入式代入(2)式得式得:03SKSEkvm( 5 )由上式得由上式得:0SKSEESm( 4 )(0ESSESEKm將其代入將其代入(3)式式, 得得: (3)式中式中E和和ES的數(shù)值都難測定，需將其從的數(shù)值都難測定，需將其從(3)式式消去。設(shè)酶的總濃度為消去。設(shè)酶

12、的總濃度為E0，則游離酶分子濃度為，則游離酶分子濃度為: E = E0 ES 第21頁/共68頁第二十二頁，編輯于星期二：十點(diǎn) 十二分。 米氏方程是酶促反應(yīng)最基本的動力學(xué)關(guān)系式，表達(dá)米氏方程是酶促反應(yīng)最基本的動力學(xué)關(guān)系式，表達(dá)了酶促反應(yīng)速度了酶促反應(yīng)速度v與底物濃度與底物濃度S之間的關(guān)系，通過常數(shù)之間的關(guān)系，通過常數(shù)Km和最大反應(yīng)速度和最大反應(yīng)速度Vmax表達(dá)了酶的性質(zhì)及反應(yīng)條件與反應(yīng)速表達(dá)了酶的性質(zhì)及反應(yīng)條件與反應(yīng)速度度v之間的關(guān)系。之間的關(guān)系。maxSKSVvm( 7 ) 將將(6)式代入式代入(5)式，得米氏方程：式，得米氏方程： 當(dāng)?shù)孜餄舛犬?dāng)?shù)孜餄舛萐E0時(shí)時(shí), 所有的酶都被底物所飽和

13、，所有的酶都被底物所飽和，即即E0都以都以ES形式存在。此時(shí)，反應(yīng)速度最大形式存在。此時(shí)，反應(yīng)速度最大(Vmax), Vmax為一常數(shù)，與為一常數(shù)，與E0成正比，即：成正比，即： Vmax = k3E0 ( 6 )第22頁/共68頁第二十三頁，編輯于星期二：十點(diǎn) 十二分。 在米氏方程中的在米氏方程中的Km稱為米氏常數(shù)，是由各個(gè)速度常稱為米氏常數(shù)，是由各個(gè)速度常數(shù)共同決定的反應(yīng)總平衡常數(shù)，即數(shù)共同決定的反應(yīng)總平衡常數(shù)，即 Km = (k2+k3)/k1 v=Vmax/2時(shí)，代入米氏方程得時(shí)，代入米氏方程得Km=S。所以，。所以，Km可定可定義為反應(yīng)速度達(dá)最大速度一半時(shí)的底物濃度?；蛘哒f，義為反應(yīng)

14、速度達(dá)最大速度一半時(shí)的底物濃度?；蛘哒f，Km是使反應(yīng)系統(tǒng)中有一半的酶分子處于被底物飽和狀是使反應(yīng)系統(tǒng)中有一半的酶分子處于被底物飽和狀態(tài)時(shí)所必需具有的底物濃度。底物濃度單位為態(tài)時(shí)所必需具有的底物濃度。底物濃度單位為mol/L。第23頁/共68頁第二十四頁，編輯于星期二：十點(diǎn) 十二分。 Km在特定的反應(yīng)條件下，是酶的一個(gè)特征常數(shù)，在特定的反應(yīng)條件下，是酶的一個(gè)特征常數(shù)，與酶的性質(zhì)有關(guān)而與酶的濃度無關(guān)，不同的酶具有不與酶的性質(zhì)有關(guān)而與酶的濃度無關(guān)，不同的酶具有不同的同的Km值。值。 Km值是在固定的底物、一定的溫度、一定的值是在固定的底物、一定的溫度、一定的pH等等特定的條件下才能作為常數(shù)。特定的條

15、件下才能作為常數(shù)。 Km值的大小可代表酶與底物的親和力，值的大小可代表酶與底物的親和力，Km值值越大，越大，ES易分解，易分解，E與與S的親和力??；的親和力?。籏m值越小，值越小，E與與S的親和力大，反應(yīng)容易發(fā)生。的親和力大，反應(yīng)容易發(fā)生。第24頁/共68頁第二十五頁，編輯于星期二：十點(diǎn) 十二分。1)溫度對酶作用的影響溫度對酶作用的影響 溫度對酶促反應(yīng)速度的影響有兩個(gè)方面：一是隨著溫度溫度對酶促反應(yīng)速度的影響有兩個(gè)方面：一是隨著溫度的升高，酶促反應(yīng)速度加快；二是溫度升高，酶的高級結(jié)構(gòu)的升高，酶促反應(yīng)速度加快；二是溫度升高，酶的高級結(jié)構(gòu)將發(fā)生變化或變性，導(dǎo)致酶活性降低甚至喪失，反應(yīng)速度降將發(fā)生變

