酶工程制药技术 酶的性质概述

生化制药工艺项目三酶工程制药目录酶的性质概述01酶的修饰02固定化酶及其应用0301酶的性质概述Part1酶的性质概述一、酶的概念与分类1、酶与生物制药的关系很多药物合成、代谢是在酶催化下进行有些药物本身就是酶，如溶菌酶等2、什么是“酶”《生物化学》：生物体内活细胞合成的一种生物催化剂，其化学本质大部分是蛋白质（本项目主要讲述蛋白质的酶），少部分是核酶3、酶分子的组成大部分酶是结合蛋白质全酶=酶蛋白+辅助因子（下页讲述）淀粉酶（蛋白质）三维结构Part1酶的性质概述一、酶的概念与分类3、酶分子的组成大部分酶是结合蛋白质结合酶=酶蛋白+辅助因子有活性（Holoenzyme）无活性（Apoenzyme）无活性（Co-factor）决定酶的特异性单纯酶=酶蛋白+辅助因子金属离子有机小分子种类：Ca2+、Fe2+、Mn2+功能：

构成活性中心

与S原子起桥梁作用

维持构象辅基辅酶与酶蛋白结合牢固超滤、透析等物理方法不能去除与酶蛋白结合松散超滤、透析等物理方法可以去除电子传递、底物载体（Coenzyme）酶课外阅读：辅酶Q10Part1酶的性质概述一、酶的概念与分类4、酶的分类氧化还原酶----1类

如：乙醇脱氢酶转移酶 ----2类

如：谷丙转氨酶水解酶 ----3类

如：淀粉酶裂合酶 ----4类

如：醛缩酶异构酶 ----5类

如：葡萄糖异构酶连接酶 ----6类

如：DNA连接酶课堂讨论：脸红的人能喝还是脸白的人能喝课外阅读：转氨酶的故事酶的编号（ECnumber）是什么意思（课外阅读：EnzymeCommissionnumber）Part1酶的性质概述二、酶催化机理1、酶催化的特点高效性比非催化反应高108-1020

比化学催化剂高105-1013高特异性绝对专一性：某种底物（substrate）只被一个酶催化相对专一性：某一类底物（如同系物）可被一个酶催化立体专一性：L-型或D-型的酶，如L-氨基酰化酶只催化L-酰化氨基酸不稳定性反应条件温和活性可调基因表达水平上调控、与底物结合过程中的构象变化讨论：酶催化高效性实验，哪支试管分解更快？（观看视频）讨论：酶催化专一性实验，两支试管的结果有什么不同？（观看视频）Part1酶的性质概述2、酶的“活性中心”概念：酶与底物结合，并催化底物生成产物的部位形状：一般为酶分子表面向内凹陷形成的大小、形态和基团分布都确定的空间结构实体组成：结合基团：bindinggroup催化基团：catalyticgroup必需基团：组成活性中心或构象维持二、酶催化机理Part1酶的性质概述3、酶的催化机理酶-底物中间复合物ES非酶促反应S→P酶促反应S+E→ES→E+PES复合物使反应活化能大大降低活化能分子由基态→活化态（激活态）所需的能量基态→活化态→产物案例（脲酶催化尿素分解）非酶：136kJ/mol酶促：46kJ/mol，速度提高1014倍二、酶催化机理酶催化机理--大大降低反应的“活化能”！Part1酶的性质概述三、酶促反应的影响因素1、酶的浓度2、底物浓度—米氏方程当[S]>>[E]时，V∝[E][E]与V关系曲线[S]与V关系曲线Part1酶的性质概述三、酶促反应的影响因素2、底物浓度—米氏方程米氏常数km：反应速度为最大反应速度一半时的底物浓度（mol/L）意义：酶的特征常数，对于某一特定的底物，酶有其km值，与[E]、[S]等无关作用：判断E与S的亲和力1/km↑→E和S亲和力↑→反应易进行判断最适S有多个底物km最小者，为E的最适底物判断可逆反应的方向对反应物和产物km小者为主要反应方向v：反应速度Vmas：最大反应速度km：米氏常数[S]：底物浓度Part1酶的性质概述三、酶促反应的影响因素3、温度4、pH

