生物化學(xué)第四章 酶學(xué)

生物化學(xué)第四章酶學(xué)第一頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期日第三章

酶第二頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期日第一節(jié)酶學(xué)概論第三頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期日1、酶是一類具有高效率、高度專一性、活性可調(diào)節(jié)的生物催化劑。生物催化劑：酶(enzyme)

核酶(ribozyme)

脫氧核酶(deoxyribozyme)一、酶的概念及其作用特點(diǎn)第四頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期日2、酶與非生物催化劑相比的幾點(diǎn)共性：

①催化效率高，用量少（細(xì)胞中含量低）。

②加快反應(yīng)速度但不改變化學(xué)反應(yīng)平衡點(diǎn)。

③降低反應(yīng)活化能。

④反應(yīng)前后自身結(jié)構(gòu)不變。第五頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期日第六頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期日酶促反應(yīng)機(jī)理第七頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期日3、酶催化反應(yīng)的特點(diǎn)（1）催化效率更高酶催化反應(yīng)速度是相應(yīng)的無催化反應(yīng)的108-1020倍，并且高出非酶催化反應(yīng)速度至少幾個(gè)數(shù)量級。第八頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期日（2）專一性高酶對反應(yīng)的底物和產(chǎn)物都有極高的專一性，幾乎沒有副反應(yīng)發(fā)生。（3）反應(yīng)條件溫和常溫、常壓，中性pH環(huán)境。（4）活性可調(diào)節(jié)別構(gòu)調(diào)節(jié)、酶的共價(jià)修飾、酶的合成、活化與降解等。（5）酶的催化活性離不開輔酶、輔基、金屬離子第九頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期日二、酶的化學(xué)本質(zhì)及其組成（一）酶的化學(xué)本質(zhì)絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)證據(jù)：（1）酸水解的產(chǎn)物是氨基酸，能被蛋白酶水解失活；（2）具有蛋白質(zhì)的一切共性，凡是能使蛋白質(zhì)變性的因素都能使酶變性；（具有蛋白質(zhì)的顏色反應(yīng)）少數(shù)酶是RNA（核酶）第十頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期日★Ribozyme核酶（具有催化功能的RNA）（1）80年代初，ThomasCech和SidneyAltman

四膜蟲L19RNA具有生物催化功能，催化rRNA前體的剪接

（2）1983年Atman和PaceE.ColiRNaseP中的RNA具有加工tRNA前體的催化功能第十一頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期日（二）酶的化學(xué)組成單純酶類(simpleenzyme)：僅由蛋白質(zhì)組成脲酶、溶菌酶、淀粉酶、脂肪酶、核糖核酸酶等綴合酶類（conjugatedenzyme):全酶（holoenzyme)=脫輔基酶（apoenzye)+輔因子(cofactor)：超氧化物歧化酶(Cu2+、Zn2+）、乳酸脫氫酶（NAD+）第十二頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期日酶的輔助因子主要有金屬離子和有機(jī)化合物金屬離子：Fe2+、Fe3+

、Zn2+、Cu+、Cu2+、

Mn2+、、Mn3+、Mg2+

、K+、Na+

、Mo6+

、Co2+等。有機(jī)化合物：NAD，NADP，F(xiàn)AD，生物素，卟啉等輔酶(coenzyme)：與酶蛋白結(jié)合較松，可透析除去。輔基(prostheticgroup)：與酶蛋白結(jié)合較緊。第十三頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期日酶蛋白決定酶專一性，輔助因子決定酶促反應(yīng)的類型和反應(yīng)的性質(zhì)。NAD+構(gòu)成專一性強(qiáng)的乳酸脫氫酶、醇脫氫酶、蘋果酸脫氫酶、異檸檬酸脫氫酶。第十四頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期日四、酶的分類及命名（一）、

習(xí)慣命名

1、依據(jù)底物來命名（絕大多數(shù)酶）：蛋白酶、淀粉酶

2、依據(jù)催化反應(yīng)的性質(zhì)命名：水解酶、轉(zhuǎn)氨酶

3、結(jié)合上述兩個(gè)原則命名：琥珀酸脫氫酶。

4、有時(shí)加上酶的來源胃蛋白酶、牛胰凝乳蛋白酶第十五頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期日（二）國際系統(tǒng)命名★基本原則：明確標(biāo)明酶的底物及催化反應(yīng)的性質(zhì)（底物為水時(shí)可略去不寫）。如：谷丙轉(zhuǎn)氨酶的系統(tǒng)名稱：丙氨酸：α-酮戊二酸氨基轉(zhuǎn)移酶第十六頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期日★★

