《酶生物化學(xué)》PPT課件

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1、第 二 章酶 (Enzyme) 1.酶 的 概 念 酶 是 一 類 由 活 性 細(xì) 胞 產(chǎn) 生 的 具 有 催 化 作 用 和高 度 專 一 性 的 特 殊 蛋 白 質(zhì) 。 簡 單 說 ， 酶 是 一 類 由活 性 細(xì) 胞 產(chǎn) 生 的 生 物 催 化 劑 。一 、 酶 的 概 念 2.酶 催 化 作 用 的 特 點(1) 酶 和 一 般 催 化 劑 的 共 性 ：w 加 快 反 應(yīng) 速 度 ；w 不 改 變 平 衡 常 數(shù) ；w 自 身 不 參 與 反 應(yīng) 。(2) 酶 催 化 作 用 特 性 ：w 條 件 溫 和 ： 常 溫 、 常 壓 、 pH=7；w 高 效 率 ： 反 應(yīng) 速 度 與

2、不 加 催 化 劑 相 比 可 提 高 108 1020， 與 加 普 通 催 化 劑 相 比 可 提 高 107 1013；w 專 一 性 ： 即 酶 只 能 對 特 定 的 一 種 或 一 類 底 物 起 作 用 ， 這 種 專 一 性 是 由 酶 蛋 白 的 立體 結(jié) 構(gòu) 所 決 定 的 。 可 分 為 ： 絕 對 專 一 性 ： 有 些 酶 只 作 用 于 一 種 底 物 ， 催 化 一 個 反 應(yīng) ， 而 不 作 用 于 任 何 其 它物 質(zhì) 。 相 對 專 一 性 ： 這 類 酶 對 結(jié) 構(gòu) 相 近 的 一 類 底 物 都 有 作 用 。 包 括 鍵 專 一 性 和 簇 （ 基 團(tuán)

3、 ）專 一 性 。 立 體 異 構(gòu) 專 一 性 ： 這 類 酶 不 能 辨 別 底 物 不 同 的 立 體 異 構(gòu) 體 ， 只 對 其 中 的 某 一 種 構(gòu) 型 起 作 用 ， 而 不 催 化 其 他 異 構(gòu) 體 。 包 括 旋 光 異 構(gòu) 專 一 性 和 幾 何 異 構(gòu) 專 一 性 。w 易 變 敏 感 性 ： 易 受 各 種 因 素 的 影 響 ， 在 活 細(xì) 胞 內(nèi) 受 到 精 密 嚴(yán) 格 的 調(diào) 節(jié) 控 制 。 二 、 酶 的 化 學(xué) 本 質(zhì) 及 結(jié) 構(gòu) 功 能 特 點1.發(fā) 展 史(1)酶 是 蛋 白 質(zhì) : 1926年 ,James Summer由 刀 豆 制 出 脲 酶 結(jié) 晶

4、 確 立 酶 是 蛋 白 質(zhì) 的 觀 念 ，其 具 有 蛋 白 質(zhì) 的 一 切 性 質(zhì) 。(2)核 酶 的 發(fā) 現(xiàn) ： 1981 1982年 ， Thomas R.Cech實 驗 發(fā) 現(xiàn) 有 催 化 活 性 的 天 然 RNARibozyme。 L19 RNA和 核 糖 核 酸 酶 P的 RNA組 分 具 有 酶 活 性 是 兩 個 最 著 名 的 例 子 。 1955年 ， 發(fā) 現(xiàn) DNA的 催 化 活 性 。(3)抗 體 酶 （ abzyme） ： 1986年 ， Richard Lerrur和 Peter Schaltz運 用 單 克 隆 抗 體 技 術(shù) 制 備 了 具 有 酶 活 性

5、的 抗 體 （ catalytic antibody） 。 酶 單 成 份 酶 ： 脲 酶 、 蛋 白 酶 、 淀 粉 酶 、 核 糖 核 酸酶 等 。雙 成 份 酶 酶 蛋 白輔 因 子（ 簡 單 蛋 白 質(zhì) ）（ 結(jié) 合 蛋 白 質(zhì) ） （ apoenzyme）（ cofacter) 輔 酶 （ coenzyme)輔 基 (prosthetic group)全 酶 (holoenzyme） = 酶 蛋 白 + 輔 因 子2.酶 的 組 成 3.酶 的 輔 因 子p 酶 的 輔 因 子 是 酶 的 對 熱 穩(wěn) 定 的 非 蛋 白 小 分 子 物質(zhì) 部 分 ， 其 主 要 作 用 是 作 為

6、電 子 、 原 子 或 某 些 基團(tuán) 的 載 體 參 與 反 應(yīng) 并 促 進(jìn) 整 個 催 化 過 程 。(1)傳 遞 電 子 體 ： 如 卟 啉 鐵 、 鐵 硫 簇 ；(2)傳 遞 氫 （ 遞 氫 體 ） ： 如 FMN/FAD、 NAD/NADP、 C0Q、硫 辛 酸 ；(3)傳 遞 酰 基 體 ： 如 C0A、 TPP、 硫 辛 酸 ；(4)傳 遞 一 碳 基 團(tuán) ： 如 四 氫 葉 酸 ；(5)傳 遞 磷 酸 基 ： 如 ATP， GTP；(6)其 它 作 用 ： 轉(zhuǎn) 氨 基 ， 如 V B6 ； 傳 遞 CO2， 如 生 物 素 。 p維 生 素 和 輔 酶l 維 生 素 是 機 體

7、維 持 正 常 生 命 活 動 所 必 不 可 少 的 一 類 小 分 子有 機 物 質(zhì) 。l 多 數(shù) 維 生 素 維 生 素 作 為 輔 酶 和 輔 基 的 組 成 成 分 ， 參 與 體 內(nèi)的 物 質(zhì) 代 謝 。l 維 生 素 一 般 習(xí) 慣 分 為 脂 溶 性 和 水 溶 性 兩 大 類 。 其 中 脂 溶 性維 生 素 在 體 內(nèi) 可 直 接 參 與 代 謝 的 調(diào) 節(jié) 作 用 ， 而 水 溶 性 維 生素 是 通 過 轉(zhuǎn) 變 成 輔 酶 對 代 謝 起 調(diào) 節(jié) 作 用 。l 某 些 小 分 子 有 機 化 合 物 與 酶 蛋 白 結(jié) 合 在 一 起 并 協(xié) 同 實 施 催化 作 用

8、， 這 類 分 子 被 稱 為 輔 酶 （ 或 輔 基 ） 。l 輔 酶 是 一 類 具 有 特 殊 化 學(xué) 結(jié) 構(gòu) 和 功 能 的 化 合 物 。 參 與 的 酶促 反 應(yīng) 主 要 為 氧 化 -還 原 反 應(yīng) 或 基 團(tuán) 轉(zhuǎn) 移 反 應(yīng) 。l 大 多 數(shù) 輔 酶 的 前 體 主 要 是 水 溶 性 B 族 維 生 素 。 許 多 維 生 素的 生 理 功 能 與 輔 酶 的 作 用 密 切 相 關(guān) 。 I. 脂 溶 性 維 生 素w 維 生 素 A,D,E,K均 溶 于 脂 類 溶 劑 ， 不 溶 于 水 ， 在 食 物 中通 常 與 脂 肪 一 起 存 在 ， 吸 收 它 們 ， 需 要

