生物化學(xué)第8章酶通論

1、第8章 酶通論 (General Survey of Enzyme) 一、酶催化作用的特點(diǎn)一、酶催化作用的特點(diǎn) 二、酶的化學(xué)本質(zhì)及其組成二、酶的化學(xué)本質(zhì)及其組成 三、酶的命名和分類三、酶的命名和分類 四、酶的專一性四、酶的專一性 五、酶的活力測(cè)定和分離純化五、酶的活力測(cè)定和分離純化 六、六、核酶核酶 七、七、抗體酶抗體酶 八、八、酶工程簡介酶工程簡介 酶在生物體內(nèi)的重要性 新陳代謝是生命活動(dòng)的基礎(chǔ)，是生命活動(dòng)新陳代謝是生命活動(dòng)的基礎(chǔ)，是生命活動(dòng) 最重要的特征。而構(gòu)成新陳代謝的許多復(fù)雜而有最重要的特征。而構(gòu)成新陳代謝的許多復(fù)雜而有 規(guī)律的物質(zhì)變化和能量變化，都是在酶（規(guī)律的物質(zhì)變化和能量變化，都

2、是在酶（enzyme ）催化下進(jìn)行的。生物的生長發(fā)育、繁殖、遺傳）催化下進(jìn)行的。生物的生長發(fā)育、繁殖、遺傳 、運(yùn)動(dòng)、神經(jīng)傳導(dǎo)等生命活動(dòng)都與酶的催化過程、運(yùn)動(dòng)、神經(jīng)傳導(dǎo)等生命活動(dòng)都與酶的催化過程 緊密相關(guān)，可以說，沒有酶的參與，生命活動(dòng)一緊密相關(guān)，可以說，沒有酶的參與，生命活動(dòng)一 刻也不能進(jìn)行。刻也不能進(jìn)行。 酶的化學(xué)本質(zhì) 酶是生物機(jī)體中產(chǎn)生的、具有催化作用酶是生物機(jī)體中產(chǎn)生的、具有催化作用 的生物大分子。從最早純化出的酶來看，其化的生物大分子。從最早純化出的酶來看，其化 學(xué)本質(zhì)都是蛋白質(zhì)，所以給酶的定義為學(xué)本質(zhì)都是蛋白質(zhì)，所以給酶的定義為“酶是酶是 具有催化活性的蛋白質(zhì)具有催化活性的蛋白質(zhì)”。

3、 關(guān)于酶化學(xué)本質(zhì)的分歧 上世紀(jì)上世紀(jì)80年代初，年代初，Cech和和Altman分別發(fā)現(xiàn)了具分別發(fā)現(xiàn)了具 有催化活性的有催化活性的RNA，這引起了對(duì)酶定義的分歧。有，這引起了對(duì)酶定義的分歧。有 人認(rèn)為，人認(rèn)為，“酶是具有催化活性的蛋白質(zhì)酶是具有催化活性的蛋白質(zhì)”，所以具有，所以具有 催化活性的催化活性的RNA屬于一類新發(fā)現(xiàn)的具有催化活性的屬于一類新發(fā)現(xiàn)的具有催化活性的 生物大分子，應(yīng)該給它們起一個(gè)新的名字。也有人認(rèn)生物大分子，應(yīng)該給它們起一個(gè)新的名字。也有人認(rèn) 為，為，“酶是具有催化活性的生物大分子酶是具有催化活性的生物大分子”，具有催化，具有催化 活性的活性的RNA是酶新發(fā)現(xiàn)的成員，以前認(rèn)為

