1、5/10/20221張張 金金 國國5/10/20222 第一節(jié)第一節(jié) 酶的基本特征酶的基本特征 第二節(jié)第二節(jié) 酶的命名和分類構(gòu)酶的命名和分類構(gòu) 第三節(jié)第三節(jié) 酶的催化作用機(jī)制酶的催化作用機(jī)制 第四節(jié)第四節(jié) 酶促反應(yīng)動力學(xué)和影響因素酶促反應(yīng)動力學(xué)和影響因素 第五節(jié)第五節(jié) 酶活性的調(diào)節(jié)機(jī)制酶活性的調(diào)節(jié)機(jī)制5/10/20223 酶酶(enzyme)是一類具有高效率、高度專一性、活是一類具有高效率、高度專一性、活性可調(diào)節(jié)的生物催化劑。性可調(diào)節(jié)的生物催化劑。 新陳代謝新陳代謝是維持生物體生長、繁殖、運(yùn)動等生命活是維持生物體生長、繁殖、運(yùn)動等生命活動過程的化學(xué)變化的總稱。動過程的化學(xué)變化的總稱。 生物體

2、同周圍環(huán)境不斷地進(jìn)行著物質(zhì)和能量的交換，生物體同周圍環(huán)境不斷地進(jìn)行著物質(zhì)和能量的交換，它把吸收的養(yǎng)分轉(zhuǎn)化成自身的組成部分，稱為它把吸收的養(yǎng)分轉(zhuǎn)化成自身的組成部分，稱為同化同化過程；過程；生物體也在不斷地將自身的組成物質(zhì)分解，生物體也在不斷地將自身的組成物質(zhì)分解，這是這是異化過程異化過程。新陳代謝失調(diào)會引發(fā)疾病，新陳代。新陳代謝失調(diào)會引發(fā)疾病，新陳代謝停止則意味著生命終結(jié)。謝停止則意味著生命終結(jié)。 體內(nèi)所有代謝反應(yīng)都是酶催化的體內(nèi)所有代謝反應(yīng)都是酶催化的，酶是研究生命活，酶是研究生命活動的關(guān)鍵。動的關(guān)鍵。酶學(xué)概述酶學(xué)概述5/10/20224 早在早在8000多年前（禹時(shí)代），我國已有利用多年前（

3、禹時(shí)代），我國已有利用“ 酶酶 ”釀釀酒的記載。酒的記載。 一百余年前，一百余年前，Pasteur認(rèn)為發(fā)酵是酵母細(xì)胞生命活動的認(rèn)為發(fā)酵是酵母細(xì)胞生命活動的結(jié)果。結(jié)果。 1877年，威廉年，威廉.屈內(nèi)（屈內(nèi)（Kuhne）首次提出）首次提出enzyme一詞。一詞。 1897年，布赫納（年，布赫納（Buchner）兄弟用不含細(xì)胞的酵母）兄弟用不含細(xì)胞的酵母提取液進(jìn)行發(fā)酵，說明了發(fā)酵與細(xì)胞無關(guān)，而是由細(xì)提取液進(jìn)行發(fā)酵，說明了發(fā)酵與細(xì)胞無關(guān)，而是由細(xì)胞外的物質(zhì)引起的。胞外的物質(zhì)引起的。 1913年年Michaelis和和Menten提出酶促動力學(xué)原理提出酶促動力學(xué)原理米氏方程米氏方程 1926年，年，S

4、umner首次從刀豆中提純出脲酶結(jié)晶。首次從刀豆中提純出脲酶結(jié)晶。5/10/20225一、酶的化學(xué)本質(zhì)和組成一、酶的化學(xué)本質(zhì)和組成（一）酶的化學(xué)本質(zhì)（一）酶的化學(xué)本質(zhì)1 1、酶是蛋白質(zhì)、酶是蛋白質(zhì)19261926年年SumnerSumner第一次從刀豆種子中提取了脲第一次從刀豆種子中提取了脲酶結(jié)晶，證明其具有蛋白質(zhì)性質(zhì)。酶結(jié)晶，證明其具有蛋白質(zhì)性質(zhì)。3030年代，年代，NorthropNorthrop又分離出結(jié)晶的胃蛋白酶、又分離出結(jié)晶的胃蛋白酶、胰蛋白酶及胰凝乳蛋白酶，證明酶的化學(xué)本質(zhì)胰蛋白酶及胰凝乳蛋白酶，證明酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)。是蛋白質(zhì)。第一節(jié)第一節(jié) 酶的基本特征酶的基本特征5/10/

5、20226 2、酶是蛋白質(zhì)的證據(jù)：、酶是蛋白質(zhì)的證據(jù)： （1 1）酶經(jīng)酸堿水解后的最終產(chǎn)物是氨基酸；元）酶經(jīng)酸堿水解后的最終產(chǎn)物是氨基酸；元素分析，與蛋白質(zhì)的元素含量相似，可以用氨基素分析，與蛋白質(zhì)的元素含量相似，可以用氨基酸人工合成，酸人工合成，19691969年人工合成了牛胰核糖核酸酶。年人工合成了牛胰核糖核酸酶。 （2 2）與蛋白質(zhì)的分子量相似，結(jié)構(gòu)相似，具有）與蛋白質(zhì)的分子量相似，結(jié)構(gòu)相似，具有一、二、三、四級結(jié)構(gòu)。一、二、三、四級結(jié)構(gòu)。 （3 3）凡使蛋白質(zhì)變性的因素也可使酶變性失活；）凡使蛋白質(zhì)變性的因素也可使酶變性失活；酶能被蛋白酶水解而失活。酶能被蛋白酶水解而失活。 （4 4）

6、酶具有蛋白質(zhì)的特性，如：兩性解離、膠）酶具有蛋白質(zhì)的特性，如：兩性解離、膠體性質(zhì)、加熱使酶變性、顏色反應(yīng)等；不能通過體性質(zhì)、加熱使酶變性、顏色反應(yīng)等；不能通過半透膜。半透膜。5/10/20227 但也發(fā)現(xiàn)：但也發(fā)現(xiàn)： 19821982年，年，CechCech首次發(fā)現(xiàn)首次發(fā)現(xiàn)RNARNA也具有酶的催化也具有酶的催化活性，提出核酶活性，提出核酶(ribozyme)(ribozyme)的概念。的概念。 19951995年，年，Jack W.SzostakJack W.Szostak（紹斯塔克）研（紹斯塔克）研究室首先報(bào)道了具有究室首先報(bào)道了具有DNADNA連接酶活性連接酶活性DNADNA片片段，稱為

7、脫氧核酶段，稱為脫氧核酶(deoxyribozyme)(deoxyribozyme)。 大多數(shù)酶的化學(xué)本質(zhì)是由蛋白質(zhì)組成的。大多數(shù)酶的化學(xué)本質(zhì)是由蛋白質(zhì)組成的。 Ribozyme的化學(xué)本質(zhì)是的化學(xué)本質(zhì)是RNA5/10/20228 核酶的發(fā)現(xiàn)，改變了有關(guān)酶是蛋白質(zhì)的概核酶的發(fā)現(xiàn)，改變了有關(guān)酶是蛋白質(zhì)的概念，即：念，即： “酶是具有催化功能的生物大分子（蛋白酶是具有催化功能的生物大分子（蛋白質(zhì)或質(zhì)或RNA）”。 酶分兩大類：酶分兩大類： 主要由蛋白質(zhì)組成主要由蛋白質(zhì)組成蛋白類酶（蛋白類酶（P酶）酶） 少數(shù)由核糖核酸組成少數(shù)由核糖核酸組成核酸類酶（核酸類酶（R酶）酶）5/10/20229（二）酶的組

