第六章酶化學(xué)

1、酶化學(xué) 酶的概述酶的概述 酶的作用機(jī)制酶的作用機(jī)制 酶促動(dòng)力學(xué)酶促動(dòng)力學(xué) 酶的應(yīng)用及發(fā)展酶的應(yīng)用及發(fā)展一、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)及組成二、酶的化學(xué)本質(zhì)及組成三、酶的命名與分類三、酶的命名與分類四、酶的結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系四、酶的結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系 酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的，具有催化生酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的，具有催化生物反應(yīng)功能的蛋白質(zhì)大分子及核酸。物反應(yīng)功能的蛋白質(zhì)大分子及核酸。 與一般化學(xué)催化劑相比，與一般化學(xué)催化劑相比，其共性有其共性有：1 1、用量少而催化效率高；、用量少而催化效率高；2 2、不改變化學(xué)反應(yīng)的平衡點(diǎn)；、不改變化學(xué)反應(yīng)的平衡點(diǎn)；3 3、可降低反應(yīng)的活化能：、可降低

2、反應(yīng)的活化能：l通常要高出非生物催化劑催化活性的通常要高出非生物催化劑催化活性的10106 6-10-101313倍。倍。2h2o22h2o + o21mol過(guò)氧化氫酶過(guò)氧化氫酶 5106molh2o21molfe+2 610-4molh2o2l 一種酶只能催化一種酶只能催化一種一種或或一類一類十分相似的反應(yīng)。十分相似的反應(yīng)。l底物（底物（substrate substrate ，s)s)：酶作用的物質(zhì)：酶作用的物質(zhì)。l絕對(duì)專一性絕對(duì)專一性：只作用：只作用一種一種底物。底物。l相對(duì)專一性相對(duì)專一性：作用于：作用于一類一類底物。底物。 酶的專一性酶的專一性：一種酶僅能作用于一：一種酶僅能作用于一

3、種底物，或一類分子結(jié)構(gòu)相似的物種底物，或一類分子結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)，并催化某種類型的反應(yīng)。這種質(zhì)，并催化某種類型的反應(yīng)。這種特性稱為酶的專一性，又叫做酶的特性稱為酶的專一性，又叫做酶的特異性或選擇性。特異性或選擇性。酶作用的酶作用的專一性專一性結(jié)構(gòu)專結(jié)構(gòu)專一性一性立體異構(gòu)專一性立體異構(gòu)專一性族（基團(tuán)）專一性族（基團(tuán)）專一性絕對(duì)專一性絕對(duì)專一性族（基團(tuán)）專一性：可作用于一類或一些結(jié)構(gòu)很相族（基團(tuán)）專一性：可作用于一類或一些結(jié)構(gòu)很相似的底物。似的底物。rcoo- +r oh + h+酯酶酯酶：rcor + h2oooch2ohohohoh15-葡萄糖葡萄糖苷酶苷酶o r+h2ooch2ohohohoh

4、oh15+ roh絕對(duì)專一性：只能作用于某一底物。絕對(duì)專一性：只能作用于某一底物。脲酶脲酶：h2ncnh2 + h2oo2nh3 + co2胰蛋白酶的基團(tuán)胰蛋白酶的基團(tuán)專一性專一性l酶只能催化一種立體異構(gòu)體發(fā)生某種化酶只能催化一種立體異構(gòu)體發(fā)生某種化學(xué)反應(yīng)，而對(duì)另一種立體異構(gòu)體則無(wú)作學(xué)反應(yīng)，而對(duì)另一種立體異構(gòu)體則無(wú)作用。用。l-l-乳酸脫氫酶乳酸脫氫酶(l-lacticacid dehydrogenase)(l-lacticacid dehydrogenase)的底的底物只能是物只能是l l型乳酸，而不能是型乳酸，而不能是d d型乳酸。型乳酸。l凡使凡使prpr變性的因素都可使酶破壞變性的因素

5、都可使酶破壞, ,l酶在溫和條件下作用。酶在溫和條件下作用。 （四）（四）l如：抑制劑、反饋抑制、酶原激活、激素等。如：抑制劑、反饋抑制、酶原激活、激素等。（五）、有些酶的活性與輔酶、輔基（五）、有些酶的活性與輔酶、輔基 及金屬離子有關(guān)。除去，酶失活。及金屬離子有關(guān)。除去，酶失活。1 1、大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)：元素組成與分子量元素組成與分子量 化學(xué)結(jié)構(gòu)與空間結(jié)構(gòu)；化學(xué)結(jié)構(gòu)與空間結(jié)構(gòu)；理化性質(zhì)理化性質(zhì): :兩性性質(zhì)；膠體性質(zhì)；兩性性質(zhì)；膠體性質(zhì)；變性失活；可被蛋白酶分解；結(jié)晶；測(cè)序。變性失活；可被蛋白酶分解；結(jié)晶；測(cè)序。2 2、某些某些rnarna具有催化活性具有催化活性, ,將本質(zhì)

6、為將本質(zhì)為rna rna 的酶稱的酶稱核酶（核酶（ribozymesribozymes) )。（一）酶的命名一）酶的命名酶的命名有兩種方法：系統(tǒng)名、慣用名酶的命名有兩種方法：系統(tǒng)名、慣用名慣用名：命名原則慣用名：命名原則根據(jù)酶催化反應(yīng)的性質(zhì)來(lái)命名。根據(jù)酶催化反應(yīng)的性質(zhì)來(lái)命名。如催化水解反應(yīng)的酶如催化水解反應(yīng)的酶-水解酶水解酶 催化氧化反應(yīng)的酶催化氧化反應(yīng)的酶-氧化酶或脫氫酶氧化酶或脫氫酶 催化轉(zhuǎn)移氨基的酶催化轉(zhuǎn)移氨基的酶-轉(zhuǎn)氨酶轉(zhuǎn)氨酶根據(jù)被作用的底物兼顧反應(yīng)的性質(zhì)來(lái)命名。根據(jù)被作用的底物兼顧反應(yīng)的性質(zhì)來(lái)命名。根據(jù)酶的來(lái)源命名。如細(xì)菌淀粉酶、胃蛋白酶。根據(jù)酶的來(lái)源命名。如細(xì)菌淀粉酶、胃蛋白酶。系

7、統(tǒng)名系統(tǒng)名: : 根據(jù)酶催化反應(yīng)的類型分為六大類根據(jù)酶催化反應(yīng)的類型分為六大類：分別用：分別用1 1，2 2，3 3，4 4，5 5，6 6編號(hào)編號(hào)1 1、氧化還原酶類、氧化還原酶類 2 2、轉(zhuǎn)移酶類、轉(zhuǎn)移酶類 3 3、水解酶類、水解酶類 4 4、裂、裂分酶類分酶類 5 5、異構(gòu)酶類、異構(gòu)酶類 6 6、合成酶類、合成酶類 根據(jù)底物的性質(zhì)和反應(yīng)鍵的性質(zhì)，每一類又可分根據(jù)底物的性質(zhì)和反應(yīng)鍵的性質(zhì)，每一類又可分為若干亞類及次亞類。仍然用為若干亞類及次亞類。仍然用1 1，2 2，3 3，編號(hào)。編號(hào)。 在次亞類中編號(hào)。在次亞類中編號(hào)。：系統(tǒng)名系統(tǒng)名: :乳酸脫氫酶乳酸脫氫酶 ec 1. 1. 1. 27

8、ec(enzyme commision)第1大類，氧化還原酶第1亞類，氧化基團(tuán)choh第1亞亞類，h受體為nad+該酶在亞亞類中的流水編號(hào)每個(gè)酶有兩個(gè)名稱每個(gè)酶有兩個(gè)名稱：系統(tǒng)名、慣用名系統(tǒng)名、慣用名l慣用名慣用名：簡(jiǎn)單、便于使用；：簡(jiǎn)單、便于使用；l系統(tǒng)名系統(tǒng)名：明確標(biāo)明酶的底物及催化：明確標(biāo)明酶的底物及催化 反應(yīng)的性質(zhì)。反應(yīng)的性質(zhì)。（1 1）、單純酶）、單純酶（簡(jiǎn)單蛋白質(zhì)）：（簡(jiǎn)單蛋白質(zhì)）： 其活性僅取決于其蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)。其活性僅取決于其蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)。 如：蛋白酶、淀粉酶等。如：蛋白酶、淀粉酶等。 輔因子輔因子(cofacter(cofacter) )：熱穩(wěn)定的非蛋白小分子。熱穩(wěn)定的非蛋白小分

