酶和維生素醫(yī)學(xué)知識(shí)講座

酶和維生素醫(yī)學(xué)知識(shí)講座酶和維生素醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第1頁3.1酶概述學(xué)習(xí)要求：掌握酶概念掌握酶分類（按酶促反應(yīng)分為六大類）了解酶命名方法。酶和維生素醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第2頁酶（enzyme）是活細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生在細(xì)胞內(nèi)外均含有催化功效和活性生物分子，又稱為生物催化劑。除少數(shù)含有催化功效RNA和DNA外，絕大多數(shù)酶都是蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)成份酶是酶主體。幾乎全部生物化學(xué)反應(yīng)都是在酶催化下進(jìn)行，能夠說沒有酶就沒有生命。3.1.1酶酶和維生素醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第3頁含有催化功效RNA稱為核酶；含有催化功效DNA稱為脫氧核酶。酶催化生物化學(xué)反應(yīng)，稱為酶促反應(yīng)Enzymaticreaction。被酶催化而發(fā)生化學(xué)改變物質(zhì)，稱為底物substrate。酶和維生素醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第4頁與非酶催化劑相比幾點(diǎn)共性：A.催化效率高，用量少（在細(xì)胞中含量低）B.不改改變學(xué)反應(yīng)平衡點(diǎn)C.降低反應(yīng)活化能D.反應(yīng)前后本身結(jié)構(gòu)不變催化劑改變了化學(xué)反應(yīng)路徑，使反應(yīng)經(jīng)過一條活化能比原路徑低路徑進(jìn)行。催化劑效應(yīng)只反映在動(dòng)力學(xué)上，不影響反應(yīng)熱力學(xué)。酶和維生素醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第5頁國際酶學(xué)委員會(huì)要求，按照酶促反應(yīng)性質(zhì)，把酶分為六大類：氧化還原酶類轉(zhuǎn)移酶類水解酶類裂解酶類異構(gòu)酶類合成酶類3.1.2酶分類六大酶類總結(jié)記憶：O2+H2←→H2O氧轉(zhuǎn)水，裂亦合。酶和維生素醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第6頁氧化-還原酶催化氧化-還原反應(yīng)。主要包含脫氫酶(dehydrogenase)和氧化酶(Oxidase)。如，乳酸(Lactate)脫氫酶催化乳酸脫氫反應(yīng)。（1）氧化-還原酶類Oxido-reductases酶和維生素醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第7頁轉(zhuǎn)移酶催化基團(tuán)轉(zhuǎn)移反應(yīng)，即將一個(gè)底物分子基團(tuán)或原子轉(zhuǎn)移到另一個(gè)底物分子上。

比如，谷丙轉(zhuǎn)氨酶催化氨基轉(zhuǎn)移反應(yīng)。（2）轉(zhuǎn)移(移換)酶類Transferases酶和維生素醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第8頁水解酶催化底物水解反應(yīng)。主要包含淀粉酶、蛋白酶、核酸酶及脂酶等。比如，脂肪酶(Lipase)催化酯水解反應(yīng)：（3）水解酶類hydrolases酶和維生素醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第9頁裂合酶催化從底物分子中移去一個(gè)基團(tuán)或原子而形成雙鍵反應(yīng)及其逆反應(yīng)。主要包含醛縮酶、水化酶（脫水酶）及脫氨酶等。比如，蘋果酸裂合酶即延胡索酸水合酶催化反應(yīng)。（4）裂合（裂解）酶類Lyase酶和維生素醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第10頁異構(gòu)酶催化各種同分異構(gòu)體相互轉(zhuǎn)化，即底物分子內(nèi)基團(tuán)或原子重排過程。

比如，6-磷酸葡萄糖異構(gòu)酶催化反應(yīng)。（5）異構(gòu)酶類Isomerases酶和維生素醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第11頁合成酶，又稱為連接酶，能夠催化C-C、C-O、C-N

以及C-S

鍵形成反應(yīng)。這類反應(yīng)必須與ATP分解反應(yīng)相互偶聯(lián)。A+B+ATP+H-O-H===A－B+ADP+Pi

比如，丙酮酸羧化酶催化反應(yīng)。

丙酮酸+CO2+H2O

草酰乙酸（6）合成酶類LigasesorSynthetasesATP酶和維生素醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第12頁酶命名方法主要分為習(xí)慣命名法和系統(tǒng)命名法。習(xí)慣命名法普通按照底物加反應(yīng)類別來命名：蛋白水解酶、乳酸脫氫酶等；有些直接以底物來命名：蔗糖酶、膽堿酯酶、蛋白酶；有些在底物名稱前冠以酶起源：唾液淀粉酶、血清谷-丙轉(zhuǎn)氨酶。系統(tǒng)命名法為防止一個(gè)酶有幾個(gè)名稱或不一樣酶用同一名稱而提出。依據(jù)酶分類進(jìn)行系統(tǒng)編號，包含酶系統(tǒng)名和4個(gè)阿拉伯?dāng)?shù)字表示分類編號。酶EC編號由4個(gè)數(shù)字組成，中間用“·”隔開，每一個(gè)數(shù)字表示不一樣含意。3.1.3酶命名酶和維生素醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第13頁乙醇脫氫酶EC1.1.1.1乳酸脫氫酶EC1.1.1.27蘋果酸脫氫酶EC1.1.1.37

