生物化學(xué)I 第三章 酶學(xué)課件

1、 第三章 酶 Enzyme姓名：趙 鵬生命科學(xué)學(xué)院 生物科學(xué)系 西部資源生物與現(xiàn)代生物技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 Biochemistry 目 錄第一節(jié) 酶的概述第二節(jié) 酶的命名與分類第三節(jié) 酶的作用機(jī)理第四節(jié) 影響酶促反應(yīng)速度的因素第五節(jié) 幾種重要的調(diào)節(jié)酶第六節(jié) 酶的分離提純與酶活力測(cè)定第七節(jié) 酶工程與酶的應(yīng)用第一節(jié) 酶的概述 酶是由生物體活細(xì)胞產(chǎn)生，在細(xì)胞內(nèi)、外均有催化活性且具有高度專一的蛋白質(zhì)，亦稱生物催化劑。 絕大多數(shù)酶都是蛋白質(zhì)；1983年發(fā)現(xiàn)某些RNA分子具有催化活性，對(duì)有催化 活性的RNA稱為核酶。酶催化的生物化學(xué)反應(yīng)，稱為酶促反應(yīng)。在酶的催化下發(fā)生化學(xué)變化的物質(zhì)，稱為底物，反應(yīng)后生成

2、的物質(zhì)成為產(chǎn)物。一、酶的概念：2. 1857年，Pasture提出乙醇發(fā)酵是活的酵母細(xì)胞活動(dòng)的結(jié)果。微生物學(xué)家分子在酵母細(xì)胞中運(yùn)行3. 1833年，Payon和Persoz從麥芽提取液中分離到一種能水解淀粉的物質(zhì)，淀粉酶制劑。麥芽淀粉酶制劑5. 19301936年，Northrop和Kunitz先后得到了胃蛋白酶、胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶結(jié)晶，并用相應(yīng)方法證實(shí)酶是蛋白質(zhì)。為此， Northrop和Kunitz于1949年共同獲得諾貝爾獎(jiǎng)。胃蛋白酶胰凝乳蛋白酶 與一般催化劑的相同點(diǎn): 1.反應(yīng)前后質(zhì)與量不變，且用量少。 2.縮短到達(dá)平衡的時(shí)間，不改變平衡點(diǎn)。 3.只能催化本來進(jìn)行的反應(yīng)。 4.降低

3、反應(yīng)所需活化能。二、酶的催化特點(diǎn)酶的催化作用特點(diǎn)1. 高效：比一般催化劑高1061013倍. 1 mol/L過氧化氫酶1秒鐘可分解105 mol/L底物,1mol/L鐵離子1秒鐘可分解10-5 mol/L底物(75.448.98.4kJ/mol)。2. 高度的專一性 ：酶對(duì)底物及其催化的反應(yīng)有嚴(yán)格的選擇性。 3. 反應(yīng)條件溫和：一般要求在常溫、常壓、中性酸堿度 等溫和條件下進(jìn)行。否則會(huì)失去活性。4. 活性可調(diào)控：生物體內(nèi)反應(yīng)多，但非常協(xié)調(diào)有序。5. 有些酶需輔助因子：有些酶是結(jié)合蛋白質(zhì)，其中小分子物質(zhì)輔因子與酶催化活性密切相關(guān)。酶蛋白 (apoenzyme) ：多肽；決定特異性、高效性輔助因子

4、(cofactor)：非蛋白組分；遞氫、電子、基團(tuán)；決定反應(yīng)類型、性質(zhì)全酶(holoenzyme)2、結(jié)合酶的組成成分輔基(Prosthetic group)：與酶蛋白結(jié)合牢固，不能用透析等簡單方法與酶蛋白分離的有機(jī)小分子 輔酶(Coenzyme): ：與酶蛋白結(jié)合不牢固，能用透析等簡單方法與酶蛋白分離的有機(jī)小分子。 （二）單體酶、寡聚酶、多酶復(fù)合體單體酶：只有一條多肽鏈寡聚酶：由兩個(gè)或兩個(gè)以上亞基組成的酶 成為寡聚酶。具有多條多肽鏈多酶復(fù)合體：由幾種酶彼此靠共價(jià)鍵嵌合而成的復(fù)合體。四、酶的底物專一性 （一）絕對(duì)專一性 有的酶對(duì)底物的化學(xué)結(jié)構(gòu)要求非常嚴(yán)格，只作用于一種底物，不作用于其它任何物質(zhì)

5、。 （NH2)2CO+H2O 尿酶 2NH3+CO2 （二）相對(duì)專一性 有的酶對(duì)底物的化學(xué)結(jié)構(gòu)要求比上述絕對(duì)專一性略低一些，它們能作用于一類化合物或一種化學(xué)鍵。 1） 鍵專一性 2） 基團(tuán)專一性1） 鍵專一性有的酶只作用于一定的鍵，而對(duì)鍵兩端的基團(tuán)并無嚴(yán)格要求。 R-CO-O-R+H2O RCOOH+ROH2）基團(tuán)專一性另一些酶，除要求作用于一定的鍵以外，對(duì)鍵兩端的基團(tuán)還有一定要求，往往是對(duì)其中一個(gè)基團(tuán)要求嚴(yán)格，對(duì)另一個(gè)基團(tuán)則要求不嚴(yán)格。a-葡萄糖苷酶 a-是糖苷鍵 糖苷鍵的一端是葡萄糖底物：蔗糖、麥芽糖 酶專一性類型1 結(jié)構(gòu)專一性 概念：酶對(duì)所催化的分子（底物，Substrate）化學(xué)結(jié)構(gòu)的

6、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：旋光異構(gòu)專一性和幾何異構(gòu)專一性（1）旋光異構(gòu)專一性：（2）順反異構(gòu)專一性： 例如：不同的酶有不同的活性中心，故對(duì)底物有嚴(yán)格的特異性。例如乳酸脫氫酶是具有立體異構(gòu)特異性的酶，它能催化乳酸脫氫生成丙酮酸的可逆反應(yīng)： A、B、C分別為LDH活性中心的三個(gè)功能基團(tuán) 消化道蛋白酶作用的專一性五、核酶1. 概念：核酶（ribozyme）是具有催化功能的RNA分子，是生物催化劑。核酶又稱核酸類酶、酶RNA、 核酶類酶RNA。 它的發(fā)現(xiàn)打破了酶是蛋白質(zhì)的傳統(tǒng)觀念。2.