8、成（二）酶的組成 單純酶類單純酶類(simple enzyme)：僅由蛋白質(zhì)組成：僅由蛋白質(zhì)組成 脲酶、溶菌酶、淀粉酶、脂肪酶、核糖核酸酶等脲酶、溶菌酶、淀粉酶、脂肪酶、核糖核酸酶等 結(jié)合酶類結(jié)合酶類（conjugated enzyme): 全酶全酶 = 酶蛋白酶蛋白+ 輔助因子（輔酶、輔基）輔助因子（輔酶、輔基） 超氧化物歧化酶超氧化物歧化酶Cu2+、Zn2+）、乳酸脫氫酶（）、乳酸脫氫酶（NAD+） 酶蛋白決定酶專一性，輔助因子決定酶促反應(yīng)的類型。酶蛋白決定酶專一性，輔助因子決定酶促反應(yīng)的類型。5/10/202210 酶的輔助因子酶的輔助因子 主要有金屬離子和有機(jī)化合物主要有金屬離子和有機(jī)

9、化合物 有機(jī)化合物：有機(jī)化合物：NAD，NADP，F(xiàn)AD，生物素，生物素，卟啉等卟啉等 金屬離子：金屬離子：Fe2+、Fe3+ 、 Zn2+、 Cu+、Cu2+、 Mn2+、Mn3+、Mg2+ 、K+、 Na+ 、Mo6+ 、Co2+等。等。 輔酶輔酶(coenzyme)：與酶蛋白以非共價(jià)鍵結(jié)合，：與酶蛋白以非共價(jià)鍵結(jié)合，較松，可透析除去。較松，可透析除去。 輔基輔基(prosthetic group)：與酶蛋白以共價(jià)鍵結(jié)：與酶蛋白以共價(jià)鍵結(jié)合，較緊，透析不能除去。合，較緊，透析不能除去。5/10/2022115/10/2022125/10/202213 （三）（三） 同工酶同工酶 在同一個生

10、物體內(nèi)，能催化相同的化學(xué)反應(yīng)，但在在同一個生物體內(nèi)，能催化相同的化學(xué)反應(yīng)，但在酶的分子結(jié)構(gòu)、理化性質(zhì)和生化特性（如酶的分子結(jié)構(gòu)、理化性質(zhì)和生化特性（如KmKm值、電值、電泳行為等）存在明顯差異的一組酶稱為同工酶泳行為等）存在明顯差異的一組酶稱為同工酶（isoenzymeisoenzyme）。）。 例如：哺乳動物的例如：哺乳動物的乳酸脫氫酶乳酸脫氫酶（LDH，催化乳酸脫，催化乳酸脫氫生成丙酮酸），有氫生成丙酮酸），有5 5種形式：種形式： 分子形式：分子形式：LDHl，LDH2，LDH3，LDH4，LDH5； 亞基組成：亞基組成：H4，H3M，H2M2，HM3，M4。 乳酸脫氫酶同工酶分子都是四

11、聚體，但其亞基組成乳酸脫氫酶同工酶分子都是四聚體，但其亞基組成不同。不同組織含量不同，用于疾病診斷。不同。不同組織含量不同，用于疾病診斷。5/10/202214臨床意義臨床意義 1LDH1和和LDH2升高：見于急性心肌梗塞升高：見于急性心肌梗塞(LDH1LDH21)、病毒性心肌炎、風(fēng)濕性心肌炎和克山病。病毒性心肌炎、風(fēng)濕性心肌炎和克山病。 2LDH5和和LDH4升高：升高： (1)急性肝炎：急性肝炎：LDH5明顯升高，明顯升高，LDH4輕度增高；輕度增高； (2)急性肝萎縮：急性肝萎縮：LDH5和和LDH4都明顯升高；都明顯升高； (3)慢性肝炎、肝硬化：慢性肝炎、肝硬化：LDH5輕度升高；輕

12、度升高； (4)骨骼肌急性損傷、皮肌炎：骨骼肌急性損傷、皮肌炎：LDH5和和LDH4都升高；都升高； (5)前列腺癌：前列腺癌：LDH5升高，升高，LDH5LDH11。 3LDH的五種同工酶都升高：見于胃癌、結(jié)腸癌和胰腺癌。的五種同工酶都升高：見于胃癌、結(jié)腸癌和胰腺癌。5/10/202215（四）核酶（四）核酶 核酶的發(fā)現(xiàn)，核酶的發(fā)現(xiàn)，19821982年，年，R.CechR.Cech（切赫河）等人發(fā)（切赫河）等人發(fā)現(xiàn)四膜蟲細(xì)胞的現(xiàn)四膜蟲細(xì)胞的26s rRNA26s rRNA前體具有自我剪接功能，前體具有自我剪接功能，將這種將這種具有催化活性的天然具有催化活性的天然RNA稱為核酶稱為核酶Ribo

13、zyme。 19831983年，年， AltmanAltman等人發(fā)現(xiàn)核糖核酸酶等人發(fā)現(xiàn)核糖核酸酶P P的的RNARNA組組分具有加工分具有加工tRNAtRNA前體的催化功能。而前體的催化功能。而RNase PRNase P中中的蛋白組分沒有催化功能，只是起穩(wěn)定構(gòu)象的作的蛋白組分沒有催化功能，只是起穩(wěn)定構(gòu)象的作用。用。 核酶的發(fā)現(xiàn)，改變了有關(guān)酶是蛋白質(zhì)的概念，核酶的發(fā)現(xiàn)，改變了有關(guān)酶是蛋白質(zhì)的概念，CechCech和和AltmanAltman獲得獲得19891989年諾貝爾獎。年諾貝爾獎。5/10/202216 核酶核酶在阻斷基因表達(dá)和抗病毒方面的應(yīng)用前景在阻斷基因表達(dá)和抗病毒方面的應(yīng)用前景

14、RibozymeRibozyme能特異性地切割靶能特異性地切割靶RNARNA序列，序列， 核酶藥物核酶藥物選擇性地裂解癌細(xì)胞或病毒的選擇性地裂解癌細(xì)胞或病毒的RNARNA，從，從而阻斷它們合成蛋白質(zhì)。而阻斷它們合成蛋白質(zhì)。 例如針對例如針對HIVHIV病毒病毒RNARNA序列和結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)出專門裂序列和結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)出專門裂解解HIVHIV病毒的病毒的RNARNA的核酶，而這種核酶對正常細(xì)胞的核酶，而這種核酶對正常細(xì)胞RKARKA則沒有影響。則沒有影響。 核酶藥物使用劑量較少，毒性也較小，并且病毒核酶藥物使用劑量較少，毒性也較小，并且病毒較難產(chǎn)生耐受性。具較難產(chǎn)生耐受性。具有廣闊的應(yīng)用前景和極大的有

15、廣闊的應(yīng)用前景和極大的臨床實(shí)用價(jià)值。臨床實(shí)用價(jià)值。5/10/202217 （五（五 ）模擬酶）模擬酶 模擬酶（模擬酶（model enzyme ）用化學(xué)的方法合成具）用化學(xué)的方法合成具有催化功能的非蛋白質(zhì)分子或蛋白質(zhì)分子，來模有催化功能的非蛋白質(zhì)分子或蛋白質(zhì)分子，來模擬酶的結(jié)構(gòu)、特性、作用原理以及酶在生物體內(nèi)擬酶的結(jié)構(gòu)、特性、作用原理以及酶在生物體內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)過程。的化學(xué)反應(yīng)過程。 酶是一類有催化活性的蛋白質(zhì)，具有許多優(yōu)點(diǎn)。酶是一類有催化活性的蛋白質(zhì)，具有許多優(yōu)點(diǎn)。但酶容易受到多種物理、化學(xué)因素的影響而失活，但酶容易受到多種物理、化學(xué)因素的影響而失活，所以不能用酶廣泛取代工業(yè)催化劑。所以不能用