4、酶的化學(xué)是酶新發(fā)現(xiàn)的成員，以前認(rèn)為酶的化學(xué) 本質(zhì)都是蛋白質(zhì)的概念是錯(cuò)誤的。本質(zhì)都是蛋白質(zhì)的概念是錯(cuò)誤的。 對(duì)RNA型催化劑的命名 Cech等人取等人取RNA的詞頭（的詞頭（ribonucleic acid）和）和 酶的詞尾（酶的詞尾（enzyme）將具有催化活性的）將具有催化活性的RNA命名為命名為 “ribozyme”。從這個(gè)名稱來看，。從這個(gè)名稱來看，ribozyme是和是和 enzyme并列的一類物質(zhì)，而不是屬于并列的一類物質(zhì)，而不是屬于enzyme的一類的一類 物質(zhì)。在物質(zhì)。在英漢生物學(xué)詞匯英漢生物學(xué)詞匯（第二版）中，對(duì)（第二版）中，對(duì) ribozyme的翻譯是這樣的：的翻譯是這樣的：

5、“核酶，核糖核酸擬酶核酶，核糖核酸擬酶 ，酶性核糖核酸，酶性核糖核酸”。ribozyme至今還沒有一個(gè)得到至今還沒有一個(gè)得到 大家公認(rèn)的準(zhǔn)確譯名大家公認(rèn)的準(zhǔn)確譯名,目前最常用的是目前最常用的是“核酶核酶”。曾。曾 經(jīng)有人提出造一個(gè)新字來翻譯經(jīng)有人提出造一個(gè)新字來翻譯ribozyme，即，即“ ” ，但沒有得到大家的公認(rèn)。，但沒有得到大家的公認(rèn)。 抗體酶 1986年，年，Schulz和和Lerner兩個(gè)實(shí)驗(yàn)室同時(shí)報(bào)道兩個(gè)實(shí)驗(yàn)室同時(shí)報(bào)道 他們成功地得到了具有酶催化活性的抗體。這就是他們成功地得到了具有酶催化活性的抗體。這就是 抗體酶（也叫催化性抗體，抗體酶（也叫催化性抗體，catalytic an

6、tibody）。）。 抗體酶是用過渡態(tài)底物的類似物作為半抗原，免疫抗體酶是用過渡態(tài)底物的類似物作為半抗原，免疫 動(dòng)物得到的抗體，這種抗體就可能具有酶活力。動(dòng)物得到的抗體，這種抗體就可能具有酶活力。 (Abzymes) 酯酶的底物、過渡態(tài)及 過渡態(tài)類似物的結(jié)構(gòu) 我們把酶催化的反應(yīng)物稱為底物（我們把酶催化的反應(yīng)物稱為底物（substrate） 一、酶催化作用的特點(diǎn) 酶和一般催化劑的比較 催化劑能夠降低反應(yīng)所需的活化能，使得催化劑能夠降低反應(yīng)所需的活化能，使得 活化態(tài)分子的比例提高，從而促進(jìn)反應(yīng)的進(jìn)行活化態(tài)分子的比例提高，從而促進(jìn)反應(yīng)的進(jìn)行 ，提高反應(yīng)速率。在沒有催化劑存在時(shí)，過氧，提高反應(yīng)速率。在

7、沒有催化劑存在時(shí)，過氧 化氫分解所需的活化能為化氫分解所需的活化能為75.4 kJ/mol，用無機(jī)，用無機(jī) 物液鈀作催化劑時(shí)，所需的活化能降至物液鈀作催化劑時(shí)，所需的活化能降至48.9 kJ/mol，而用過氧化氫酶催化時(shí)，活化能降至，而用過氧化氫酶催化時(shí)，活化能降至 8.4 kJ/mol。 催化過程與非催化過程 自由能的變化 Progress of reaction 催化過程與非催化過程自由 能的變化 酶的催化效率 酶酶速率增加的倍數(shù)速率增加的倍數(shù) 親環(huán)蛋白親環(huán)蛋白10 5 碳酸酐酶碳酸酐酶10 7 丙糖磷酸異構(gòu)酶丙糖磷酸異構(gòu)酶10 9 羧肽酶羧肽酶A10 11 葡糖磷酸變位酶葡糖磷酸變位酶1

