《生物化學(xué)酶》課件

1、第六章 酶第一節(jié) 概述第二節(jié) 酶的命名與分類第三節(jié) 酶分子的組成與結(jié)構(gòu)第四節(jié) 酶催化作用的機(jī)制第五節(jié) 酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)第七節(jié) 酶工程簡介第六章 酶第一節(jié) 概述第一節(jié) 概述1.概念：酶（Enzyme）：是生物活細(xì)胞產(chǎn)生的，以蛋白質(zhì)為主要成分的生物催化劑。2.生物催化劑一、酶是生物催化劑3.胞外酶與胞內(nèi)酶 酶雖是由細(xì)胞產(chǎn)生的,但并非必須在細(xì)胞內(nèi)才能起作用,有些酶被分泌到細(xì)胞外才發(fā)生作用。這類酶稱“胞外酶”。大部分酶在細(xì)胞內(nèi)起催化作用稱為“胞內(nèi)酶”。（一）酶的定義第一節(jié) 概述1.概念：酶（Enzyme）：是生物活細(xì)（二）酶的化學(xué)本質(zhì)1.酶是蛋白質(zhì)1926年Sumner第一次從刀豆種子中提取了脲酶結(jié)晶，

2、證明其具有蛋白質(zhì)性質(zhì)。30年代，Northrop又分離出結(jié)晶的胃蛋白酶、胰蛋白酶及胰凝乳蛋白酶，證明酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)。酶具有蛋白質(zhì)的特性如：兩性解離、膠體性質(zhì)、加熱使酶變性、顏色反應(yīng)等；酶可以被蛋白酶水解而喪失活性；許多酶的氨基酸順序已被測定；1969年人工合成了牛胰核糖核酸酶。（二）酶的化學(xué)本質(zhì)1.酶是蛋白質(zhì)酶具有蛋白質(zhì)的特性如：兩性解2、Ribozyme的化學(xué)本質(zhì)是RNA在已鑒定過的數(shù)千種酶中，絕大多數(shù)酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)。但在1982年，美國科學(xué)家T.Cech發(fā)現(xiàn)原生動(dòng)物四膜蟲的26SrRNA前體具有自我拼接的催化活性。T.Cech將這種RNA命名為“Ribozyme”。核酶（ Ri

3、bozyme ）：指對(duì)RNA具有催化活性的RNA 。2、Ribozyme的化學(xué)本質(zhì)是RNA二、酶的作用特點(diǎn)（一）與無機(jī)催化劑相比，有如下共同點(diǎn)：反應(yīng)前后都不發(fā)生數(shù)量和質(zhì)量變化；能加快反應(yīng)速度,但不改變反應(yīng)的平衡點(diǎn)；從熱力學(xué)上看,只能催化熱力學(xué)上允許進(jìn)行的反應(yīng)；都能降低反應(yīng)所需的活化能。二、酶的作用特點(diǎn)（一）與無機(jī)催化劑相比，有如下共同點(diǎn)：活化能：在一定溫度下，1mol底物全部進(jìn)入活化狀態(tài)所需的自由能，單位J/mol。E+SP+ EES能量水平反應(yīng)過程GE1E2S活化能：在一定溫度下，1mol底物全部進(jìn)入活化狀態(tài)所需的自由（二）酶的作用特點(diǎn)極高的催化效率高度的專一性 易失活（蛋白質(zhì)變性）活性可調(diào)

4、控（激活、抑制）常需輔助因子（輔酶、輔基等）繼續(xù)（二）酶的作用特點(diǎn)極高的催化效率繼續(xù) 反應(yīng)速度與不加催化劑相比可提高1081020，與加普通催化劑相比可提高1071013.1.極高的催化效率NH2COH2ONH2CO2+2NH3脲酶Fe粉脲酶的催化效率比Fe粉高1015倍。返 回 反應(yīng)速度與不加催化劑相比可提高1081022.高度的專一性一種酶只能作用于某一類或某種特定的物質(zhì)，這種性質(zhì)稱為酶的專一性。（1） 結(jié)構(gòu)專一性 概念：酶對(duì)所催化的分子化學(xué)結(jié)構(gòu)的特殊要求和選擇。 類別：絕對(duì)專一性和相對(duì)專一性（2） 立體異構(gòu)專一性 概念：酶除了對(duì)底物分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)有要求外，對(duì)其立體異構(gòu)也有一定的要求 類別

