生物化學第二篇酶的結(jié)構(gòu)與功能

1、生物化學一第二篇-酶的結(jié)構(gòu)與功能作者:日期:第二篇酶的結(jié)構(gòu)與功能（第五十章小結(jié)）第五章酶學概論酶是由細胞合成的，在機體內(nèi)行使催化功能的生物催化劑 ，其化學本質(zhì)主要是蛋白 質(zhì)，極少數(shù)是RNAo具有催化活性的 RN做稱為核酶。酶可分為單純酶和綴合酶。綴合 酶除了蛋白質(zhì)以外，還結(jié)合某些對熱穩(wěn)定的非蛋白質(zhì)小分子或金屬離子。這些非蛋白質(zhì) 成分統(tǒng)稱為輔助因子。 喪失輔助因子的酶被稱為脫輔酶，與輔助因子結(jié)合在一起的酶被稱為全酶。輔助因子包括輔酶、輔基和金屬離子。許多輔酶和輔基為水溶性維生素的衍 生物。最常見的充當輔助因子的金屬離子有銅、鎂和鎰。根據(jù)酶蛋白本身結(jié)構(gòu)的特征，酶可分為單體酶、寡聚酶和多酶復合物。單

2、體酶中有 一類多功能酶，只由一條肽鏈組成，但同時具有多個酶的活性。受酶催化的化學反應被稱為酶促反應 ，其中的反應物被稱為底物。酶只能催化熱力 學允許的反應，反應完成后本身不被消耗或變化，對正反應和逆反應的催化作用相同，不改變平衡常數(shù)，只加快到達平衡的速度或縮短到達平衡的時間，這些性質(zhì)與非酶催化劑相似。酶特有的性質(zhì)包括：高效性、酶在活性中心與底物結(jié)合、專一性、反應條件溫 和、對反應條件敏感、受到調(diào)控和許多酶的活性還需要輔助因子的存在。酶的活性中心是指酶分子上直接與底物結(jié)合，并與催化作用直接相關(guān)的區(qū)域?；钚?中心由結(jié)合基團和催化基團組成?；钚灾行木哂幸韵绿卣鳎菏且粋€三維實體，通常由在 一級結(jié)構(gòu)上并

3、不相鄰的氨基酸殘基組成；為酶分子表面的一個裂縫、空隙或口袋 ，中心 內(nèi)多為疏水氨基酸殘基，但也有少量極性氨基酸殘基。有65%Z上的酶活性中心的催化基 團由Hi s、C y s、A sp、Arg、G1 u提供；與底物結(jié)合為多重次級鍵；底物結(jié)合的特 異性取決于與底物之間在結(jié)構(gòu)上一定程度的互補性；構(gòu)象具有一定的柔性。酶的專一性是指酶對反應的底物有嚴格的選擇性。專一性可分為絕對專一性、基團專一性、鍵專一性和立體專一性。立體專一性又分為旋光異構(gòu)專一性和幾何異構(gòu)專一性兩類。酶的立體異構(gòu)專一性還表現(xiàn)在能夠區(qū)分假手性C上的兩個等同的基團，只催化其中的一個，而不催化另一個?？墒褂谩版i與鑰匙”學說和“誘導契合”學

4、說解釋酶作用 的專一性?！版i與鑰匙”學說把酶比作鎖，底物比作鑰匙，鎖眼比作活性中心，認為酶活性中心的構(gòu)象是固定不變的，底物的結(jié)構(gòu)必須與酶活性中心的結(jié)構(gòu)非常吻合才能結(jié) 合。“誘導契合”學說認為酶活性中心不是僵硬不變的結(jié)構(gòu)，而是具有一定的柔性。當?shù)孜锱c酶接近時，酶受到底物分子的誘導，其構(gòu)象發(fā)生適合于與底物結(jié)合的變化 ，最終導 致酶與底物之間的契合?？墒褂谩叭c附著”模型和“四點定位”模型解釋酶為什么能 夠區(qū)分對映異構(gòu)體以及一個假手性 C上兩個一樣的基團?！叭c附著”模型認為，底物 在活性中心的結(jié)合有三個結(jié)合點，只有當在這三個結(jié)合點都匹配的時候 ，酶才會催化相 應的反應；“四點定位”模型認為 ，僅僅

