食品生物化學(xué)-3酶與維生素

1、3 酶與維生素酶與維生素 你能列舉出生活中酶的應(yīng)用嗎？你能列舉出生活中酶的應(yīng)用嗎？ l酶為生活增資添彩 本章內(nèi)容本章內(nèi)容 3.1 酶的概述酶的概述 3.2 酶催化作用的特性酶催化作用的特性 3.3 酶的組成酶的組成 3.4 單體酶、寡聚酶、多酶復(fù)合體單體酶、寡聚酶、多酶復(fù)合體 3.5 酶分子的活性中心及其催化作用機(jī)制酶分子的活性中心及其催化作用機(jī)制 3.6 酶促反應(yīng)動力學(xué)酶促反應(yīng)動力學(xué) 3.7 同工酶同工酶 3.8 酶活性的調(diào)控酶活性的調(diào)控 3.9 酶活力測定酶活力測定 3.10 酶的分離、純化酶的分離、純化 3.11 酶制劑與酶工程技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用酶制劑與酶工程技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用

2、3.12 輔酶與維生素輔酶與維生素 3.1 酶的概述酶的概述 l3.1.1 酶的發(fā)展簡史酶的發(fā)展簡史 l3.1.2 酶的分類酶的分類 l3.1.3 酶的命名酶的命名 3.1.1 酶的發(fā)展簡史酶的發(fā)展簡史 l公元前兩千多年，我國已有釀酒記載。公元前兩千多年，我國已有釀酒記載。 l一百余年前，一百余年前，Pasteur認(rèn)為發(fā)酵是酵母細(xì)胞生命活動的結(jié)果。認(rèn)為發(fā)酵是酵母細(xì)胞生命活動的結(jié)果。 l1878年，年，Kuhne首次提出首次提出Enzyme一詞。一詞。 l1897年，年，Buchner兄弟用不含細(xì)胞的酵母提取液，實現(xiàn)了發(fā)酵。兄弟用不含細(xì)胞的酵母提取液，實現(xiàn)了發(fā)酵。 l1926年，年，Sumner

3、首次從刀豆中提純出脲酶結(jié)晶，確立酶是蛋白首次從刀豆中提純出脲酶結(jié)晶，確立酶是蛋白 質(zhì)的觀念，其具有蛋白質(zhì)的一切性質(zhì)。質(zhì)的觀念，其具有蛋白質(zhì)的一切性質(zhì)。 l1982年，年，Thomas R.Cech首次發(fā)現(xiàn)首次發(fā)現(xiàn)RNA也具有酶的催化活性，也具有酶的催化活性， 提出核酶提出核酶(ribozyme)的概念。的概念。 l1986年，年，Richard Lerrur和和Peter Schaltz運用單克隆抗體技術(shù)制運用單克隆抗體技術(shù)制 備了具有酶活性的抗體（備了具有酶活性的抗體（catalytic antibody）。）。 l1995年，年，Jack W.Szostak研究室首先報道了具有研究室首先報

4、道了具有DNA連接酶活連接酶活 性性DNA片段，稱為脫氧核酶片段，稱為脫氧核酶(deoxyribozyme)。 3.1.2 酶的分類與命名酶的分類與命名 l1961 年國際生化協(xié)會酶命名委員會根據(jù)酶所催化的年國際生化協(xié)會酶命名委員會根據(jù)酶所催化的 反應(yīng)類型將反應(yīng)類型將酶分為六大類酶分為六大類，分別用，分別用1、2、3、4、5、 6 的編號來表示，再根據(jù)底物中被作用的基團(tuán)或鍵的的編號來表示，再根據(jù)底物中被作用的基團(tuán)或鍵的 特點將每一大類分為若干個亞類，每個亞類可再分若特點將每一大類分為若干個亞類，每個亞類可再分若 干個亞干個亞-亞類，仍用亞類，仍用1、2、3、編號。故每一個酶編號。故每一個酶 的

5、分類編號由用的分類編號由用“”隔開的四個數(shù)字組成。隔開的四個數(shù)字組成。 l編號之前常冠以編號之前常冠以酶學(xué)委員會的縮寫酶學(xué)委員會的縮寫EC。酶編號的前。酶編號的前 三個數(shù)字表明酶的特性：反應(yīng)性質(zhì)、反應(yīng)物（或底物）三個數(shù)字表明酶的特性：反應(yīng)性質(zhì)、反應(yīng)物（或底物） 性質(zhì)、鍵的類型，第四個數(shù)字則是酶在亞性質(zhì)、鍵的類型，第四個數(shù)字則是酶在亞-亞類中的亞類中的 順序號。順序號。 EC 1. 1. 1. 27 大類大類 亞類亞類 亞亞類亞亞類 序號序號 （如乳酸脫氫酶，即（如乳酸脫氫酶，即EC1.1.1.27） 酶的分類酶的分類 l1、氧化還原酶類、氧化還原酶類 即催化生物氧化還原反應(yīng)的酶，如脫氫酶、即催

6、化生物氧化還原反應(yīng)的酶，如脫氫酶、 氧化酶、過氧化物酶、羥化酶以及加氧酶類。氧化酶、過氧化物酶、羥化酶以及加氧酶類。 l2、轉(zhuǎn)移酶類、轉(zhuǎn)移酶類 催化不同物質(zhì)分子間某種基團(tuán)的交換或轉(zhuǎn)移的催化不同物質(zhì)分子間某種基團(tuán)的交換或轉(zhuǎn)移的 酶，如轉(zhuǎn)甲基酶、轉(zhuǎn)氨基酶、已糖激酶、磷酸化酶等。酶，如轉(zhuǎn)甲基酶、轉(zhuǎn)氨基酶、已糖激酶、磷酸化酶等。 l3、水解酶類、水解酶類 利用水使共價鍵分裂的酶，如淀粉酶、蛋白酶、利用水使共價鍵分裂的酶，如淀粉酶、蛋白酶、 酯酶等。酯酶等。 l4、裂解酶類、裂解酶類 由其底物移去一個基團(tuán)而使共價鍵裂解的酶，由其底物移去一個基團(tuán)而使共價鍵裂解的酶， 如脫羧酶、醛縮酶和脫水酶等。如脫羧酶、

7、醛縮酶和脫水酶等。 l5、異構(gòu)酶類、異構(gòu)酶類 促進(jìn)異構(gòu)體相互轉(zhuǎn)化的酶，如消旋酶、順反異促進(jìn)異構(gòu)體相互轉(zhuǎn)化的酶，如消旋酶、順反異 構(gòu)酶等。構(gòu)酶等。 l6、合成酶類、合成酶類 促進(jìn)兩分子化合物互相結(jié)合，同時使促進(jìn)兩分子化合物互相結(jié)合，同時使ATP 分子分子 中的高能磷酸鍵斷裂的酶，如谷氨酰胺合成酶、谷胱甘肽合中的高能磷酸鍵斷裂的酶，如谷氨酰胺合成酶、谷胱甘肽合 成酶等。成酶等。 酶的命名酶的命名 (1)(1)習(xí)慣命名法習(xí)慣命名法 A.A.根據(jù)作用底物來命名，如淀粉酶、蛋白酶等。根據(jù)作用底物來命名，如淀粉酶、蛋白酶等。 B.B.根據(jù)所催化的反應(yīng)的類型命名，如脫氫酶、轉(zhuǎn)移酶等。根據(jù)所催化的反應(yīng)的類型命