16、化或變性，導(dǎo)致酶活性降低甚至喪失，反應(yīng)速度降低。低。 每一種酶都有一個(gè)每一種酶都有一個(gè)最適最適溫度溫度。在最適溫度條件下，。在最適溫度條件下，反應(yīng)速度最大。酶的最適溫反應(yīng)速度最大。酶的最適溫度受作用時(shí)間，酶濃度、底度受作用時(shí)間，酶濃度、底物、激活劑、抑制劑等因素物、激活劑、抑制劑等因素的影響。的影響。4 影響酶作用的因素影響酶作用的因素第25頁/共68頁第二十六頁，編輯于星期二：十點(diǎn) 十二分。2)pH對酶作用的影響對酶作用的影響 不同酶的最適不同酶的最適pH值不同，值不同，一般在一般在6.08.0之間。最適之間。最適pH是酶的一個(gè)特征性參數(shù)，并非是酶的一個(gè)特征性參數(shù)，并非常數(shù)，在一定的條件下為

17、某一常數(shù)，在一定的條件下為某一確定的數(shù)值。過高或過低的確定的數(shù)值。過高或過低的pH影響酶蛋白分子空間結(jié)構(gòu)的影響酶蛋白分子空間結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。穩(wěn)定性。第26頁/共68頁第二十七頁，編輯于星期二：十點(diǎn) 十二分。3)酶濃度對酶作用的影響酶濃度對酶作用的影響vE酶濃度酶濃度E與反應(yīng)速度與反應(yīng)速度v的關(guān)系的關(guān)系第27頁/共68頁第二十八頁，編輯于星期二：十點(diǎn) 十二分。4)激活劑對酶作用的影響激活劑對酶作用的影響第28頁/共68頁第二十九頁，編輯于星期二：十點(diǎn) 十二分。5)抑制劑對酶作用的影響抑制劑對酶作用的影響第29頁/共68頁第三十頁，編輯于星期二：十點(diǎn) 十二分。不可逆抑制作用不可逆抑制作用第30頁/共

18、68頁第三十一頁，編輯于星期二：十點(diǎn) 十二分。 可逆抑制劑與酶蛋白結(jié)合成復(fù)合物是可逆的?？煽赡嬉种苿┡c酶蛋白結(jié)合成復(fù)合物是可逆的。可用透析，分子篩過濾等方法除去，恢復(fù)酶的活性。用透析，分子篩過濾等方法除去，恢復(fù)酶的活性。 競爭性抑制作用競爭性抑制作用 是一種常見的可逆抑制作用。抑制是一種常見的可逆抑制作用。抑制劑分子結(jié)構(gòu)與底物相似，在酶促反應(yīng)中，抑制劑劑分子結(jié)構(gòu)與底物相似，在酶促反應(yīng)中，抑制劑(I)、底、底物物(S)競爭與酶的活性中心結(jié)合。當(dāng)抑制劑與活性中心結(jié)合后，競爭與酶的活性中心結(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)果是酶促反應(yīng)被抑制了。底物被排斥在反應(yīng)中心之外，其

19、結(jié)果是酶促反應(yīng)被抑制了。 竟?fàn)幮砸种瓶梢酝ㄟ^增大底物濃度，即提高底物竟?fàn)幮砸种瓶梢酝ㄟ^增大底物濃度，即提高底物的競爭能力來消除。由于競爭性抑制劑阻礙的競爭能力來消除。由于競爭性抑制劑阻礙E和和S的結(jié)的結(jié)合，所以合，所以Km值隨值隨I加而增大，加而增大，Vmax的數(shù)值不變。的數(shù)值不變。第31頁/共68頁第三十二頁，編輯于星期二：十點(diǎn) 十二分。第32頁/共68頁第三十三頁，編輯于星期二：十點(diǎn) 十二分。 非競爭性抑制作用非競爭性抑制作用 底物和抑制劑可同時(shí)與酶發(fā)生可底物和抑制劑可同時(shí)與酶發(fā)生可逆結(jié)合，兩者沒有競爭作用，難形成逆結(jié)合，兩者沒有競爭作用，難形成EIS三位一體的復(fù)合三位一體的復(fù)合物：物：

