《助剂化学生物酶》PPT课件

1、第三章生物酶、助剂化学、第三章生物酶、内容概要生物酶的本质生物酶催化特性生物酶的提取和生产方法染色加工常用生物酶。第三章生物酶、第一节酶的本质，第三章生物酶、酶的本质是蛋白质，酶具有四级空间结构形式。 一次结构是指具有一定氨基酸顺序的多肽链的共有骨架的二次结构是指，在接近一次结构的氨基酸残基间通过氢键的相互作用而形成的具有螺旋、折叠、旋转角、卷缩等微细结构的三次结构体系进一步根据二次结构进行分子盘曲， 形成包含主侧链的特异三维排列的四级结构是指低聚物中的各折叠多肽链在空间上特异三维排列。 具有低聚物结构的酶(低聚物酶)，如果没有正确的四级结构就不是活性的。 第三章生物酶、酶蛋白有三种组成形式。

2、 单体酶：这种酶的酶蛋白质是多肽链，多肽链具有三维空间结构。 催化水解反应的酶属于这一类，分子量在13000-35000之间。 低聚物：低聚物由几个到几十个亚单元组成，这些亚单元之间通过二价键聚合而成，因此它们都是具有四级结构的蛋白质。 糖酵解过程中的多种酶属于这一类，分子量为35000-数百万。 多酶体系：多酶体系是由酶相互嵌合而成，有利于一系列反应的持续，多酶体系的分子量高，一般在数百万以上。 第三章生物酶，大部分酶称为复合蛋白，或全酶，由蛋白质部分和非蛋白质部分组成，即酶蛋白本身惰性，需要在辅助因子的存在下进行活性化。 辅助因子可以是无机离子也可以是有机化合物，都属于小分子化合物。 有些

3、酶只有其中一种，有些酶两者都需要。 有机辅助因子可以根据与酶蛋白结合的程度分为辅酶和辅基。 前者是松散的结合，后者是紧密的结合，但有时将它们统称为辅酶。 大多数辅酶是核苷酸和维生素或它们的衍生物。第三章生物酶、第二节酶的命名和种类、第三章生物酶、(1)习惯命名法：根据作用的基质和催化反应的类型命名。 脂肪酶、淀粉酶、纤维素酶、氧化还原酶。 (2)系统命名法：根据酶催化的总体反应命名。 氧化还原酶：催化产生电子(或氢原子)得失的氧化反应的酶。 转移酶：通过催化作用可以使官能团从一个分子转移到另一个分子，具有这种作用的酶称为转移酶。 水解酶：催化水解的作用，即基质和脂肪酶等水作用。 分解酶：催化一

4、个化合物分子分解为两个以上化合物分子的反应。 异构酶：将葡萄糖等基质分子的异构化反应转化为催化剂果糖。 加和酶：催化两个基质分子合成另一个产物分子的反应。第三章生物酶、第三章生物酶的特性、第三章生物酶、一、催化作用的特性1、酶催化作用的特异性酶的特异性是酶最重要的特性之一，一种酶只能作用于一种或一种结构相似的基质，并催化某种反应。 包括三方面的意思。 一种是酶作用的绝对特异性，有些酶只起一种基质的作用。 二是酶对反应的特异性，即只催化某种反应的酶。 三是酶催化作用的主体特异性，即部分酶只催化一个主体结构。 第三章生物酶、2、酶催化作用的高效性由于酶催化时所需的活性能量低，酶催化反应的速度极高，

5、一般可达数百万倍。 酶和非酶催化剂反应的活化能a .酶催化剂正反应的活化能b .非酶催化剂正反应的活化能c .酶催化剂的逆反应的活化能d .非酶催化剂逆反应的活化能。 第3章生物酶、3、酶催化作用温和的酶均来源于机体，因此一般酶在接近机体温度和中性的环境下反应。多数酶催化反应可在常温常压温和的条件下进行，易于控制，操作环境安全。 4、酶催化活性的可控酶对反应条件极为敏感，可以通过简单调节pH、调节温度、挤压抑制剂等方法控制酶反应的进行。 第三章影响生物酶、二、酶催化作用的因素1影响底物浓度的底物浓度是决定酶催化反应速度的主要因素。 其他条件不变时，底物浓度低时，酶催化反应速度与底物浓度成比例，

6、反应速度随底物浓度的增加而加快。 基质浓度达到一定的数值时，反应速度的上升与基质浓度不成比例，逐渐趋向平衡。 密尔方程式是其中反应速度，max是最大反应速度，s是基质浓度，Km是密尔常数，是反应速度为最大值一半时的基质浓度。 第三章生物酶、2pH值的影响环境pH值对酶的作用影响很大，各酶只能在一定的pH范围内表达活力。 在某些pH下，酶具有最大的催化活性，通常将该pH称为最佳pH值。 不同酶的最佳pH值不同酶的最佳pH值不是固定常数，受酶纯度、底物种类等影响的酶只能在最佳pH值范围内显示催化活性。 pH过高或过低可能导致酶的变性失活。 第三章生物酶、3温度影响酶的催化反应有其有效温度范围和最佳

