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第三章酶(Enzyme)第一节、酶的概念第二节、酶的分类与命名第三节、酶的作用机理第四节、酶促反应动力学第五节、酶活性的调节第六节、酶的分离提纯与活力测定第一节酶的概念一、酶的研究历史1857年,Paster提出酒精发酵是酵母细胞活动的结果,并于1878年提出“酶(Enzyme)”的概念;1926年,Sumner首次分离出脲酶结晶,证明具有蛋白质性质。1981-1982年Cech实验室发现第一个有催化活性的天然RNA,取名核酶(ribozyme)。1995年还发现了具有催化活性的DNA。1986年,RichardLerrur和PeterSchaltz运用单克隆抗体技术制备了具有酶活性的抗体,抗体酶(abzyme)二、酶的概念酶是活细胞产生的一类具有催化功能的生物分子,又称为生物催化剂Biocatalysts
生物体内一切生化反应都需要酶的催化才能进行!酶催化的生物化学反应,称为酶促反应绝大多数的酶都是蛋白质在酶的催化下发生化学变化的物质为底物(Substrate),生成的物质为产物(Product)。三、酶的催化特征用量少而催化效率高;酶能够改变化学反应的速度,但不能改变化学反应平衡。酶本身在反应前后不发生变化酶通过降低反应的活化能,从而加速反应的进行。1.酶和一般催化剂的共性反应速度与不加催化剂相比可提高108~1020,加普通催化剂相比可提高107~1013酶的催化高效性例如:2H2O2→2H2O+O2Fe3+催化,效率为6×10-4mol/mol·S,
过氧化氢酶催化,效率为6×106mol/mol·S,
比无催高108~1020倍(一亿~一千亿亿倍)高度专一性通常把被酶作用的物质称为该酶的底物(substrate);例如:蛋白酶催化蛋白质的水解;淀粉酶催化淀粉的水解;核酸酶催化核酸的水解。酶的专一性(Specificity:酶只能作用于某一化合物(或结构相似的一类化合物)发生一定的反应。即酶对底物和所催化的反应都有严格的选择性。四、酶的化学本质酶由C、H、O、N等元素组成,其比例反映了蛋白质的化学组成;酶对热不稳定酶是两性电解质;凡引起蛋白质变性的物化因素均可导致酶丧失活性;酶是亲水胶体;酶被蛋白酶水解失活;酶表现蛋白质所特有的显色反应酶经酸碱水解后的最终产物是氨基酸1、大多数酶是蛋白质,主要依据是:2、核酶,具有催化活性的RNA1、按化学组成分为五.酶的组成结合酶
单纯酶——只含氨基酸而不含其它成分(全酶)酶蛋白——专一性和高效性辅因子——决定反应性质全酶=酶蛋白+辅因子小分子有机物金属离子:Zn2+,Mg2+,Mn2+,Fe2+或Fe3+,Cu2+或Cu1+辅因子酶的辅因子是酶的对热稳定的非蛋白小分子物质部分,其主要作用是作为电子、原子或某些基团的载体参与反应并促进整个催化过程。与酶蛋白结合紧密——辅基与酶蛋白结合松弛——辅酶辅因子羧肽酶Zn离子通常一种酶蛋白必须与某一特定的辅酶结合,才能成为有活性的酶;而一种辅酶常常可与不同的酶蛋白结合,组成具有不同专一性的全酶。2、按结构特点分为:单体酶——只有一条肽链的酶。一般是水解酶寡聚酶——由几个或多个亚基组成的酶。多为糖代谢酶。亚基间非共价结合,解离则失活。有同种亚基寡聚酶和异种亚基寡聚酶之分。多酶络合物——由多种功能相关的酶嵌合而成的复合物。每个单独的酶都具有活性,当它们形成复合体时,可催化某一特定的链式反应。有利于系列化学反应的连续进行,提高催化效率,同时便于机体对酶的调控。