20、復(fù)合物復(fù)合物EIS或或ESI不能進(jìn)一步分解為產(chǎn)物，而使酶促不能進(jìn)一步分解為產(chǎn)物，而使酶促反應(yīng)速度降低。這類抑制劑與酶活性中心以外的基團(tuán)結(jié)反應(yīng)速度降低。這類抑制劑與酶活性中心以外的基團(tuán)結(jié)合，不能用增加底物濃度的方法解除抑制，可用透析、合，不能用增加底物濃度的方法解除抑制，可用透析、分子篩過濾方法除去抑制劑。分子篩過濾方法除去抑制劑。第33頁/共68頁第三十四頁，編輯于星期二：十點(diǎn) 十二分。第34頁/共68頁第三十五頁，編輯于星期二：十點(diǎn) 十二分。兩種類型可逆抑制的動力學(xué)特點(diǎn)兩種類型可逆抑制的動力學(xué)特點(diǎn)類型類型公公 式式VmaxKm無抑制無抑制劑劑(正常正常)不變不變不變不變競爭性競爭性抑制劑抑制

21、劑不變不變增大增大非競爭性非競爭性抑制劑抑制劑減小減小不變不變maxSKSVvm)/ 1 (maxSKIKSVvimi)(/ 1 (maxSKKISVvmii第35頁/共68頁第三十六頁，編輯于星期二：十點(diǎn) 十二分。四四 酶作用的機(jī)制酶作用的機(jī)制 在一個(gè)反應(yīng)體系中，反應(yīng)物的每一個(gè)分子所含的能在一個(gè)反應(yīng)體系中，反應(yīng)物的每一個(gè)分子所含的能量并不相同。根據(jù)化學(xué)反應(yīng)的有效碰撞原理，只有那些量并不相同。根據(jù)化學(xué)反應(yīng)的有效碰撞原理，只有那些能量達(dá)到或超過某一水平的分子才能參加反應(yīng)，這種分能量達(dá)到或超過某一水平的分子才能參加反應(yīng)，這種分子稱為活化態(tài)分子。反應(yīng)物分子由初始能量狀態(tài)轉(zhuǎn)化為子稱為活化態(tài)分子。反應(yīng)物

22、分子由初始能量狀態(tài)轉(zhuǎn)化為活化狀態(tài)所需要的自由能稱為活化自由能，單位為焦活化狀態(tài)所需要的自由能稱為活化自由能，單位為焦/摩摩爾。爾。第36頁/共68頁第三十七頁，編輯于星期二：十點(diǎn) 十二分。第37頁/共68頁第三十八頁，編輯于星期二：十點(diǎn) 十二分。第38頁/共68頁第三十九頁，編輯于星期二：十點(diǎn) 十二分。 化學(xué)反應(yīng)速度與底物濃度成正比，酶促反應(yīng)的高效性化學(xué)反應(yīng)速度與底物濃度成正比，酶促反應(yīng)的高效性是由于在酶活性中心區(qū)域的底物有效濃度比反應(yīng)體系的底是由于在酶活性中心區(qū)域的底物有效濃度比反應(yīng)體系的底物濃度高得多。有人測得某底物在溶液中的濃度為物濃度高得多。有人測得某底物在溶液中的濃度為0.001 m

23、ol/L，而在酶活性中心的濃度高達(dá)，而在酶活性中心的濃度高達(dá)100 mol/L，增，增大了大了105倍。要使反應(yīng)進(jìn)行，還需使底物的反應(yīng)基團(tuán)倍。要使反應(yīng)進(jìn)行，還需使底物的反應(yīng)基團(tuán)與酶活性中心的催化基團(tuán)相互嚴(yán)格地定向，當(dāng)?shù)孜锱c酶活性中心的催化基團(tuán)相互嚴(yán)格地定向，當(dāng)?shù)孜锱c酶活性中心結(jié)合時(shí)，酶蛋白發(fā)生一定的構(gòu)象變化，與酶活性中心結(jié)合時(shí)，酶蛋白發(fā)生一定的構(gòu)象變化，使兩者正確地排列并定向，這種定向效應(yīng)也是酶促使兩者正確地排列并定向，這種定向效應(yīng)也是酶促反應(yīng)高效性的重要原因。反應(yīng)高效性的重要原因。2 決定酶作用高效率的機(jī)制決定酶作用高效率的機(jī)制1)底物和酶的靠近與定向底物和酶的靠近與定向第39頁/共68頁第