7、 反應(yīng):大多數(shù)核酶通過催化轉(zhuǎn)磷酸酯和磷酸二酯鍵水解反應(yīng)參與RNA自身剪切、加工過程。 核酶（ribozyme）4. 作用：隨著對(duì)核酶的深入研究，已經(jīng)認(rèn)識(shí)到核酶在遺傳病，腫瘤和病毒性疾病上的潛力。比如，對(duì)于艾滋病毒HIV的轉(zhuǎn)錄信息來源于RNA而非DNA，核酶能夠在特定位點(diǎn)切斷RNA，使得它失去活性。 核酶的具體作用主要有： 1. 核苷酸轉(zhuǎn)移作用。 2. 水解反應(yīng)，即磷酸二酯酶作用。 3. 磷酸轉(zhuǎn)移反應(yīng)，類似磷酸轉(zhuǎn)移酶作用。 4. 脫磷酸作用，即酸性磷酸酶作用。 5. RNA內(nèi)切反應(yīng)，即RNA限制性內(nèi)切酶作用。 核酶（ribozyme）第二節(jié) 酶的命名與分類一、酶的命名二、酶的分類一、命名：習(xí)慣命

8、名；系統(tǒng)命名（一）習(xí)慣命名根據(jù) 作用底物（S）：淀粉酶 蛋白酶 反應(yīng)性質(zhì) ：脫氫酶 轉(zhuǎn)氨酶 兩者結(jié)合 ：乳酸脫氫酶 谷丙轉(zhuǎn)氨酶 來源 ：胃蛋白酶 木瓜蛋白酶（二）系統(tǒng)命名 命名原則 底物1：底物2 反應(yīng)性質(zhì) 酶 “L-乳酸：NAD+氧化還原酶”乳酸脫氫酶 國際酶學(xué)委員會(huì)建議雙命名法 系統(tǒng)名+習(xí)慣名 根據(jù)國際生化協(xié)會(huì)酶命名委員會(huì)的規(guī)定，每一個(gè)酶都用四個(gè)打點(diǎn)隔開的數(shù)字編號(hào)，編號(hào)前冠以EC（酶學(xué)委員會(huì)縮寫），四個(gè)數(shù)字依次表示該酶應(yīng)屬的大類、亞類、亞亞類及酶的順序號(hào)，這種編碼一種酶的四個(gè)數(shù)字即是酶的標(biāo)碼。例如：EC1.1.1.27（乳酸脫氫酶） 乳酸：NAD氧化還原酶第一大類 氧化還原酶第一亞類 CH

9、OH被氧化第一亞亞類 氫受體為NAD+排序 順序號(hào)為27第三節(jié) 酶的作用機(jī)理一、 酶的活性中心二、 酶與底物分子的結(jié)合三、 影響酶催化效率的因素四、 酶的催化機(jī)理一、酶的活性中心1、酶的活性中心 酶分子中直接與底物結(jié)合，并和酶催化作用直接有關(guān)的區(qū)域叫酶的活性中心（Active Center）或活性部位（Active Site），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)為酶分子的必需基團(tuán)。實(shí)例：胰凝乳蛋白酶（chymotrypsin） 羧肽酶（ribonuclease）也就是只有少數(shù)特異氨基酸殘基參與底物結(jié)合及催化作用。2、催化部位和結(jié)合部位酶的活性中心有兩個(gè)功能部位：一是，與底物結(jié)合

10、的結(jié)合部位，決定酶對(duì) 底物的專一性。二是，催化底物發(fā)生鍵的斷裂及新鍵形成 的催化部位，決定酶促反應(yīng)的類型， 即酶的催化性質(zhì)。3、必需基團(tuán) 一般，酶的分子中存在有許多功能基團(tuán)例如，-NH2、-COOH、-SH、-OH等，但并不是這些基團(tuán)都與酶活性有關(guān)。出現(xiàn)與酶活性中心并參與催化反應(yīng)的基團(tuán)成必需基團(tuán)。 構(gòu)成酶活性中心的必需基團(tuán)可分為兩種，與底物結(jié)合的必需基團(tuán)稱為結(jié)合基團(tuán)(binding group)，促進(jìn)底物發(fā)生化學(xué)變化的基團(tuán)稱為催化基團(tuán)(catalytic group)。酶的活性中心示意圖4、酶活性中心的特點(diǎn)（1）活性中心在酶分子中只占相當(dāng)小的部分。（2）酶的活性中心具有三維結(jié)構(gòu)。（3）構(gòu)成酶活

11、性中心的幾個(gè)氨基酸，它們?cè)谝患?jí)結(jié)構(gòu)上并不緊密相鄰，可能相距甚遠(yuǎn)，甚至可以在不同的肽鏈上，但由于酶分子肽鏈的折疊與卷曲而彼此相互靠近，并形成具有特定結(jié)構(gòu)的區(qū)域。AspHisSer胰凝乳蛋白酶的活性中心活性中心重要基團(tuán): His57 , Asp102 , Ser195（4）酶的活性中心與底物形狀不是正好互補(bǔ)的。（5）酶的活性中心是位于酶分子表面的一個(gè)裂縫（Crevice)內(nèi)。（6）底物通過次級(jí)鍵較弱的作用力與酶分子結(jié)合，這些次級(jí)鍵為：氫鍵、離子鍵（鹽鍵）、范德華力和疏水相互作用。（7）酶的活性中心具有柔性或可運(yùn)動(dòng)性。ZnZn羧肽酶活性中心示意圖為Tyr 248 為Arg 145為Glu 270為底

12、物（一）中間產(chǎn)物學(xué)說（過渡態(tài)學(xué)說） 非酶促反應(yīng) S P 酶促反應(yīng) S+E ES P+E 反應(yīng)分兩步走，活化能大大降低，因此反應(yīng)容易進(jìn)行。S+E ES ES EP P+E底物酶中間物過渡態(tài)產(chǎn)物酶中間物酶作用的實(shí)質(zhì)在于降低反應(yīng)活化能二、 酶與底物分子的結(jié)合酶催化的中間產(chǎn)物理論E+SP+ EES能量水平反應(yīng)過程GE1E2 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。幾種酶和非酶催化反應(yīng)的活化能化學(xué)反應(yīng)催化劑活化能/(KJ.mol-1H2O2分解無催化劑75.31膠性鉑49.95過氧化酶23.