第一個(gè)數(shù)字表示反應(yīng)類型：氧化還原第二個(gè)數(shù)字表示反應(yīng)基團(tuán)：醇基第三個(gè)數(shù)字表示電子受體：NAD+或NADP+第四個(gè)數(shù)字表示酶底物：乙醇、乳酸、蘋果酸酶和維生素醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第14頁3.2

酶催化作用特征學(xué)習(xí)要求：了解并掌握酶促反應(yīng)專一性、高效性、可調(diào)整性以及酶活性不穩(wěn)定性。酶和維生素醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第15頁3.2.1酶含有高度專一性酶催化專一性表現(xiàn)在對催化反應(yīng)和底物有嚴(yán)格選擇性。結(jié)構(gòu)專一性和立體異構(gòu)專一性結(jié)構(gòu)專一性包含絕對專一性、相對專一性只能催化一個(gè)底物進(jìn)行一定反應(yīng)，稱為絕對專一性可催化一類化合物或化學(xué)鍵，稱為相對專一性。立體異構(gòu)（旋光異構(gòu)）專一性：酶對底物立體構(gòu)型特異識(shí)別。酶和維生素醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第16頁3.2.2酶含有極高催化效率酶是高效生物催化劑，比普通催化劑效率高107~1013。酶是經(jīng)過降低反應(yīng)活化能來加速化學(xué)反應(yīng)。比如：過氧化氫分解