24、四十頁，編輯于星期二：十點(diǎn) 十二分。第40頁/共68頁第四十一頁，編輯于星期二：十點(diǎn) 十二分。 某些酶能與底物形成一個(gè)反應(yīng)活性很高的共價(jià)中間某些酶能與底物形成一個(gè)反應(yīng)活性很高的共價(jià)中間復(fù)合物，這樣底物只需越過較低的活化能閾就可形成復(fù)合物，這樣底物只需越過較低的活化能閾就可形成產(chǎn)物，而提高催化反應(yīng)速度。稱為共價(jià)催化作用。共產(chǎn)物，而提高催化反應(yīng)速度。稱為共價(jià)催化作用。共價(jià)催化有兩種類型：親核催化和親電催化。價(jià)催化有兩種類型：親核催化和親電催化。 親核催化親核催化 由一個(gè)親核的催化劑提供一對電子對底由一個(gè)親核的催化劑提供一對電子對底物才能進(jìn)行的催化反應(yīng)，稱親核催化作用。這種物才能進(jìn)行的催化反應(yīng)，稱親

25、核催化作用。這種“親核親核”攻擊在一定程度上控制反應(yīng)速度。攻擊在一定程度上控制反應(yīng)速度。 親電催化親電催化 親電催化作用涉及到親電催化劑從底親電催化作用涉及到親電催化劑從底物分子中吸取一個(gè)電子對。在酶蛋白中只有一種特殊物分子中吸取一個(gè)電子對。在酶蛋白中只有一種特殊的親電側(cè)鏈基團(tuán)，即親核堿基被質(zhì)子化了的共軛酸如的親電側(cè)鏈基團(tuán)，即親核堿基被質(zhì)子化了的共軛酸如NH3+。2)共價(jià)催化作用共價(jià)催化作用第41頁/共68頁第四十二頁，編輯于星期二：十點(diǎn) 十二分。 狹義的酸堿催化狹義的酸堿催化 狹義的酸堿催化是指反應(yīng)速度狹義的酸堿催化是指反應(yīng)速度的增加僅僅與的增加僅僅與H+或或OH-離子濃度成比例。離子濃度成

26、比例。 廣義的酸堿催化廣義的酸堿催化 廣義的酸堿催化則與質(zhì)子供體廣義的酸堿催化則與質(zhì)子供體或質(zhì)子受體的濃度成比例。在催化反應(yīng)中或質(zhì)子受體的濃度成比例。在催化反應(yīng)中, 重要的是廣義重要的是廣義酸堿催化。酸堿催化。 酶蛋白中起酸堿催化的功能基團(tuán)有酶蛋白中起酸堿催化的功能基團(tuán)有: 氨基氨基, 巰巰基基, 酚羥基酚羥基, 羧基和咪唑基等羧基和咪唑基等, 以咪唑基最重要。以咪唑基最重要。 影響酸堿催化反應(yīng)速度的因素有兩個(gè)影響酸堿催化反應(yīng)速度的因素有兩個(gè): 一是功能基上一是功能基上的酸堿強(qiáng)度的酸堿強(qiáng)度, 二是功能基提供質(zhì)子和接受質(zhì)子的速二是功能基提供質(zhì)子和接受質(zhì)子的速度。度。3)酸堿催化酸堿催化第42頁/

27、共68頁第四十三頁，編輯于星期二：十點(diǎn) 十二分。3 決定酶作用專一性的機(jī)制決定酶作用專一性的機(jī)制 酶分子活性中心的組成和三維構(gòu)象是酶活性的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。酶分子活性中心的組成和三維構(gòu)象是酶活性的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。酶對底物的專一性，可從活性中心的結(jié)構(gòu)給予解釋。酶對底物的專一性，可從活性中心的結(jié)構(gòu)給予解釋。Fischer提出了提出了“鎖鑰假說鎖鑰假說”, 認(rèn)為只有特定的底物才認(rèn)為只有特定的底物才能契入與之互補(bǔ)的酶分子表面的能契入與之互補(bǔ)的酶分子表面的“縫隙縫隙”中，底物分中，底物分子象鑰匙那樣專一地嵌進(jìn)酶的活性中心部位，而且底子象鑰匙那樣專一地嵌進(jìn)酶的活性中心部位，而且底物分物分子子化學(xué)反應(yīng)的敏感部位與酶活性中