9、子。l按分子組成：按分子組成： 金屬離子金屬離子：mg2+、mn2+ 小分子有機(jī)物小分子有機(jī)物：nad + 、nadp + 煙酰胺腺嘌呤二核苷酸煙酰胺腺嘌呤二核苷酸 煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸輔酶輔酶(coenzyme):(coenzyme): 結(jié)合較結(jié)合較松松，可透析去除可透析去除； 輔基輔基(prosthetic grup(prosthetic grup) )： 結(jié)合較結(jié)合較緊緊，透析不易除去透析不易除去。酶蛋白酶蛋白負(fù)責(zé)專一性；負(fù)責(zé)專一性；輔因子輔因子負(fù)責(zé)電子、原子或基團(tuán)轉(zhuǎn)移。負(fù)責(zé)電子、原子或基團(tuán)轉(zhuǎn)移。 同一輔因子可與多種不同酶蛋白結(jié)合，同一輔因子可與多種不同酶蛋白

10、結(jié)合，顯示不同催化活性。顯示不同催化活性。（1 1）、單體酶：）、單體酶：一條肽鏈構(gòu)成。一條肽鏈構(gòu)成。（2 2）、寡聚酶：）、寡聚酶：幾條到多條肽鏈（相同或不同）組成。幾條到多條肽鏈（相同或不同）組成。（3 3）、多酶體系：）、多酶體系：幾種酶彼此嵌合的復(fù)合體，幾種酶彼此嵌合的復(fù)合體， 有利于一系列反應(yīng)連續(xù)進(jìn)行。有利于一系列反應(yīng)連續(xù)進(jìn)行。（4 4）、多功能酶（串聯(lián)酶）：）、多功能酶（串聯(lián)酶）：一些多酶體系在進(jìn)化過(guò)程一些多酶體系在進(jìn)化過(guò)程中由于基因的融合，形成由一條多肽鏈組成卻具有不同中由于基因的融合，形成由一條多肽鏈組成卻具有不同催化功能的酶。催化功能的酶。 l (enzyme commisi

11、on) （1 1） 氧化還原酶氧化還原酶類類 （2 2） 轉(zhuǎn)移酶轉(zhuǎn)移酶類類 （3 3） 水解酶水解酶類類 （4 4） 裂解酶裂解酶類類 （5 5） 異構(gòu)酶異構(gòu)酶類類 （6 6） 合成酶合成酶類類ec ec 為為 enzyme commisionenzyme commision 酶學(xué)委員會(huì)縮寫酶學(xué)委員會(huì)縮寫 （一）酶的分類（一）酶的分類1. 1. 氧化還原酶類氧化還原酶類：主要是催化氫的轉(zhuǎn)移或電子傳遞主要是催化氫的轉(zhuǎn)移或電子傳遞或或加氧加氧的氧化還原反應(yīng)。的氧化還原反應(yīng)。ah2 + b（o2）供氫體供氫體 受氫體受氫體a + bh2（h2o2，h2o）根據(jù)受氫體的性質(zhì)，氧化還原酶類可分為：根據(jù)受

12、氫體的性質(zhì)，氧化還原酶類可分為：（1 1）脫氫酶類）脫氫酶類：催化直接從底物上脫氫的反應(yīng)。：催化直接從底物上脫氫的反應(yīng)。ah2 +ba +bh2（需輔酶需輔酶或輔酶或輔酶）（2 2）氧化酶類）氧化酶類催化底物脫氫，氧化生成催化底物脫氫，氧化生成h h2 2o o2 2：ah2 + o2a + h2o2催化底物脫氫，氧化生成催化底物脫氫，氧化生成h h2 2o o：2ah2 + o22a + 2h2o（3 3）過(guò)氧化物酶）過(guò)氧化物酶roo + h2o2ro + h2o + o2（其它）（其它） （4 4）加氧酶（雙加氧酶和單加氧酶）加氧酶（雙加氧酶和單加氧酶）o2 +ohohc=oc=oohoh

13、（順，順順，順- -已二烯二酸）已二烯二酸）2. 2. 轉(zhuǎn)移酶類轉(zhuǎn)移酶類：催化化合物中某些基團(tuán)的轉(zhuǎn)移。：催化化合物中某些基團(tuán)的轉(zhuǎn)移。ax + ba +bx根據(jù)根據(jù)x x分成分成8 8個(gè)亞類：轉(zhuǎn)移碳基、酮基或醛基、酰個(gè)亞類：轉(zhuǎn)移碳基、酮基或醛基、?；⑻腔?、烴基、含氮基、基、糖基、烴基、含氮基、含磷基（激酶）含磷基（激酶）和含和含硫基的酶。硫基的酶。 已糖激酶已糖激酶 葡萄糖葡萄糖 + atp - 6 6磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 + adp mg+3. 水解酶類水解酶類：催化加水分解作用。催化加水分解作用。 ab + h2o aoh + bh4. 4. 裂解酶類裂解酶類：催化非水解性地除去基團(tuán)而形成

14、雙催化非水解性地除去基團(tuán)而形成雙鍵的反應(yīng)或逆反應(yīng)。鍵的反應(yīng)或逆反應(yīng)。ch3c=ocoohcc鍵ch3c=oh+ co2 （脫羧酶、醛縮酶）co鍵ch2coohhochcoohhccoohhoocch+ h2o（脫水酶脫水酶）cn鍵coohchnh2ch2coohcoohchhccooh+ nh3（脫氨酶）（脫氨酶）5. 5. 異構(gòu)酶異構(gòu)酶：催化各種異構(gòu)體之間的互變。催化各種異構(gòu)體之間的互變。ab常見(jiàn)的有消旋和變旋、醛酮異構(gòu)、順?lè)串悩?gòu)和變位酶類常見(jiàn)的有消旋和變旋、醛酮異構(gòu)、順?lè)串悩?gòu)和變位酶類。6. 合成酶類合成酶類：催化有催化有atpatp參加的合成反應(yīng)參加的合成反應(yīng)。a + b + atpab

15、 + adp +pi（一）（一）酶的活性中心酶的活性中心概念：概念：活性中心：活性中心：酶分子中能同底物結(jié)合并起催化作用酶分子中能同底物結(jié)合并起催化作用的空間部位。的空間部位。羧肽酶的活性中心羧肽酶的活性中心l實(shí)驗(yàn)：實(shí)驗(yàn)：酶蛋白經(jīng)酶蛋白經(jīng)水解切去部分肽水解切去部分肽鏈后，殘留部分鏈后，殘留部分仍有活性。仍有活性。l說(shuō)明：說(shuō)明：參與催化參與催化反應(yīng)的只是其中反應(yīng)的只是其中一小部分，即一小部分，即活活性中心。性中心。 活性中心即酶分活性中心即酶分子中在三維結(jié)構(gòu)子中在三維結(jié)構(gòu)上相互靠近的幾上相互靠近的幾個(gè)個(gè)aaaa殘基或其上殘基或其上的某些基團(tuán)。的某些基團(tuán)。 活性中心以外活性中心以外的部分對(duì)酶催化的