8、名，如脫氫酶、轉(zhuǎn)移酶等。 C.C.兩個原則結(jié)合起來命名，例如丙酮酸脫羧酶等。兩個原則結(jié)合起來命名，例如丙酮酸脫羧酶等。 D.D.根據(jù)酶的來源或其它特點來命名，如胃蛋白酶、胰蛋根據(jù)酶的來源或其它特點來命名，如胃蛋白酶、胰蛋 白酶等。白酶等。 習(xí)慣命名缺乏系統(tǒng)性，有時出現(xiàn)一酶數(shù)名或一名數(shù)酶的習(xí)慣命名缺乏系統(tǒng)性，有時出現(xiàn)一酶數(shù)名或一名數(shù)酶的 情況。情況。 (2)(2)國際系統(tǒng)命名法國際系統(tǒng)命名法 l系統(tǒng)名稱包括底物名稱、構(gòu)型、反應(yīng)性質(zhì)，最后加一系統(tǒng)名稱包括底物名稱、構(gòu)型、反應(yīng)性質(zhì)，最后加一 個酶字。例如：個酶字。例如： 習(xí)慣名稱習(xí)慣名稱: :谷丙轉(zhuǎn)氨酶谷丙轉(zhuǎn)氨酶 系統(tǒng)名稱系統(tǒng)名稱: :丙氨酸：丙氨酸

9、： - -酮戊二酸氨基轉(zhuǎn)移酶酮戊二酸氨基轉(zhuǎn)移酶 酶催化的反應(yīng)酶催化的反應(yīng): : 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 l 但因某些系統(tǒng)名稱太長，為方便起見，有時仍用酶但因某些系統(tǒng)名稱太長，為方便起見，有時仍用酶 的習(xí)慣名稱。的習(xí)慣名稱。 3.2 酶催化作用的特性酶催化作用的特性 u酶與一般催化劑的共同點酶與一般催化劑的共同點 在反應(yīng)前后沒有質(zhì)和量的變化；在反應(yīng)前后沒有質(zhì)和量的變化； 只能催化熱力學(xué)允許的化學(xué)反應(yīng)；只能催化熱力學(xué)允許的化學(xué)反應(yīng)； 只能加速可逆反應(yīng)的進(jìn)程，而不改變反應(yīng)的平衡點。只能加速可逆反應(yīng)的進(jìn)程，而不改變反應(yīng)的平衡點。 都是通過降低反

10、應(yīng)分子的活化能來加快化學(xué)反應(yīng)的都是通過降低反應(yīng)分子的活化能來加快化學(xué)反應(yīng)的 速度速度 反應(yīng)總能量改變反應(yīng)總能量改變 非催化反應(yīng)活化能非催化反應(yīng)活化能 酶促反應(yīng)酶促反應(yīng) 活化能活化能 一般催化劑催一般催化劑催 化反應(yīng)的活化能化反應(yīng)的活化能 能能 量量 反反 應(yīng)應(yīng) 過過 程程 底物底物 產(chǎn)物產(chǎn)物 酶促反應(yīng)活化能的改變酶促反應(yīng)活化能的改變 n活化能：活化能：底物分子從初態(tài)轉(zhuǎn)變到活化態(tài)所需的能量底物分子從初態(tài)轉(zhuǎn)變到活化態(tài)所需的能量。即。即 一般分子成為能參加化學(xué)反應(yīng)的活化分子所需的能量。一般分子成為能參加化學(xué)反應(yīng)的活化分子所需的能量。 活化能越低，活化分子數(shù)目越多，反應(yīng)進(jìn)行的越快。活化能越低，活化分子

11、數(shù)目越多，反應(yīng)進(jìn)行的越快。 n一般認(rèn)為酶降低了化學(xué)反應(yīng)所需的活化能。一般認(rèn)為酶降低了化學(xué)反應(yīng)所需的活化能。 中間復(fù)合物中間復(fù)合物(產(chǎn)物產(chǎn)物)學(xué)說學(xué)說 l基本論點：基本論點： Michaelis與與 Menten于于1913年提出，年提出，酶催酶催 化時，酶活性中心首先與底物結(jié)合生成一種酶化時，酶活性中心首先與底物結(jié)合生成一種酶E-底物底物 S不穩(wěn)定的中間復(fù)合物（不穩(wěn)定的中間復(fù)合物（ES），此復(fù)合物再分解釋放），此復(fù)合物再分解釋放 出酶，并生成產(chǎn)物出酶，并生成產(chǎn)物P，即為中間復(fù)合物學(xué)說。，即為中間復(fù)合物學(xué)說。 S+EESE +P 酶如何使反應(yīng)的活化能降低酶如何使反應(yīng)的活化能降低 而體現(xiàn)出極為強(qiáng)大

12、的催化效而體現(xiàn)出極為強(qiáng)大的催化效 率呢？率呢？ 酶催化作用的特性酶催化作用的特性 l酶具有高度專一性酶具有高度專一性 l一種酶只能作用于某一類或某一種特定的物質(zhì)。這就是一種酶只能作用于某一類或某一種特定的物質(zhì)。這就是 酶作用的專一性。通常把被酶作用的物質(zhì)稱為該酶的底酶作用的專一性。通常把被酶作用的物質(zhì)稱為該酶的底 物。所以也可以說一種酶只作用于一個或一類底物。如物。所以也可以說一種酶只作用于一個或一類底物。如 糖苷鍵、酯鍵、肽鍵等都能被酸堿催化而水解，但水解糖苷鍵、酯鍵、肽鍵等都能被酸堿催化而水解，但水解 這些化學(xué)健的酶卻各不相同，即它們分別需要在具有一這些化學(xué)健的酶卻各不相同，即它們分別需要

13、在具有一 定專一性的酶作用下才能水解。定專一性的酶作用下才能水解。 l酶具有極高的催化效率酶具有極高的催化效率 l以分子比表示，酶催化反應(yīng)的反應(yīng)速度比非催化反應(yīng)高以分子比表示，酶催化反應(yīng)的反應(yīng)速度比非催化反應(yīng)高 108 1020倍，比其它催化反應(yīng)高倍，比其它催化反應(yīng)高1071013倍。以轉(zhuǎn)換數(shù)倍。以轉(zhuǎn)換數(shù) （每分鐘每個酶分子能催化多少個反應(yīng)物分子發(fā)生變化）（每分鐘每個酶分子能催化多少個反應(yīng)物分子發(fā)生變化） 表示，大部分酶為表示，大部分酶為1000，最大的可達(dá)一百萬以上。，最大的可達(dá)一百萬以上。 l酶活性的可調(diào)節(jié)性酶活性的可調(diào)節(jié)性 l酶活力是受調(diào)節(jié)控制的、它的調(diào)控方式很多，包括抑制劑酶活力是受調(diào)

14、節(jié)控制的、它的調(diào)控方式很多，包括抑制劑 調(diào)節(jié)，共價修飾調(diào)節(jié)、反饋調(diào)節(jié)、酶原激活及激素控制等。調(diào)節(jié)，共價修飾調(diào)節(jié)、反饋調(diào)節(jié)、酶原激活及激素控制等。 l酶活性的不穩(wěn)定性酶活性的不穩(wěn)定性 l一般催化劑在一定條件下會因中毒而失去催化能力，而酶一般催化劑在一定條件下會因中毒而失去催化能力，而酶 卻較其它催化劑更加脆弱，更易失去活性。強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、卻較其它催化劑更加脆弱，更易失去活性。強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、 高溫等條件都能使酶破壞而完全失去活性。所以酶作用一高溫等條件都能使酶破壞而完全失去活性。所以酶作用一 般都要求比較溫和的條件，如常溫、常壓、接近中性的酸般都要求比較溫和的條件，如常溫、常壓、接近中性的酸 堿度等。

