《酶学与酶工程》PPT课件.ppt

酶学与酶工程 酶是一种在生物体内具有新陈代谢催化剂作用的蛋白质 它们可特定地促成某个反应而它们本身却不参与反应 且具有反应效率高 反应条件温和 反应产物污染小 能耗低和反应易控制等特点 酶工程就是利用酶催化的作用 在一定的生物反应器中 将相应的原料转化成所需要的产品 它是酶学理论与化工技术相结合而形成的一种新技术 酶工程的应用主要集中于食品工业 轻工业以及医药工业中 第一节酶学概述 新陈代谢是生命活动的基础 是生命活动最重要的特征 而构成新陈代谢的许多复杂而有规律的物质变化和能量变化 都是在酶催化下进行的 生命的生长发育 繁殖 遗传 运动 神经传导等生命活动都与酶的催化过程紧密相关 可以说 没有酶的参与 生命活动一刻也不能进行 酶是一类有催化功能的大分子物质 这些物质的化学本质绝大多数属于蛋白质 少数为RNA类 一 酶和一般催化剂的共性1 用量少而催化效率高 2 不改变化学反应的平衡点 3 可降低反应的活化能 酶催化作用的特点 在一个反应体系里 任何反应物分子都有进行化学反应的可能 但并非全部反应物分子都进行化学反应 只有那些具有较高能量 处于活化态的分子 活化分子 才能在分子碰撞中发生化学反应 活化能 在一定温度下 1摩尔底物全部进入活化态所需要的自由能 kJ mol 分子由基态达到活化态的途径有二 1 给反应体系加热或用光照射 从而使反应分子获得所需的活化能量 2 使用催化剂 使其瞬时地与反应物结合成过渡态 降低反应活化能 使反应沿着一个活化能垒较低的途径进行 二 酶作为生物催化剂的特点1 酶具有高度的专一性绝对专一性结构专一性族的专一性酶的专一性键的专一性旋光异构专一性立体结构专一性几何异构专一性2 酶易失活3 酶活性受到调节和控制4 酶具有很高的催化效率 锁钥学说 认为整个酶分子的天然构象是具有刚性结构的 酶表面具有特定的形状 酶与底物的结合如同一把钥匙对一把锁一样 诱导契合学说 该学说认为酶表面并没有一种与底物互补的固定形状 而只是由于底物的诱导才形成了互补形状 一 酶的化学本质酶的化学本质除有催化活性的RNA之外几乎都是蛋白质 注意 不能说所有的蛋白质都是酶 只是具有催化活性的蛋白质才称酶 二 酶的化学组成从化学本质来看 酶可以分为 1 单纯蛋白质 simpleprotein 2 缀合蛋白质 conjugatedprotein 三 酶的化学本质及其组成 缀合蛋白质 全酶 蛋白质 脱辅酶 apoenzyme或apoprotein 辅助因子 cofactor 辅助因子是指一些对热稳定的非蛋白质小分子物质或金属离子 包括 1 辅酶 coenzyme 与脱辅酶结合比较松弛的小分子有机化合物 通过透析方法即可出去 如辅酶 等 2 辅基 cofactor 以共价键和脱辅酶结合 不能通过透析出去 三 单体酶 寡聚酶 多酶复合体根据酶蛋白分子的特点 可将酶分为以下几类 1 单体酶 monomericenzyme 一般由一条多肽链组成 如溶菌酶 但有的单体酶是由多条肽链组成 肽链间二硫键相连构成一整体 2 寡聚酶 oligomericenzyme 是由两个或两个以上的亚基组成的酶 这些亚基可以是相同的 也可以是不同的 3 多酶复合体 multienzymecomplex 是由几种酶非共价键彼此嵌合而成 四 根据酶的存在状态分为 胞内酶 胞外酶 1 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 2 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 一 习惯命名法1961年以前使用的酶的名称都是习惯沿用的 称为习惯名 主要依据两个原则 1 根据酶作用的底物命名 2 根据酶催化反应的性质及类型命名 有的酶结合上述两个原则来命名 习惯命名比较简单 应用历史较长 尽管缺乏系统性 但现在还被人们使用 四 酶的命名和分类 二 国际系统命名法国际系统命名法原则是以酶的整体反应为基础的 规定每种酶的名称应当明确标明酶的底物及催化反应的性质 如果一种酶催化两个底物起反应 应在它们系统名称中包括两个底物的名称 并以 号将它们隔开 若底物之一是水时 可将水略去不写 三 国际系统分类法及酶的编号国际酶学委员会 根据各种酶所催化反应的类型 把酶分为6大类 即氧化还原酶类 转移酶类 水解酶类 裂合酶类 异构酶类和连接酶类 分别用1 2 3 4 5 6来表示 再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 每一个亚类又按顺序编成1 2 3 