2H2O2

2H2O+O2用Fe3+

催化，效率為6×10-4mol/mol.S，用過氧化氫酶催化，效率為6×106mol/mol.S。轉(zhuǎn)換數(shù)（turnovernumber）概念：每秒鐘每個(gè)酶分子能轉(zhuǎn)換底物分子數(shù)，用kcat表示。假如沒有酶作用，呼吸一次效果下降107倍，呼吸一次效果靠擴(kuò)散需要1年多；而消化一餐簡單午餐需要50年。酶和維生素醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第17頁3.2.3酶活性可調(diào)整性調(diào)整酶活力：別構(gòu)調(diào)整、酶共價(jià)修飾。酶濃度調(diào)整：酶合成、降解等。調(diào)控機(jī)制確保了酶在體內(nèi)新陳代謝過程中發(fā)揮有序催化作用，使生命活動(dòng)中各種化學(xué)反應(yīng)有條不紊，協(xié)調(diào)一致。酶和維生素醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第18頁3.2.4酶活性不穩(wěn)定性對大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)，酶促反應(yīng)時(shí)在比較溫和條件下進(jìn)行。蛋白質(zhì)易變性，這就可能使酶催化活性喪失。酶和維生素醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第19頁3.3酶組成學(xué)習(xí)要求：掌握酶化學(xué)本質(zhì)——主要是蛋白質(zhì)，也有DNA和RNA。掌握概念：簡單酶類、全酶、輔酶、輔基。了解酶輔助因子對酶活性影響。酶和維生素醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第20頁按酶化學(xué)組成份類簡單蛋白酶——僅由蛋白質(zhì)組成。結(jié)合蛋白酶——除了蛋白質(zhì)，結(jié)構(gòu)中還有非蛋白質(zhì)成份。全酶=酶蛋白+輔助因子輔助因子包含輔酶、輔基。輔酶：與酶蛋白結(jié)合較松，可透析除去。輔基：與酶蛋白結(jié)合較緊（如：以共價(jià)鍵結(jié)合）。多數(shù)酶需要有輔助因子參加才能發(fā)揮其催化功效。體內(nèi)酶種類很多，輔因子種類不多。所以一個(gè)輔因子往往與各種酶蛋白結(jié)合組成催化功效不一樣全酶。酶和維生素醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第21頁3.4單體酶、寡聚酶、多酶復(fù)合體學(xué)習(xí)要求：掌握單體酶、寡聚酶、多酶復(fù)合體概念。了解多酶復(fù)合體在代謝中高效性及調(diào)控便利性酶和維生素醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第22頁依據(jù)酶分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分類單體酶：由一條或多條共價(jià)相連肽鏈組成酶分子。寡聚酶：由2個(gè)或2個(gè)以上亞基組成，亞基間能夠相同也可不一樣。亞基間以次級鍵締合。如：蘋果脫胱氫酶（鼠肝），2個(gè)相同亞基琥珀酸脫氫酶（牛心），αβ2個(gè)亞基酶和維生素醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第23頁多酶復(fù)合體-multienzymecomplex：由幾個(gè)酶靠非共價(jià)鍵彼此嵌合而成。其中每一個(gè)酶催化一個(gè)反應(yīng)，全部反應(yīng)依次進(jìn)行，組成一個(gè)代謝路徑或代謝路徑一個(gè)別。有利于提升催化效率，同時(shí)利于對酶調(diào)控。大腸桿菌丙酮酸脫氫酶復(fù)合體由三種酶組成：①丙酮酸脫氫酶（E1）②二氫硫辛酸轉(zhuǎn)乙?；福‥2）③二氫硫辛酸脫氫酶（E3）總分子量：560萬酶和維生素醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第24頁3.5酶分子活性中心及其催化作用機(jī)制3.5.1酶分子活性中心活性中心：酶分子中結(jié)合底物并起催化作用少數(shù)氨基酸殘基，包含底物結(jié)合部位、催化部位。底物結(jié)合部位與底物結(jié)合，決定酶專一性；催化部位催化底物發(fā)生化學(xué)改變，決定酶催化能力。頻率最高活性中心氨基酸殘基：天冬氨酸（Asp）、谷氨酸（Glu）、絲氨酸（Ser）、組氨酸（His）、半胱氨酸（Cys）、賴氨酸（Lys）、蘇氨酸（Tyr）?；钚灾行囊酝獗匦杌鶊F(tuán)：活性中心以外功效基團(tuán)在形成并維持酶空間構(gòu)象上也是必需。酶和維生素醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第25頁3.5.2酶催化作用機(jī)制鎖與鑰匙學(xué)說（1894年EmilFischer）lockandkey或模板學(xué)說（temolate）：認(rèn)為整個(gè)酶分子天然構(gòu)象是含有剛性結(jié)構(gòu)，酶表面含有特定形狀。酶與底物結(jié)合如同一把鑰匙對一把鎖一樣，形狀恰好互補(bǔ)。能夠解釋酶立體異構(gòu)專一性、酶與底物結(jié)合和催化。無法解釋酶多底物現(xiàn)象、酶對正反可逆反應(yīng)催化。酶和維生素醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第26頁酶和維生素醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第27頁中間產(chǎn)物學(xué)說酶（E）與底物（S）先絡(luò)合成一個(gè)中間復(fù)合物（ES），然后ES深入分解成產(chǎn)物（P）和酶（E）。中間產(chǎn)物不穩(wěn)定，較難取得，不過試驗(yàn)已經(jīng)證實(shí)了ES復(fù)合物存在。K4酶和維生素醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第28頁誘導(dǎo)契合學(xué)說_inducedfit酶表面并沒有一個(gè)與底物互補(bǔ)固定形狀，而只是酶分子與底物分子靠近時(shí)，酶蛋白質(zhì)受底物分子誘導(dǎo)，構(gòu)象發(fā)生有利于與底物結(jié)合改變，酶與底物在此基礎(chǔ)上互補(bǔ)楔合，進(jìn)行反應(yīng)。酶和維生素醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第29頁酶和維生素醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第30頁3.6酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)是研究酶促反應(yīng)速度及其各種影響原因科學(xué)。包含酶濃度、底物濃度、pH、溫度、激活劑和抑制劑。研究某一原因?qū)γ阜磻?yīng)速度影響時(shí)，要使酶催化系統(tǒng)其它原因不變，并保持嚴(yán)格反應(yīng)初速度條件。酶促反應(yīng)速度普通用單位時(shí)間內(nèi)底物降低許或產(chǎn)物增加量表示。酶和維生素醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第31頁3.6.1

酶濃度對酶促反應(yīng)速度影響當(dāng)?shù)孜餄舛冗h(yuǎn)大于酶濃度時(shí)，酶促反應(yīng)速度與酶濃度呈正比。

v=k[E]v-反應(yīng)速度

k-反應(yīng)速率常數(shù)

[E]-酶濃度酶和維生素醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第32頁把酶促反應(yīng)分為兩個(gè)階段：酶底物結(jié)合階段、催化反應(yīng)階段。酶和維生素醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第33頁3.6.2

底物濃度對酶促反應(yīng)速度影響在低底物濃度時(shí),反應(yīng)速度與底物濃度成正比，表現(xiàn)為一級反應(yīng)特征。當(dāng)?shù)孜餄舛鹊竭_(dá)一定值，反應(yīng)速度到達(dá)最大值（Vmax），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)。酶和維生素醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第34頁米氏方程V-反應(yīng)速度，Vmax-反應(yīng)最大速度[S]-底物濃度Km-米氏常數(shù)。當(dāng)Km及Vmax已知時(shí)，即可確定酶催化反應(yīng)速度與底物濃度關(guān)系。酶和維生素醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第35頁米氏方程所以,Km是反應(yīng)速度為最大值二分之一時(shí)底物濃度。Km單位為mol/L。當(dāng)[S]Km時(shí)，v=Vmax[S]/Km當(dāng)[S]Km時(shí),v=Vmax當(dāng)[S]=Km時(shí),v=Vmax/2酶和維生素醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第36頁關(guān)于米氏常數(shù)Km幾點(diǎn)說明a.Km是酶一個(gè)主要特征常數(shù),只與酶性質(zhì)相關(guān)，而與其濃度無關(guān)，不一樣酶含有不一樣Km值。b.Km值只是在固定底物、固定條件（T和pH）下測定，不一樣條件下含有不一樣Km值。c.Km可用來判斷酶最適底物。同一個(gè)酶有幾個(gè)底物就有幾個(gè)Km值，其中Km值最小底物普通稱為該酶最適底物或天然底物。（Km值可近似表示酶與底物之間親和程度：Km值大表示親和程度小，酶催化活性低;Km值小表示親和程度大,酶催化活性高。）