16、酶廣泛取代工業(yè)催化劑。 研究模擬酶是為了解決酶的以上缺點(diǎn)，是一個新研究模擬酶是為了解決酶的以上缺點(diǎn)，是一個新的研究領(lǐng)域，是仿生高分子的一個重要的內(nèi)容。的研究領(lǐng)域，是仿生高分子的一個重要的內(nèi)容。 有以下幾方面：模擬酶的金屬輔基、模擬酶的活有以下幾方面：模擬酶的金屬輔基、模擬酶的活性功能基、模擬酶的高分子作用方式、模擬酶與性功能基、模擬酶的高分子作用方式、模擬酶與底物的作用、模擬酶的性狀等。底物的作用、模擬酶的性狀等。5/10/202218 （六）抗體酶（六）抗體酶 abzyme 抗體酶是一種人工酶，本質(zhì)上是一種具有催化能力的抗抗體酶是一種人工酶，本質(zhì)上是一種具有催化能力的抗體。而單純的抗體沒有催

17、化能力。體。而單純的抗體沒有催化能力。 通過改變抗體中與抗原結(jié)合的微環(huán)境，并在適當(dāng)?shù)牟课煌ㄟ^改變抗體中與抗原結(jié)合的微環(huán)境，并在適當(dāng)?shù)牟课灰胂鄳?yīng)的催化基團(tuán)，所產(chǎn)生的具有催化活性的抗體。引入相應(yīng)的催化基團(tuán)，所產(chǎn)生的具有催化活性的抗體。 獲得抗體酶的途徑：獲得抗體酶的途徑：采用過渡態(tài)的底物類似物誘導(dǎo)；采用過渡態(tài)的底物類似物誘導(dǎo)；在現(xiàn)有的抗體基礎(chǔ)上，通過化學(xué)修飾或通過蛋白質(zhì)工在現(xiàn)有的抗體基礎(chǔ)上，通過化學(xué)修飾或通過蛋白質(zhì)工程向其配體結(jié)合部位導(dǎo)入催化基團(tuán)。程向其配體結(jié)合部位導(dǎo)入催化基團(tuán)?？截惙ā？截惙?。 抗體酶的研究，為人們提供了一條合理途徑去設(shè)計(jì)適合抗體酶的研究，為人們提供了一條合理途徑去設(shè)計(jì)適合于市

18、場需要的蛋白質(zhì)，即人為地設(shè)計(jì)制作酶，設(shè)計(jì)針對于市場需要的蛋白質(zhì)，即人為地設(shè)計(jì)制作酶，設(shè)計(jì)針對性強(qiáng)、藥效高的藥物。性強(qiáng)、藥效高的藥物。 5/10/202219二、酶催化作用的特點(diǎn)二、酶催化作用的特點(diǎn)問題一：問題一：化學(xué)催化劑具有哪些特點(diǎn)？化學(xué)催化劑具有哪些特點(diǎn)？5/10/202220 酶與非生物催化劑相比的幾點(diǎn)共性：酶與非生物催化劑相比的幾點(diǎn)共性： 參與反應(yīng)，反應(yīng)前后自身組成不變；參與反應(yīng)，反應(yīng)前后自身組成不變； 能提高化學(xué)反應(yīng)速率，但不改變化學(xué)反能提高化學(xué)反應(yīng)速率，但不改變化學(xué)反應(yīng)平衡點(diǎn)；應(yīng)平衡點(diǎn)； 通過降低反應(yīng)活化能，加快反應(yīng)速度；通過降低反應(yīng)活化能，加快反應(yīng)速度； 只能催化熱力學(xué)允許的反應(yīng)

19、。只能催化熱力學(xué)允許的反應(yīng)。5/10/202221酶催化作用的特點(diǎn)：酶催化作用的特點(diǎn)：n（1） 極高的催化效率；極高的催化效率；n（2） 極高的催化專一性；極高的催化專一性；n（3） 可調(diào)節(jié)性可調(diào)節(jié)性 酶活性、酶量；酶活性、酶量；n（4） 反應(yīng)條件溫和反應(yīng)條件溫和 常溫、常壓，中性常溫、常壓，中性pH環(huán)境。環(huán)境。5/10/202222（一）酶催化作用的（一）酶催化作用的高高效性效性1、催化效率、催化效率 酶催化反應(yīng)速度與加普通催化劑相比可提高酶催化反應(yīng)速度與加普通催化劑相比可提高1061012倍，是相應(yīng)的無催化反應(yīng)的倍，是相應(yīng)的無催化反應(yīng)的108 1020倍。倍。 例如例如: 1mol馬肝過氧

20、化氫酶在一定條件下可催化馬肝過氧化氫酶在一定條件下可催化5106摩爾過氧化氫分解，在同樣條件下摩爾過氧化氫分解，在同樣條件下1mol鐵鐵只能催化只能催化6104摩爾過氧化氫分解。因此，這摩爾過氧化氫分解。因此，這個酶的催化效率是鐵的個酶的催化效率是鐵的1010倍。也就是說，用過倍。也就是說，用過氧化氫酶在氧化氫酶在1秒內(nèi)催化的反應(yīng)，同樣數(shù)量的鐵需秒內(nèi)催化的反應(yīng)，同樣數(shù)量的鐵需要要300年才能反應(yīng)完。年才能反應(yīng)完。5/10/202223酶促反應(yīng)的本質(zhì)酶促反應(yīng)的本質(zhì)降低反應(yīng)活化能降低反應(yīng)活化能例如：例如：H2O2的分解，的分解，當(dāng)沒有催化劑時(shí)活化當(dāng)沒有催化劑時(shí)活化能為能為75.24kJ/mol；用

21、鈀作催化劑時(shí)活化用鈀作催化劑時(shí)活化能為能為48.9kJ/mol；而用過氧化氫酶作催而用過氧化氫酶作催化劑時(shí)，活化能下降化劑時(shí)，活化能下降為為8.36kJ/mol以下。以下。2、活化能與過渡態(tài)、活化能與過渡態(tài)5/10/202224 酶催化的反應(yīng)稱為酶催化的反應(yīng)稱為酶促反應(yīng)。酶促反應(yīng)。 酶酶首先與首先與底物底物（反應(yīng)物）結(jié)合，生成不穩(wěn)（反應(yīng)物）結(jié)合，生成不穩(wěn)定的中間產(chǎn)物定的中間產(chǎn)物ES （A）；然后分解為反應(yīng)）；然后分解為反應(yīng)產(chǎn)物產(chǎn)物而釋放出酶。而釋放出酶。5/10/202225（二）（二） 酶催化作用的專一性酶催化作用的專一性n1、概念及特點(diǎn)、概念及特點(diǎn)n酶只催化某一類底物發(fā)生特定的反應(yīng)，產(chǎn)生一

22、定酶只催化某一類底物發(fā)生特定的反應(yīng)，產(chǎn)生一定的產(chǎn)物，這種特性稱為酶的專一性。的產(chǎn)物，這種特性稱為酶的專一性。n酶都有極高的專一性，幾乎沒有副反應(yīng)發(fā)生。酶都有極高的專一性，幾乎沒有副反應(yīng)發(fā)生。n1）絕對專一性：）絕對專一性：有些酶只作用于一種底物，催有些酶只作用于一種底物，催化一個反應(yīng)，化一個反應(yīng)， 而不作用于任何其它物質(zhì)。而不作用于任何其它物質(zhì)。n如：脲酶只能催化尿素的分解，對甲基尿素?zé)o作如：脲酶只能催化尿素的分解，對甲基尿素?zé)o作用。用。n再如：琥珀酸脫氫酶底物：琥珀酸再如：琥珀酸脫氫酶底物：琥珀酸5/10/2022262）相對專一性：）相對專一性：這類酶對結(jié)構(gòu)相近的一類底物都有作用。這類酶對

23、結(jié)構(gòu)相近的一類底物都有作用。包括鍵專一性和基團(tuán)專一性。包括鍵專一性和基團(tuán)專一性。（1）鍵專一性）鍵專一性如酯酶能水解不同脂肪酸形成的酯鍵如酯酶能水解不同脂肪酸形成的酯鍵5/10/202227 （2）族專一性）族專一性 不但要求底物具有一定化學(xué)鍵，而且對此化學(xué)鍵不但要求底物具有一定化學(xué)鍵，而且對此化學(xué)鍵兩端連接的兩個原子基團(tuán)亦有一定的要求兩端連接的兩個原子基團(tuán)亦有一定的要求 如：如：a -葡萄糖苷酶，要求底物必須是葡萄糖苷酶，要求底物必須是a-糖苷鍵形糖苷鍵形成的糖苷。麥芽糖、蔗糖成的糖苷。麥芽糖、蔗糖5/10/202228 3） 立體異構(gòu)專一性立體異構(gòu)專一性 概念：酶除了對底物分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)有

