生物化學-第四章酶ppt課件

1、 第第 四四 章章 酶化學酶化學Enzyme)Enzyme)學習目的與要求：學習目的與要求：1. 酶的概念及開展分類及命名酶的概念及開展分類及命名 5.酶作用的機制酶作用的機制2.酶催化作用的特點酶催化作用的特點 6.酶促反響的速度及其影響要素酶促反響的速度及其影響要素3.酶的化學本質及組成酶的化學本質及組成 7.酶的分別純化與酶活力測定酶的分別純化與酶活力測定4.酶構造與其生物活性的關系酶構造與其生物活性的關系 8.酶的多樣性酶的多樣性重點：重點：1.1.酶的化學本質及組成酶的化學本質及組成 4.4.酶促反響的速度及其影響要素酶促反響的速度及其影響要素2.2.酶構造與其生物活性的關系酶構造與

2、其生物活性的關系 5.5.酶的分別純化與酶活力測定酶的分別純化與酶活力測定3.3.酶作用的機制酶作用的機制難點：難點：1.酶作用的機制酶作用的機制 3.抑制劑對酶反響的影響抑制劑對酶反響的影響2.底物濃度對酶促反響速度影響底物濃度對酶促反響速度影響 4.酶活力測定酶活力測定第一節(jié)、酶的概念，分類及命名第一節(jié)、酶的概念，分類及命名一一. .酶的概念及開展酶的概念及開展 酶是一類由活性細胞產(chǎn)生的具有催化作用和高度專注酶是一類由活性細胞產(chǎn)生的具有催化作用和高度專注性的特殊蛋白質。簡單說，酶是一類由活性細胞產(chǎn)生的生性的特殊蛋白質。簡單說，酶是一類由活性細胞產(chǎn)生的生物催化劑。物催化劑。酶的概念酶的概念開

3、展史開展史(1)(1)酶是蛋白質酶是蛋白質: : 1926 1926年年,James Summer,James Summer由刀豆制出脲酶結晶確立酶是蛋白質的由刀豆制出脲酶結晶確立酶是蛋白質的觀念，其具有蛋白質的一切性質。觀念，其具有蛋白質的一切性質。(2)(2)核酶的發(fā)現(xiàn)：核酶的發(fā)現(xiàn)： 1981 198119821982年，年，Thomas R.CechThomas R.Cech實驗發(fā)現(xiàn)有催化活性的天然實驗發(fā)現(xiàn)有催化活性的天然RNARibozymeRNARibozyme。 L19 RNA L19 RNA和核糖核酸酶和核糖核酸酶P P的的RNARNA組分具有酶活性是兩個最著名的組分具有酶活性是

4、兩個最著名的例子。例子。 1995 1995年，發(fā)現(xiàn)年，發(fā)現(xiàn)DNADNA的催化活性。的催化活性。(3)(3)抗體酶抗體酶abzymeabzyme： 1986 1986年，年，Richard LerrurRichard Lerrur和和Peter SchaltzPeter Schaltz運用單克隆抗體技運用單克隆抗體技術制備了具有酶活性的抗體術制備了具有酶活性的抗體catalytic antibodycatalytic antibody。CH3CHCOOHOHNAD+H+CH3CCOOHONADH二二. . 酶的分類酶的分類n氧化氧化- -復原酶催化氧化復原酶催化氧化- -復原反響。復原反響。n

5、主要包括脫氫酶主要包括脫氫酶(Dehydrogenase)(Dehydrogenase)和氧化酶和氧化酶(Oxidase)(Oxidase)。n如，乳酸如，乳酸(Lactate)(Lactate)脫氫酶催化乳酸的脫氫反響。脫氫酶催化乳酸的脫氫反響。1.1.氧化氧化- -復原酶復原酶 OxidoreductaseOxidoreductaseCH3CHCOOHNH2HOOCCH2CH2CCOOHOHOOCCH2CH2CHCOOHNH2CH3CCOOHO轉移酶催化基團轉移反響，即將一個底物分子的基團或原子轉轉移酶催化基團轉移反響，即將一個底物分子的基團或原子轉移到另一個底物的分子上。移到另一個底物的

6、分子上。例如，例如， 谷丙轉氨酶催化的氨基轉移反響。谷丙轉氨酶催化的氨基轉移反響。2.2.轉移酶轉移酶 TransferaseTransferaseH2OCOOCH2CH3RRCOOHCH3CH2OHn水解酶催化底物的加水分解反響。水解酶催化底物的加水分解反響。n主要包括淀粉酶、蛋白酶、核酸酶及脂酶等。主要包括淀粉酶、蛋白酶、核酸酶及脂酶等。n例如，脂肪酶例如，脂肪酶(Lipase)(Lipase)催化的脂的水解反響催化的脂的水解反響3.3.水解酶水解酶 HydrolaseHydrolaseHOOCCH=CHCOOHH2OHOOCCH2CHCOOHOHn裂合酶催化從底物分子中移去一個基團或裂合