5、：旋光異構(gòu)專一性和幾何異構(gòu)專一性2.高度的專一性一種酶只能作用于某一類或某種特定的物質(zhì)，這種 絕對(duì)專一性：有些酶只作用于一種底物，催化一個(gè)反應(yīng)， 而不作用于任何其它物質(zhì)。 如：過氧化氫酶底物：過氧化氫 琥珀酸脫氫酶底物：琥珀酸 相對(duì)專一性：這類酶對(duì)結(jié)構(gòu)相近的一類底物都有作用。包括鍵專一性和基團(tuán)專一性?；鶊F(tuán)專一性： 化學(xué)鍵 鍵一端的基團(tuán)a -葡萄糖苷酶 a-糖苷鍵 糖苷鍵的一端是葡萄糖底物：麥芽糖、蔗糖鍵專一性：只要求作用于一定的化學(xué)鍵，而對(duì)鍵兩端的基團(tuán)無嚴(yán)格的要求。返 回 絕對(duì)專一性：有些酶只作用于一種底物，催化一個(gè) 旋光異構(gòu)專一性：當(dāng)?shù)孜锞哂行猱悩?gòu)體時(shí)一酶只能作用于其中的一種。如：L-AA

6、氧化酶只能催化L-AA氧化，而對(duì)D-AA無作用。 順反異構(gòu)專一性：對(duì)具有順式和反式異構(gòu)的底物具嚴(yán)格的選擇性。返 回消化道內(nèi)幾種蛋白酶的專一性 旋光異構(gòu)專一性：當(dāng)?shù)孜锞哂行猱悩?gòu)體時(shí)一酶只能作用于第二節(jié) 酶的分類和命名一、酶的分類 國際E學(xué)委員會(huì)制定的“國際系統(tǒng)分類法”將酶促反應(yīng)分為六大類:1.氧化還原酶: 催化氧化還原反應(yīng)的酶。乳酸脫氫酶催化乳酸的脫氫反應(yīng)第二節(jié) 酶的分類和命名一、酶的分類1.氧化還原酶: 催化氧 2.轉(zhuǎn)移酶：催化基團(tuán)轉(zhuǎn)移反應(yīng)，即將一個(gè)底物分子的基團(tuán)或原子轉(zhuǎn)移到另一個(gè)底物的分子上。 例如， 谷丙轉(zhuǎn)氨酶催化的氨基轉(zhuǎn)移反應(yīng)： 2.轉(zhuǎn)移酶：催化基團(tuán)轉(zhuǎn)移反應(yīng)，即將一個(gè)底物分 3.水解酶

7、：催化催化底物的加水分解反應(yīng)。 主要包括淀粉酶、蛋白酶、核酸酶及脂酶等。 例如，脂肪酶催化的脂的水解反應(yīng)： 3.水解酶：催化催化底物的加水分解反應(yīng)。 4.裂合酶：催化從底物上移去某些基團(tuán)而形成雙鍵的非水解性反應(yīng)及其逆反應(yīng)的酶。 主要包括醛縮酶、水化酶及脫氨酶等。 例如， 延胡索酸水合酶催化的反應(yīng)。 4.裂合酶：催化從底物上移去某些基團(tuán)而形成雙鍵的非 5.異構(gòu)酶：催化同分異構(gòu)體的相互轉(zhuǎn)變，即底物分子內(nèi)基團(tuán)或原子的重排過程的酶。 例如，6-磷酸葡萄糖異構(gòu)酶催化的反應(yīng)。6-磷酸葡萄糖6-磷酸果糖 5.異構(gòu)酶：催化同分異構(gòu)體的相互轉(zhuǎn)變，即底物 6.合成酶：又稱為連接酶，能夠催化C-C、C-O、C-N

8、以及C-S 鍵的形成反應(yīng)。這類反應(yīng)必須與ATP分解反應(yīng)相互偶聯(lián)。 如：Gln合成酶, 丙酮酸羧化酶。 A + B + ATP AB + ADP + Pi 6.合成酶：又稱為連接酶，能夠催化C-C、C-O、C酶的編號(hào)：EC、類、亞類、亞亞類、順序號(hào)類：表示反應(yīng)性質(zhì)，前面所述的六大 類；亞類：表示反應(yīng)性質(zhì)：如第一類中的 氧化、脫氫；亞亞類：表示作用鍵的類型或受體；順序號(hào)：表示底物。國際酶學(xué)委員會(huì)標(biāo)志如：1大類1亞類中的亞亞類表示受體的類型：1.11表示氧化還原酶，作用于=CHOH基 團(tuán)，受體是NAD+，NADP+，1.12表示氧化還原酶，作用于=CHOH基 團(tuán)，受體是細(xì)胞色素 ，1.13表示氧化還