8、0 12 琥珀酰琥珀酰CoA轉(zhuǎn)移酶轉(zhuǎn)移酶10 13 脲酶脲酶10 14 乳清苷酸脫羧酶乳清苷酸脫羧酶10 17 酶作為生物催化劑的特點(diǎn) 酶易失活酶易失活 酶具有很高的催化效率酶具有很高的催化效率 酶具有高度的專一性酶具有高度的專一性 酶活性受到調(diào)節(jié)和控制酶活性受到調(diào)節(jié)和控制 二、酶的化學(xué)本質(zhì) 及其組成 酶的化學(xué)組成 有些酶僅由蛋白質(zhì)組成，也有些酶除了蛋白質(zhì)有些酶僅由蛋白質(zhì)組成，也有些酶除了蛋白質(zhì) 外，還有其它成分，后者稱為綴合蛋白質(zhì)。對(duì)于屬外，還有其它成分，后者稱為綴合蛋白質(zhì)。對(duì)于屬 綴合蛋白質(zhì)的酶來說，其蛋白質(zhì)部分稱為脫輔酶（綴合蛋白質(zhì)的酶來說，其蛋白質(zhì)部分稱為脫輔酶（ apoenzyme）

9、，與其結(jié)合的非蛋白質(zhì)成分稱為輔因），與其結(jié)合的非蛋白質(zhì)成分稱為輔因 子（子（cofactor），二者結(jié)合后稱為全酶（），二者結(jié)合后稱為全酶（holoenzyme ）。對(duì)于需要輔因子的酶來說，僅脫輔酶是沒有活）。對(duì)于需要輔因子的酶來說，僅脫輔酶是沒有活 性的，單獨(dú)的輔因子一般也沒有活性（有少數(shù)輔因性的，單獨(dú)的輔因子一般也沒有活性（有少數(shù)輔因 子有弱的催化活性）。子有弱的催化活性）。 輔因子 輔因子可分為三類：輔因子可分為三類： 輔基：小分子有機(jī)化合物，與酶蛋白以共價(jià)輔基：小分子有機(jī)化合物，與酶蛋白以共價(jià) 鍵結(jié)合，不能通過透析除去。鍵結(jié)合，不能通過透析除去。 輔酶：小分子有機(jī)化合物，與酶蛋白以非共

10、輔酶：小分子有機(jī)化合物，與酶蛋白以非共 價(jià)鍵結(jié)合，可以通過透析除去。價(jià)鍵結(jié)合，可以通過透析除去。 金屬離子：這里說的金屬離子是指單獨(dú)存在金屬離子：這里說的金屬離子是指單獨(dú)存在 的金屬離子，有些輔基中也含有金屬離子，如血的金屬離子，有些輔基中也含有金屬離子，如血 紅素。紅素。 不同的脫輔酶需要的輔因子不同，含有不同不同的脫輔酶需要的輔因子不同，含有不同 類型輔因子的全酶催化反應(yīng)的類型不同。類型輔因子的全酶催化反應(yīng)的類型不同。 單體酶、寡聚酶、多酶復(fù)合體 單體酶（單體酶（monomeric enzyme）一般是由一條）一般是由一條 肽鏈組成，但有些單體酶由多條肽鏈組成，鏈肽鏈組成，但有些單體酶由多

11、條肽鏈組成，鏈 間有二硫鍵連接。單體酶種類較少，水解酶都間有二硫鍵連接。單體酶種類較少，水解酶都 是單體酶。是單體酶。 寡聚酶（寡聚酶（oligomeric enyme）是多亞基組成的）是多亞基組成的 ，亞基之間靠次級(jí)鍵結(jié)合?？梢允峭嗑勖?，亞基之間靠次級(jí)鍵結(jié)合?？梢允峭嗑勖?， 也可以是雜多聚酶。也可以是雜多聚酶。 多酶復(fù)合體（多酶復(fù)合體（multienzyme complex）是由幾）是由幾 種酶靠非共價(jià)鍵按一定的方式結(jié)合而成，它可種酶靠非共價(jià)鍵按一定的方式結(jié)合而成，它可 以催化連續(xù)的幾個(gè)反應(yīng)，相當(dāng)于一條生產(chǎn)線。以催化連續(xù)的幾個(gè)反應(yīng)，相當(dāng)于一條生產(chǎn)線。 三、酶的命名和分類 習(xí)慣命名法一般是