9、 脂 肪 和 膽 汁 酸 。 維 生 素 Aw 維 生 素 A分 A1, A2兩 種 ， 是 不 飽 和 一 元 醇 類 。 維 生 素 A1又 稱 為 視黃 醇 ， A2稱 為 脫 氫 視 黃 醇 。w 主 要 功 能 ： 維 持 上 皮 組 織 健 康 及 正 常 視 覺 ， 促 進(jìn) 年 幼 動 物 的 正 常生 長 。 CH2OHCH 2OHA1A2 維 生 素 Dw 維 生 素 D是 固 醇 類 化 合 物 ， 主 要 有 D2,D3, D4, D5。 其 中D2,D3活 性 最 高 。麥角固醇 7-脫氫膽固醇22-雙氫麥角固醇7-脫氫谷固醇 維生素D2維生素D3維生素D4維生素D5

10、w 維 生 素 D的 結(jié) 構(gòu)w 在 生 物 體 內(nèi) ， D2和 D3本 身 不 具 有 生 物 活 性 。 它 們 在 肝 臟 和腎 臟 中 進(jìn) 行 羥 化 后 ， 形 成 1， 25-二 羥 基 維 生 素 D。 其 中 1，25-二 羥 基 維 生 素 D3是 生 物 活 性 最 強 的 。w 主 要 功 能 ： 調(diào) 節(jié) 鈣 、 磷 代 謝 ， 維 持 血 液 中 鈣 、 磷 濃 度 正 常 ，促 使 骨 骼 正 常 發(fā) 育 。 HO R 維 生 素 Ew 維 生 素 E又 叫 做 生 育 酚 ， 目 前 發(fā) 現(xiàn) 的 有 6種 ， 其 中 ， ， ，四 種 有 生 理 活 性 。w 主 要

11、 功 能 ： 具 有 抗 氧 化 劑 的 功 能 ， 可 作 為 食 品 添 加 劑 使 用 ，還 可 保 護(hù) 細(xì) 胞 膜 的 完 整 性 ； 同 時 還 有 抗 不 育 的 作 用 。 OHOR2 R1R3 維 生 素 Kw 維 生 素 K有 3種 ： K1,K2,K3。 其 中 K3是 人 工 合 成 的 。 維 生素 K是 2-甲 基 萘 醌 的 衍 生 物 。w 主 要 功 能 ： 促 進(jìn) 肝 臟 合 成 凝 血 酶 原 ， 促 進(jìn) 血 液 的 凝 固 。O OOO CH2 CHC(CH3)CH2CH25CHC(CH3)2 II. 水 溶 性 維 生 素 維 生 素 B1和 羧 化 輔

12、 酶w 維 生 素 B1又 稱 硫 胺 素 ， 在 體 內(nèi) 以 焦 磷 酸 硫 胺 素 (TPP)形 式存 在 。 缺 乏 時 表 現(xiàn) 出 多 發(fā) 性 神 經(jīng) 炎 、 皮 膚 麻 木 、 心 力 衰竭 、 四 肢 無 力 、 下 肢 水 腫 。 Cl-N+ S CH 3CH 2CH 2 OHN NNH 2H 3C CH 2 w 焦 磷 酸 硫 胺 素 (TPP)是 脫 羧 酶 的 輔 酶 ， 催 化 丙 酮 酸 或 酮戊 二 酸 的 氧 化 脫 羧 反 應(yīng) ， 所 以 又 稱 為 羧 化 輔 酶 。 N NNH 2H 3C CH 2 N+ S CH 3CH 2CH 2 O P OO POH O

13、HOOHCl- 維 生 素 B2和 黃 素 輔 酶w 維 生 素 B2又 稱 核 黃 素 ， 由 核 糖 醇 和 6， 7-二 甲 基 異 咯 嗪 兩部 分 組 成 。w 缺 乏 時 組 織 呼 吸 減 弱 ， 代 謝 強 度 降 低 。 主 要 癥 狀 為 口 腔發(fā) 炎 ， 舌 炎 、 角 膜 炎 、 皮 炎 等 。 N CC NHNN O OCH 2CH CH CH CH 2OPOHOH OH OH OOHCH 3CH 3 w FAD(黃 素 -腺 嘌 呤 二 核 苷 酸 )和 FMN(黃 素 單 核 苷 酸 )是 核 黃素 (維 生 素 B2)的 衍 生 物 。 它 們 在 脫 氫 酶

14、催 化 的 氧 化 -還 原反 應(yīng) 中 ， 起 著 電 子 和 質(zhì) 子 的 傳 遞 體 作 用 。 CH 3CH 3 N CC NHNN O OCH 2CH CH CH CH 2OPOOH OH OH OOH OCH 2OH OH NNNH 2N NFMN FAD 泛 酸 和 輔 酶 A（ CoA）w 維 生 素 B3又 稱 泛 酸 ， 是 由 ,-二 羥 基 -二 甲基 丁 酸 和 一 分 子 -丙 氨 酸 縮 合 而 成 。 CH 2 CCH 3CH 3CHOH CO NH CH 2 CH 2 COH COOHO w 輔 酶 A是 生 物 體 內(nèi) 代 謝 反 應(yīng) 中 乙 酰 化 酶 的 輔

15、 酶 ， 它是 含 泛 酸 的 復(fù) 合 核 苷 酸 。 它 的 重 要 生 理 功 能 是 傳 遞酰 基 ， 是 形 成 代 謝 中 間 產(chǎn) 物 的 重 要 輔 酶 。CH 2 CCH 3CH 3CHOH CO NH CH 2 CH 2 C NH CH 2CH 2SHOO O OHPOOHH O N N NH 2 NNOPOO OHPO OOH CH 2 維 生 素 PP和 輔 酶 I、 輔 酶 II w 維 生 素 PP包 括 尼 克 酸 （ 又 稱 煙 酸 ） 和 尼 克 酰 胺（ 又 稱 煙 酰 胺 ） 兩 種 物 質(zhì) 。 在 體 內(nèi) 主 要 以 尼 克酰 胺 形 式 存 在 ， 尼 克

16、 酸 是 尼 克 酰 胺 的 前 體 。 N COOH N CONH2 w 維 生 素 PP能 維 持 神 經(jīng) 組 織 的 健 康 。 缺 乏 時 表 現(xiàn) 出神 經(jīng) 營 養(yǎng) 障 礙 ， 出 現(xiàn) 皮 炎 。w NAD+ (煙 酰 胺 -腺 嘌 呤 二 核 苷 酸 ， 又 稱 為 輔 酶 I) 和NADP+(煙 酰 胺 -腺 嘌 呤 磷 酸 二 核 苷 酸 ,又 稱 為 輔 酶II )是 維 生 素 煙 酰 胺 的 衍 生 物 ， 它 們 是 多 種 重 要脫 氫 酶 的 輔 酶 。 O CH 2OPOPOCH 2OH OH O OO- O-N+ CONH 2 OOH OH (OPO3H 2)N