國際系統(tǒng)分類法及編號（EC編號）（1）按反應(yīng)性質(zhì)分六大類，用1、2、3、4、5、6表示。（2）根據(jù)底物中被作用的基團(tuán)或鍵的特點(diǎn)，將每一大類分為若干個(gè)亞類，編號用1、2、3。（3）每個(gè)亞類又可分為若干個(gè)亞一亞類，用編號1、2、3表示。每一個(gè)酶的編號由4個(gè)數(shù)字組成，中間以“·”隔開。第一個(gè)數(shù)字表示大類，第二個(gè)數(shù)字表示亞類，第三個(gè)表示亞-亞類，第四個(gè)數(shù)字表示在亞-亞中的編號。第十七頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期日舉例：乙醇脫氫酶EC1.1.1.1，乳酸脫氫酶EC1.1.1.27，蘋果酸脫氫酶EC1.1.1.37

第一個(gè)數(shù)字表示大類：氧化還原第二個(gè)數(shù)字表示反應(yīng)基團(tuán)：醇基第三個(gè)數(shù)字表示電子受體：NAD+或NADP+第四個(gè)數(shù)字表示此酶底物：乙醇，乳酸，蘋果酸。大類有：氧、轉(zhuǎn)、水、裂、異、合第十八頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期日1、氧化還原酶類催化氧化還原反應(yīng)：A·2H+B=A+B·2H

乳酸：NAD+氧化還原酶（EC1.1.1.27），習(xí)慣名：乳酸脫氫酶

第十九頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期日2、轉(zhuǎn)移酶類

AB+C=A+BCAla：酮戊二酸氨基移換酶（EC2.6.1.2），習(xí)慣名：谷丙轉(zhuǎn)氨酶第二十頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期日3、水解酶類催化水解反應(yīng)，包括淀粉酶、核酸酶、蛋白酶、脂酶。亮氨酸氨基肽水解酶（EC3.4.1.1），習(xí)慣名：Ile氨肽酶。第二十一頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期日4、裂合酶類（裂解酶）催化從底物上移去一個(gè)基團(tuán)而形成雙鍵的反應(yīng)或其逆反應(yīng)二磷酸酮糖裂合酶（EC4.1.2.7），習(xí)慣名：醛縮酶第二十二頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期日5、異構(gòu)酶（EC5.3.1.9）催化同分異構(gòu)體相互轉(zhuǎn)化6-磷酸Glc異構(gòu)酶第二十三頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期日6、合成酶（連接酶）催化一切必須與ATP分解相偶聯(lián)、并由兩種物質(zhì)合成一種物質(zhì)的反應(yīng)。UTP：氨連接酶（CTP合成酶）P240反應(yīng)式L-酪氨酸：tRNA連接酶（酪氨酰tRNA合成酶）T4DNA連接酶第二十四頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期日六、酶的活力測定與分離純化1、酶活力與酶促反應(yīng)速度酶活力：在一定條件下，酶催化某一反應(yīng)的反應(yīng)速度（一般測初速度）。酶促反應(yīng)速度：單位時(shí)間、單位體積中底物的減少量或產(chǎn)物的增加量。單位：濃度/單位時(shí)間。第二十五頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期日

研究酶促反應(yīng)速度，以酶促反應(yīng)的初速度為準(zhǔn)：

(底物消耗≤5%）。第二十六頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期日2、酶的活力單位（U）國際單位（IU單位）：在最適反應(yīng)條件下，每分鐘催化1umol底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物所需的酶量，稱一個(gè)國際單位（IU），

1IU=1umol/min國際單位（Katal,Kat單位）：在最適反應(yīng)條件下，每秒鐘催化1mol底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物所需的酶量，稱Kat單位

1Kat=60*106IU第二十七頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期日最適條件：最適溫度（25℃或37℃）,最適pH、最適緩沖液離子強(qiáng)度、最適底物濃度。