12、以酶作用的底物加反應(yīng)類型來習(xí)慣命名法一般是以酶作用的底物加反應(yīng)類型來 命名，如催化淀粉水解的酶叫淀粉酶（對(duì)催化水解反命名，如催化淀粉水解的酶叫淀粉酶（對(duì)催化水解反 應(yīng)的酶，水解兩字省略），催化琥珀酸脫氫反應(yīng)的酶應(yīng)的酶，水解兩字省略），催化琥珀酸脫氫反應(yīng)的酶 叫琥珀酸脫氫酶，催化葡萄糖氧化反應(yīng)的酶叫葡萄糖叫琥珀酸脫氫酶，催化葡萄糖氧化反應(yīng)的酶叫葡萄糖 氧化酶等。但也有一些酶的名稱前面加上了來源，如氧化酶等。但也有一些酶的名稱前面加上了來源，如 胃蛋白酶、木瓜蛋白酶、牛胰核糖核酸酶等。還有一胃蛋白酶、木瓜蛋白酶、牛胰核糖核酸酶等。還有一 些酶從名稱上根本看不出是干什么的，如觸酶（過氧些酶從名稱上根

13、本看不出是干什么的，如觸酶（過氧 化氫酶化氫酶 catalase）、漆酶（一種含銅的氧化酶）、漆酶（一種含銅的氧化酶 laccase ）、轉(zhuǎn)化酶（蔗糖酶）、轉(zhuǎn)化酶（蔗糖酶 invertase）等。習(xí)慣名為人們所等。習(xí)慣名為人們所 熟悉，經(jīng)常使用，但不夠嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)。熟悉，經(jīng)常使用，但不夠嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)。 ( (習(xí)慣命名法習(xí)慣命名法) ) 酶的命名和分類 以反應(yīng)物（如果有兩種反應(yīng)物，中間以以反應(yīng)物（如果有兩種反應(yīng)物，中間以“ “ ： ”隔開）加反應(yīng)性質(zhì)命名。如：隔開）加反應(yīng)性質(zhì)命名。如： 乙醇：乙醇：NAD氧化還原酶（習(xí)慣命名為乙醇脫氫酶氧化還原酶（習(xí)慣命名為乙醇脫氫酶 ） 脂肪水解酶（水省略）脂肪水解酶

14、（水省略） （習(xí)慣命名為脂肪酶）（習(xí)慣命名為脂肪酶） ( (國際系統(tǒng)命名法國際系統(tǒng)命名法) ) 國際系統(tǒng)分類法 及酶的編號(hào) 編號(hào)以編號(hào)以EC（Enzyme Commission）開始，后）開始，后 面跟面跟4個(gè)數(shù)字。第個(gè)數(shù)字。第1個(gè)數(shù)字表示酶屬于哪一大類，個(gè)數(shù)字表示酶屬于哪一大類， 酶學(xué)委員會(huì)根據(jù)酶反應(yīng)的類型，把酶分為酶學(xué)委員會(huì)根據(jù)酶反應(yīng)的類型，把酶分為6大類，大類， 即氧化還原酶類、轉(zhuǎn)移酶類、水解酶類、裂合酶即氧化還原酶類、轉(zhuǎn)移酶類、水解酶類、裂合酶 類、異構(gòu)酶類、連接酶類（也叫合成酶類），分類、異構(gòu)酶類、連接酶類（也叫合成酶類），分 別以別以1,2,3,4,5,6編號(hào)。第編號(hào)。第2個(gè)數(shù)字表