17、NNH 2 NN 維 生 素 B6和 磷 酸 吡 哆 醛w 維 生 素 B6包 括 吡 哆 醇 、 吡 哆 醛 和 吡 哆 胺 。w 維 生 素 B6在 體 內(nèi) 經(jīng) 磷 酸 化 作 用 轉(zhuǎn) 化 為 相 應(yīng) 的 磷 酸 脂 ， 參加 代 謝 的 主 要 的 是 磷 酸 吡 哆 醛 和 磷 酸 吡 哆 胺 。 磷 酸 吡 哆醛 是 氨 基 酸 轉(zhuǎn) 氨 作 用 、 脫 羧 作 用 和 消 旋 作 用 的 輔 酶 。 NH 3CH O CH 2NH 2CH 2 OHNH 3CH O CH O CH 2 OH NH 3CH O CH O CH 2 O P OHOOH NH 3CH O CH 2NH 2C

18、H 2 O P OHOOH磷酸吡哆醛 磷酸吡哆胺 生 物 素w 生 物 素 是 B族 維 生 素 B7， 它 是 多 種 羧 化 酶 的 輔 酶 。w 生 物 素 的 功 能 是 作 為 CO2的 遞 體 ， 在 生 物 合 成 中起 傳 遞 和 固 定 CO2的 作 用 。 H N NHCO CHH 2C S (CH 2)4COOH 葉 酸 和 葉 酸 輔 酶w 維 生 素 B11又 稱 葉 酸 ， 作 為 輔 酶 的 是 葉 酸 加 氫 的 還 原 產(chǎn) 物四 氫 葉 酸 。w 四 氫 葉 酸 的 主 要 作 用 是 作 為 一 碳 基 團(tuán) ， 如 -CH 3, -CH2-, -CHO 等

19、的 載 體 ， 參 與 多 種 生 物 合 成 過 程 。N NH 2N OH NNHH CH 2H H H NH CO NH CH COOHCH 2CH 2COOH 維 生 素 B12和 B12輔 酶w 維 生 素 B12又 稱 為 鈷 胺 素 。 維 生 素 B12分 子 中 與 Co+相 連 的 CN基 被 5 -脫 氧 腺 苷 所 取 代 ， 形 成 維 生素 B12輔 酶 。w 維 生 素 B12輔 酶 的 主 要 功 能 是 作 為 變 位 酶 的 輔 酶 ，催 化 底 物 分 子 內(nèi) 基 團(tuán) (主 要 為 甲 基 )的 變 位 反 應(yīng) 。 維 生 素 Cw 維 生 素 C能 防

20、治 壞 血 病 ， 故 又 稱 抗 壞 血 酸 。 在 體內(nèi) 參 與 氧 化 還 原 反 應(yīng) ， 羥 化 反 應(yīng) 。 人 體 不 能 合成 。 CCCCC CH2OH OHOHOH HO HO OCC OOO HHOH CH2OHCCC 硫 辛 酸w 硫 辛 酸 是 少 數(shù) 不 屬 于 維 生 素 的 輔 酶 。 硫 辛 酸 是 6,8-二 硫辛 酸 ， 有 兩 種 形 式 ： 即 硫 辛 酸 （ 氧 化 型 ） 和 二 氫 硫 辛 酸（ 還 原 型 ） 。 S CHS CH CH 2CH 2CH 2CH 2CH 2COOH 11.輔 酶 Q（ CoQ）w 輔 酶 Q又 稱 為 泛 醌 ， 廣

21、 泛 存 在 與 動 物 和 細(xì)菌 的 線 粒 體 中 。w 輔 酶 Q的 活 性 部 分 是 它 的 醌 環(huán) 結(jié) 構(gòu) ， 主 要功 能 是 作 為 線 粒 體 呼 吸 鏈 氧 化 -還 原 酶 的輔 酶 ， 在 酶 與 底 物 分 子 之 間 傳 遞 電 子 。 OOCH3OCH3O CH3(CH2CH C CH2)nHCH 3n=6-10 4.酶 結(jié) 構(gòu) 與 功 能 特 點w 蛋 白 質(zhì) 的 結(jié) 構(gòu) 特 點 ： 一 級 、 二 級 、 三 級 、 四 級 結(jié) 構(gòu) 根 據(jù) 結(jié) 構(gòu) 不 同 酶 可 分 為 ：I. 單 體 酶 ： 只 有 單 一 的 三 級 結(jié) 構(gòu) 蛋 白 質(zhì) 構(gòu) 成 。II.

22、 寡 聚 酶 ： 由 多 個 （ 兩 個 以 上 ） 具 有 三 級 結(jié) 構(gòu) 的亞 基 聚 合 而 成 。III.多 酶 復(fù) 合 體 ： 由 幾 個 功 能 相 關(guān) 的 酶 嵌 合 而 成 的復(fù) 合 體 。 w 與 催 化 作 用 相 關(guān) 的 結(jié) 構(gòu) 特 點(1)活 性 中 心 ： 酶 分 子 中 直 接 和 底 物 結(jié) 合 并 起 催 化 反 應(yīng) 的 空間 局 限 （ 部 位 ） 。 催 化 部 位 (Catalytic site): 酶分 子 中 促 使 底 物 發(fā) 生 化 學(xué)變 化 的 部 位 稱 為 催 化 部 位 。通 常 將 酶 的 結(jié) 合 部 位 和 催 化 部位 總 稱 為 酶

23、 的 活 性 部 位 或活 性 中 心 。結(jié) 合 部 位 決 定 酶 的 專 一 性 ，催 化 部 位 決 定 酶 所 催 化 反 應(yīng) 的性 質(zhì) 。 調(diào) 控 部 位 (Regulatory site):酶 分 子 中 存 在 著 一 些 可以 與 其 他 分 子 發(fā) 生 某 種 程 度 的 結(jié) 合 的 部 位 ， 從 而引 起 酶 分 子 空 間 構(gòu) 象 的 變 化 ， 對 酶 起 激 活 或 抑 制作 用 (2)必 須 基 團(tuán) ： 酶 表 現(xiàn) 催 化 活 性 不 可 缺 少 的 基 團(tuán) 。 親 核 性 基 團(tuán) ： 絲 氨 酸 的 羥 基 ， 半 胱 氨 酸 的 巰 基 和 組 氨 酸 的 咪

24、 唑 基 。 酸 堿 性 基 團(tuán) ： 門 冬 氨 酸 和 谷 氨 酸 的 羧 基 ， 賴 氨 酸 的 氨 基 ， 酪 氨 酸 的 酚羥 基 ， 組 氨 酸 的 咪 唑 基 和 半 胱 氨 酸 的 巰 基 等 。 H2N CH CCH2 OHOOH OH H2N CH CCH2 OHOSH SH H2N CH CCH2 OHO N NH NNH H2N CH CCH2 OHOCH 2COH OH2N CH CCH2 OH O COH O COOHH 2N CH CCH2 OHOCH 2CH2CH 2NH2 NH2H2N CH CCH2 OHO OH OH (3)酶 原 和 酶 原 的 激 活 ：