5、三點附著還不足以讓一個蛋白質(zhì)區(qū)分進入的對 映異構(gòu)體，活性中心存在第四個相互作用位點。酶的分類是按照 NC-IUBMB的建議，根據(jù)反應的性質(zhì)，可分為氧化還原酶、轉(zhuǎn)移酶、水解酶、裂合酶、異構(gòu)酶、 連接酶6大類。在每一大類酶中，又可根據(jù)不同的標準，分為幾個 亞類，每一個亞類再分為幾個亞亞類。 酶的命名也是根據(jù) N C - I UBMB的建議，每一個酶都 給一個系統(tǒng)名和一個慣用名。第六章酶動力學酶反應速率一般以單位時間內(nèi)，底物或產(chǎn)物濃度的變化值來表示。酶動力學研究的 是酶促反應速率、變化規(guī)律及其影響因素。影響酶促反應速率的主要因素有酶濃度、底 物濃度、反應溫度、pH和離子強度以及有無抑制劑或激活劑的存

6、在等。在研究某一種 因素對酶促反應速率的影響時，應該只改變需要研究的因素。在一定的溫度和p H條件下，當?shù)孜餄舛冗^量時，酶的濃度與反應速率呈正相關(guān)。但 溫度升高如果導致酶變性，酶活性會急劇下降。反應速率最大時的溫度稱為酶的最適溫 度。酶的最適溫度不是酶的特征性常數(shù) ，這是因為它與反應時間有關(guān)；pH不僅可影響酶的穩(wěn)定性，還可影響酶分子或底物和輔酶/輔基的解離程度，從而影響酶與底物的結(jié)合。酶也有最適p H,最適pH也不是酶的特征性常數(shù)，它受底物濃度、緩沖液的種類和濃度以 及酶的純度等因素的影響。酶動力學研究的核心內(nèi)容是底物濃度對酶促反應速率的影響以及為解釋這種影響 而推導出來的數(shù)學方程。常假定反應

7、為單底物和單產(chǎn)物反應。很多酶促反應如果以反應 速率對底物濃度作圖，得到的是雙曲線。解釋這一類反應可使用 M-M模型，根據(jù)此模型推 導出的方程為米氏方程。米氏反應動力學假定反應速率為初速率、酶底物復合物處于穩(wěn) 態(tài)和符合質(zhì)量作用定律。米氏方程中的隕即是米氏常數(shù)，它是酶反應初速率為 V-x 一半時底物的濃度，為酶 的特征常數(shù)，在一定條件下，可表示酶與底物的親和力。一個酶的（越大，意味著該酶與底物的親和力越低；Vnax也是酶的特征常數(shù)，但在現(xiàn)實的條件下，一個酶促反應很難達到 或者根本就達不到此值。kcat給出了酶被底物飽和以后，酶催化產(chǎn)物的生成情況，有時 被稱為酶的轉(zhuǎn)化數(shù)，具體是指在單位時間內(nèi)，一個酶

8、分子將底物轉(zhuǎn)變成產(chǎn)物的分子總數(shù)； kcat/ Km通常被用來衡量酶的催化效率,可以反映一個酶的完美程度。直接使用米氏方程中的 v對S作圖得到的是曲線，需要將米氏方程進行線性化處 理。米氏方程的線性轉(zhuǎn)換方法有：Line we aver-B u rk作圖、Ead i e-Hofs tee作圖、Hane s -Wo lf f作圖和直接線性化作圖。Line weave r -B u rk作圖以1/ S為橫坐標和1/v為縱坐標作圖，因此又稱為雙倒數(shù)作圖。此作圖法得到的斜率是K/V-,橫截距是-1/Km,縱截距為1 /Vmax；以v對v/ S作圖即是Eadie-H o fstee作圖。此作圖 法得到的斜率

9、是-K,橫截距是 5 ax/Kn,縱截距為V max;以S為橫坐標，S / v為縱坐 標的作圖方式即是 Hanes-Wolf f作圖。此作圖法得到的斜率是 1/Vmax,橫截距是-，縱 截距為K/Vna x。相比雙倒數(shù)法和 Ead ie- H of s tee作圖法，Hanes-Wolff作圖為最佳 的確定酶動力學常數(shù)的方法。酶分子變性或抑制劑的作用可導致酶活性的降低或喪失。抑制劑能夠以不同的方式作用于酶，而酶動力學是區(qū)分各種作用方式的主要手段。酶的抑制劑可分為可逆性抑制 劑和不可逆性抑制劑?？赡嫘砸种苿┮源渭夋I與酶可逆性結(jié)合，這些鍵形成得快，斷裂得也快，它們并不能永久性使酶失活，使用透析或超