15、堿度等。 l酶的催化活力與輔酶、輔基和金屬離子有關(guān)酶的催化活力與輔酶、輔基和金屬離子有關(guān) l有些酶是復(fù)合蛋白質(zhì)，其中的小分子物質(zhì)（輔酶、輔基及有些酶是復(fù)合蛋白質(zhì)，其中的小分子物質(zhì)（輔酶、輔基及 金屬離子）與酶的催化活性密切相關(guān)。若將它們除去，酶金屬離子）與酶的催化活性密切相關(guān)。若將它們除去，酶 就失去活性。就失去活性。 l高效率、專一性以及作用條件溫和使酶在生物體新陳代謝高效率、專一性以及作用條件溫和使酶在生物體新陳代謝 過程中發(fā)揮強(qiáng)有力的作用，酶活力的調(diào)控使生命活動中各過程中發(fā)揮強(qiáng)有力的作用，酶活力的調(diào)控使生命活動中各 個反應(yīng)得以有條不紊地進(jìn)行。個反應(yīng)得以有條不紊地進(jìn)行。 酶酶 簡單蛋白簡單

16、蛋白酶酶：脲酶、蛋白酶、淀粉酶、核糖核酸酶等。脲酶、蛋白酶、淀粉酶、核糖核酸酶等。 復(fù)合蛋白復(fù)合蛋白酶酶 酶蛋白酶蛋白 輔因子輔因子 （apoenzyme） （cofacter) 輔酶輔酶（coenzyme)coenzyme) 輔基輔基(prosthetic group)(prosthetic group) 全酶全酶(holoenzyme(holoenzyme）= = 酶蛋白酶蛋白 + + 輔因子輔因子 3.3 酶的組成酶的組成 ：決定酶反應(yīng)的專一性及高效率。：決定酶反應(yīng)的專一性及高效率。 ：直接對電子、原子或某些化學(xué)基團(tuán)起傳遞作用。：直接對電子、原子或某些化學(xué)基團(tuán)起傳遞作用。 l輔酶和輔基并

17、沒有什么本質(zhì)上的差別，只是它們輔酶和輔基并沒有什么本質(zhì)上的差別，只是它們 與蛋白質(zhì)部分結(jié)合的牢固程度不同而已。與蛋白質(zhì)部分結(jié)合的牢固程度不同而已。 l通常把那些與酶蛋白結(jié)合得比較松的、用透析法通常把那些與酶蛋白結(jié)合得比較松的、用透析法 可以除去的小分子有機(jī)物叫做可以除去的小分子有機(jī)物叫做輔酶輔酶。 l與酶蛋白共價鍵結(jié)合的比較緊的、用透析法不能與酶蛋白共價鍵結(jié)合的比較緊的、用透析法不能 除去的小分子物質(zhì)叫做除去的小分子物質(zhì)叫做輔基輔基。 l兩者單獨存在都沒有催化能力，酶的蛋白質(zhì)部分兩者單獨存在都沒有催化能力，酶的蛋白質(zhì)部分 稱酶蛋白，酶蛋白與其輔因子一起合稱為稱酶蛋白，酶蛋白與其輔因子一起合稱為

18、全酶全酶。 3.4 單體酶、寡聚酶、多酶復(fù)合體單體酶、寡聚酶、多酶復(fù)合體 l根據(jù)酶蛋白分子的特點又可將酶分為三類。根據(jù)酶蛋白分子的特點又可將酶分為三類。 單體酶單體酶 單體酶只有一條多肽鏈，屬于這一類的酶很少，一單體酶只有一條多肽鏈，屬于這一類的酶很少，一 般都是催化水解的酶，如溶菌酶、胰蛋白酶等。般都是催化水解的酶，如溶菌酶、胰蛋白酶等。 寡聚酶寡聚酶 寡聚酶由幾個甚至幾十個亞基組成，這些亞基可以寡聚酶由幾個甚至幾十個亞基組成，這些亞基可以 是相同的多肽鏈，也可以是不同的多肽鏈。亞基之間不是共價是相同的多肽鏈，也可以是不同的多肽鏈。亞基之間不是共價 結(jié)合，彼此很容易分開。結(jié)合，彼此很容易分開

19、。 多酶體系多酶體系（多酶復(fù)合體）（多酶復(fù)合體） 多酶體系是由幾種酶彼此多酶體系是由幾種酶彼此 嵌合形成的復(fù)合體。由嵌合形成的復(fù)合體。由2個以上功能相關(guān)的酶組成，酶成員之間個以上功能相關(guān)的酶組成，酶成員之間 分工合作，依次催化一個系列反應(yīng)。它有利于一系列反應(yīng)的連分工合作，依次催化一個系列反應(yīng)。它有利于一系列反應(yīng)的連 續(xù)進(jìn)行。如脂肪酸合成酶體系、呼吸鏈酶系等。續(xù)進(jìn)行。如脂肪酸合成酶體系、呼吸鏈酶系等。 3.5 酶分子的活性中心及其催化作用機(jī)制酶分子的活性中心及其催化作用機(jī)制 l3.5.1 酶分子的活性中心酶分子的活性中心 l酶是生物大分子，酶作為蛋白質(zhì)，其分子體積比底物酶是生物大分子，酶作為蛋白

20、質(zhì)，其分子體積比底物 分子體積要大得多。在反應(yīng)過程中酶與底物接觸結(jié)合，分子體積要大得多。在反應(yīng)過程中酶與底物接觸結(jié)合， 只限于酶分子的少數(shù)基團(tuán)或較小的部位。酶分子中直只限于酶分子的少數(shù)基團(tuán)或較小的部位。酶分子中直 接與底物結(jié)合，并催化底物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的部位，稱接與底物結(jié)合，并催化底物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的部位，稱 為為酶的活性中心酶的活性中心。（。（圖圖 酶活性中心示意圖酶活性中心示意圖） 對于不需要輔酶因子的酶來說，活性中心是酶分子中在三維結(jié)構(gòu)上比對于不需要輔酶因子的酶來說，活性中心是酶分子中在三維結(jié)構(gòu)上比 較靠近的少數(shù)幾個氨基酸殘基或這些殘基上某些基團(tuán)，它們在一級結(jié)較靠近的少數(shù)幾個氨基酸殘基或這些

21、殘基上某些基團(tuán)，它們在一級結(jié) 構(gòu)上可能相距甚遠(yuǎn)，通過肽鏈的折疊、盤繞而空間構(gòu)象上相互靠近構(gòu)上可能相距甚遠(yuǎn)，通過肽鏈的折疊、盤繞而空間構(gòu)象上相互靠近 （圖（圖A）；）； 對于需要輔因子的酶來說，輔酶、輔基往往就是活性中心的組成部分。對于需要輔因子的酶來說，輔酶、輔基往往就是活性中心的組成部分。 圖圖 酶活性中心示意圖酶活性中心示意圖 l酶的活性中心通常有兩個功能部位：酶的活性中心通常有兩個功能部位： 結(jié)合部位結(jié)合部位（負(fù)責(zé)識別特定的底物并與之結(jié)合，他決定酶的（負(fù)責(zé)識別特定的底物并與之結(jié)合，他決定酶的 底物專一性）底物專一性） 催化部位催化部位（決定酶的催化效率）。（決定酶的催化效率）。 l底物通