13、01蔗糖水解氫離子108.08蔗糖酶（酵母）46.02蔗糖酶（麥芽）54.39蛋白水解HCl86.19胰蛋白酶50.21胰凝乳蛋白酶50.21（二）酶與底物的結(jié)合 1. 鎖鑰學(xué)說(lock and key theory)：將酶的活性中心比喻作鎖孔，底物分子象鑰匙，底物能專一性地插入到酶的活性中心。 2. 誘導(dǎo)契合學(xué)說(induced-fit hypothesis)：酶的活性中心在結(jié)構(gòu)上具柔性，底物接近活性中心時(shí)，可誘導(dǎo)酶蛋白構(gòu)象發(fā)生變化，這樣就使使酶活性中心有關(guān)基團(tuán)正確排列和定向，使之與底物成互補(bǔ)形狀有機(jī)的結(jié)合而催化反應(yīng)進(jìn)行。1、鎖鑰學(xué)說（1890）： 認(rèn)為整個(gè)酶分子的天然構(gòu)象是具有剛性結(jié)構(gòu)的

14、，酶表面具有特定的形狀。酶與底物的結(jié)合如同一把鑰匙對(duì)一把鎖一樣。 此學(xué)說可以較好的解釋酶的立體異構(gòu)專一性；但不能解釋：酶的多底物現(xiàn)象、酶對(duì)正反方向的催化等。鎖鑰學(xué)說2、誘導(dǎo)契合學(xué)說（1964年 ） 該學(xué)說認(rèn)為酶的活性部位并不是和底物的形狀正好互補(bǔ)的，而是在酶和底物結(jié)合的過程中，底物分子或酶分子，有時(shí)是兩者的構(gòu)象同時(shí)發(fā)生了一定的變化后才互補(bǔ)的，這時(shí)催化基團(tuán)的位置也正好在所催化底物鍵的斷裂和即將生成鍵的適當(dāng)位置。這個(gè)動(dòng)態(tài)的辨認(rèn)過程稱為誘導(dǎo)契合。 誘導(dǎo)契合學(xué)說 酶與底物靠近 定向 酶與底物相互誘導(dǎo)變形 契合形成中間產(chǎn)物 產(chǎn)物脫離A.靠近定向靠近電性吸引疏水作用定向酶底物 誘導(dǎo)契合機(jī)制B.誘導(dǎo)契合活性

15、中心催化基團(tuán)進(jìn)行催化誘導(dǎo)互補(bǔ)性結(jié)構(gòu)變化能否契合專一性的由來契合C. 產(chǎn)物脫離酶復(fù)原催化劑誘導(dǎo)契合學(xué)說三、影響酶催化效果的因素1、鄰近效應(yīng)、 定向效應(yīng)2、底物分子敏感鍵扭曲變形3、酸堿催化4、共價(jià)催化 5、金屬離子催化6、協(xié)同催化7、低介電微環(huán)境 1、 鄰近效應(yīng)、 定向效應(yīng)鄰近效應(yīng)：在酶促反應(yīng)中，由于酶和底物分子之間的親和性，底物分子有向酶的活性中心靠近的趨勢(shì)，最終結(jié)合到酶的活性中心，使底物在酶活性中心的有效濃度大大增加的效應(yīng)。定向效應(yīng)：當(dāng)專一性底物向酶活性中心靠近時(shí)，會(huì)誘導(dǎo)酶分子構(gòu)象發(fā)生改變，使酶活性中心的相關(guān)基團(tuán)和底物的反應(yīng)基團(tuán)正確定向排列，同時(shí)使反應(yīng)基團(tuán)之間的分子軌道以正確方向嚴(yán)格定位，使

16、酶促反應(yīng)易于進(jìn)行。以上兩種效應(yīng)使酶具有高效率和專一性特點(diǎn)。鄰近定向效應(yīng)2.底物分子敏感鍵扭曲變形 當(dāng)酶與底物靠近時(shí)，不僅酶構(gòu)象受底物作用而變化，底物分子也常常受酶作用而變化，也就是酶使底物分子中的敏感鍵發(fā)生“變形”，從而促使底物中的敏感鍵更易于破裂。因而更容易形成一個(gè)互相契合的酶底的復(fù)合物而提高催化效率。底物分子發(fā)生形變酶底物同時(shí)形變產(chǎn)物3、酸堿催化酸堿催化是通過瞬時(shí)的定向反應(yīng)物提供質(zhì)子或從反應(yīng)物接受質(zhì)子以穩(wěn)定過渡態(tài)，加速反應(yīng)的一類催化機(jī)制。 酶分子中可以作為廣義酸、堿的基團(tuán)廣義酸基團(tuán) （質(zhì)子供體） 廣義堿基團(tuán)（質(zhì)子受體） 4、共價(jià)催化 催化劑通過與底物形成反應(yīng)活性很高的共價(jià)過渡產(chǎn)物，使反應(yīng)活

17、化能降低，從而提高反應(yīng)速度的過程，稱為共價(jià)催化。它包括兩種類型：親核催化和親電催化親核基團(tuán)： His 的咪唑基，Cys 的硫基，Asp 的羧基，Ser 的羥基等；親電子基團(tuán)：H+ 、Mg2+、 Mn2+ 、Fe3+某些輔酶，如焦磷酸硫胺素和磷酸吡哆醛等也可以參與共價(jià)催化作用。 5. 金屬離子催化 許多酶的催化活性需要金屬離子，根據(jù)金屬離子與酶蛋白相互作用強(qiáng)度可將需要金屬的酶分為兩類： 一類是金屬酶，這類酶中含有緊密結(jié)合的金屬離子，且大多數(shù)是過渡金屬離子，如Fe2+, Cu2+, Zn2+, Mn2+等。 另一類是金屬-激活酶，這類酶中含有松散結(jié)合的金屬離子，通常為堿金屬離子或者堿土金屬離子，如