9、原酶，作用于=CHOH基 團(tuán)，受體是分子氧 。當(dāng)酶的編號(hào)僅有前三個(gè)數(shù)字時(shí)，就已清楚地表明了這個(gè)酶的特性：反應(yīng)性質(zhì)、反應(yīng)物(或底物)性質(zhì)、鍵的類型。 關(guān)于編號(hào)第四個(gè)則沒有什么特殊規(guī)定，只表示底物不同。例如： EC1.11.27 為乳酸：NAD+氧化還原酶。EC1.11.37 為蘋果酸：NAD+氧化還原酶。EC1.11.1 為乙醇 ： NAD+氧化還原酶。EC6.11.1 為L-酪氨酸：tRNA-連接酶(AMP) 第三個(gè)1表示作用在-CHOH基團(tuán)上，受體NAD+ ，第4個(gè)數(shù)字表示底物不同。酶的編號(hào)：EC、類、亞類、亞亞類、順序號(hào)國際酶學(xué)委員會(huì)標(biāo)志如二、酶的命名 1.習(xí)慣命名法底物名稱 脲酶、淀粉酶

10、、蛋白酶反應(yīng)性質(zhì) 脫氫酶、加氧酶、轉(zhuǎn)氨酶兩者結(jié)合 琥珀酸脫氫酶、谷丙轉(zhuǎn)氨酶酶的來源 胃蛋白酶、木瓜蛋白酶 2.國際系統(tǒng)命名法 底物1：底物2 反應(yīng)類型 如：琥珀酸：FAD氧化還原酶返 回二、酶的命名 1.習(xí)慣命名法返 回第三節(jié) 酶的組成與結(jié)構(gòu)一、酶的組成按化學(xué)成分酶分為：單純酶和結(jié)合酶1.單純酶：只由蛋白質(zhì)組成，如脲酶、淀粉酶、蛋白酶。2.結(jié)合酶：除蛋白質(zhì)外，還有對(duì)熱穩(wěn)定的非蛋白小分子物質(zhì)，稱輔因子。第三節(jié) 酶的組成與結(jié)構(gòu)一、酶的組成輔因子：輔酶、輔基、金屬離子 輔酶： 與酶蛋白結(jié)合疏松， 用透析法可以除去 輔基： 與酶蛋白結(jié)合緊密， 不能用透析法除去 小分子有機(jī)化合物往往是由維生素參與形成的

11、小分子有機(jī)物。金屬離子：與酶蛋白結(jié)合，有的緊，有的松輔因子：輔酶、輔基、金屬離子往往是由維生素參與形成的小分子有二、酶的結(jié)構(gòu)（一）酶的結(jié)構(gòu)與蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)相同，是具有一定空間結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)。（二）根據(jù)酶蛋白的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，酶可分為：1.單體酶: 只有一條多肽鏈,分子量在13,000-35,000之間，一般是水解酶, 如蛋白酶、羧肽酶。2.寡聚酶：由兩個(gè)或兩個(gè)以上的亞基組成,亞基之間由非共價(jià)鍵相連，亞基可以是相同的,也可以是不同的，分子量在35,000-幾百萬，如丙酮酸激酶、乳酸脫氫酶。3.多酶復(fù)合體：由幾個(gè)酶有組織的聚集在一起,功能上相互配合，第一個(gè)酶的產(chǎn)物是第二個(gè)酶的底物，如丙酮酸脫氫酶、脂肪酸合成

12、酶。二、酶的結(jié)構(gòu)（一）酶的結(jié)構(gòu)與蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)相同，是具有一定空間三、酶的活性中心（一）與催化作用相關(guān)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)酶的活性中心：指酶分子中直接和底物結(jié)合，并和酶催化作用直接有關(guān)的部位。必需基團(tuán)與調(diào)控部位：參與構(gòu)成酶的活性中心和維持酶的特定構(gòu)象所必需的基團(tuán)，包括活性中心基團(tuán)及維持活性中心的基團(tuán)。三、酶的活性中心（一）與催化作用相關(guān)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)必需基團(tuán)與調(diào)控活性中心結(jié)合部位催化部位與底物結(jié)合，決定酶的專一性底物的敏感鍵在此處斷裂而形成新鍵，決定酶的高效性返 回活性中心結(jié)合部位催化部位與底物結(jié)合，決定酶的專一性底物的敏感酶分子必需基團(tuán)其它部分（非必需基團(tuán)）活性中心維持活性中心的必需基團(tuán)結(jié)合部位催化部位調(diào)控