4 等数字 每一个亚类可再分为亚亚类 仍用1 2 3 4 编号 每一个酶的分类编号由4个数字组成 数字间由 隔开 编号之前冠以EC EnzymeCommision 1 氧化还原酶类 Oxidoreductases Anyenzymewhichcatalyzesareductionhastoalsocatalyzethereverse oxidation reaction thusthedouble barreledname oxidoreductase 2 转移酶类 Transferases AcommonexampleinvolvestransferofaphosphatebetweenATPandasugarmolecule 3 水解酶类 Hydrolases Thehydrolysisofanesterwouldbeanexampleofsuchareaction 4 裂合酶类 Lyases Reactionswhichaddasmallmoleculesuchaswaterorammoniatoadoublebond andthereverse elimination reactions arecatalyzedbylyases 5 异构酶类 Isomerases Theseenzymescatalyzetheconversionofamoleculeintoanisomer Thecis transinterconversionofmaleateandfumarateisanexample 6 连接酶类 Ligases Theseenzymescatalyzereactionswhichmakebondstojointogether ligate smallermoleculestomakelargerones 水解酶催化底物的加水分解反应 主要包括淀粉酶 蛋白酶 核酸酶及脂酶等 例如 脂肪酶 Lipase 催化的脂的水解反应 1 水解酶hydrolase 氧化 还原酶催化氧化 还原反应 主要包括脱氢酶 dehydrogenase 和氧化酶 Oxidase 如 乳酸 Lactate 脱氢酶催化乳酸的脱氢反应 2 氧化 还原酶Oxidoreductase 转移酶催化基团转移反应 即将一个底物分子的基团或原子转移到另一个底物的分子上 例如 谷丙转氨酶催化的氨基转移反应 3 转移酶Transferase 裂合酶催化从底物分子中移去一个基团或原子形成双键的反应及其逆反应 主要包括醛缩酶 水化酶及脱氨酶等 例如 延胡索酸水合酶催化的反应 4 裂合酶Lyase 异构酶催化各种同分异构体的相互转化 即底物分子内基团或原子的重排过程 例如 6 磷酸葡萄糖异构酶催化的反应 5 异构酶Isomerase 合成酶 又称为连接酶 能够催化C C C O C N以及C S键的形成反应 这类反应必须与ATP分解反应相互偶联 A B ATP H O H A B ADP Pi例如 丙酮酸羧化酶催化的反应 丙酮酸 CO2 草酰乙酸 6 合成酶LigaseorSynthetase 核酸类酶 R酶 的分类 自1982年以来 被发现的核酸类酶越来越多 对它的研究越来越广泛和深入 但是对于分类和命名还没有统一的原则和规定 根据酶催化反应的类型 可以将R酶分为剪切酶 剪接酶 和多功能酶等三类 根据R酶的结构特点不同 可分为锤头型R酶 发夹型R酶 含I型IVS的R酶 含II型IVS的R酶等 根据酶催化的底物是其本身RNA分子还是其它分子 可以将R酶分为分子内催化 incis 也称为自我催化 和分子间催化 intrans 两类 回本章目录 五 酶的活力测定 酶活力 enzymeactivity 也称为酶活性 是指酶催化一定化学反应的能力 1 酶活力与酶反应速度酶活力的大小可以用一定条件下所催化的某一化学反应的反应速度 reactionvelocity 来表示 两者呈线性关系 酶反应速度可用单位时间内底物的减少量或产物的增加量来表示 2 酶的活力单位 U activityunit 酶活力的大小及酶含量的多少 用酶活力单位表示 即酶单位 U 酶单位的定义是 在一定条件下 一定时间内将一定量的底物转化为产物所需要的酶量 这样酶的含量就可以用每克酶制剂或每毫升酶制剂含有多少酶单位来表示 U g或U ml 1961年国际酶学委员会规定 国际单位 表示酶活力 1972年又推荐一种新的酶活力单位 Katal 简称Kat 单位 一个katal单位是指在最适反应条件下 1每秒钟催化1moL底物转化为产物所需要的酶量 1Kat 6 107IU 3 酶的比活力 specificactivity 