25、l 酶 原 ： 沒 有 活 性 的 酶 的 前 體 。l 酶 原 的 激 活 ： 酶 原 在 一 定 條 件 下 經(jīng) 適 當(dāng) 的 物 質(zhì) 作 用 可 轉(zhuǎn) 變 成 有 活 性 的酶 。 酶 原 轉(zhuǎn) 變 成 酶 的 過 程 稱 為 酶 原 的 激 活 。l 本 質(zhì) ： 酶 原 的 激 活 實 質(zhì) 上 是 酶 活 性 部 位 形 成 或 暴 露 的 過 程 。(4)同 功 酶 ： 能 催 化 同 一 化 學(xué) 反 應(yīng) 的 一 類 酶 。l 活 性 中 心 相 似 或 相 同 ： 催 化 同 一 化 學(xué) 反 應(yīng) 。l 分 子 結(jié) 構(gòu) 不 同 ： 理 化 性 質(zhì) 和 免 疫 學(xué) 性 質(zhì) 不 同 。 CH

26、3CH COOHOH NAD+ H +CH 3CCOOHO NADH 三 、 酶 的 分 類 及 命 名1. 酶 的 分 類(1) 氧 化 -還 原 酶 Oxidoreductasew 氧 化 -還 原 酶 催 化 氧 化 -還 原 反 應(yīng) 。w 主 要 包 括 脫 氫 酶 (Dehydrogenase)和 氧 化 酶 (Oxidase)。w 如 ， 乳 酸 (Lactate)脫 氫 酶 催 化 乳 酸 的 脫 氫 反 應(yīng) 。 CH3CHCOOHNH2 HOOCCH2CH2CCOOHOHOOCCH2CH2CHCOOHNH 2CH3CCOOHO (2) 轉(zhuǎn) 移 酶 Transferasew 轉(zhuǎn)

27、移 酶 催 化 基 團(tuán) 轉(zhuǎn) 移 反 應(yīng) ， 即 將 一 個 底 物 分 子 的基 團(tuán) 或 原 子 轉(zhuǎn) 移 到 另 一 個 底 物 的 分 子 上 。例 如 ， 谷 丙 轉(zhuǎn) 氨 酶 催 化 的 氨 基 轉(zhuǎn) 移 反 應(yīng) 。 H2OCOOCH2CH3R RCOOH CH3CH2OH (3) 水 解 酶 Hydrolasew 水 解 酶 催 化 底 物 的 加 水 分 解 反 應(yīng) 。w 主 要 包 括 淀 粉 酶 、 蛋 白 酶 、 核 酸 酶 及 脂 酶 等 。w 例 如 ， 脂 肪 酶 (Lipase)催 化 的 脂 的 水 解 反 應(yīng) H OOCCH =CH COOH H 2O H OOCCH

28、2CH COOHOH (4) 裂 解 酶 Lyasew 裂 合 酶 催 化 從 底 物 分 子 中 移 去 一 個 基 團(tuán) 或 原 子形 成 雙 鍵 的 反 應(yīng) 及 其 逆 反 應(yīng) 。w 主 要 包 括 醛 縮 酶 、 水 化 酶 及 脫 氨 酶 等 。w 例 如 ， 延 胡 索 酸 水 合 酶 催 化 的 反 應(yīng) 。 OCH2OHOH OH OH OH OCH2OH CH2OHOHOHOH (5) 異 構(gòu) 酶 Isomerase 異 構(gòu) 酶 催 化 各 種 同 分 異 構(gòu) 體 的 相 互 轉(zhuǎn) 化 ， 即 底 物分 子 內(nèi) 基 團(tuán) 或 原 子 的 重 排 過 程 。例 如 ， 6-磷 酸 葡

29、萄 糖 異 構(gòu) 酶 催 化 的 反 應(yīng) 。 (6) 合 成 酶 Ligase or Synthetasew 合 成 酶 ， 又 稱 為 連 接 酶 ， 能 夠 催 化 C-C、 C-O、 C-N 以 及 C-S 鍵 的 形 成 反 應(yīng) 。 這 類 反 應(yīng) 必 須 與 ATP分 解反 應(yīng) 相 互 偶 聯(lián) 。 A + B + ATP + H-O-H =A B + ADP +Pi 例 如 ， 丙 酮 酸 羧 化 酶 催 化 的 反 應(yīng)丙 酮 酸 + CO2 草 酰 乙 酸 33333 33333 55555 55555 BBBBB PP P+P OHPP BBBB PPPPP B P (7) 核 酸

30、 酶 （ 催 化 核 酸 ） Ribozymew 核 酸 酶 是 唯 一 的 非 蛋 白 酶 。 它 是 一 類 特 殊 的 RNA，能 夠 催 化 RNA分 子 中 的 磷 酸 酯 鍵 的 水 解 及 其 逆 反應(yīng) 。 2. 酶 的 命 名(1)習(xí) 慣 命 名 法 :1. 根 據(jù) 其 催 化 底 物 來 命 名 ；2. 根 據(jù) 所 催 化 反 應(yīng) 的 性 質(zhì) 來 命 名 ；3. 結(jié) 合 上 述 兩 個 原 則 來 命 名 ；4. 有 時 在 這 些 命 名 基 礎(chǔ) 上 加 上 酶 的 來 源 或 其它 特 點 。 (2)國 際 系 統(tǒng) 命 名 法w 系 統(tǒng) 名 稱 包 括 底 物 名 稱 、

31、 構(gòu) 型 、 反 應(yīng) 性 質(zhì) ， 最 后 加 一 個 酶字 。 例 如 ： 習(xí) 慣 名 稱 :谷 丙 轉(zhuǎn) 氨 酶 系 統(tǒng) 名 稱 :丙 氨 酸 ： -酮 戊 二 酸 氨 基 轉(zhuǎn) 移 酶 酶 催 化 的 反 應(yīng) : 谷 氨 酸 + 丙 酮 酸 -酮 戊 二 酸 + 丙 氨 酸 1.酶 催 化 作 用 的 本 質(zhì) ： 降 低 反 應(yīng) 活 化 能2.酶 催 化 作 用 的 中 間 產(chǎn) （ 絡(luò) 合 ） 物 學(xué) 說w 在 酶 催 化 的 反 應(yīng) 中 ， 第 一 步 是 酶 與 底 物 形 成 酶 底 物 中 間 復(fù) 合 物 。 當(dāng) 底 物 分 子 在 酶 作 用 下 發(fā) 生 化學(xué) 變 化 后 ， 中 間

32、 復(fù) 合 物 再 分 解 成 產(chǎn) 物 和 酶 。 E + S = E-S P + Ew 許 多 實 驗 事 實 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) 。四 、 酶 作 用 的 機 制 3.酶 與 底 物 結(jié) 合 形 成 中 間 絡(luò)合 物 的 方 式 （ 理 論 ）(1)鎖 鑰 假 說 (lock and key hypothesis)： 認(rèn) 為 整 個 酶 分 子 的 天 然 構(gòu) 象是 具 有 剛 性 結(jié) 構(gòu) 的 ， 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

33、 一 把鎖 一 樣(2)誘 導(dǎo) 契 合 假 說 （ inducedfit hypothesis): 該 學(xué) 說 認(rèn) 為 酶 表 面 并 沒 有 一 種 與 底 物 互 補 的 固 定 形 狀 ，而 只 是 由 于 底 物 的 誘 導(dǎo) 才 形成 了 互 補 形 狀 . 4. 使 酶 具 有 高 效 催 化 的 因 素(1)臨 近 定 向 效 應(yīng) ：l 在 酶 促 反 應(yīng) 中 ， 底 物 分 子 結(jié) 合 到 酶 的 活 性 中 心 ， 一 方 面 底 物 在 酶 活 性中 心 的 有 效 濃 度 大 大 增 加 ， 有 利 于 提 高 反 應(yīng) 速 度 ；l 另 一 方 面 ， 由 于 活 性 中