10、濾就可除去，使酶恢復活性；不可逆性抑制劑以強的化學鍵與酶不可逆結(jié)合，導致酶有效濃度的降低，因此一旦失活就不可逆轉(zhuǎn)?？赡嫘砸种苿┯挚煞譃楦偁幮砸种苿?、非競爭性抑制劑和反競爭性抑制劑。競爭性抑制劑有兩種類型：一類與底物在結(jié)構(gòu)和化學性質(zhì)上具有很強的相似性，第 二類與底物無結(jié)構(gòu)和化學性質(zhì)的相似性。它們與底物在和酶結(jié)合上都是相互排斥的。競 爭性抑制劑不改變 Vax,但能提高表觀 演。非競爭性抑制劑在活性中心以外與酶結(jié)合并改變活性中心的構(gòu)象，但不阻止底物在活性中心與酶結(jié)合，只阻止底物轉(zhuǎn)變成產(chǎn)物。典型的非競爭性抑制劑不改變酶的降低 Vma x。反競爭性抑制劑是一類只能與酶和底物復合物ES結(jié)合，但不能與游離的

11、酶結(jié)合的抑制劑。一旦它們與E S結(jié)合，將導致與活性中心結(jié)合的底物不再能夠轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)物。反競爭性抑制劑能降低酶的表觀 Km,降低Vmax。很多情況下，產(chǎn)物能夠抑制酶促反應。在單底物反應中，產(chǎn)物實際上是一種特殊的 競爭性抑制劑。多底物反應情況更為復雜，通常底物濃度的升高加快酶促反應的速率，但是某些酶卻表現(xiàn)出過量底物抑制現(xiàn)象。不可逆抑制劑可分為基團特異性抑制劑、底物類似物和自殺型抑制劑?；鶊F特異性 抑制劑在結(jié)構(gòu)上與底物無相似之處 ，但能共價修飾酶活性中心上的必需側(cè)鏈基團而導致 酶活性不可逆的失活；底物類似物在結(jié)構(gòu)上與底物相似，因此在活性中心與酶結(jié)合，然 后不可逆地修飾酶活性中心上的必需基團，導致酶活性

12、的喪失；自殺型抑制劑是受酶自身激活的不可逆抑制劑，在與酶結(jié)合以后，受到酶的催化發(fā)生幾步反應，但并不形成產(chǎn) 物，而是變成高度反應性的化合物后 ，轉(zhuǎn)而修飾酶的必需基團導致酶活性的喪失。現(xiàn)實中更多的是雙底物/雙產(chǎn)物反應和三底物/三產(chǎn)物反應，偶爾還有四底物反應。在研究多底物反應中，只要將其中一種底物以外的所有其他底物的濃度保持恒定，對剩下的濃度可變底物的動力學分析就相當于單底物反應。一般而言，多底物反應動力學機制可以分為序列機制和乒乓機制。序列反應是指在第一個產(chǎn)物釋放之前所有的底物必須與酶活性中心結(jié)合的反應，可以進一步分為有序反應和隨機反應。有序序列反應中，底 物與酶的結(jié)合和產(chǎn)物從酶的釋放都有嚴格的次

13、序。在隨機序列反應中，底物與酶的結(jié)合無固定的次序，產(chǎn)物的釋放也一樣。底物結(jié)合的次序和產(chǎn)物釋放的次序無關(guān)緊要，說明 每一個底物的結(jié)合位點或每一個產(chǎn)物的結(jié)合位點基本上是彼此相互獨立的。乒乓反應在第二個底物結(jié)合之前必須有一個產(chǎn)物釋放。使用Cleland作圖法能清楚地反映出多底物反應中底物結(jié)合和產(chǎn)物釋放的先后關(guān)系。除米氏酶以外，生物體內(nèi)還有別構(gòu)酶。別構(gòu)酶除了含有活性中心以外，還有別構(gòu)中心。別構(gòu)中心是底物以外的分子結(jié)合的位點，這些分子被統(tǒng)稱為別構(gòu)效應物。一種典型 的別構(gòu)酶具有以下性質(zhì)：速率/底物濃度曲線為S型、對競爭性抑制的作用表現(xiàn)雙相反應 ； 溫和變性可導致別構(gòu)效應的喪失；通常由多個亞基組成。使用H