24、要求外，概念：酶除了對底物分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)有要求外，對其立體異構(gòu)也有一定的要求對其立體異構(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）旋光異構(gòu)專一性 酶只作用于旋光異構(gòu)體的一種。如酶只作用于旋光異構(gòu)體的一種。如L-精氨酸酶只精氨酸酶只對對L-精氨酸起分解作用，而對精氨酸起分解作用，而對D -精氨酸則無作用。精氨酸則無作用。5/10/202229 （2）幾何異構(gòu)專一性）幾何異構(gòu)專一性 當(dāng)?shù)孜锞哂袔缀萎悩?gòu)體時(shí)，酶只作用其中的一種。當(dāng)?shù)孜锞哂袔缀萎悩?gòu)體時(shí)，酶只作用其中的一種。例如，琥珀酸脫氫酶只能催化琥珀酸生成延胡索例如，琥珀酸脫氫酶

25、只能催化琥珀酸生成延胡索酸（反丁烯二酸），而不促成順丁烯二酸。酸（反丁烯二酸），而不促成順丁烯二酸。酶催化作用專一性具有非常重要的意義酶催化作用專一性具有非常重要的意義5/10/2022302 2、酶作用專一性假說、酶作用專一性假說-酶與底物的結(jié)合酶與底物的結(jié)合（1 1）鎖鑰模型鎖鑰模型(lock-key hypothesis)(lock-key hypothesis) Fisher 1894 認(rèn)為：底物分子或其一部分像鑰匙一樣，專認(rèn)為：底物分子或其一部分像鑰匙一樣，專一地插入酶活性中心，通過多個結(jié)合位點(diǎn)的一地插入酶活性中心，通過多個結(jié)合位點(diǎn)的結(jié)合，形成酶結(jié)合，形成酶底物復(fù)合物。底物復(fù)合物。

26、酶活性中心的催化基團(tuán)正好對準(zhǔn)底物的有關(guān)酶活性中心的催化基團(tuán)正好對準(zhǔn)底物的有關(guān)敏感鍵，進(jìn)行催化反應(yīng)。敏感鍵，進(jìn)行催化反應(yīng)。5/10/2022315/10/202232 鎖鑰模型將酶分子結(jié)構(gòu)看成是互補(bǔ)的、鎖鑰模型將酶分子結(jié)構(gòu)看成是互補(bǔ)的、剛性的，較好地解釋了立體異構(gòu)專一剛性的，較好地解釋了立體異構(gòu)專一性；性； 但未能解釋可逆反應(yīng)，但未能解釋可逆反應(yīng)，即許多酶可以即許多酶可以同時(shí)催化正、負(fù)反應(yīng)，鎖鑰模型無法同時(shí)催化正、負(fù)反應(yīng)，鎖鑰模型無法解釋當(dāng)酶與底物結(jié)合后，再與產(chǎn)物結(jié)解釋當(dāng)酶與底物結(jié)合后，再與產(chǎn)物結(jié)合的事實(shí)。合的事實(shí)。5/10/202233（ 2 ） 誘 導(dǎo) 楔 合 模 型 （誘 導(dǎo) 楔 合 模

27、型 （ i n d u c e d - f i t hypothesis） Koshland Koshland ， 19581958 認(rèn)為：酶活性部位的形狀與底物的形狀并非認(rèn)為：酶活性部位的形狀與底物的形狀并非完全互補(bǔ)，當(dāng)酶分子與底物分子接近時(shí)，酶完全互補(bǔ)，當(dāng)酶分子與底物分子接近時(shí)，酶蛋白質(zhì)受底物分子蛋白質(zhì)受底物分子誘導(dǎo)誘導(dǎo)，構(gòu)象發(fā)生有利于與，構(gòu)象發(fā)生有利于與底物結(jié)合的變化，酶與底物在此基礎(chǔ)上互補(bǔ)底物結(jié)合的變化，酶與底物在此基礎(chǔ)上互補(bǔ)楔合，進(jìn)行反應(yīng)。楔合，進(jìn)行反應(yīng)。 認(rèn)為酶具有一定的柔性。認(rèn)為酶具有一定的柔性。5/10/2022345/10/202235三、三、 酶活力測定酶活力測定 （一）（

28、一） 酶活力的概念酶活力的概念 1 1、酶活力、酶活力（enzyme activityenzyme activity） ：酶催化：酶催化底物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的能力，也稱底物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的能力，也稱酶活性酶活性。 測定酶活力，實(shí)際上就是測定酶促反應(yīng)進(jìn)測定酶活力，實(shí)際上就是測定酶促反應(yīng)進(jìn)行的速度。行的速度。 酶促反應(yīng)速度越快，酶活力就越大；反之，酶促反應(yīng)速度越快，酶活力就越大；反之，速度越慢，酶活力就越小。速度越慢，酶活力就越小。 5/10/202236酶促反應(yīng)的酶促反應(yīng)的初速度初速度: 底物開始反應(yīng)之后，很短一段底物開始反應(yīng)之后，很短一段時(shí)間內(nèi)的反應(yīng)速度。反應(yīng)時(shí)間一般采用時(shí)間內(nèi)的反應(yīng)速度。反應(yīng)時(shí)間一

29、般采用5-10min。 引起酶促反應(yīng)速度增引起酶促反應(yīng)速度增加或下降的原因很多，加或下降的原因很多，如：底物濃度下降、如：底物濃度下降、產(chǎn)物對酶的抑制、由產(chǎn)物對酶的抑制、由于產(chǎn)物濃度增加而加于產(chǎn)物濃度增加而加速了逆反應(yīng)、酶變性速了逆反應(yīng)、酶變性等。因此，為了排除等。因此，為了排除上述干擾，酶活力應(yīng)上述干擾，酶活力應(yīng)該用酶促反應(yīng)的初速該用酶促反應(yīng)的初速度來表示。度來表示。5/10/2022372、酶活力單位、酶活力單位 （1）國際單位）國際單位 國際生物化學(xué)協(xié)會酶學(xué)委員會對國際生物化學(xué)協(xié)會酶學(xué)委員會對酶活力單位酶活力單位作了作了下列規(guī)定：在下列規(guī)定：在25、最適、最適pH、飽和底物濃度的、飽和底

30、物濃度的反應(yīng)條件下，反應(yīng)條件下，1min內(nèi)將內(nèi)將1微摩爾微摩爾(mol)的底物轉(zhuǎn)的底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物所需要的酶量，定為一個國際單位，化為產(chǎn)物所需要的酶量，定為一個國際單位， （1U1molmin ）。）。 如果底物分子有一個以上可被作用的化學(xué)鍵，則如果底物分子有一個以上可被作用的化學(xué)鍵，則一個酶活力單位，便是一個酶活力單位，便是 1min 使使 1mol 有關(guān)基有關(guān)基團(tuán)轉(zhuǎn)化所需要的酶量。團(tuán)轉(zhuǎn)化所需要的酶量。5/10/202238 （2）Kat 為了使酶活力單位與國際單位制中的反應(yīng)速度為了使酶活力單位與國際單位制中的反應(yīng)速度（mol /s ）相一致，）相一致，1972 年國際酶學(xué)委員會正年國際酶學(xué)委