15、示酶屬于該大類個(gè)數(shù)字表示酶屬于該大類 的哪一小類，小類是根據(jù)反應(yīng)的基團(tuán)或鍵而定的的哪一小類，小類是根據(jù)反應(yīng)的基團(tuán)或鍵而定的 。第。第3個(gè)數(shù)字對(duì)酶進(jìn)一步分類，根據(jù)反應(yīng)物種類而個(gè)數(shù)字對(duì)酶進(jìn)一步分類，根據(jù)反應(yīng)物種類而 分。第分。第4個(gè)數(shù)字是在前個(gè)數(shù)字是在前3個(gè)數(shù)字相同時(shí)的順序編號(hào)個(gè)數(shù)字相同時(shí)的順序編號(hào) 。 氧化還原酶類（EC1） （oxido-reductases） 氧化還原酶類是催化氧化還原反應(yīng)的酶，其氧化還原酶類是催化氧化還原反應(yīng)的酶，其 中有氧化酶和脫氫酶兩類主要的酶。中有氧化酶和脫氫酶兩類主要的酶。 （1）氧化酶類催化）氧化酶類催化O 2氧化底物的反應(yīng)，生成 氧化底物的反應(yīng)，生成 H2O2或

16、或H2O。 AH2 + O2 A + H2O2 2AH2 + O2 2A + 2H2O （2）脫氫酶類需要輔酶）脫氫酶類需要輔酶（NAD+）或輔酶）或輔酶（ NADP+）作為受氫體，催化底物氧化脫氫反應(yīng)。）作為受氫體，催化底物氧化脫氫反應(yīng)。 AH2 + NAD(P)+ A + NAD(P)H + H+ 轉(zhuǎn)移酶類（EC2） （transferases） 轉(zhuǎn)移酶類催化基團(tuán)從一個(gè)底物上轉(zhuǎn)到另一個(gè)轉(zhuǎn)移酶類催化基團(tuán)從一個(gè)底物上轉(zhuǎn)到另一個(gè) 底物上的反應(yīng)。底物上的反應(yīng)。 AX + B A + BX 水解酶類（EC3） 水解酶類催化水解反應(yīng)。水解酶類催化水解反應(yīng)。 A-B + H2O A-OH + BH （h

17、ydrolases） 裂合酶類（EC4） 裂合酶類催化從底物上移去一個(gè)基團(tuán)，而留裂合酶類催化從底物上移去一個(gè)基團(tuán)，而留 下雙鍵的反應(yīng)或其逆反應(yīng)。下雙鍵的反應(yīng)或其逆反應(yīng)。 A-B A + B （lyases） 異構(gòu)酶類（EC5） 異構(gòu)酶類催化各種同分異構(gòu)體之間的轉(zhuǎn)變。異構(gòu)酶類催化各種同分異構(gòu)體之間的轉(zhuǎn)變。 此類酶包括消旋酶、差向異構(gòu)酶、順反異構(gòu)酶、此類酶包括消旋酶、差向異構(gòu)酶、順反異構(gòu)酶、 分子內(nèi)氧化還原酶、分子內(nèi)轉(zhuǎn)移酶和分子內(nèi)裂解分子內(nèi)氧化還原酶、分子內(nèi)轉(zhuǎn)移酶和分子內(nèi)裂解 酶等。酶等。 A B （isomerases） 連接酶類（EC6） 連接酶類催化一切必須與連接酶類催化一切必須與ATP分解

18、相偶聯(lián)分解相偶聯(lián) ，并由兩種物質(zhì)（雙分子）合成一種物質(zhì)的反，并由兩種物質(zhì)（雙分子）合成一種物質(zhì)的反 應(yīng)。應(yīng)。 A + B + ATP A-B + ADP +Pi 或或 A + B + ATP A-B + AMP +PPi （ligases 或或 synthatases） 一個(gè)反應(yīng)必須與另一個(gè)反應(yīng)同時(shí)進(jìn)行，這種情況一個(gè)反應(yīng)必須與另一個(gè)反應(yīng)同時(shí)進(jìn)行，這種情況 叫做一個(gè)反應(yīng)偶聯(lián)另一個(gè)反應(yīng)。偶聯(lián)反應(yīng)式也可以叫做一個(gè)反應(yīng)偶聯(lián)另一個(gè)反應(yīng)。偶聯(lián)反應(yīng)式也可以 寫成寫成 四、酶的專一性 1.1.結(jié)構(gòu)專一性結(jié)構(gòu)專一性 （1 1）絕對(duì)專一性）絕對(duì)專一性 （2 2）相對(duì)專一性）相對(duì)專一性 族專一性或基團(tuán)專一性族專一性