酶的比活力代表酶的纯度 国际酶学委员会规定比活力用每mg蛋白质所含有的酶活力单位数表示 对同一种酶比活力愈大 纯度愈高 4 酶的转换数 kat值kat值以一定条件下每秒钟每个酶分子转换底物的分子数来表示酶的催化效率 5 酶活力的测定方法 1 分光光度法 spectrophotometry 2 荧光法 fluorometry Theinteractionsfromtheaddedgroupscontributelargelytothestabilizationofthetransitionstate Moreover theratecanbeaffectedgreatlybytheinteractionsphysicallyremotefromthecovalentbondbroken 第二节酶促反应动力学 酶促反应动力学 kineticsofenzyme catalyzedreactions 是研究酶促反应的速度以及影响此速度的各种因素的科学 酶促反应动力学的研究既有重要的理论意义 又具有一定的实践意义 一 底物浓度对酶反应速度的影响 一 中间络合物学说1903年Henri用蔗糖酶水解做实验 研究底物浓度与反应速率的关系 当酶浓度不变时 可以测出一系列不同底物浓度下的反应速度 以反应速度对底物浓度作图 可得一双曲线 从该曲线可以看出 当底物浓度较低时 反应速率对底物浓度的关系呈正比关系 表现为一级反应 随着底物浓度的增加 反应速率不再按正比升高 反应表现为混合级反应 当底物浓度达到相当高时 底物浓度对反应速率影响变小几乎无关 反应达最大速率 为零及反应 根据上述实验结果 Henri和Wurtz提出酶底物中间络合学说 二 酶促反应的动力学方程式1 米氏公式的推导1913年Michaelis和Menten在前人工作的基础上 根据酶反应的中间复合物学说 推导出底物浓度与酶反应速率之间的定量关系 称之为米氏方程 Theterm k2 k 1 k1isdefinedastheMichaelis Mentenconstant Km AnimportantnumericalrelationshipemergesfromtheMichaelisMentenequationinthespecialcasewhenV0isexactlyone halfVmax If S Km 2 动力学参数的意义 1 米氏常数的意义 Km是酶的一个特征常数 Km的大小只与酶的性质有关 而与酶浓度无关 Km值可以判断酶的专一性和天然底物 1 Km可近似地表示酶对底物亲和力的大小 若已知某酶的Km值 就可以计算在某一底物浓度时 其反应速率相当于Vmax的百分率 2 Vmax的意义在一定酶浓度下 酶对特定底物的Vmax也是一常数 Vmax与Km相似 同一种酶对不同底物的Vmax也不同 pH 温度和离子强度等因素也影响Vmax的数值 3 kcat Km的意义Kcat Km值的大小 可以比较不同酶或同一种酶催化不同底物的催化效率 3 米氏常数的测定 1 Lineweaver Burk双倒数作图法 TheDouhle ReciprocalPlot 横轴截距为 1 Km 纵轴截距为1 Vmax 2 Eadie Hofstee作图法v Vmax Km v S 以v v S 作图得一直线 其纵轴截距为Vmax 斜率为 Km 3 Hanes Woolf作图法 S v S Vmax Km Vmax以 S v S 作图得一直线 横轴截距为 Km 斜率为1 Vmax 4 Eisenthal和Cornish Bowden直接线性作图法 Vmax v v S Km 三 多底物的酶促反应动力学1 多底物反应按动力学机制分类 1 序列反应 sequentialreactions 或单 置换反应 single displacementreactions 有序反应 orderedreactions 随机反应 randonreactions 2 乒乓反应 Pingpangreactions 2 双底物反应的动力学 Figure8 14Steady statekineticanalysisofbisubstratereactions Inthesedouble reciprocalplots seeBox8 1 theconcentrationofsubstrate1isvariedwhiletheconcentrationofsubstrate2isheldconstant Thisisrepeatedforseveralvaluesof S2 generatingseveralseparatelines