34、心 的 立 體 結(jié) 構(gòu) 和 相 關(guān) 基 團(tuán) 的 誘 導(dǎo) 和 定 向 作 用 ，使 底 物 分 子 中 參 與 反 應(yīng) 的 基 團(tuán) 相 互 接 近 ， 并 被 嚴(yán) 格 定 向 定 位 ， 使 酶 促反 應(yīng) 具 有 高 效 率 和 專 一 性 特 點 。(2)“ 張 力 ” 和 “ 形 變 ” ：l 底 物 與 酶 結(jié) 合 誘 導(dǎo) 酶 的 分 子 構(gòu) 象 變 化 ， 變 化 的 酶 分 子 又 使 底 物 分 子 的敏 感 鍵 產(chǎn) 生 “ 張 力 ” 甚 至 “ 形 變 ” ， 從 而 促 使 酶 底 物 中 間 產(chǎn) 物 進(jìn)入 過 渡 態(tài) 。 (3)酸 堿 催 化 ：l 酸 -堿 催 化 可 分

35、為 狹 義 的 酸 -堿 催 化 和 廣 義 的 酸 -堿 催 化 。 酶 參 與 的 酸 -堿 催 化 反 應(yīng) 一 般 都 是 廣 義 的 酸 堿 催 化 方 式 。l 廣 義 酸 堿 催 化 是 指 通 過 質(zhì) 子 酸 提 供 部 分 質(zhì) 子 ,或 是 通 過 質(zhì) 子 堿 接 受部 分 質(zhì) 子 的 作 用 ， 達(dá) 到 降 低 反 應(yīng) 活 化 能 的 過 程 。l 酶 活 性 部 位 上 的 某 些 基 團(tuán) 可 以 作 為 良 好 的 質(zhì) 子 供 體 或 受 體 對 底 物 進(jìn) 行酸 堿 催 化 。p His 殘 基 的 咪 唑 基 是 酶 的 酸 堿 催 化 作 用 中 最 活 潑 的 一

36、 個 催 化 功 能 團(tuán) 。 -COOH, -NH 3, -SH,+OH NHN H+ -COO , -NH 2, -S , - . -O- NHN: (4)共 價 催 化 ：l 催 化 劑 通 過 與 底 物 形 成 反 應(yīng) 活性 很 高 的 共 價 過 渡 產(chǎn) 物 ， 使 反應(yīng) 活 化 能 降 低 ， 從 而 提 高 反 應(yīng)速 度 的 過 程 ， 稱 為 共 價 催 化 。l 酶 中 參 與 共 價 催 化 的 基 團(tuán) 主 要包 括 His 的 咪 唑 基 ， Cys 的 硫基 ， Asp 的 羧 基 ， Ser 的 羥 基等 。l 某 些 輔 酶 ， 如 焦 磷 酸 硫 胺 素 和磷 酸

37、 吡 哆 醛 等 也 可 以 參 與 共 價催 化 作 用 。 1.底 物 濃 度 對 酶 促 反 應(yīng) 速 度 影 響 在 酶 濃 度 ， pH， 溫 度 等 條 件不 變 的 情 況 下 研 究 底 物 濃 度和 反 應(yīng) 速 度 的 關(guān) 系 。 如 右 圖所 示 ：w 在 低 底 物 濃 度 時 , 反 應(yīng) 速 度與 底 物 濃 度 成 正 比 ， 表 現(xiàn) 為一 級 反 應(yīng) 特 征 。w 當(dāng) 底 物 濃 度 達(dá) 到 一 定 值 ， 幾乎 所 有 的 酶 都 與 底 物 結(jié) 合 后 ，反 應(yīng) 速 度 達(dá) 到 最 大 值（ Vmax） ， 此 時 再 增 加 底 物濃 度 ， 反 應(yīng) 速 度 不

38、 再 增 加 ，表 現(xiàn) 為 零 級 反 應(yīng) 。五 、 酶 促 反 應(yīng) 的 速 度 及 其 影 響 因 素 米 氏 方 程 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 映 的 動 力 學(xué) 進(jìn) 行 研 究 ， 推導(dǎo) 出 了 表 示 整 個 反 應(yīng) 中 底 物 濃 度 和 反 應(yīng) 速 度 關(guān)系 的 著 名 公 式 ， 稱 為 米 氏 方 程 。 V= Vmax SKm + SKm 米 氏 常 數(shù)Vmax 最 大 反 應(yīng) 速 度 米 氏 方 程 的 推 導(dǎo) ： 1 Km 1 1 = + V Vmax S Vmax -4 -2 0

39、2 4 6 8 100.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1/S(1/mmol.L-1) 1/v 1/Vmax 斜 率 =Km/Vmax-1/Km米 氏 常 數(shù) Km的 測 定 ： 2.抑 制 劑 對 酶 反 應(yīng) 的 影 響w 有 些 物 質(zhì) 能 與 酶 分 子 上 某 些 必 須 基 團(tuán) 結(jié) 合 （ 作 用 ),使 酶 的活 性 中 心 的 化 學(xué) 性 質(zhì) 發(fā) 生 改 變 ， 導(dǎo) 致 酶 活 力 下 降 或 喪 失 ，這 種 現(xiàn) 象 稱 為 酶 的 抑 制 作 用 。w 能 夠 引 起 酶 的 抑 制 作 用 的 化 合 物 則 稱 為 抑 制 劑（ inhibitor)。 w 酶

40、 的 抑 制 劑 一 般 具 備 兩 個 方 面 的 特 點 ：w 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 。w b.能 夠 與 酶 的 活 性 中 心 以 非 共 價 或 共 價 的 方 式 形 成 比 較 穩(wěn)定 的 復(fù) 合 體 或 結(jié) 合 物 。 p抑 制 作 用 的 類 型 ：(1)不 可 逆 抑 制 作 用 ：w 抑 制 劑 與 酶 反 應(yīng) 中 心的 活 性 基 團(tuán) 以 共 價 形式 結(jié) 合 ， 引 起 酶 的 永久 性 失 活 。 如 有 機 磷毒 劑 二 異 丙 基 氟 磷 酸酯 。 (2)可 逆 抑 制 作 用 ： 抑

41、 制 劑 與 酶 蛋 白 以 非 共 價 方 式 結(jié) 合 ， 引 起 酶 活 性 暫 時 性 喪 失 。 抑制 劑 可 以 通 過 透 析 等 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 ：I. 競 爭 性 抑 制 ： 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 爭 與 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)

42、 被 抑 制 了 。 竟 爭 性 抑 制 通 常 可 以 通 過 增 大 底 物 濃 度 ， 即 提 高 底 物 的 競 爭 能 力來 消 除 。 競 爭 性 抑 制 可 用 下 式 表 示 ： l競 爭 性 抑 制 作 用 的 速 度 方 程 ： l競 爭 性 抑 制 作 用 的 LineweaverBurk圖 ： II. 非 競 爭 性 抑 制 ：l 酶 可 同 時 與 底 物 及 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 。 由 于 這 類 物 質(zhì) 并 不 是 與 底 物 競 爭 與 活 性 中 心 的 結(jié) 合 ， 所 以稱 為 非 競

