生物化学第四章 酶学

生物化学第四章酶学第一页，共四十六页，编辑于2023年，星期日第三章

酶第二页，共四十六页，编辑于2023年，星期日第一节酶学概论第三页，共四十六页，编辑于2023年，星期日1、酶是一类具有高效率、高度专一性、活性可调节的生物催化剂。生物催化剂：酶(enzyme)

核酶(ribozyme)

脱氧核酶(deoxyribozyme)一、酶的概念及其作用特点第四页，共四十六页，编辑于2023年，星期日2、酶与非生物催化剂相比的几点共性：

①催化效率高，用量少（细胞中含量低）。

②加快反应速度但不改变化学反应平衡点。

③降低反应活化能。

④反应前后自身结构不变。第五页，共四十六页，编辑于2023年，星期日第六页，共四十六页，编辑于2023年，星期日酶促反应机理第七页，共四十六页，编辑于2023年，星期日3、酶催化反应的特点（1）催化效率更高酶催化反应速度是相应的无催化反应的108-1020倍，并且高出非酶催化反应速度至少几个数量级。第八页，共四十六页，编辑于2023年，星期日（2）专一性高酶对反应的底物和产物都有极高的专一性，几乎没有副反应发生。（3）反应条件温和常温、常压，中性pH环境。（4）活性可调节别构调节、酶的共价修饰、酶的合成、活化与降解等。（5）酶的催化活性离不开辅酶、辅基、金属离子第九页，共四十六页，编辑于2023年，星期日二、酶的化学本质及其组成（一）酶的化学本质绝大多数酶是蛋白质证据：（1）酸水解的产物是氨基酸，能被蛋白酶水解失活；（2）具有蛋白质的一切共性，凡是能使蛋白质变性的因素都能使酶变性；（具有蛋白质的颜色反应）少数酶是RNA（核酶）第十页，共四十六页，编辑于2023年，星期日★Ribozyme核酶（具有催化功能的RNA）（1）80年代初，ThomasCech和SidneyAltman

四膜虫L19RNA具有生物催化功能，催化rRNA前体的剪接

（2）1983年Atman和PaceE.ColiRNaseP中的RNA具有加工tRNA前体的催化功能第十一页，共四十六页，编辑于2023年，星期日（二）酶的化学组成单纯酶类(simpleenzyme)：仅由蛋白质组成脲酶、溶菌酶、淀粉酶、脂肪酶、核糖核酸酶等缀合酶类（conjugatedenzyme):全酶（holoenzyme)=脱辅基酶（apoenzye)+辅因子(cofactor)：超氧化物歧化酶(Cu2+、Zn2+）、乳酸脱氢酶（NAD+）第十二页，共四十六页，编辑于2023年，星期日酶的辅助因子主要有金属离子和有机化合物金属离子：Fe2+、Fe3+

、Zn2+、Cu+、Cu2+、

Mn2+、、Mn3+、Mg2+

、K+、Na+

、Mo6+

、Co2+等。有机化合物：NAD，NADP，FAD，生物素，卟啉等辅酶(coenzyme)：与酶蛋白结合较松，可透析除去。辅基(prostheticgroup)：与酶蛋白结合较紧。第十三页，共四十六页，编辑于2023年，星期日酶蛋白决定酶专一性，辅助因子决定酶促反应的类型和反应的性质。NAD+构成专一性强的乳酸脱氢酶、醇脱氢酶、苹果酸脱氢酶、异柠檬酸脱氢酶。第十四页，共四十六页，编辑于2023年，星期日四、酶的分类及命名（一）、

习惯命名

1、依据底物来命名（绝大多数酶）：蛋白酶、淀粉酶

2、依据催化反应的性质命名：水解酶、转氨酶

3、结合上述两个原则命名：琥珀酸脱氢酶。

4、有时加上酶的来源胃蛋白酶、牛胰凝乳蛋白酶第十五页，共四十六页，编辑于2023年，星期日（二）国际系统命名★基本原则：明确标明酶的底物及催化反应的性质（底物为水时可略去不写）。如：谷丙转氨酶的系统名称：丙氨酸：α-酮戊二酸氨基转移酶第十六页，共四十六页，编辑于2023年，星期日★★