31、員會正式推薦用式推薦用 Kat（Katal，催量）作為酶活力單位。，催量）作為酶活力單位。 規(guī)定為：規(guī)定為：在最適條件下，每秒鐘內(nèi)能使在最適條件下，每秒鐘內(nèi)能使 1mol 底物轉(zhuǎn)化成產(chǎn)物所需要的酶量，定為一個底物轉(zhuǎn)化成產(chǎn)物所需要的酶量，定為一個Kat 單位（單位（1Kat 1mo1s）。）。 Kat 與國際單位與國際單位 (IU ) 的互算關(guān)系如下：的互算關(guān)系如下： 1 Kat 6107 U 1 U 16.6710-9 Kat 16.67 nKat5/10/202239 （3 3）習(xí)慣酶活力單位）習(xí)慣酶活力單位 在實(shí)際使用中，比較方便、直觀，規(guī)定的酶活力在實(shí)際使用中，比較方便、直觀，規(guī)定的酶活

32、力單位。不同酶有各自的規(guī)定，如：單位。不同酶有各自的規(guī)定，如： -淀粉酶活力單位：每小時(shí)分解淀粉酶活力單位：每小時(shí)分解1g1g可溶性淀粉可溶性淀粉的酶量為一個酶單位。的酶量為一個酶單位。 糖化酶活力單位：在規(guī)定條件下，每小時(shí)轉(zhuǎn)化糖化酶活力單位：在規(guī)定條件下，每小時(shí)轉(zhuǎn)化可溶性淀粉產(chǎn)生可溶性淀粉產(chǎn)生1mg1mg還原糖（以葡萄糖計(jì)）所需的還原糖（以葡萄糖計(jì)）所需的酶量為一個酶單位。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蛋白酶：規(guī)定條件下，每分鐘分解底物酪蛋白產(chǎn)生產(chǎn)生1g1g酪氨酸所需的酶量。酪氨酸所需的酶量。 DNADNA限制性內(nèi)切酶：推薦反應(yīng)條件下，一小時(shí)內(nèi)限制性內(nèi)切酶：推薦

33、反應(yīng)條件下，一小時(shí)內(nèi)可完全消化可完全消化1g1g純化的純化的DNADNA所需的酶量。所需的酶量。5/10/202240酶的比活力酶的比活力 每毫克酶蛋白（酶制劑）所含的酶活力單位數(shù)稱每毫克酶蛋白（酶制劑）所含的酶活力單位數(shù)稱為為酶的比活力酶的比活力，用，用 U Umg mg 蛋白表示。蛋白表示。 酶的比活力酶的比活力是酶制劑的一個是酶制劑的一個純度指標(biāo)純度指標(biāo)。對同一種。對同一種酶來說，比活力愈高，表明酶純度愈高。酶來說，比活力愈高，表明酶純度愈高。5/10/202241 酶活力的測定方法：酶活力的測定方法： 分光光度法、熒光分光光度法分光光度法、熒光分光光度法 、同位素標(biāo)、同位素標(biāo)記法、電化

34、學(xué)法、紫外可見分光光度法、記法、電化學(xué)法、紫外可見分光光度法、 酶偶聯(lián)法酶偶聯(lián)法 等等 主要是測反應(yīng)初速度主要是測反應(yīng)初速度 反應(yīng)時(shí)間一般采用反應(yīng)時(shí)間一般采用5-10min。 只要測定方法足夠靈敏準(zhǔn)確，原則上，反只要測定方法足夠靈敏準(zhǔn)確，原則上，反應(yīng)時(shí)間愈短愈好。應(yīng)時(shí)間愈短愈好。（二）酶活力的測定方法（二）酶活力的測定方法5/10/202242四、酶的分離和純化四、酶的分離和純化 酶在生物細(xì)胞中的分布，分兩類酶在生物細(xì)胞中的分布，分兩類 （1）胞內(nèi)酶）胞內(nèi)酶：在細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生，并在細(xì)胞內(nèi)：在細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生，并在細(xì)胞內(nèi)起催化作用。起催化作用。 疾病診斷指標(biāo)疾病診斷指標(biāo) （2）胞外酶）胞外酶：在細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生

35、后分泌到細(xì)胞：在細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生后分泌到細(xì)胞外發(fā)揮作用。大都是水解酶，如胃蛋白酶、外發(fā)揮作用。大都是水解酶，如胃蛋白酶、胰蛋白酶、溶菌酶。胰蛋白酶、溶菌酶。5/10/202243 酶分離純化的原則：酶分離純化的原則： 在整個分離純化過程中要始終保持酶的活在整個分離純化過程中要始終保持酶的活性。性。 防止變性失活！防止變性失活！ 低溫、快速低溫、快速 酶活性的測定應(yīng)始終貫穿于整個分離純化酶活性的測定應(yīng)始終貫穿于整個分離純化過程中，以便于監(jiān)測酶活性的變化、掌握過程中，以便于監(jiān)測酶活性的變化、掌握酶的純化程度，選擇和確定酶的分離純化酶的純化程度，選擇和確定酶的分離純化方法。方法。5/10/202244酶的

36、提取、分離純化技術(shù)路線酶的提取、分離純化技術(shù)路線細(xì)胞破碎細(xì)胞破碎酶提取酶提取酶分離純化酶分離純化酶濃縮酶濃縮酶貯存酶貯存動物、植物或微生物細(xì)胞動物、植物或微生物細(xì)胞發(fā)酵液發(fā)酵液離心分離，過濾分離，沉淀分離心分離，過濾分離，沉淀分離，層析分離，電泳分離，萃離，層析分離，電泳分離，萃取分離，結(jié)晶分離等。取分離，結(jié)晶分離等。5/10/202245 （一）材料選擇和預(yù)處理（一）材料選擇和預(yù)處理 酶的分離純化在材料選擇、細(xì)胞破碎、粗酶的分離純化在材料選擇、細(xì)胞破碎、粗制品的獲得以及分離純化方面與蛋白質(zhì)十制品的獲得以及分離純化方面與蛋白質(zhì)十分相似。分相似。5/10/202246（二）細(xì)胞破碎（二）細(xì)胞破碎

37、許多酶存在于細(xì)胞內(nèi)。許多酶存在于細(xì)胞內(nèi)。為了提取這些胞內(nèi)酶，為了提取這些胞內(nèi)酶，首先需要對細(xì)胞進(jìn)行破首先需要對細(xì)胞進(jìn)行破碎處理。碎處理。1）機(jī)械破碎）機(jī)械破碎2）物理破碎）物理破碎3）化學(xué)破碎）化學(xué)破碎4）酶解破碎）酶解破碎JY92-II D超聲波超聲波細(xì)胞粉碎機(jī)細(xì)胞粉碎機(jī)細(xì)胞破碎珠細(xì)胞破碎珠高壓細(xì)胞破碎機(jī)高壓細(xì)胞破碎機(jī)DY89-I型型 電動玻璃勻漿機(jī)電動玻璃勻漿機(jī)5/10/202247機(jī)械破碎機(jī)械破碎搗碎法搗碎法研磨法研磨法勻漿法勻漿法物理破碎物理破碎溫度差破碎法溫度差破碎法壓力差破碎法壓力差破碎法超聲波破碎法超聲波破碎法化學(xué)破碎化學(xué)破碎有機(jī)溶劑：有機(jī)溶劑：甲苯、丙酮甲苯、丙酮丁醇、氯仿丁醇

38、、氯仿表面活性劑：表面活性劑：Triton、Tween酶促破碎酶促破碎自溶法自溶法外加酶制劑法外加酶制劑法通過機(jī)械運(yùn)動產(chǎn)生的剪切通過機(jī)械運(yùn)動產(chǎn)生的剪切力，使組織、細(xì)胞破碎。力，使組織、細(xì)胞破碎。通過各種物理因素的作用，通過各種物理因素的作用，使組織、細(xì)胞的外層結(jié)構(gòu)破使組織、細(xì)胞的外層結(jié)構(gòu)破壞，而使細(xì)胞破碎。壞，而使細(xì)胞破碎。通過各種化學(xué)試劑對細(xì)胞通過各種化學(xué)試劑對細(xì)胞膜的作用，而使細(xì)胞破碎膜的作用，而使細(xì)胞破碎通過細(xì)胞本身的酶系或外通過細(xì)胞本身的酶系或外加酶制劑的催化作用，使加酶制劑的催化作用，使細(xì)胞外層結(jié)構(gòu)受到破壞，細(xì)胞外層結(jié)構(gòu)受到破壞，而達(dá)到細(xì)胞破碎而達(dá)到細(xì)胞破碎細(xì)胞破碎方法及其原理細(xì)胞破

