《生物化學(xué)：酶》課件

生物化學(xué)：酶

Enzyme第一節(jié)酶的分子結(jié)構(gòu)與功能第二節(jié)酶促反應(yīng)的特點(diǎn)與機(jī)制第三節(jié)酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)第四節(jié)酶的調(diào)節(jié)第五節(jié)固定化酶的制備第六節(jié)酶在醫(yī)藥學(xué)上的應(yīng)用

酶學(xué)史1878年巴斯德發(fā)酵是酵母細(xì)胞生命活動(dòng)的結(jié)果,出現(xiàn)酶的名稱1897年Buchner兄弟發(fā)酵過程不需要完整的酵母細(xì)胞1926年Sumner分離得到脲酶結(jié)晶，并提出酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)1930年Northrop分離得到胃蛋白酶、胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶結(jié)晶并證實(shí)其均為蛋白質(zhì)，酶的蛋白質(zhì)本質(zhì)確立。1982年Cech發(fā)現(xiàn)核酶(ribozyme)

酶（enzyme）是由活細(xì)胞產(chǎn)生的生物催化劑，這種催化劑具有極高的催化效率和高度的底物特異性，其化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)。

單體酶

寡聚酶

多酶復(fù)合體

多酶體系多功能酶

酶的分類第一節(jié)酶的分子結(jié)構(gòu)與功能一、酶的分子組成

酶分子可根據(jù)其化學(xué)組成的不同，分為兩類：

由酶蛋白與輔助因子組成的酶稱為全酶。

與酶蛋白疏松結(jié)合并與酶的催化活性有關(guān)的耐熱低分子有機(jī)化合物稱為輔酶。

與酶蛋白牢固結(jié)合并與酶的催化活性有關(guān)的耐熱低分子有機(jī)化合物稱為輔基。二、輔酶與輔基的來源及其生理功用

大部分的輔酶與輔基衍生于維生素。維生素的重要性就在于它們是體內(nèi)一些重要的代謝酶的輔酶或輔基的組成成分。

維生素是指一類維持細(xì)胞正常功能所必需的，但在生物體內(nèi)不能自身合成而必須由食物供給的小分子有機(jī)化合物。

維生素可按其溶解性的不同分為脂溶性維生素和水溶性維生素兩大類。

脂溶性維生素有VitA、VitD、VitE和VitK四種。水溶性維生素有VitB1，VitB2，VitPP，VitB6，VitB12，VitC，泛酸，生物素，葉酸等。

由維生素衍生的輔酶或輔基：1.TPP：焦磷酸硫胺素，由硫胺素（VitB1）焦磷酸化而生成，是脫羧酶的輔酶，在體內(nèi)參與糖代謝過程中α-酮酸的氧化脫羧反應(yīng)。

2.FMN和FAD：

黃素單核苷酸（FMN）和黃素腺嘌呤二核苷酸（FAD），是核黃素（VitB2）的衍生物。VitB2具有氧化還原性，酶蛋白與FMN或FAD結(jié)合后統(tǒng)稱為黃素酶，催化脫氫氧化反應(yīng)，其輔基FMN或FAD在酶促反應(yīng)中作為遞氫體（雙遞氫體）。

FMN和FAD的分子結(jié)構(gòu)

3.NAD+和NADP+：

尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD+，輔酶Ⅰ）和尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADP+，輔酶Ⅱ）是Vit

PP的衍生物。在體內(nèi)，由尼克酰胺參與構(gòu)成的兩種輔酶均有氧化型（NAD+，NADP+）和還原型（NADH+H+，NADPH+H+）兩種形式。它們作為脫氫酶的輔酶，在酶促反應(yīng)中起遞氫體的作用，為單遞氫體。

NAD+和NADP+的分子結(jié)構(gòu)

4.磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺：

磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺是VitB6的衍生物，VitB6包括吡哆醇，吡哆醛和吡哆胺等三種形式。磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺可作為氨基轉(zhuǎn)移酶，氨基酸脫羧酶，半胱氨酸脫硫酶等的輔酶。

5.CoA：泛酸（遍多酸）在體內(nèi)參與構(gòu)成輔酶A（CoA），后者的結(jié)構(gòu)成分為3‘-磷酸腺苷-5’-焦磷酸-泛酸-β-巰基乙胺。CoA中的巰基可與酰基以高能硫酯鍵結(jié)合，在糖、脂、蛋白質(zhì)代謝中起傳遞?；淖饔茫虼薈oA是?；傅妮o酶。