16、部分對(duì)酶催化次要但對(duì)活性中次要但對(duì)活性中心形成提供結(jié)構(gòu)心形成提供結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)?；A(chǔ)。胰凝乳蛋白酶的活性中心胰凝乳蛋白酶的活性中心l結(jié)合部位結(jié)合部位：酶分子上與底物結(jié)合的部位。：酶分子上與底物結(jié)合的部位。l催化部位催化部位：底物在此發(fā)生一定的化學(xué)變化。：底物在此發(fā)生一定的化學(xué)變化。1、僅為酶體積的很小部分；僅為酶體積的很小部分；2 2、具有一定的空間構(gòu)象；、具有一定的空間構(gòu)象；3 3、s s與與e e靠次級(jí)鍵結(jié)合；靠次級(jí)鍵結(jié)合；4 4、是由特定空間構(gòu)象維持的、是由特定空間構(gòu)象維持的一個(gè)一個(gè)裂隙裂隙。酶促反應(yīng)機(jī)理酶促反應(yīng)機(jī)理溶菌酶活性中心1、通過(guò)研究專一性底物判斷確定通過(guò)研究專一性底物判斷確定e e活

17、性中心的結(jié)活性中心的結(jié)構(gòu)；構(gòu)；2 2、用化學(xué)修飾法共價(jià)修飾、用化學(xué)修飾法共價(jià)修飾e e分子的一些功能基團(tuán)，分子的一些功能基團(tuán)，以查出哪些基團(tuán)是活性必需的；以查出哪些基團(tuán)是活性必需的；3 3、x-x-衍射直接探明活性中心。衍射直接探明活性中心。酶促反應(yīng)機(jī)理酶促反應(yīng)機(jī)理二、酶原的激活二、酶原的激活沒(méi)有活性的酶的前體稱為沒(méi)有活性的酶的前體稱為酶原酶原。酶原轉(zhuǎn)變成有活。酶原轉(zhuǎn)變成有活性的酶的過(guò)程稱為性的酶的過(guò)程稱為酶原的激活酶原的激活。這個(gè)過(guò)程實(shí)質(zhì)上。這個(gè)過(guò)程實(shí)質(zhì)上是是酶活性部位形成和暴露的過(guò)程酶活性部位形成和暴露的過(guò)程。在組織細(xì)胞中，某些酶以酶原的形式存在，可在組織細(xì)胞中，某些酶以酶原的形式存在，可

18、保護(hù)分泌這種酶的組織細(xì)胞不被水解破壞保護(hù)分泌這種酶的組織細(xì)胞不被水解破壞。纈纈 天天 天天天天天天賴賴?yán)i纈 甘甘組組纈纈 天天 天天天天天天賴賴甘甘 組組ss纈纈ss提問(wèn)：為什么不直接以酶形式存在呢？提問(wèn)：為什么不直接以酶形式存在呢？答案：保護(hù)正常組織不受傷害。答案：保護(hù)正常組織不受傷害。活性部位三、三、同工酶同工酶(isoenzyme(isoenzyme) )能催化相同的化學(xué)反應(yīng)，但在蛋白質(zhì)分子的結(jié)能催化相同的化學(xué)反應(yīng)，但在蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)、理化性質(zhì)和免疫性能等方面都存在明顯差異構(gòu)、理化性質(zhì)和免疫性能等方面都存在明顯差異的一組酶。的一組酶。乳酸脫氫酶乳酸脫氫酶（ldh）mhmm mmm4hm

19、mmm3hmmhhm2h2mhhhmh3hhhhh4它們存在于生物的同一種屬或同一個(gè)體的不同組織、甚至同一組織、同一細(xì)胞中；它們存在于生物的同一種屬或同一個(gè)體的不同組織、甚至同一組織、同一細(xì)胞中；多為寡聚體。多為寡聚體。l它由四個(gè)亞基組成，其中有兩種亞基：它由四個(gè)亞基組成，其中有兩種亞基：h h（心肌型）和（心肌型）和m m（骨骼肌型）；（骨骼肌型）；l這兩種亞基以不同的比例組合，形成五種同這兩種亞基以不同的比例組合，形成五種同工酶：工酶：h h4 4、h h3 3m m、h h2 2m m2 2、hmhm3 3、m m4 4l它們分布于不同器官中，催化乳酸和丙酮酸它們分布于不同器官中，催化乳

20、酸和丙酮酸之間的互變反應(yīng)，但與乳酸和丙酮酸的親和之間的互變反應(yīng)，但與乳酸和丙酮酸的親和力不同。力不同。乳酸脫氫酶乳酸脫氫酶l每種組織每種組織ldhldh同工酶譜具有特定的相對(duì)百分同工酶譜具有特定的相對(duì)百分率，若某一組織發(fā)生病變，必將釋放其中率，若某一組織發(fā)生病變，必將釋放其中l(wèi)dhldh同工酶到血液中，導(dǎo)致血清酶譜的變化，同工酶到血液中，導(dǎo)致血清酶譜的變化，這些變化常常是一這些變化常常是一特定疾病特定疾病或該疾病特定階或該疾病特定階段的特征。段的特征。血清血清ldhldh同工酶酶譜的變化規(guī)律同工酶酶譜的變化規(guī)律l心臟疾病心臟疾病 ldhldh1 1及及l(fā)dhldh2 2上升，上升，ldhldh

21、3 3及及 ldhldh4 4下降。下降。l急性肝炎急性肝炎 ldhldh5 5明顯升高，隨病情好明顯升高，隨病情好轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 而逐漸恢復(fù)正常。而逐漸恢復(fù)正常。l慢性肝炎慢性肝炎 一般處于正常范圍，部分一般處于正常范圍，部分病例可見(jiàn)病例可見(jiàn)ldhldh5 5有所升高。有所升高。l肝硬肝硬變變 ldhldh5 5,ldh,ldh1 1和和ldhldh3 3均升高。均升高。l由于同工酶一級(jí)結(jié)構(gòu)的不同，因此分子由于同工酶一級(jí)結(jié)構(gòu)的不同，因此分子量量、pipi、kmkm、物理化學(xué)性質(zhì)、免疫性質(zhì)、物理化學(xué)性質(zhì)、免疫性質(zhì)、電泳行為等方面都表現(xiàn)出差異。電泳行為等方面都表現(xiàn)出差異。l可以用電泳的方法對(duì)它們進(jìn)行分離。

22、可以用電泳的方法對(duì)它們進(jìn)行分離。既是抗體又具有催化功能的蛋白質(zhì)既是抗體又具有催化功能的蛋白質(zhì). .本質(zhì)是本質(zhì)是免疫球蛋白免疫球蛋白(immunologlobulins)人工的方法使其獲得了酶的屬性，所以又稱人工的方法使其獲得了酶的屬性，所以又稱為為催化性抗體催化性抗體(catalytic antibody)。l酶與抗體這兩種蛋白質(zhì)之間盡管酶與抗體這兩種蛋白質(zhì)之間盡管功能不同功能不同，但，但它們它們與各自的配基與各自的配基( (酶酶- -底物、抗體底物、抗體- -抗原抗原) )的結(jié)的結(jié)合特性合特性，如，如結(jié)合方式結(jié)合方式、動(dòng)力學(xué)過(guò)程動(dòng)力學(xué)過(guò)程等都非常相等都非常相似。似。l從從2020世紀(jì)世紀(jì)60

23、60年代起，有人開(kāi)始了對(duì)抗體進(jìn)行年代起，有人開(kāi)始了對(duì)抗體進(jìn)行修修飾飾，并，并使其獲得酶的屬性使其獲得酶的屬性的研究。的研究。 核酶（核酶（ribozymeribozyme) :) :具催化活性的具催化活性的rnarna。 核酶的發(fā)現(xiàn)核酶的發(fā)現(xiàn): : 1982 1982年年cechcech等發(fā)現(xiàn)四膜蟲(chóng)等發(fā)現(xiàn)四膜蟲(chóng)26s rrna26s rrna前體具有前體具有自我剪接自我剪接(self-splicing)(self-splicing)功能，并于功能，并于19861986年年證明其內(nèi)含子證明其內(nèi)含子l-19 rnal-19 rna具有多種催化功能。具有多種催化功能。此后陸續(xù)發(fā)現(xiàn)多種具有催化功能的此