7、酶催化從底物分子中移去一個基團或 原子構成雙鍵的反原子構成雙鍵的反響及其逆反響。響及其逆反響。n 主要包括醛縮酶、水化酶及脫氨酶等。主要包括醛縮酶、水化酶及脫氨酶等。n 例如，例如， 延胡索酸水合酶催化的反響。延胡索酸水合酶催化的反響。4. 裂解酶裂解酶 LyaseOCH2OHOHOHOHOHOCH2OHCH2OHOHOHOH異構酶催化各種同分異構體的相互轉化，即底物分子內基團或原異構酶催化各種同分異構體的相互轉化，即底物分子內基團或原子的重排過程。子的重排過程。例如，例如，6-6-磷酸葡萄糖異構酶催化的反響。磷酸葡萄糖異構酶催化的反響。5.異構酶異構酶 Isomerasen合成酶，又稱為銜接

8、酶，可以催化合成酶，又稱為銜接酶，可以催化C-CC-C、C-OC-O、C-N C-N 以及以及C-S C-S 鍵的鍵的構成反響。這類反響必需與構成反響。這類反響必需與ATPATP分解反響相互偶聯(lián)。分解反響相互偶聯(lián)。n A + B + ATP + H-O-H =A A + B + ATP + H-O-H =A B + ADP +Pi B + ADP +Pi n例如，丙酮酸羧化酶催化的反響例如，丙酮酸羧化酶催化的反響n 丙酮酸丙酮酸 + CO2 + CO2 草酰乙酸草酰乙酸6.6.合成酶合成酶 Ligase or SynthetaseLigase or Synthetase三三. . 酶的命名酶的

9、命名1 1根據(jù)其催化底物來命名；根據(jù)其催化底物來命名；2 2根據(jù)所催化反響的性質來命名；根據(jù)所催化反響的性質來命名；3 3結合上述兩個原那么來命名；結合上述兩個原那么來命名；4 4有時在這些命名根底上加上酶的來源或其它特點。有時在這些命名根底上加上酶的來源或其它特點。1.1.習慣命名法習慣命名法2.2.國際系統(tǒng)命名法國際系統(tǒng)命名法n系統(tǒng)稱號包括底物稱號、構型、反響性質系統(tǒng)稱號包括底物稱號、構型、反響性質,2,2個底物，底物個底物，底物n之間之間“ ：，水解酶水解：，水解酶水解2 2字可省略，最后加一個酶字。字可省略，最后加一個酶字。n例如：例如：( (習慣稱號習慣稱號: :谷丙轉氨酶谷丙轉氨酶

10、) )n 系統(tǒng)稱號系統(tǒng)稱號:L-:L-丙氨酸丙氨酸 ：- -酮戊二酸氨基轉移酶酮戊二酸氨基轉移酶n 酶催化的反響酶催化的反響: : n 谷氨酸谷氨酸 + + 丙酮酸丙酮酸 - -酮戊二酸酮戊二酸 + + 丙氨酸丙氨酸四四. .酶的編號酶的編號例如：例如： RNaseT1-EC3148 EC - 酶酶 3 - 水解酶水解酶 1 - 脂鍵脂鍵 4 - 磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵 8 - 編號第編號第8個個第二節(jié)、 酶催化作用的特點一.酶和普通催化劑的共性及酶催化作用特性1.1.酶和普通催化劑的共性：酶和普通催化劑的共性：n加快反響速度；加快反響速度；n不改動平衡常數(shù)；不改動平衡常數(shù)；n本身不參與反響。本

11、身不參與反響。2.2.酶催化作用特性：酶催化作用特性：n條件溫暖：常溫、常壓、條件溫暖：常溫、常壓、pH=7pH=7；n高效率：反響速度與不加催化劑相比可提高高效率：反響速度與不加催化劑相比可提高108108 10201020，與加普通催化劑相比可提高，與加普通催化劑相比可提高10710710131013；n專注性：即酶只能對特定的一種或一類底物起作用。專注性：即酶只能對特定的一種或一類底物起作用。n易變敏感性：易受各種要素的影響。易變敏感性：易受各種要素的影響。n酶的活性調理控制：受在活細胞內遭到精細嚴厲的調理控制。酶的活性調理控制：受在活細胞內遭到精細嚴厲的調理控制。n酶分子代謝更新：酶分

12、子代謝更新：二二. .專注性專注性1.1.絕對專注性絕對專注性有些酶只作用于一種底物，催化一個反響，有些酶只作用于一種底物，催化一個反響， 而不作用于任何其它物質。而不作用于任何其它物質。2.2.相對專注性相對專注性這類酶對構造相近的一類底物都有作用。這類酶對構造相近的一類底物都有作用。3.3.立體異構專注性立體異構專注性簇基團專注性簇基團專注性鍵專注性鍵專注性旋光異構專注性。旋光異構專注性。幾何異構專注性幾何異構專注性第三節(jié)、酶的化學本質及組成第三節(jié)、酶的化學本質及組成一一. .酶的化學本質酶的化學本質1.1.由根本組成單位氨基酸由根本組成單位氨基酸2.2.具有蛋白質的性質具有蛋白質的性質-

