生物化學(xué)-第四章　酶（下）

2024/1/171第三節(jié)酶代謝動(dòng)力學(xué)2024/1/172一研究內(nèi)容：酶促反響動(dòng)力學(xué)研究酶促反響的速度以及影響速度的各種因素的科學(xué)。

酶促反響的影響因素主要包括酶的濃度、底物的濃度、pH、溫度、抑制劑和激活劑等。2024/1/173二、影響反響速度的因素(一)酶的濃度2024/1/1742024/1/175當(dāng)?shù)孜餄舛容^低時(shí)反響速度與底物濃度成正比；反響為一級反響。[S]VVmax2024/1/176隨著底物濃度的增高反響速度不再成正比例加速；反響為混合級反響。[S]VVmax2024/1/177當(dāng)?shù)孜餄舛雀哌_(dá)一定程度反響速度不再增加，達(dá)最大速度；反響為零級反響。[S]VVmax2024/1/178〔二〕.底物濃度[S]1.酶促反響速度V與底物濃度[S]的關(guān)系2024/1/179底物濃度對反響速度的影響單底物、單產(chǎn)物反響酶促反響速度一般在規(guī)定的反響條件下，用單位時(shí)間內(nèi)底物的消耗量和產(chǎn)物的生成量來表示反響速度取其初速度，即底物的消耗量很小〔一般在5﹪以內(nèi)〕時(shí)的反響速度底物濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于酶濃度2024/1/17102.Michaelis-Menten方程和米氏常數(shù)

1913年，德國化學(xué)家Michaelis和Menten根據(jù)中間產(chǎn)物學(xué)說對酶促反響的動(dòng)力學(xué)進(jìn)行研究，推導(dǎo)出了表示整個(gè)反響中底物濃度和反響速度關(guān)系的著名公式，稱為米氏方程。2024/1/1711Michaelis與Menten開展出酶作用動(dòng)力學(xué)MichaelisMentenNelson&Cox(2000)LehningerPrinciplesofBiochemistry(3e)p.2582024/1/17121中間產(chǎn)物學(xué)說(1903年HenriWurtz提出)p355在酶催化的反響中，第一步是酶與底物形成酶－底物中間復(fù)合物。當(dāng)?shù)孜锓肿釉诿缸饔孟掳l(fā)生化學(xué)變化后，中間復(fù)合物再分解成產(chǎn)物和酶。E+S====E-SP+E許多實(shí)驗(yàn)事實(shí)證明了E－S復(fù)合物的存在。E－S復(fù)合物形成的速率與酶和底物的性質(zhì)有關(guān)。過氧化物酶催化過氧化氫分解反響時(shí),過氧化物酶本身具有645,583,548,498nm四個(gè)吸收峰,當(dāng)反響發(fā)生時(shí),光譜性質(zhì)完全發(fā)生改變,只有561,530.5nm兩個(gè)吸收峰,反響完成后又恢復(fù)成原來的四吸收峰光譜性質(zhì).2024/1/1713E+SP+EES能量水平反應(yīng)過程