7、温度。 在有效温度范围内，酶在能够进行催化反应的最佳温度条件下，酶的催化反应速度最大。 4酶浓度的影响一般来说，基质浓度大大超过酶浓度时，反应速度随酶浓度的增加而增加，反应速度与酶浓度成正比。 第三章生物酶、5活化剂和抑制剂的影响提高酶活性、促进酶反应进行的物质，称为酶活化剂。 活化剂可以提高酶的催化活性，也可以由惰性酶原生成具有催化活性的酶。 一般的活化剂是金属离子和无机负离子。 能够降低或丧失酶催化活性的物质称为酶抑制剂。 抑制剂会降低或丧失酶的催化活性，影响酶的催化功能。 根据作用分为可逆性抑制剂和不可逆抑制剂。 可逆抑制是指抑制剂与酶蛋白非共价结合，引起酶活性的暂时丧失，抑制剂通过透析

8、等方法去除，能够恢复酶活性的一部分或全部。 不可逆抑制是指抑制剂和酶反应中心的活性基团共价结合，引起酶的永久失活。 第三章生物酶、三、酶活力1、酶活性概念国际生化和分子生物学联合会，在特定条件下(温度为25或其他选择性温度、pH值等条件均可采用最佳条件)，将每分钟催化1摩尔底物转化为产物的酶量定义为1个酶活性单位。 1972年国际酶学委员会还推荐了新的酶活性国际单位Katal(Kat )单位。 1Kat单位与定义为在最佳条件下1秒能够转换1mol基质的酶量一样，能够转化1mol基质的酶量是Kat单位。 第三章生物酶，2，酶活性的测定化学分析法：基于酶的最佳温度和最佳pH值，加入底物和酶液即可开

9、始反应，每隔一定时间，将一定容积的反应液分多次提取，停止作用，分析底物的消费量和产物的生成量。 分光光度校正法：利用底物和产物的光吸收特性的不同，可以在整个反应过程中不断测定其吸收光谱的变化。 量气法：促进酶反应的基质或生成物之一为气体时，可以测定反应体系中气相的体积或压力变化，修正气体的放出或吸收量，由气体变化和时间的关系求出酶反应速度。 氧和过氧化氢的极谱测定：用阴极极化的铂电极进行氧的极谱测定，可以记录氧化酶作用过程中溶解于溶液中的氧浓度的降低。另外，为了测量过氧化氢酶的活性，可以用阳极极化的白金电极测量过氧化氢酶。 第三章生物酶、第四节酶的提取和生产，第三章生物酶、1、提取分离法提取分

10、离法是采用各种提取、分离、纯化技术从富含酶的原料中提取、分离纯化酶的技术过程。 酶的提取是指在一定条件下用适当的溶剂处理含酶原料，使酶充分溶解在溶剂中的过程。 酶的分离纯化采用离心分离、过滤和膜分离、萃取分离、沉淀分离、色谱分离、电泳分离和浓缩、结晶、干燥等各种生化分离技术，将酶和各种杂质分离，达到必要的纯度，满足使用要求。 第三章生物酶，2，生物合成法生物合成法是利用微生物细胞、植物细胞或动物细胞的生命活动获得人们所需要的酶的技术过程。 生物合成法生产酶，首先通过筛选、诱变、细胞融合、转基因等方法获得优良的产酶细胞，然后在人工调控条件的生物反应器中进行细胞培养，通过细胞内物质的新陈代谢作用生

11、成各种代谢产物，经过分离纯化得到人们所需要的酶。 利用微生物细胞的生命活动合成所需酶的方法也称为发酵法，分为液体深层培养发酵、固体培养发酵、固定化细胞发酵、固定化原生质体发酵等。 动物植物细胞培养酶首先获得优良的动物植物细胞，然后利用动物植物细胞在人工调控条件的生物反应器中培养，经过细胞的生命活动合成酶，分离纯化，获得必要的酶。 第三章生物酶、3化学合成法化学合成法是1960年代中期出现的新技术。 1965年，我国人工胰岛素合成的成功开创了蛋白质化学合成的先河。 1969年，通过化学合成法得到了含有124个氨基酸的核糖核酸酶。第三章生物酶、第五节纺织加工中常用生物酶、第三章生物酶、酶在纺织染整