多酶络合物丙酮酸脱氢酶系丙酮酸脱羧酶硫辛酸乙酰移换酶二氢硫辛酸脱氢3、根据酶的存在状态:胞内酶:在合成分泌后定位于细胞内发生作用的酶,大多数的酶属于此类。胞外酶:在合成后分泌到细胞外发生作用的酶,主要为水解酶。反应专一性:只选择性地催化一种或一类相同类型的化学反应底物专一性:只作用于某一种或某一类结构性质相似的物质1、酶作用的专一性六、酶的专一性键专一性基团专一性旋光异构专一性几何异构专一性立体异构专一性结构专一性绝对专一性相对专一性琥珀酸脱氢酶只作用于琥珀酸,不作用于它的类似物胰蛋白酶可水解:Aa1=Lys(Arg)与Aa2间的肽键胰蛋白酶
L-氨基酸氧化酶:催化L-AA氧化,不作用于D-AA
延胡索酸酶只能催化延胡索酸,对马来酸则不起作用酯酶:R-CO-O-R′(对R和R′不要求)一、酶的分类催化生物体内的氧化-还原反应,涉及H或电子的转移脱氢酶(dehydrogenase)、氧化酶(Oxidase)等。
AH2+B====A+BH2如乳酸(Lactate)脱氢酶1、氧化-还原酶(Oxidoreductase)第二节、酶的分类与命名2、转移酶(Transferase)催化分子间功能基团的转移
A-R+B===A+B-R如谷丙转氨酶3、水解酶(Hydrolase)催化底物的加水分解反应淀粉酶、蛋白酶、核酸酶及酯酶等。
A-B+HOH===AOH+BH如脂肪酶(Lipase)4、裂合酶(Lyase)催化非水解的除去底物分子中的基团及其逆反应;有醛缩酶、水化酶及脱氨酶等
AB====A+B如:延胡索酸水合酶5、异构酶(Isomerase)催化各种同分异构体的相互转化A====B如葡萄糖异构酶pp6、合成酶(Synthetase
or
Ligase)(连接酶)能够催化与ATP分解反应相偶联的由两分子合成一分子的反应。
A+B+ATP====A-B+ADP+Pi如丙酮酸羧化酶
ATP+丙酮酸+CO2
草酰乙酸+ADP+Pi二、酶的编号EC1.1.1.27
第一大类,氧化还原酶
第一亚类,被氧化基团为
CHOH
第一亚亚类,氢受体为
NAD+
该酶在此亚亚类中的序号酶学委员会缩写乳酸脱氢酶三、酶的命名1、国际系统命名法系统名称包括底物名称、构型、反应性质,最后加一个酶字。例如:谷氨酸+丙酮酸
-酮戊二酸+丙氨酸习惯名称:谷丙转氨酶系统名称:丙氨酸:
-酮戊二酸氨基转移酶2、习惯命名法
根据酶作用的底物来命名(蛋白酶;淀粉酶);根据所催化反应的性质来命名(水解酶;转氨酶;裂解酶等);结合上述两个原则来命名(乳酸脱氢酶、草酰乙酸脱羧酶);有时在这些命名基础上加上酶的来源或其它特点。第三节、酶的作用机理活化能:分子由常态变为活化态所需的能量。指在一定温度下,1mol底物全部进入活化态所需要的自由能,单位J/mol。一、酶的催化作用与分子活化能
活化分子→有效碰撞→化学反应反应速度的高低取决于活化分子的数目外加能:使较多的反应物分子获得所需要活化能。使用催化剂:降低底物分子所必须具有的活化能。使常态分子变为活化分子的途径:酶降低反应的活化能反应过程中能的变化2H2O2→2H2O+O2无催化剂
△E=75.348KJ/mol胶态Pt△E=48.976KJ/molH2O2酶△E=8.372KJ/molEAEAEA
G
酶能够大幅降低化学反应活化能反应方向,主要取决于反应自由能变化
G
反应速度快慢,则主要取决于反应的EA酶能够降低反应EA(活化能),从而起到提高反应速度的作用。酶能降低反应活化能无酶参与S→P(要求S的自由能高)有酶参与下
E+S→ES→E+P中间产物的催化机理可由诱导契合机制描述一定时间内到同一地点马拉松坐车二、中间产物学说