13、 -兩性離解性質等兩性離解性質等3.3.具有雙縮脲反響具有雙縮脲反響二二. .酶的組成酶的組成全酶全酶(holoenzyme= 酶蛋白酶蛋白 + 輔輔因子因子單成份酶：脲酶、蛋白酶、淀粉酶、核糖核酸酶等。單成份酶：脲酶、蛋白酶、淀粉酶、核糖核酸酶等。簡單蛋白質簡單蛋白質雙成份酶雙成份酶結合蛋白質結合蛋白質酶酶 酶蛋白酶蛋白apoenzyme 輔因子輔因子cofacter) 輔酶輔酶coenzyme) 輔基輔基(prosthetic group)三三. .酶的輔因子酶的輔因子酶的輔因子是酶的對熱穩(wěn)定的非蛋白小分子物質部分，酶的輔因子是酶的對熱穩(wěn)定的非蛋白小分子物質部分，其主要作用是作為電子、原子

14、或某些基團的載體參與反其主要作用是作為電子、原子或某些基團的載體參與反響并促進整個催化過程。響并促進整個催化過程。(1)(1)傳送電子體：如傳送電子體：如 卟啉鐵、鐵硫簇；卟啉鐵、鐵硫簇；(2)(2)傳送氫遞氫體：如傳送氫遞氫體：如 FMN/FADFMN/FAD、NAD/NADPNAD/NADP、C0QC0Q、硫辛酸；、硫辛酸；(3)(3)傳送?；w：如傳送酰基體：如 C0AC0A、TPPTPP、硫辛酸；、硫辛酸；(4)(4)傳送一碳基團：如傳送一碳基團：如 四氫葉酸；四氫葉酸；(5)(5)傳送磷酸基：如傳送磷酸基：如 ATPATP，GTPGTP；(6)(6)其它作用：其它作用： 轉氨基，如轉

15、氨基，如 VB6 VB6 ；傳送；傳送CO2CO2，如，如 生物素。生物素。第四節(jié)第四節(jié) 酶分子構造與其生物活性的關系酶分子構造與其生物活性的關系一.酶分子構造根據(jù)構造不同酶可分為根據(jù)構造不同酶可分為單體酶：只需單一的三級構造蛋白質構成。單體酶：只需單一的三級構造蛋白質構成。寡聚酶：由多個兩個以上具有三級構造的亞基聚合而成。寡聚酶：由多個兩個以上具有三級構造的亞基聚合而成。多酶復合體：由幾個功能相關的酶嵌合而成的復合體。多酶復合體：由幾個功能相關的酶嵌合而成的復合體。二二. .活性中心活性中心活性中心：酶分子中直接和底物結合活性中心：酶分子中直接和底物結合并起催化反響的空間局限部位。并起催化反

16、響的空間局限部位。催化部位催化部位(Catalytic site): 酶分子中促使酶分子中促使底物發(fā)生化學變化的底物發(fā)生化學變化的部位稱為催化部位。部位稱為催化部位。通常將酶的結合部通常將酶的結合部位和催化部位總稱為位和催化部位總稱為酶的活性部位或活性酶的活性部位或活性中心。中心。結合部位決議酶的結合部位決議酶的專注性，專注性，催化部位決議酶所催化部位決議酶所催化反響的性質。催化反響的性質。調控部位調控部位(Regulatory site):(Regulatory site):酶分子中存在著一酶分子中存在著一些可以與其他分子發(fā)生某種程度的結合的部位，些可以與其他分子發(fā)生某種程度的結合的部位，從

17、而引起酶分子空間構象的變化，對酶起激活或從而引起酶分子空間構象的變化，對酶起激活或抑制造用抑制造用三三. .必需基團必需基團酶表現(xiàn)催化活性不可短少的基團。酶表現(xiàn)催化活性不可短少的基團。親核性基團：絲氨酸的羥基，半胱氨酸的巰基和組氨酸的咪親核性基團：絲氨酸的羥基，半胱氨酸的巰基和組氨酸的咪唑基。唑基。酸堿性基團：門冬氨酸和谷氨酸的羧基，賴氨酸的氨基，酪酸堿性基團：門冬氨酸和谷氨酸的羧基，賴氨酸的氨基，酪氨酸的酚羥基，組氨酸的咪唑基和半胱氨酸的巰基等。氨酸的酚羥基，組氨酸的咪唑基和半胱氨酸的巰基等。H2NCHCCH2OHOOHOHH2NCHCCH2OHOSHSHH2NCHCCH2OHONNHNNH

18、H2NCHCCH2OHOCH2COHOH2NCHCCH2OHOCOHOCOOHH2NCHCCH2OHOCH2CH2CH2NH2NH2H2NCHCCH2OHOOHOH第五節(jié)、酶作用的機制第五節(jié)、酶作用的機制一一. .酶催化作用與反響活化能酶催化作用與反響活化能自自由由能能反響進程反響進程產(chǎn)物產(chǎn)物反響物反響物IIIIIII： 酶催化反響活化能酶催化反響活化能II： 化學催化劑反響活化能化學催化劑反響活化能III：無催化反響活化能：無催化反響活化能二二. .酶催化作用的中間產(chǎn)絡合物學說酶催化作用的中間產(chǎn)絡合物學說n在酶催化的反響中，第一步是酶與底物構成酶在酶催化的反響中，第一步是酶與底物構成酶底物中