Thelinesintersectifaternarycomplexisformedinthereaction a butareparallelifthereactiongoesthroughaping pongordouble displacementpathway b 二 酶的抑制作用酶是蛋白质 凡可使蛋白质变性而引起酶活力丧失的作用为失活作用 inactivation 由于酶的必需基团化学性质的改变 但酶未变性 而引起酶活力的降低或丧失称为抑制作用 inhibition 引起抑制作用的物质称为抑制剂 inhibitor 变性剂对酶的变性无选择性 而一种抑制剂只能使一种酶或一类酶产生抑制作用 即抑制剂对酶的抑制作用是具有选择性的 一 抑制作用的类型根据抑制剂与酶的作用方式及抑制作用是否可逆 可把抑制作用分为两大类 1 不可逆的抑制作用 irreversibleinhibition 2 可逆的抑制作用 reversibleinhibition 根据可逆抑制剂与底物的关系 可逆抑制作用分为3类型 1 竞争性抑制 competitiveinhibition 2 非竞争性抑制 noncompetitiveinhibition 3 反竞争性抑制 uncompetitiveinhibition 二 可逆抑制作用动力学1 竞争性抑制抑制剂 I 和底物 S 竞争酶的结合部位 从而影响了底物与酶的正常结合 竟争性抑制 竟争性抑制 竟争性抑制 2 非竞争性抑制底物与抑制剂同时和酶结合 两者没有竞争作用 非竟争性抑制 3 反竞争性抑制酶只有与底物结合后 才能与抑制剂结合 即ES IESI ESI P Uncompetitiveinhibition a 1 I K I K I ES I ESI 三 一些重要的抑制剂1 不可逆抑制剂按照不可逆抑制作用的选择性 可将其分为两类 1 非专一性不可逆抑制剂主要有以下几种 有机磷化合物常见的有DIFP 农药敌敌畏 敌百虫 对硫磷等 有机汞 有机砷化合物这类化合物与酶分子中半胱氨酸残基的硫基作用 抑制含硫基的酶 重金属盐含Ag Cu2 Hg2 Pb2 Fe3 重金属盐在高浓度时 能使酶蛋白变性失活 在低浓度时对某些酶的活性产生抑制作用 一般可以使用金属螯合剂如EDTA 半胱氨酸等螯合除去有害的重金属离子 恢复酶的活力 烷化试剂这一类试剂往往含一个活泼的卤素原子 如碘乙酸 碘乙酰胺和2 4 二硝基氟苯等 被作用的基团有巯基 氨基 羧基 咪唑基和硫醚基等 氰化物 硫化物和CO 青霉素 Penicillin 2 专一性不可逆抑制剂 Ks型不可逆抑制剂 kcat型不可逆抑制剂2 可逆抑制剂可逆抑制剂中最重要和最常见的是竞争性抑制剂 如像一些竞争性抑制剂与天然代谢物在结构上十分相似 能选择性地抑制病菌或癌细胞在代谢过程中的某些酶 而具有抗癌和抗菌作用 这类抑制剂可称为抗代谢物或代谢类似物 三 温度对酶的影响温度对酶反应速率的影响表现在两个方面 一方面是当温度升高时 与一般化学反应一样 反应速率加快 反应温度提高10 其反应速率与原来反应速率之比称为反应的温度系数 用Q10表示 对大多数酶来讲温度系数Q10多为2 也就是说 即温度每升高10 酶反应速率为原反应速率的2倍 另一方面由于酶是蛋白质 随着温度升高 使酶蛋白逐渐变性而失活 引起酶反应速率下降 在较低的温度范围内 酶反应速率随温度升高而增大 但超过一定温度后 反应速率反而下降 因此只有在某一温度下 反应速率达到最大值 这个温度就称为酶反应的最适温度 opptimumtemperature 每种酶在一定条件下都有其最适温度 v t 0C 最适温度 四 pH对酶反应的影响酶的活力受环境p 的影响 在一定p 下 酶表现最大活力 高于或低于此p 酶活力降低 通常把表现出酶最大活力的p 称为该酶的最适p optimumpH 各种酶在一定条件下都有其最特定的最适pH 因此最适pH是酶的特性之一 但酶的最适pH不是一个常数 受许多因素影响 随底物种类和浓度 缓冲液种类和浓度的不同而改变 因此最适pH只有在一定条件下才有意义 pH影响酶活力的原因可能有以下几个方面 1 过酸或过碱可以使酶的空间结构破坏 引起酶构象的改变 酶活性丧失 2 当pH改变不很剧烈时 酶虽未变性 但活力受到影响 3 pH影响维持酶分子空间结构的有关基团解离 从而影响了酶活性部位的构象 进而影响酶的活性 唾液 五 激活剂对酶反应的影响凡是能提高酶活性的物质都称为激活剂 activator 其中大部分是无机离子或简单的有机化合物 作为激活剂的金属离子有K Na2 Ca2 Mg2 