两者曲线相似，为倒钟型，都不是特征常数[E]与V关系曲线[S]与V关系曲线讨论：最适温度前和最适温度后变化有什么不同，其原理是什么对我们利用酶、保存酶有什么启示？讨论：最适pH前和最适pH后变化有什么不同，与最适宜温度的变化原理是一样么？Part1酶的性质概述四、酶的激活与抑制1、酶的激活概念：能提高酶活性的过程叫酶的激活，能激活酶的物质都被称为激活剂如Cl-1能使唾液淀粉酶活性提高酶原激活：某些酶在细胞内合成或初分泌时没有活性，这些没有活性的酶的前身称为酶原，使酶原转变为有活性酶的作用

如胰蛋白酶原的激活前者：活性由小→大，一级结构不变后者：活性由无→有，一级结构改变激活剂的作用是相对的Part1酶的性质概述四、酶的激活与抑制2、酶的抑制概念：某些物质不引起酶蛋白变性，但能与酶分子结合使酶活性下降，甚至完全丧失活性的现象→抑制剂抑制剂+酶-抑制剂复合物不可逆抑制可逆抑制物理解除（活结）（死结）Part1酶的性质概述四、酶的激活与抑制2、酶的抑制（1）不可逆抑制抑制剂与酶的活性中心以共价键结合，使酶完全丧失活性的现象，不能用透析、超滤等物理方法解除抑制剂底物酶分子活性中心×形成共价键讨论：我们生活当中有哪些例子属于酶的不可逆抑制呢？是否真的“不可逆”，难道没有办法解除抑制吗？Part1酶的性质概述四、酶的激活与抑制2、酶的抑制（2）可逆抑制抑制剂与酶以非共价键结合，能用透析、超滤等物理方法解除，使酶恢复活性的现象分类②非竞争性抑制底物酶活性中心正常结合反应①竞争性抑制必需基团Part1酶的性质概述四、酶的激活与抑制（2）可逆抑制①竞争性抑制抑制剂（I）与酶（E）的底物（S）化学结构相似，能竞争占据酶的活性中心形成EI复合物，从而阻止ES复合物形成导致酶的活性抑制正常反应-底物被分解抑制反应-底物和酶不能结合活性中心底物抑制剂Part1酶的性质概述（2）可逆抑制①竞争性抑制特征反应可逆抑制作用强弱——与什么有关，如何解除抑制？酶浓度一定时抑制程度与[I]和[S]比例有关：若[S]↑，使[S]>>[I]时，抑制作用↓，解除若[I]↑，使[I]>>[S]时，抑制作用↑四、酶的激活与抑制微信红包（酶）1班（底）30人＜30人=30人＞30人＞=＜请问：哪个班抢到的红包总额更多？由游戏得知：每班抢到红包总额的多少与该班人数有关2班（抑）玩游戏：Part1酶的性质概述四、酶的激活与抑制（2）可逆抑制②非竞争性抑制抑制剂（I）与酶（E）的底物（S）化学结构并不相似，不与底物抢占酶的活性中心，但能与酶活性中心外的必需基团结合，从而抑制酶的催化能力抑制剂活性中心以外必需基团Part1酶的性质概述四、酶的激活与抑制（2）可逆抑制②非竞争性抑制特征反应可逆抑制作用强弱与竞争性抑制有什么不同？酶浓度一定时抑制作用强弱取决于[I][S]↑，不能减少EI或EIS的生成，抑制强度不变[I]↑，抑制作用↑；[I]↓，抑制作用↓微信红包（酶）1班（底）2班（抑）抢到账Part1酶的性质概述四、酶的激活与抑制竞争性抑制非竞争性抑制E活性中心以外必需基团结合抑制剂底物反应原理反应方程式和特点E+S→ES→E+P+

I↓↑EIE+S→ES→E+P++

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I↓↑↓↑