生物化学　酶下

1、2021-7-81 一一 研究内容：研究内容： 酶促反应动力学研究酶促反应的速度速度以及影响 速度的各种因素各种因素的科学。 酶促反应的影响因素主要包括酶的浓度、底物 的浓度、pH、温度、抑制剂和激活剂等。 2021-7-82 二、影响反应速度的因素二、影响反应速度的因素 (一)酶的浓度 2021-7-83 2021-7-84 当底物浓度较低时当底物浓度较低时 反应速度与底物浓度成正比；反应为一级反应。反应速度与底物浓度成正比；反应为一级反应。 2021-7-85 随着底物浓度的增高随着底物浓度的增高 反应速度不再成正比例加速；反应反应速度不再成正比例加速；反应 为混合级反应。为混合级反应。

2、2021-7-86 当底物浓度高达一定程度当底物浓度高达一定程度 反应速度不再增加，达最大速度；反应速度不再增加，达最大速度； 反应为零级反应。反应为零级反应。 2021-7-87 （二）（二）.底物浓度底物浓度S 1.酶促反应速度V与底物浓度S的关系 2021-7-88 底物浓度对反应速度的影响底物浓度对反应速度的影响 I.单底物、单产物反应单底物、单产物反应 II. 酶促反应速度一般在规定的反应条件下，酶促反应速度一般在规定的反应条件下，用用 单位时间内单位时间内底物的消耗量底物的消耗量和和产物的生成量产物的生成量来来 表示表示 III. 反应速度取其初速度，即底物的消耗量很小反应速度取其

3、初速度，即底物的消耗量很小 （一般在（一般在5以内）时的反应速度以内）时的反应速度 IV. 底物浓度远远大于酶浓度底物浓度远远大于酶浓度 2021-7-89 2.Michaelis-Menten方程和米氏常数方程和米氏常数 u 1913年，德国化学家年，德国化学家Michaelis和和Menten根据根据中间产物学说中间产物学说对酶促反应的动力对酶促反应的动力 学进行研究，推导出了表示整个反应中底物浓度和反应速度关系的著名公式，学进行研究，推导出了表示整个反应中底物浓度和反应速度关系的著名公式， 称为称为米氏方程米氏方程。 2021-7-810 Michaelis 与 Menten 发展出酶作

4、用动力学 MichaelisMenten Nelson ; K Km m值小表示亲和值小表示亲和 程度大程度大, ,酶的催化活性高。酶的催化活性高。 （同一种酶有几种底物就有几个（同一种酶有几种底物就有几个KmKm值，其中值，其中KmKm值最值最 小的底物小的底物一般称为该酶的一般称为该酶的最适底物或天然底物最适底物或天然底物） 2021-7-821 2.3米氏常数的测定 （1）s-v （2）双倒数作图法 V= Vmax S Km + S 2021-7-822 从米氏方程中求得：当反应速度达到最大反应从米氏方程中求得：当反应速度达到最大反应 速度的速度的90%，求底物浓度，求底物浓度 90%V

5、 =100%VS/(km +S) v = Vmax S km + S 即 S = 9km 在进行酶活力测定时，通常用4km的底物浓度即可。 计算一定速度下底物浓度计算一定速度下底物浓度 2021-7-823 （三）（三）pH的影响的影响 大部分酶的pH-酶活曲线是钟形曲线 在一定的pH值活力最高，称最适pH。 pH稳定性：在一定pH 范围内酶是稳定的 pH对酶作用的影响机制对酶作用的影响机制： 1.环境过酸、过碱使酶变性失 活； 2.影响酶活性基团的解离； 3.影响底物的解离。 2021-7-824 2021-7-825 （四）温度的影响（四）温度的影响 酶活随温度变化的曲线是钟形曲线，有一个