CH3C~SCoA

‖

OCoA的分子結(jié)構(gòu)6.生物素：是噻吩與尿素相結(jié)合的駢環(huán)化合物，帶有一戊酸側(cè)鏈，有α,β兩種異構(gòu)體。生物素是羧化酶的輔基，在體內(nèi)參與CO2的固定和羧化反應(yīng)。

7.四氫葉酸：

四氫葉酸（FH4）由葉酸衍生而來。四氫葉酸是體內(nèi)一碳單位基團(tuán)轉(zhuǎn)移酶系統(tǒng)中的輔酶，其N5和N10原子與一碳單位基團(tuán)結(jié)合，與嘌呤和嘧啶的合成有關(guān)。

8.VitB12的衍生物：VitB12分子中含金屬元素鈷，故又稱為鈷胺素。VitB12在體內(nèi)有多種活性形式。其中，5'-脫氧腺苷鈷胺素是體內(nèi)的主要形式，它可參與構(gòu)成多種變位酶的輔酶，甲基鈷胺素則是甲基轉(zhuǎn)移酶的輔酶，與膽堿等的合成有關(guān)。

輔酶與輔基的生理功用主要是：⑴運(yùn)載氫原子或電子，參與氧化還原反應(yīng)。⑵運(yùn)載反應(yīng)基團(tuán)，如?；?、氨基、烷基、羧基及一碳單位等，參與基團(tuán)轉(zhuǎn)移。

三、金屬離子的作用1.穩(wěn)定構(gòu)象：穩(wěn)定酶蛋白催化活性所必需的分子構(gòu)象；2.構(gòu)成酶的活性中心：作為酶的活性中心的組成成分，參與構(gòu)成酶的活性中心；3.連接作用：作為橋梁，將底物分子與酶蛋白螯合起來。酶的活性中心四、酶的活性中心

酶分子上具有一定空間構(gòu)象的部位，該部位化學(xué)基團(tuán)集中，直接參與將底物轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)物的反應(yīng)過程，這一部位就稱為酶的活性中心。

結(jié)合基團(tuán)

活性中心內(nèi)必需基團(tuán)

催化基團(tuán)

活性中心外必需基團(tuán)

S-S活性中心外必需基團(tuán)結(jié)合基團(tuán)催化基團(tuán)活性中心必需基團(tuán)底物肽鏈活性中心酶活性中心示意圖活性中心:能結(jié)合并催化一定底物使之發(fā)生化學(xué)變化，位于酶分子表面的一部分區(qū)域?；钚灾行挠梢粭l或幾條多肽鏈上空間位置比較靠近的氨基酸殘基或其上的基團(tuán)組成,這些基團(tuán)包括:—COOH、—NH2、—OH、—SH和咪唑基等,按照功能可將這些基團(tuán)分為結(jié)合基團(tuán)和催化基團(tuán)(影響底物化學(xué)鍵的穩(wěn)定性),統(tǒng)稱必需基團(tuán)。此外還有一些活性中心外必需基團(tuán)對(duì)穩(wěn)定酶分子的構(gòu)象是必需的。第二節(jié)酶促反應(yīng)的特點(diǎn)與機(jī)制

酶與一般催化劑的共同點(diǎn)包括：①能催化熱力學(xué)上允許進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)，而不能實(shí)現(xiàn)那些熱力學(xué)上不能進(jìn)行的反應(yīng)；②能縮短反應(yīng)達(dá)到平衡所需的時(shí)間，而不能改變平衡點(diǎn)；③一般情況下，對(duì)可逆反應(yīng)的正反兩個(gè)方向的催化作用相同。

一、酶促反應(yīng)的特點(diǎn)（一）具有極高的催化效率：酶的催化效率可比一般催化劑高106～1020倍。如：H2O2→H2O+O2

H2O2酶為5×106mol；Fe2+

為6×10-4mol

催化反應(yīng)歷程一般化學(xué)反應(yīng)歷程：

SP

酶促反應(yīng)歷程：

S+EESE+P

酶促反應(yīng)的活化能（二）具有高度的底物特異性:

一種酶只作用于一種或一類化合物，以促進(jìn)一定的化學(xué)變化，生成一定的產(chǎn)物，這種現(xiàn)象稱為酶作用的特異性。1．絕對(duì)特異性：一種酶只能作用于一種化合物，以催化一種化學(xué)反應(yīng)，稱為絕對(duì)特異性。2．相對(duì)特異性：一種酶只能作用于一類化合物或一種化學(xué)鍵，催化一類化學(xué)反應(yīng)，稱為相對(duì)特異性。3．立體異構(gòu)特異性：一種酶只能作用于一種立體異構(gòu)體，或只能生成一種立體異構(gòu)體，稱為立體異構(gòu)特異性。

（三）酶的催化活性是可以調(diào)節(jié)的：

許多因素可以影響或調(diào)節(jié)酶的催化活性，如代謝物、對(duì)酶分子的共價(jià)修飾，酶蛋白的合成改變等。二、酶促反應(yīng)的機(jī)制（一）中間復(fù)合物學(xué)說：

酶催化時(shí)，酶活性中心首先與底物結(jié)合生成一種酶-底物復(fù)合物（ES），此復(fù)合物再分解釋放出酶，并生成產(chǎn)物。S+ESES+P

（二）誘導(dǎo)契合學(xué)說：當(dāng)?shù)孜锱c酶接近時(shí)，底物分子可以誘導(dǎo)酶活性中心的構(gòu)象發(fā)生改變，使之成為能與底物分子密切結(jié)合的構(gòu)象。（三）與酶的高效率催化有關(guān)的因素：

1．趨近效應(yīng)與定向作用；2．張力作用；3．酸堿催化作用；4．共價(jià)催化作用；5．酶活性中心的低介電區(qū)（表面效應(yīng)）。第三節(jié)酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)

酶反應(yīng)動(dòng)力學(xué)主要研究酶催化的反應(yīng)速度以及影響反應(yīng)速度的各種因素。在探討各種因素對(duì)酶促反應(yīng)速度的影響時(shí)，通常測定其初始速度來代表酶促反應(yīng)速度，即底物轉(zhuǎn)化量<5%時(shí)的反應(yīng)速度。

一、底物濃度對(duì)反應(yīng)速度的影響

（一）底物對(duì)酶促反應(yīng)的飽和現(xiàn)象：

反應(yīng)級(jí)數(shù)：（二）米氏方程式的推導(dǎo)：

Michaelis&Menten于1913年推導(dǎo)出了上述矩形雙曲線的數(shù)學(xué)表達(dá)式，即著名的米氏方程。

Vmax

?［Ｓ］ｖ＝

Ｋｍ＋［Ｓ］

（三）Km和Vmax的意義：1.當(dāng)ν=Vmax/2時(shí)，Km=[S]。因此，Km等于酶促反應(yīng)速度達(dá)最大值一半時(shí)的底物濃度。

2.Km可以反映酶與底物親和力的大小。Km越小，酶與底物的親和力越大。

3.可用于判斷反應(yīng)級(jí)數(shù)：當(dāng)[S]<0.01Km時(shí)，反應(yīng)為一級(jí)反應(yīng)；當(dāng)[S]>100Km時(shí)，ν=Vmax，反應(yīng)為零級(jí)反應(yīng)；當(dāng)0.01Km<[S]<100Km時(shí)，為混合級(jí)反應(yīng)。

Km是酶的特征性常數(shù)：在一定條件下，某種酶的Km值是恒定的，因而可以通過測定不同酶（特別是一組同工酶）的Km值，來判斷是否為不同的酶。

5.Km可用來判斷酶的最適底物：當(dāng)酶有幾種不同的底物存在時(shí)，通過測定酶在不同底物存在時(shí)的Km值，Km值最小者，即為該酶的最適底物。6.可用來確定酶活性測定時(shí)所需的底物濃度：當(dāng)[S]=10Km時(shí)，ν=91%Vmax，此時(shí)即為最合適的測定酶活性所需的底物濃度。7.Vmax可用于計(jì)算酶的轉(zhuǎn)換數(shù)：當(dāng)酶的總濃度和最大速度已知時(shí)，可計(jì)算出酶的轉(zhuǎn)換數(shù)，即單位時(shí)間內(nèi)每個(gè)酶分子催化底物轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)物的分子數(shù)。（四）Km和Vmax的測定：