13、部位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(jié)合的部位，從而引起酶分子空間構(gòu)象的變化，對(duì)酶起激活或抑制作用酶分子必需基團(tuán)其它部分（非必需基團(tuán)）活性中心維持活性中心的必（二）酶活性中心的形成酶蛋白多肽鏈經(jīng)過盤繞折疊形成特定的空間結(jié)構(gòu)，使相關(guān)的AA形成微區(qū)。AspHisSer活性中心重要基團(tuán): His57 , Asp102 , Ser195胰凝乳蛋白酶的活性中心為Tyr 248為Arg 145為Glu 270為底物羧肽酶活性中心示意圖（二）酶活性中心的形成AspHisSer活性中心重要基團(tuán): （三）酶活性中心的結(jié)構(gòu)特征1.活性中心是酶分子表面的一個(gè)凹穴，一定的大小和特殊的構(gòu)象，在與底物接觸時(shí)

14、表現(xiàn)一定的柔性。 X-Y（三）酶活性中心的結(jié)構(gòu)特征1.活性中心是酶分子表面的一個(gè)凹穴2.構(gòu)成活性中心的大多數(shù)AA殘基為疏水性的，使此小區(qū)形成一個(gè)非極性的微環(huán)境，有利于與底物作用。在活性中心內(nèi)僅有少數(shù)極性AA殘基以其功能基團(tuán)直接與底物作用?；钚灾行牡腁A在一級(jí)結(jié)構(gòu)上相距很遠(yuǎn)，甚至不在一條肽鏈上，但在三級(jí)結(jié)構(gòu)上比較靠近。 X-Y胰凝乳蛋白酶的活性中心3.在活性中心，底物以弱鍵與酶結(jié)合（有利于產(chǎn)物形成）。2.構(gòu)成活性中心的大多數(shù)AA殘基為疏水性的，使此小區(qū)形成一個(gè)（四）酶原1.酶原：某些酶在細(xì)胞內(nèi)合成或初分泌時(shí)沒有催化活性，這種無活性狀態(tài)的酶前身物稱為酶原。2.酶原激活：酶原變成酶的過程（切去幾個(gè)A

15、A的肽段）。實(shí)質(zhì)：酶活性中心的形成或暴露過程。返 回（四）酶原實(shí)質(zhì)：酶活性中心的形成或暴露過程。返 回第四節(jié) 酶的作用機(jī)制一.酶催化作用的本質(zhì)：降低反應(yīng)活化能。E+SP+ EES能量水平反應(yīng)過程GE1E2S第四節(jié) 酶的作用機(jī)制一.酶催化作用的本質(zhì)：降低反應(yīng)活化能。（二）中間產(chǎn)物學(xué)說酶降低活化能的原因 酶（E）與底物（S）結(jié)合生成不穩(wěn)定的中間物（ES），再分解成產(chǎn)物（P）并釋放出酶，使反應(yīng)沿一個(gè)低活化能的途徑進(jìn)行，降低反應(yīng)所需活化能，所以能加快反應(yīng)速度。許多實(shí)驗(yàn)事實(shí)證明了ES復(fù)合物的存在。ES復(fù)合物形成的速率與酶和底物的性質(zhì)有關(guān)。（二）中間產(chǎn)物學(xué)說酶降低活化能的原因 酶（E）與二、酶專一性的作用

16、機(jī)理（理論）1.鎖鑰學(xué)說 認(rèn)為底物分子或底物分子的一部分象鑰匙那樣，專一地楔入到酶的活性中心部位，也就是說底物分子進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的部位與酶分子活性中心具有緊密互補(bǔ)的關(guān)系。酶專一性的“鎖鑰學(xué)說”這種學(xué)說不能解釋酶活性中心的結(jié)構(gòu)與底物和產(chǎn)物結(jié)構(gòu)都吻合的現(xiàn)象，也不能解釋酶專一性中的所有現(xiàn)象。二、酶專一性的作用機(jī)理（理論）1.鎖鑰學(xué)說 認(rèn)為底物分2.誘導(dǎo)契合學(xué)說 該學(xué)說認(rèn)為酶表面并沒有一種與底物互補(bǔ)的固定形狀，而只是由于底物的誘導(dǎo)才形成了互補(bǔ)形狀。酶專一性的“誘導(dǎo)契合學(xué)說”2.誘導(dǎo)契合學(xué)說 該學(xué)說認(rèn)為酶表面并沒有一種與三、與酶的高效性有關(guān)的因素1.鄰近及定向效應(yīng) 在酶促反應(yīng)中，底物分子結(jié)合到酶的活性中心