6、最 高点，即最适温度 一方面是温度升高一方面是温度升高, ,酶促反应速度加快。酶促反应速度加快。 另一方面另一方面, ,温度升高温度升高, ,酶的高级结构将发生变酶的高级结构将发生变 化或变性，导致酶活性降低甚至丧失。化或变性，导致酶活性降低甚至丧失。 因此大多数酶都有一个最适温度。因此大多数酶都有一个最适温度。 在最适温在最适温 度条件下度条件下, ,反应速度最大。反应速度最大。 2021-7-826 高温两种不同影响：1. 温度升高，反应速度温度升高，反应速度 加快加快；2.温度升高，温度升高， 酶热变性速度加快酶热变性速度加快。 T v 最适温度 低温影响：1.温度降低，酶活性温度降低，

7、酶活性 降低降低 2.温度过低温度过低,酶无活性但酶无活性但 不变性不变性 2021-7-827 （五）激活剂的影响（五）激活剂的影响 凡是能提高酶活性的物质都称为激活剂。大部分激活剂是离子或 简单有机化合物。按照分子大小，可分为三类： 1.无机离子 金属离子：K+，Na+ ， Ca2+ ， Mg2+ ，Zn2+ ， Fe2+ 阴离子： Br- Cl- I- CN- PO34- 2.中等大小有机分子：还原剂、EDTA 3.蛋白质 这些离子或分子可与酶分子上的氨基酸侧链基团结合， 可能是酶活性部位的组成部分，也可能作为辅酶或辅 基的一个组成部分起作用。 2021-7-828 一般情况下，一种激活

8、剂对某种酶是激 活剂，而对另一种酶则起抑制作用； 对于同一种酶，不同激活剂浓度会产生 不同的作用。 应用激活剂时应注意应用激活剂时应注意 2021-7-829 （六）（六） 抑制剂（抑制剂（inhibitor） 使酶活力下降，但不引起酶蛋白变性的作用称为抑制作用抑制作用。 能引起抑制作用的物质叫做酶的抑制剂。 抑制剂与酶分子上的某些必需基团必需基团反应，引起酶活力下降， 甚至丧失，但并不使酶变性。 酶的抑制剂一般具备两个方面的特点：酶的抑制剂一般具备两个方面的特点： a.a.在化学结构上与在化学结构上与 被抑制的被抑制的底物分子或底物的过渡状态底物分子或底物的过渡状态相似。相似。 b.b.能够

9、与酶以能够与酶以非共价或共价非共价或共价的方式形成的方式形成比较稳定比较稳定的复合体的复合体 或结合物。或结合物。 2021-7-830 抑制作用根据可逆性可分为两类： 可逆抑制 不可逆抑制。 表示方法： 抑制分数 2021-7-831 抑制作用的类型抑制作用的类型 非专一性不可逆抑制非专一性不可逆抑制 不可逆抑制作用不可逆抑制作用 专一性不可逆抑制专一性不可逆抑制 抑制作用抑制作用 竞争性抑制竞争性抑制 可逆抑制作用可逆抑制作用 非竞争性抑制非竞争性抑制 反竞争性抑制反竞争性抑制 2021-7-832 1.可逆抑制剂可逆抑制剂 与酶的结合是可逆的，可用透析法除去 抑制剂，恢复酶活。 根据抑制

10、剂与底物的关系，可逆抑制可 分为三种： 竞争性抑制、非竞争性抑制、反竞争性竞争性抑制、非竞争性抑制、反竞争性 抑制抑制 2021-7-833 （1）竞争性抑制）竞争性抑制 2021-7-834 2021-7-835 2021-7-836 特点：特点： 抑制剂结构与底物类似，与活性中心结合，二者竞 争酶的结合部位; 抑制剂与底物结合部位相同，酶活性降低 抑制剂浓度与其抑制程度成正比，但通过增加底物 浓度可以使抑制程度减小 动力学参数： Km增大 Vmax不变， 双倒数直线相交于纵轴 2021-7-837 草酸盐 草酰乙酸丙二酸戊二酸 琥珀酸盐 2021-7-838 2021-7-839 （2）非