1.Lineweaver-Burk雙倒數(shù)作圖法：

2.Hanes作圖法：

二、酶濃度對(duì)反應(yīng)速度的影響

當(dāng)反應(yīng)系統(tǒng)中底物的濃度足夠大時(shí)，酶促反應(yīng)速度與酶濃度成正比，即ν=k[E]。三、溫度對(duì)反應(yīng)速度的影響

一般來說，酶促反應(yīng)速度隨溫度的增高而加快。但當(dāng)溫度增加達(dá)到某一點(diǎn)后，由于酶蛋白的熱變性作用，反應(yīng)速度迅速下降，直到完全失活。酶促反應(yīng)速度隨溫度升高而達(dá)到一最大值時(shí)的溫度就稱為酶的最適溫度。

溫度對(duì)酶促反應(yīng)速度的影響酶的最適溫度與實(shí)驗(yàn)條件有關(guān)，因而它不是酶的特征性常數(shù)。低溫時(shí)由于活化分子數(shù)目減少，反應(yīng)速度降低，但溫度升高后，酶活性又可恢復(fù)。

四、pH對(duì)反應(yīng)速度的影響

觀察pH對(duì)酶促反應(yīng)速度的影響，通常為一“鐘形”曲線，即pH過高或過低均可導(dǎo)致酶催化活性的下降。酶催化活性最高時(shí)溶液的pH值就稱為酶的最適pH。pH對(duì)酶促反應(yīng)速度的影響

人體內(nèi)大多數(shù)酶的最適pH在6.5～8.0之間。酶的最適pH不是酶的特征性常數(shù)。

pH對(duì)酶促反應(yīng)速度的影響，其原因主要是由于pH的改變導(dǎo)致了酶的催化基團(tuán)以及底物分子的解離狀態(tài)改變或者導(dǎo)致了酶蛋白的變性。

五、抑制劑對(duì)反應(yīng)速度的影響

凡是能降低酶促反應(yīng)速度，但不引起酶分子變性失活的物質(zhì)統(tǒng)稱為酶的抑制劑(inhibitor)。按照抑制劑的抑制作用，可將其分為不可逆抑制作用(irreversibleinhibition)和可逆抑制作用(reversibleinhibition)兩大類。

（一）不可逆抑制作用：抑制劑與酶分子的必需基團(tuán)共價(jià)結(jié)合引起酶活性的抑制，且不能采用透析等簡單方法使酶活性恢復(fù)的抑制作用就是不可逆抑制作用。

（二）可逆抑制作用：

抑制劑以非共價(jià)鍵與酶分子可逆性結(jié)合造成酶活性的抑制，且可采用透析等簡單方法去除抑制劑而使酶活性完全恢復(fù)的抑制作用就是可逆抑制作用?？赡嬉种谱饔冒ǜ偁幮?、反競爭性、和非競爭性抑制幾種類型。

1.競爭性抑制（competitiveinhibi-tion)：抑制劑與底物競爭與酶的同一活性中心結(jié)合，從而干擾了酶與底物的結(jié)合，使酶的催化活性降低，稱為競爭性抑制作用。競爭性抑制的速度方程與圖形特征競爭性抑制的雙倒數(shù)圖形特征

競爭性抑制的特點(diǎn)：⑴競爭性抑制劑往往是酶的底物類似物或反應(yīng)產(chǎn)物；⑵抑制劑與酶的結(jié)合部位與底物與酶的結(jié)合部位相同；⑶抑制劑濃度越大，則抑制作用越大；但增加底物濃度可使抑制程度減??；⑷動(dòng)力學(xué)參數(shù)：Km值增大，Vm值不變。丙二酸對(duì)琥珀酸脫氫酶的競爭性抑制

磺胺類藥物對(duì)二氫葉酸合成酶的競爭性抑制

對(duì)氨基苯甲酸對(duì)氨基苯磺酰胺2．反競爭性抑制：

抑制劑不能與游離酶結(jié)合，但可與ES復(fù)合物結(jié)合并阻止產(chǎn)物生成，使酶的催化活性降低，稱酶的反競爭性抑制。反競爭性抑制的速度方程與圖形特征反競爭性抑制的雙倒數(shù)圖形特征