22、過各類次級鍵與活性中心結(jié)合（圖底物通過各類次級鍵與活性中心結(jié)合（圖B） l構(gòu)成酶活性中心的氨基酸有天冬氨酸、谷氨酸、構(gòu)成酶活性中心的氨基酸有天冬氨酸、谷氨酸、 絲氨酸、組氨酸、半胱氨酸、賴氨酸等，它們的絲氨酸、組氨酸、半胱氨酸、賴氨酸等，它們的 側(cè)鏈上分別含有羧基、羥基、咪唑基、巰基、氨側(cè)鏈上分別含有羧基、羥基、咪唑基、巰基、氨 基等極性基團(tuán)，這些集團(tuán)若經(jīng)化學(xué)修飾，如氧化、基等極性基團(tuán)，這些集團(tuán)若經(jīng)化學(xué)修飾，如氧化、 還原、?；⑼榛?，則酶的活性喪失，因此稱還原、酰化、烷化等，則酶的活性喪失，因此稱 這些基團(tuán)為這些基團(tuán)為必需基團(tuán)必需基團(tuán)。 l結(jié)構(gòu)基團(tuán)結(jié)構(gòu)基團(tuán) l3.5.2 酶的催化作用機(jī)制酶

23、的催化作用機(jī)制 l(1)鎖鑰假說鎖鑰假說(lock and key hypothesis)： l認(rèn)為酶的活性中心是酶與底物結(jié)合并進(jìn)行催化反應(yīng)的部位，認(rèn)為酶的活性中心是酶與底物結(jié)合并進(jìn)行催化反應(yīng)的部位， 其形狀與底物分子的一部分基團(tuán)形狀互補(bǔ)。在催化過程中，其形狀與底物分子的一部分基團(tuán)形狀互補(bǔ)。在催化過程中， 底物分子或其一部分就像鑰匙一樣，只有契合到特定的活底物分子或其一部分就像鑰匙一樣，只有契合到特定的活 性中心部位的某一適當(dāng)位置，才能進(jìn)行催化反應(yīng)，一把鑰性中心部位的某一適當(dāng)位置，才能進(jìn)行催化反應(yīng)，一把鑰 匙只能開一把鎖。匙只能開一把鎖。又稱為剛性模版理論又稱為剛性模版理論 酶作用的專一性酶作

24、用的專一性 l(2)誘導(dǎo)契合假說（誘導(dǎo)契合假說（inducedfit hypothesis): l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，當(dāng)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，當(dāng) 酶分子與底物接近時，酶受底物的誘導(dǎo)而發(fā)生有利于結(jié)合酶分子與底物接近時，酶受底物的誘導(dǎo)而發(fā)生有利于結(jié)合 底物的構(gòu)象變化，同時底物構(gòu)象也發(fā)生改變，酶與底物互底物的構(gòu)象變化，同時底物構(gòu)象也發(fā)生改變，酶與底物互 補(bǔ)契合，進(jìn)行反應(yīng)。補(bǔ)契合，進(jìn)行反應(yīng)。 3.6 酶促反應(yīng)動力學(xué)酶促反應(yīng)動力學(xué) q研究內(nèi)容：研究內(nèi)容：酶促反應(yīng)的動力學(xué)是研究酶促反應(yīng)的速酶促反應(yīng)的動力學(xué)是研究酶促反應(yīng)的速 度以及影響速度的各種因素的科

25、學(xué)。度以及影響速度的各種因素的科學(xué)。 q影響因素包括：影響因素包括： 酶濃度、底物濃度、酶濃度、底物濃度、pHpH、溫度、抑制劑、激活劑等。、溫度、抑制劑、激活劑等。 研究一種因素的影響時，其余各因素均恒定。研究一種因素的影響時，其余各因素均恒定。 3.6.1 酶濃度對酶促反應(yīng)速度的影響酶濃度對酶促反應(yīng)速度的影響 p所有的酶反應(yīng)，如果其它條件恒定，則反應(yīng)速度所有的酶反應(yīng)，如果其它條件恒定，則反應(yīng)速度 決定于酶濃度和底物濃度。決定于酶濃度和底物濃度。 l結(jié)論：結(jié)論：在一定條件下，當(dāng)?shù)孜餄舛仍谝欢l件下，當(dāng)?shù)孜餄舛萐遠(yuǎn)大于酶的遠(yuǎn)大于酶的 濃度濃度E時，酶促反應(yīng)的速度與酶的濃度成正比。時，酶促反應(yīng)的

26、速度與酶的濃度成正比。 l合理解釋：合理解釋：中間復(fù)合物學(xué)說中間復(fù)合物學(xué)說 S + E ES E + P 3.6.2 底物濃度對酶促反應(yīng)速度的影響底物濃度對酶促反應(yīng)速度的影響 p由實驗觀察到，在酶濃度不由實驗觀察到，在酶濃度不 變時，不同的底物濃度與反變時，不同的底物濃度與反 應(yīng)速度的關(guān)系為一曲線，即應(yīng)速度的關(guān)系為一曲線，即 當(dāng)?shù)孜餄舛容^低時，反應(yīng)速當(dāng)?shù)孜餄舛容^低時，反應(yīng)速 度的增加與底物濃度的增加度的增加與底物濃度的增加 成正比（成正比（一級反應(yīng)一級反應(yīng)）；此后，）；此后， 隨底物濃度的增加，反應(yīng)速隨底物濃度的增加，反應(yīng)速 度的增加量逐漸減少（度的增加量逐漸減少（混合混合 級反應(yīng)級反應(yīng)）；最

27、后，當(dāng)?shù)孜餄猓蛔詈?，?dāng)?shù)孜餄?度增加到一定量時，反應(yīng)速度增加到一定量時，反應(yīng)速 度達(dá)到一最大值，不再隨底度達(dá)到一最大值，不再隨底 物濃度的增加而增加（物濃度的增加而增加（零級零級 反應(yīng)反應(yīng)）。）。 p底物飽和效應(yīng)底物飽和效應(yīng) -酶促反應(yīng)的一個鮮明特征酶促反應(yīng)的一個鮮明特征 -可用中間復(fù)合物學(xué)說解釋可用中間復(fù)合物學(xué)說解釋 米氏方程：米氏方程： 在底物濃度低時，在底物濃度低時， Km S ， V= 結(jié)論：結(jié)論：反應(yīng)速率與底物濃度成正比，符合一級反應(yīng)。反應(yīng)速率與底物濃度成正比，符合一級反應(yīng)。 當(dāng)?shù)孜餄舛群芨邥r，當(dāng)?shù)孜餄舛群芨邥r， S Km ， V= 結(jié)論：結(jié)論：反應(yīng)速率與底物濃度無關(guān)，符合零級反應(yīng)

28、。反應(yīng)速率與底物濃度無關(guān)，符合零級反應(yīng)。 19131913年，年，MichaelisMichaelis和和MentonMenton發(fā)展了前人的酶學(xué)理論，提出發(fā)展了前人的酶學(xué)理論，提出 米氏學(xué)說，用于解釋酶促反應(yīng)動力學(xué)特征，經(jīng)過米氏學(xué)說，用于解釋酶促反應(yīng)動力學(xué)特征，經(jīng)過 BriggsBriggs和和 HaldaneHaldane的補(bǔ)充與發(fā)展，得到了現(xiàn)在的米氏方程。的補(bǔ)充與發(fā)展，得到了現(xiàn)在的米氏方程。 S Km 其中，其中， V為反應(yīng)速率，為反應(yīng)速率， Vmax為最大反應(yīng)為最大反應(yīng) 速度，速度， S 為底物濃度，為底物濃度，Km為米氏常數(shù)。為米氏常數(shù)。 Vmax Vmax 米氏常數(shù)米氏常數(shù)Km為反