17、，一方面底物在酶活性中心的有效濃度大大增加，有利于提高反應(yīng)速度； 另一方面，由于活性中心的立體結(jié)構(gòu)和相關(guān)基團(tuán)的誘導(dǎo)和定向作用，使底物分子中參與反應(yīng)的基團(tuán)相互接近，分子間反應(yīng)類似分子內(nèi)反應(yīng)，活化能降低。三、與酶的高效性有關(guān)的因素1.鄰近及定向效應(yīng) 2.“張力”和“形變” 底物與酶結(jié)合誘導(dǎo)酶的分子構(gòu)象變化，變化的酶分子又使底物分子的敏感鍵產(chǎn)生“張力”甚至“形變” ，從而促使酶底物中間產(chǎn)物進(jìn)入過渡態(tài)。2.“張力”和“形變”3.酸堿催化： 一般都是廣義的酸堿催化方式。廣義酸堿催化是指通過質(zhì)子酸提供部分質(zhì)子,或是通過質(zhì)子堿接受部分質(zhì)子的作用，達(dá)到降低反應(yīng)活化能的過程。 酶活性部位上的某些基團(tuán)可以作為良好

18、的質(zhì)子供體或受體對(duì)底物進(jìn)行酸堿催化。組氨酸的咪唑基：（1） pK值約為6.7-7.1，在接近中性的條件下，一半以廣義酸的形式存在，另一半以廣義堿的形式存在，因而它既能作為質(zhì)子供體，又能作為質(zhì)子受體，有效地進(jìn)行酸堿催化。（2）咪唑基供出和接受質(zhì)子的速度很快，其半衰期短，小于0.1毫微秒。所以許多酶活性中心都有組氨酸殘基。酶分子中可作為酸鹼催化的功能基團(tuán)3.酸堿催化：組氨酸的咪唑基：酶分子中可作為酸鹼催化的功能基4.共價(jià)催化 某些酶在催化過程中，能通過共價(jià)鍵與底物結(jié)合成不穩(wěn)定的酶-底物復(fù)合物，這個(gè)中間產(chǎn)物很容易變成過渡中間物，反應(yīng)的活化能大大降低。（1）親核催化 指酶分子中具有非共用電子對(duì)的親核基

19、團(tuán)攻擊底物分子中具有部分正電性的原子，并與之作用形成共價(jià)鍵而產(chǎn)生不穩(wěn)定的過渡態(tài)復(fù)合物，活化能降低。（2）親電催化親電基團(tuán)：Zn2+ 、Fe3+ 、Mg2+ 、NH3+等4.共價(jià)催化 某些酶在催化過程中，能通過共價(jià)鍵與底物結(jié)5.酶活性中心是低介電區(qū)域（疏水的微環(huán)境） 酶活性中心是低介電區(qū)，有利于使底物分子的敏感鍵和酶的催化基團(tuán)之間形成很大的反應(yīng)力。5.酶活性中心是低介電區(qū)域（疏水的微環(huán)境）四、酶催化機(jī)理的實(shí)例(一)E的特點(diǎn)胰凝乳蛋白酶: (EC3.4, 4.5)1.241個(gè)AA殘基組成，分子量250002.專一性AAAAAAAA1 AA2AAAAAA N端 芳香族AA C端3.活性中心Ser19

20、5, His57, Asp102，構(gòu)成一個(gè)氫鍵體系, His57成為橋梁。四、酶催化機(jī)理的實(shí)例(一)E的特點(diǎn)（二）作用機(jī)理1.通過電荷轉(zhuǎn)移，使Ser有更強(qiáng)的親核力；2.形成?；福懦霎a(chǎn)物P1；3.脫酰（水解），形成產(chǎn)物P2；底物結(jié)合底物形成共價(jià)ES復(fù)合物（二）作用機(jī)理底物結(jié)合底物形成共價(jià)ES復(fù)合物His57 質(zhì)子供體C-N鍵斷裂R-NH2氨基產(chǎn)物釋放水親核攻擊His57 質(zhì)子供體C-N鍵斷裂R-NH2氨基產(chǎn)水H2O四面體中間物的瓦解羧基產(chǎn)物釋放胰凝乳蛋白酶催化反應(yīng)的詳細(xì)機(jī)制H2O四面體中間羧基產(chǎn)胰凝乳蛋白酶催化反應(yīng)的詳細(xì)機(jī)制以上反應(yīng)的另一版本圖解供大家學(xué)習(xí)時(shí)參考：返 回以上反應(yīng)的另一版本圖解