11、竞争性抑制）非竞争性抑制 2021-7-840 2021-7-841 2021-7-842 非竞争性抑制作用非竞争性抑制作用：底物和抑制剂同时与酶结合， 但形成的EIS不能进一步转变为产物。 S + EESE + P + I EI + I EIS+SE+P v = V 1+I/ki S km + S S v 无 I V/2 km 有 I () 2021-7-843 实例：重金属离子（实例：重金属离子（Cu2+、Hg2+、Ag+、Pb2+） 金属络合剂（金属络合剂（EDTA、F-、CN-、N3-） 2021-7-844 b.b.非竞争性抑制非竞争性抑制 -4-20246810 0.0 0.2 0

12、.4 0.6 0.8 1.0 1/S(1/mmol.L -1) 1/v 非非竞争性抑制剂竞争性抑制剂 无抑制剂无抑制剂 -1/km 1/v1/v 1/Vmax 加入非竞 争性抑制剂 后，Km 不变， 而Vmax减小。 1/s 2021-7-845 特点：特点： 酶可以同时与底物和抑制剂结合，引起酶分子构象变化，并导 至酶活性下降，两者结构不同，没有竞争。 与酶活性中心以外的基团结合，(大部分与巯基结合)，不与底 物竞争酶的活性中心； 抑制剂浓度与其抑制程度成正比，但不能通过增加底物浓度使 抑制程度减小，如某些金属离子（Cu2+、Ag+、Hg2+）以及EDTA 等，通常能与酶分子的调控部位中的-

13、SH基团作用，改变酶的 空间构象，引起非竞争性抑制。 动力学参数：Km不变, Vmax变小， 双倒数直线相交于横轴 2021-7-846 （3）反竞争性抑制）反竞争性抑制 酶只有在与底物结合后，才能与抑制剂结合，引起酶活性下降。 2021-7-847 (3)、反竞争性反竞争性抑抑制作用制作用 酶与底物结合后酶与底物结合后抑抑制剂才能和酶制剂才能和酶 结合结合 2021-7-848 2021-7-849 特点： 酶必须与底物结合后才能与抑制剂结合 与酶活性中心以外的基团结合 抑制程度与I及S均成正比，不能通过增加底物 浓度使抑制程度减小 动力学参数： Km、 Vmax均变小， 双倒数直线是一组平

14、行线 2021-7-850 2021-7-851 有无抑制剂存在时酶促反应的动力学方程有无抑制剂存在时酶促反应的动力学方程 2021-7-852 2.不可逆抑制不可逆抑制(irreversible inhibition) : 此 类抑制剂通常以共价键与酶结合，不能用 透析、超滤等方法除去。如低浓度的重金 属离子Hg2+、Ag+、As3+ 可与酶分子SH结合， 使酶活抑制。 按抑制剂的选择性，又可分为： 专一性与非专一性不可逆抑制剂。 2021-7-853 （1）非专一性不可逆抑制剂：抑制剂作用于 酶分子中的一类或几类基团，这些基团中包含 了必需基团，因而引起酶失活。 有机磷化合物 有机砷、汞化

15、合物 与巯基作用，抑制含巯 基的酶。 氰化物、CO 重金属 银、铜、铅、汞等盐类 烷化剂 主要是含卤素的化合物 还原剂，氧化剂，酰化剂 2021-7-854 As CH Cl Cl CHCl+E SH SH E S S As CH CHCl+ HCl2 路易士气 巯基酶 失活的酶 E SH SH + 2+ Hg E S S HgH+ 2 2021-7-855 重金属盐引起的巯基酶中毒可用二巯基丙 醇（BAL）解毒。 + E S S AsCHCHCl + CH 2 SH CHSH CH 2 OH E SH SH CH 2 S CHS CH 2 OH AsCHCHCl BAL 2021-7-856