29、應(yīng)速為反應(yīng)速 度達(dá)到最大速度一半時度達(dá)到最大速度一半時 的底物濃度。的底物濃度。 單位：單位：mol/L Km 的重要意義是：的重要意義是： K Km m是酶的特定物理常數(shù)是酶的特定物理常數(shù) p（1 1）K Km m 一般只與酶的性質(zhì)有關(guān)，而與酶濃度無一般只與酶的性質(zhì)有關(guān)，而與酶濃度無 關(guān)。不同的酶有不同的關(guān)。不同的酶有不同的K Km m 。 p（2 2）K Km m也會因外界條件的影響而改變。也會因外界條件的影響而改變。 p（3 3）K Km m可以反映酶與底物親和力的大小，即可以反映酶與底物親和力的大小，即K Km m值值 越小，則酶與底物的親和力越大，為該酶的最適越小，則酶與底物的親和力

30、越大，為該酶的最適 底物；反之，則越小。底物；反之，則越小。 Km和和Vmax的測定的測定 Km和和Vmax是酶學(xué)重要的兩個常數(shù)是酶學(xué)重要的兩個常數(shù) 常用方法：雙倒數(shù)作圖法常用方法：雙倒數(shù)作圖法（Lineweaver-Burk法）法） 米氏方程的雙倒數(shù)形式：米氏方程的雙倒數(shù)形式： 1 K Km m 1 1 = . + v Vmax S Vmax y =bx + a 3.6.3 溫度對酶促反應(yīng)速度的影響溫度對酶促反應(yīng)速度的影響 溫度對酶反應(yīng)的影響是雙重的：溫度對酶反應(yīng)的影響是雙重的： （1 1）隨著溫度的增加，反應(yīng)速度也增加，）隨著溫度的增加，反應(yīng)速度也增加， 直至最大速度為止。直至最大速度為止

31、。 （2 2）隨溫度升高而使酶逐步變性。）隨溫度升高而使酶逐步變性。 l酶的最適溫度：酶的最適溫度：動物動物來源的酶來源的酶3535 5050，而，而植物植物40 40 6060以上，以上，微生微生 物物酶差別較大。酶差別較大。 l生產(chǎn)上，酶一般應(yīng)在最適溫度以下進(jìn)生產(chǎn)上，酶一般應(yīng)在最適溫度以下進(jìn) 行催化反應(yīng)，以延長酶的使用壽命。行催化反應(yīng)，以延長酶的使用壽命。 圖圖 溫度對酶促反應(yīng)速度的影響溫度對酶促反應(yīng)速度的影響 呈鐘形呈鐘形 3.6.4 pH對酶促反應(yīng)速度的影響對酶促反應(yīng)速度的影響 l每一種酶只能在一定的每一種酶只能在一定的pHpH 范圍內(nèi)表現(xiàn)出它的活性。范圍內(nèi)表現(xiàn)出它的活性。 而且在某一

32、而且在某一pHpH范圍內(nèi)酶活范圍內(nèi)酶活 性最高，稱為性最高，稱為最適最適pHpH。 l多數(shù)植物和微生物來源的多數(shù)植物和微生物來源的 酶酶4.5 4.5 6.56.5；動物；動物6.5 6.5 8.08.0左右。左右。 呈鐘形呈鐘形 3.6.5 激活劑和抑制劑對酶促反應(yīng)速度的激活劑和抑制劑對酶促反應(yīng)速度的 影響影響 p激活劑：激活劑：凡是能提高酶活性的物質(zhì)，都稱為激活劑。凡是能提高酶活性的物質(zhì)，都稱為激活劑。一一 般情況下，一種激活劑對某種酶是激活劑，而對另一種酶般情況下，一種激活劑對某種酶是激活劑，而對另一種酶 則起抑制作用。則起抑制作用。 p酶的激活劑分為：酶的激活劑分為：無機(jī)離子、小分子有

33、機(jī)化合物和生物無機(jī)離子、小分子有機(jī)化合物和生物 大分子。大分子。 p抑制劑：抑制劑：能使酶活力降低或失活的物質(zhì)稱為抑制劑，如能使酶活力降低或失活的物質(zhì)稱為抑制劑，如 藥物、抗生素、毒物、抗代謝物等都是酶的抑制劑。藥物、抗生素、毒物、抗代謝物等都是酶的抑制劑。 p酶的抑制作用：酶的抑制作用：指抑制劑作用下酶活性中心或必需基團(tuán)指抑制劑作用下酶活性中心或必需基團(tuán) 發(fā)生性質(zhì)的改變并導(dǎo)致酶活性降低或喪失的過程。發(fā)生性質(zhì)的改變并導(dǎo)致酶活性降低或喪失的過程。 p按抑制劑作用方式不同分為：按抑制劑作用方式不同分為： 可逆抑制作用可逆抑制作用 不可逆抑制作用不可逆抑制作用 （1）競爭性抑制作用）競爭性抑制作用

34、（2）非競爭性抑制作用）非競爭性抑制作用 （3）反競爭性抑制作用）反競爭性抑制作用 是靠共價鍵與酶的活性部位相結(jié)合是靠共價鍵與酶的活性部位相結(jié)合 而抑制酶的作用。不能用透析、超而抑制酶的作用。不能用透析、超 濾等物理方法除去抑制劑而恢復(fù)酶濾等物理方法除去抑制劑而恢復(fù)酶 活性。活性。 抑制劑以非共價鍵與酶結(jié)合，用透析抑制劑以非共價鍵與酶結(jié)合，用透析 或超濾等物理方法把酶與抑制劑分開，或超濾等物理方法把酶與抑制劑分開， 使酶回復(fù)催化活性，稱為可逆抑制作使酶回復(fù)催化活性，稱為可逆抑制作 用。用。 l（1）競爭性抑制作用）競爭性抑制作用 l式中式中I為抑制劑，為抑制劑，EI為酶為酶-抑制劑復(fù)合物。抑制

35、劑復(fù)合物。 l高濃度的底物可以有效解除抑制作用。高濃度的底物可以有效解除抑制作用。 l最典型的例子是最典型的例子是丙二酸丙二酸對對琥珀酸脫氫酶琥珀酸脫氫酶的抑制。的抑制。 l增加琥珀酸的濃度可以解除丙二酸對酶的抑制作增加琥珀酸的濃度可以解除丙二酸對酶的抑制作 用。用。 l結(jié)論：在競爭性抑制劑存在下，酶的結(jié)論：在競爭性抑制劑存在下，酶的VmaxVmax不變，不變， K Km m增大，底物與酶親和力降低。增大，底物與酶親和力降低。 圖圖 競爭性抑制劑存在時的雙倒數(shù)曲線圖競爭性抑制劑存在時的雙倒數(shù)曲線圖 磺胺類藥物作用機(jī)理磺胺類藥物作用機(jī)理 l磺胺藥的基本結(jié)構(gòu)：磺胺藥的基本結(jié)構(gòu)： l對氨基苯磺酰胺的