43、 爭 性 抑 制 劑 。l 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 。l 非 竟 爭 性 抑 制 不 能 通 過 增 大 底 物 濃 度 的 方 法 來 消 除 。 l 非 競 爭 性 抑 制 可 用 下 式 表 示 ： l非 競 爭 性 抑 制 作 用 的 速 度 方 程 ： l非 競 爭 性 抑 制 作 用 的 LineweaverBurk圖 ： III. 反 競 爭 性 抑 制 ：l 酶 只 有

44、 在 與 底 物 結(jié) 合 后 ， 才 能 與 抑 制 劑 結(jié) 合 ， 引 起 酶 活 性 下 降 。l 反 競 爭 性 抑 制 可 用 下 式 表 示 ： l 反 競 爭 性 抑 制 作 用 的 速 度 方 程 ： l反 競 爭 性 抑 制 作 用 的 LineweaverBurk圖 ： 3.激 活 劑 對 酶 反 應(yīng) 的 影 響w 凡 是 能 提 高 酶 活 力 的 簡 單 化 合 物 都 稱 為 激 活 劑（ activator)。 其 中 大 部 分 是 一 些 無 機 離 子 和 小 分 子 簡 單有 機 物 。 如 ： Na+、 K+、 Ca2+、 Mg2+、 Cu2+、 Zn2+、

45、 Co2+、 Cr2+、Fe2+、 Cl-、 Br-、 I-、 CN-、 NO3-、 PO4-等 ；w 這 些 離 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 部 分 ， 也 可 能 作 為 輔 酶 或 輔 基 的 一 個 組 成部 分 起 作 用 ；w 一 般 情 況 下 ， 一 種 激 活 劑 對 某 種 酶 是 激 活 劑 ， 而 對 另 一 種酶 則 起 抑 制 作 用 ；w 對 于 同 一 種 酶 ， 不 同 激 活 劑 濃 度 會 產(chǎn) 生 不 同 的 作 用 。4.酶 濃 度 對 酶 反 應(yīng) 的 影 響w 在 底

46、 物 足 夠 過 量 而 其 它 條 件 固 定 的 情 況 下 ， 并 且 反 應(yīng) 系 統(tǒng)中 不 含 有 抑 制 酶 活 性 的 物 質(zhì) 及 其 他 不 利 于 酶 發(fā) 揮 作 用 的 因素 時 ， 酶 促 反 應(yīng) 的 速 度 和 酶 濃 度 成 正 比 。 5.溫 度 對 酶 反 應(yīng) 的 影 響w 一 方 面 是 溫 度 升 高 ,酶 促反 應(yīng) 速 度 加 快 。w 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 。 w 因 此 大 多 數(shù) 酶 都 有 一 個最 適 溫 度 。 在 最 適 溫 度條 件

47、下 ,反 應(yīng) 速 度 最 大 。 10 20 30 40 50 60 70 80 900 20 40 60 80 100 Temperature OC Relative A ctivity (% ) 最 適 溫 度 6.pH對 酶 反 應(yīng) 的影 響w 在 一 定 的 pH下 , 酶具 有 最 大 的 催 化 活性 ,通 常 稱 此 pH為最 適 pH。 7.酶 的 別 構(gòu) （ 變 構(gòu) ） 效 應(yīng) ：w 由 于 效 應(yīng) 物 的 存 在 ， 而 引 起 酶 的 結(jié) 構(gòu) （ 構(gòu) 象 ） 變 化 。w 別 構(gòu) 酶 (Allosteric enzyme)的 特 點 ： 一 般 是 寡 聚 酶 ， 由 多

48、 亞 基 組 成 ， 包 括 催 化 部 位 和 調(diào) 節(jié) （ 別構(gòu) ） 部 位 ； 具 有 別 構(gòu) 效 應(yīng) 。 指 酶 和 一 個 配 體 （ 底 物 ， 調(diào) 節(jié) 物 ） 結(jié) 合 后可 以 影 響 酶 和 另 一 個 配 體 （ 底 物 ） 的 結(jié) 合 能 力 。 動 力 學(xué) 特 點 ： 不 符 合 米 曼 方 程 雙 曲 線 。 p別 構(gòu) 酶 與 非 調(diào) 節(jié) 酶 動 力 學(xué) 曲 線 的 比 較 p別 構(gòu) 酶 舉 例 ： 天 冬 氨 酸 轉(zhuǎn) 氨 甲 酰 酶 ， 簡 稱 ATCase 8.固 定 化 酶w 固 定 化 酶 是 通 過 吸 附 、 耦 聯(lián) 、 交 聯(lián) 和 包 埋 等 物 理或 化

49、學(xué) 的 方 法 把 酶 連 接 到 某 種 載 體 上 ， 做 成 仍 具有 酶 催 化 活 性 的 水 不 溶 性 酶 。w 作 用 特 點 ： 穩(wěn) 定 性 提 高 ， 易 分 離 ， 可 反 復(fù) 使 用 ，提 高 操 作 的 機 械 強 度 。 六 、 酶 的 分 離 純 化 與 酶 活 力 測 定1.酶 的 分 離 純 化 基 本 原 則 ： 提 取 過 程 中 避 免 酶 變 性 而 失 去 活 性 ； 防 止 強酸 、 強 堿 、 高 溫 和 劇 烈 攪 拌 等 ； 要 求 在 低 溫 下 操 作 ， 加入 的 化 學(xué) 試 劑 不 使 酶 變 性 ， 操 作 中 加 入 緩 沖 溶

50、液 . 基 本 操 作 程 序 ：a. 選 材 ： 微 生 物 （ 微 生 物 發(fā) 酵 物 : 胞 內(nèi) 酶 ， 胞 外 酶 ） ， 動物 （ 動 物 器 臟 ： 消 化 酶 ， 血 液 ： SOD酶 ， 尿 液 ： 尿 激 酶等 ） ,植 物 （ 木 瓜 蛋 白 酶 ， 菠 蘿 蛋 白 酶 等 ） 。b. 抽 提 ： 加 入 提 取 液 提 取 。 胞 內(nèi) 酶 先 要 進(jìn) 行 細(xì) 胞 破 碎 （ 機械 研 磨 ， 超 聲 波 破 碎 ， 反 復(fù) 凍 融 或 自 溶 等 ） ，c. 分 離 ： 先 進(jìn) 行 凈 化 處 理 （ 過 濾 ， 絮 凝 ， 離 心 脫 色 ） ， 再采 用 沉 淀 法

51、分 離 （ 鹽 析 法 ， 有 機 溶 劑 沉 淀 法 ， 超 離 心等 ） 。d. 純 化 ： 可 采 用 離 子 交 換 層 析 ， 凝 膠 過 濾 ， 液 相 色 譜 ， 親和 色 譜 和 超 濾 等 方 法 。 酶 的 制 劑 形 式 ：a. 固 體 ： 干 燥 （ 冰 凍 升 華 ， 噴 霧 干 燥 ， 真 空 干 燥 ）b. 液 體 保 存 ： 低 溫 下 短 期 保 存 。2.酶 活 力 的 測 定 概 念w 酶 活 力 ： 又 稱 為 酶 活 性 ， 一 般 把 酶 催 化 一 定 化 學(xué) 反 應(yīng) 的 能力 稱 為 酶 活 力 ， 通 常 以 在 一 定 條 件 下 酶 所 催