39、碎方法及其原理本章目錄5/10/202248 酶的提取是指在一定的條件下，用適當(dāng)?shù)娜軇┗蛉芤禾幚砗该傅奶崛∈侵冈谝欢ǖ臈l件下，用適當(dāng)?shù)娜軇┗蛉芤禾幚砗冈?，使酶充分溶解到溶劑或溶液中的過程。也稱為原料，使酶充分溶解到溶劑或溶液中的過程。也稱為酶的抽提酶的抽提。 酶提取時(shí)首先應(yīng)根據(jù)酶提取時(shí)首先應(yīng)根據(jù)酶的結(jié)構(gòu)和溶解性質(zhì)，選擇適當(dāng)?shù)娜軇┟傅慕Y(jié)構(gòu)和溶解性質(zhì)，選擇適當(dāng)?shù)娜軇?1 1、水提取法：、水提取法：酶都能溶解于水，通?？捎盟蛳∷?、稀堿、酶都能溶解于水，通?？捎盟蛳∷?、稀堿、稀鹽溶液等進(jìn)行提取，稀鹽溶液等進(jìn)行提取， 2 2、有機(jī)溶劑提取法：、有機(jī)溶劑提取法：有些酶與脂質(zhì)結(jié)合或含有較多的非極

40、性有些酶與脂質(zhì)結(jié)合或含有較多的非極性基團(tuán)，則可用有機(jī)溶劑提取?；鶊F(tuán)，則可用有機(jī)溶劑提取。 提高溫度，降低溶液粘度、增加擴(kuò)散面積、增大濃度差等都有提高溫度，降低溶液粘度、增加擴(kuò)散面積、增大濃度差等都有利于提高酶分子的擴(kuò)散速度，從而增大提取效果。利于提高酶分子的擴(kuò)散速度，從而增大提取效果。為了提高酶的提取率并防止酶的變性失活，在提取過程中還要為了提高酶的提取率并防止酶的變性失活，在提取過程中還要注意控制好注意控制好溫度、溫度、pH值值等提取條件。等提取條件。（三）酶的提?。ㄈ┟傅奶崛?/10/202249 （四）分離純化（四）分離純化 鹽析法、等電點(diǎn)沉淀法、色譜法均可用于鹽析法、等電點(diǎn)沉淀法、色

41、譜法均可用于酶的分離純化，特別是親和層析法在酶的酶的分離純化，特別是親和層析法在酶的分離純化過程中占有重要地位。分離純化過程中占有重要地位。5/10/202250 （五）酶的保存（五）酶的保存 （1）干燥：）干燥：干燥器（加干燥劑）干燥器（加干燥劑） （2）低溫：）低溫：04冰箱、低溫冰箱冰箱、低溫冰箱-25-50、液氮、液氮-196 （3）防腐劑和穩(wěn)定劑）防腐劑和穩(wěn)定劑 防腐劑：甲苯、氯仿、苯甲酸、苯甲酸鈉、防腐劑：甲苯、氯仿、苯甲酸、苯甲酸鈉、山梨酸、山梨酸鉀、丙酸鈣山梨酸、山梨酸鉀、丙酸鈣 穩(wěn)定劑：穩(wěn)定劑：硫酸銨、甘油、蔗糖或酶的底物硫酸銨、甘油、蔗糖或酶的底物輔基等輔基等5/10/20

42、2251第二節(jié)第二節(jié) 酶的命名與分類酶的命名與分類 目前已發(fā)現(xiàn)目前已發(fā)現(xiàn)4000種酶。種酶。 一、酶的命名一、酶的命名 1、習(xí)慣命名法、習(xí)慣命名法 （1）底物名稱，）底物名稱， 脲酶、淀粉酶、蛋白酶脲酶、淀粉酶、蛋白酶 （2）反應(yīng)性質(zhì)，）反應(yīng)性質(zhì)， 脫氫酶、加氧酶、轉(zhuǎn)氨酶脫氫酶、加氧酶、轉(zhuǎn)氨酶 （3）兩者結(jié)合，）兩者結(jié)合， 琥珀酸脫氫酶、谷丙轉(zhuǎn)氨酶琥珀酸脫氫酶、谷丙轉(zhuǎn)氨酶 （4）酶的來源，）酶的來源， 胃蛋白酶、木瓜蛋白酶胃蛋白酶、木瓜蛋白酶 混亂混亂5/10/202252 2.國際系統(tǒng)命名法國際系統(tǒng)命名法 基本原則：明確標(biāo)明酶的底物及催化反應(yīng)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

43、水時(shí)可略去不寫）。的性質(zhì)（底物為水時(shí)可略去不寫）。底物底物1：底物：底物2 反應(yīng)類型反應(yīng)類型 如：琥珀酸：如：琥珀酸：FAD氧化還原酶氧化還原酶5/10/2022533、 國際系統(tǒng)分類法及編號（國際系統(tǒng)分類法及編號（EC編號）編號）（1）按反應(yīng)性質(zhì)分六大類，用）按反應(yīng)性質(zhì)分六大類，用1、2、3、4、5、6表示。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）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亞類，編號用類分為若干個亞類，編號用1、2、3 等。等。（3）每個亞類又可分為若干個亞一亞類，用編號）每個亞類又可分為若干個亞一亞類，用編號1、2、3等表示。等表示。 每一個酶的

44、編號由每一個酶的編號由4個數(shù)字組成，中間以個數(shù)字組成，中間以“”隔開。隔開。 第一個數(shù)字表示大類，第二個數(shù)字表示亞類，第三個第一個數(shù)字表示大類，第二個數(shù)字表示亞類，第三個表示亞表示亞-亞類，第四個數(shù)字表示在亞亞類，第四個數(shù)字表示在亞-亞中的編號。亞中的編號。 可以上網(wǎng)（可以上網(wǎng)（/enzyme/）查到酶的系）查到酶的系統(tǒng)名稱和統(tǒng)名稱和EC編號。編號。5/10/202254 例如：例如： 乙醇脫氫酶乙醇脫氫酶EC ， 乳酸脫氫酶乳酸脫氫酶EC7 ， 蘋果酸脫氫酶蘋果酸脫氫酶EC7 第一個數(shù)字表示大類：第一個數(shù)字表示大類： 氧化

45、還原氧化還原 第二個數(shù)字表示反應(yīng)基團(tuán)：醇基第二個數(shù)字表示反應(yīng)基團(tuán)：醇基 第三個數(shù)字表示電子受體：第三個數(shù)字表示電子受體：NAD+或或NADP+ 第四個數(shù)字表示此酶底物：乙醇，乳酸，蘋第四個數(shù)字表示此酶底物：乙醇，乳酸，蘋果酸。果酸。 5/10/202255（一）根據(jù)酶蛋白結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分類（一）根據(jù)酶蛋白結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分類可分為：可分為：單體酶、寡聚酶、多酶復(fù)合體單體酶、寡聚酶、多酶復(fù)合體（1 1）單體酶單體酶由一條多肽鏈組成的酶分子，通常為水解酶。由一條多肽鏈組成的酶分子，通常為水解酶。相對分子量相對分子量1.31.31043.53.5104如：溶菌酶、羧肽酶等如：溶菌酶、羧肽酶等 牛胰牛胰RNase