24、后陸續(xù)發(fā)現(xiàn)多種具有催化功能的rnarna，底物，底物也擴(kuò)大到也擴(kuò)大到dnadna、糖類、氨基酸酯。、糖類、氨基酸酯。 laltmanaltman發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)rnasernase-p-p的蛋白部分不具催的蛋白部分不具催化功能，而化功能，而rnarna部分部分在有足夠濃度在有足夠濃度mgmg2+2+存存在下，能起在下，能起核酸水解酶核酸水解酶的作用。的作用。l證明了核酸既是信息分子，又是功能分證明了核酸既是信息分子，又是功能分子子. .lrnarna作用作用于于rnarna；l核酸酶催化的反應(yīng)主要包括核酸酶催化的反應(yīng)主要包括: :水解反應(yīng)水解反應(yīng)(rna(rna限制性內(nèi)切酶活性限制性內(nèi)切酶活性) )，

25、連接反應(yīng)，連接反應(yīng)( (聚合聚合酶活性酶活性) )和轉(zhuǎn)核苷酰反應(yīng)等；和轉(zhuǎn)核苷酰反應(yīng)等；l最近核酸酶的其他作用底物也已被發(fā)現(xiàn)，最近核酸酶的其他作用底物也已被發(fā)現(xiàn)，如多糖、如多糖、dnadna以及氨基酸酯等。以及氨基酸酯等。l核酶催化效率太低核酶催化效率太低l由于核酶本身是由于核酶本身是rnarna，很容易被核酸水解，很容易被核酸水解酶酶(rnase(rnase) )所破壞所破壞因此，要將核酶應(yīng)用于體內(nèi)阻斷基因表達(dá)或作為抗病毒的臨床藥物，還要做大量的研究工作。l酶的催化作用，過(guò)渡態(tài)，活化能酶的催化作用，過(guò)渡態(tài)，活化能l中間產(chǎn)物學(xué)說(shuō)中間產(chǎn)物學(xué)說(shuō)l決定酶作用專一性的機(jī)制決定酶作用專一性的機(jī)制l使酶具有

26、高催化效率的因素使酶具有高催化效率的因素一一 酶的催化作用與分子活化能酶的催化作用與分子活化能化學(xué)反應(yīng)自由能方程式化學(xué)反應(yīng)自由能方程式g =h -ts（ gg是總自由能的變化，是總自由能的變化， hh 是總熱能的變化，是總熱能的變化，ss是熵的變化）是熵的變化）當(dāng)當(dāng)g0，反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行。反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行。當(dāng)當(dāng)gg0 0，反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行。，反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行?；罨芑罨埽悍肿佑沙B(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榛罨癄顟B(tài)所需的能量。是指分子由常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榛罨癄顟B(tài)所需的能量。是指在一定溫度下，在一定溫度下，1mol 1mol 反應(yīng)物全部進(jìn)入活化狀態(tài)所需的自反應(yīng)物全部進(jìn)入活化狀態(tài)所需的自由能。由能。促使化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的途徑：促使

27、化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的途徑：1. 用加熱或光照給反應(yīng)體系提供能量。用加熱或光照給反應(yīng)體系提供能量。2. 使用催化劑降低反應(yīng)活化能。使用催化劑降低反應(yīng)活化能。酶和一般催化劑的作用就是降低化學(xué)反應(yīng)所酶和一般催化劑的作用就是降低化學(xué)反應(yīng)所需的活化能，從而使活化分子數(shù)增多，反應(yīng)需的活化能，從而使活化分子數(shù)增多，反應(yīng)速度加快。速度加快。1 1、學(xué)說(shuō)認(rèn)為：、學(xué)說(shuō)認(rèn)為：當(dāng)酶催化一化學(xué)反應(yīng)時(shí)，首當(dāng)酶催化一化學(xué)反應(yīng)時(shí)，首先先 e e和和 s s結(jié)合形成中間產(chǎn)物結(jié)合形成中間產(chǎn)物 eses，然后它，然后它再分解成產(chǎn)物再分解成產(chǎn)物p p并釋放并釋放酶酶e e。1 1）中間產(chǎn)物比底物需較少的活化能就可分）中間產(chǎn)物比底物需較少的

28、活化能就可分解成產(chǎn)物并放出酶。解成產(chǎn)物并放出酶。2 2）es es 決定酶促反應(yīng)速度。決定酶促反應(yīng)速度。3 3）中間產(chǎn)物形成的實(shí)驗(yàn)依據(jù)：）中間產(chǎn)物形成的實(shí)驗(yàn)依據(jù)：1.1.同位素同位素3232p p標(biāo)記底物法（磷酸化酶與葡萄糖結(jié)合）；標(biāo)記底物法（磷酸化酶與葡萄糖結(jié)合）；2.2.吸收光譜法（過(guò)氧化物酶與過(guò)氧化氫結(jié)合）。吸收光譜法（過(guò)氧化物酶與過(guò)氧化氫結(jié)合）。（一）（一）鎖鑰學(xué)說(shuō)鎖鑰學(xué)說(shuō)：1894年年e.fischer 提出：提出：s s分子或其分子或其一部分像鑰匙一一部分像鑰匙一樣楔入樣楔入e e活性中心活性中心部位。部位。 此學(xué)說(shuō)強(qiáng)調(diào)此學(xué)說(shuō)強(qiáng)調(diào)e e與與s s結(jié)構(gòu)互相吻合結(jié)構(gòu)互相吻合( (剛剛性

29、模板性模板) )。19581958年年koshlandkoshland 提提出：當(dāng)出：當(dāng)e e與與s s接近時(shí)，接近時(shí)，e e蛋白受蛋白受s s分子的誘分子的誘導(dǎo)，其構(gòu)象發(fā)生有導(dǎo)，其構(gòu)象發(fā)生有利于利于s s結(jié)合的變化結(jié)合的變化，e e與與s s在此基礎(chǔ)上互在此基礎(chǔ)上互補(bǔ)契合、進(jìn)行反應(yīng)。補(bǔ)契合、進(jìn)行反應(yīng)。 s s分子向分子向e e活性中心靠近，且趨向活性中心靠近，且趨向e e催化部位，催化部位，使活性中心這一局部區(qū)域使活性中心這一局部區(qū)域ss增加，并使增加，并使s s分子分子發(fā)生扭曲，易于斷裂，降低反應(yīng)所需活化能。發(fā)生扭曲，易于斷裂，降低反應(yīng)所需活化能。從而加快反應(yīng)速度。從而加快反應(yīng)速度。lx

30、x衍射證實(shí)：衍射證實(shí)：e e使使s s分分子中敏感鍵中某些子中敏感鍵中某些基團(tuán)的電子密度變基團(tuán)的電子密度變化，產(chǎn)生電子張力化，產(chǎn)生電子張力，使其發(fā)生變形，更使其發(fā)生變形，更易于斷裂。易于斷裂。酶高效的因素酶高效的因素a：s s變形變形b b：s s和和e e都變形都變形指指e e分子上某分子上某些基團(tuán)作為質(zhì)些基團(tuán)作為質(zhì)子供體和質(zhì)子子供體和質(zhì)子受體對(duì)受體對(duì)s s進(jìn)行進(jìn)行（廣義的）酸（廣義的）酸堿催化。堿催化。1、醛的水合作用2、肽的水解作用酶高效的因素酶高效的因素 e e分子中的親核基團(tuán)提分子中的親核基團(tuán)提供電子，對(duì)供電子，對(duì)s s中親電子中親電子的碳原子進(jìn)行攻擊，的碳原子進(jìn)行攻擊，生成生成es

31、es使反應(yīng)活化能使反應(yīng)活化能降低，降低，s s可越過(guò)較低的可越過(guò)較低的能壘而形成產(chǎn)物。能壘而形成產(chǎn)物。酶高效的因素酶高效的因素一、一、酶活力的測(cè)定：酶活力的測(cè)定： 1. 1. 酶活力（酶活性酶活力（酶活性enzyme activity):enzyme activity): ： 指酶催化一定化學(xué)反應(yīng)的能力。指酶催化一定化學(xué)反應(yīng)的能力。 用酶所催化的某一用酶所催化的某一化學(xué)反應(yīng)速度化學(xué)反應(yīng)速度的快的快慢來(lái)表示酶的含量和存在。慢來(lái)表示酶的含量和存在。酶促反應(yīng)速度的測(cè)定：酶促反應(yīng)速度的測(cè)定：（1 1）測(cè)定單位時(shí)間底物的消耗量）測(cè)定單位時(shí)間底物的消耗量（2 2）測(cè)定單位時(shí)間產(chǎn)物的生成量）測(cè)定單位時(shí)間產(chǎn)物