G

E1

E2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，使反響沿一個(gè)低活化能的途徑進(jìn)行，降低反響所需活化能，所以能加快反響速度。2024/1/1714酶催化作用的本質(zhì)是酶的活性中心與底物分子通過短程非共價(jià)力(如氫鍵,離子鍵和疏水鍵等)的作用，形成E-S反響中間物，其結(jié)果使底物的價(jià)鍵狀態(tài)發(fā)生形變或極化，起到激活底物分子和降低過渡態(tài)活化能作用。2024/1/1715(1)米氏方程的推導(dǎo)1913米氏方程的三個(gè)假設(shè)：〔1〕快速平衡：①反響初期，產(chǎn)物的生成量極少，E+P→ES可忽略不計(jì)；②〔S〕>>〔E〕,[S]-[ES]≈[S]③反響系統(tǒng)處于快速平衡狀態(tài)，即〔ES〕生成產(chǎn)物的速度可以忽略不計(jì)2024/1/17161925米氏方程的三個(gè)假設(shè)：〔1〕穩(wěn)態(tài)平衡：①反響初期，產(chǎn)物的生成量極少，E+P→ES可忽略不計(jì)；②〔S〕>>〔E〕,[S]-[ES]≈[S]③反響系統(tǒng)處于穩(wěn)態(tài)平衡狀態(tài)，即〔ES〕的形成速度等于〔ES〕的分解速度：2024/1/1717根據(jù)中間產(chǎn)物學(xué)說，酶促反響分兩步進(jìn)行:2米氏方程的推導(dǎo)：2024/1/17182024/1/1719米氏方程Km即為米氏常數(shù)，Vmax為最大反響速度V為實(shí)際反響速度當(dāng)反響速度等于最大速度一半時(shí),即V=1/2Vmax,Km=[S]上式表示,米氏常數(shù)是反響速度為最大值的一半時(shí)的底物濃度。因此,米氏常數(shù)的單位為mol/L。3米氏常數(shù)的意義及測定2024/1/17202.1米氏方程的意義Km是酶的特征常數(shù)，只與酶的性質(zhì)有關(guān)，與酶濃度無關(guān)?！?〕鑒定酶：通過測定Km，可鑒別不同來源或相同來源但在不同發(fā)育階段，不同生理狀態(tài)下催化相同反響的酶是否是屬于同一種酶?！?〕判斷酶的最適底物；〔3〕1/km近似代表酶對底物的親和力；〔4〕指出了[S]與V的關(guān)系，利于計(jì)算；5〕判斷代謝的方向；〔6〕計(jì)算一定速度下底物濃度；〔7〕了解酶的底物在體內(nèi)具有的濃度水平；〔8〕判斷抑制類型。2024/1/17212.2關(guān)于米氏常數(shù)Km的幾點(diǎn)說明：不同的酶具有不同Km值，它是酶的一個(gè)重要的特征物理常數(shù)。Km值只是在固定的底物，一定的溫度和pH條件下，一定的緩沖體系中測定的，不同條件下的同一種酶具有不同的Km值。Km值表示酶與底物之間的親和程度：Km值大表示親和程度小，酶的催化活性低;Km值小表示親和程度大,酶的催化活性高。〔同一種酶有幾種底物就有幾個(gè)Km值，其中Km值最小的底物一般稱為該酶的最適底物或天然底物〕2024/1/17222.3米氏常數(shù)的測定〔1〕s-v〔2〕雙倒數(shù)作圖法

2024/1/1723從米氏方程中求得：當(dāng)反響速度到達(dá)最大反響速度的90%，求底物濃度90%V=100%V[S]/(km+[S])v=——————Vmax·[S]km+[S]即[S]=9km在進(jìn)行酶活力測定時(shí)，通常用4km的底物濃度即可。計(jì)算一定速度下底物濃度2024/1/1724〔三〕pH的影響大局部酶的pH-酶活曲線是鐘形曲線在一定的pH值活力最高，稱最適pH。pH穩(wěn)定性：在一定pH范圍內(nèi)酶是穩(wěn)定的pH對酶作用的影響機(jī)制：1.環(huán)境過酸、過堿使酶變性失活；2.影響酶活性基團(tuán)的解離；3.影響底物的解離。2024/1/17252024/1/1726〔四〕溫度的影響酶活隨溫度變化的曲線是鐘形曲線，有一個(gè)最高點(diǎn)，即最適溫度一方面是溫度升高,酶促反響速度加快。另一方面,溫度升高,酶的高級結(jié)構(gòu)將發(fā)生變化或變性，導(dǎo)致酶活性降低甚至喪失。因此大多數(shù)酶都有一個(gè)最適溫度。在最適溫度條件下,反響速度最大。2024/1/1727高溫兩種不同影響：1.溫度升高，反響速度加快；2.溫度升高，酶熱變性速度加快。Tv最適溫度低溫影響：1.溫度降低，酶活性降低