反競爭性抑制的特點(diǎn)：⑴反競爭性抑制劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)不一定與底物的分子結(jié)構(gòu)類似；⑵抑制劑與底物可同時(shí)與酶的不同部位結(jié)合；⑶必須有底物存在，抑制劑才能對(duì)酶產(chǎn)生抑制作用；抑制程度隨底物濃度的增加而增加；⑷動(dòng)力學(xué)參數(shù)：Km減小，Vm降低。3．非競爭性抑制：抑制劑既可以與游離酶結(jié)合，也可以與ES復(fù)合物結(jié)合，使酶的催化活性降低，稱為非競爭性抑制。

非競爭性抑制的速度方程與圖形特征非競爭性抑制的雙倒數(shù)圖形特征非競爭性抑制的特點(diǎn)：⑴非競爭性抑制劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)不一定與底物的分子結(jié)構(gòu)類似；⑵底物和抑制劑分別獨(dú)立地與酶的不同部位相結(jié)合；⑶抑制劑對(duì)酶與底物的結(jié)合無影響，故底物濃度的改變對(duì)抑制程度無影響；⑷動(dòng)力學(xué)參數(shù)：Km值不變，Vm值降低。

六、激活劑對(duì)反應(yīng)速度的影響

能夠促使酶促反應(yīng)速度加快的物質(zhì)稱為酶的激活劑。酶的激活劑大多數(shù)是無機(jī)離子，如K+、Mg2+、Mn2+、Cl-等。

第四節(jié)酶的調(diào)節(jié)

生物體內(nèi)的各種生理活動(dòng)均以一定的物質(zhì)代謝為基礎(chǔ)。為了適應(yīng)某種生理活動(dòng)的變化，需要對(duì)一定的代謝活動(dòng)進(jìn)行調(diào)節(jié)。通過對(duì)酶的催化活性的調(diào)節(jié)，就可以達(dá)到調(diào)節(jié)代謝活動(dòng)的目的?？梢酝ㄟ^改變其催化活性而使整個(gè)代謝反應(yīng)的速度或方向發(fā)生改變的酶就稱為限速酶或關(guān)鍵酶。一、酶結(jié)構(gòu)的調(diào)節(jié)

酶結(jié)構(gòu)的調(diào)節(jié)是通過對(duì)現(xiàn)有酶分子結(jié)構(gòu)的影響來改變酶的催化活性的調(diào)節(jié)方式。酶結(jié)構(gòu)的調(diào)節(jié)是一種快速調(diào)節(jié)方式。

（一）變構(gòu)調(diào)節(jié)（別構(gòu)調(diào)節(jié)）：

某些代謝物能與變構(gòu)酶分子上的變構(gòu)部位特異性結(jié)合，使酶的分子構(gòu)象發(fā)生改變，從而改變酶的催化活性以及代謝反應(yīng)的速度，這種調(diào)節(jié)作用就稱為變構(gòu)調(diào)節(jié)(allostericregulation)。具有變構(gòu)調(diào)節(jié)作用的酶就稱為變構(gòu)酶。凡能使酶分子變構(gòu)并使酶的催化活性發(fā)生改變的代謝物就稱為變構(gòu)劑。1．變構(gòu)調(diào)節(jié)的機(jī)制：

變構(gòu)酶一般是多亞基構(gòu)成的聚合體，一些亞基為催化亞基，另一些亞基為調(diào)節(jié)亞基。當(dāng)調(diào)節(jié)亞基或調(diào)節(jié)部位與變構(gòu)劑結(jié)合后，就可導(dǎo)致酶的空間構(gòu)象發(fā)生改變，從而導(dǎo)致酶的催化活性中心的構(gòu)象發(fā)生改變而致酶活性的改變。

2．協(xié)同效應(yīng)：

當(dāng)變構(gòu)酶的一個(gè)亞基與其配體（底物或變構(gòu)劑）結(jié)合后，能夠通過改變相鄰亞基的構(gòu)象而使其對(duì)配體的親和力發(fā)生改變，這種效應(yīng)就稱為變構(gòu)酶的協(xié)同效應(yīng)。如果對(duì)相鄰亞基的影響是導(dǎo)致其對(duì)配體的親和力增加，則稱為正協(xié)同效應(yīng)；反之，則稱為負(fù)協(xié)同效應(yīng)。