46、124aa RNase 124aa 單鏈單鏈 雞卵清溶菌酶雞卵清溶菌酶 129aa 129aa 單鏈單鏈二、酶的分類與常見酶實(shí)例二、酶的分類與常見酶實(shí)例5/10/2022565/10/202257（2） 寡聚酶寡聚酶 含多條肽鏈、多個亞基。相對分子量含多條肽鏈、多個亞基。相對分子量3.5104。 含相同亞基的寡聚酶：含相同亞基的寡聚酶： 蘋果脫胱氫酶（鼠肝），蘋果脫胱氫酶（鼠肝），2個相同的亞基個相同的亞基 含不同亞基的寡聚酶：含不同亞基的寡聚酶： 琥珀酸脫氫酶（牛心），琥珀酸脫氫酶（牛心），、2個亞基個亞基 寡聚酶中亞基的聚合，有的與酶的專一性有關(guān)，有寡聚酶中亞基的聚合，有的與酶的專一性有關(guān)

47、，有的與酶活性中心形成有關(guān)，有的與酶的調(diào)節(jié)性能有的與酶活性中心形成有關(guān)，有的與酶的調(diào)節(jié)性能有關(guān)。關(guān)。 大多數(shù)寡聚酶是胞內(nèi)酶，而胞外酶一般是單體酶。大多數(shù)寡聚酶是胞內(nèi)酶，而胞外酶一般是單體酶。5/10/2022585/10/202259（3） 多酶復(fù)合體（多酶體系）多酶復(fù)合體（多酶體系） 由兩個或兩個以上的酶，相互組織而成，其中每一個酶催由兩個或兩個以上的酶，相互組織而成，其中每一個酶催化一個反應(yīng)，所有反應(yīng)依次進(jìn)行，構(gòu)成一個代謝途徑或代化一個反應(yīng)，所有反應(yīng)依次進(jìn)行，構(gòu)成一個代謝途徑或代謝途徑的一部分。謝途徑的一部分。 例如：大腸桿菌丙酮酸脫氫酶復(fù)合體由三種酶組成例如：大腸桿菌丙酮酸脫氫酶復(fù)合體由

48、三種酶組成 丙酮酸脫氫酶（丙酮酸脫氫酶（E1） ， 以二聚體存在以二聚體存在 29600 硫辛酸轉(zhuǎn)乙?；福蛐了徂D(zhuǎn)乙?；福‥2） 70000 二氫硫辛酸脫氫酶（二氫硫辛酸脫氫酶（E3） ， 以二聚體存在以二聚體存在 256000 12個個E1 二聚體二聚體 2496000 24個個E2 單體單體 2470000 6個個E3 二聚體二聚體 1256000 總分子量：總分子量：560萬萬5/10/202260第二節(jié)第二節(jié) 酶的分類和命名酶的分類和命名（二）按照催化反應(yīng)的類型分類（二）按照催化反應(yīng)的類型分類國際酶學(xué)委員會制定的國際酶學(xué)委員會制定的“國際系統(tǒng)分類法國際系統(tǒng)分類法”將酶分為將酶分為六

49、大類六大類: :1.1.氧化還原酶氧化還原酶: : 催化氧化還原反應(yīng)的酶。催化氧化還原反應(yīng)的酶。CH3CHCOOHOHNAD+H+CH3CCOOHONADH如，乳酸脫氫酶催化乳酸的脫氫反應(yīng)如，乳酸脫氫酶催化乳酸的脫氫反應(yīng)5/10/2022612.轉(zhuǎn)移酶：轉(zhuǎn)移酶：催化基團(tuán)轉(zhuǎn)移反應(yīng)，即將一個底物分催化基團(tuán)轉(zhuǎn)移反應(yīng)，即將一個底物分子上的基團(tuán)轉(zhuǎn)移到另一個底物的分子上。子上的基團(tuán)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)：例如，谷丙轉(zhuǎn)氨酶催化的氨基轉(zhuǎn)移反應(yīng)：CH3CHCOOHNH2HOOCCH2CH2CCOOHOHOOCCH2CH2CHCOOHNH2CH3CCOOHO5/10/2022

50、62 3.水解酶：水解酶：催化底物的加水分解反應(yīng)。催化底物的加水分解反應(yīng)。 包括淀粉酶、蛋白酶、核酸酶及脂酶等。包括淀粉酶、蛋白酶、核酸酶及脂酶等。例如，脂肪酶催化的脂的水解反應(yīng)：例如，脂肪酶催化的脂的水解反應(yīng)：H2OCOOCH2CH3RRCOOHCH3CH2OH5/10/202263 4.裂解酶（裂合酶）：裂解酶（裂合酶）：催化從底物上移去某些催化從底物上移去某些基團(tuán)而形成雙鍵的（非水解性）反應(yīng)或其逆反基團(tuán)而形成雙鍵的（非水解性）反應(yīng)或其逆反應(yīng)的酶。應(yīng)的酶。 主要包括醛縮酶、水化酶及脫氨酶等。主要包括醛縮酶、水化酶及脫氨酶等。 例如：醛縮酶裂解例如：醛縮酶裂解 1, 6-二磷酸果糖，生成磷酸

51、二羥丙酮和二磷酸果糖，生成磷酸二羥丙酮和3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛5/10/202264 5.異構(gòu)酶：異構(gòu)酶：催化同分異構(gòu)體的相互轉(zhuǎn)變，催化同分異構(gòu)體的相互轉(zhuǎn)變，即底物分子內(nèi)基團(tuán)或原子的重排過程即底物分子內(nèi)基團(tuán)或原子的重排過程的酶。的酶。例如，例如，6-磷酸葡萄糖異構(gòu)酶催化的反應(yīng)。磷酸葡萄糖異構(gòu)酶催化的反應(yīng)。5/10/202265 6.合成酶：合成酶：又稱為連接酶，能夠催化又稱為連接酶，能夠催化C-C、C-O、C-N 以及以及C-S 鍵的形成反應(yīng)。這類鍵的形成反應(yīng)。這類反應(yīng)必須與反應(yīng)必須與ATP分解反應(yīng)相互偶聯(lián)。分解反應(yīng)相互偶聯(lián)。 A + B + ATP + H-O-H =AB + ADP +P

52、iA + B + ATP + H-O-H =AB + ADP +Pi 例如，丙酮酸羧化酶催化的反應(yīng)。例如，丙酮酸羧化酶催化的反應(yīng)。 丙酮酸丙酮酸 + CO + CO2 2 草酰乙酸草酰乙酸5/10/2022665/10/202267一、一、 酶的活性部位酶的活性部位 （一）酶的活性中心（一）酶的活性中心 酶分子量很大，直接與底物接觸和起催化作用的酶分子量很大，直接與底物接觸和起催化作用的只是很小部分，占酶總體積的只是很小部分，占酶總體積的1%2%。 酶活性中心：酶分子中結(jié)合底物并起催化作用的酶活性中心：酶分子中結(jié)合底物并起催化作用的部位。部位。 包括底物包括底物結(jié)合部位、催化部位結(jié)合部位、催化

53、部位。 活性中心出現(xiàn)頻率最高的氨基酸殘基：活性中心出現(xiàn)頻率最高的氨基酸殘基：Ser、His、Cys、Tyr（酪）、（酪）、Asp、Glu、Lys。 第三節(jié)第三節(jié) 酶的催化機(jī)理酶的催化機(jī)理5/10/2022685/10/202269 酶的必需基團(tuán)與非必需基團(tuán)酶的必需基團(tuán)與非必需基團(tuán) 表現(xiàn)酶催化活力所必需的部分稱為表現(xiàn)酶催化活力所必需的部分稱為必需基團(tuán)必需基團(tuán)。必。必需基團(tuán)包括活性中心和維持酶分子高級結(jié)構(gòu)所需需基團(tuán)包括活性中心和維持酶分子高級結(jié)構(gòu)所需的基團(tuán)。的基團(tuán)。 酶分子分為酶分子分為4類殘基：類殘基： （1）接觸殘基：）接觸殘基： （2）輔助殘基：）輔助殘基： （3）結(jié)構(gòu)殘基：）結(jié)構(gòu)殘基： （