--酶如何降低化学反应的活化能?中间产物学说认为:在酶促反应中,首先酶与底物形成不稳定的酶-底物中间复合物E-S,当底物分子在酶作用下发生化学变化后,ES再分解成产物和酶。
E+S====E-S
P+E反应系统吸收光谱溶液颜色酶645、583、548、498红褐色加入H2O2561、530.5红色加入AH264.5、583、548、498红褐色间接实验证实了E-S复合物的存在过氧化物酶+H2O2→过氧化物酶·H2O2
过氧化物酶·H2O2+AH2→过氧化物酶+A+2H2O酶与中间复合物蔗糖酶蔗糖果糖葡萄糖三.酶的活性部位和必需基团活性中心(活性部位):指酶分子中直接和底物结合,并和酶催化作用直接有关的部位.活性中心多位于酶分子的表面呈裂缝状活性中心的结构特点多位于酶分子的表面呈裂缝状只占酶分子总体积的很小一部分具有三维空间结构由结合部位和催化部位组成酶的活性部位和底物的辨认和结合过程,称为诱导契合必需基团维持酶空间构象的其余基团活性中心催化部位——结合部位——与底物结合的
部位、决定反应专一性必需基团:指酶分子中经化学修饰(氧化、还原、酰化、烷化等)改变后,则酶的活性丧失的基团。促使底物发生化学反应变化的部位、决定催化性质酶的催化位点可以不止一个,而结合部位又可分为若干个亚位点,分别与底物的不同部位结合亲核性基团:
酶活性中心的必需基团Ser-OHCys-SHHis的咪唑基.Asp和Glu的羧基Lys的氨基Tyr的酚羟基酸碱性基团:Cys-SHHis的咪唑基四、决定酶专一性的机制“锁钥学说”(lockandkeythoery)(E.Fischer,1890)底物与酶的结合如同钥匙与锁的关系。即底物分子进行化学反应的部位与酶分子活性中心具有紧密互补的关系。“诱导契合”假说(induced-fithypothesis,D.Koshland,1958)酶表面不存在与底物互补的固定形状,但酶的活性中心具有一定的柔性,两者相遇,底物诱导酶活性中心的构象发生相应的变化,使酶和底物契合而结合成中间络合物,并引起底物发生反应。反应结束,产物从酶上脱落,酶的活性中心又恢复原来的构象。五、使酶具有高催化效率的因素
①底物与酶的邻近效应和定向效应②“张力”与“变形”③酸碱催化④共价催化⑤活性中心的低介电区域普通化学反应:随机碰撞(受浓度、碰撞角度影响)自由恋爱酶的活性中心:“婚姻介绍所”邻近作用提高了酶的活性中心(“婚介”)底物的浓度(非婚男女集中)定向作用缩短了底物与催化基团间(“男女”)的距离提高反应速度(成功率)108倍①邻近效应和定向效应①邻近效应和定向效应大大提高了酶活性部位上底物的有效浓度分子间反应类似于分子内反应,大大提高了酶底络合物进入过渡态的纪律。②“张力”与“变形”底物结合使酶的构象发生变化,而变化的酶分子又使底物分子中的敏感键发生“张力”甚至“变形”,使底物分子内敏感键更易于断裂,促进E-S络合物进入过渡态。③酸碱催化在反应中通过瞬时的向反应物提供质子或从反应物接受质子以稳定过渡态,从而加快反应速度酶分子中广义酸、碱的基团His是酶的酸碱催化作用中最活泼的一个催化功能团。碱催化+酸催化胰凝乳蛋白酶通过酸碱催化使肽键断裂④共价催化定义:催化剂+底物→反应活性高的不稳定共价中间物→反应活化能降低→提高反应速度基团主要:亲核基团:His-咪唑基,Cys--SH,Asp--COOH,Ser--OH等亲电基团:H+、Mg2+、Mn2+、Fe3+某些辅酶,如焦磷酸硫胺素和磷酸吡哆醛等也可以参与共价催化作用。⑤活性中心的低介电区域指酶的活性部位催化基团所处的微小环境;酶活性中心一般是处于一个非极性环境中,有利于同底物的结合,并使底物的敏感键和酶的催化基团之间有较大的反应力;酶催化机理实例—胰凝乳蛋白酶1.