18、Na+, K+, Ca2+, 或者M(jìn)g2+等。1. 金屬離子通過可逆地改變其離子的氧化態(tài)來調(diào)節(jié)氧化還原反應(yīng)，氧化還原反應(yīng)中包含了金屬離子價(jià)的變化。許多氧化還原酶含有金屬的輔基，電子的轉(zhuǎn)移和金屬離子的配基數(shù)目、性質(zhì)有很大的關(guān)系。2. 金屬離子通過電荷的屏蔽來促進(jìn)反應(yīng)的進(jìn)行。例如：激酶催化的反應(yīng)真正的底物是ATP-Mg2+復(fù)合物而不直接是ATP.3. 金屬離子還能通過它的結(jié)合水分子的離子化，形成一種有力的親核體。6. 協(xié)同催化 在催化反應(yīng)中，有時(shí)是幾個(gè)基元催化反應(yīng)配合在一起協(xié)同作用。如胰凝乳蛋白酶通過（組氨酸）His57, （天冬氨酸）Asp102, （絲氨酸）Ser195組成的“電荷轉(zhuǎn)接系統(tǒng)”催

19、化肽鍵水解，包括親核催化和堿催化共同作用。AspHisSer胰凝乳蛋白酶的活性中心活性中心重要基團(tuán): His57 , Asp102 , Ser1957、低介電微環(huán)境的影響（酶活性中心是低介電區(qū)域） 酶活性中心處于一個(gè)非極性環(huán)境中，其介電常數(shù)較在水介質(zhì)（極性介質(zhì)）中的介電常數(shù)低，在非極性環(huán)境中兩個(gè)帶電基團(tuán)之間的靜電作用比在極性環(huán)境中顯著增高。從而有利于同底物的結(jié)合。酶催化作用機(jī)理：綜上所述： 酶與底物結(jié)合時(shí)，由于酶的變形（誘導(dǎo)契合）或底物變形使二者相互適合，并依靠離子鍵、氫鍵、范德華力的作用和水的影響，結(jié)合成中間產(chǎn)物，在酶分子的非極性區(qū)域內(nèi)，由于酶與底物的鄰近、定向，使二者可以通過親核親電催化、

20、一般酸堿催化或金屬離子催化方式進(jìn)行多元催化，從而大大降低反應(yīng)所需的活化能，使酶促反應(yīng)迅速進(jìn)行。第四節(jié) 影響酶促反應(yīng)速度的因素1.底物濃度對(duì)酶促反應(yīng)速度的影響2.酶濃度對(duì)酶反應(yīng)速度的影響3.溫度對(duì)酶反應(yīng)速度的影響4.pH對(duì)酶促反應(yīng)速度的影響5.激活劑對(duì)酶反應(yīng)速度的影響6.抑制劑對(duì)酶反應(yīng)速度的影響影響酶促反應(yīng)速度的因素:*酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)（Kinetics of enzyme-catalyzed reactionABC1.底物濃度對(duì)酶促反應(yīng)速度的影響V 表示酶促反應(yīng)的初始速度，S表示底物濃度，Vmax表示最大反應(yīng)速度；Km表示米氏常數(shù)，1/2Vmax表示最大反應(yīng)速度的一半。O 在低底物濃度時(shí)： 反應(yīng)

21、速度與底物濃度成正比，表現(xiàn)為一級(jí)反應(yīng)特征。隨著底物濃度的增高 反應(yīng)速度不再成正比例加速；反應(yīng)為混合級(jí)反應(yīng)。 當(dāng)?shù)孜餄舛冗_(dá)到一定值 反應(yīng)速度達(dá)到最大值（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(jí)反應(yīng)。米氏方程米氏方程米氏常數(shù)E+S ES E+P底物濃度與酶反應(yīng)速度關(guān)系的數(shù)學(xué)表達(dá)式：k1K-1k2K1、k-1、k2為反應(yīng)速度常數(shù)。 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 產(chǎn)物濃度接近為0（初速度） SE 反應(yīng)達(dá)到平衡 前 提V= VmaxSKm + S米氏常數(shù) ：當(dāng)v=1/2 Vmax 時(shí)的底物濃度 Km=SKm值：是當(dāng)酶促反應(yīng)速度達(dá)到最大反應(yīng)速度一半時(shí)的底物濃度

22、，它的單位是mol/L或mmol/L,與底物濃度的單位一樣。米氏常數(shù)KmVK= VmaxS-1()將米氏方程式整理后，可得：關(guān)于米氏常數(shù)Km的幾點(diǎn)意義：Km值是酶的一個(gè)重要的特征物理常數(shù),只與酶的性質(zhì)有關(guān)，而與其濃度無關(guān)。不同的酶具有不同Km值。 例如：脲酶Km=25mmol/L; 蘋果酸酶Km=0.05mmol/Lb. Km值大小可以近似地表示酶與底物結(jié)合親和力的大小， Km愈大，表明達(dá)到Vmax的一半時(shí)所需底物濃度也大，這意味著酶與底物親和力弱；反之，Km小，則表明酶與底物的親和力強(qiáng)。 c. 如果一種酶可以催化幾種底物發(fā)生反應(yīng)，就必然對(duì)每一種底物，各有一個(gè)特定的Km值。其中，Km最小的底物

23、是該酶的最適底物。d. 如果已知某個(gè)酶的Km值，可由所要求的反應(yīng)速度（反應(yīng)到Vmax的百分?jǐn)?shù)），求出應(yīng)當(dāng)加入底物的合理濃度；反過來，也可以根據(jù)已知的底物濃度，求出該條件下可以達(dá)到的反應(yīng)濃度。e. Km可以幫助推測(cè)某一個(gè)代謝反應(yīng)的方向和途徑。例如：谷氨酸脫氫酶:NAD+的Km值為1.810-5 mol/L, NADH的Km值為2.510-5mol/L。 因?yàn)橐罁?jù)Km大小，應(yīng)該是NAD+ 為谷氨酸脫氫酶的最適底物，該酶催化的逆反速度要占優(yōu)勢(shì)。+NH3+H2O谷氨酸脫氫酶 米氏常數(shù)的測(cè)定： 基本原則：將米氏方程變化成相當(dāng)于y=ax+b的直線方程，再用作圖法求出Km。 例：雙倒數(shù)作圖法（Linewea

24、ver-Burk法） 米氏方程的雙倒數(shù)形式： 1 Km 1 1 = . + v Vmax S Vmax 酶動(dòng)力學(xué)的雙倒數(shù)圖線2. 酶濃度對(duì)酶反應(yīng)速度的影響 在一定條件下酶促反應(yīng)的速度與酶的濃度成正比。 當(dāng)?shù)孜餄舛却蟠蟪^酶濃度時(shí)，反應(yīng)達(dá)到最大速度。如果此時(shí)增加酶的濃度可增加反應(yīng)速度，酶促反應(yīng)的速度與酶的濃度成正比關(guān)系。3. 溫度對(duì)酶反應(yīng)速度的影響溫度對(duì)酶促反應(yīng)速度的影響：a.一方面是溫度升高,酶促反應(yīng)速度加快(溫度系數(shù)Q10：反應(yīng)溫度提高10 C，其反應(yīng)速度與原來的反應(yīng)速度之比。 Q10多為1-2 ) 。b.另一方面,溫度升高,酶的高級(jí)結(jié)構(gòu)將發(fā)生變化或變性，導(dǎo)致酶活性降低甚至喪失，反應(yīng)速度很快