底物濃度（1）通常很大，使酶飽和

（2）底物消耗≤5%[sucrose]V零級反應(yīng)[enzyme]V一級反應(yīng)第二十八頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期日BUT………限制性核酸內(nèi)切酶3種定義：用粘度法測活性：30℃，1分鐘，使底物DNA溶液的比粘度下降25%的酶量為1個(gè)酶單位。轉(zhuǎn)化率法：5分鐘使1ug供體DNA殘留37%的轉(zhuǎn)化活性所需的酶量為1個(gè)酶單位。凝膠電泳法測活：37℃，1小時(shí)，使1ugλDNA完全水解的酶量為1個(gè)酶單位。第二十九頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期日淀粉酶兩種定義：A：1g可溶性starch，在1h內(nèi)液化所需的enzyme量。B：lml2%可溶性starch，在1h內(nèi)液化所需的enzyme量。1g酶制劑溶于1000mlH2O，取0.5ml與2%的starch20ml反應(yīng)，pH6.0，10分鐘完全液化，求酶活力。A：20×2%×1/0.5×1000×60/10=4800u/克enzyme制劑B：20/0.5×1000×60/10=240000u/克enzyme制劑第三十頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期日3、酶的比活力Specificactivity每毫克酶蛋白所具有的酶活力。單位：U/mg蛋白質(zhì)。酶的比活力是分析酶的含量與純度的重要指標(biāo)。第三十一頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期日4、酶活力的測定方法分光光度法熒光法同位素法電化學(xué)法第三十二頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期日影響酶活力的因素：pH對酶促反應(yīng)速度的影響：1.pH影響酶活力的因素①影響酶蛋白構(gòu)象，過酸或過堿會使酶變性。②影響酶和底物分子解離狀態(tài)，尤其是酶活性中心的解離狀態(tài)，最終影響ES形成。③影響酶和底物分子中另外一些基團(tuán)解離，這些基團(tuán)的離子化狀態(tài)影響酶的專一性及活性中心構(gòu)象。第三十三頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期日2．酶的最適pH和穩(wěn)定性pH

最適pH：使酶促反應(yīng)速度達(dá)到最大時(shí)的介質(zhì)pH。第三十四頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期日溫度對酶促反應(yīng)速度的影響：1．最適溫度及影響因素溫度對酶促反應(yīng)速度的影響有兩個(gè)方面：①提高溫度，加快反應(yīng)速度。②提高溫度，酶變性失活。

溫度系數(shù)Q10：溫度升高10℃，反應(yīng)速度與原來的反應(yīng)速度之比，大多數(shù)酶的Q10一般為1~2。溫血?jiǎng)游锏拿?，最適溫度35℃—40℃，植物酶最適溫度40℃—50℃，細(xì)菌TaqDNA聚合酶70℃。最適溫度不是酶的特征常數(shù)，它與底物種類、作用時(shí)間、pH、離子強(qiáng)度等因素有關(guān)。第三十五頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期日第三十六頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期日酶的穩(wěn)定性溫度在某一時(shí)間范圍內(nèi)，酶活性不降低的最高溫度稱該酶的穩(wěn)定性溫度。

酶濃度高、不純、有底物、抑制劑和保護(hù)劑會使穩(wěn)定性溫度增高。酶的保存：①液體酶制劑可以利用上述5種因素中的幾種，低溫短暫保存。②凍干粉可在在低溫冰箱中較長期保存。第三十七頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期日激活劑對酶促反應(yīng)速度的影響凡是能提高酶活性的物質(zhì)，都稱為激活劑。無機(jī)離子或簡單有機(jī)化合物對酶的激活。無機(jī)離子或蛋白酶對酶原的激活。第三十八頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期日抑制劑對酶促反應(yīng)速度的影響：變性作用(denaturation)：抑制作用(inhibition)：使酶活力下降或喪失但并不引起酶蛋白變性變性劑沒有選擇性抑制劑有不同程度的選擇性第三十九頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期日研究抑制劑對酶的作用有重大的意義：（1）藥物作用機(jī)理和抑制劑型藥物的設(shè)計(jì)與開（2）了解生物體的代謝途徑，進(jìn)行人為調(diào)控或代謝控制發(fā)酵（3）通過抑制劑試驗(yàn)研究酶活性中心的構(gòu)象及其化學(xué)功能基團(tuán)，不僅可以設(shè)計(jì)藥物，而且也是酶工程和化學(xué)修飾酶、酶工業(yè)的基礎(chǔ)第四十頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期日一些重要的抑制劑1、不可逆抑制劑：（1）非專一性不可逆抑制劑

與酶的活性中心以及活性中心外的某一類或幾類必需基團(tuán)反應(yīng)第四十一頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期日①、有機(jī)磷的?；锒惐柞７―FP，神經(jīng)毒氣）和許多有機(jī)