酶和維生素醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第37頁Km和Vmax求解方法

1Km11

=

+

V

Vmax[S]Vmax雙倒數(shù)作圖法酶和維生素醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第38頁斜率=Km/Vmax-1/Km1/Vmax酶和維生素醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第39頁酶和維生素醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第40頁3.6.3

溫度對酶促反應(yīng)速度影響首先是溫度升高,酶促反應(yīng)速度加緊(溫度系數(shù)Q10：反應(yīng)溫度提升10

C，其反應(yīng)速度與原來反應(yīng)速度之比)。另首先,溫度升高,酶高級結(jié)構(gòu)將發(fā)生改變或變性，造成酶活性降低甚至喪失。所以大多數(shù)酶都有一個(gè)最適溫度。在最適溫度條件下,反應(yīng)速度最大。酶和維生素醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第41頁3.6.4

pH對酶促反應(yīng)速度影響最適pH(optimumpH):使酶促反應(yīng)速度到達(dá)最大時(shí)介質(zhì)pH

。a.過酸或過堿影響酶蛋白構(gòu)象，使酶變性失活。b.影響酶分子中一些基團(tuán)解離狀態(tài)（活性中心基團(tuán)或維持構(gòu)象一些基團(tuán)）c.影響底物分子解離狀態(tài)木瓜蛋白酶膽堿脂酶胃蛋白酶酶和維生素醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第42頁3.6.5

激活劑和抑制劑對酶促反應(yīng)速度影響酶激活劑：使酶使酶活性增強(qiáng)物質(zhì)。能將酶原選擇性水解激活蛋白酶也可看成為激活劑。提升酶活性：使酶活性深入提升，離子或簡單有機(jī)化合物。激活酶原：無活性→有活性，一些蛋白酶。酶抑制劑：能使酶活力降低或失活物質(zhì)。酶和維生素醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第43頁3.6.5.1

可逆抑制作用抑制劑與酶蛋白結(jié)合是可逆，能夠用透折法除去抑制劑，恢復(fù)酶活性。競爭性抑制、非競爭性抑制作用、反競爭性抑制作用。酶和維生素醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第44頁競爭性抑制底物結(jié)構(gòu)類似物競爭酶活性中心，與酶形成可逆EI復(fù)合物，阻止底物與酶結(jié)合。增加底物濃度能夠解除抑制酶和維生素醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第45頁酶和維生素醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第46頁酶和維生素醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第47頁競爭性抑制曲線Vmax不變，Km變大酶和維生素醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第48頁2.非競爭性抑制酶和維生素醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第49頁抑制劑與酶活性中心以外基團(tuán)結(jié)合，其結(jié)合可能與底物無關(guān)。酶能夠同時(shí)與底物及抑制劑結(jié)合，不過中間產(chǎn)物ESI不能生成產(chǎn)物，降低了酶活性。不能經(jīng)過增加底物濃度方法來消除非競爭性抑制作用。酶和維生素醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第50頁非競爭性抑制曲線Km不變，Vmax降低酶和維生素醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第51頁3.反競爭性抑制酶只在與底物結(jié)合后，才與抑制劑結(jié)合。

E+S→ES+I≠P酶和維生素醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第52頁反競爭抑制曲線

（1）Km及Vmax都變小（2）雙倒數(shù)方程斜率不變酶和維生素醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第53頁3.6.5.2

不可逆抑制作用抑制劑以共價(jià)鍵與酶必需基團(tuán)結(jié)合，不能用透析或超濾方法使二者分開（結(jié)合緊密）。如有機(jī)磷農(nóng)藥、氰化物、一氧化碳等。酶和維生素醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第54頁3.7同工酶能催化同一個(gè)化學(xué)反應(yīng)，但酶蛋白分子結(jié)構(gòu)不一樣一組酶，存在于生物同一個(gè)屬或同一個(gè)體不一樣組織中。同工酶舉例：1959年，Marker首先用電泳分離法發(fā)覺動(dòng)物乳酸脫氫酶（lactatedehydrogenase,LDH）含有各種分子形式。LDH5(M4)、LDH4(M3H)、LDH3(M2H2)、LDH2(MH3)、LDH1(H4)不一樣組織乳酸脫氫酶同工酶分布不一樣，存在顯著組織特異性，人心肌、腎和紅細(xì)胞中以LDH1和LDH2最多，骨骼肌和肝中以LDH4和LDH5最多，而肺、脾、胰、甲狀腺、腎上腺和淋巴結(jié)等組織中以LDH3最多。酶和維生素醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第55頁5酶和維生素醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第56頁臨床意義