25、下降。使酶促反應(yīng)速度達(dá)最大時(shí)的溫度稱為酶的最適溫度。最適溫度4. pH對(duì)酶促反應(yīng)速度的影響pH值影響酶活力的原因有以下幾點(diǎn)：影響酶分子構(gòu)象的穩(wěn)定性。影響酶分子（包括輔因子）極性基團(tuán)的解離狀態(tài)，使其荷電性發(fā)生變化c. 影響底物分子的解離狀態(tài)d. 過酸過堿導(dǎo)致酶蛋白變性酶反應(yīng)速度最大時(shí)的溶液pH，稱為酶的最適pH5. 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（Activator） 類別 金屬離子：K+、Na+、 Mg2+、Cu2+、Mn2+、Zn2+、Se3+ 、 Co2+、Fe2+ 陰離子： Cl-、Br- 有機(jī)分子 還原劑：抗壞血酸、半胱氨酸、谷胱甘肽 金屬螯合劑：EDTA

26、 （1）抑制作用與抑制劑 （2）抑制作用的類型 （3）可逆抑制作用的動(dòng)力學(xué)特征 （4）一些重要的抑制劑6. 抑制劑對(duì)酶反應(yīng)速度的影響 凡使酶的活性降低或喪失，但并不引起酶蛋白變性的作用稱為抑制作用。主要是由于酶的必需基團(tuán)化學(xué)性質(zhì)的改變而引起的。 （抑制作用不同于失活作用） 能夠引起抑制作用的化合物則稱為抑制劑。 （抑制劑不同于變性劑）（1）抑制作用與抑制劑a.不可逆抑制作用 b.可逆抑制作用 競(jìng)爭(zhēng)性抑制非競(jìng)爭(zhēng)性抑制反競(jìng)爭(zhēng)性抑制專一性不可逆抑制作用非專一性不可逆抑制作用(2) 抑制作用的類型定義：抑制劑與酶的活性中心的功能基團(tuán)共價(jià)結(jié)合而抑制酶的活性,不能用透析或超濾等物理方法除去抑制劑而恢復(fù)酶活

27、性。專一性不可逆抑制作用：這類抑制劑只作用于與酶活性部位有關(guān)的氨基酸殘基或一類酶。非專一性不可逆抑制作用：這類抑制劑作用于酶分子上一類或幾類不同的基團(tuán)或作用于幾類不同的酶。 如：酰化劑酸酐和磺酰氯等可使酶蛋白的-OH、SH、NH2等發(fā)生酰化而使酶失活。不可逆抑制作用（修飾抑制） 抑制劑與酶蛋白以非共價(jià)方式結(jié)合，引起酶活性暫時(shí)性喪失。抑制劑可以通過透析等物理方法被除去，并且能部分或全部恢復(fù)酶的活性。 根椐抑制劑與酶結(jié)合的情況，又可以分為三類b1 竟?fàn)幮砸种芺2 非竟?fàn)幮砸种芺3 反競(jìng)爭(zhēng)性抑制b. 可逆抑制作用b.可逆抑制作用 b1竟?fàn)幮砸种?竟?fàn)幮砸种仆ǔ？梢酝ㄟ^增大底物濃度，即提高底物的競(jìng)爭(zhēng)能

28、力來消除。S無活性中間產(chǎn)物 某些抑制劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)與底物相似，因而能與底物竟?fàn)幣c酶活性中心結(jié)合。當(dāng)抑制劑與活性中心結(jié)合后，底物被排斥在反應(yīng)中心之外，其結(jié)果是酶促反應(yīng)被抑制了。例：丙二酸和戊二酸對(duì)琥珀酸脫氫酶結(jié)合但不能催化脫氫競(jìng)爭(zhēng)性可逆抑制圖示Ib2 非竟?fàn)幮砸种?酶可同時(shí)與底物及抑制劑結(jié)合，即底物和抑制劑沒有競(jìng)爭(zhēng)作用。酶與抑制劑結(jié)合后，還可與底物結(jié)合；酶與底物結(jié)合后，也可再結(jié)合抑制劑，但是三元的中間產(chǎn)物不能進(jìn)一步分解為產(chǎn)物，所以酶活性降低。 非競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑與酶活性中心以外的基團(tuán)結(jié)合。這類抑制作用不會(huì)因提高底物濃度而減弱。無活性中間產(chǎn)物非競(jìng)爭(zhēng)性可逆抑制圖示非競(jìng)爭(zhēng)競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用非競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用競(jìng)爭(zhēng)性

29、非競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用機(jī)理示意圖底物與酶專一性結(jié)合b3 反競(jìng)爭(zhēng)性抑制 酶只有與底物結(jié)合后才與抑制劑結(jié)合，形成的三元中間產(chǎn)物不能進(jìn)一步分解為產(chǎn)物，所以酶活性降低。這類抑制作用最不重要。 反競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用常見于多底物反應(yīng)中，而在單底物反應(yīng)中比較少見。無活性中間產(chǎn)物競(jìng)爭(zhēng)性抑制曲線非競(jìng)爭(zhēng)性抑制曲線反競(jìng)爭(zhēng)性抑制曲線有無抑制劑存在時(shí)酶促反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)方程可逆抑制的動(dòng)力學(xué)比較抑制類型 Vmax Km無抑制劑 Vmax Km競(jìng)爭(zhēng)性抑制 不變 變大非競(jìng)爭(zhēng)性抑制 變小 不變 反競(jìng)爭(zhēng)性抑制 變小 變小 （4）一些重要的抑制劑 a.不可逆抑制劑 1.有機(jī)磷化合物與酶活性直接有關(guān)的絲氨酸上的-OH牢固地結(jié)合，從而抑制某些蛋白酶