28、心的催化基團(tuán)化學(xué)反應(yīng)的敏感部位與酶活性中心的催化基團(tuán)具有密切互補(bǔ)的關(guān)系。鎖鑰假說可解釋立體異構(gòu)專一具有密切互補(bǔ)的關(guān)系。鎖鑰假說可解釋立體異構(gòu)專一性，但不能解釋酶專一性的所有現(xiàn)象。性，但不能解釋酶專一性的所有現(xiàn)象。1)鎖鑰假說鎖鑰假說第43頁/共68頁第四十四頁，編輯于星期二：十點(diǎn) 十二分。第44頁/共68頁第四十五頁，編輯于星期二：十點(diǎn) 十二分。 Koshland在鎖鑰的基礎(chǔ)上，提出了誘導(dǎo)契合假說。在鎖鑰的基礎(chǔ)上，提出了誘導(dǎo)契合假說。他認(rèn)為酶的初始狀態(tài)的活性基團(tuán)并非處于他們起催化他認(rèn)為酶的初始狀態(tài)的活性基團(tuán)并非處于他們起催化作用的最適位置，但是酶分子與底物分子相互接近時(shí)，作用的最適位置，但是酶

29、分子與底物分子相互接近時(shí)，酶蛋白受底物分子的誘導(dǎo)，其構(gòu)象將發(fā)生有利于與底酶蛋白受底物分子的誘導(dǎo)，其構(gòu)象將發(fā)生有利于與底物結(jié)合的變化，從而使酶與底物互相契合而進(jìn)行反應(yīng)。物結(jié)合的變化，從而使酶與底物互相契合而進(jìn)行反應(yīng)。有些實(shí)驗(yàn)證明酶與底物結(jié)合時(shí)，確有顯著的構(gòu)象變化。有些實(shí)驗(yàn)證明酶與底物結(jié)合時(shí)，確有顯著的構(gòu)象變化。目前公認(rèn)為誘導(dǎo)契合假說比較符合實(shí)際。目前公認(rèn)為誘導(dǎo)契合假說比較符合實(shí)際。2)誘導(dǎo)契合假說誘導(dǎo)契合假說第45頁/共68頁第四十六頁，編輯于星期二：十點(diǎn) 十二分。第46頁/共68頁第四十七頁，編輯于星期二：十點(diǎn) 十二分。五五 酶活力的測定酶活力的測定 定量描述生物材料或酶制劑中酶的存在數(shù)量時(shí)定

30、量描述生物材料或酶制劑中酶的存在數(shù)量時(shí), 不不能直接用質(zhì)量或體積表示能直接用質(zhì)量或體積表示, 通常根據(jù)酶專一性催化能力通常根據(jù)酶專一性催化能力的特點(diǎn)的特點(diǎn), 用酶活性來表示酶的存在數(shù)量。用酶活性來表示酶的存在數(shù)量。酶活力酶活力是指酶催是指酶催化一定化學(xué)反應(yīng)的能力?；欢ɑ瘜W(xué)反應(yīng)的能力。 酶活力的大小酶活力的大小, 規(guī)定用單位制劑中的酶活性單位數(shù)規(guī)定用單位制劑中的酶活性單位數(shù)表示。對液體酶制劑，用每毫升酶液中的酶活性單位表示。對液體酶制劑，用每毫升酶液中的酶活性單位數(shù)數(shù)(u/ml)表示表示; 對酶的粉劑對酶的粉劑, 用每克酶制劑中的酶活性單位用每克酶制劑中的酶活性單位數(shù)數(shù)(u/g)表示。酶促反應(yīng)

31、速度越大表示。酶促反應(yīng)速度越大, 酶活性越高。所以酶活性越高。所以, 測測定酶促反應(yīng)速度定酶促反應(yīng)速度, 可了解酶活力大小。可了解酶活力大小。 第47頁/共68頁第四十八頁，編輯于星期二：十點(diǎn) 十二分。 酶單位酶單位是人為規(guī)定的一個(gè)對酶進(jìn)行定量描述的基本度是人為規(guī)定的一個(gè)對酶進(jìn)行定量描述的基本度量單位，其含義是在一定反應(yīng)條件下，單位時(shí)間內(nèi)完成一量單位，其含義是在一定反應(yīng)條件下，單位時(shí)間內(nèi)完成一個(gè)規(guī)定的反應(yīng)所需的酶量。個(gè)規(guī)定的反應(yīng)所需的酶量。1961年國際生化學(xué)會酶學(xué)委員年國際生化學(xué)會酶學(xué)委員會對酶單位做了統(tǒng)一的規(guī)定：在酶作用的最適條件會對酶單位做了統(tǒng)一的規(guī)定：在酶作用的最適條件(最適最適底物、