21、供大家學(xué)習(xí)時(shí)參考：返 回第五節(jié) 酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)一、酶促反應(yīng)速度（V）：單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)物的生成量或單位時(shí)間內(nèi)底物的消耗量。斜率=P/ t = V（初速度）Pt第五節(jié) 酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)一、酶促反應(yīng)速度（V）：單位時(shí)二、酶活力的測定（一）酶活力的概念及表示方法1.概念： 檢測酶含量及存在，很難直接用酶的“量”（質(zhì)量、體積、濃度）來表示，而常用酶催化某一特定反應(yīng)的能力來表示酶量，即用酶的活力表示。 酶催化一定化學(xué)反應(yīng)的能力稱酶活力，酶活力通常以最適條件下酶所催化的化學(xué)反應(yīng)的速度來確定。二、酶活力的測定（一）酶活力的概念及表示方法1.概念： 2.酶活力的表示方法 活力單位：規(guī)定條件（最適條件）下，一定時(shí)間內(nèi)

22、催化完成一定化學(xué)反應(yīng)量所需的酶量。 國際單位（U）:指在標(biāo)準(zhǔn)條件下，1分鐘內(nèi)催化1微摩爾(umol)底物的酶量，或是轉(zhuǎn)化1微摩爾(umol)底物中的有關(guān)基團(tuán)的酶量。 Katal：指在最適條件下，每秒鐘催化1mol底物轉(zhuǎn)化所需的酶量。簡稱Kat。1Kat = 6107 U注意：以上的酶單位定義中，如果底物（S）有一個(gè)以上可被作用的化學(xué)鍵，則一個(gè)酶單位表示1分鐘使1mol有關(guān)基團(tuán)轉(zhuǎn)化的酶量。如果是兩個(gè)相同的分子參加反應(yīng)，則每分鐘催化2mol底物轉(zhuǎn)化的酶量稱為一個(gè)酶單位。在“U”和“kat”酶活力單位的定義和應(yīng)用中，酶催化底物的分子量必須是已知的，否則將無法計(jì)算。2.酶活力的表示方法 活力單位：規(guī)定

23、條件（最適 習(xí)慣單位： 在實(shí)際使用中，結(jié)果測定和應(yīng)用都比較方便、直觀，規(guī)定的酶活力單位，不同酶有各自的規(guī)定，如：-淀粉酶活力單位：每小時(shí)分解1g可溶性淀粉的酶量為一個(gè)酶單位。（QB546-80），也有規(guī)定每小時(shí)分解1mL2%可溶性淀粉溶液為無色糊精的酶量為一個(gè)酶單位。顯然后者比前一個(gè)單位小。糖化酶活力單位：在規(guī)定條件下，每小時(shí)轉(zhuǎn)化可溶性淀粉產(chǎn)生1mg還原糖（以葡萄糖計(jì)）所需的酶量為一個(gè)酶單位。蛋白酶：規(guī)定條件下，每分鐘分解底物酪蛋白產(chǎn)生1g酪氨酸所需的酶量。DNA限制性內(nèi)切酶：推薦反應(yīng)條件下，一小時(shí)內(nèi)可完全消化1g純化的DNA所需的酶量。 習(xí)慣單位：3.酶的比活力酶的比活力：是指每mg蛋白所含

24、的酶活力單位或每kg蛋白中所含的Kat數(shù)。比活力是表示酶制劑純度的一個(gè)指標(biāo)。比活力=總活力單位總蛋白mg數(shù)= U(或IU) mg蛋白實(shí)際應(yīng)用中也用每單位制劑中含有的酶活力數(shù)表示（如：酶單位/mL（液體制劑），酶單位/g（固體制劑），對(duì)同一種酶來講，比活力愈高則表示酶的純度越高（含雜質(zhì)越少）。在評(píng)價(jià)純化酶的純化操作中，還有一個(gè)概念就是回收率。 回收率=某純化操作后的總活力/某純化操作前的總活力 總活力=比活力總體積（總重量）3.酶的比活力比活力=總活力單位總蛋白mg數(shù)= U(或IU)（二）酶活力的測定 終點(diǎn)法: 酶反應(yīng)進(jìn)行到一定時(shí)間后終止其反應(yīng)，再用化學(xué)或物理方法測定產(chǎn)物或反應(yīng)物量的變化。 動(dòng)力