36、衍生物對氨基苯磺酰胺的衍生物 l細(xì)菌不能直接利用其生長環(huán)境中的葉酸，而是細(xì)菌不能直接利用其生長環(huán)境中的葉酸，而是 利用環(huán)境中的對氨苯甲酸利用環(huán)境中的對氨苯甲酸(PABA)(PABA)和二氫喋啶、和二氫喋啶、 谷氨酸在菌體內(nèi)的二氫葉酸合成酶催化下合成谷氨酸在菌體內(nèi)的二氫葉酸合成酶催化下合成 二氫葉酸。二氫葉酸在二氫葉酸還原酶的作用二氫葉酸。二氫葉酸在二氫葉酸還原酶的作用 下形成四氫葉酸，四氫葉酸作為一碳單位轉(zhuǎn)移下形成四氫葉酸，四氫葉酸作為一碳單位轉(zhuǎn)移 酶的輔酶，參與核酸前體物（嘌呤、嘧啶）的酶的輔酶，參與核酸前體物（嘌呤、嘧啶）的 合成。而核酸是細(xì)菌生長繁殖所必須的成分。合成。而核酸是細(xì)菌生長繁

37、殖所必須的成分。 l磺胺藥的化學(xué)結(jié)構(gòu)與磺胺藥的化學(xué)結(jié)構(gòu)與PABAPABA類似，能與類似，能與PABAPABA競競 爭二氫葉酸合成酶，影響了二氫葉酸的合成，爭二氫葉酸合成酶，影響了二氫葉酸的合成， 因而使細(xì)菌生長和繁殖受到抑制。因而使細(xì)菌生長和繁殖受到抑制。 對氨苯甲酸對氨苯甲酸 谷氨酸谷氨酸 + l（2）非競爭性抑制作用）非競爭性抑制作用 非競爭性抑制劑與競爭非競爭性抑制劑與競爭 性抑制劑不同之處：性抑制劑不同之處：這種這種 抑制劑能與抑制劑能與ES結(jié)合，而結(jié)合，而S 也能與也能與EI結(jié)合，都形成結(jié)合，都形成 ESI。增加底物的濃度不。增加底物的濃度不 能使這種類型的抑制作用能使這種類型的抑制

38、作用 完全逆轉(zhuǎn)，因為底物并不完全逆轉(zhuǎn)，因為底物并不 能阻止抑制劑與酶相結(jié)合。能阻止抑制劑與酶相結(jié)合。 原因：原因：這是由于抑制劑這是由于抑制劑 和酶的結(jié)合部位與酶的活和酶的結(jié)合部位與酶的活 性部位不同，性部位不同，EI的形成發(fā)的形成發(fā) 生在酶分子不被底物作用生在酶分子不被底物作用 的另一個部位。的另一個部位。 無產(chǎn)物生成無產(chǎn)物生成 l許多酶能被許多酶能被重金屬離子重金屬離子（Ag+ Ag+ 、Hg2+ Hg2+ 、Pb2+ Pb2+ ）或）或金屬金屬 絡(luò)合劑絡(luò)合劑（EDTA、F-、CN-、N3-）等抑制，都是非競等抑制，都是非競 爭性抑制的例子。爭性抑制的例子。 l重金屬離子與酶的巰基（重金屬

39、離子與酶的巰基（SHSH）形成硫醇鹽：）形成硫醇鹽： l因為巰基對酶的活性是必需的，故形成硫醇鹽后即失去因為巰基對酶的活性是必需的，故形成硫醇鹽后即失去 酶的活性。由于硫醇鹽形成具有可逆性，這種抑制作用酶的活性。由于硫醇鹽形成具有可逆性，這種抑制作用 可用加適當(dāng)?shù)膸€基化合物（如半胱氨酸、谷胱甘肽）的可用加適當(dāng)?shù)膸€基化合物（如半胱氨酸、谷胱甘肽）的 辦法去掉重金屬而得到解除。辦法去掉重金屬而得到解除。 l結(jié)論：結(jié)論：在非競爭性抑制劑存在下，酶的在非競爭性抑制劑存在下，酶的K Km m 不變，不變， VmaxVmax降低。降低。 圖圖 非競爭性抑制劑存在時的雙倒數(shù)曲線非競爭性抑制劑存在時的雙倒數(shù)曲

40、線 （3）反競爭性抑制作用）反競爭性抑制作用 有些抑制劑不能與游離有些抑制劑不能與游離 的酶結(jié)合，只能與酶的酶結(jié)合，只能與酶-底物底物 復(fù)合物結(jié)合形成復(fù)合物結(jié)合形成ESI，但，但 ESI不能轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)物。不能轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)物。 不同之處：不同之處：當(dāng)加入這類當(dāng)加入這類 抑制劑，反應(yīng)平衡促進(jìn)了抑制劑，反應(yīng)平衡促進(jìn)了 E與與S形成形成ES復(fù)合物，這復(fù)合物，這 種現(xiàn)象與競爭性抑制作用種現(xiàn)象與競爭性抑制作用 相反，故稱為反競爭性抑相反，故稱為反競爭性抑 制作用。制作用。 l結(jié)論：結(jié)論：在反競爭性抑制劑存在下，在反競爭性抑制劑存在下，VmaxVmax減小，酶減小，酶 的的K Km m降低，底物與酶的親和力增大降

41、低，底物與酶的親和力增大 。 圖圖 反競爭性抑制劑存在時的雙倒數(shù)曲線反競爭性抑制劑存在時的雙倒數(shù)曲線 p按抑制劑作用方式不同分為：按抑制劑作用方式不同分為： 可逆抑制作用可逆抑制作用 不可逆抑制作用不可逆抑制作用 是靠共價鍵與酶的活性部位相結(jié)合是靠共價鍵與酶的活性部位相結(jié)合 而抑制酶的作用。不能用透析、超而抑制酶的作用。不能用透析、超 濾等物理方法除去抑制劑而恢復(fù)酶濾等物理方法除去抑制劑而恢復(fù)酶 活性?；钚浴?抑制劑以非共價鍵與酶結(jié)合，用透析抑制劑以非共價鍵與酶結(jié)合，用透析 或超濾等物理方法把酶與抑制劑分開，或超濾等物理方法把酶與抑制劑分開， 使酶回復(fù)催化活性，稱為可逆抑制作使酶回復(fù)催化活性，

42、稱為可逆抑制作 用。用。 3.7 同工酶同工酶 l概念：概念：是指能催化同一種化學(xué)反應(yīng)，但酶結(jié)構(gòu)是指能催化同一種化學(xué)反應(yīng)，但酶結(jié)構(gòu) 和性質(zhì)不同的一組酶。和性質(zhì)不同的一組酶。 圖圖 乳酸脫氫酶乳酸脫氫酶LD的的5種同工酶種同工酶 同工酶在體內(nèi)的生理意義主要在于適應(yīng)不同組織或不同細(xì)胞器在代謝上的同工酶在體內(nèi)的生理意義主要在于適應(yīng)不同組織或不同細(xì)胞器在代謝上的 不同需要。因此，同工酶在體內(nèi)的生理功能是不同的。不同需要。因此，同工酶在體內(nèi)的生理功能是不同的。 心肌梗死和肝病病人血清心肌梗死和肝病病人血清LDHLDH同工酶譜的變化同工酶譜的變化 1 1 酶活酶活 性性 心肌梗死酶譜心肌梗死酶譜 正常酶譜