:（1）急性心肌梗塞發(fā)作后，早期血清中LDH1和LDH2活性均升高，但LDH1增高更早，更顯著，造成LDH1/LDH2比值升高。（2）肝炎、急性肝細(xì)胞損傷及骨骼肌損傷時(shí)LDH5都會(huì)升高。（3）患活動(dòng)性風(fēng)濕性心臟病、急性病毒性心肌炎、溶血性貧血、腎壞死等病LDH1也可升高。酶和維生素醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第57頁4.研究同工酶意義（1）進(jìn)行遺傳分析、雜種優(yōu)勢篩選、抗逆指標(biāo)篩選。（2）進(jìn)行疾病診療（3）研究代謝規(guī)律酶和維生素醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第58頁3.8酶活性調(diào)控酶活性調(diào)控——生物體中酶還含有自我調(diào)整功效。酶活性調(diào)整控制主要有以下幾個(gè)方式：別構(gòu)調(diào)整作用酶反饋調(diào)整作用可逆共價(jià)修飾調(diào)整酶原激活酶和維生素醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第59頁3.8.1

別構(gòu)調(diào)整作用別構(gòu)中心——有些酶活性中心以外一個(gè)特殊結(jié)構(gòu)，能與一些化合物發(fā)生非共價(jià)結(jié)合（可逆），引發(fā)酶分子構(gòu)象發(fā)生改變，從而造成酶與底物親和力發(fā)生改變。上述改變酶活性調(diào)整稱為酶別構(gòu)調(diào)整作用。別構(gòu)酶是一類調(diào)整酶，含有兩個(gè)或兩個(gè)以上亞基寡聚酶，分子量較大，而且含有復(fù)雜空間結(jié)構(gòu)。正協(xié)同效應(yīng)——酶分子構(gòu)象改變，酶與底物親和力增強(qiáng)，催化活性增強(qiáng)。負(fù)協(xié)同效應(yīng)——酶分子構(gòu)象改變，酶與底物親和力減低，催化活性降低。酶和維生素醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第60頁3.8.2

酶反饋調(diào)整作用反饋調(diào)整作用——代謝路徑中間產(chǎn)物和終產(chǎn)物濃度往往能夠影響該代謝路徑起始階段某一步反應(yīng)。因?yàn)榉答佌{(diào)整而加速，稱為正反饋；反之稱為負(fù)反饋。反饋調(diào)整可經(jīng)過對酶誘導(dǎo)、阻遏和變構(gòu)等方式影響酶催化活性和酶促反應(yīng)方向。反饋調(diào)整本質(zhì)是別構(gòu)調(diào)整。酶和維生素醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第61頁3.8.3

可逆共價(jià)修飾調(diào)整共價(jià)修飾作用——酶分子上一些基團(tuán)發(fā)生可逆共價(jià)修飾，由此引發(fā)酶活性發(fā)生改變，即激活或被抑制。這些酶稱為共價(jià)修飾調(diào)整酶。共價(jià)修飾酶含有激活和抑制兩種形式，而且能夠相互轉(zhuǎn)變，從而調(diào)整酶催化活性。可逆共價(jià)修飾酶相互轉(zhuǎn)變，大個(gè)別是進(jìn)行磷酸化和脫磷酸化反應(yīng)，磷酸化個(gè)別普通為絲氨酸殘基羥基。酶和維生素醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第62頁3.8.4