25、學(xué)法:連續(xù)測定反應(yīng)過程中產(chǎn)物底物或輔酶的變化量，直接測定出酶反應(yīng)的初速度。測定初速度最適條件S E要求（二）酶活力的測定 終點(diǎn)法: 酶反應(yīng)進(jìn)行到一定三、底物濃度對(duì)酶反應(yīng)速度的影響（一）底物濃度對(duì)酶反應(yīng)速度的影響pH、T、E固定時(shí)，V對(duì)S作下圖：三、底物濃度對(duì)酶反應(yīng)速度的影響（一）底物濃度對(duì)酶反應(yīng)速度的影1.基礎(chǔ)中間產(chǎn)物學(xué)說2.前提（1）S與E形成中間產(chǎn)物，且整個(gè)反應(yīng)速度取決于ES P + E（2）產(chǎn)物濃度為0（初速度）（3）S E（4）反應(yīng)達(dá)到平衡（二）米氏方程（Michaelis-Menten equation）1.基礎(chǔ)（二）米氏方程（Michaelis-Menten eS Et- ES E

26、SES生成速度：ES分解速度：當(dāng)酶反應(yīng)體系處于恒態(tài)時(shí)：即：令：則：經(jīng)整理得：（1）米氏方程推導(dǎo)S Et- ES ESES生成速度：E由于酶促反應(yīng)速度由ES決定，即：所以（2）將（2）代入（1）得：（3）當(dāng)Et ES時(shí)，所以（4）將（ 4 ）代入（3），則：米氏方程由于酶促反應(yīng)速度由ES決定，即：所以（2）將（2）代入（由米氏方程可以看出：（1）S很小時(shí)，SKm，則V=Vmax/Km，一級(jí)反應(yīng)；（2）S很大時(shí)，S Km，則V=Vmax，零級(jí)反應(yīng)；（3）S處于Km附近時(shí)，混和級(jí)反應(yīng)。由米氏方程可以看出：（三）米氏常數(shù)Km1.意義：（1） Km：當(dāng)酶反應(yīng)速度達(dá)到最大反應(yīng)速度的一半時(shí)的底物濃度，單位m

27、ol/L。即：（2）Km是酶的特征常數(shù)之一。只與酶的性質(zhì)有關(guān),而與酶濃度無關(guān)。（三）米氏常數(shù)Km1.意義：（2）Km是酶的特征常數(shù)之一。只（3）如果一種酶有幾種底物,就有幾種Km值，Km值最小的底物稱該酶的最適底物。Km值還受pH及溫度影響。因此Km值作為常數(shù)是在一定條件下而言的。（4）當(dāng)K2K3時(shí)，1/Km可以近似地表示酶對(duì)底物親和力的大小，1/Km愈大，Km愈小，達(dá)到最大反應(yīng)速度一半時(shí)所需濃度就愈小，親和力就越大。（3）如果一種酶有幾種底物,就有幾種Km值，Km值最小的底物2.Km值的求法雙倒數(shù)作圖法 測定一個(gè)酶促反應(yīng)的Km的方法很多,一般最常用雙倒數(shù)作圖法:改寫成直線方程：斜率=Km/V

28、max1/Vmax-1/Km注意： 米氏方程只是反映了底物單分子時(shí)酶反應(yīng)速度與底物濃度之間的定量關(guān)系，但這個(gè)方程不適應(yīng)包括一種以上的底物和其他物質(zhì)的影響的酶反應(yīng)。但可以根據(jù)這個(gè)方程推出各種復(fù)雜酶促反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)方程。2.Km值的求法雙倒數(shù)作圖法改寫成直線方程：斜率=Km/Km值與米氏方程的實(shí)際用途：a 由所要求的反應(yīng)速度（應(yīng)達(dá)到Vmax的百分?jǐn)?shù)），求出應(yīng)當(dāng)加入底物的合理濃度。b 由已知的底物濃度，求出該條件下的反應(yīng)速度。eg1.若要求反應(yīng)速度到達(dá)Vmax的99%，其底物濃度應(yīng)為： 99%=100%S/（Km+S）S=99Kmeg2.若要求反應(yīng)速度達(dá)到Vmax的90%，其底物濃度應(yīng)為： 90%=1

29、00%S/（Km+S）S=90Km練習(xí)題：已知某酶的Km值為0.05mol.L-1，要使此酶所催化的反應(yīng)速度達(dá)到最大反應(yīng)速度的80時(shí)底物的濃度應(yīng)為多少？Km值與米氏方程的實(shí)際用途：a 由所要求的反應(yīng)速度（應(yīng)四、酶濃度對(duì)酶反應(yīng)速度的影響Ev四、酶濃度對(duì)酶反應(yīng)速度的影響Ev五、pH對(duì)酶促反應(yīng)的影響pH最適 pHv最適pH一般48動(dòng)物酶5.56.5；植物酶6.58.0；酶的最適pH受酶純度、底物的種類、緩沖液等影響。酶有最適pH的原因：酶分子的解離狀態(tài)；底物的解離狀態(tài)；SE的形成。五、pH對(duì)酶促反應(yīng)的影響pH最適 pHv最適pH一般48酶六、溫度對(duì)酶促反應(yīng)的影響v溫度最適溫度（1）在達(dá)到最適溫度之前