19、間復合物。當?shù)孜锓肿釉诿缸饔孟掳l(fā)底物中間復合物。當?shù)孜锓肿釉诿缸饔孟掳l(fā)生化學變化生化學變化, ,中間復合物再分解成產(chǎn)物和酶。中間復合物再分解成產(chǎn)物和酶。nE + S = E-S E + S = E-S P + E P + En許多實驗現(xiàn)實證明了許多實驗現(xiàn)實證明了E ES S復合物的存在。復合物的存在。E ES S復合物構成的速率與酶和底物的性質有關。復合物構成的速率與酶和底物的性質有關。三三. . 使酶具有高效性的機制使酶具有高效性的機制1.1.臨近定向效應臨近定向效應l在酶促反響中，底物分子結合到酶的活性中心，一方面底物在酶促反響中，底物分子結合到酶的活性中心，一方面底物在酶活性中心的有效濃

20、度大大添加，有利于提高反響速度；在酶活性中心的有效濃度大大添加，有利于提高反響速度；l另一方面，由于活性中心的立體構造和相關基團的誘導和定另一方面，由于活性中心的立體構造和相關基團的誘導和定向作用，使底物分子中參與反響的基團相互接近，并被嚴厲定向作用，使底物分子中參與反響的基團相互接近，并被嚴厲定向定位，使酶促反響具有高效率和專注性特點向定位，使酶促反響具有高效率和專注性特點. .2.“2.“張力和張力和“形變形變 底物與酶結合誘導酶的分子構象變化，變化的酶分子又使底物分底物與酶結合誘導酶的分子構象變化，變化的酶分子又使底物分子的敏感鍵產(chǎn)生子的敏感鍵產(chǎn)生“張力甚至張力甚至“形變形變 ，從而促使

21、酶底物中間，從而促使酶底物中間產(chǎn)物進入過渡態(tài)。產(chǎn)物進入過渡態(tài)。3.3.酸堿催化酸堿催化l酸酸- -堿催化可分為狹義的酸堿催化可分為狹義的酸- -堿催化和廣義的酸堿催化和廣義的酸- -堿催化。酶參堿催化。酶參與的酸與的酸- -堿催化反響普通都是廣義的酸堿催化方式。堿催化反響普通都是廣義的酸堿催化方式。l廣義酸堿催化是指經(jīng)過質子酸提供部分質子廣義酸堿催化是指經(jīng)過質子酸提供部分質子, ,或是經(jīng)過質子或是經(jīng)過質子堿接受部分質子的作用，到達降低反響活化能的過程。堿接受部分質子的作用，到達降低反響活化能的過程。l酶活性部位上的某些基團可以作為良好的質子供體或受體對酶活性部位上的某些基團可以作為良好的質子供

22、體或受體對底物進展酸堿催化。底物進展酸堿催化。His His 殘基的咪唑基是酶的酸堿催化作用中最活潑的一個催化功能團。殘基的咪唑基是酶的酸堿催化作用中最活潑的一個催化功能團。-COOH, -NH3, -SH,+OHNHNH+-COO , -NH2, -S , -.-O-NHN:4.4.共價催化共價催化l催化劑經(jīng)過與底物構成反響催化劑經(jīng)過與底物構成反響活性很高的共價過渡產(chǎn)物，使活性很高的共價過渡產(chǎn)物，使反響活化能降低，從而提高反反響活化能降低，從而提高反響速度的過程，稱為共價催化。響速度的過程，稱為共價催化。l酶中參與共價催化的基團主酶中參與共價催化的基團主要包括要包括 His His 的咪唑基

23、，的咪唑基，Cys Cys 的巰基，的巰基，Asp Asp 的羧基，的羧基，Ser Ser 的羥基等。的羥基等。l某些輔酶，如焦磷酸硫胺素某些輔酶，如焦磷酸硫胺素和磷酸吡哆醛等也可以參與共和磷酸吡哆醛等也可以參與共價催化作用。價催化作用。四四. .酶專注性的機制酶專注性的機制以為整個酶分子的天然構象是具有剛性構造的，酶外表具有特以為整個酶分子的天然構象是具有剛性構造的，酶外表具有特定的外形。酶與底物的結合好像一把鑰匙對一把鎖一樣定的外形。酶與底物的結合好像一把鑰匙對一把鎖一樣1.1.鎖鑰假說鎖鑰假說(lock and key hypothesis)(lock and key hypothesi

24、s)該學說以為酶外表并沒有一種與底物互補的固定外該學說以為酶外表并沒有一種與底物互補的固定外形，而只是由于底物的誘導才構成了互補外形形，而只是由于底物的誘導才構成了互補外形. .2.2.誘導契合假說誘導契合假說inducedinducedfit hypothesis)fit hypothesis)第六節(jié)、酶促反響動力學第六節(jié)、酶促反響動力學一一. .底物濃度對酶促反響速度影響底物濃度對酶促反響速度影響底物濃度對酶促反響速度影響底物濃度對酶促反響速度影響 在酶濃度，在酶濃度，pHpH，溫度等條件不，溫度等條件不變的情況下研討底物濃度和反響變的情況下研討底物濃度和反響速度的關系。如右圖所示：速度的