32、的生成量（1 1）、酶活力單位（）、酶活力單位（active unit, u, active unit, u, i.u i.u ）：）： 特定條件下（特定條件下（25 25 ），在），在1 1分鐘內(nèi)能轉(zhuǎn)分鐘內(nèi)能轉(zhuǎn)化化1 1微摩爾底物的酶量。微摩爾底物的酶量。（2 2）、酶的轉(zhuǎn)換）、酶的轉(zhuǎn)換數(shù)（數(shù)（katalkatal，katkat）：）： 在最適條件下（在最適條件下（30 30 ）, ,每秒鐘可使每秒鐘可使1mol1mol底物轉(zhuǎn)化的酶量。底物轉(zhuǎn)化的酶量。 1 kat = 6107 i.u 指每指每mgmg酶蛋白所具有的酶活力，一般用酶蛋白所具有的酶活力，一般用 u/ mgu/ mg蛋白表示。蛋

33、白表示。 （4 4）、）、用反應(yīng)用反應(yīng)初速度（初速度（ v v ）來(lái)表示來(lái)表示：l 測(cè)單位時(shí)間內(nèi)、單測(cè)單位時(shí)間內(nèi)、單 位體積中底物減少位體積中底物減少 或產(chǎn)物增加量來(lái)表示或產(chǎn)物增加量來(lái)表示 濃度濃度/ /單位時(shí)間單位時(shí)間. . 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)的速是研究酶促反應(yīng)的速度及影響此速度的各種因素的科學(xué)。度及影響此速度的各種因素的科學(xué)。1.1.酶濃度對(duì)酶作用的影響酶濃度對(duì)酶作用的影響 在底物足夠過(guò)量，不含抑制酶活性的在底物足夠過(guò)量，不含抑制酶活性的物質(zhì)及其他不利于酶發(fā)揮作用的因素物質(zhì)及其他不利于酶發(fā)揮作用的因素時(shí)時(shí) v=k e （二）酶濃度對(duì)酶作用的影響（二）酶濃度對(duì)酶作用的

34、影響在有足夠底物足夠底物和其他條件不變的情況下： v = k e 本人認(rèn)為不完善本人認(rèn)為不完善 v0 = k e原因：原因：1.1.逆反應(yīng)速度增加逆反應(yīng)速度增加2.2.酶會(huì)因環(huán)境因素的影響而失活酶會(huì)因環(huán)境因素的影響而失活3.3.產(chǎn)物成為酶的產(chǎn)物成為酶的抑制劑抑制劑svvmax一級(jí)反應(yīng) v = k s零級(jí)反應(yīng) v = k e michaelis & mentenmichaelis & menten根據(jù)中間產(chǎn)物根據(jù)中間產(chǎn)物學(xué)說(shuō)推導(dǎo)出表示酶促反應(yīng)中底物濃學(xué)說(shuō)推導(dǎo)出表示酶促反應(yīng)中底物濃度與反應(yīng)速度關(guān)系的公式稱度與反應(yīng)速度關(guān)系的公式稱米氏方米氏方程程。米氏方程：米氏方程：v=酶反應(yīng)速度v

35、max=最大反應(yīng)速度s=底物濃度km=米氏常數(shù)v = vmax skm + smichaelismichaelis 與與 mentenmenten 發(fā)展出發(fā)展出酶動(dòng)力酶動(dòng)力學(xué)學(xué)根據(jù)中間產(chǎn)物學(xué)說(shuō)：根據(jù)中間產(chǎn)物學(xué)說(shuō)： 式中k1,k2,k3分別為各反應(yīng)常數(shù)，可知： es形成速度= k1 es es分解速度=(k2, + k3 )es當(dāng)反應(yīng)達(dá)恒穩(wěn)態(tài)時(shí),二速度相等,即: k1 e s =(k2, + k3 ) esk1k2k3整理并令：由于e 與es之和為總的酶濃度et ,即: et= e + es e = etes將代入:esk1= =e s (k2 + k3 )kmes=(etes) skm整理得:

36、酶促反應(yīng)速度由es決定,而= k3 es es=將代入整理得:es=etskm+sk3=etskm+sk3此時(shí)達(dá)到最大反應(yīng)速度vmax: vmax= k3 et 將代入,得米氏方程:=skm+svmaxa、 km s 時(shí)時(shí)： =vs/ km 初速度與初速度與ss成正比成正比的一級(jí)反應(yīng)。的一級(jí)反應(yīng)。b、若若skm 時(shí)時(shí)： =v 零級(jí)反應(yīng)零級(jí)反應(yīng)c、若若s = km 時(shí)時(shí)： =1/2v 酶反應(yīng)速度與酶反應(yīng)速度與ss的關(guān)系的關(guān)系a、概念概念： 反應(yīng)速度為最大反應(yīng)速度一半時(shí)的底物濃度反應(yīng)速度為最大反應(yīng)速度一半時(shí)的底物濃度。b b、單位單位： mol/lmol/l 或或 mmolmmol/l/l c c

37、、意義意義： k km m是酶的特征性物理常數(shù)。是酶的特征性物理常數(shù)。 只與只與e e性質(zhì)有關(guān)，與性質(zhì)有關(guān)，與ee無(wú)關(guān)；無(wú)關(guān)；測(cè)測(cè)k km m可鑒別酶。可鑒別酶。 在一定條件下某酶對(duì)某一底物有一定在一定條件下某酶對(duì)某一底物有一定的的k km m值。值。 因此，測(cè)某酶的因此，測(cè)某酶的k km m數(shù)值，可鑒別酶數(shù)值，可鑒別酶。同一同一e e有幾個(gè)有幾個(gè)s s就有幾個(gè)就有幾個(gè)k km m， k km m最小的為最小的為最適最適s s或天然或天然s s。k km m大，大，e e與與s s親和力弱；親和力弱； k km m小，小， e e與與s s親和力強(qiáng)親和力強(qiáng)。d d、實(shí)際用途：、實(shí)際用途： 1

38、1）可由所要求的）可由所要求的v v求求ss；例：求反應(yīng)速度達(dá)最大反應(yīng)速度例：求反應(yīng)速度達(dá)最大反應(yīng)速度99%99%時(shí)的底物濃時(shí)的底物濃度度 2 2）根據(jù)已知）根據(jù)已知ss求該反應(yīng)求該反應(yīng)v v。99%v=vskm +s=s99kmlvmaxvmax是酶完全被底物飽和時(shí)的反應(yīng)速度，是酶完全被底物飽和時(shí)的反應(yīng)速度，與酶濃度成正比。與酶濃度成正比。lvmaxvmax=k=k3 3 e e，如果酶的總濃度已知，可，如果酶的總濃度已知，可從從vmaxvmax計(jì)算計(jì)算酶的轉(zhuǎn)換數(shù)酶的轉(zhuǎn)換數(shù)，即動(dòng)力學(xué)常數(shù)，即動(dòng)力學(xué)常數(shù)k k3 3。的意義的意義將米氏方程兩側(cè)取將米氏方程兩側(cè)取倒數(shù)倒數(shù)，以，以1/1/對(duì)對(duì)1/s

39、1/s作圖得作圖得直線。直線。得得lineweaverlineweaver-burk-burk方程：方程：lineweaver-burk作圖法作圖法（雙倒數(shù)作圖法）（雙倒數(shù)作圖法）k km m求法求法: : 1 1、量截距；、量截距； 2 2、量一個(gè)截距求斜率、量一個(gè)截距求斜率斜率斜率= 1/vm-km-km 在林在林- -貝方程的基礎(chǔ)上，兩貝方程的基礎(chǔ)上，兩邊同乘邊同乘 /kmvv/s在林在林- -貝方程的基礎(chǔ)上，兩貝方程的基礎(chǔ)上，兩邊同乘邊同乘l在一定范圍內(nèi)（在一定范圍內(nèi)（0-400-40） e e活性隨溫度上升而加快；活性隨溫度上升而加快；l溫度達(dá)到一定高度（溫度達(dá)到一定高度（6060