国际系统分类法及编号（EC编号）（1）按反应性质分六大类，用1、2、3、4、5、6表示。（2）根据底物中被作用的基团或键的特点，将每一大类分为若干个亚类，编号用1、2、3。（3）每个亚类又可分为若干个亚一亚类，用编号1、2、3表示。每一个酶的编号由4个数字组成，中间以“·”隔开。第一个数字表示大类，第二个数字表示亚类，第三个表示亚-亚类，第四个数字表示在亚-亚中的编号。第十七页，共四十六页，编辑于2023年，星期日举例：乙醇脱氢酶EC1.1.1.1，乳酸脱氢酶EC1.1.1.27，苹果酸脱氢酶EC1.1.1.37

第一个数字表示大类：氧化还原第二个数字表示反应基团：醇基第三个数字表示电子受体：NAD+或NADP+第四个数字表示此酶底物：乙醇，乳酸，苹果酸。大类有：氧、转、水、裂、异、合第十八页，共四十六页，编辑于2023年，星期日1、氧化还原酶类催化氧化还原反应：A·2H+B=A+B·2H

乳酸：NAD+氧化还原酶（EC1.1.1.27），习惯名：乳酸脱氢酶

第十九页，共四十六页，编辑于2023年，星期日2、转移酶类

AB+C=A+BCAla：酮戊二酸氨基移换酶（EC2.6.1.2），习惯名：谷丙转氨酶第二十页，共四十六页，编辑于2023年，星期日3、水解酶类催化水解反应，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），习惯名：Ile氨肽酶。第二十一页，共四十六页，编辑于2023年，星期日4、裂合酶类（裂解酶）催化从底物上移去一个基团而形成双键的反应或其逆反应二磷酸酮糖裂合酶（EC4.1.2.7），习惯名：醛缩酶第二十二页，共四十六页，编辑于2023年，星期日5、异构酶（EC5.3.1.9）催化同分异构体相互转化6-磷酸Glc异构酶第二十三页，共四十六页，编辑于2023年，星期日6、合成酶（连接酶）催化一切必须与ATP分解相偶联、并由两种物质合成一种物质的反应。UTP：氨连接酶（CTP合成酶）P240反应式L-酪氨酸：tRNA连接酶（酪氨酰tRNA合成酶）T4DNA连接酶第二十四页，共四十六页，编辑于2023年，星期日六、酶的活力测定与分离纯化1、酶活力与酶促反应速度酶活力：在一定条件下，酶催化某一反应的反应速度（一般测初速度）。酶促反应速度：单位时间、单位体积中底物的减少量或产物的增加量。单位：浓度/单位时间。第二十五页，共四十六页，编辑于2023年，星期日

研究酶促反应速度，以酶促反应的初速度为准：

(底物消耗≤5%）。第二十六页，共四十六页，编辑于2023年，星期日2、酶的活力单位（U）国际单位（IU单位）：在最适反应条件下，每分钟催化1umol底物转化为产物所需的酶量，称一个国际单位（IU），