14、1 1 l方程能很好地說明別構(gòu)酶的動力學，Hill方程與米氏方程的主要差別首先是Hill方程中的底物濃度被提高到 h數(shù)量級，h被稱為Hill系數(shù)；其次，方程 中以K0.5取代Km,該常數(shù)也被提高了 h數(shù)量級。出也是指速率為最大速率一半時候的底 物濃度。H i ll常數(shù)能夠反映底物協(xié)同性的程度：h=1,意味著酶不是別構(gòu)酶，無底物協(xié)同性，速率對底物作圖應為雙曲線，Ko.5=Km；h1,則速率對底物濃度作圖呈 S型曲線，酶具有正底物協(xié) 同性；hv1 ,則意味著酶具負底物協(xié)同性。正協(xié)同效應意味著酶對環(huán)境中底物濃度的變化 更為敏感。第七章酶的催化機制和催化策略酶高效的催化能力與酶的催化機制密切相關(guān)?？赏?/p>

15、過找出保守性的氨基酸殘基、研 究三維結(jié)構(gòu)、定點突變、動力學分析和化學修飾等方法來研究酶的催化機制。在任何一個化學反應體系中，反應物需要到達過渡態(tài)以后才能發(fā)生反應。達到過渡 態(tài)要求反應物必須含有足夠的能量以克服活化能，然而，一個反應系統(tǒng)中各反應物分子具有不同的能量，只有某些反應物才含有足夠的能量去進行反應。Pauling提出，酶與過渡態(tài)的親和力要比對處于基態(tài)底物的親和力高得多，酶的催化源于其對過渡態(tài)的穩(wěn)定作用。實際上，酶將反應分成若干步，因其與反應過渡態(tài)中間物的結(jié)合比和底物的結(jié)合 更牢、更好而穩(wěn)定反應的過渡態(tài)，從而減低活化能，加快反應速率。與酶催化相關(guān)聯(lián)的過渡態(tài)穩(wěn)定是酶活性中心結(jié)構(gòu)和反應性以及結(jié)

16、構(gòu)性質(zhì)與結(jié)合底 物之間的相互作用的必然結(jié)果。 酶充分使用一系列的化學機制來實現(xiàn)過渡態(tài)的穩(wěn)定并由 此加速反應。這些機制歸納起來主要有鄰近定向效應、廣義的酸堿催化、靜電催化、金 屬催化、共價催化和底物形變。鄰近定向效應是指兩種或兩種以上的底物同時結(jié)合在酶活性中心上而相互靠近，并采取正確的空間取向，這樣就大大提高了底物的有效濃度，使分子間反應近似分子內(nèi)反 應從而加快了反應速率。廣義的酸堿催化是指水分子以外的分子作為質(zhì)子供體或受體參與的催化?；钚灾行碾姾傻姆植伎捎脕矸€(wěn)定酶促反應的過渡態(tài)，酶使用自身帶電基團去中和一個反應過渡態(tài)形成時產(chǎn)生的相反電荷而進行的催化稱為靜電催化。金屬離子參與的催化被稱為金屬催化

17、。金屬離子以5種方式參與催化： 作為Lew is酸接受電子，使親核基團或親核分子的親核性更強； 與底物結(jié)合，促進底物在反 應中正確定向： 作為親電催化劑，穩(wěn)定過渡態(tài)中間物上的電荷 ； 通過價態(tài)的可逆 變化，作為電子受體或電子供體參與氧化還原反應；酶結(jié)構(gòu)的一部分。共價催化的酶在催化過程中必須與底物上的某些基團暫時形成不穩(wěn)定的共價中間 物。許多氨基酸殘基的側(cè)鏈和一些輔酶或輔基可作為共價催化劑。共價中間物的形成將 反應系統(tǒng)帶向過渡態(tài)，有利于克服活化能。形成酶與底物共價中間物的手段主要是親核 催化，也有親電催化。底物形變是指當酶與底物相遇時， 酶分子誘導底物分子內(nèi)敏感鍵更加敏感 ，產(chǎn)生“電 子張力”發(fā)