40、以上）以上）e e活性不再增高，活性不再增高，反而下降。反而下降。酶的影響因素酶的影響因素 因因e e種、種、e e源不同而異。源不同而異。 (2)(2)、溫度影響酶促反應(yīng)的機(jī)理：、溫度影響酶促反應(yīng)的機(jī)理：1 1）低于低于最適溫度：反應(yīng)最適溫度：反應(yīng)速度隨溫度上升速度隨溫度上升而加快；而加快；2 2）高于高于最適溫度：最適溫度：e e蛋白蛋白隨溫度上升而變性失活。隨溫度上升而變性失活。酶的影響因素酶的影響因素l例例1 1、 蔬菜干制蔬菜干制 ( (霸王花、黃花菜霸王花、黃花菜) ) l酶促褐變條件：酚酶、酚類底物、酶促褐變條件：酚酶、酚類底物、o o2 2l例例2 2、 加工豆奶加工豆奶 l豆

41、腥味產(chǎn)生條件：脂氧化酶、油脂、豆腥味產(chǎn)生條件：脂氧化酶、油脂、o o2 2l例例3 3、 加工綠茶加工綠茶 l工藝：鮮葉工藝：鮮葉 殺青殺青 揉捻揉捻 干燥干燥l紅茶加工工藝：鮮葉紅茶加工工藝：鮮葉 萎雕萎雕 揉捻揉捻 發(fā)發(fā)酵酵 干燥干燥l1 1 含植物性保健成分，包括大豆異黃酮、大豆皂甙、大豆多糖、含植物性保健成分，包括大豆異黃酮、大豆皂甙、大豆多糖、大豆低聚糖、其他多酚類物質(zhì)等。這些對(duì)于預(yù)防多種慢性疾病均大豆低聚糖、其他多酚類物質(zhì)等。這些對(duì)于預(yù)防多種慢性疾病均有幫助。有幫助。 l2 2 含維生素含維生素e e和不飽和脂肪酸，飽和脂肪酸含量低，不含有膽固和不飽和脂肪酸，飽和脂肪酸含量低，不含

42、有膽固醇。醇。l3 3 含有膳食纖維。豆?jié){中以可溶性纖維為主，豆渣中有大量不可含有膳食纖維。豆?jié){中以可溶性纖維為主，豆渣中有大量不可溶纖維。牛奶中是沒(méi)有膳食纖維的。溶纖維。牛奶中是沒(méi)有膳食纖維的。l4 4 熱量偏低，蛋白質(zhì)和脂肪比例是熱量偏低，蛋白質(zhì)和脂肪比例是2 2：1 1，而牛奶是，而牛奶是1 1：1 1。l5 5 作為植物性食品，大豆的污染危險(xiǎn)相對(duì)于動(dòng)物性食品要小得多。作為植物性食品，大豆的污染危險(xiǎn)相對(duì)于動(dòng)物性食品要小得多。畢竟豆子難以作假，自己打豆?jié){也避免了任何加工中的可能污染畢竟豆子難以作假，自己打豆?jié){也避免了任何加工中的可能污染和摻假環(huán)節(jié)。和摻假環(huán)節(jié)。l豆?jié){與牛奶相比，也有不及之處

43、，一則鈣含量低，二則不含豆?jié){與牛奶相比，也有不及之處，一則鈣含量低，二則不含有維生素有維生素adad，三是維生素，三是維生素b2b2和和b6b6的含量明顯低于牛奶。的含量明顯低于牛奶。(1)(1)、最適、最適phph： 超出則酶活下降。超出則酶活下降。 植物、微生物：植物、微生物： 最適最適phph： 4-6.5 4-6.5 ； 動(dòng)物動(dòng)物： 最適最適phph：6.5 -86.5 -8l為酶特性之一、受各種為酶特性之一、受各種因素影響。因素影響。酶的影響因素酶的影響因素1）phph影響影響e e活性中心及附近有關(guān)基團(tuán)的解活性中心及附近有關(guān)基團(tuán)的解 離離，使之，使之易易或或不易不易與與s s 結(jié)合

44、；結(jié)合；2 2）phph影響影響s s的極性基團(tuán)的極性基團(tuán)，從而影響這些基，從而影響這些基 團(tuán)與團(tuán)與e e的結(jié)合；的結(jié)合；3 3）過(guò)酸、過(guò)堿可）過(guò)酸、過(guò)堿可使酶變性失活使酶變性失活。酶的影響因素酶的影響因素(1)(1)、概念、概念：凡能提高酶活力的物質(zhì)稱激活劑。凡能提高酶活力的物質(zhì)稱激活劑。 (2)(2)、種類：、種類：1 1）無(wú)機(jī)離子的激活作用：）無(wú)機(jī)離子的激活作用： 作為作為活性部位的組分活性部位的組分； 作為作為輔助因子的組分輔助因子的組分；如如：mgmg2+2+、caca2+2+、coco2+2+、mnmn2+2+等。等。酶的影響因素酶的影響因素 包括還原劑（使二硫鍵還原）、包括還原劑

45、（使二硫鍵還原）、 edtaedta（去除重金屬雜質(zhì)）等。（去除重金屬雜質(zhì)）等。 激活酶原激活酶原、解除抑制劑的抑制作用解除抑制劑的抑制作用。如：如：prpr與重金屬離子結(jié)合，解除抑制劑的與重金屬離子結(jié)合，解除抑制劑的 抑制。抑制。酶的影響因素酶的影響因素(1)、概念：、概念：l抑制劑（抑制劑（inhibitor, inhibitor, i ) i ) ： 凡與凡與e e結(jié)合后，使結(jié)合后，使e e的活性部位結(jié)構(gòu)和的活性部位結(jié)構(gòu)和性質(zhì)改變而引起性質(zhì)改變而引起e e活性降低或喪失的物質(zhì)?；钚越档突騿适У奈镔|(zhì)。l抑制作用抑制作用( (inhibitioninhibition) )： 任何使任何使e

46、e活性降低或喪失的作用活性降低或喪失的作用. .酶的影響因素酶的影響因素1）不可逆抑制：）不可逆抑制： 通常通常 i i 以較牢固的共價(jià)鍵與以較牢固的共價(jià)鍵與e e蛋白中的蛋白中的基團(tuán)結(jié)合基團(tuán)結(jié)合，引起，引起e e失活。失活。l透析、超濾不能除去透析、超濾不能除去 i i 。酶的影響因素酶的影響因素l有機(jī)磷、烷化劑：作用于有機(jī)磷、烷化劑：作用于serser、thrthr的的-oh-oh； 如：有機(jī)磷農(nóng)藥、二戰(zhàn)毒氣等作用于催如：有機(jī)磷農(nóng)藥、二戰(zhàn)毒氣等作用于催 化乙酰膽堿水解的膽堿酯酶，引起化乙酰膽堿水解的膽堿酯酶，引起 一系列神經(jīng)中毒癥狀；一系列神經(jīng)中毒癥狀； 臨床用羥肟酸緩解癥狀。臨床用羥肟酸