2.溫度過低,酶無活性但不變性2024/1/1728〔五〕激活劑的影響但凡能提高酶活性的物質(zhì)都稱為激活劑。大局部激活劑是離子或簡單有機(jī)化合物。按照分子大小，可分為三類：1.無機(jī)離子金屬離子：K+，Na+，Ca2+，Mg2+，Zn2+，F(xiàn)e2+陰離子：Br-Cl-I-CN-PO34-2.中等大小有機(jī)分子：復(fù)原劑、EDTA3.蛋白質(zhì)這些離子或分子可與酶分子上的氨基酸側(cè)鏈基團(tuán)結(jié)合，可能是酶活性部位的組成局部，也可能作為輔酶或輔基的一個(gè)組成局部起作用。2024/1/1729一般情況下，一種激活劑對某種酶是激活劑，而對另一種酶那么起抑制作用；對于同一種酶，不同激活劑濃度會(huì)產(chǎn)生不同的作用。應(yīng)用激活劑時(shí)應(yīng)注意2024/1/1730〔六〕抑制劑〔inhibitor〕使酶活力下降，但不引起酶蛋白變性的作用稱為抑制作用。能引起抑制作用的物質(zhì)叫做酶的抑制劑。抑制劑與酶分子上的某些必需基團(tuán)反響，引起酶活力下降，甚至喪失，但并不使酶變性。酶的抑制劑一般具備兩個(gè)方面的特點(diǎn)：a.在化學(xué)結(jié)構(gòu)上與被抑制的底物分子或底物的過渡狀態(tài)相似。b.能夠與酶以非共價(jià)或共價(jià)的方式形成比較穩(wěn)定的復(fù)合體或結(jié)合物。2024/1/1731抑制作用根據(jù)可逆性可分為兩類：可逆抑制不可逆抑制。表示方法：抑制分?jǐn)?shù)2024/1/1732抑制作用的類型

非專一性不可逆抑制不可逆抑制作用專一性不可逆抑制抑制作用競爭性抑制可逆抑制作用非競爭性抑制反競爭性抑制2024/1/17331.可逆抑制劑與酶的結(jié)合是可逆的，可用透析法除去抑制劑，恢復(fù)酶活。根據(jù)抑制劑與底物的關(guān)系，可逆抑制可分為三種：

競爭性抑制、非競爭性抑制、反競爭性抑制2024/1/1734〔1〕競爭性抑制2024/1/17352024/1/17362024/1/1737特點(diǎn)：①抑制劑結(jié)構(gòu)與底物類似，與活性中心結(jié)合，二者競爭酶的結(jié)合部位;②抑制劑與底物結(jié)合部位相同，酶活性降低③抑制劑濃度與其抑制程度成正比，但通過增加底物濃度可以使抑制程度減?、軇?dòng)力學(xué)參數(shù)：

Km增大Vmax不變，雙倒數(shù)直線相交于縱軸2024/1/1738草酸鹽草酰乙酸丙二酸戊二酸琥珀酸鹽2024/1/17392024/1/1740〔2〕非競爭性抑制2024/1/17412024/1/17422024/1/1743非競爭性抑制作用：底物和抑制劑同時(shí)與酶結(jié)合，但形成的EIS不能進(jìn)一步轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)物。S+EESE+P+I↑↓EI+I↑EIS+[S]E+Pv=———————————V1+[I]/ki·[S]km+[S][S]v無IV/2km有I(′)2024/1/1744實(shí)例：重金屬離子〔Cu2+、Hg2+、Ag+、Pb2+〕金屬絡(luò)合劑〔EDTA、F-、CN-、N3-〕2024/1/1745b.非競爭性抑制非競爭性抑制劑無抑制劑-1/km1/v1/Vmax參加非競爭性抑制劑后，Km不變，而Vmax減小。1/[s]2024/1/1746特點(diǎn)：①酶可以同時(shí)與底物和抑制劑結(jié)合，引起酶分子構(gòu)象變化，并導(dǎo)至酶活性下降，兩者結(jié)構(gòu)不同，沒有競爭。②與酶活性中心以外的基團(tuán)結(jié)合，(大局部與巰基結(jié)合)，不與底物競爭酶的活性中心；③抑制劑濃度與其抑制程度成正比，但不能通過增加底物濃度使抑制程度減小，如某些金屬離子〔Cu2+、Ag+、Hg2+〕以及EDTA等，通常能與酶分子的調(diào)控部位中的-SH基團(tuán)作用，改變酶的空間構(gòu)象，引起非競爭性抑制。④動(dòng)力學(xué)參數(shù)：Km不變,Vmax變小，雙倒數(shù)直線相交于橫軸2024/1/1747〔3〕反競爭性抑制酶只有在與底物結(jié)合后，才能與抑制劑結(jié)合，引起酶活性下降。2024/1/1748(3)、反競爭性抑制作用酶與底物結(jié)合后抑制劑才能和酶結(jié)合2024/1/17492024/1/1750特點(diǎn)：①酶必須與底物結(jié)合后才能與抑制劑結(jié)合②與酶活性中心以外的基團(tuán)結(jié)合③抑制程度與I及S均成正比，不能通過增加底物濃度使抑制程度減小④動(dòng)力學(xué)參數(shù)：

