食品生物化学酶

1、会计学1食品生物化学酶食品生物化学酶EC 1. 1. 1. 27 大类大类 亚类亚类 亚亚类亚亚类 序号序号如乙醇脱氢酶如乙醇脱氢酶4、裂解酶类 由其底物移去一个基团而使共价键裂解的酶，如脱羧酶、醛缩酶和脱水酶等。5、异构酶类 促进异构体相互转化的酶，如消旋酶、顺反异构酶等。如：6-磷酸葡萄糖异构酶催化的反应。6、合成酶类 促进两分子化合物互相结合，同时使ATP分子中的高能磷酸键断裂的酶，如谷氨酰胺合成酶、谷胱甘肽合成酶等。分析酶的化学组成，发现它们主要是蛋白性成分。根据其化学组成可将酶分为： 简单蛋白酶 即那些只需要其蛋白质部分就具有催化功能的酶。复合蛋白酶 即那些发挥其催化活性还需要有非蛋

2、白成分协助的酶， 也称“结合蛋白质酶”。 复合蛋白酶的非蛋白成分称为辅因子或辅基，一些金属酶需要Mg2+、Fe2+ 、Zn2+等金属作辅基辅基。其它一些酶则需要小分子有机化合物如B族维生素作为辅因子，称为辅酶辅酶。酶的蛋白质部分称酶蛋白，酶蛋白与其辅因子一起合称为全酶全酶。根据组成酶蛋白分子的肽链数量及其组装特点，又可将酶分为三类： 单体酶单体酶 单体酶只有一条多肽链，属于这一类的酶很少，一般都 是催化水解的酶，分子量在13 00035 000之间，如溶菌 酶、胰蛋白酶等 寡聚酶寡聚酶 寡聚酶由几个甚至几十个亚基组成，这些亚基可以是相 同的多肽链，也可以是不同的多肽链。亚基之间不是共价 结合，

3、彼此很容易分开。 多酶体系多酶体系 多酶体系是由几种酶彼此嵌合形成的复合体。它有利 于一系列反应的连续进行。如脂肪酸合成酶体系、呼 吸链酶系等。 * 谷氨酸谷氨酸35和天和天冬氨酸冬氨酸52是催化是催化基团；基团；* 色氨酸色氨酸62和和63、天冬氨酸、天冬氨酸101和色氨酸和色氨酸108是是结合基团；结合基团；* AF为底物多为底物多糖链的糖基，位糖链的糖基，位于酶的活性中心于酶的活性中心形成的裂隙中。形成的裂隙中。专一性专一性绝对专一性绝对专一性：除一种底物以外，其它任何物质它都不起 催化作用。 相对专一性相对专一性立体专一性立体专一性 ：只能对一种立体异构体起催化作用，对其 对体则全无作

4、用。基团专一性基团专一性：除了要求A和B之间的键合适外，还对其所作用键两端的基团具有不同的专一性 。 键专一性键专一性：只要求底物分子上有适合的化学键就可以起催化作用 。这种这种专一性催化作用，对于其在食品、化工领域的应用具有重专一性催化作用，对于其在食品、化工领域的应用具有重要实践意义。要实践意义。1、在酶浓度，pH，温度等条件不变的情况下研究底物浓度和反应速度的关系。如右图所示： RNase-底物复合物底物复合物 2、米氏方程 1913年，德国化学家Michaelis和Menten根据中间产物学说对酶促反应的动力学进行研究，基于平衡假设推导出了表示整个反应中底物浓度和反应速度关系的著名公式

5、，称为米米氏方程，氏方程，式中式中KmKm称为称为米氏常数米氏常数。 SKSVvmmax恒态假说，即假设酶催化反应过程中ES浓度基本保持恒定不变，推导出修正后的米氏方程，形式上与上述公式完全相同。它体现了各种因素对于酶促反应速度的综合影响。E + SE SK-1K1K2 E + P产物酶底物酶底物复合物酶二、酶浓度的影响 在一定条件下酶反应的速度与酶的浓度成正比。因为酶催化反应时，首先要与底物形成所谓中间物，即酶底物复合物ES。当底物浓度大大超过酶浓度时，反应达到最大速度Vm，如果此时增加酶的浓度，可增加反应速度，酶反应速度与酶浓度成正比关系。 三、温度的影响温度对酶反应的影响是双重的：（1）

6、随着温度的增加，反应速度也增加，直至最大速度为止。（2）随温度升高而使酶逐步变性。 故酶总有一个最适反应温度，在这个温度时，酶的活力最高。 在10-80常温范围内，酶活力随着反应温度的变化趋势一般可表示如右图。 酶酶活活性性0.51.02.01.50 10 20 30 40 50 60 温度温度 C 温度对淀粉酶活性的影响温度对淀粉酶活性的影响 四、pH的影响 在一定的pH下, 酶具有最大的催化活性，通常称此pH为最适pH。但是需指出，所谓“最适pH”实际上是一个操作参数。 在不同pH时活性发生变化的原因主要在于：（1）pH能影响酶分子结构的稳定性。（2）pH能影响酶分子的解离状态 。五、酶原