30、或酯酶。（敵百蟲、敵敵畏、農(nóng)藥1605等） 2.有機(jī)汞、有機(jī)砷化合物與酶蛋白上的-SH作用，從而抑制含-SH酶的活性。 （對(duì)氯汞苯甲酸）3.氰化物、硫化物和CO這類物質(zhì)能與酶中的金屬離子形成較為穩(wěn)定的絡(luò)合物，使酶的活性受到抑制。4.重金屬Ag、Cu、Hg等鹽能使大多數(shù)酶失活，加入EDTA可以除去。5.烷化劑這一類試劑中往往含一個(gè)活潑的鹵素原子，如碘乙酸、碘乙酰胺和2，4-二硝基氟苯等，使酶蛋白中的 SH、-NH2、-OH等發(fā)生烷基化， 失活。6.青霉素抗菌素類藥物，與糖肽轉(zhuǎn)肽酶活性部位Ser-OH共價(jià)結(jié)合，使酶失活。 “自殺性底物” b. 可逆抑制劑 在可逆抑制劑中最重要的是競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑。 如

31、：磺胺藥、氨基葉酸等。用增加底物濃度的方法可以減弱抑制作用。 非專一性不可逆抑制劑 抑制劑作用于酶分子中的一類或幾類基團(tuán)，這些基團(tuán)中包含了必需基團(tuán)，因而引起酶失活。類型：專一性不可逆抑制劑 這類抑制劑選擇性很強(qiáng)，它只能專一性地與酶活性中心的某些基團(tuán)不可逆結(jié)合，引起酶的活性喪失。 實(shí)例：有機(jī)磷殺蟲劑-Ser-OH-Ser-OPO-RO-ROPO-RO-ROX第五節(jié) 幾種重要的調(diào)節(jié)酶一、別構(gòu)酶概念：酶分子的非催化部位與某些化合物可逆地非共價(jià)結(jié)合后導(dǎo)致酶分子發(fā)生構(gòu)象改變，進(jìn)而改變酶的活性狀態(tài)，稱為酶的別構(gòu)調(diào)節(jié)(Allosteric Regulation)，具有這種調(diào)節(jié)作用的酶稱別構(gòu)酶(Alloste

32、ric Enzyme)。別構(gòu)酶促反應(yīng)底物濃度和反應(yīng)速度的關(guān)系不符合米氏方程，呈S型曲線。 凡能使酶分子發(fā)生別構(gòu)作用的物質(zhì)稱為效應(yīng)物(Effector)，通常為小分子代謝物或輔因子。如因別構(gòu)導(dǎo)致酶活性增加的物質(zhì)稱為正效應(yīng)物(Positive Effector)或別構(gòu)激活劑，反之稱負(fù)效應(yīng)物(Negative Effector)或別構(gòu)抑制劑。 別構(gòu)調(diào)節(jié)普遍存在于生物界，許多代謝途徑的關(guān)鍵酶利用別構(gòu)調(diào)節(jié)來控制代謝途徑之間的平衡，研究別構(gòu)調(diào)控有重要的生物學(xué)意義。實(shí)例：天冬氨酸轉(zhuǎn)氨甲酰酶 （Anspartate Transcarbamoylase，ATCase）別構(gòu)酶活性調(diào)節(jié)機(jī)理：序變模型和齊變模型酶的別

33、構(gòu)（變構(gòu)）效應(yīng)示意圖效應(yīng)劑別構(gòu)中心活性中心別構(gòu)酶的反饋調(diào)控機(jī)理A （產(chǎn)物或中間產(chǎn)物）EDCB關(guān)鍵酶 a-非調(diào)節(jié)酶b-正協(xié)同別構(gòu)酶的S形曲線 別構(gòu)酶與米氏酶的動(dòng)力學(xué)曲線比較1-非調(diào)節(jié)酶2-正協(xié)同別構(gòu)酶3-負(fù)協(xié)同別構(gòu)酶 正、負(fù)協(xié)同別構(gòu)酶與非調(diào)節(jié)酶的動(dòng)力學(xué)曲線比較別構(gòu)酶的序變模型RRRRRRRRRRRRRR亞基全部處于R型亞基全部處于T型依次序變化別構(gòu)酶的齊變模型RRRRRRRRRRT狀態(tài)（對(duì)稱亞基）T狀態(tài)（對(duì)稱亞基）RRRR對(duì)稱亞基對(duì)稱亞基齊步變化二、同工酶 概念：存在于同一種屬或不同種屬，同一個(gè)體的不同組織或同一組織、同一細(xì)胞，具有不同分子形式但卻能催化相同的化學(xué)反應(yīng)的一組酶，稱之為同工酶（is

34、oenzyme）。乳酸脫氫酶是研究的最多的同工酶。 生物學(xué)功能：遺傳的標(biāo)志 和個(gè)體發(fā)育及組織分化密切相關(guān) 適應(yīng)不同組織或不同細(xì)胞器在代謝上的不同需要 在各學(xué)科中的應(yīng)用同工酶大鼠各組織LDH同工酶電泳圖譜同工酶的基因先轉(zhuǎn)錄成同工酶的信使核糖核酸（mRNA)，后者再轉(zhuǎn)譯產(chǎn)生組成同工酶的肽鏈，不同的肽鏈可以不聚合的單體形式存在，也可聚合成純聚體或雜交體，從而形成同一種酶的不同結(jié)構(gòu)形式。 數(shù)百種同工酶，研究最多的是人和動(dòng)物體內(nèi)的乳酸脫氫酶（LDH)。乳酸脫氫酶同工酶形成示意圖多肽亞基mRNA四聚體結(jié)構(gòu)基因a b乳酸脫氫酶同工酶電泳圖譜+H4MH3M2H2M3HM4點(diǎn)樣線不同組織中LDH同工酶的電泳圖譜

35、LDH1(H4)LDH2(H3M)LDH3(H2M2)LDH4(HM3)LDH5(M4)心肌 腎 肝 骨骼肌 血清-+原點(diǎn)人體心、肝和骨骼肌LDH同工酶譜組織器官 LDH1 LDH2 LDH3 LDH4 LDH5 （ 占總 LDH活性的百分比） 心 3570 2845 216 06 05 肝 08 210 333 627 308 骨骼肌 110 418 838 936 4097正常血清 27.12.8 34.7 4.3 20.9 2.4 11.7 3.3 57 2.9 用電泳方法將LDH同工酶分離，分析其酶譜，發(fā)現(xiàn)脊椎動(dòng)物各組織中有五條酶帶。每條酶帶的酶蛋白都是由四條肽鏈組成的四聚體，LDH有