Km、Vmax均變小，雙倒數(shù)直線是一組平行線2024/1/17512024/1/1752有無抑制劑存在時(shí)酶促反響的動(dòng)力學(xué)方程

2024/1/17532.不可逆抑制(irreversibleinhibition):

此類抑制劑通常以共價(jià)鍵與酶結(jié)合，不能用透析、超濾等方法除去。如低濃度的重金屬離子Hg2+、Ag+、As3+

可與酶分子SH結(jié)合，使酶活抑制。按抑制劑的選擇性，又可分為：專一性與非專一性不可逆抑制劑。2024/1/1754〔1〕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。①有機(jī)磷化合物②有機(jī)砷、汞化合物與巰基作用，抑制含巰基的酶。③氰化物、CO④重金屬銀、銅、鉛、汞等鹽類⑤烷化劑主要是含鹵素的化合物⑥復(fù)原劑，氧化劑，酰化劑2024/1/1755路易士氣巰基酶失活的酶2024/1/1756重金屬鹽引起的巰基酶中毒可用二巰基丙醇〔BAL〕解毒。BAL2024/1/1757農(nóng)藥敵百蟲、敵敵畏、1059等有機(jī)磷化合物能特異地與膽堿酯酶〔Cholineesterase〕活性中心絲氨酸殘基的羥基結(jié)合，使酶失活。有機(jī)磷化合物羥基酶失活的酶2024/1/1758敵百蟲敵敵畏有機(jī)磷殺蟲劑2024/1/1759膽堿乙?；改憠A酯酶膽堿乙酰膽堿

乙酰膽堿為生物體內(nèi)傳遞神經(jīng)沖動(dòng)的重要物質(zhì)。膽堿酯酶為羥基酶，有機(jī)磷殺蟲劑中毒時(shí)，此酶活受抑制，結(jié)果造成乙酰膽堿的堆積，造成神經(jīng)過度興奮直至抽搐而死?？捎媒饬锥▉碇委?。2024/1/1760〔2〕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。①Ks型〔根據(jù)S結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)〕具底物類似結(jié)構(gòu)，可與酶結(jié)合，帶活潑化學(xué)基團(tuán)，能修飾酶分子中的必需基團(tuán)反響主要取決于Ks之比②Kcat此類抑制物不但和S相似。且本身亦是酶的底物，具有潛伏的反響基團(tuán)，在酶對其修飾時(shí)活化，作用于酶的活性部位，使酶不可逆失活，亦稱自殺性底物2024/1/1761第五節(jié)酶活性的調(diào)節(jié)生物體內(nèi)的各種生理活動(dòng)均以一定的物質(zhì)代謝為根底。為了適應(yīng)某種生理活動(dòng)的變化，需要對一定的代謝活動(dòng)進(jìn)行調(diào)節(jié)。通過對酶的催化活性的調(diào)節(jié)，就可以到達(dá)調(diào)節(jié)代謝活動(dòng)的目的。2024/1/1762限速酶或關(guān)鍵酶：可以通過改變其催化活性而使整個(gè)代謝反響的速度或方向發(fā)生改變的酶就稱為限速酶或關(guān)鍵酶。調(diào)節(jié)方式：調(diào)節(jié)酶的活性(快)調(diào)節(jié)酶的數(shù)量(慢)2024/1/1763一、酶活性的調(diào)節(jié)〔一〕別構(gòu)(變構(gòu))調(diào)節(jié)1.定義：酶分子的非催化部位與某些化合物可逆地非共價(jià)結(jié)合后發(fā)生構(gòu)象的改變，進(jìn)行改變酶的活性狀態(tài)，稱為別構(gòu)調(diào)節(jié)。別構(gòu)酶：具有別構(gòu)作用的酶：亦稱變構(gòu)酶，由兩個(gè)以上亞基組成，除了具有與底物結(jié)合的活性中心外，還具有與調(diào)節(jié)劑結(jié)合的調(diào)節(jié)中心。當(dāng)酶與調(diào)節(jié)劑結(jié)合后，酶蛋白的構(gòu)象發(fā)生變化，從而引起酶活性的變化。別構(gòu)劑：能使酶發(fā)生別構(gòu)作用的物質(zhì)2024/1/17642.分類：相同（均為底物）：同促效應(yīng)（homotropiceffect）不同（效應(yīng)調(diào)節(jié)物）：異促效應(yīng)（heterotropiceffect）根據(jù)配體結(jié)合后對后繼配體的影響根據(jù)配體性質(zhì)正協(xié)同效應(yīng)（positivecooperativeeffect）負(fù)協(xié)同效應(yīng)（negativecooperativeeffect）2024/1/1765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)或變構(gòu)效應(yīng)。效應(yīng)劑別構(gòu)中心活性中心2024/1/17662024/1/17673判斷用飽和比值Rs〔CI：協(xié)同指數(shù)〕來表示：Rs＝＝811/nn:代表協(xié)同系數(shù)〔Hill系數(shù)〕正協(xié)同效應(yīng):n>1RS<81負(fù)協(xié)同效應(yīng):n<1RS>81位點(diǎn)被90%飽和時(shí)的底物濃度位點(diǎn)被10%飽和時(shí)的底物濃度2024/1/17684.別構(gòu)酶的特點(diǎn)★〔1〕一般是寡聚酶，由多亞基組成，包括結(jié)合部位、催化部位和調(diào)節(jié)〔別構(gòu)〕部位，即活性中心和別構(gòu)中心〔2〕具有別構(gòu)效應(yīng)。指酶和一個(gè)配體〔底物，調(diào)節(jié)物〕結(jié)合后可以影響酶和另一個(gè)配體〔底物〕的結(jié)合能力。酶活性的改變通過酶分子構(gòu)象的改變而實(shí)現(xiàn)；酶的變構(gòu)僅涉及非共價(jià)鍵的變化；為一非耗能過程；無放大效應(yīng)。動(dòng)力學(xué)〔3〕K型效應(yīng)物與V型效應(yīng)物[S]0.5K0.5〔4〕脫敏作用:別構(gòu)酶經(jīng)加熱或用化學(xué)試劑等處理，可引起別構(gòu)酶解離，失去調(diào)節(jié)活性，稱脫敏作用〔desensitization〕脫敏后的酶表現(xiàn)為米氏酶的雙曲線。2024/1/1769別構(gòu)酶常為多個(gè)亞基構(gòu)成的寡聚體，具