25、關系。如右圖所示：在低底物濃度時在低底物濃度時, , 反響速度與底反響速度與底物濃度成正比，表現(xiàn)為一級反響物濃度成正比，表現(xiàn)為一級反響特征。特征。當?shù)孜餄舛鹊竭_一定值時，底物當?shù)孜餄舛鹊竭_一定值時，底物濃度添加，反響速度添加，表現(xiàn)濃度添加，反響速度添加，表現(xiàn)為混合級反響特征為混合級反響特征當?shù)孜餄舛?，幾乎一切的酶都與當?shù)孜餄舛龋瑤缀跻磺械拿付寂c底物結合后，反響速度到達最大底物結合后，反響速度到達最大值值VmaxVmax，此時再添加底物濃，此時再添加底物濃度，反響速度不再添加，表現(xiàn)為度，反響速度不再添加，表現(xiàn)為零級反響。零級反響。V=Vmax SKm + S二二.米氏方程米氏方程19131913

26、年，德國化學家年，德國化學家MichaelisMichaelis和和MentenMenten根據(jù)中間產(chǎn)物學說對根據(jù)中間產(chǎn)物學說對酶促反映的動力學進展研討，推導出了表示整個反響中底物濃酶促反映的動力學進展研討，推導出了表示整個反響中底物濃度和反響速度關系的著名公式，稱為米氏方程。度和反響速度關系的著名公式，稱為米氏方程。Km Km 米氏常數(shù)米氏常數(shù)Vmax Vmax 最大反響速度最大反響速度三三.米氏方程的推導米氏方程的推導V=V m ax S K m + SKmKm最小的底物最小的底物V= 80% Vmax V= 80% Vmax 時，時， (S)=(S)=？ 由：由： 0.8 Km + 0.

27、2 (S)= (S), 0.8 Km = 0.2 (S)0.8 Km + 0.2 (S)= (S), 0.8 Km = 0.2 (S) (S)=4 Km (S)=4 Km 又又: V= 99% Vmax , (S)= 99 Km: V= 99% Vmax , (S)= 99 Km6.6.了解酶的底物在體內的濃度程度了解酶的底物在體內的濃度程度Km (S)Km (S)7.7.判別反響的方向判別反響的方向KmKm最小的反響最小的反響8.8.判別抑制造用的類型判別抑制造用的類型五五. .米氏常數(shù)米氏常數(shù)KmKm的測定的測定-4-202468100.00.20.40.60.81.01/S(1/mmol

28、.L-1)1/v1/Vmax1/Vmax斜率斜率=Km/Vmax=Km/Vmax-1/Km-1/KmV=V m ax S K m + S斜率斜率=-Km=-Km102030405060708090020406080100Tem perature OCRelative Activity (%)最適溫度第七節(jié)第七節(jié) 影響酶促反響速度的要素影響酶促反響速度的要素一一. .溫度對酶反響的影響溫度對酶反響的影響n一方面是溫度升高一方面是溫度升高, ,酶促反酶促反響速度加快。響速度加快。n另一方面另一方面, ,溫度升高溫度升高, ,酶的高酶的高級構造將發(fā)生變化或變性，級構造將發(fā)生變化或變性，導致酶活性降低

29、甚至喪失。導致酶活性降低甚至喪失。 n因此大多數(shù)酶都有一個最適因此大多數(shù)酶都有一個最適溫度。溫度。 在最適溫度條件下在最適溫度條件下, ,反響速度最大。反響速度最大。二二.pH.pH對酶反響的影響對酶反響的影響n在一定的pH下, 酶具有最大的催化活性,通常稱此pH為最適pH。速度酶濃度三三. .酶濃度對酶反響的影響酶濃度對酶反響的影響在底物足夠過量而其它條件固定的情況下，并且反響系在底物足夠過量而其它條件固定的情況下，并且反響系統(tǒng)中不含有抑制酶活性的物質及其他不利于酶發(fā)揚作用統(tǒng)中不含有抑制酶活性的物質及其他不利于酶發(fā)揚作用的要素時，酶促反響的速度和酶濃度成正比的要素時，酶促反響的速度和酶濃度成

30、正比四四. .激活劑對酶反響的影響激活劑對酶反響的影響1.1.概念：凡是能提高酶活力的物質概念：凡是能提高酶活力的物質( (簡單化合物簡單化合物) )都稱為酶的激活劑。都稱為酶的激活劑。 activator)activator)。2.2.成分：其中大部分是一些無機離子和小分子簡單有機物。成分：其中大部分是一些無機離子和小分子簡單有機物。 如：如：Na+Na+、K+K+、Ca2+Ca2+、Mg2+Mg2+、Cu2+Cu2+、Zn2+Zn2+、Co2+Co2+、Cr2+Cr2+、Fe2+Fe2+、 Cl-Cl-、Br-Br-、I-I-、CN-CN-、NO3-NO3-、PO4- PO4- 、GSH

31、GSH 、VitC VitC 等；等；3.3.功能：功能：1 1. .這些離子可與酶分子上的氨基酸側鏈基團結合，這些離子可與酶分子上的氨基酸側鏈基團結合， 能夠是酶活性部位的組成部分，能夠是酶活性部位的組成部分， 2 2. .也能夠作為輔酶或輔基的一個組成部分起作用；也能夠作為輔酶或輔基的一個組成部分起作用；4.4.特點：特點：1 1. .普通情況下，一種激活劑對某種酶是激活劑，而對另普通情況下，一種激活劑對某種酶是激活劑，而對另 一種酶那么不一定是激活劑，能夠發(fā)生抑制造用；一種酶那么不一定是激活劑，能夠發(fā)生抑制造用； 2 2. .對于同一種酶，不同激活劑濃度會產(chǎn)生不同的作用。對于同一種酶，不