酶原激活酶原——有些酶在體內(nèi)合成或剛才分泌出來以無活性前體形式存在，這些無活性前體形式稱為酶原。酶原能夠經(jīng)過某種特異性蛋白酶有限水解，切去一條或數(shù)條小肽段之后構(gòu)象發(fā)生改變，轉(zhuǎn)變?yōu)橛谢钚悦付l(fā)揮作用過程稱為酶原激活，這一過程是不可逆。酶原激活本質(zhì)是切斷酶原分子中特異肽鏈或去除個(gè)別肽段后有利于酶活性中心形成。酶和維生素醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第63頁酶原激活主要生理意義：它確保合成酶細(xì)胞本身不受蛋白酶消化破壞，使他們在特定生理?xiàng)l件和要求部位受到激活并發(fā)揮其生理作用。出血性胰腺炎發(fā)生就是因?yàn)榈鞍酌冈谖催M(jìn)入小腸時(shí)就被激活，激活蛋白酶水解本身胰腺細(xì)胞，造成胰腺出血、腫脹。酶和維生素醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第64頁3.9酶活力測定酶活力測定是酶學(xué)研究、酶制劑生產(chǎn)和應(yīng)用中必不可少一項(xiàng)工作。發(fā)酵成效好壞，提取、純化方法評價(jià)，酶保留與應(yīng)用，都以酶活力為依據(jù)。酶和維生素醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第65頁3.9.1酶活力、酶單位、比活力酶活力是指酶催化一定化學(xué)反應(yīng)能力，酶活力大小用單位制劑中酶活單位表示。液體酶，用每毫升酶液中酶活單位（U/ml）表示；酶粉劑，用每抑制劑中酶活單位（U/g）表示。酶活力越高，酶促反應(yīng)越大。測定酶活力時(shí)，實(shí)質(zhì)上是在測定酶促反應(yīng)速度基礎(chǔ)上進(jìn)行計(jì)算。3.9.1.1酶活力酶和維生素醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第66頁酶單位是人為要求一個(gè)對酶進(jìn)行定量描述基礎(chǔ)度量單位，含義是在一定反應(yīng)條件下，單位時(shí)間內(nèi)完成一個(gè)要求反應(yīng)量所需酶量。反應(yīng)條件是酶反應(yīng)最適條件，單位有用1min，有用1h.國際生化學(xué)會(huì)酶學(xué)委員會(huì)對每單位作了統(tǒng)一要求：在酶作用最適條件（最適底物、最適pH、最適緩沖液離子強(qiáng)度，25℃）下，每分鐘催化1.0μmol底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物酶量為一個(gè)酶活力國際單位（IU）。統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)便于活力比較，不過實(shí)際應(yīng)用中，往往顯得太繁瑣，所以普通還是采取各自要求單位。3.9.1.2酶單位酶和維生素醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第67頁P(yáng)81

我國家標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)QB546-80中要求：α-淀粉酶活力單位（反應(yīng)完全）、糖化酶活力單位、蛋白酶（反應(yīng)速度）。一個(gè)酶往往有各種測定方法，采取酶單位也不一樣，所以用酶制劑時(shí)，不能只看有多少單位，還要看單位含義（即單位是怎么定義，反應(yīng)條件怎樣）。酶和維生素醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第68頁單位酶制劑中酶活單位數(shù)，即酶比活力。不一樣形式：粉劑（U/g）、液體酶（U/ml）酶純化過程中，去除雜蛋白，酶比活力逐步提升。當(dāng)純化不再增加比活力時(shí)，這時(shí)比活力稱為恒比活力。恒比活力表示酶制劑已經(jīng)很純了。3.9.1.3比活力酶和維生素醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第69頁酶促反應(yīng)時(shí)間進(jìn)程曲線是將最適條件下反應(yīng)產(chǎn)物量對時(shí)間作圖得到曲線。曲線上每一點(diǎn)斜率為反應(yīng)瞬時(shí)反應(yīng)速度。3.9.2酶促反應(yīng)時(shí)間進(jìn)程曲線和初速度酶和維生素醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第70頁酶促反應(yīng)時(shí)間進(jìn)程曲線是將最適條件下反應(yīng)產(chǎn)物量對時(shí)間作圖得到曲線。曲線上每一點(diǎn)斜率為反應(yīng)瞬時(shí)反應(yīng)速度。3.9.2酶促反應(yīng)時(shí)間進(jìn)程曲線和初速度酶和維生素醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第71頁初速度是一個(gè)化學(xué)反應(yīng)開始一瞬間速度，不過測量在技術(shù)上有困難。曲線上初速度是最大反應(yīng)速度，伴隨反應(yīng)進(jìn)行，反應(yīng)速度越來越小。原因有：底物濃度降低、產(chǎn)物濃度增加，逆反應(yīng)加速。產(chǎn)物對酶有抑制作用，以及酶本身失活等。測定酶促反應(yīng)最大速度，必需在初速度范圍內(nèi)進(jìn)行測量。酶和維生素醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第72頁Vmax是一個(gè)理論值，試驗(yàn)測得初速度v不等于Vmax。測酶活時(shí)，底物濃度普通相當(dāng)于Km值20倍以上，即使如此，初速度也僅僅相當(dāng)于95%Vmax