52、 化 的 化 學(xué) 反 應(yīng)速 度 來 表 示 。w 基 本 原 理 :酶 是 蛋 白 質(zhì) ， 種 類 多 ， 結(jié) 構(gòu) 復(fù) 雜 多 樣 ， 一 般 對 酶的 測 定 ， 不 是 直 接 測 定 其 酶 蛋 白 的 濃 度 ， 而 是 測 定 其 催 化化 學(xué) 反 應(yīng) 的 能 力 ， 這 是 基 于 在 最 優(yōu) 化 條 件 下 ， 當(dāng) 底 物 足 夠（ 過 量 ） ， 在 酶 促 反 應(yīng) 的 初 始 階 段 ， 酶 促 反 應(yīng) 的 速 度 （ 初速 度 ） 與 酶 的 濃 度 成 正 比 （ 即 V=K E ） ， 故 酶 活 力 測 定的 是 化 學(xué) 反 應(yīng) 速 度 ， 一 定 條 件 下 可 代

53、 表 酶 活 性 分 子 濃 度 。 酶 活 力 測 定I. 酶 活 力 測 定 就 是 測 定 一 定 量 的 酶 ， 在 單 位 時 間 內(nèi) 產(chǎn) 物 (P)的 生 成（ 增 加 ） 量 或 底 物 （ S） 的 消 耗 （ 減 少 ） 量 。 即 測 定 時 確 定 三 種 量 ： 加 入 一 定 量 的 酶 ； 一 定 時 間 間 隔 ； 物 質(zhì) 的 增 減 量 。II. 測 定 酶 活 力 常 有 以 下 幾 種 方 法 ：l 在 一 個 反 應(yīng) 體 系 中 ， 加 入 一 定 量 的 酶 液 ， 開 始 計 時 反 應(yīng) ， 經(jīng) 一 定 時間 反 應(yīng) 后 ， 終 止 反 應(yīng) ， 測 定

54、 在 這 一 時 間 間 隔 內(nèi) 發(fā) 生 的 化 學(xué) 反 應(yīng) 量（ 終 止 時 與 起 始 時 的 濃 度 差 ） ， 這 時 測 得 的 是 初 速 度 。 l 在 一 定 條 件 下 ， 加 入 一 定 量 底 物 （ 規(guī) 定 ） ， 再 加 入 合 適 量 的 酶 液 ，測 定 完 成 該 反 應(yīng) （ 底 物 反 應(yīng) 完 ） 所 需 的 時 間 ， （ 非 初 速 度 ， 為 一 平均 速 度 ） 。 l 動 態(tài) 連 續(xù) 測 定 法 。 在 反 應(yīng) 體 系 中 ， 加 入 酶 ， 用 儀 器 連 續(xù) 監(jiān) 測 整 個 酶促 反 應(yīng) 過 程 中 底 物 的 消 耗 或 產(chǎn) 物 的 生 成 。

55、l 快 速 反 應(yīng) 追 蹤 法 。 近 年 來 ， 追 蹤 極 短 時 間 （ 10 -3s以 下 ） 內(nèi) 反 應(yīng) 過 程的 方 法 和 裝 置 已 經(jīng) 應(yīng) 用 。 其 代 表 有 停 流 法 （ stopped-flow） 和 溫 度躍 變 法 （ temperature jump） 。III. 酶 反 應(yīng) 條 件 優(yōu) 化 ： l 測 酶 活 所 用 的 反 應(yīng) 條 件 應(yīng) 該 是 最 適 條 件 ， 所 謂 最 適 條 件 包 括 最 適 溫度 、 最 適 pH、 足 夠 大 的 底 物 濃 度 、 適 宜 的 離 子 強 度 、 適 當(dāng) 稀 釋 的 酶液 及 嚴(yán) 格 的 反 應(yīng) 時 間

56、， 抑 制 劑 不 可 有 ， 輔 助 因 子 不 可 缺 。 IV. 酶 活 力 測 定 方 法 ：l 反 應(yīng) 計 時 。 反 應(yīng) 計 時 必 須 準(zhǔn) 確 。 反 應(yīng) 體 系 必 須 預(yù) 熱 至 規(guī) 定 溫 度 后 ，加 入 酶 液 并 立 即 計 時 。 反 應(yīng) 到 時 ， 要 立 即 滅 酶 活 性 ， 終 止 反 應(yīng) ，并 記 錄 終 了 時 間 。 終 止 酶 反 應(yīng) ， 常 使 酶 立 刻 變 性 ， 最 常 用 的 方 法是 加 入 三 氯 乙 酸 或 過 氯 酸 使 酶 蛋 白 沉 淀 ， 也 可 用 SDS使 酶 變 性 ， 或迅 速 加 熱 使 酶 變 性 。 有 些 酶

57、可 用 非 變 性 法 來 停 止 反 應(yīng) 或 用 破 壞 其輔 因 子 來 停 止 反 應(yīng) 。l 反 應(yīng) 量 的 測 定 。 測 底 物 減 少 量 或 產(chǎn) 物 生 成 量 均 可 。 在 反 應(yīng) 過 程 中產(chǎn) 物 是 從 無 到 有 ， 變 化 量 明 顯 ， 極 利 于 測 定 ， 所 以 大 都 測 定 產(chǎn) 物的 生 成 量 。 具 體 物 質(zhì) 量 的 測 定 ， 據(jù) 被 測 定 物 質(zhì) 的 物 理 化 學(xué) 性 質(zhì) 通 過 定 量 分 析法 測 定 。 常 用 的 方 法 有 ： 光 譜 分 析 法 ： 酶 將 產(chǎn) 物 轉(zhuǎn) 變 為 （ 直 接 或 間 接 ） 一 個 可 用 分 光 光

58、 度法 或 熒 光 光 度 法 測 出 的 化 合 物 。 化 學(xué) 法 ： 利 用 化 學(xué) 反 應(yīng) 使 產(chǎn) 物 變 成 一 個 可 用 某 種 物 理 方 法 測 出 的化 合 物 ， 然 后 再 反 過 來 算 出 酶 的 活 性 。 放 射 性 化 學(xué) 法 ： 用 同 位 素 標(biāo) 記 的 底 物 ， 經(jīng) 酶 作 用 后 生 成 含 放 射 性的 產(chǎn) 物 ， 在 一 定 時 間 內(nèi) ， 生 成 的 放 射 性 產(chǎn) 物 量 與 酶 活 性 成 正 比 。 3.酶 活 力 的 表 示 方 法 及 計 算I. 酶 活 力 單 位w 酶 活 力 可 用 單 位 時 間 內(nèi) 單 位 體 積 中 底 物

59、 的 減 少 量 或 產(chǎn) 物的 增 加 量 表 示 ， 單 位 為 mol/min等 。w 酶 活 力 單 位 的 基 本 定 義 為 ： 規(guī) 定 條 件 （ 最 適 條 件 ） 下 一定 時 間 內(nèi) 催 化 完 成 一 定 化 學(xué) 反 應(yīng) 量 所 需 的 酶 量 。w 據(jù) 不 同 情 況 有 幾 種 酶 活 力 單 位 （ activity unit） 或 又 稱酶 單 位 （ enzyme unit） 。 a. 國 際 單 位 ： 一 般 用 活 力 單 位 U（ Unit） 表 示 ， 許 多 酶 活 力 單 位 都 是 以最 佳 條 件 或 某 一 固 定 條 件 下 每 分 鐘 催