胰凝乳蛋白酶结构2.胰凝乳蛋白酶的电荷接力网A.酶与底物结合,形成米氏复合物(ES)B.形成四联体过度态中间物3.胰凝乳蛋白酶的催化过程E.形成包括水分子的四联体过度中间物F.羰基产物形成,酶游离酶原(Zymogen):在细胞内合成时或初分泌时,无活性状态的酶的前体称为酶原酶原的激活:在一定条件下,酶原转化成有活性的酶的过程。酶原激活的机制:酶的活性中心形成或曝露的过程.六、酶原(zymogen/proenzyme)的激活缬天天天天赖异缬甘组SS丝SS缬天天天天赖异甘组SS丝缬SS活性中心胰蛋白酶原胰蛋白酶肠激酶(激活作用)酶原激活还存在级联反应。酶原形式存在的生物学意义:保护组织细胞,防止被酶水解;有机体调控酶活的一种方式。第四节、酶促反应动力学酶促反应速度的测定
底物浓度对酶促反应速度的影响
酶浓度对酶促反应速度的影响
pH对酶促反应速度的影响
温度对酶促反应速度的影响
激活剂对酶促反应速度的影响
抑制剂对酶促反应速度的影响
反应速度(velocity):单位时间内底物的消耗量或产物的生成量。一、酶促反应速度的测定底物的消耗量或产物的生成量哪个表示反应速度更准确?为什么答:产物的生成量。测定反应速度时,底物浓度往往是过量的,反应时底物减少的量只占其总量的极少部分,测定时不易准确。而产物是从无到有,只要方法足够灵活,就可以准确测定。酶促反应速度的测定方法提问:为什么反应速度会随时间减小?①[S]降低;②逆反应增大③酶失活④酶受到产物抑制提问:用哪一个速度来表示该酶促反应的速度特征呢?产物浓度变化曲线反应初速度Vo反应初速度表示酶活力初速度(initialvelocity):底物被消耗5%以内的酶促反应速度。二.底物浓度对酶促反应速度的影响E+SESP+Ek1K-1k2[E]、[S]、[ES]、[P]分别为酶E、底物S、酶底中间物ES、产物P的浓度。[Et]为总酶浓度1、底物浓度对酶反应速度的影响k1、k2、k-1为各反应的速度常数E+SESP+Ek1K-1k2混合级一级反应零级反应2.米式方程的理论假定测定的速度为初速度;[S]≥[E];ES的生成速度和ES的分解速度相等3.米氏方程的推导令:将(4)代入(3),则:[ES]生成速度:,[ES]分解速度:即:则:(1)经整理得:由于酶促反应速度由[ES]决定,即,所以(2)将(2)代入(1)得:(3)当酶反应体系处于恒态时:当[Et]=[ES]时,(4)所以
恒态法P84反应初速度随底物浓度变化曲线V=
Vmax[S]Km+[S]米氏曲线当[S]≤Kmv=Vmax[S]/Km
一级反应当[S]≥Kmv=Vmax[S]/[S]=Vmax0级反应混合级4、米氏常数KmVmax2=Vmax[S]Km+[S]Km+[S]=2[S]Km=[S]若v=Vmax/2v=
Vmax[S]Km+[S]Km=?v=1/2Vmax,Km=[S],即米氏常数是反应速度为最大速度一半时的底物浓度。Km的单位为mol/L。5、米氏常数Km的意义Km是反应速度为最大速度一半时的底物浓度Km是酶的特征物理常数;不同的酶具有不同Km值;同一种酶的不同的底物有不同Km值,其中Km值最小的底物为最适底物;Km值可近似表示酶与底物之间的亲和力:Km值大表示亲和力小,酶的催化活性低;Km值小表示亲和力大,酶的催化活性高。
Km大小表示酶对底物的亲和力大小E+SESP+Ek1K-1k2当k1、k2>>k-1时,Km=
k2+k-1k1km≈k2(分离能力)/k1(亲合能力)