。初速度僅僅是要求條件下最大反應(yīng)速度（尤其是底物濃度），而非Vmax。初速度與Vmax之間關(guān)系酶和維生素醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第73頁底物濃度確定好后，初速度與酶濃度成正比，酶濃度越大，初速度越大、不過初速度維持時(shí)間越短。測定酶活力時(shí)，有隔時(shí)取樣檢測法和利用自動(dòng)檢測統(tǒng)計(jì)儀器連續(xù)追蹤法。酶和維生素醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第74頁粉劑——溶解、稀釋；液體酶——稀釋。稀釋程度視樣品中酶活力大小而定。初測時(shí)，最正確稀釋倍數(shù)只能經(jīng)過試驗(yàn)來確定。初速度法測酶活是最理想，不論是研究還是生產(chǎn)應(yīng)用，應(yīng)盡可能采取此法。3.9.2.1酶液稀釋酶和維生素醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第75頁測酶活所用反應(yīng)條件應(yīng)該是最適條件。最適條件包含溫度、pH、足夠大底物濃度、適宜離子強(qiáng)度、適當(dāng)稀釋酶液及嚴(yán)格反應(yīng)時(shí)間，抑制因子不可有，輔助因子不可缺。溫度用恒溫槽控制，溫度相差1℃，反應(yīng)速度相差10%。計(jì)時(shí)要準(zhǔn)確嚴(yán)格，反應(yīng)體系加入酶液前要預(yù)熱，反應(yīng)到時(shí)要馬上滅活。3.9.2.2關(guān)于酶促反應(yīng)條件及確保辦法酶和維生素醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第76頁理論上測定底物降低許或產(chǎn)物生成量都能夠。實(shí)際操作中，底物濃度太大，改變量難測定。產(chǎn)物從無到有，改變顯著，有利于測定。3.9.2.3反應(yīng)量測定酶和維生素醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第77頁將試驗(yàn)中所用各種參數(shù)和所測得試驗(yàn)數(shù)據(jù)換算成每毫升（或每克）酶制劑中所含酶活力單位數(shù)。粉劑用克，液體酶用毫升。3.9.2.4計(jì)算酶活力酶和維生素醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第78頁酶活測定舉例（蔗糖酶）酶活力單位：在35℃，0.1mol/L乙酸鈉緩沖液（pH4.6）每分鐘能使2.5%蔗糖溶液釋放1mg還原糖酶量定義為一個(gè)活力單位（U）。蔗糖酶活力(比活力)=x*n/(0.5*10)(單位：U/ml）

x:試驗(yàn)測得產(chǎn)物量（還原糖量xmg）

n：稀釋倍數(shù)(150倍)0.5:0.5ml酶液

10:反應(yīng)時(shí)間10min酶和維生素醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第79頁3.10酶分離、純化通常分離、純化蛋白質(zhì)方法基礎(chǔ)上都適合用于酶分離、純化。因?yàn)槊柑卣骱桶l(fā)酵生產(chǎn)方式差異，以及對酶純度要求不相同，提純方法各異。酶提純中，要注意：預(yù)防酶蛋白變性：低溫（5℃以下）調(diào)pH時(shí)預(yù)防局部過酸過堿；pH選擇要考慮酶穩(wěn)定性和溶解度；防止猛烈攪拌。隨時(shí)測定酶活力：追蹤酶去向，了解提純步驟回收率和提純倍數(shù)，掌握提純效果，便于及時(shí)發(fā)覺處理問題。酶制劑純度與使用目標(biāo)相適應(yīng)：純化過程長，損失多，成本高。工業(yè)用酶純度可低些，試驗(yàn)用酶（研究酶結(jié)構(gòu)、功效及理化性質(zhì)）必須是純酶。3.10.1酶分離純化普通標(biāo)準(zhǔn)與注意事項(xiàng)酶和維生素醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第80頁微生物產(chǎn)生酶有胞內(nèi)酶和胞外酶之分，胞外酶只要將發(fā)酵液過濾離心，將過濾液深入提純；胞內(nèi)酶則需要搜集菌體，細(xì)胞破碎、再用適當(dāng)溶劑進(jìn)行抽提。動(dòng)植物組織用高速組織搗碎機(jī)或勻漿機(jī)來破碎。微生物菌體細(xì)胞破碎有：自溶法（少許甲苯或氯仿）、機(jī)械磨碎發(fā)（用石英砂或氧化鋁與濃稠軍也混合研磨）超聲波破碎法酶法或化學(xué)試劑破壁法丙酮法3.10.2菌體細(xì)胞破碎酶和維生素醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第81頁抽提是從破碎菌體細(xì)胞內(nèi)將酶抽提出來工藝。大個(gè)別酶蛋白用稀酸、稀堿或稀鹽溶液浸泡提取。抽提液pH普通在4~6為好，遠(yuǎn)離蛋白質(zhì)等電點(diǎn)。抽提溫度普通在0~4℃。3.10.3酶抽提酶和維生素醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第82頁經(jīng)過預(yù)處理，從三個(gè)方面改變發(fā)酵液物理性狀，使之輕易固液分離：懸浮顆?！兇?、硬度增加、表面性狀發(fā)生改變可溶性膠體物質(zhì)——變成不溶性粒子。液體——降低黏度。3.10.4發(fā)酵液預(yù)處理酶和維生素醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第83頁濃縮后便于深入純化、保留與應(yīng)用。少許酶液可用葡聚糖凝膠、聚乙二醇等濃縮。工業(yè)上普通用真空濃縮法、超出濾法等。3.10.5酶液濃縮酶和維生素醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第84頁酶能夠制成粉劑或者液體酶。粉劑優(yōu)點(diǎn)：包裝、運(yùn)輸方便，穩(wěn)定性好。粉劑缺點(diǎn)：能耗高、生產(chǎn)成本高，污染大，影響工人健康。開發(fā)液體酶能夠簡化生產(chǎn)工藝、縮短生產(chǎn)周期，節(jié)約能耗，降低成本。液體酶研究與開發(fā)技術(shù)關(guān)鍵是酶活力保護(hù)問題。3.10.6酶粉劑和液體制劑酶和維生素醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第85頁高純度酶需要重復(fù)純化。各種方法聯(lián)合使用。親和色譜（蛋白質(zhì)個(gè)別已講）。3.10.7酶精制酶和維生素醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第86頁回收率——提純前后總活力之比，反應(yīng)酶損失程度。純化倍數(shù)——提純前后比活力之比，反應(yīng)純度提升程度。純度判定——高純度酶制劑需要純度判定，方法很多，需結(jié)合使用。3.10.8回收率、純化倍數(shù)和純度判定酶和維生素醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第87頁低溫——酶在低溫下比較穩(wěn)定，酶制劑水分越高，越需要低溫保留，在0℃以下，酶液在冰凍狀態(tài)下可長久保留不失活。干燥——酶制劑含有水分輕易霉變。避光——光對酶蛋白有破壞作用。3.10.9酶制劑保留酶和維生素醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第88頁3.11酶制劑與酶工程技術(shù)在食品工業(yè)中應(yīng)用食品工業(yè)中使用最多是水解酶，其中主要是糖類化合物水解酶、其次是蛋白酶和脂肪酶。氧化還原酶類也有應(yīng)用。P88~89自行閱讀。甜味劑生產(chǎn)中淀粉糊精葡萄糖果糖α-淀粉酶