16、 农药敌百虫、敌敌畏、1059等有机磷化合物 能特异地与胆碱酯酶（Choline esterase）活 性中心丝氨酸残基的羟基结合，使酶失活。 + RO P O O X R HOE RO P O O O R X HX 有机磷化合物羟基酶 失活的酶 2021-7-857 RO P O O CH R CCl3 OH RO P O O O R CHCCl2 敌百虫 敌敌畏 RO P O O X R 有机磷杀虫剂 2021-7-858 + (CH3)3N+CH2CH2OC O CH3 (CH3)3N+CH2CH2OH + CH3COOH H2O 胆碱乙酰化酶 胆碱酯酶 胆碱 乙酰胆碱 乙酰胆碱为生物体

17、内传递神经冲动的重要物质。胆碱酯酶为 羟基酶，有机磷杀虫剂中毒时，此酶活受抑制，结果造成乙酰胆 碱的堆积，造成神经过度兴奋直至抽搐而死。可用解磷定来治疗。 N CH3 CHNOH 2021-7-859 （2）专一性不可逆抑制剂：这类抑制剂选择性很强， 它只能专一性地与酶活性中心的某些基团不可逆结 合，引起酶的活性丧失。 Ks 型 （根据S结构设计）具底物类似结构，可与酶结合， 带活泼化学基团，能修饰酶分子中的必需基团反应 主要取决于Ks 之比 Kcat 此类抑制物不但和S相似。且本身亦是酶的底物，具 有潜伏的反应基团，在酶对其修饰时活化，作用于 酶的活性部位，使酶不可逆失活不可逆失活，亦称自杀

18、性底物 2021-7-860 第五节酶活性的调节 生物体内的各种生理活动均以一定的物质代谢为生物体内的各种生理活动均以一定的物质代谢为 基础。为了适应某种生理活动的变化，需要对一基础。为了适应某种生理活动的变化，需要对一 定的代谢活动进行调节。定的代谢活动进行调节。 通过对酶的催化活性的调节，就可以达到调节代通过对酶的催化活性的调节，就可以达到调节代 谢活动的目的。谢活动的目的。 2021-7-861 限速酶或关键酶：可以通过改变其催化活性而 使整个代谢反应的速度或方向发生改变的酶 就称为限速酶或关键酶。 调节方式： 调节酶的活性(快) 调节酶的数量(慢) 2021-7-862 一、酶活性的调

19、节一、酶活性的调节 （一）别构(变构变构)调节 1.定义：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，进行改变酶的活 性状态，称为别构调节。 别构酶：具有别构作用的酶：亦称变构酶，由两 个以上亚基组成，除了具有与底物结合的活性中 心外，还具有与调节剂结合的调节中心。当酶与 调节剂结合后，酶蛋白的构象发生变化，从而引 起酶活性的变化。 别构剂：能使酶发生别构作用的物质 2021-7-863 2.分类： 相同（均为底物）：同促效应（homotropic effect） 不同（效应调节物）：异促效应（heterotropic effect） 根据配体结合 后对后继配 体的影响

20、根据配体性质 正协同效应（positive cooperative effect） 负协同效应（negative cooperative effect） 2021-7-864 当变构酶的一个亚基与其配体（底物或变构剂） 结合后，能够通过改变相邻亚基的构象而使其对 配体的亲和力发生改变，这种效应就称为变构酶 的协同效应或变构效应。 效应剂效应剂 别别 构构 中中 心心 活性活性 中心中心 2021-7-865 2021-7-866 3 判断 用饱和比值Rs（CI：协同指数）来表示： Rs81 1/n n:代表协同系数（Hill系数） 正协同效应:n1 RS81 负协同效应:n81 位点被90%饱

21、和时的底物浓度 位点被10%饱和时的底物浓度 2021-7-867 4.4.别构酶的特点别构酶的特点 （1）一般是寡聚酶，由多亚基组成，包括结合部位、催 化部位和调节（别构）部位，即活性中心和别构中心 （2）具有别构效应。指酶和一个配体（底物，调节物）结合 后可以影响影响酶和另一个配体（底物）的结合能力。酶活性的改酶活性的改 变通过酶变通过酶分子构象分子构象的改变而实现；酶的变构仅涉及的改变而实现；酶的变构仅涉及非共价键非共价键的的 变化；为一变化；为一非耗能非耗能过程；过程；无放大无放大效应。效应。 动力学动力学 （3） K型效应物与V型效应物S0.5 K0.5 （4）脱敏作用:别构酶经加热