32、最適底物、最適pH、最適緩沖液的離子強(qiáng)度及、最適緩沖液的離子強(qiáng)度及25)下，每分下，每分鐘內(nèi)催化鐘內(nèi)催化1.0mol底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物的酶量為一個(gè)酶活底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物的酶量為一個(gè)酶活力國際單位力國際單位(IU)。國際酶活力單位在應(yīng)用中比較繁鎖，。國際酶活力單位在應(yīng)用中比較繁鎖，一般采用各自規(guī)定的單位，如我國標(biāo)準(zhǔn)一般采用各自規(guī)定的單位，如我國標(biāo)準(zhǔn)QB 546-80中關(guān)中關(guān)于于-淀粉酶活力單位規(guī)定為：每小時(shí)分解淀粉酶活力單位規(guī)定為：每小時(shí)分解1克可溶性淀克可溶性淀粉的酶量為一個(gè)酶單位。粉的酶量為一個(gè)酶單位。第48頁/共68頁第四十九頁，編輯于星期二：十點(diǎn) 十二分。 單位酶制劑中的酶活單位數(shù)單位酶制劑中的

33、酶活單位數(shù), 即為酶的即為酶的比活力比活力。比活力是酶的定量描述的基本方法比活力是酶的定量描述的基本方法, 有多數(shù)不同的表有多數(shù)不同的表達(dá)形式達(dá)形式, 而用于不同的場合。如每克酶制劑中的酶活而用于不同的場合。如每克酶制劑中的酶活單位數(shù)單位數(shù)(u/g)或每毫升酶液中的酶活單位數(shù)或每毫升酶液中的酶活單位數(shù)(u/ml)都是都是比活力比活力, 是酶學(xué)研究、酶制劑生產(chǎn)、流通和應(yīng)用領(lǐng)域中是酶學(xué)研究、酶制劑生產(chǎn)、流通和應(yīng)用領(lǐng)域中最常用的酶量表達(dá)形式。最常用的酶量表達(dá)形式。1964年國際酶學(xué)委員會還將酶年國際酶學(xué)委員會還將酶的的“比活力比活力”定義為定義為: “每毫克蛋白質(zhì)所含酶活單位數(shù)每毫克蛋白質(zhì)所含酶活單

34、位數(shù)(u/mg蛋白質(zhì)蛋白質(zhì))”。第49頁/共68頁第五十頁，編輯于星期二：十點(diǎn) 十二分。2 酶活力的測定方法酶活力的測定方法 常規(guī)測定酶活力的操作程序?yàn)槌Ｒ?guī)測定酶活力的操作程序?yàn)? 將樣品酶液適將樣品酶液適當(dāng)稀釋當(dāng)稀釋, 在最適條件下進(jìn)行酶促反應(yīng)在最適條件下進(jìn)行酶促反應(yīng), 通過化學(xué)分析通過化學(xué)分析或儀器分析的方法測定反應(yīng)量或儀器分析的方法測定反應(yīng)量, 根據(jù)酶單位定義和實(shí)根據(jù)酶單位定義和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算出酶活力驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算出酶活力, 即每毫升酶液或每克酶粉中的即每毫升酶液或每克酶粉中的酶活力單位數(shù)。酶活力單位數(shù)。第50頁/共68頁第五十一頁，編輯于星期二：十點(diǎn) 十二分。1)關(guān)于酶液的稀釋關(guān)于酶液的稀釋