觀察變構(gòu)酶的底物濃度對(duì)酶促反應(yīng)速度影響時(shí)，可發(fā)現(xiàn)ν～[S]為一“S”形曲線。這是由于底物對(duì)變構(gòu)酶存在同促正協(xié)同效應(yīng)。

當(dāng)存在異促正協(xié)同效應(yīng)時(shí)，“S”形曲線左移，酶促反應(yīng)速度加快；當(dāng)存在異促負(fù)協(xié)同效應(yīng)時(shí)，“S”形曲線右移，酶促反應(yīng)速度減慢。

3.變構(gòu)調(diào)節(jié)的方式：變構(gòu)酶通常為代謝途徑的起始關(guān)鍵酶，而變構(gòu)劑則為代謝途徑的終產(chǎn)物。因此，變構(gòu)劑一般以反饋方式對(duì)代謝途徑的起始關(guān)鍵酶進(jìn)行調(diào)節(jié)，最常見的為負(fù)反饋調(diào)節(jié)。

4．變構(gòu)調(diào)節(jié)的特點(diǎn)：⑴酶活性的改變通過酶分子構(gòu)象的改變而實(shí)現(xiàn)；⑵酶的變構(gòu)僅涉及非共價(jià)鍵的變化；⑶調(diào)節(jié)酶活性的因素為代謝物；⑷為一非耗能過程；⑸無放大效應(yīng)。

（二）共價(jià)修飾調(diào)節(jié)：

酶蛋白分子中的某些基團(tuán)可以在其他酶的催化下發(fā)生共價(jià)修飾，從而導(dǎo)致酶活性的改變，稱為共價(jià)修飾調(diào)節(jié)。共價(jià)修飾調(diào)節(jié)也是體內(nèi)快速調(diào)節(jié)代謝活動(dòng)的一種重要的方式。最常見的共價(jià)修飾方式有：磷酸化-脫磷酸化，-SH--S-S-，乙?；?脫乙?；?，腺苷化-脫腺苷化等。

1．共價(jià)修飾的機(jī)制：

共價(jià)修飾酶通常在兩種不同的酶的催化下發(fā)生修飾或去修飾，從而引起酶分子在有活性形式與無活性形式之間進(jìn)行相互轉(zhuǎn)變。

2．共價(jià)修飾調(diào)節(jié)的方式：共價(jià)修飾調(diào)節(jié)一般與激素的調(diào)節(jié)相聯(lián)系，其調(diào)節(jié)方式為級(jí)聯(lián)反應(yīng)。

3．共價(jià)修飾調(diào)節(jié)的特點(diǎn)：⑴酶以兩種不同修飾和不同活性的形式存在；⑵有共價(jià)鍵的變化；⑶受其他調(diào)節(jié)因素（如激素）的影響；⑷一般為耗能過程；⑸存在放大效應(yīng)。

（三）酶原的激活：

處于無活性狀態(tài)的酶的前身物質(zhì)就稱為酶原。酶原在一定條件下轉(zhuǎn)化為有活性的酶的過程稱為酶原的激活。酶原的激活過程通常伴有酶蛋白一級(jí)結(jié)構(gòu)的改變。

胰蛋白酶/腸激酶

胰蛋白酶原————————→

胰蛋白酶

+N端6肽片段

酶原激活的機(jī)制為：酶原分子一級(jí)結(jié)構(gòu)的改變導(dǎo)致了酶原分子空間結(jié)構(gòu)的改變，使催化活性中心得以形成，故使其從無活性的酶原形式轉(zhuǎn)變?yōu)橛谢钚缘拿?。酶原激活的生理意義在于：保護(hù)自身組織細(xì)胞不被酶水解消化。

二、酶含量的調(diào)節(jié)

酶含量的調(diào)節(jié)是指通過改變細(xì)胞中酶蛋白合成或降解的速度來調(diào)節(jié)酶分子的絕對(duì)含量，影響其催化活性，從而調(diào)節(jié)代謝反應(yīng)的速度。酶含量的調(diào)節(jié)是機(jī)體內(nèi)遲緩調(diào)節(jié)的重要方式。