Km越小,亲和力越强,因为底物浓度很小时,反应速度就能达到很大,性能优,代谢中这类酶更为重要。Km与酶及底物种类有关,与酶浓度无关,可以鉴定酶酶底物Km(mmol/L)脲酶尿素25溶菌酶6-N-乙酰葡萄糖胺0.0066-磷酸葡萄糖脱氢酶6-磷酸葡萄糖0.058胰凝乳蛋白酶苯甲酰酪氨酰胺2.5甲酰酪氨酰胺12.0乙酰酪氨酰胺32.06、Km值与米氏方程的实际用途根据反应速度,求出应加入底物的合理浓度;根据底物浓度,求出该条件下的反应速度。例如:1.要求v=99%Vmax,则[S]应为?[S]=99Km99%Vmax=
Vmax
[S]Km+[S]v=2.当[S]=1/2Km时,求反应速度为最大速度的多少?v=1/3Vmax对于一个遵循米氏动力学的酶而言,当[S]=Km时,若V=35μmol/min,Vmax是多少μmol/min?当[S]=2×10-5mo/L,V=40μmol/min,这个酶的Km是多少?当[S]=Km时,V=1/2Vmax,则Vmax=2×35=70μmol/min;
根据米氏方程V=Vm[S]/(Km+[S])得知,Km=(Vmax/V-1)[s]=1.5×10-5mol/L某一酶促反应遵循米氏方程,它的Km=10-7mol/L,当[S]=0.1mol/L时,V为0.1umol/min。问[S]分别为10-2mol/L、10-3mol/L和10-7mol/L时的V为多少?根据米氏方程V=Vmax[S]/(Km+[S])得知,当Km值(10-7mol/L)远小于[S](0.1mol/L)时,Km值可以略去不计,因此此时的V实际上就是Vmax=10-7mol/min。在[S]分别为10-2mol/L、10-3mol/L时,与Km比较,也可以忽略,即V=Vmax=10-7mol/min。当[S]=10-7mol/L时,代入米氏方程,得到V=Vmax/2=5×10-8mol/min某酶催化反应S→P,其[S]-V的数据如下:证明该酶促反应遵循米氏方程。Km和Vmax各多少?7、米氏常数Km的求法1V=KmV·1[S]+1VV=
V[S]Km+[S]取倒数以1/V~1/[S]作图(Y=aX+b)纵截距=1/V横截距=-1/Km三、酶浓度对酶促反应速度的影响v=
Vmax
[S]Km+[S]
K2[S]Km+[S][E]=v与[E]成正比关系([S]足够大,v=K2[E])[E]V[S]>>>>>Km四.pH对酶促反应速度的影响在一定的pH下,酶具有最大的催化活性,通常称此pH为最适pH。一般酶的最适pH为6-8。胃蛋白酶1.9精氨酸酶9.7酶的最适pH不是酶的特征常数pH影响酶促反应速度的原因pH太大或太小使酶变性使活;pH影响底物的解离状态;pH影响酶活性部位有关基团的解离;pH影响酶的其余必需基团五.温度对酶促反应速度的影响在一定条件下,反应速度最大时的温度为酶的最适温度
最适温度动物酶35~40℃植物酶40~50℃微生物大部分40~50℃个别高温菌100℃以上温度对酶作用的影响:达最适温度之前,随温度升高,酶促反应速度加快,Q10=1~2;达最适温度之后,如温度再升高,随着酶的变性失活,活性酶的含量减少,反应速度随之降低;温度对酶促反应速度的影响是以上两种相反作用的综合结果酶若制成干粉,可放置在室温下保存,而处于溶液状态时必须放在冰箱里保存。实际应用——贮存酶制剂大多数酶都有一个最适温度,在最适温度条件下,反应速度最大。酶的最适温度不是固定不变的常数。六.激活剂对酶促反应速度的影响①无机离子(金属离子:如Mg2+、阴离子:如Cl-)②有机分子(--SH酶的还原剂;金属螯合剂;)③蛋白质(如肠激酶对胰蛋白酶的激活)凡能提高酶活力的物质都称为酶激活剂。酶分子中的金属离子如Fe2+/Fe3+、Cu+/Cu3