43、正常酶譜 肝病酶譜肝病酶譜 2 23 34 45 5 結(jié)論：同工酶譜的改變有助于對疾病的診斷結(jié)論：同工酶譜的改變有助于對疾病的診斷 3.8 酶活性的調(diào)控酶活性的調(diào)控 p3.8.1 3.8.1 別構(gòu)調(diào)節(jié)作用別構(gòu)調(diào)節(jié)作用 p3.8.2 3.8.2 酶的反饋調(diào)節(jié)作用酶的反饋調(diào)節(jié)作用 p3.8.3 3.8.3 可逆共價修飾調(diào)節(jié)可逆共價修飾調(diào)節(jié) p3.8.4 3.8.4 酶原激活酶原激活 3.8.1 別構(gòu)調(diào)節(jié)作用別構(gòu)調(diào)節(jié)作用 l概念：概念：一些代謝物與酶活性中心以外部位可逆結(jié)一些代謝物與酶活性中心以外部位可逆結(jié) 合，通過使酶構(gòu)象發(fā)生變化來改變酶催化活性的合，通過使酶構(gòu)象發(fā)生變化來改變酶催化活性的 調(diào)節(jié)方

44、式稱為調(diào)節(jié)方式稱為別構(gòu)調(diào)節(jié)（變構(gòu)調(diào)節(jié)）別構(gòu)調(diào)節(jié)（變構(gòu)調(diào)節(jié)） 。相應(yīng)的酶。相應(yīng)的酶 稱為稱為別構(gòu)酶（變構(gòu)酶）。別構(gòu)酶（變構(gòu)酶）。 l別構(gòu)酶分子結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，一般為寡聚酶，除了別構(gòu)酶分子結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，一般為寡聚酶，除了 催化中心，還有調(diào)節(jié)部位。與調(diào)節(jié)部位結(jié)合得代催化中心，還有調(diào)節(jié)部位。與調(diào)節(jié)部位結(jié)合得代 謝物稱為謝物稱為別構(gòu)效應(yīng)物別構(gòu)效應(yīng)物，它們與酶非共價鍵結(jié)合，它們與酶非共價鍵結(jié)合， 可逆調(diào)節(jié)酶的活性?？赡嬲{(diào)節(jié)酶的活性。 l如果具有激活作用，稱為如果具有激活作用，稱為正效應(yīng)物正效應(yīng)物，反之，稱為，反之，稱為 負(fù)效應(yīng)物負(fù)效應(yīng)物。 圖圖 谷氨酰胺合成酶的負(fù)效應(yīng)物谷氨酰胺合成酶的負(fù)效應(yīng)物 正效應(yīng)物正效

45、應(yīng)物 進(jìn)一步代謝進(jìn)一步代謝 生成生成6種產(chǎn)物種產(chǎn)物 作用：作用：別構(gòu)酶常處別構(gòu)酶常處 于代謝途徑的起始于代謝途徑的起始 步驟或分支處，可步驟或分支處，可 快速感知代謝物的快速感知代謝物的 變化，從而做出靈變化，從而做出靈 活調(diào)節(jié)?；钫{(diào)節(jié)。 3.8.2 酶的反饋調(diào)節(jié)作用酶的反饋調(diào)節(jié)作用 l概念：概念：在生物代謝過程中，許多代謝途徑的起始物、中間在生物代謝過程中，許多代謝途徑的起始物、中間 產(chǎn)物或終產(chǎn)物對反應(yīng)途徑中的某一步反應(yīng)（通常是第一步產(chǎn)物或終產(chǎn)物對反應(yīng)途徑中的某一步反應(yīng)（通常是第一步 反應(yīng)）表現(xiàn)出調(diào)控作用，稱為反饋調(diào)節(jié)作用。反應(yīng)）表現(xiàn)出調(diào)控作用，稱為反饋調(diào)節(jié)作用。 l反饋調(diào)節(jié)的化學(xué)本質(zhì)：反饋

46、調(diào)節(jié)的化學(xué)本質(zhì)：是酶的變構(gòu)調(diào)節(jié)。在反饋調(diào)節(jié)中，是酶的變構(gòu)調(diào)節(jié)。在反饋調(diào)節(jié)中， 反應(yīng)的起始物、中間物產(chǎn)物或終產(chǎn)物都可以起變構(gòu)劑的作反應(yīng)的起始物、中間物產(chǎn)物或終產(chǎn)物都可以起變構(gòu)劑的作 用。用。 正反饋作用正反饋作用 負(fù)反饋作用負(fù)反饋作用 l所以，酶催化反應(yīng)產(chǎn)物對酶的活性具有調(diào)節(jié)作用。所以，酶催化反應(yīng)產(chǎn)物對酶的活性具有調(diào)節(jié)作用。 3.8.3 可逆共價修飾調(diào)節(jié)可逆共價修飾調(diào)節(jié) q概念：概念：有些酶因自身某氨基酸殘基發(fā)生可逆共價修有些酶因自身某氨基酸殘基發(fā)生可逆共價修 飾，在活性形式和無活性形式之間發(fā)生變化，稱為飾，在活性形式和無活性形式之間發(fā)生變化，稱為 酶的可逆共價修飾。酶的可逆共價修飾。 磷酸化與

47、脫磷酸化（最常見）磷酸化與脫磷酸化（最常見） 3.8.4 酶原激活酶原激活 p 酶原酶原 (zymogen(zymogen) )：有些酶在細(xì)胞內(nèi)合成或初分泌時只是酶有些酶在細(xì)胞內(nèi)合成或初分泌時只是酶 的無活性前體，此前體物質(zhì)稱為酶原。的無活性前體，此前體物質(zhì)稱為酶原。 p 酶原的激活：酶原的激活：在一定條件下，酶原向有活性酶轉(zhuǎn)化的過程。在一定條件下，酶原向有活性酶轉(zhuǎn)化的過程。 p 酶原激活的酶原激活的實質(zhì)：實質(zhì)：是酶原被修飾時形成了正確的分子構(gòu)象是酶原被修飾時形成了正確的分子構(gòu)象 和活性中心，由此可見酶分子的特定結(jié)構(gòu)和酶的活性中心和活性中心，由此可見酶分子的特定結(jié)構(gòu)和酶的活性中心 的形成是酶分

48、子具有催化活性的基本保證。的形成是酶分子具有催化活性的基本保證。 酶原激活的機(jī)理酶原激活的機(jī)理 酶酶 原原 分子構(gòu)象發(fā)生改變分子構(gòu)象發(fā)生改變 形成或暴露出酶的活性中心形成或暴露出酶的活性中心 一個或幾個特定的肽鍵斷裂，水解一個或幾個特定的肽鍵斷裂，水解 掉一個或幾個短肽掉一個或幾個短肽 在特定條件下在特定條件下 賴賴?yán)i纈天天天天天天天天 甘甘異異賴賴?yán)i纈天天天天天天天天纈纈 組組 絲絲 甘甘異異 纈纈 組組 絲絲 酶原激活的生理意義酶原激活的生理意義 避免細(xì)胞產(chǎn)生的酶對細(xì)胞進(jìn)行自身消化，避免細(xì)胞產(chǎn)生的酶對細(xì)胞進(jìn)行自身消化， 并使酶在特定的部位和環(huán)境中發(fā)揮作用，保證并使酶在特定的部位和環(huán)境中發(fā)揮