35、第51頁/共68頁第五十二頁，編輯于星期二：十點(diǎn) 十二分。2)關(guān)于酶促反應(yīng)條件及保證措施關(guān)于酶促反應(yīng)條件及保證措施 測酶活所用的反應(yīng)條件應(yīng)該是最佳條件測酶活所用的反應(yīng)條件應(yīng)該是最佳條件, 所謂最所謂最適條件包括最適溫度、最適適條件包括最適溫度、最適pH、足夠大的底物濃度、足夠大的底物濃度、適宜的離子強(qiáng)度、適當(dāng)稀釋的酶液及嚴(yán)格的反應(yīng)適宜的離子強(qiáng)度、適當(dāng)稀釋的酶液及嚴(yán)格的反應(yīng)時(shí)間時(shí)間, 抑制劑不可有抑制劑不可有, 輔助因子不可缺。測酶活時(shí)必輔助因子不可缺。測酶活時(shí)必須嚴(yán)格地按照標(biāo)準(zhǔn)去做須嚴(yán)格地按照標(biāo)準(zhǔn)去做, 這樣才能保證分析結(jié)果的可重這樣才能保證分析結(jié)果的可重復(fù)性。復(fù)性。第52頁/共68頁第五十三

36、頁，編輯于星期二：十點(diǎn) 十二分。3)反應(yīng)量的測定反應(yīng)量的測定4)計(jì)算酶活力計(jì)算酶活力 酶活力計(jì)算是將實(shí)驗(yàn)中所用各種參數(shù)和所得實(shí)酶活力計(jì)算是將實(shí)驗(yàn)中所用各種參數(shù)和所得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)換算成每毫升驗(yàn)數(shù)據(jù)換算成每毫升(或每克或每克)酶制劑中所含活力單位酶制劑中所含活力單位數(shù)。制劑的單位要與劑型相符，液體酶用毫升，粉數(shù)。制劑的單位要與劑型相符，液體酶用毫升，粉劑用克。劑用克。第53頁/共68頁第五十四頁，編輯于星期二：十點(diǎn) 十二分。六六 酶的多樣性酶的多樣性1 核酶核酶1)酶性酶性RNA第54頁/共68頁第五十五頁，編輯于星期二：十點(diǎn) 十二分。第55頁/共68頁第五十六頁，編輯于星期二：十點(diǎn) 十二分。2)酶性

37、酶性DNA第56頁/共68頁第五十七頁，編輯于星期二：十點(diǎn) 十二分。2 寡聚酶、同工酶和變構(gòu)酶寡聚酶、同工酶和變構(gòu)酶 大多數(shù)寡聚酶由偶數(shù)亞基組成，以四聚體為常大多數(shù)寡聚酶由偶數(shù)亞基組成，以四聚體為常見，奇數(shù)亞基者甚少，分子量比較大。不同寡聚酶見，奇數(shù)亞基者甚少，分子量比較大。不同寡聚酶分子的亞基類別組成不一樣，有些由結(jié)構(gòu)和功能相分子的亞基類別組成不一樣，有些由結(jié)構(gòu)和功能相同的亞基組成，每個(gè)亞基上都有酶活中心，還具有同的亞基組成，每個(gè)亞基上都有酶活中心，還具有多個(gè)與調(diào)節(jié)因子結(jié)合的位點(diǎn)，稱多個(gè)與調(diào)節(jié)因子結(jié)合的位點(diǎn)，稱調(diào)節(jié)中心調(diào)節(jié)中心。調(diào)節(jié)中心。調(diào)節(jié)中心負(fù)責(zé)與調(diào)節(jié)因子結(jié)合，對酶活性進(jìn)行調(diào)節(jié)。有些酶是

38、由負(fù)責(zé)與調(diào)節(jié)因子結(jié)合，對酶活性進(jìn)行調(diào)節(jié)。有些酶是由結(jié)構(gòu)不同，功能也不同的亞基組成。其中一種亞基具有結(jié)構(gòu)不同，功能也不同的亞基組成。其中一種亞基具有酶活中心，稱為酶活中心，稱為催化亞基催化亞基，另一種亞基只有調(diào)節(jié)中心，另一種亞基只有調(diào)節(jié)中心，稱為稱為調(diào)節(jié)亞基調(diào)節(jié)亞基。第57頁/共68頁第五十八頁，編輯于星期二：十點(diǎn) 十二分。 同工酶是指催化同一種化學(xué)反應(yīng)，但酶蛋白分子同工酶是指催化同一種化學(xué)反應(yīng)，但酶蛋白分子組成和結(jié)構(gòu)有所不同的一組酶。他們存在于同一個(gè)組成和結(jié)構(gòu)有所不同的一組酶。他們存在于同一個(gè)體或同一組織中，但其生理、免疫和理化性質(zhì)都存體或同一組織中，但其生理、免疫和理化性質(zhì)都存在差異。多數(shù)同工