、Zn2+、Mn2+、Co2
等是酶的辅助因子,与酶蛋白的结合紧密。
当金属离子如Na+、K+、Mg2+、Ca2+
等是酶的激活剂时,与酶的结合一般较松散,在溶液中,酶与这类离子结合而被激活。七.抑制剂对酶促反应速度的影响酶的失活:因酶蛋白变性而引起酶活力丧失的现象酶的抑制作用:因酶蛋白必需基团化学性质的改变而引起酶活力下降或丧失的作用。能够引起酶的抑制作用的化合物称为抑制剂。
酶的抑制剂的特点:在化学结构上与底物分子或底物的过渡状态相似与酶活性中心以非共价或共价的方式形成比较稳定的复合体。抑制剂与酶的作用方式不可逆抑制
竞争性抑制可逆抑制非竞争性抑制
反竞争性抑制(一)、不可逆抑制作用定义:抑制剂与酶反应中心的活性基团以共价形式结合,引起酶的永久性失活;二者结合以后不能用透析等方法除去抑制剂而恢复酶的活力。专一性~:只作用于酶活性部位AA残基或只作用于一类酶,如有机磷农药对胆碱酯酶的抑制。非专一性~:作用于酶分子上不同的基团或作用于几类不同的酶,如烷化剂、酰化剂。重要的不可逆抑制剂高浓度的重金属盐;有机磷/汞/砷化合物、烷化剂(碘乙酸、碘乙酰胺)、酰化剂;氰化物、硫化物、CO多为剧毒物质(二异丙基氟磷酸)乙酰胆碱酯酶有机磷农药(敌百虫、沙林)胆碱酯酶OHPOC2H5OC2H5S有机磷农药神经传导中毒!!!胆碱乙酰化酶胆碱酯酶胆碱乙酰胆碱
有机磷农药抑制胆碱酯酶活性→乙酰胆碱的堆积→神经过度兴奋→抽搐而死乙酰胆碱----传递神经冲动如何紧急救治呢?排毒喝鸡蛋清、牛奶→洗胃导泄、利尿血液灌流(“大换血”)血液透析(清除游离状态毒物)找特效药(解磷定)(二)、可逆抑制作用定义:抑制剂与酶蛋白以非共价方式结合,引起酶的暂时性失活;可以用透析等方法除去抑制剂而恢复酶的活力。
根据抑制剂与底物的关系,可逆抑制可为:竞争性抑制、非竞争性抑制反竞争性抑制1、竞争性抑制定义:I的化学结构与S相似,因而能与底物竟争结合酶活性中心。当抑制剂与活性中心结合后,底物被排斥在反应中心之外,其结果是酶促反应被抑制了。竞争性抑制通常可以通过增大底物浓度,即提高底物的竞争能力来消除。E+S←ES→E+P→+I↓EI↑竞争性抑制的动力学方程式有竞争性抑制剂存在时,Km值增大(1+[I]/Ki)倍,且Km值随[I]的增高而增大;在[E]固定时,当[S]﹥﹥Km(1+[I]/Ki),Km(1+[I]/Ki)项可忽略不计,则v=Vmax,即最大反应速度不变。无抑制剂竞争性抑制剂有抑制剂Km变大Vmax不变加竞争性抑制剂,Km变大,Vmax不变竞争性抑制剂的应用:磺胺类药物的治病机制2、非竞争性抑制非竞争性抑制作用E+S←ES→E+P→+I↓EI↑+S→ESI+I↓↑←×I既可与E结合,又可与ES结合,EI和ESI都是失活的复合物,ESI不能转变为产物非竞争性抑制剂的结合部位为酶活性中心以外的必需基团如EDTA、F-
、CN-等金属络合剂可与金属酶中的金属离子络合使酶活性受抑制有非竞争性抑制剂存在时,V值减小(1+[I]/Ki)倍,且V值随[I]的增高而降低;Km值不变。非竞争性抑制作用的速度方程:加非竞争性抑制剂,Km不变,Vmax
减小。有抑制剂Km不变Vmax变小3.反竟争性抑制E只有与S结合后才能与I结合,形成不能分解的ESI三元中间产物,导致酶促反应被抑制。I的存在加强了E、S的结合;这类抑制作用最少见,如氰化物对芳香硫酸酯酶的抑制作用有反竞争性抑制剂存在时,Km和V值均减小(1+[I]/Ki)倍,且都随[I]的增高而降低。(1)Km减小,ES亲和力增强(2)Vmax减小类型公式VmaxKm无抑制剂(正常)V=Vmax·[S]/(Km+[S])VmaxKm竞争性抑制剂