糖化酶（葡萄糖淀粉酶）葡萄糖異構(gòu)酶酶和維生素醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第89頁固定化酶是上世紀(jì)50年代發(fā)展起來一項(xiàng)技術(shù)，大家基于對生物體內(nèi)酶固定在細(xì)胞壁和膜現(xiàn)象，提出酶固定化，希望酶能重復(fù)使用，同時(shí)又能改進(jìn)酶各種特征。固定化酶：在一定空間內(nèi)呈閉鎖狀態(tài)存在酶，能連續(xù)地進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)后酶能夠回收重復(fù)使用。固定化酶（了解）酶和維生素醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第90頁3.12輔酶與維生素學(xué)習(xí)要求：掌握維生素概念了解維生素對人體主要性掌握B族維生素與輔酶關(guān)系酶和維生素醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第91頁維生素定義維生素是生物體維持正常生命活動(dòng)所必不可少一類小分子微量有機(jī)化合物。人體普通不能自我合成，需食物供給。脂溶性:A、D、E、K等，單獨(dú)含有生理功效，在體內(nèi)可直接參加代謝調(diào)整作用。水溶性：B1、B2、B6、B12、C等，是經(jīng)過轉(zhuǎn)變成輔酶對代謝起調(diào)整作用。維生素分類酶和維生素醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第92頁維生素B5包含煙酸和煙酰胺，煙酰胺在體內(nèi)轉(zhuǎn)變?yōu)檩o酶I（NAD+）和輔酶II（NADP+）。缺乏時(shí)表現(xiàn)出神經(jīng)營養(yǎng)障礙，出現(xiàn)皮炎。吡啶環(huán)3.12.1NAD+、NADP+與維生素B5酶和維生素醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第93頁

NAD+(煙酰胺-腺嘌呤二核苷酸，又稱為輔酶I)和NADP+(煙酰胺-腺嘌呤磷酸二核苷酸,又稱為輔酶II)是維生素?zé)燉０费苌颲B5（維生素PP）與NAD+和NADP+煙酰胺核糖AMP磷酸酶和維生素醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第94頁NAD（P）+NAD（P）H功效：是各種主要脫氫酶輔酶。轉(zhuǎn)移氫負(fù)離子，即一個(gè)質(zhì)子兩個(gè)電子給NAD＋產(chǎn)生NADH。..酶和維生素醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第95頁化學(xué)名稱：核黃素活性形式：FMN(黃素單核苷酸)，還原型FMNH2；FAD(黃素-腺嘌呤二核苷酸)，還原型FADH2110VB2異咯嗪核糖醇3.12.2FMN、FAD和維生素B2酶和維生素醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第96頁FAD和FMN是核黃素(維生素B2)衍生物。

核黃素+ATP→FMN+ADP核黃素+ATP→FAD+pi功效：是許多氧化還原酶輔基，在氧化-還原反應(yīng)中，起著電子和質(zhì)子傳遞體作用。缺乏癥：皮膚及粘膜炎酶和維生素醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第97頁VB3（泛酸）是由，-二羥基--二甲基丁酸和一分子-丙氨酸縮合而成。VB33.12.3輔酶A和維生素B3酶和維生素醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第98頁CoA是生物體內(nèi)代謝反應(yīng)中乙?；福；D(zhuǎn)移酶）輔酶，它前體是維生素(B3)泛酸。CoA結(jié)構(gòu)

－巰基乙胺泛酸3’，5’-ADP酶和維生素醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第99頁CoA功