19、或基團(tuán)專一性 鍵專一性鍵專一性 2.2.立體異構(gòu)專一性立體異構(gòu)專一性 （1 1）旋光異構(gòu)專一性）旋光異構(gòu)專一性 （2 2）幾何異構(gòu)專一性）幾何異構(gòu)專一性 （酶的專一性由蛋白質(zhì)部分決定）（酶的專一性由蛋白質(zhì)部分決定） 相對(duì)專一性 族專一性或基團(tuán)專一性：族專一性或基團(tuán)專一性： 它們只對(duì)反應(yīng)鍵一側(cè)的基團(tuán)有嚴(yán)格要求，而對(duì)它們只對(duì)反應(yīng)鍵一側(cè)的基團(tuán)有嚴(yán)格要求，而對(duì) 反應(yīng)鍵的另一側(cè)基團(tuán)沒有要求，如反應(yīng)鍵的另一側(cè)基團(tuán)沒有要求，如-D-葡萄糖苷酶水葡萄糖苷酶水 解葡萄糖的解葡萄糖的糖苷鍵，而不管糖苷配基是什么。糖苷鍵，而不管糖苷配基是什么。 鍵專一性：鍵專一性： 它們只對(duì)反應(yīng)的鍵有要求，對(duì)鍵兩側(cè)的基團(tuán)都它們只對(duì)

20、反應(yīng)的鍵有要求，對(duì)鍵兩側(cè)的基團(tuán)都 沒有要求，如酯酶催化酯鍵的水解，而不管是乙酸沒有要求，如酯酶催化酯鍵的水解，而不管是乙酸 乙酯還是丙酸甲酯。乙酯還是丙酸甲酯。 蛋白酶的專一性 各種蛋白酶都有自己的專一性，有些蛋白酶只各種蛋白酶都有自己的專一性，有些蛋白酶只 要求肽鍵一側(cè)的氨基酸殘基種類，如胰蛋白酶要求要求肽鍵一側(cè)的氨基酸殘基種類，如胰蛋白酶要求 肽鍵的羧基側(cè)是堿性氨基酸殘基；有些蛋白酶對(duì)肽肽鍵的羧基側(cè)是堿性氨基酸殘基；有些蛋白酶對(duì)肽 鍵兩側(cè)的氨基酸殘基都有要求，如凝血酶只水解鍵兩側(cè)的氨基酸殘基都有要求，如凝血酶只水解 Arg-Gly。 各種蛋白酶的專一性 R1R1、R2R2：芳香氨基：芳香氨

21、基 酸及其它疏水氨基酸及其它疏水氨基 酸的側(cè)鏈基團(tuán)酸的側(cè)鏈基團(tuán) R3R3：AlaAla、GlyGly、 SerSer等短脂肪鏈氨等短脂肪鏈氨 基酸基酸 R4R4：堿性氨基酸：堿性氨基酸 凝血酶的專一性 Arg Gly 旋光異構(gòu)專一性 L-氨基酸氧化酶不能催化氨基酸氧化酶不能催化D-氨基酸氨基酸氧化脫氨。氧化脫氨。 幾何異構(gòu)專一性 有些酶的底物沒有異構(gòu)體，但反應(yīng)的產(chǎn)物可以是有些酶的底物沒有異構(gòu)體，但反應(yīng)的產(chǎn)物可以是 異構(gòu)體，實(shí)際反應(yīng)的產(chǎn)物只是兩種異構(gòu)體中的一種。異構(gòu)體，實(shí)際反應(yīng)的產(chǎn)物只是兩種異構(gòu)體中的一種。 特殊的立體化學(xué)專一性 酶的立體化學(xué)專一性還表現(xiàn)在能區(qū)分從有機(jī)化學(xué)的觀酶的立體化學(xué)專一性還