Zn2 及Fe3等离子 无机阴离子如 Cl Br I CN PO43 氢离子 中等大小的有机分子以及具有蛋白质性质的大分子物质等都可作为激活剂 激活剂对酶的作用具有一定的选择性 即一种激活剂对某种酶起激活作用 而对另一种酶可能起抑制作用 有时离子之间有拮抗作用 有时金属离子间也可互相替代 第三节酶的作用机制和酶的调节 一 酶的活性部位 一 酶活性部位的特点通过各种研究证明 酶的特殊催化能力只局限在大分子的一定区域 也就是说 只有少数特异的氨基酸残基参与底部结合及催化作用 这些特异的氨基酸残基比较集中的区域 即与酶活力直接相关的区域称为酶的活性部位 activesite 或活性中心 activecenter 通常又将活性部位分为结合部位和催化部位 前者负责与底物的结合 决定酶的专 一性 后者负责催化底物键的断裂形成新键 决定酶的催化能力 对需要辅酶的酶来说 辅酶分子 或辅酶分子上的某一部分结构 往往也是酶活性部分组成部分 虽然酶在结构 专一性和催化模式上差别很大 就活性部分而言有其共同特点 1 活性部位在酶分子的总体中只占相当小的部分 通常只占整个酶分子体积的1 2 2 酶的活性部分是一个三维实体 3 酶的活性部位并不是和底物的形状正好互补的 而是在酶和底物结合的过程中 底物分子或酶分子 有时是两者的构象同时发生了一定 的变化后才互补的 这时催化基团的位置也正好在所催化底物键的断裂和即将生成键的适当位置 4 酶的活性部位是位于酶分子表面的一个裂缝 crevice 内 5 酶活性部位具有柔性或可运动性 酶活性中心示意图 结合部位Bindingsite酶分子中与底物结合的部位或区域一般称为结合部位 酶分子的结构特点 酶分子中促使底物发生化学变化的部位称为催化部位 通常将酶的结合部位和催化部位总称为酶的活性部位或活性中心 结合部位决定酶的专一性 催化部位决定酶所催化反应的性质 催化部位catalyticsite 二 研究酶活性部位的方法1 酶分子侧链基团的化学修饰法 1 非特异性共价修饰 2 特异性共价修饰2 动力学参数测定法3 X射线晶体结构分析法4 定点诱变法 二 酶催化反应的独特性质酶催化反应的某些独特性质为许多反应所共有 可概括如下 1 酶反应可分为两类 一类反应仅仅涉及到电子的转移 这类反应的速率或转换数在108s 1数量级 另一类反应涉及到电子和质子两者或者其它基团的转移 它们的速率在103s 1数量级 大部分反应属第二类 2 酶的催化作用是由氨基酸侧链上的功能基团和辅酶为媒介的 3 酶催化反应的最适pH范围通常是狭小的 4 与底物相比较 酶分子很大 而活性部位通常只比底物稍大一些 5 多酶复合体的特性 使更复杂的多底物反应按一定途径进行 三 影响酶催化效率的有关因素 一 底物和酶的邻近效应 approximation proximity 与定向效应 oritntation 酶和底物复合物的形成过程包括 邻近效应和定向效应 邻近效应使底物和底物 如双分子反应 之间 酶的催化基团与底物之间有效浓度得以极大的升高 从而使反应速率大大增加的一种效应 定向效应是指反应物的反应基团之间和酶的催化基团与底物的反应基团之间的正确取位产生的效应 二 底物的形变 distortion 和诱导契合 inducedfit 当酶遇到其专一性底物时 酶中某些基团或离子可以使底物分子内敏感键中的某些基团的电子云密度增高或降低 使敏感键的一端更加敏感 底物分子发生形变 底物比较接近它的过渡态 降低了反应活化能 使反应易于发生 三 酸碱催化 acid basecatalysis 酸碱催化是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 加速反应的一类催化机制 在水溶液中通过高反应性的质子和氢氧离子进行的催化称为专一的酸碱性催化 specificacid basecatalysis 或狭义的酸碱催化 而通过H 以及能提供H 供体进行的催化称为总酸碱催化 generalacid basecatalysis 或广义的酸碱催化 Figure8 9Manyorganicreactionsarepromotedbyprotondonors generalacids orprotonacceptors generalbases Theactivesitesofsomeenzymescontainaminoacidfunctionalgroups suchasthoseshownhere thatcanparticipateinthecatalyticprocessasprotondonorsorprotonacceptors 