12、加工中的应用可涵盖大部分工序。 例如，纤维素纤维的脱胶、精练、漂白、整理(如生物研磨、生物石洗)、羊毛碳化、真丝精练和麻纤维的泛麻处理等。 染整加工中使用的酶品种有纤维素酶、脂肪酶、过氧化氢酶、蛋白酶、果胶酶、漆酶、葡萄糖氧化酶等。 第三章生物酶、纤维加工用酶、第三章生物酶、1、淀粉酶-淀粉酶以糖原和淀粉为基质，使直链淀粉和直链淀粉内部的- 1，4糖苷结合随机作用，水解基质。 淀粉酶切除方式是从基质的非还原性末端开始分阶段水解，葡萄糖残基的- 1，4 -葡萄糖苷键每隔一个生成麦芽糖，只使- 1，4键发生作用。 糖化酶从淀粉的非还原末端逐步水解葡萄糖，水解- 1，4 -葡萄糖苷键和- 1，6 -

13、葡萄糖苷键，生成葡萄糖，但对1，6键的水解速度慢。 直链淀粉酶只水解糖原或直链淀粉分支点的- 1，6糖苷键，切取整个侧链。 第三章生物酶、异淀粉酶能水解所有淀粉分子上的- 1，6糖苷键，也能水解连接非支链的- 1，6糖苷键。 环式糊精生成酶可以从淀粉的分子末端切断6个或7个葡萄糖链，构成环式结构的C4、C6生成酶可以从淀粉的非还原端切断4个或6个葡萄糖分子链，形成寡糖。 葡萄糖基转移酶将游离的葡萄糖转移到其他葡萄糖残基的C6，生成- 1，6 -葡萄糖苷键。 淀粉- 1，6葡萄糖苷酶可以水解淀粉的进行- 1，6葡萄糖苷键形成麦芽糖。第三章生物酶、2、蛋白酶根据催化水解蛋白肽键的位置，蛋白酶可分为

14、内切酶和外切酶。 内切酶从蛋白质分子内部水解肽键，产生更小的多肽及凝血酸的蛋白酶从蛋白质或多肽分子两端的一端切除各个氨基酸。蛋白酶根据来源可以分为动物蛋白酶、植物蛋白酶、微生物蛋白酶，根据最佳pH值可以分为酸性蛋白酶、中性蛋白酶、碱性蛋白酶，根据适当的活性温度可以分为高温蛋白酶、中温蛋白酶和高温蛋白酶应用于纺织加工：酶脱胶，羊毛织物表面处理，羊毛防缩处理。 第三章生物酶，3，纤维素酶纺织工业使用的纤维素酶为复合酶，至少含有3种不同性质的酶，即纤维素酶、纤维蛋白原、纤维蛋白原酶。 内切葡聚糖酶使纤维素随机作用，水解内部的葡聚糖键的纤维蛋白原从纤维素分子链的两端水解末端纤维二糖的纤维蛋白原以水解低

15、聚糖和纤维蛋白原为葡萄糖。 三种酶有协同作用。 用途是为了使牛仔服装具有旧的外观，而不是水磨清洗中的轻石。 纤维素酶通过去除织物表面的纤维和毛球，可以降低起球倾向，提高柔软性，改善纤维素织物的外观。 第三章生物酶，4，半纤维素酶半纤维素酶是对戊糖和果糖以外的己糖聚合而成的多糖(半纤维素)进行水解的酶的总称。 半纤维素中不同单糖的数量及糖苷结合的种类，半纤维素酶可以被分为对应的种类。 能够水解木聚糖的叫木聚糖酶，能够水解阿拉伯糖的叫阿拉伯糖酶，能够水解甘露聚糖的叫甘露聚糖酶。 半纤维素酶可用于麻织物的精练和泛麻等工程。 第三章生物酶、5、果胶酶是作用于果胶物质的一种酶的总称，主要功能是将果胶物质

16、中的糖苷结合通过分解或消除作用切断，将果胶物质分解为聚半乳糖酸。 原果胶酶能把不溶于水的原果胶分解为水溶性的高聚合果胶。 解聚酶是特异性水解基质的葡萄糖苷键的解聚酶，分为被称为水解酶的2种。 另一种解聚酶通过反式消除作用切断基质的- 1，4 -葡萄糖苷键，也称为解聚酶。 果胶酯酶(PE )能随机切断甲酯化果胶分子中的甲氧基，使其与甲醇产生游离羧基。 用途：果胶酶和半纤维素酶用于亚麻纤维脱胶。 果胶酶和纤维素酶结合使用可以去除原棉中的杂质和羊毛碳化过程中植物来源的杂质。 第三章生物酶，6，脂肪酶是催化水解酯键的酶，包括脂肪酶和酯酶。 脂肪酶是分解天然油脂的酶，通常以脂肪中的甘油三酯为基质。 酯酶水解的基质不限于甘油三酯类，基质的醇部分为一元醇或多元醇、脂肪醇或芳香族醇，酸可以是有机酸或无机酸，但不同的酯酶对基质有特异的要