有別構(gòu)效應(yīng)，動(dòng)力學(xué)曲線為Ｓ形。變構(gòu)激活變構(gòu)抑制

變構(gòu)酶的Ｓ形曲線[S]V無變構(gòu)效應(yīng)劑

70別構(gòu)模型〔1〕協(xié)同模型〔對稱模型、齊變、WMC模型〕1965年由Monod、Wyman和Changeux提出。SSSSSSSSSST狀態(tài)（對稱亞基）R狀態(tài)（對稱亞基）SSSS對稱亞基對稱亞基齊步變化2024/1/1771要點(diǎn)：①亞基組成數(shù)目確定，地位相同，對稱②每個(gè)亞基只有一個(gè)結(jié)合位點(diǎn)③每種亞基有兩種狀態(tài)，無雜合狀態(tài)④變構(gòu)后對稱不變2024/1/1772序變模型〔KNF模型〕1966年由Koshland、Nemethy和Filmer提出。SSSSSSSSSSSSSS亞基全部處于R型亞基全部處于T型依次序變化2024/1/1773要點(diǎn)：①配體與亞基結(jié)合后才誘導(dǎo)狀態(tài)的改變，配體不在時(shí)只有一種構(gòu)象狀態(tài)②構(gòu)象改變序變進(jìn)行，存在雜合態(tài)③效應(yīng)可正可負(fù)2024/1/1774舉例：天冬氨酸轉(zhuǎn)氨甲酰酶(ATCase)2024/1/1775〔二〕共價(jià)調(diào)節(jié)

在其他酶的催化作用下，某些酶蛋白肽鏈上的一些基團(tuán)可與某種化學(xué)基團(tuán)發(fā)生可逆的共價(jià)結(jié)合，從而使酶在活性形式與非活性形式之間相互轉(zhuǎn)變，此過程稱為共價(jià)修飾。2024/1/1776常見類型磷酸化與脫磷酸化〔最常見〕乙酰化和脫乙?；谆兔摷谆佘栈兔撓佘栈?024/1/17771．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)生共價(jià)修飾〔covalentmodification〕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。2024/1/1778-OHThrSerTyr酶蛋白H2OPi酶蛋白磷酸酶