36、兩類肽鏈，A（M）或B（H），各有不同的免疫性質(zhì)，按排列組合可形成符合于電泳酶帶數(shù)的五種同工酶。LDH1及LDH5分別由純粹的4條B鏈（B4）和4條A鏈（A4）形成，稱為純聚體；而LDH2、LDH3和LDH4都是由兩類肽鏈雜交而成的，分別可寫成AB3、A2B2、A3B，稱為雜交體。 同工酶在各學(xué)科中的應(yīng)用 (1) 遺傳學(xué)和分類學(xué)：提供了一種精良的判別遺傳標(biāo)志的工具。(2) 發(fā)育學(xué)：有效地標(biāo)志細(xì)胞類型及細(xì)胞在不同條件下的分化情況，以及個(gè)體發(fā)育和系統(tǒng)發(fā)育的關(guān)系。(3) 生物化學(xué)和生理學(xué)：根據(jù)不同器官組織中同工酶的動(dòng)力學(xué)、底物專一性、輔助因子專一性、酶的變構(gòu)性等性質(zhì)的差異，從而解釋它們代謝功能的差別

37、。（4）醫(yī)學(xué)和臨床診斷：體內(nèi)同工酶的變化，可看作機(jī)體組織損傷，或遺傳缺陷，或腫瘤分化的的分子標(biāo)志。在生物學(xué)中，同工酶可用于研究物種進(jìn)化、遺傳變異、雜交育種和個(gè)體發(fā)育、組織分化等。例如： 最原始的脊椎動(dòng)物七鰓鰻（Lamprey）只有一種LDH肽鏈，進(jìn)化到較高級(jí)的魚類才有A、B兩類肽鏈； 通過對(duì)地理分布不同的物種間某一同工酶譜的普查可以推測(cè)物種的地理來源； 動(dòng)、植物的遺傳變異可通過子代和親代同工酶譜的比較來鑒別； 法醫(yī)學(xué)中也可用多種同工酶譜的分析來鑒定親子關(guān)系。 細(xì)胞雜交或植物雜交育種后是否出現(xiàn)新品種也可用周工酶譜的比較來確定； 在個(gè)體發(fā)育中，從胚胎到出生，再到成年，隨著組織的分化和發(fā)育，各種同工

38、酶譜也有一個(gè)分化轉(zhuǎn)變的過程。 三、酶的共價(jià)修飾 某些酶可以通過其它酶對(duì)其多肽鏈上某些基團(tuán)進(jìn)行可逆的共價(jià)修飾，使其處于活性與非活性的互變狀態(tài)，從而調(diào)節(jié)酶活性。這類酶稱為共價(jià)修飾酶。目前發(fā)現(xiàn)有數(shù)百種酶被翻譯后都要進(jìn)行共價(jià)修飾，其中一部分處于分支代謝途徑，成為對(duì)代謝流量起調(diào)節(jié)作用的關(guān)鍵酶或限速酶。 由于這種調(diào)節(jié)的生理意義廣泛，反應(yīng)靈敏，節(jié)約能量，機(jī)制多樣，在體內(nèi)顯得十分靈活，加之它們常受激素甚至神經(jīng)的指令，導(dǎo)致級(jí)聯(lián)放大反應(yīng)，所以日益引人注目。 AP1GEDCBHEa-bEc-dEc-g關(guān)鍵酶（限速酶）P2蛋白質(zhì)的磷酸化和脫磷酸化 蛋白激酶ATPADP蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)Pn蛋白磷酸酶nPiH2O第一類：Se

39、r/Thr型第二類：Tyr型 第一類：Ser/Thr型 第二類：Tyr型 第三類：雙重底物型共價(jià)修飾反應(yīng)的例子磷酸化腺苷?；蜍挣；疶yr,Ser,Thr.HisTyrTyr甲基化GluS-腺苷-MetS-腺苷-同型 Cys反應(yīng)類型 共價(jià)修飾 被修飾的氨基酸殘基 級(jí)聯(lián)系統(tǒng)調(diào)控糖原分解示意圖意義：由于酶的共價(jià)修飾反應(yīng)是酶促反應(yīng)，只要有少量信號(hào)分子（如激素）存在，即可通過加速這種酶促反應(yīng)，而使大量的另一種酶發(fā)生化學(xué)修飾，從而獲得放大效應(yīng)。這種調(diào)節(jié)方式快速、效率極高。腎上腺素或胰高血糖素1、腺苷酸環(huán)化酶（無活性）腺苷酸環(huán)化酶（活性）2、ATPcAMPR、cAMP3、蛋白激酶（無活性）蛋白激酶（活性）

40、4、磷酸化酶激酶（無活性）磷酸化酶激酶（活性）5、磷酸化酶 b（無活性）磷酸化酶 a（活性）6、糖原6-磷酸葡萄糖1-磷酸葡萄糖葡萄糖血液ATP ADPATP ADP腎上腺素或胰高血糖素132102104106108葡萄糖456（極微量）（大量） 四、酶 原 體內(nèi)合成出來的酶，有時(shí)不具有生物活性，經(jīng)過蛋白水解酶專一作用后，構(gòu)象發(fā)生變化，形成活性中心，變成有活性的酶。這個(gè)不具活性的蛋白質(zhì)稱為酶原（zymogen或proenzyme），這個(gè)過程稱為酶原的激活。 該變化過程，是生物體的一種調(diào)控機(jī)制 。這種調(diào)控作用的特點(diǎn)是，蛋白質(zhì)由 無活性狀態(tài)轉(zhuǎn)變成活性狀態(tài)是不可逆的。實(shí)例：消化系統(tǒng)蛋白酶原的激活 凝

41、血機(jī)制（自學(xué)）胰蛋白酶原胰蛋白酶六肽腸激酶活性中心胰蛋白酶原的激活示意圖胰蛋白酶原胰蛋白酶六肽腸激酶胰蛋白酶對(duì)各種胰臟蛋白酶的激活作用胰凝乳蛋白酶原胰凝乳蛋白酶彈性蛋白酶原彈性蛋白酶羧肽酶原羧肽酶酶原和酶原的激活 酶原(zymogen)：酶的無活性的前體 酶原的激活：由無活性的酶原轉(zhuǎn)變?yōu)橛谢钚缘拿傅倪^程。 酶原激活的意義：在特定的環(huán)境和條件下發(fā)揮作用；避免細(xì)胞自身消化；有的酶原可以視為酶的儲(chǔ)存形式。酶原激活的機(jī)理:酶 原分子構(gòu)象發(fā)生改變形成或暴露出酶的活性中心 一個(gè)或幾個(gè)特定的肽鍵斷裂，水解掉一個(gè)或幾個(gè)短肽在特定條件下賴?yán)i天天天天甘異賴?yán)i天天天天纈組絲SSSS46183甘異纈組絲SSSS腸激酶