22、表現(xiàn)在能區(qū)分從有機(jī)化學(xué)的觀 點(diǎn)來看屬于對(duì)稱分子中的兩個(gè)相等的基團(tuán)，只催化其中的點(diǎn)來看屬于對(duì)稱分子中的兩個(gè)相等的基團(tuán)，只催化其中的 一個(gè)反應(yīng)，而不催化另一個(gè)反應(yīng)。例如，一端由一個(gè)反應(yīng)，而不催化另一個(gè)反應(yīng)。例如，一端由14C標(biāo)記標(biāo)記 的甘油，在甘油激酶的催化下可以與的甘油，在甘油激酶的催化下可以與ATP反應(yīng)，僅產(chǎn)生一反應(yīng)，僅產(chǎn)生一 種標(biāo)記產(chǎn)物，甘油種標(biāo)記產(chǎn)物，甘油-1-磷酸。酵母醇脫氫酶在催化反應(yīng)時(shí)，磷酸。酵母醇脫氫酶在催化反應(yīng)時(shí)， 輔酶尼克酰胺環(huán)輔酶尼克酰胺環(huán)C4上只有一側(cè)可以加氫或脫氫。上只有一側(cè)可以加氫或脫氫。 甘油激酶催化反應(yīng)產(chǎn)物的專一性 甘油激酶甘油激酶 輔酶NAD還原加氫的立體 異構(gòu)專

23、一性 “鎖與鑰匙” 假說 （lock and key） 該假說認(rèn)為，酶的活性部位是剛性的，其形狀該假說認(rèn)為，酶的活性部位是剛性的，其形狀 剛好能與底物吻合，非底物因形狀不吻合，所以不剛好能與底物吻合，非底物因形狀不吻合，所以不 能與酶結(jié)合。能與酶結(jié)合。 此假說不能解釋酶能夠催化逆反應(yīng)，以及有些此假說不能解釋酶能夠催化逆反應(yīng)，以及有些 酶可以催化多種底物反應(yīng)。酶可以催化多種底物反應(yīng)。 “鎖與鑰匙” 示意圖 “誘導(dǎo)契合” 假說 （induced-fit） 該假說認(rèn)為酶的活性中心在與底物結(jié)合時(shí)會(huì)該假說認(rèn)為酶的活性中心在與底物結(jié)合時(shí)會(huì) 發(fā)生構(gòu)象的變化，活性中心在底物的誘導(dǎo)下，采發(fā)生構(gòu)象的變化，活性中心

24、在底物的誘導(dǎo)下，采 取了與底物形狀吻合的構(gòu)象。此假說現(xiàn)已得到公取了與底物形狀吻合的構(gòu)象。此假說現(xiàn)已得到公 認(rèn)。認(rèn)。 “誘導(dǎo)契合” 示意 圖 專一性專一性 底物底物 非專一非專一 性底物性底物 非專一非專一 性底物性底物 五、酶的活力測(cè)定和 分離純化 酶活力 酶的定量是以其酶的定量是以其催化能力的大小來衡量催化能力的大小來衡量的，的， 稱為酶活力稱為酶活力( (或酶活性或酶活性) )。 在酶催化反應(yīng)過程中，底物的量逐漸減少，在酶催化反應(yīng)過程中，底物的量逐漸減少， 產(chǎn)物的量逐漸增加，通過檢測(cè)單位時(shí)間底物的減產(chǎn)物的量逐漸增加，通過檢測(cè)單位時(shí)間底物的減 少量或產(chǎn)物的增加量，可以測(cè)出酶催化能力的大少量或