ATPADP蛋白激酶-O-PO32-ThrSerTyr酶蛋白酶蛋白的磷酸化修飾與去修飾2024/1/17792．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)方式為級聯(lián)反響(cascadereaction)。2024/1/1780腺苷酸環(huán)化酶（無活性）腺苷酸環(huán)化酶（有活性）

ATPcAMP↑

激素（胰高血糖素、腎上腺素等）+受體

PKA(無活性)

PKA(有活性)

糖原合酶

糖原合酶-P磷酸化酶b

磷酸化酶a-P

磷酸化酶b激酶

磷酸化酶b激酶-P

共價(jià)修飾酶的級聯(lián)反響2024/1/17813．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)。2024/1/1782〔三〕酶原激活酶原從前體蛋白質(zhì)變成活性酶的過程稱為酶原激活酶原：酶無活性的前體。酶原的激活：從無活性的酶原轉(zhuǎn)變?yōu)橛谢钚缘拿傅倪^程。激活劑：能使無活性的酶原激活的物質(zhì)。酶原激活的本質(zhì)：酶原的激活實(shí)質(zhì)上是酶活性部位形成或暴露的過程。糜蛋白質(zhì)酶、胃蛋白酶、胰蛋白酶、凝血酶。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。2024/1/1783

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2024/1/1784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腸激酶胰蛋白酶活性中心胰蛋白酶原的激活過程2024/1/17852024/1/1786胰蛋白酶原胰蛋白酶六肽腸激酶胰蛋白酶對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2024/1/1787二、酶數(shù)量的調(diào)節(jié)〔一〕合成速度調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)酶：指正常細(xì)胞內(nèi)存在的酶，它的含量較穩(wěn)定，受外界因素影響很小。主要受基因和代謝雙重調(diào)控誘導(dǎo)酶：在正常細(xì)胞中含量極少或沒有，當(dāng)細(xì)胞中參加特定誘導(dǎo)物后，誘導(dǎo)產(chǎn)生的酶，含量在誘導(dǎo)物存在下顯著增高，誘導(dǎo)物往往是該酶的底物或底物類似物.2024/1/1788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，那么稱為阻遏劑。1．代謝物的調(diào)節(jié)：2．激素的調(diào)節(jié)：〔二〕降解速度的調(diào)控：通過調(diào)節(jié)酶的降解速度以控制酶的活性。2024/1/1789三、同工酶定義：指有機(jī)體內(nèi)能催化同一種化學(xué)反響，但其酶蛋白本身的分子結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及至免疫學(xué)性質(zhì)均不相同的一組酶。存在于生物的同一種屬或同一個(gè)體的不同組織中，甚至同一組織、同一細(xì)胞中。類別：1原級同工酶,由于酶蛋白編碼基因不同而產(chǎn)生的同工酶稱原級同工酶;2次級同工酶:由于基因轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物mRNA或者其翻譯產(chǎn)物經(jīng)過不同的加工過程產(chǎn)生的同工酶稱次級同工酶。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)胞器在代謝上的不同需要。2024/1/1790乳酸脫氫酶〔LDH)MMMMM4LDH5HMMMM3HLDH4MMHHM2H2LDH3MHHHMH3LDH2HHHHH4LDH1H心肌型M骨胳肌型同工酶的典型代表2024/1/1791乳酸脫氫酶同工酶形成示意圖