18、生形變，比較接近它的過渡態(tài)。對催化機制研究最多的是蛋白酶和溶菌酶。所有蛋白酶在催化過程中都經(jīng)歷四面體的過渡態(tài)，該過渡態(tài)形成的原因是一個親核基團進攻肽鍵的厥基碳。如果是絲氨酸蛋白酶和前基 蛋白酶，進攻的親核基團分別是Ser殘基的羥基和 Cys殘基的疏基，否則就是水分子。絲氨酸蛋白酶和萌基蛋白酶的催化機制中包括共價催化，脂?；甘敲概c底物的共價中間物，而金屬蛋白酶和天冬氨酸蛋白酶催化的反應更為直接，沒有共價催化。溶菌酶通過水解細菌細胞壁上的由N AM和NAG通過3 1,4糖昔鍵相連的多糖鏈而導致某些細菌的破裂。溶菌 酶的催化機制有廣義的酸堿催化和底物形變。第八章 酶活性的調(diào)節(jié)生物體內(nèi)的酶活性受到嚴

19、格調(diào)控，目的是保證一種酶在正確的時間、地點具有正確 的活性?？赏ㄟ^改變酶濃度的“量變”和改變已有酶活性的“質(zhì)變”來調(diào)節(jié) ，“質(zhì)變” 反應快、能耗低、作用持續(xù)時間短。酶“量變”的方式可以通過同工酶，也可以通過控制酶基因的表達或酶的降解。酶的“質(zhì)變”方式有別構(gòu)調(diào)節(jié)、共價修飾、水解激活、調(diào) 節(jié)蛋白的結(jié)合和解離以及單體的聚合和解離。別構(gòu)酶使用別構(gòu)調(diào)節(jié)。當別構(gòu)中心結(jié)合配體以后，酶構(gòu)象發(fā)生改變，從而影響到活 性中心與底物的親和力，并最終導致酶活性發(fā)生變化。別構(gòu)調(diào)節(jié)最典型的例子是反饋抑 制，它是指一條代謝途徑的終產(chǎn)物作為別構(gòu)抑制劑抑制代謝途徑前面限速酶的活性。別 構(gòu)酶通常是寡聚酶，少數(shù)是單體酶。多數(shù)別構(gòu)酶與

20、底物的結(jié)合具有正協(xié)同效應，動力學不遵守米氏方程，反應速率對底物濃度作圖為 S形曲線。作為別構(gòu)效應物的配體多為酶 本身的直接產(chǎn)物或系列反應的終產(chǎn)物。齊變假說和序變假說可解釋別構(gòu)酶的行為。齊變假說也被稱為對稱假說或M WCB型。該學說認為，構(gòu)成別構(gòu)酶的亞基能夠R態(tài)或T態(tài)存在。R態(tài)和T態(tài)上的活性中心都能結(jié)合底物， 但前者對底物有更高的親和性。 在一個特定的酶分子內(nèi)部，構(gòu)成它的亞基要么都是 R態(tài)，要么都是T態(tài)，無R態(tài)和T態(tài) 的混合體。在溶液中，兩種構(gòu)象可以相互轉(zhuǎn)變，并處于平衡 ，但是轉(zhuǎn)變的方式為齊變。使 用齊變假說對別構(gòu)效應物的作用原理的解釋是：當別構(gòu)效應物在別構(gòu)中心與酶結(jié)合以后誘導酶的構(gòu)象發(fā)生變化，

21、從而打破 R態(tài)酶和T態(tài)酶之間的平衡。如果是激活劑，則是更 容易與R態(tài)酶結(jié)合，使更多的酶轉(zhuǎn)變?yōu)?R態(tài)，最終產(chǎn)生激活的效果；如果是抑制劑，則 更容易與T態(tài)酶結(jié)合，致使更多的酶變成 T態(tài)酶，最終產(chǎn)生抑制。齊變學說的缺陷是不 能解釋某些別構(gòu)酶的負協(xié)同性。序變假說也被稱為K NF模型。序變假說認為酶可以既有 R亞基，也有T亞基。于是溶液中存在多種混合體，它們處于平衡之中。序變假說對別構(gòu)效應物的作用原理的解釋是:激活劑僅僅在別構(gòu)中心與酶結(jié)合 ，通過與底物一樣的方式促進 T亞基變?yōu)镽亞基，而 抑制劑與酶的結(jié)合使酶的構(gòu)象變得更為僵硬，很難通過誘導契合從T態(tài)變?yōu)镽態(tài)。酶的共價修飾調(diào)節(jié)是指酶活性因其分子內(nèi)的某些氨