30、，溫度升高，活化分子數(shù)增加，反應(yīng)速度加快。溫度系數(shù)（Q10）：溫度每提高10其反應(yīng)速度與原來的反應(yīng)速度之比。對(duì)于許多酶來說，Q10多為1-2之間。(2) 超過最適溫度時(shí), 溫度升高，酶逐步變性，V降低。酶的最適溫度不是一個(gè)固定不變的常數(shù)。六、溫度對(duì)酶促反應(yīng)的影響v溫度最適溫度（1）在達(dá)到最適溫度之七、激活劑對(duì)酶反應(yīng)速度的影響 凡能提高酶活性的物質(zhì),都稱為激活劑,其中大部分是離子或簡單有機(jī)化合物。按其分子大小可分為：1、無機(jī)離子（1） 金屬離子：K+ 、Na+ 、Mg2+、Zn2+、Fe3+、Cu2+ 等；（2）陽離子, -淀粉酶受Cl-激活；（3）H+，胃蛋白酶受H+激活；2.有機(jī)分子（1）某

31、些還原劑GSH、半胱氨酸等；（2）EDTA、金屬螯合劑，能除去酶中的重金屬雜質(zhì)，解除抑制。3.具有蛋白質(zhì)性質(zhì)的大分子物質(zhì) 酶原 酶蛋白酶七、激活劑對(duì)酶反應(yīng)速度的影響 凡能提高酶活性的物質(zhì),都八、抑制劑對(duì)酶促反應(yīng)的影響 有些物質(zhì)能與酶分子上某些必須基團(tuán)結(jié)合（作用),使酶的活性中心的化學(xué)性質(zhì)發(fā)生改變，導(dǎo)致酶活力下降或喪失，這種現(xiàn)象稱為酶的抑制作用。 能夠引起酶的抑制作用的化合物則稱為抑制劑（inhibitor)。 酶的抑制劑一般具備兩個(gè)方面的特點(diǎn)：a.在化學(xué)結(jié)構(gòu)上與被抑制的底物分子或底物的過渡狀態(tài)相似。b.能夠與酶的活性中心以非共價(jià)或共價(jià)的方式形成比較穩(wěn)定的復(fù)合體或結(jié)合物。八、抑制劑對(duì)酶促反應(yīng)的影

32、響 有些物質(zhì)能與酶分子 抑制作用的類型：根據(jù)抑制劑與酶的作用方式及抑制作用是否可逆，分為兩大類：可逆性抑制作用不可逆性抑制作用 抑制作用的類型：根據(jù)抑制劑與酶的作用方式及抑制作用是（一）可逆性抑制作用 可逆性抑制作用：抑制劑與酶Pr以非共價(jià)鍵可逆結(jié)合，可用透析的方法除去?？赡嫘砸种谱饔每梢苑譃槿N類型：競爭性抑制作用非競爭性抑制作用反競爭性抑制作用（一）可逆性抑制作用 可逆性抑制作用：抑制劑與酶Pr以1.競爭性抑制作用（1）抑制劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)與底物相似，與底物競爭酶活性中心，形成EI，減少了酶與底物的結(jié)合，降低酶反應(yīng)速度。（2）抑制作用的強(qiáng)弱取決于I / S。（3）可采用提高S來消除這種抑制作用。ESESIEIPEPE1.競爭性抑制作用ESESIEIPEPE競爭性抑制作用的米氏方程：競爭性抑制作用的米氏方程：2.非競爭性抑制作用（1）非競爭性抑制劑與酶活性中心以外的部位結(jié)合，引起酶分子構(gòu)象變化，使酶活性中心催化作用降低。（2）抑制作用的強(qiáng)弱取決于抑制劑的絕對(duì)濃度。（3）不能用增大S的方法來消除抑制作用。2.非競爭性抑制作用非競爭性抑制作用的米氏方程：I非競爭性抑制作用的米氏方程：競爭性抑制與非競爭性抑制作用的區(qū)別底物與酶專一性結(jié)合競爭性抑制作用非競爭性抑制