1IU=1umol/min国际单位（Katal,Kat单位）：在最适反应条件下，每秒钟催化1mol底物转化为产物所需的酶量，称Kat单位

1Kat=60*106IU第二十七页，共四十六页，编辑于2023年，星期日最适条件：最适温度（25℃或37℃）,最适pH、最适缓冲液离子强度、最适底物浓度。

底物浓度（1）通常很大，使酶饱和

（2）底物消耗≤5%[sucrose]V零级反应[enzyme]V一级反应第二十八页，共四十六页，编辑于2023年，星期日BUT………限制性核酸内切酶3种定义：用粘度法测活性：30℃，1分钟，使底物DNA溶液的比粘度下降25%的酶量为1个酶单位。转化率法：5分钟使1ug供体DNA残留37%的转化活性所需的酶量为1个酶单位。凝胶电泳法测活：37℃，1小时，使1ugλDNA完全水解的酶量为1个酶单位。第二十九页，共四十六页，编辑于2023年，星期日淀粉酶两种定义：A：1g可溶性starch，在1h内液化所需的enzyme量。B：lml2%可溶性starch，在1h内液化所需的enzyme量。1g酶制剂溶于1000mlH2O，取0.5ml与2%的starch20ml反应，pH6.0，10分钟完全液化，求酶活力。A：20×2%×1/0.5×1000×60/10=4800u/克enzyme制剂B：20/0.5×1000×60/10=240000u/克enzyme制剂第三十页，共四十六页，编辑于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。单位：U/mg蛋白质。酶的比活力是分析酶的含量与纯度的重要指标。第三十一页，共四十六页，编辑于2023年，星期日4、酶活力的测定方法分光光度法荧光法同位素法电化学法第三十二页，共四十六页，编辑于2023年，星期日影响酶活力的因素：pH对酶促反应速度的影响：1.pH影响酶活力的因素①影响酶蛋白构象，过酸或过碱会使酶变性。②影响酶和底物分子解离状态，尤其是酶活性中心的解离状态，最终影响ES形成。③影响酶和底物分子中另外一些基团解离，这些基团的离子化状态影响酶的专一性及活性中心构象。第三十三页，共四十六页，编辑于2023年，星期日2．酶的最适pH和稳定性pH

最适pH：使酶促反应速度达到最大时的介质pH。第三十四页，共四十六页，编辑于2023年，星期日温度对酶促反应速度的影响：1．最适温度及影响因素温度对酶促反应速度的影响有两个方面：①提高温度，加快反应速度。②提高温度，酶变性失活。

温度系数Q10：温度升高10℃，反应速度与原来的反应速度之比，大多数酶的Q10一般为1~2。温血动物的酶，最适温度35℃—40℃，植物酶最适温度40℃—50℃，细菌TaqDNA聚合酶70℃。最适温度不是酶的特征常数，它与底物种类、作用时间、pH、离子强度等因素有关。第三十五页，共四十六页，编辑于2023年，星期日第三十六页，共四十六页，编辑于2023年，星期日酶的稳定性温度在某一时间范围内，酶活性不降低的最高温度称该酶的稳定性温度。

酶浓度高、不纯、有底物、抑制剂和保护剂会使稳定性温度增高。酶的保存：①液体酶制剂可以利用上述5种因素中的几种，低温短暂保存。②冻干粉可在在低温冰箱中较长期保存。第三十七页，共四十六页，编辑于2023年，星期日激活剂对酶促反应速度的影响凡是能提高酶活性的物质，都称为激活剂。无机离子或简单有机化合物对酶的激活。无机离子或蛋白酶对酶原的激活。第三十八页，共四十六页，编辑于2023年，星期日抑制剂对酶促反应速度的影响：变性作用(denaturation)：抑制作用(inhibition)：使酶活力下降或丧失但并不引起酶蛋白变性变性剂没有选择性抑制剂有不同程度的选择性第三十九页，共四十六页，编辑于2023年，星期日研究抑制剂对酶的作用有重大的意义：（1）药物作用机理和抑制剂型药物的设计与开（2）了解生物体的代谢途径，进行人为调控或代谢控制发酵（3）通过抑制剂试验研究酶活性中心的构象及其化学功能基团，不仅可以设计药物，而且也是酶工程和化学修饰酶、酶工业的基础第四十页，共四十六页，编辑于2023年，星期日一些重要的抑制剂1、不可逆抑制剂：（1）非专一性不可逆抑制剂

与酶的活性中心以及活性中心外的某一类或几类必需基团反应第四十一页，共四十六页，编辑于2023年，星期日①、有机磷的酰化物二异丙基磷酰氟（DFP，神经毒气）和许多有机