四 共价催化 covalentcatalysis 共价催化又称亲核催化 nucleophiliccatalysis 或亲电子催化 electrophiliccatalysis 在催化时 亲核催化剂或亲电子催化剂能分别放出电子或汲取电子并作用于底物的缺电子中心或负电中心 迅速形成不稳定的共价中间复合物 降低反应活化能 使反应加速 五 金属离子催化1 需要金属的酶分类 1 金属酶 metalloenzymes 2 金属 激活酶 metal activatedenzyme 六 协同效应 七 活性部位微环境的影响 四 酶催化反应机制的实例胰凝乳蛋白酶 chymotrypsin 选择裂解芳香族氨基酸如象Phe Tyr羧基侧链 其活性中心由Ser195 His57和Asp102组成 在胰凝乳蛋白酶的催化反应中 组氨酸的咪唑基起着广义酸碱催化剂的作用 先促使Ser195的羟基亲核地附着到底物敏感肽键中的羧基原子上 形成共价的酰化中间物 在促进酰化的ES中间物上的酰基转移到水或其他的酰基受体 如醇 氨基酸等 上 五 酶活性的调节控制细胞内酶的调节和控制有多种方式 主要有 1 调节酶的浓度 2 通过激素调节酶活性 3 反馈抑制调节酶活性 在多酶体系中 反应的总速度决定于其中反应速度最慢的一个反应 这个速度最慢的酶限制着全部反应序列的速度 称为限速步骤 它受到终产物的反馈抑制 4 抑制剂和激活剂对酶活性的调节 5 其他调节方式 通过别构调控 酶原的激活 酶的可逆共价修饰和同工酶来调节酶的活性 一 别构调控 allostericregulation 酶分子的非催化部位与某些化合物可逆地非共价结合后发生构象的改变 进而改变酶活性状态 称为酶的别构调节 具有这种调节作用的酶称为别构酶 allosericenzyme 凡能使酶分子发生别构作用的物质称为效应物 effector 或别构剂 通常为小分子代谢物或辅因子 有的别构酶有 负调节物 有的别构酶有 正调节物 或称激活剂 激活效应物 有的别构酶则正负调节物兼而有之 有的别构酶只有一个专一性的调节物 称之为单价别构酶 monovalentenzyme 有的别构酶则有两个或更多的专一性调节物 称为多价别构酶 polyvalentenzyme 1 别构酶的性质 1 别构酶一般都是寡聚酶 通过次级键由多亚基组成 在别构酶分子上有和底物结合和催化底物的活性部位 也有和调节物或效应物结合的调节部位 这两种部位可能在同一个亚基上 也可能分别在不同的亚基上 在同促别构酶中活性部位和调节部位是相同的 调节部位与活性部位虽在空间上分开的 但这两个部位可互相影响 通过构象的变化 产生协同效应 2 别构酶的动力学因别构酶有协同效应 故其 S 对v的动力学曲线不是双曲线 而是S形曲线 正协同 或表观双曲线 负协同 两者均不符合米氏方程 这种S形曲线表明酶结合一分子底物 或调节物 后 酶的构象发生改变 这种新的构象大大地增加对后续底物分子的亲和力 促进后续分子与酶的结合 表现为正协同性 这种酶称为具有正协同效应的酶 表观双曲线表明 在底物浓度较低的范围内酶活力上升很快 但随后底物浓度虽有较大的提高 但反应速率升高却很小 为了区分符合米氏方程的 正常 酶 具有正协同性的别构酶和具有负协同性的别构酶 Koshland建议用协同指数 cooperativityindex CI 来鉴别 CI是指酶分子中的结合位点被底物饱和90 和饱和10 时底物浓度的比值 故协同指数又称饱和比值 saturationratio Rs 即 811 n 3 K型效应物和V型效应物 凡是改变底物的K0 5而不改变Vmax的效应物称为K型效应物 反之 凡是改变Vmax而不改变K0 5的效应物为V型效应物 4 别构酶经加热或用化学试剂等处理 可引起别构酶解离 失去调节活性 称为脱敏作用 desensitization 2 别构模型 allostericmodels 1 协同模型或对称模型 concertedorsymmetrymodel 也称WHC模型 别构酶由确定数目的亚基组成的寡聚酶 各亚基占有相等的地位 因此每个别构酶都有一个对称轴 每一个亚基对一种配体 或调节物 只有一个位点 每种亚基有两种构象状态 一种为有利于结合底物或调节物的松弛构象 relaxedstate R型 另一种为不利于底物或调节物结合的紧张构象 tensedstate T型 这两种型式在三级结构和四级结构上 在催化活力上有所不同 这两种状态可以互变 且一个亚基从T态变为R态 则其它亚基也几乎同时变成R态 当蛋白质由一构象状态转变至另一构象状态时 其分子对称性