25、產(chǎn)物的增加量，可以測(cè)出酶催化能力的大 小，也就是酶活力的大小。小，也就是酶活力的大小。 酶活力的指標(biāo) 由于底物的初始量往往較大，在短時(shí)間內(nèi)底物由于底物的初始量往往較大，在短時(shí)間內(nèi)底物 濃度變化的相對(duì)值很小，不容易準(zhǔn)確測(cè)定。而產(chǎn)物濃度變化的相對(duì)值很小，不容易準(zhǔn)確測(cè)定。而產(chǎn)物 是從無到有，在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)物濃度變化的相對(duì)值很是從無到有，在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)物濃度變化的相對(duì)值很 大，所以常以大，所以常以單位時(shí)間產(chǎn)物濃度的增加單位時(shí)間產(chǎn)物濃度的增加作為衡量酶作為衡量酶 活力的指標(biāo)?；盍Φ闹笜?biāo)。 酶活力測(cè)定對(duì)反應(yīng)時(shí)間的 要求 在試管反應(yīng)中，隨著酶反應(yīng)的進(jìn)行，產(chǎn)物濃度在試管反應(yīng)中，隨著酶反應(yīng)的進(jìn)行，產(chǎn)物濃度 逐漸增加

26、，底物濃度逐漸減少，逆反應(yīng)逐漸增強(qiáng)；逐漸增加，底物濃度逐漸減少，逆反應(yīng)逐漸增強(qiáng)； 酶由于變性，活力也會(huì)逐漸下降；反應(yīng)條件也會(huì)逐酶由于變性，活力也會(huì)逐漸下降；反應(yīng)條件也會(huì)逐 漸偏離最適條件。因此，隨著時(shí)間的推移，反應(yīng)速漸偏離最適條件。因此，隨著時(shí)間的推移，反應(yīng)速 率會(huì)逐漸下降。若經(jīng)過較長時(shí)間的酶反應(yīng)再測(cè)定產(chǎn)率會(huì)逐漸下降。若經(jīng)過較長時(shí)間的酶反應(yīng)再測(cè)定產(chǎn) 物的增加量，單位時(shí)間的產(chǎn)物增加量就會(huì)減少；而物的增加量，單位時(shí)間的產(chǎn)物增加量就會(huì)減少；而 只經(jīng)過短時(shí)間的反應(yīng)就測(cè)定產(chǎn)物的增加量，單位時(shí)只經(jīng)過短時(shí)間的反應(yīng)就測(cè)定產(chǎn)物的增加量，單位時(shí) 間的產(chǎn)物增加量就較高。后者才能反應(yīng)出酶活力的間的產(chǎn)物增加量就較高。后

27、者才能反應(yīng)出酶活力的 實(shí)際水平。實(shí)際水平。 酶活力測(cè)定對(duì)反應(yīng)時(shí)間的 要求 測(cè)定酶活力時(shí)，應(yīng)測(cè)定其初速率。但反應(yīng)的時(shí)測(cè)定酶活力時(shí)，應(yīng)測(cè)定其初速率。但反應(yīng)的時(shí) 間又不能太短，時(shí)間太短產(chǎn)物積累量太少，達(dá)不到間又不能太短，時(shí)間太短產(chǎn)物積累量太少，達(dá)不到 檢測(cè)靈敏度所要求的量。因此，一般要求在底物的檢測(cè)靈敏度所要求的量。因此，一般要求在底物的 轉(zhuǎn)化率不超過轉(zhuǎn)化率不超過5%的時(shí)間內(nèi)測(cè)定反應(yīng)的產(chǎn)物量，產(chǎn)的時(shí)間內(nèi)測(cè)定反應(yīng)的產(chǎn)物量，產(chǎn) 物的積累量應(yīng)能夠較準(zhǔn)確地測(cè)量出來。物的積累量應(yīng)能夠較準(zhǔn)確地測(cè)量出來。 酶的活力單位 酶的活力單位有多種定義，其共同的定義是：酶的活力單位有多種定義，其共同的定義是： 在一定條件下，單位時(shí)間內(nèi)將一定量的底物轉(zhuǎn)化成在一定條件下，單位時(shí)間內(nèi)將一定量的底物轉(zhuǎn)化成 產(chǎn)物所需的酶量為一個(gè)單位。這樣，對(duì)于一個(gè)酶制產(chǎn)物所需的酶量為一個(gè)單位。這樣，對(duì)于一個(gè)酶制 劑來說，劑來說，就可以用每就可以用每ml或每或每mg酶制劑酶制劑