V=Vmax·[S]/[Km(1+[I]/Ki)+[S]]不变增加非竞争性抑制剂V=Vmax·[S]/[(Km+[S])(1+[I]/Ki)]减小不变反竞争性抑制剂V=Vmax·[S]/[Km+(1+[I]/Ki)[S])减小减小可逆抑制动力学特征的比较
第五节、酶活性的调节
1、基本概念:某些酶的相应部位与底物或底物以外的物质非共价结合后,能改变其自身的分子构象从而影响酶本身的活性,这些酶称变构酶.当底物或效应物与变构酶分子上相应的部位结合后,引起酶分子构象改变从而影响酶的催化活性,这种现象称为变构效应(别构效应)allostericeffect同促效应(底物)和异促效应(效应物)一.别构酶(变构酶allostericenzyme)2、别构酶的主要特征1)别构酶是寡聚酶2)别构酶分子上有活性中心(activesite)和别构中心(allostericsite)或调节中心3)别构酶具有别构效应,引起别构效应的物质称效应物-(别构激活剂;别构抑制剂)4)别构酶具有协同效应5)别构酶的动力学特征不符合米氏方程酶的一个亚基结合了底物(或效应物)后,会使其他尚未结合底物(或效应物)的亚基对底物的亲和力发生影响,这种越过亚基的相互作用称为协同效应。正协同效应(促进)负协同效应(抑制)。别构酶具有协同效应3、别构酶的动力学特征1.米氏酶:v-[S]为双曲线2.正协同效应别构酶:v-[S]为S型曲线3.负协同效应别构酶:v-[S]为表观双曲线二、同工酶(Isoenzyme)定义:催化同一种化学反应,但其分子形式有所不同的一组酶;分子组成与结构不同导致同工酶理化性质和免疫学性质不同;它们的活性部位在结构上相同或者至少相似;
多数为寡聚酶,如乳酸脱氢酶(LDH)乳酸脱氢酶(LDH):由H(B)或M(A)两种亚基组成的四聚体。五种同工酶,LDH1(H4)、LDH2(H3M)、LDH3(H2M2)、LDH4(HM3)、LDH5(M4),它们向正极泳动的速度由LDH1~LDH5依次递减,可藉此分离。用途:存在组织特异性,可通过其组成和浓度变化诊断疾病心脏疾病LDH1、LDH2上升,LDH3、LDH5下降急性肝炎LDH5明显上升三.诱导酶(适应酶)根据酶的合成与代谢物的关系,把酶分为结构酶和诱导酶;结构酶:细胞中天然存在,含量稳定,受外界影响小的受基因调控的酶叫;诱导酶:在多数情况下含量较少,但在底物或底物类似物的诱导下急剧增多的酶叫。如微生物中的半乳糖苷酶四、酶活性的化学修饰调节:以共价键形式连接一个基团或去掉此基团使活性改变。类型:磷酸化/去磷酸化、乙酰化/去乙酰化、甲基化/去甲基化、腺苷化/去腺苷化、糖基化/去糖基化五、酶分子的聚合或解聚六、酶原的激活第六节、酶的分离提纯与活力测定一、酶活力测定1、测定酶活力时应注意1)测定反应初速度2)维持一整套固定条件(一般选择最适pH,过量底物和一定的温度)。2、酶活力单位(activeunit)一定条件下,1分钟内转化1μmol底物的酶量→一个酶活力单位(U)kat:一定条件下,1秒钟转化1mol底物所需的酶量1kat=6×107U1U=16.67nkat3、酶的比活力(specificactivity)酶的比活力:指每单位质量样品中的酶活力单位数酶的比活力=活力单位数/毫克酶蛋白=总活力单位数/总蛋白酶的分离提纯步骤及测定记录步骤总体积蛋白质总量蛋白质浓度酶活力总活力
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