32、同激活劑濃度會產(chǎn)生不同的作用。 五五. .抑制劑對酶反響的影響抑制劑對酶反響的影響一一. .酶的抑制造用的概念酶的抑制造用的概念有些物質能與酶分子上某些必需基團結合作用有些物質能與酶分子上某些必需基團結合作用),使酶的活使酶的活性中心的化學性質發(fā)生改動，導致酶活力下降或喪失，這性中心的化學性質發(fā)生改動，導致酶活力下降或喪失，這種景象稱為酶的抑制造用。種景象稱為酶的抑制造用。抑制劑：抑制劑： 可以引起酶的抑制造用的化合物那么稱為抑制劑可以引起酶的抑制造用的化合物那么稱為抑制劑 inhibitor)。 抑制造用的特點：酶的抑制劑普通具備兩個方面的特點：抑制造用的特點：酶的抑制劑普通具備兩個方面的特

33、點：a.在化學構造上與被抑制的底物分子或底物的過渡形狀類在化學構造上與被抑制的底物分子或底物的過渡形狀類似。似。b.可以與酶的活性中心以非共價或共價的方式構成比較穩(wěn)可以與酶的活性中心以非共價或共價的方式構成比較穩(wěn)定的復合體或結合物。定的復合體或結合物。二二. .抑制造用的類型抑制造用的類型1.1.不可逆抑制造用不可逆抑制造用抑制劑與酶反響中心的抑制劑與酶反響中心的活性基團以共價方式結活性基團以共價方式結合，引起酶的永久性失合，引起酶的永久性失活。如有機磷毒劑二異活。如有機磷毒劑二異丙基氟磷酸酯。丙基氟磷酸酯。 2.2.可逆抑制造用：可逆抑制造用： 抑制劑與酶蛋白以非共價方式結合，引起酶活性暫時

34、性喪失。抑劑抑制劑與酶蛋白以非共價方式結合，引起酶活性暫時性喪失。抑劑可以經(jīng)過透析等方法被除去，并且能部分或全部恢復酶的活性可以經(jīng)過透析等方法被除去，并且能部分或全部恢復酶的活性根椐抑制劑與酶結合的情況，又可以分為三類：根椐抑制劑與酶結合的情況，又可以分為三類：1競爭性抑制：競爭性抑制：概念：某些抑制劑的化學構造與底物類似，因此能與底物竟爭概念：某些抑制劑的化學構造與底物類似，因此能與底物竟爭與酶活性中心結合。當抑制劑與活性中心結合后，底物被排斥與酶活性中心結合。當抑制劑與活性中心結合后，底物被排斥在反響中心之外，其結果是酶促反響被抑制了。在反響中心之外，其結果是酶促反響被抑制了。特點：竟爭性

35、抑制通常可以經(jīng)過增大底物濃度，即提高底物的特點：竟爭性抑制通常可以經(jīng)過增大底物濃度，即提高底物的競爭才干來消除。競爭才干來消除。競爭性抑制可用下式表示：競爭性抑制可用下式表示：競爭性抑制造用的速度方程：競爭性抑制造用的速度方程：競爭性抑制造用的競爭性抑制造用的LineweaverLineweaverBurkBurk圖圖 ：2非競爭性抑制：非競爭性抑制：概念：酶可同時與底物及抑制劑結合，引起酶分子構象變化，并導至概念：酶可同時與底物及抑制劑結合，引起酶分子構象變化，并導至酶活性下降。由于這類物質并不是與底物競爭與活性中心的結合，所酶活性下降。由于這類物質并不是與底物競爭與活性中心的結合，所以稱為

36、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子Cu2+、Ag+、Hg2+以及以及EDTA等，通常能與酶等，通常能與酶分子的調控部位中的分子的調控部位中的-SH基團作用，改動酶的空間構象，引起非競爭基團作用，改動酶的空間構象，引起非競爭性抑制。性抑制。特點：非竟爭性抑制不能經(jīng)過增大底物濃度的方法來消除。特點：非竟爭性抑制不能經(jīng)過增大底物濃度的方法來消除。非競爭性抑制可用下式表示：非競爭性抑制可用下式表示：非競爭性抑制造用的速度方程：非競爭性抑制造用的速度方程：非競爭性抑制造用的非競爭性抑制造用的LineweaverLineweaverBurkBurk圖圖 ：3 3反競爭性抑制

37、：反競爭性抑制：概念：酶只需在與底物結合后，才干與抑制劑結合，概念：酶只需在與底物結合后，才干與抑制劑結合， 引起酶活性下降。引起酶活性下降。反競爭性抑制可用下式表示：反競爭性抑制可用下式表示：特點：非竟爭性抑制不能經(jīng)過增大底物濃度的方法來消除。特點：非竟爭性抑制不能經(jīng)過增大底物濃度的方法來消除。反競爭性抑制造用的速度方程：反競爭性抑制造用的速度方程：反競爭性抑制造用的反競爭性抑制造用的LineweaverLineweaverBurkBurk圖圖 ：第八節(jié)、酶的分別純化與酶活力測定第八節(jié)、酶的分別純化與酶活力測定一一. .酶的分別純化酶的分別純化1.1.根本原那么根本原那么 提取過程中防止酶變