（一）酶蛋白合成的調(diào)節(jié)：

酶蛋白的合成速度通常通過一些誘導(dǎo)劑或阻遏劑來進(jìn)行調(diào)節(jié)。凡能促使基因轉(zhuǎn)錄增強(qiáng)，從而使酶蛋白合成增加的物質(zhì)就稱為誘導(dǎo)劑；反之，則稱為阻遏劑。

（二）酶蛋白降解的調(diào)節(jié)：通過調(diào)節(jié)酶的降解速度以控制酶的活性。三、同工酶的調(diào)節(jié)

在同一種屬中，催化活性相同而酶蛋白的分子結(jié)構(gòu)，理化性質(zhì)及免疫學(xué)性質(zhì)不同的一組酶稱為同工酶(isoenzyme)。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。

乳酸脫氫酶同工酶（LDHs）為四聚體，在體內(nèi)共有五種分子形式，即LDH1（H4），LDH2（H3M），LDH3（H2M2），LDH4（HM3）和LDH5（M4）。

心肌中以LDH1含量最多，LDH1對(duì)乳酸的親和力較高，因此它的主要作用是催化乳酸轉(zhuǎn)變?yōu)楸嵩龠M(jìn)一步氧化分解，以供應(yīng)心肌的能量。在骨骼肌中含量最多的是LDH5，LDH5對(duì)丙酮酸的親和力較高，因此它的主要作用是催化丙酮酸轉(zhuǎn)變?yōu)槿樗?，以促進(jìn)糖酵解的進(jìn)行。

第五節(jié)固定化酶的制備1、固定化酶的概念和優(yōu)點(diǎn)

固定化酶是指借助于物理和化學(xué)的方法把酶束縛在一定空間內(nèi)并仍具有催化活性的酶制劑。廣義的固定化酶又包括固定化酶和固定化細(xì)胞兩類。

固定化酶在催化反應(yīng)中具有如下優(yōu)點(diǎn)：①酶經(jīng)固定化后，穩(wěn)定性有了提高；②可反復(fù)使用，提高使用效率、降低成本；③有一定機(jī)械強(qiáng)度，可進(jìn)行柱式反應(yīng)或分批反應(yīng)，使反應(yīng)連續(xù)化、自動(dòng)化，適合于現(xiàn)代化規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)；④極易和產(chǎn)物分離，酶不混入產(chǎn)物中，簡化了產(chǎn)品的純化工藝。2、固定化酶的制備方法（1）吸附法使酶分子吸附于水不溶性的載體上，有物理吸附法及離子交換劑吸附法。用于物理吸附法的載體有高嶺土、磷酸鈣凝膠、多孔玻璃、等。用于離子吸附法的載體有CM-纖維素、DEAE-纖維素和DEAE－Sephadex、合成的大孔陽離子和陰離子交換樹脂等。

吸附法的優(yōu)點(diǎn)：

a操作簡單，可選用帶不同電荷和不同形狀的載體。

b固定化過程可能與純化過程同時(shí)實(shí)現(xiàn)，酶失活后載體仍可再生。

吸附法缺點(diǎn)：

a最適吸附酶量無規(guī)律遵循，對(duì)不同載體和不同酶的吸附條件不同，吸附量與酶活力不一定呈平行關(guān)系。

b酶與載體之間結(jié)合力不強(qiáng)，酶易于脫落，導(dǎo)致酶活力下降而污染產(chǎn)物。（2）共價(jià)結(jié)合法是將酶分子的活性基團(tuán)與載體表面活潑基團(tuán)之間經(jīng)化學(xué)反應(yīng)形成共價(jià)鍵的連接法。

共價(jià)結(jié)合法有數(shù)十種，如重氮化、迭氮化、酸酐活化法、異硫氰酸酯法、雙功能試劑反應(yīng)等。優(yōu)點(diǎn)：酶與載體結(jié)合牢固，操作穩(wěn)定性良好。缺點(diǎn)：載體需活化，固定化操作復(fù)雜，反應(yīng)條件較劇烈，酶易失活并產(chǎn)生空間位阻效應(yīng)。（3）交聯(lián)法是用雙功能或多功能試劑使酶分子內(nèi)或分子間彼此連接成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)而使酶固定化的技術(shù)。有4種方法：交聯(lián)酶法酶與輔助蛋白交聯(lián)法吸附交聯(lián)法載體交聯(lián)法。

常用交聯(lián)劑有戊二醛、雙重氮聯(lián)苯胺-2，2’