22、基酸殘基發(fā)生共價修飾而發(fā)生變化的過程。這種調(diào)節(jié)方式比別構(gòu)調(diào)節(jié)要慢?？赡娴牧姿峄畛Ｒ?，其他能夠改變酶活 性的共價修飾是乙?；⒓谆?、腺甘酸化和尿甘酸化等，腺甘酸化和尿甘酸化比較少 見,僅發(fā)現(xiàn)在某些原核生物之中。酶原的水解激活也是一種全或無的調(diào)節(jié)方式，酶原狀態(tài)沒有任何活性。水解激活是 不可逆的。通過這種機制調(diào)節(jié)活性的酶有消化酶、參與血液凝固的某些凝血因子、參與 細胞凋亡過程的Ca spa ses以及補體激活途徑中的某些成分。調(diào)節(jié)蛋白作為配體調(diào)節(jié)酶活性 ，激活酶活性的調(diào)節(jié)蛋白稱為激活蛋白，抑制酶活性的蛋白稱 為抑制蛋白。抑制蛋白通常結(jié)合于酶的活性中心阻止底物與活性中心結(jié)合，例如，S e rpi

23、n是絲氨酸蛋白酶的抑制蛋白。第九章酶的應用及研究方法純化一種酶之前需要確定它的活力測定方法，然后才能按照設(shè)計的方案進入純化程序。許多天然的酶很難直接加以應用，需要使用酶工程進行改造。在酶的分離和純化中，需要對酶進行定量。在對酶進行定量的時候，通常需要將它與 酶的活力聯(lián)系起來。酶活力是指酶的催化能力，經(jīng)常使用活力單位來表示。1個酶活力單 位是指在最適條件下每分鐘催化 1微摩爾底物轉(zhuǎn)化的酶量。酶活力的另外一種單位，即 katal被定義為每秒鐘催化1分子底物轉(zhuǎn)化的酶量。這兩種表達酶活力的方法都不能 反映一個酶制劑的純度。酶的純度通常使用比活性來表示，它是指單位質(zhì)量酶所含有的 活力單位數(shù)。比活性越高，

24、酶純度就越高。測定酶的活力就是測它所催化的化學反應的最佳反應速率。常用的方法是測定單位時間內(nèi)產(chǎn)物的增加量。測定酶促反應速率要保證反應條件為最適條件、反應速率為初速率和底物濃度過量。測定酶活力有直接測定法、間接測定法和偶聯(lián)測定法。直接測定法 利用專門的儀器直接測定酶促反應的產(chǎn)物或底物的變化；間接測定法將釋放的產(chǎn)物與一個能產(chǎn)生特定的可檢測信號的非酶促反應偶聯(lián)在一起，進行間接的測定；偶聯(lián)測定法的原理是將一個不容易測定的酶促反應跟一個容易測定的酶促反應偶聯(lián)在一起，通過第二個酶反應測定第一個酶的活性。酶的分離和純化可使用純化蛋白質(zhì)的各種方法、 策略和注意事項。當純化完成以后， 需要繪制一張酶純化表，在表

25、中需要注明每一步純化后得到的酶溶液體積、 酶溶液蛋白 質(zhì)含量、酶溶液活性、酶總活性、比活性、總蛋白、得率和純化倍數(shù)。酶工程可以分為化學修飾、固定化酶、人工酶和分子工程等?；瘜W修飾就是利用化 學的手段對酶分子上的氨基酸側(cè)鏈基團進行修飾，以改善酶的性能。化學修飾的方式分為兩類，一類是非特異性修飾，另一類是位點特異性修飾。固定化酶原理是指將一種可 溶性酶與不溶性的有機或無機基質(zhì)結(jié)合，或者將其包埋到特殊的具有選擇透過性膜內(nèi)以 提高酶的穩(wěn)定性、便于重復和持續(xù)使用。酶的固定化方法有載體結(jié)合、交聯(lián)和包埋；人 工酶是具有類似酶活性的合成多聚物或寡聚物，人工酶必須具備底物結(jié)合位點和催化位點，遵守米氏飽和動力學方