38、性而失去活性提取過程中防止酶變性而失去活性 防止強酸、強堿、高溫暖猛烈攪拌等防止強酸、強堿、高溫暖猛烈攪拌等 要求在低溫下操作要求在低溫下操作 參與的化學試劑不使酶變性參與的化學試劑不使酶變性 操作中參與緩沖溶液操作中參與緩沖溶液2.2.根本操作程序根本操作程序u選材：微生物微生物發(fā)酵物選材：微生物微生物發(fā)酵物: : 胞內酶，胞內酶，胞外酶，動物動物器臟：消化酶，血胞外酶，動物動物器臟：消化酶，血液：液：SODSOD酶，尿液：尿激酶等酶，尿液：尿激酶等, ,植物木植物木瓜蛋白酶，菠蘿蛋白酶等。瓜蛋白酶，菠蘿蛋白酶等。u抽提：參與提取液提取。胞內酶先要進展抽提：參與提取液提取。胞內酶先要進展細胞

39、破碎機械研磨，超聲波破碎，反復細胞破碎機械研磨，超聲波破碎，反復凍融或自溶等，凍融或自溶等，u分別：先進展凈化處置過濾，絮凝，離分別：先進展凈化處置過濾，絮凝，離心脫色，再采用沉淀法分別鹽析法，心脫色，再采用沉淀法分別鹽析法，有機溶劑沉淀法，超離心等。有機溶劑沉淀法，超離心等。u純化：可采用離子交換層析，凝膠過濾，純化：可采用離子交換層析，凝膠過濾，液相色譜，親和色譜和超濾等方法。液相色譜，親和色譜和超濾等方法。3.3.酶的制劑方式酶的制劑方式u固體：枯燥冰凍升華，噴霧枯燥，真空枯燥固體：枯燥冰凍升華，噴霧枯燥，真空枯燥u液體：溶液液體：溶液4.4.保管保管低溫下短期保管低溫下短期保管0-40

40、-4固體固體-20-20-70-70液體液體二二. .酶活力的測定酶活力的測定1.1.酶活力概念酶活力概念酶活力：又稱為酶活性，普通把酶催化一定化學反響的才干稱酶活力：又稱為酶活性，普通把酶催化一定化學反響的才干稱為酶活力，通常以在一定條件下酶所催化的化學反響速度來表為酶活力，通常以在一定條件下酶所催化的化學反響速度來表示。酶活力可用單位時間內單位體積中底物的減少量或產(chǎn)物的示。酶活力可用單位時間內單位體積中底物的減少量或產(chǎn)物的添加量表示，單位為添加量表示，單位為mol/minmol/min等。等。2.2.酶活力的表示方法酶活力的表示方法- -酶活力單位酶活力單位酶活力單位的根本定義為：酶活力單

41、位的根本定義為： 規(guī)定條件最適條件下一定時間內催化完成一定化學規(guī)定條件最適條件下一定時間內催化完成一定化學反響量所需的酶量。反響量所需的酶量。據(jù)不同情況有幾種酶活力單位據(jù)不同情況有幾種酶活力單位activity unitactivity unit或又稱酶或又稱酶單位單位enzyme unitenzyme unit國際單位國際單位U UUnitUnit：是以最正確條件或某一固定條件下每分鐘催化：是以最正確條件或某一固定條件下每分鐘催化生成生成1mol1mol產(chǎn)物所需求的酶量為一個酶活力單位。產(chǎn)物所需求的酶量為一個酶活力單位?！癒atalKatal單位：是指在一定條件下單位：是指在一定條件下1 1

42、秒鐘內轉化秒鐘內轉化1mol1mol底物底物所所需的酶量。需的酶量。KatKat和和U U的換算關系：的換算關系：1 Kat=61 Kat=6107U107U，1U=16.67n Kat1U=16.67n Kat 以上的酶單位定義中，假設底物以上的酶單位定義中，假設底物S S有一個以上可被作有一個以上可被作用的化學鍵，那么一個酶單位表示用的化學鍵，那么一個酶單位表示1 1分鐘使分鐘使1mol1mol有關基團轉有關基團轉化的酶量。化的酶量。 假設是兩個一樣的分子參與反響，那么每分鐘催化假設是兩個一樣的分子參與反響，那么每分鐘催化2mol2mol底物轉化的酶量稱為一個酶單位。底物轉化的酶量稱為一個

43、酶單位。 在在“U U和和“katkat酶活力單位的定義和運用中，酶催化底物的分酶活力單位的定義和運用中，酶催化底物的分子量必需是知的，否那么將無法計算。子量必需是知的，否那么將無法計算。習慣單位習慣單位在實踐運用中，不同酶有各自的規(guī)定，如：在實踐運用中，不同酶有各自的規(guī)定，如：-淀粉酶活力單位：每小時分解淀粉酶活力單位：每小時分解1g1g可溶性淀粉的酶量為可溶性淀粉的酶量為一個酶單位。一個酶單位。QB546-80QB546-80，也有規(guī)定每小時分解，也有規(guī)定每小時分解1mL2%1mL2%可溶性淀粉溶液為無色糊精的酶量為一個酶單位。顯然可溶性淀粉溶液為無色糊精的酶量為一個酶單位。顯然后者比前一