7、酶原的激活和激活剂激活剂 有的酶在分泌时是无活性的酶原，需要经某种酶或酸将其分子作适当的改变或切去一部分才能呈现活性。这种激活过程又称酶原致活作用或酶原激活作用。 凡是能提高酶活性的物质，都称为激活剂。 酶的激活剂多为无机离子或简单有机化合物。 六、酶的抑制作用和抑制剂 非专一性不可逆抑制不可逆抑制 专一性不可逆抑制 竞争性抑制可逆抑制 非竞争性抑制 反竞争性抑制竞争性抑制竞争性抑制定义定义抑制剂与底物的结构相似，抑制剂与底物的结构相似，能与底物竞争酶的活性中心能与底物竞争酶的活性中心，从而阻碍酶底物复合物，从而阻碍酶底物复合物的形成，使酶的活性降低。的形成，使酶的活性降低。这种抑制作用称为竞

8、争性抑这种抑制作用称为竞争性抑制作用。制作用。请大家思考：如果酶催化反应体系中存在某种竞争性抑制剂请大家思考：如果酶催化反应体系中存在某种竞争性抑制剂，那么你所测定得到的米氏常数将发生什么样的变化？，那么你所测定得到的米氏常数将发生什么样的变化？竞争性抑制曲线 1、 邻近与定向效应； 2、 诱导契合与底物扭曲变形； 3、 共价催化； 4、 酸碱催化； 5、 微环境效应。 酶的几个重要概念酶的几个重要概念 细胞中的许多酶常常是在一个连续的反应链中起作用，即前一个反应的产物是后一个反应的底物，在完整细胞内的某一代谢过程中，由几个酶形成的反应体系，称为多酶体系。 如果体系中几种酶彼此有机地组合在一起

9、。精巧地镶嵌成一定的结构，即形成多酶复合体。这种结构既能提高反应途径的效率，又能增强调控的准确性。a-非调节酶非调节酶 b-正协同别构酶正协同别构酶 的的S形曲线形曲线 蛋白激酶蛋白激酶ATPADP蛋白质蛋白质蛋白质蛋白质Pn蛋白磷酸酶蛋白磷酸酶nPiH2O O C A. 酯酶的底酯酶的底物物酯酯B.酯的羧基碳酯的羧基碳原子受到亲核原子受到亲核攻击形成四面攻击形成四面体过渡态体过渡态C.设计的磷酸设计的磷酸酯类似物酯类似物,作作为抗原去免疫为抗原去免疫实验动物实验动物磷酸酯类似物磷酸酯类似物(半抗原半抗原)对酯水解反应有催化对酯水解反应有催化作用的单克隆作用的单克隆抗体抗体免疫免疫免疫反应免疫

10、反应动物免疫动物免疫接种接种化学酶工程天然酶固定化酶化学修饰酶人工模拟酶生物酶工程克隆酶突变酶新酶 将酶学和工程学相结合，产生了酶工程(enzyme engineering)这样一个新的领域。它主要研究酶的生产、纯化、固定化技术、酶分子结构的修饰和改造以及在工农业、医药卫生和理论研究等方面的应用。 将水溶性酶用物理或化学方法处理，固定于高分子支持物将水溶性酶用物理或化学方法处理，固定于高分子支持物(或载体或载体)上而成为不溶于水，但仍有酶活性的一种酶制剂形上而成为不溶于水，但仍有酶活性的一种酶制剂形式，称固定化酶式，称固定化酶(immobilized enzyme)。包埋法包埋法 吸附法吸附法

11、共价偶联法共价偶联法交联法交联法以固定化酶、固定化细胞为重要内容的酶工程技术是当今生物工程的重要组成部分。生物工程是属于高新技术领域的系统工程，酶工程也是一样，其整个过程包括上游工程（Up stream process，缩写USP）和下游工程（Down stream process，缩写DSP），前者包括酶学基本理论、产酶动植物和微生物种的改良，采用基因重组或细胞融合改造产酶菌株，以及研究开发新的酶源，为开发利用提供科学依据。而后者属整个系统工程的后处理工艺技术，解决如何提高酶和最终产物回收率和纯度质量问题，及其应用问题。 活力单位活力单位（active unit） 习惯单位（习惯单位（U）:

12、 底物底物(或产物或产物)变化量变化量 / 单位时间单位时间 国际单位（国际单位（IU）: 1moL变化量变化量 / 分钟分钟 Katal（Kat）：）：1moL变化量变化量 / 秒秒比活力比活力=总活力单位总活力单位总蛋白总蛋白mg数数= U(或或IU) mg蛋白蛋白量度酶催化能力大小量度酶催化能力大小转换系数转换系数（Kcat） 底物（底物（ moL）/ 秒秒每个酶分子每个酶分子量度酶纯度量度酶纯度比活力比活力（specific activity）量度转换效率量度转换效率EC 1. 1. 1. 27 大类大类 亚类亚类 亚亚类亚亚类 序号序号如乙醇脱氢酶如乙醇脱氢酶分析酶的化学组成，发现它

13、们主要是蛋白性成分。根据其化学组成可将酶分为： 简单蛋白酶 即那些只需要其蛋白质部分就具有催化功能的酶。复合蛋白酶 即那些发挥其催化活性还需要有非蛋白成分协助的酶， 也称“结合蛋白质酶”。 复合蛋白酶的非蛋白成分称为辅因子或辅基，一些金属酶需要Mg2+、Fe2+ 、Zn2+等金属作辅基辅基。其它一些酶则需要小分子有机化合物如B族维生素作为辅因子，称为辅酶辅酶。酶的蛋白质部分称酶蛋白，酶蛋白与其辅因子一起合称为全酶全酶。四、pH的影响 在一定的pH下, 酶具有最大的催化活性，通常称此pH为最适pH。但是需指出，所谓“最适pH”实际上是一个操作参数。 在不同pH时活性发生变化的原因主要在于：（1）pH能影响酶分子结构的稳定