26、程；定點突變是利用DNA組技術(shù)，在基因水平上對編碼酶的核甘酸序列進行定點突變，以使酶在特定位置的氨基酸序列發(fā)生變化，再經(jīng)過篩選從 而得到“新酶”的過程。通過對酶基因的定點突變可以改變酶的性質(zhì)，從而得到具有新 性狀的酶第十章維生素與輔酶維生素是維持生物體正常生命活動必不可少的一類小分子有機化合物，由于它們不能在體內(nèi)合成，或者雖能合成但所合成的量難以滿足機體的需要，所以必須從食物中獲取。如果機體長期缺乏某種維生素 ，就會導致相應的維生素缺乏病。維生素B最豐富的來源是酵母、蔬菜和動物肝臟，而維生素B6、生物素、維生素 B12和維生素K可以由腸道細菌合成。按溶解性質(zhì)，維生素可分為脂溶性維生素和水溶性維

27、生素。水溶性維生素包括：B族維生素和維生素C,前者有維生素 B、維生素R、維生素PR維生素R、泛酸、生物 素、葉酸、維生素B 12；脂溶性維生素包括維生素 A維生素D維生素E和維生素K, 它們均是異戊二烯衍生物。多數(shù)水溶性維生素在生物體內(nèi)能夠直接作為或轉(zhuǎn)變?yōu)檩o酶或輔基參與能量代謝和 血細胞形成。當水溶性維生素缺乏時，機體的能量代謝和血細胞形成將會出現(xiàn)障礙，在很 多情況下，神經(jīng)系統(tǒng)的功能也會受到影響。維生素B又名為硫胺素或抗腳氣病維生素，易被小腸吸收，在肝臟中它在激酶的催 化下被磷酸化成為焦磷酸硫胺素，它是體內(nèi)為催化 a-酮酸氧化脫竣酶和轉(zhuǎn)酮酶的輔 酶。維生素B缺乏可引起腳氣病。維生素B又名為核

28、黃素，在體內(nèi)轉(zhuǎn)變?yōu)镕MNFAD,它們分別構(gòu)成各種黃酶或黃素 蛋白的輔基參與體內(nèi)生物氧化。維生素B2缺乏時，主要癥狀為口角炎和舌炎等。維生素PP即維生素B3或抗癩皮病維生素，包括尼克酸和尼克酰胺。尼克酰胺是構(gòu) 成輔酶I和輔酶II的成分，這兩種輔酶在生物氧化過程中起速氫體的作用。維生素PP缺乏時，主要表現(xiàn)為癩皮病。維生素B6包括叱哆醇、叱哆醛和叱哆胺，在細胞內(nèi)它們在激酶的催化下轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?的磷酸酯。作為輔酶的主要是叱哆醛磷酸和叱哆胺磷酸， 它們在體內(nèi)參與氨基酸的轉(zhuǎn)氨、 消旋、某些氨基酸的脫竣以及半胱氨酸的脫疏基作用。此外它還參與多種物質(zhì)的合成。泛酸即維生素B 5,在體內(nèi)它與疏基乙月焦磷酸及3-磷酸

29、腺昔結(jié)合成為輔酶 A 而起作用的。葉酸由蝶酸和谷氨酸縮合構(gòu)成，在細胞內(nèi)必須轉(zhuǎn)變成 5,6 , 7 , 8-四氫葉酸才有生理 活性。四氫葉酸作為輔酶其作用是參與體內(nèi)“一碳單位”的轉(zhuǎn)移 ，充當甲基、亞甲基、 甲?；?、甲川基和亞胺甲基等基團的載體。當體內(nèi)缺乏葉酸時，可最終導致巨紅細胞性貧血。生物素的結(jié)構(gòu)為帶有戊酸的曝吩與尿酸結(jié)合的駢環(huán)。在生物體內(nèi)，生物素作為多種竣化酶的輔酶參與CO的固定。在細胞內(nèi)，生物素通過其戊酸側(cè)鏈與竣化酶的賴氨酸殘基 上的 NH形成的酰胺鍵相連。這種形式存在的生物素和賴氨酸殘基的復合物被稱為 生物胞素。硫辛酸為含有兩個硫原子的辛酸，有氧化型和還原型兩種形式，在細胞內(nèi)通過其竣 基與硫辛酸轉(zhuǎn)乙?；傅馁嚢彼釟埢系?- NH 2形成的酰胺鍵相連，作為脂?；妮d體參與a-酮酸的氧化脫竣。維生素B2含有復雜的環(huán)結(jié)構(gòu)稱為鉆胺素。維生素B2分子中的車S能與一CN O H、一C H或5-脫氧腺