44、個單位小。后者比前一個單位小。糖化酶活力單位：在規(guī)定條件下，每小時轉化可溶性糖化酶活力單位：在規(guī)定條件下，每小時轉化可溶性淀粉產(chǎn)生淀粉產(chǎn)生1mg1mg復原糖以葡萄糖計所需的酶量為一個酶復原糖以葡萄糖計所需的酶量為一個酶單位。單位。蛋白酶：規(guī)定條件下，每分鐘分解底物酪蛋白產(chǎn)生蛋白酶：規(guī)定條件下，每分鐘分解底物酪蛋白產(chǎn)生1g1g酪氨酸所需的酶量。酪氨酸所需的酶量。DNADNA限制性內切酶：引薦反響條件下，一小時內可完全限制性內切酶：引薦反響條件下，一小時內可完全消化消化1g1g純化的純化的DNADNA所需的酶量。所需的酶量。比活力比活力: :指每指每mgmg酶蛋白質酶蛋白質/ /蛋白氮所含的酶活力

45、單位數(shù)。蛋白氮所含的酶活力單位數(shù)。比活力比活力=U=U或或Kat/mgKat/mg酶蛋白或蛋白氮酶蛋白或蛋白氮(U(U或或Kat/mlKat/ml酶液酶液, ,或或U U或或Kat/mgKat/mg酶制劑酶制劑比活力表示酶制劑的純度的一個目的。比活力表示酶制劑的純度的一個目的。4.4.酶活力中心轉換數(shù)酶活力中心轉換數(shù)5.5.酶活力測定酶活力測定酶活力測定就是測定一定量的酶，在單位時間內產(chǎn)物酶活力測定就是測定一定量的酶，在單位時間內產(chǎn)物(P)(P)的生成添加量或底物的生成添加量或底物S S的耗費減少量。的耗費減少量。即測定時確定三種量：即測定時確定三種量：參與一定量的酶；一定時間間隔；物質的增減

46、量。參與一定量的酶；一定時間間隔；物質的增減量。1 1. .測定酶活力常有以下幾種方法測定酶活力常有以下幾種方法u反響計時法：反響計時必需準確。反響體系必需預熱至規(guī)定溫度后，反響計時法：反響計時必需準確。反響體系必需預熱至規(guī)定溫度后，u參與酶液并立刻計時。反響到時，要立刻滅酶活性，終止反響，并參與酶液并立刻計時。反響到時，要立刻滅酶活性，終止反響，并記錄終了時間。終止酶反響。記錄終了時間。終止酶反響。u常使酶立刻變性最常用的方法：常使酶立刻變性最常用的方法：u是參與三氯乙酸或過氯酸使酶蛋白沉淀。是參與三氯乙酸或過氯酸使酶蛋白沉淀。u也可用也可用SDS使酶變性，或迅速加熱使酶變性。使酶變性，或迅

47、速加熱使酶變性。u有些酶可用非變性法來停頓反響或用破壞其輔因子來停頓反響有些酶可用非變性法來停頓反響或用破壞其輔因子來停頓反響 。反響量的測定法：測底物減少量或產(chǎn)物生成量均可。在反響過程反響量的測定法：測底物減少量或產(chǎn)物生成量均可。在反響過程中產(chǎn)物是從無到有，變化量明顯，極利于測定，所以大都測定產(chǎn)中產(chǎn)物是從無到有，變化量明顯，極利于測定，所以大都測定產(chǎn)物的生成量物的生成量2).2).酶活力測定的分析方法酶活力測定的分析方法詳細物質量的測定，據(jù)被測定物質的物理化學性質經(jīng)過定量分詳細物質量的測定，據(jù)被測定物質的物理化學性質經(jīng)過定量分析法測定。析法測定。常用的方法有：常用的方法有：光譜分析法：酶將產(chǎn)

48、物轉變?yōu)橹苯踊蜷g接一個可用分光光度法光譜分析法：酶將產(chǎn)物轉變?yōu)橹苯踊蜷g接一個可用分光光度法或熒光光度法測出的化合物?；驘晒夤舛确y出的化合物?；瘜W法：利用化學反響使產(chǎn)物變成一個可用某種物理方法測出的化化學法：利用化學反響使產(chǎn)物變成一個可用某種物理方法測出的化合物，然后再反過來算出酶的活性。合物，然后再反過來算出酶的活性。 放射性化學法：用同位素標志的底物，經(jīng)酶作用后生成含放射性的放射性化學法：用同位素標志的底物，經(jīng)酶作用后生成含放射性的產(chǎn)物，在一定時間內，生成的放射性產(chǎn)物量與酶活性成正比。產(chǎn)物，在一定時間內，生成的放射性產(chǎn)物量與酶活性成正比。 由幾個功能相關的酶嵌合而成的復合體。由幾個功能相關的酶嵌合而成的復合體。催化同一化學反響，構造與性質不同的一類酶催化同一化學反響，構造與性質不同的一類酶如：人乳酸脫氫酶如：人乳酸脫氫酶LDH1 H4 73 2 43 14 10 0 43 12 27.1LDH1 H4 73 2 43 14 10 0 43 12 27.1LDH2 H3M 24 4 44 34 25 0 44 49 34.7LDH2 H3M 24 4 44 34 25 0 44 49 34.7LDH3