49、作用，保證 體內(nèi)代謝正常進(jìn)行。體內(nèi)代謝正常進(jìn)行。 有的酶原可以視為酶的儲存形式。在需要有的酶原可以視為酶的儲存形式。在需要 時，酶原適時地轉(zhuǎn)變成有活性的酶，發(fā)揮其催時，酶原適時地轉(zhuǎn)變成有活性的酶，發(fā)揮其催 化作用?；饔谩?3.9 酶活力測定酶活力測定 l1 1、酶活力與酶反應(yīng)速度、酶活力與酶反應(yīng)速度 l酶活力的大小可以用在一定條件下，它所催化的某一化學(xué)酶活力的大小可以用在一定條件下，它所催化的某一化學(xué) 反應(yīng)的反應(yīng)速度來表示，即酶催化的反應(yīng)速度愈大，酶的反應(yīng)的反應(yīng)速度來表示，即酶催化的反應(yīng)速度愈大，酶的 活力就愈高，速度愈小，酶的活力就愈低。所以活力就愈高，速度愈小，酶的活力就愈低。所以測定酶

50、的測定酶的 活力（實質(zhì)上就是酶的定量測定）就是測定酶促反應(yīng)的速活力（實質(zhì)上就是酶的定量測定）就是測定酶促反應(yīng)的速 度。度。 l酶反應(yīng)速度可用單位時間內(nèi)，單位體積中底物的減少量或酶反應(yīng)速度可用單位時間內(nèi)，單位體積中底物的減少量或 產(chǎn)物的增加量來表示，所以產(chǎn)物的增加量來表示，所以反應(yīng)速度的單位是：濃度反應(yīng)速度的單位是：濃度/ /單單 位時間。位時間。 l反應(yīng)速度只在最初一段時間內(nèi)保持恒定，隨著反應(yīng)時間的反應(yīng)速度只在最初一段時間內(nèi)保持恒定，隨著反應(yīng)時間的 延長，酶反應(yīng)速度逐漸下降。引起下降的原因很多，如底延長，酶反應(yīng)速度逐漸下降。引起下降的原因很多，如底 物濃度的降低，酶在一定的物濃度的降低，酶在一

51、定的pHpH及溫度下部分失活，產(chǎn)物對及溫度下部分失活，產(chǎn)物對 酶的抑制、產(chǎn)物濃度增加而加速了逆反應(yīng)的進(jìn)行等。因此，酶的抑制、產(chǎn)物濃度增加而加速了逆反應(yīng)的進(jìn)行等。因此， 研究酶反應(yīng)速度應(yīng)以酶促反應(yīng)的研究酶反應(yīng)速度應(yīng)以酶促反應(yīng)的初速度初速度為準(zhǔn)。這時上述各為準(zhǔn)。這時上述各 種干擾因素尚未起作用，速度保持恒定不變。種干擾因素尚未起作用，速度保持恒定不變。 量度酶催化能力大小量度酶催化能力大小 l2 2、酶的活力單位、酶的活力單位(U)(U) l酶的活力大小，也就是酶量的大小，用酶的活酶的活力大小，也就是酶量的大小，用酶的活 力單位來度量。力單位來度量。 習(xí)慣單位習(xí)慣單位-酶單位（酶單位（U）: 一定

52、條件下，一定時間內(nèi)一定條件下，一定時間內(nèi) 將一定量的底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物所需的酶量。（將一定量的底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物所需的酶量。（U/g或或U/ml） 國際單位（國際單位（IU）: 1 IU =1mol/ min Katal（Kat）單位：）單位：1 Kat =1mol/ s l3 3、酶的比活力、酶的比活力 l概念：概念：每毫克酶蛋白質(zhì)所具有的活力單位數(shù)。每毫克酶蛋白質(zhì)所具有的活力單位數(shù)。 l一般用單位一般用單位/ mg/ mg蛋白蛋白(U/mg(U/mg蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)) )來表示。也有來表示。也有 時用每克酶制劑或每毫升酶制劑含有多少個活力時用每克酶制劑或每毫升酶制劑含有多少個活力 單位來表示單位來表示

53、( (單位單位/g/g或單位或單位/ml)/ml)。它是酶學(xué)研究及。它是酶學(xué)研究及 生產(chǎn)中經(jīng)常使用的數(shù)據(jù)，可以用來比較每單位重生產(chǎn)中經(jīng)常使用的數(shù)據(jù)，可以用來比較每單位重 量酶蛋白的催化能力。對同一種酶來說，量酶蛋白的催化能力。對同一種酶來說，比活力比活力 愈高，表明酶愈純。愈高，表明酶愈純。 比活力比活力= 活力單位數(shù)活力單位數(shù) 蛋白質(zhì)量蛋白質(zhì)量 = U(或或IU) mg蛋白蛋白 量度酶純度量度酶純度 l酶活力：酶活力：又稱為酶活性，一般把酶催化一定化學(xué)反應(yīng)又稱為酶活性，一般把酶催化一定化學(xué)反應(yīng) 的能力稱為酶活力，通常以在一定條件下酶所催化的的能力稱為酶活力，通常以在一定條件下酶所催化的 化學(xué)

54、反應(yīng)速度來表示?；瘜W(xué)反應(yīng)速度來表示。 l測定的基本原理測定的基本原理: :酶是蛋白質(zhì)，種類多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜多酶是蛋白質(zhì)，種類多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜多 樣，一般對酶的測定，不是直接測定其酶蛋白的濃度，樣，一般對酶的測定，不是直接測定其酶蛋白的濃度， 而是測定其催化化學(xué)反應(yīng)的能力，這是基于在最優(yōu)化而是測定其催化化學(xué)反應(yīng)的能力，這是基于在最優(yōu)化 條件下，當(dāng)?shù)孜镒銐颍ㄟ^量），在酶促反應(yīng)的初始階條件下，當(dāng)?shù)孜镒銐颍ㄟ^量），在酶促反應(yīng)的初始階 段，酶促反應(yīng)的速度（初速度）與酶的濃度成正比段，酶促反應(yīng)的速度（初速度）與酶的濃度成正比 （即（即V=KV=KE E），故酶活力測定的是化學(xué)反應(yīng)速度，），故酶活力測定的是化學(xué)反應(yīng)

55、速度， 一定條件下可代表酶活性分子濃度。一定條件下可代表酶活性分子濃度。 測定酶活的方法：測定酶活的方法： 其一是測定完成一定量反應(yīng)所需的時間其一是測定完成一定量反應(yīng)所需的時間 其二是測定單位時間內(nèi)酶催化的化學(xué)反應(yīng)量其二是測定單位時間內(nèi)酶催化的化學(xué)反應(yīng)量 測定酶活力就是測定產(chǎn)物增加量或底物減少測定酶活力就是測定產(chǎn)物增加量或底物減少 量，主要根據(jù)產(chǎn)物或底物的物理或化學(xué)特性來量，主要根據(jù)產(chǎn)物或底物的物理或化學(xué)特性來 決定具體酶促反應(yīng)的測定方法，常用方法有：決定具體酶促反應(yīng)的測定方法，常用方法有： 分光光度法、熒光法、同位素測定方法、電化分光光度法、熒光法、同位素測定方法、電化 學(xué)法等學(xué)法等 3.10 酶的分離、純化酶的分離、純化 l酶分離純化一般原則與注意事項酶分離純化一般原則與注意事項 l防止酶蛋白變性防止酶蛋白變性 l要隨時測定酶活力要隨時測定酶活力 l酶制劑的純度應(yīng)與使用目的相適應(yīng)酶制劑的純度應(yīng)與使用目的相適應(yīng) 提取過程中避免酶變性而失去活性；提