54、4）非貢獻(xiàn)殘基：）非貢獻(xiàn)殘基：5/10/202270（1）接觸殘基：）接觸殘基：結(jié)合基團(tuán)，催化基團(tuán)，負(fù)責(zé)底物的結(jié)合基團(tuán)，催化基團(tuán)，負(fù)責(zé)底物的結(jié)合與催化。結(jié)合與催化。（2）輔助殘基：）輔助殘基：不與底物接觸，輔助酶與底物結(jié)合，不與底物接觸，輔助酶與底物結(jié)合，協(xié)助接觸殘基。協(xié)助接觸殘基。上述兩類殘基構(gòu)成酶活性中心。上述兩類殘基構(gòu)成酶活性中心。（3）結(jié)構(gòu)殘基：）結(jié)構(gòu)殘基：維持酶分子三維構(gòu)象，與酶活性相維持酶分子三維構(gòu)象，與酶活性相關(guān)，但不在酶活性中心范圍內(nèi)，屬于酶活性中心關(guān)，但不在酶活性中心范圍內(nèi)，屬于酶活性中心以外的必需殘基以外的必需殘基上述三類殘基統(tǒng)稱酶的必需基團(tuán)上述三類殘基統(tǒng)稱酶的必需基團(tuán)（4

55、）非貢獻(xiàn)殘基（非必需基團(tuán)）：）非貢獻(xiàn)殘基（非必需基團(tuán)）：與酶活性無關(guān)，與酶活性無關(guān)，可能對酶的免疫、活性調(diào)節(jié)、運(yùn)輸、壽命、防止可能對酶的免疫、活性調(diào)節(jié)、運(yùn)輸、壽命、防止降解等方面起作用。降解等方面起作用。 5/10/2022715/10/202272接觸殘基：接觸殘基：R1、R2、R6、R8、R9、R163輔助殘基：輔助殘基：R3、R4、R5、R164、R165結(jié)構(gòu)殘 基 ：結(jié)構(gòu)殘 基 ： R10、R162、R169非貢獻(xiàn)殘基：其它非貢獻(xiàn)殘基：其它5/10/202273 （二）研究酶活性中心的方法（二）研究酶活性中心的方法 酶活性中心的測定酶活性中心的測定 1）切除法）切除法 2）化學(xué)修飾法：

56、）化學(xué)修飾法：此方法是研究最早，應(yīng)用此方法是研究最早，應(yīng)用最廣泛的方法。原則上講，酶分子側(cè)鏈上最廣泛的方法。原則上講，酶分子側(cè)鏈上的各種基團(tuán)，如羧基、羥基、巰基和咪唑的各種基團(tuán)，如羧基、羥基、巰基和咪唑基等均可由特定的化學(xué)試劑進(jìn)行共價(jià)修飾?；染捎商囟ǖ幕瘜W(xué)試劑進(jìn)行共價(jià)修飾。當(dāng)它被某一化學(xué)試劑修飾后，若酶活性顯當(dāng)它被某一化學(xué)試劑修飾后，若酶活性顯著下降或喪失，則可初步推斷該基團(tuán)為酶著下降或喪失，則可初步推斷該基團(tuán)為酶的必需基團(tuán)。的必需基團(tuán)。 5/10/2022745/10/202275 3）X射線衍射法射線衍射法 采用采用X射線衍射法在射線衍射法在研究酶活性中心空間構(gòu)象時(shí)，通常是將研究酶活性

57、中心空間構(gòu)象時(shí)，通常是將酶與底物類似物或?qū)Ｒ恍砸种苿┬纬蓮?fù)酶與底物類似物或?qū)Ｒ恍砸种苿┬纬蓮?fù)合物，而后作合物，而后作X射線衍射分析，從而射線衍射分析，從而得到有關(guān)酶活性中心構(gòu)象、酶與底物的得到有關(guān)酶活性中心構(gòu)象、酶與底物的接觸狀況以及催化機(jī)理的信息。接觸狀況以及催化機(jī)理的信息。5/10/202276二、二、 影響酶催化效率的有關(guān)因素影響酶催化效率的有關(guān)因素 （一）底物和酶的（一）底物和酶的鄰近效應(yīng)與定向效應(yīng)鄰近效應(yīng)與定向效應(yīng) 變分子間反應(yīng)為分子內(nèi)反應(yīng)變分子間反應(yīng)為分子內(nèi)反應(yīng) 鄰近效應(yīng)：鄰近效應(yīng)：酶與底物形成中間復(fù)合物后使底物之酶與底物形成中間復(fù)合物后使底物之間、酶的催化基團(tuán)與底物之間相互靠近，

58、提高了間、酶的催化基團(tuán)與底物之間相互靠近，提高了反應(yīng)基團(tuán)的有效濃度。反應(yīng)基團(tuán)的有效濃度。 定向效應(yīng)：定向效應(yīng)：由于酶的構(gòu)象作用，底物的反應(yīng)基團(tuán)由于酶的構(gòu)象作用，底物的反應(yīng)基團(tuán)之間、酶與底物的反應(yīng)基團(tuán)之間正確取向的效應(yīng)之間、酶與底物的反應(yīng)基團(tuán)之間正確取向的效應(yīng) 酶把底物分子從溶液中富集出來，使它們固定在酶把底物分子從溶液中富集出來，使它們固定在活性中心附近，反應(yīng)基團(tuán)相互鄰近，同時(shí)使反應(yīng)活性中心附近，反應(yīng)基團(tuán)相互鄰近，同時(shí)使反應(yīng)基團(tuán)的分子軌道以正確方位相互交疊，反應(yīng)易于基團(tuán)的分子軌道以正確方位相互交疊，反應(yīng)易于發(fā)生。發(fā)生。5/10/2022775/10/202278鄰近效應(yīng)與定向效應(yīng)對反應(yīng)速度的影

59、響：鄰近效應(yīng)與定向效應(yīng)對反應(yīng)速度的影響：使底物濃度在活性中心附近很高使底物濃度在活性中心附近很高 酶對底物分子的電子軌道具有導(dǎo)向作用酶對底物分子的電子軌道具有導(dǎo)向作用 酶使分子間反應(yīng)轉(zhuǎn)變成分子內(nèi)反應(yīng)酶使分子間反應(yīng)轉(zhuǎn)變成分子內(nèi)反應(yīng)鄰近效應(yīng)和定向效應(yīng)對底物起固定作用鄰近效應(yīng)和定向效應(yīng)對底物起固定作用 5/10/202279（二）（二）底物的形變和誘導(dǎo)契合底物的形變和誘導(dǎo)契合 n酶中某些基團(tuán)可使底物分子的敏感鍵中某些基團(tuán)的電子云密酶中某些基團(tuán)可使底物分子的敏感鍵中某些基團(tuán)的電子云密度變化，產(chǎn)生電子張力，降低了底物的活化能度變化，產(chǎn)生電子張力，降低了底物的活化能酶從低活性形式酶從低活性形式轉(zhuǎn)變?yōu)楦呋钚?/p>

60、形式，轉(zhuǎn)變?yōu)楦呋钚孕问?，利于催化。利于催化。底物形變，利于底物形變，利于形成形成ES復(fù)合物。復(fù)合物。底物構(gòu)象變化，底物構(gòu)象變化，過度態(tài)結(jié)構(gòu)，大大過度態(tài)結(jié)構(gòu)，大大降低活化能。降低活化能。5/10/202280（三）（三） 酸堿催化酸堿催化 酶分子的一些功能基團(tuán)起瞬時(shí)質(zhì)子供體或質(zhì)子受酶分子的一些功能基團(tuán)起瞬時(shí)質(zhì)子供體或質(zhì)子受體的作用。體的作用。 如：如：Asp、Glu、His、Lys、Ser、Arg等等 影響酸堿催化反應(yīng)速度的兩個因素影響酸堿催化反應(yīng)速度的兩個因素 （1）酸堿強(qiáng)度）酸堿強(qiáng)度(pK值）。組氨酸咪唑基的解離常值）。組氨酸咪唑基的解離常數(shù)為數(shù)為6，在，在pH6附近給出質(zhì)子和結(jié)合質(zhì)子能力相