47、緩解癥狀。常用農(nóng)藥常用農(nóng)藥: :有機(jī)磷農(nóng)藥、有機(jī)氯農(nóng)藥、有機(jī)汞農(nóng)藥有機(jī)磷農(nóng)藥、有機(jī)氯農(nóng)藥、有機(jī)汞農(nóng)藥抗菌素抗菌素: : 酶的影響因素酶的影響因素內(nèi)酰胺環(huán)與內(nèi)酰胺環(huán)與噻唑啉環(huán)融合噻唑啉環(huán)融合li i與與e e的結(jié)合往往是非共價(jià)鍵結(jié)合的結(jié)合往往是非共價(jià)鍵結(jié)合，是可，是可逆結(jié)合，可用透析法除去逆結(jié)合，可用透析法除去i i。l可逆抑制根據(jù)可逆抑制根據(jù)i i與與s s的關(guān)系分三類：的關(guān)系分三類： 競(jìng)爭(zhēng)性抑制：競(jìng)爭(zhēng)性抑制： 非競(jìng)爭(zhēng)性抑制：非競(jìng)爭(zhēng)性抑制： 反競(jìng)爭(zhēng)性抑制：反競(jìng)爭(zhēng)性抑制：酶的影響因素酶的影響因素 i i 在在分子結(jié)構(gòu)上與分子結(jié)構(gòu)上與s s類似類似， i i與與s s競(jìng)爭(zhēng)性競(jìng)爭(zhēng)性與與e e結(jié)合，使

48、酶促反應(yīng)速度下降。結(jié)合，使酶促反應(yīng)速度下降。 但，若但，若ss高，則此效應(yīng)減小高，則此效應(yīng)減小。酶的影響因素酶的影響因素 e + s s e e+p + i ei特點(diǎn)特點(diǎn)：i i與與s s結(jié)構(gòu)類似；抑制程度取決于結(jié)構(gòu)類似；抑制程度取決于 ii和和ss以及與以及與e e的親和力；可通過(guò)增加的親和力；可通過(guò)增加ss來(lái)減輕或解除抑制。來(lái)減輕或解除抑制。l i i占了占了s s的位子；的位子；l e e與與i i或或s s結(jié)合后構(gòu)結(jié)合后構(gòu) 象發(fā)生變化，象發(fā)生變化，l產(chǎn)生不利于另一個(gè)產(chǎn)生不利于另一個(gè)結(jié)合的構(gòu)象。結(jié)合的構(gòu)象。藥物設(shè)計(jì)的依據(jù)。藥物設(shè)計(jì)的依據(jù)。如磺胺、如磺胺、對(duì)氨基苯甲酸(paba)對(duì)氨基苯磺

49、酰胺g 磺胺類藥物的抑菌機(jī)制：磺胺類藥物的抑菌機(jī)制：與與對(duì)氨基苯甲酸對(duì)氨基苯甲酸競(jìng)爭(zhēng)二氫葉酸合成酶競(jìng)爭(zhēng)二氫葉酸合成酶二氫蝶呤啶磷酸酯二氫蝶呤啶磷酸酯 對(duì)氨基苯甲酸對(duì)氨基苯甲酸 谷氨酸谷氨酸二氫葉酸二氫葉酸合成酶合成酶二氫葉酸二氫葉酸cooh h2n so2nhr h2n 磺磺 胺胺 類類 藥藥 物物四氫葉酸（fh4 ） 的結(jié)構(gòu)與合成蝶呤蝶呤+對(duì)氨基苯甲酸對(duì)氨基苯甲酸+l-谷氨酸谷氨酸 二氫葉酸二氫葉酸 四氫葉酸四氫葉酸二氫葉酸合成酶二氫葉酸合成酶二氫葉酸還原二氫葉酸還原酶酶ls s與與i i可可同時(shí)結(jié)合同時(shí)結(jié)合在在酶的不同部位上，酶的不同部位上，形成形成esiesi，因此酶，因此酶活性降低?；?/p>

50、性降低。l此類此類 i i 與與e e活性中活性中心以外的基團(tuán)結(jié)合，心以外的基團(tuán)結(jié)合，其結(jié)構(gòu)可能與其結(jié)構(gòu)可能與s s無(wú)無(wú)關(guān)。關(guān)。酶的影響因素酶的影響因素l改變酶結(jié)構(gòu)和性質(zhì)；改變酶結(jié)構(gòu)和性質(zhì)；lvmaxvmax減?。粶p??；l抑制取決于抑制取決于 ii。非競(jìng)爭(zhēng)抑制的通式反競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用反競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用：抑制劑必須在酶與底抑制劑必須在酶與底物結(jié)合后才能進(jìn)一步形成物結(jié)合后才能進(jìn)一步形成esiesi復(fù)合物。復(fù)合物。s + eese + p + iesie+pv = v1 + iki skm1+ iki+ ssvkmkml競(jìng)爭(zhēng)性抑制競(jìng)爭(zhēng)性抑制：vmaxvmax不變不變；kmkm增大，增大， 增加增加ss可

51、克服。可克服。l非競(jìng)爭(zhēng)性抑制：非競(jìng)爭(zhēng)性抑制： km km 不變；不變； vmaxvmax減小，減小， 增加增加ss不可克服。不可克服。 反競(jìng)爭(zhēng)性抑制反競(jìng)爭(zhēng)性抑制: : vmaxvmax減小減小; ;kmkm減小減小(1)(1)、概念：、概念： 亦稱亦稱變構(gòu)酶變構(gòu)酶，是一類重要，是一類重要的調(diào)節(jié)酶。的調(diào)節(jié)酶。 一般為寡聚酶（兩個(gè)以上一般為寡聚酶（兩個(gè)以上亞基組成），易發(fā)生構(gòu)象亞基組成），易發(fā)生構(gòu)象改變。其上有二個(gè)重要部改變。其上有二個(gè)重要部位：位： 活性部位活性部位和和別構(gòu)部位別構(gòu)部位asp轉(zhuǎn)氨甲酰酶1）活性部位：）活性部位： 負(fù)責(zé)負(fù)責(zé)e e對(duì)對(duì)s s的結(jié)合與催的結(jié)合與催化；化；2 2）別構(gòu)部位

52、：）別構(gòu)部位： 可結(jié)合調(diào)節(jié)物，負(fù)責(zé)可結(jié)合調(diào)節(jié)物，負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)酶反應(yīng)速度調(diào)節(jié)酶反應(yīng)速度 。 這兩部位可在不同亞這兩部位可在不同亞基或同一亞基不同部位上基或同一亞基不同部位上。1）概念：概念： 當(dāng)當(dāng)s s或或s s以外的物質(zhì)與以外的物質(zhì)與e e的相應(yīng)部位非共價(jià)的相應(yīng)部位非共價(jià) 結(jié)合后，通過(guò)結(jié)合后，通過(guò)e e分子構(gòu)象的變化影響分子構(gòu)象的變化影響e e催化催化 活性的效應(yīng)。活性的效應(yīng)。 引起別構(gòu)效應(yīng)的物質(zhì)。分兩種：引起別構(gòu)效應(yīng)的物質(zhì)。分兩種：l別構(gòu)激活劑別構(gòu)激活劑： 正協(xié)同，加快反應(yīng)速度的，多正協(xié)同，加快反應(yīng)速度的，多為為s s 。 如如：atpatp對(duì)對(duì)atcaseatcase( (天冬氨酸轉(zhuǎn)氨甲酰酶天

53、冬氨酸轉(zhuǎn)氨甲酰酶) )。p116p116l別構(gòu)抑制劑：別構(gòu)抑制劑： 負(fù)協(xié)同，減慢反應(yīng)速度，多為代謝終產(chǎn)物。負(fù)協(xié)同，減慢反應(yīng)速度，多為代謝終產(chǎn)物。 如如：ctpctp對(duì)對(duì)atcaseatcase。大多數(shù)別構(gòu)酶不符合米氏方程。大多數(shù)別構(gòu)酶不符合米氏方程。l分離純化分離純化l酶的應(yīng)用酶的應(yīng)用（一）目的：（一）目的： 1 1、為了研究酶的理化性質(zhì)或鑒定酶；、為了研究酶的理化性質(zhì)或鑒定酶； 2 2、作為生化試劑或藥物。、作為生化試劑或藥物。（二）根據(jù)酶在體內(nèi)作用的部位分：（二）根據(jù)酶在體內(nèi)作用的部位分： 胞外酶、胞內(nèi)酶；胞外酶、胞內(nèi)酶；（三）步驟：（三）步驟： 選材選材破碎破碎抽提抽提分離純化分離純化保