mRNA多肽亞基四聚體結(jié)構(gòu)基因a

b乳酸脫氫酶同工酶電泳圖譜+–H4MH3M2H2M3HM4點(diǎn)樣線2024/1/1792不同組織中LDH同工酶的電泳圖譜LDH1(H4)LDH2(H3M)LDH3(H2M2)LDH4(HM3)LDH5(M4)心肌腎肝骨骼肌血清-+原點(diǎn)2024/1/1793心肌中以LDH1含量最多，LDH1對乳酸的親和力較高，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，以供給心肌的能量。在骨骼肌中含量最多的是LDH5，LDH5對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)糖無氧酵解的進(jìn)行。乳酸脫氫酶同工酶的生理意義：2024/1/1794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異?！?〕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。2024/1/1795四、抗體酶也叫催化性抗體〔catalyticantibody〕，是一種具有催化功能的抗體分子。五、模擬酶模擬酶是根據(jù)酶的作用原理，利用有機(jī)化學(xué)合成方法，人工合成的具有底物結(jié)合部位和催化部位的非蛋白質(zhì)有機(jī)化合物。2024/1/1796第六節(jié)酶活力及酶工程一、酶活力：1.定義：用在一定條件下，酶催化某一反響的反響速度表示。反響速度快，活力就越高。表示方法：單位時(shí)間、單位體積中底物的減少量或產(chǎn)物的增加量。2024/1/17972.國際酶學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)單位：(1)IU在特定條件下，1分鐘內(nèi)能轉(zhuǎn)化1μmol底物所需的酶量，稱一個(gè)國際單位〔IU〕。特定條件：25℃pH及底物濃度采用最適條件

(2)Kat(也稱催量單位)1972年

在最適條件下，每秒鐘能催化1mol底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物所需的酶量規(guī)定為1Kat單位2024/1/17983.其他表示方法(1)酶的比活力

(Specificactivity)每毫克酶蛋白所具有的酶活力。酶的比活力是分析酶的純度是重要指標(biāo)。

單位：U/mg蛋白質(zhì)。有時(shí)用每克酶制劑或每毫升酶制劑含有多少個(gè)活力單位表示。

2024/1/1799(2)酶的轉(zhuǎn)換數(shù)(TN)

亞基或催化中心活性定義：每mol的活性亞基或活性中心在一秒內(nèi)轉(zhuǎn)化的底物的mol數(shù)，稱為轉(zhuǎn)換數(shù)TN。2024/1/17100二、酶活力測定方法：〔一〕終點(diǎn)法：測反響完成所需要的時(shí)間〔二〕動(dòng)力學(xué)方法1.比色法2.量氣法3.滴定法4.分光法5.放射法6.酶偶聯(lián)分析法7.電化學(xué)法2024/1/17101三、酶的純度：比活力=活力單位數(shù)/毫克蛋白〔氮〕純化倍數(shù)

=——————每次比活力第一次比活力產(chǎn)率%（回收率）=——————×100每次總活力第一次總活力2024/1/17102四、酶的別離純化具體過程：選材－破碎－抽提－別離純化方法1.根據(jù)溶解度不同:〔鹽析法、有機(jī)溶劑沉淀法、等電點(diǎn)沉淀法、選擇性沉淀法〕；2.根據(jù)酶與雜蛋白分子大小的差異；〔凝膠過濾法、超離心法〕；3.根據(jù)酶和雜蛋白與吸附劑之間吸附與解吸附性質(zhì)的不同〔吸附別離法〕；2024/1/171034.根據(jù)帶電性質(zhì)〔離子交換層析法、電泳別離法、等電聚焦層析法〕；5.根據(jù)酶與雜蛋白的穩(wěn)定性差異〔選擇性變性法〕；6.根據(jù)酶與底物、輔因子或抑制劑之間的專一性親和作用〔親和層析法〕。2024/1/17104〔一〕化學(xué)酶工程天然酶化學(xué)修飾酶固定化酶2024/1/17105酶的固定化就是把水溶性酶經(jīng)物理〔吸附法與包埋法〕或化學(xué)方法〔共價(jià)偶聯(lián)法與交聯(lián)法〕處理后，使酶與惰性載體結(jié)合或?qū)⒚赴衿饋沓蔀橐环N不溶于水的狀態(tài)。吸附法：使酶被吸附于惰性固體的外表，或吸附于離子交換劑上。包埋法：使酶包埋在凝膠的格子中或聚合物半透膜小膠囊中。偶聯(lián)法：使酶通過共價(jià)鍵連接于適當(dāng)?shù)牟蝗苡谒妮d體上。交聯(lián)法：使酶分子依靠雙功能基團(tuán)試劑交聯(lián)聚合成“網(wǎng)狀〞結(jié)構(gòu)。2024/1/17106固定化酶

將水溶性酶用物理或化學(xué)方法處理，固定于高分子支持物(或載體)上而成為不溶于水，但仍有酶活性的一種酶制劑形式，稱固定化酶(immobilizedenzym