60、化 生 成 1 mol產(chǎn) 物所 需 要 的 酶 量 為 一 個 酶 活 力 單 位 。 一 個 “ Katal” 單 位 是 指 在 一 定 條 件 下 1秒 鐘 內(nèi) 轉(zhuǎn) 化 1mol底 物 所 需 的 酶 量 。 Kat和 U的 換 算 關(guān) 系 ： 1 Kat=6 107U， 1U=16067n Katp 以 上 的 酶 單 位 定 義 中 ， 如 果 底 物 （ S） 有 一 個 以 上 可 被 作 用 的 化 學(xué) 鍵 ，則 一 個 酶 單 位 表 示 1分 鐘 使 1 mol有 關(guān) 基 團(tuán) 轉(zhuǎn) 化 的 酶 量 。 如 果 是 兩 個 相同 的 分 子 參 加 反 應(yīng) ， 則 每 分 鐘

61、催 化 2 mol底 物 轉(zhuǎn) 化 的 酶 量 稱 為 一 個 酶 單位 。p 在 “ U” 和 “ kat” 酶 活 力 單 位 的 定 義 和 應(yīng) 用 中 ， 酶 催 化 底 物 的 分 子 量 必須 是 已 知 的 ， 否 則 將 無 法 計 算 。 b. 習(xí) 慣 單 位 ： 在 實 際 使 用 中 ， 結(jié) 果 測 定 和 應(yīng) 用 都 比 較 方 便 、 直 觀 ， 規(guī) 定 的 酶 活 力 單位 ， 不 同 酶 有 各 自 的 規(guī) 定 ， 如 ： -淀 粉 酶 活 力 單 位 ： 每 小 時 分 解 1g可 溶 性 淀 粉 的 酶 量 為 一 個 酶 單 位 。（ QB546-80） ，

62、也 有 規(guī) 定 每 小 時 分 解 1mL2%可 溶 性 淀 粉 溶 液 為 無 色 糊 精的 酶 量 為 一 個 酶 單 位 。 顯 然 后 者 比 前 一 個 單 位 小 。 糖 化 酶 活 力 單 位 ： 在 規(guī) 定 條 件 下 ， 每 小 時 轉(zhuǎn) 化 可 溶 性 淀 粉 產(chǎn) 生 1mg還 原 糖（ 以 葡 萄 糖 計 ） 所 需 的 酶 量 為 一 個 酶 單 位 。 蛋 白 酶 ： 規(guī) 定 條 件 下 ， 每 分 鐘 分 解 底 物 酪 蛋 白 產(chǎn) 生 1 g酪 氨 酸 所 需 的 酶 量 。 DNA限 制 性 內(nèi) 切 酶 ： 推 薦 反 應(yīng) 條 件 下 ， 一 小 時 內(nèi) 可 完

63、全 消 化 1 g純 化 的 DNA所 需 的 酶 量 。 II. 比 活 力 （ specific activity）w 酶 的 比 活 力 是 每 單 位 （ 一 般 是 mg） 蛋 白 質(zhì) 中 的 酶 活 力 單 位 數(shù) （ 如 ：酶 單 位 /mg蛋 白 ） ， 實 際 應(yīng) 用 中 也 用 每 單 位 制 劑 中 含 有 的 酶 活 力 數(shù)表 示 （ 如 ： 酶 單 位 /mL（ 液 體 制 劑 ） ， 酶 單 位 /g（ 固 體 制 劑 ） ） ，對 同 一 種 酶 來 講 ， 比 活 力 愈 高 則 表 示 酶 的 純 度 越 高 （ 含 雜 質(zhì) 越 少 ） ，所 以 比 活 力

64、是 評 價 酶 純 度 高 低 的 一 個 指 標(biāo) 。 w 在 評 價 純 化 酶 的 純 化 操 作 中 ， 還 有 一 個 概 念 就 是 回 收 率 。 回 收 率 =某 純 化 操 作 后 的 總 活 力 /某 純 化 操 作 前 的 總 活 力 總 活 力 =比 活 力 總 體 積 （ 總 重 量 ） III. 酶 活 力 計 算 及 計 算 舉 例w 酶 活 力 計 算 是 將 實 驗 中 所 用 各 種 參 數(shù) 和 所 測 得 的 實 驗 數(shù) 據(jù) （ 反 應(yīng) 時間 、 酶 液 稀 釋 度 和 用 量 、 產(chǎn) 物 生 成 量 等 ） 換 算 成 每 毫 升 （ 或 每 克 ）酶 制

65、 劑 中 所 含 的 酶 活 力 單 位 數(shù) 。w 酶 活 力 測 定 舉 例 ： 福 林 -酚 （ Lowry） 法 測 定 蛋 白 酶 活 力 。 該 方 法 的基 本 原 理 是 以 酪 蛋 白 為 底 物 進(jìn) 行 反 應(yīng) ， 然 后 用 福 林 -酚 試 劑 顯 色 ，并 用 光 度 法 測 定 酶 促 反 應(yīng) 產(chǎn) 物 酪 氨 酸 的 生 成 量 。 測 定 在 初 速 度 階 段 進(jìn) 行 ， 為 初 速 度 法 。 本 章 小 結(jié)一 、 酶1. 酶 的 概 念2. 酶 催 化 作 用 的 特 點 共 性 特 性 ： 條 件 溫 和 、 高 效 率 、 專 一 性 、 易 變 敏 感

66、性二 、 酶 的 化 學(xué) 本 質(zhì) 及 結(jié) 構(gòu) 功 能 特 點I. 酶 ： 單 純 酶 結(jié) 合 酶 ： 全 酶 = 酶 蛋 白 + 輔 因 子II. 酶 的 輔 因 子p 維 生 素 和 輔 酶l 維 生 素 是 機 體 維 持 正 常 生 命 活 動 所 必 不 可 少 的 一 類 小 分 子 有 機 物 質(zhì) 。l 維 生 素 一 般 習(xí) 慣 分 為 脂 溶 性 和 水 溶 性 兩 大 類 。l 輔 酶 是 一 類 具 有 特 殊 化 學(xué) 結(jié) 構(gòu) 和 功 能 的 化 合 物 。 參 與 的 酶 促 反 應(yīng) 主要 為 氧 化 -還 原 反 應(yīng) 或 基 團(tuán) 轉(zhuǎn) 移 反 應(yīng) 。 l 大 多 數(shù) 輔 酶 的 前 體 主 要 是 水 溶 性 B 族 維 生 素 。 許 多 維 生 素 的 生 理 功能 與 輔 酶 的 作 用 密 切 相 關(guān) 。 III. 酶 結(jié) 構(gòu) 與 功 能 特 點(1)活 性 中 心 ： 結(jié) 合 部 位 、 催 化 部 位 、 調(diào) 控 部 位(2)必 須 基 團(tuán)(3)酶 原 和 酶 原 的 激 活(4)同 功 酶三 、 酶 的 分 類 及 命 名四 、 酶 作 用 的 機