54、存保存 酶在細(xì)胞中的分布：酶在細(xì)胞中的分布： 胞外酶：水解酶類，易收集，不必破碎細(xì)胞，胞外酶：水解酶類，易收集，不必破碎細(xì)胞，緩沖液或水浸泡細(xì)胞或發(fā)酵液離心得到上清液緩沖液或水浸泡細(xì)胞或發(fā)酵液離心得到上清液即為含酶液。即為含酶液。 胞內(nèi)酶：除水解酶類外的其它酶類，需破碎胞內(nèi)酶：除水解酶類外的其它酶類，需破碎細(xì)胞，不同的酶分布部位不同，最好先將酶存細(xì)胞，不同的酶分布部位不同，最好先將酶存在的細(xì)胞器分離后再破碎該細(xì)胞器，然后將酶在的細(xì)胞器分離后再破碎該細(xì)胞器，然后將酶用適當(dāng)?shù)木彌_溶液或水抽提。用適當(dāng)?shù)木彌_溶液或水抽提。 原則：原則： 在增加酶得率和純度的同時(shí)，盡可能避免高溫、過(guò)酸、在增加酶得率和純

55、度的同時(shí)，盡可能避免高溫、過(guò)酸、過(guò)堿、劇烈的震蕩及其它可能使酶喪失活力的一切操作過(guò)過(guò)堿、劇烈的震蕩及其它可能使酶喪失活力的一切操作過(guò)程。程。盡最大可能保存酶的活力。盡最大可能保存酶的活力。分離提純：分離提純：1.1.酶的抽提：將酶溶解出來(lái)就稱為抽提。酶的抽提：將酶溶解出來(lái)就稱為抽提。 胞外酶：固體培養(yǎng)的菌體加水或適當(dāng)緩沖溶液浸泡過(guò)濾即可。胞外酶：固體培養(yǎng)的菌體加水或適當(dāng)緩沖溶液浸泡過(guò)濾即可。液體培養(yǎng)的菌體將發(fā)酵液離心分離除去菌體收集離心液即液體培養(yǎng)的菌體將發(fā)酵液離心分離除去菌體收集離心液即可?？伞?胞內(nèi)酶：先胞內(nèi)酶：先破碎細(xì)胞破碎細(xì)胞，再用水或適當(dāng)?shù)木彌_溶液抽提。，再用水或適當(dāng)?shù)木彌_溶液抽提。

56、 2.2.酶的純化：酶的純化： 純化的關(guān)鍵是維持酶的活性，因?yàn)殡S著酶的逐漸提純，一些天純化的關(guān)鍵是維持酶的活性，因?yàn)殡S著酶的逐漸提純，一些天然的可保持酶活力的其它成分逐漸減少，酶的穩(wěn)定性變差，所以然的可保持酶活力的其它成分逐漸減少，酶的穩(wěn)定性變差，所以整個(gè)純化過(guò)程應(yīng)維持低溫。整個(gè)純化過(guò)程應(yīng)維持低溫。（1 1）酶的沉淀方法：與蛋白質(zhì)的沉淀方法相同，常用：）酶的沉淀方法：與蛋白質(zhì)的沉淀方法相同，常用：a a鹽析法：常用硫酸銨鹽析，有分段鹽析和一次性鹽析兩種方法。鹽析法：常用硫酸銨鹽析，有分段鹽析和一次性鹽析兩種方法。b b有機(jī)溶劑沉淀法：用乙醇、丙酮等。應(yīng)有機(jī)溶劑沉淀法：用乙醇、丙酮等。應(yīng)低溫操作

57、低溫操作，溶劑少量分，溶劑少量分批加入。批加入。（2 2）酶的純化方法：）酶的純化方法：有吸附層析、離子交換層析、凝膠過(guò)濾層析、親和層析等。有吸附層析、離子交換層析、凝膠過(guò)濾層析、親和層析等。3.3.酶的結(jié)晶：酶的結(jié)晶：純化以后的酶液再次沉淀，仍采用沉淀法。純化以后的酶液再次沉淀，仍采用沉淀法。4.4.酶的保存：酶的保存：一般在一般在-20-20以下低溫保存。以下低溫保存。 注意：注意：l 低溫；低溫；l 加加edtaedta，防止金屬離子使酶失活；，防止金屬離子使酶失活；l 加巰基乙醇，避免酶蛋白巰基氧化失活；加巰基乙醇，避免酶蛋白巰基氧化失活；l 不要過(guò)度攪拌。應(yīng)常測(cè)酶活。不要過(guò)度攪拌。應(yīng)

58、常測(cè)酶活。 酶的應(yīng)用酶的應(yīng)用工業(yè)上酶應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)：工業(yè)上酶應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)：1.1. 專一性高，副反應(yīng)很少，后處理容易。專一性高，副反應(yīng)很少，后處理容易。2.2. 催化效率高，酶用量少。催化效率高，酶用量少。3.3. 反應(yīng)條件溫和，可以在近中性的水溶液中進(jìn)行反應(yīng)。反應(yīng)條件溫和，可以在近中性的水溶液中進(jìn)行反應(yīng)。4.4.酶的催化活性可以進(jìn)行人工控制。酶的催化活性可以進(jìn)行人工控制。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：1.1.酶易失活，酶反應(yīng)的溫度、酶易失活，酶反應(yīng)的溫度、 phph 、離子強(qiáng)度等要很好控、離子強(qiáng)度等要很好控制。制。2.2.酶不易得到，價(jià)格昂貴。酶不易得到，價(jià)格昂貴。3.3.酶不易保存。酶不易保存。l1 1、酶在工業(yè)

59、中的應(yīng)用不斷擴(kuò)大。酶在工業(yè)中的應(yīng)用不斷擴(kuò)大。l酶在食品工業(yè)的應(yīng)用：酶在食品工業(yè)的應(yīng)用： l1)1)、釀造米酒、釀造米酒 浸米浸米蒸飯蒸飯拌曲拌曲裝缸裝缸糖化發(fā)酵糖化發(fā)酵壓榨壓榨成品成品l l 酒曲酒曲l2)2)、果葡糖漿酶法生產(chǎn)：、果葡糖漿酶法生產(chǎn)：l 液化酶液化酶 糖化酶糖化酶 葡萄糖異構(gòu)酶葡萄糖異構(gòu)酶 l 淀粉乳淀粉乳-糊精糊精-葡萄糖葡萄糖-果葡糖漿果葡糖漿l3)3)、果汁澄清：、果汁澄清：l 果膠酶果膠酶l 果汁果汁-澄清果汁澄清果汁l酶在輕工、化工領(lǐng)域的應(yīng)用：酶在輕工、化工領(lǐng)域的應(yīng)用：l1)1)、蛋白酶用于皮革工業(yè)的脫毛。、蛋白酶用于皮革工業(yè)的脫毛。l2)2)、-淀粉酶、纖維素酶用了

60、牛仔服的生產(chǎn)。淀粉酶、纖維素酶用了牛仔服的生產(chǎn)。l3)3)、堿性蛋白酶、堿性脂肪酶應(yīng)用于洗滌劑的生產(chǎn)。、堿性蛋白酶、堿性脂肪酶應(yīng)用于洗滌劑的生產(chǎn)。l2 2、酶在醫(yī)學(xué)中應(yīng)用、酶在醫(yī)學(xué)中應(yīng)用l1)1)、酶在疾病診斷中的地位越來(lái)越重要。、酶在疾病診斷中的地位越來(lái)越重要。l2)2)、酶作為治療疾病的藥物在臨床上的應(yīng)用不斷擴(kuò)大。、酶作為治療疾病的藥物在臨床上的應(yīng)用不斷擴(kuò)大。 l 某些作為藥物使用的酶某些作為藥物使用的酶l 酶酶 臨床應(yīng)用臨床應(yīng)用l 淀粉酶淀粉酶 治療消化不良治療消化不良l 菠蘿蛋白酶菠蘿蛋白酶 治療手術(shù)后的浮腫、炎癥、傷口化膿、消化不良治療手術(shù)后的浮腫、炎癥、傷口化膿、消化不良l 尿激酶尿激酶 溶解血栓