42、胰蛋白酶活性中心胰蛋白酶原的激活過程胰蛋白酶原胰蛋白酶六肽+彈性蛋白酶原彈性蛋白酶 + 碎片胰凝乳蛋白酶原-胰凝乳蛋白酶 +二肽羧基肽酶原A羧基肽酶A + 碎片腸激酶自身催化腸激酶啟動(dòng)的酶原激活第六節(jié) 酶的分離提純與酶活力測(cè)定一、酶分離提純的一般原則二、酶活力的測(cè)定一、酶分離提純的一般原則1）判斷分離提純酶的方法好壞，兩個(gè)指標(biāo)：一是, 酶的總活力回收；二是, 酶的比活力提高的倍數(shù)。2) 目標(biāo)：增加酶的產(chǎn)量、提高酶的純度、保持酶的生物活性。3) 原則： 一是，選擇一種酶含量豐富的新鮮生物 材料。 二是，設(shè)法去除雜質(zhì)蛋白質(zhì)和其他大分子物質(zhì)。酶分離提純的一般步驟主要包括：1. 樣品的前處理：以高速組

43、織搗碎機(jī)、均漿機(jī)、研缽等進(jìn)行機(jī)械破碎法；在低滲條件下使細(xì)胞溶脹而破碎的滲透破碎法；細(xì)胞內(nèi)液結(jié)冰膨脹而使細(xì)胞脹破的反復(fù)凍融法；超聲波振蕩器法用溶菌酶破壞微生物細(xì)胞等的酶法。2. 粗分級(jí)分離：得到的組織均漿以水或低離子強(qiáng)度的緩沖液提取，獲得酶的粗提液。3.細(xì)分級(jí)分離：根據(jù)溶解度差別：等點(diǎn)沉淀等根據(jù)分子大?。和肝?、超過濾等根據(jù)所帶電荷：電泳等。利用吸附特性：疏水作用層析等利用配給配體特異結(jié)合：親和層析。二、酶活力的測(cè)定（一）酶活力測(cè)定的條件酶活力 檢測(cè)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

44、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。即：最適溫度、最適PH和最適緩沖液離子強(qiáng)度等最佳條件下。活力單位（active unit） 習(xí)慣單位（U）: 底物(或產(chǎn)物)變化量 / 單位時(shí)間 國際單位（IU）: 1moL變化量 / 分鐘 Katal（Kat）：1moL變化量 / 秒比活力=總活力單位總蛋白mg數(shù)= U(或IU) mg蛋白量度酶催化能力大小轉(zhuǎn)換系數(shù)（Kcat） 底物（ moL）/ 秒每個(gè)酶分子量度酶純度比活力（specific activity）量度轉(zhuǎn)換效率 （二） 酶活力的表示方法三、 酶活力測(cè)定方法 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

45、法測(cè)定產(chǎn)物或反應(yīng)物量的變化。 動(dòng)力學(xué)法:連續(xù)測(cè)定反應(yīng)過程中產(chǎn)物底物或輔酶的變化量，直接測(cè)定出酶反應(yīng)的初速度。第七節(jié) 酶工程與酶的應(yīng)用酶工程的概念: 酶工程：是指酶制劑在工業(yè)上的大規(guī)模生產(chǎn)及應(yīng)用。1971年第一屆國際酶工程會(huì)議上得到命名。主要研究：酶的生產(chǎn)、純化、固定化技術(shù)、酶分子結(jié)構(gòu)的修飾和改造及其在工、農(nóng)、醫(yī)藥等領(lǐng)域的應(yīng)用。天然酶在開發(fā)和應(yīng)用方面受到限制： 1.酶的不穩(wěn)定性 2.酶的分離、純化較難，成本高，價(jià)格貴。一、酶工程的概念及研究內(nèi)容 1. 化學(xué)方法：通過對(duì)酶的化學(xué)修飾或固定化處理，改善酶的性質(zhì)以提高酶的效率和降低成本，或通過化學(xué)合成法制造人工酶。 2. 利用基因重組技術(shù)生產(chǎn)酶以及對(duì)酶

46、基因進(jìn)行修飾或設(shè)計(jì)新基因，生產(chǎn)出性能穩(wěn)定、具有新的生物活性以及催化效率更高的酶。目前在酶的應(yīng)用方面所采取的一般方法：一、化學(xué)酶工程 天然酶 固定化酶 化學(xué)修飾酶 人工模擬酶二、生物酶工程 克隆酶 突變酶 新酶 將酶學(xué)和工程學(xué)相結(jié)合，產(chǎn)生了酶工程(enzyme engineering)這樣一個(gè)新的領(lǐng)域。酶工程主要研究酶的生產(chǎn)、純化、固定化技術(shù)、酶分子結(jié)構(gòu)的修飾和改造以及在工農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥衛(wèi)生和理論研究等方面的應(yīng)用。（一）、化學(xué)酶工程 化學(xué)酶工程亦稱初級(jí)酶工程： 指天然酶、化學(xué)修飾酶、固定化酶及人工模擬酶的研究和應(yīng)用。 1.天然酶 主要指工業(yè)用酶，從微生物發(fā)酵得到的酶。如：洗滌劑、皮革生產(chǎn)中用的蛋白酶；紙張制造用的淀粉酶；乳制品用的凝乳酶等。 2.化學(xué)修飾酶：用于醫(yī)藥及研究工作，通過（1）化學(xué)修飾酶的功能基 ；（2）通過交聯(lián)反應(yīng)；（3）大分子修飾作用。 3.固定化酶：將水溶性酶用物理或化學(xué)方法，使之成為不溶于水的，但仍具有酶活性的狀態(tài)。 4.人工模擬酶化學(xué)法合成酶（已知酶的活性中心和作用機(jī)理）。（二）、生物酶工程 生物酶工程的主要內(nèi)容： 克隆酶用基因工程技術(shù)大量生產(chǎn)酶（ -淀粉酶，青霉