22、或用化学试剂等处理，可 引起别构酶解离，失去调节活性，称脱敏作用 （desensitization）脱敏后的酶表现为米氏酶的双曲线。 2021-7-868 别构酶常为多个亚基构成的寡聚体，具别构酶常为多个亚基构成的寡聚体，具 有别构效应，动力学曲线为有别构效应，动力学曲线为形。形。 69 别构模型 （1）协同模型 （对称模型、齐变、WMC模型） 1965年由年由Monod、Wyman和和Changeux提出。提出。 S S SS S S S S SS T状态（对称亚基）状态（对称亚基） R状态（对称亚基）状态（对称亚基） S SSS 对称亚基对称亚基对称亚基对称亚基 齐步变化齐步变化 2021

23、-7-870 要点： 亚基组成数目确定，地位相同，对称 每个亚基只有一个结合位点 每种亚基有两种状态，无杂合状态 变构后对称不变 2021-7-871 序变模型 （KNF模型） 1966年由年由Koshland、Nemethy和和Filmer提出。提出。 S S S S S SS S S S S SSS 亚基全部亚基全部 处于处于R型型 亚基全部亚基全部 处于处于T型型 依次序变化依次序变化 2021-7-872 要点： 配体与亚基结合后才诱导状态的改变，配 体不在时只有一种构象状态 构象改变序变序变进行，存在杂合态 效应可正可负 2021-7-873 举例：天冬氨酸转氨甲酰酶(ATCase)

24、 2021-7-874 （二）共价调节（二）共价调节 在其他酶的催化作用下，某些酶蛋白肽链 上的一些基团可与某种化学基团发生可可 逆逆的的共价共价结合，结合，从而使酶在活性活性形式与 非活性非活性形式之间相互转变，此过程称为，此过程称为 共价修饰。共价修饰。 2021-7-875 磷酸化与脱磷酸化（最常见）磷酸化与脱磷酸化（最常见） 2021-7-876 1 1共价修饰的机制：共价修饰的机制： 共价修饰酶共价修饰酶通常在两种不同的酶的催化下通常在两种不同的酶的催化下 发生共价修饰（发生共价修饰（covalent modification） 或去修饰，从而引起酶分子在有活性形式或去修饰，从而引起

25、酶分子在有活性形式 与无活性形式之间进行相互转变。与无活性形式之间进行相互转变。 2021-7-877 -OH Thr Ser Tyr 酶蛋白酶蛋白 H2OPi 酶蛋白磷酸酶酶蛋白磷酸酶 ATPADP 蛋白激酶蛋白激酶 -O-PO32- Thr Ser Tyr 酶蛋白酶蛋白 酶蛋白的磷酸化修饰与去修饰酶蛋白的磷酸化修饰与去修饰 2021-7-878 2 2共价修饰调节的方式：共价修饰调节的方式： 共价修饰调节一般与激素的调节相联系，共价修饰调节一般与激素的调节相联系， 其 调 节 方 式 为其 调 节 方 式 为 级 联 反 应级 联 反 应 ( c a s c a d e reaction)

26、。 2021-7-879 腺苷酸环化酶腺苷酸环化酶 （无活性）（无活性） 腺苷酸环化酶（有活性）腺苷酸环化酶（有活性） ATP cAMP 激素激素（胰高血糖素、肾上腺素等）（胰高血糖素、肾上腺素等）+ 受体受体 PKA (无活性无活性) PKA (有活性有活性) 糖原合酶糖原合酶 糖原合酶糖原合酶-P 磷酸化酶磷酸化酶b 磷酸化酶磷酸化酶a-P 磷酸化酶磷酸化酶b激酶激酶 磷酸化酶磷酸化酶b激酶激酶-P 共价修饰酶的级联反应共价修饰酶的级联反应 2021-7-880 3 3共价修饰调节的特点：共价修饰调节的特点： 酶以酶以两种不同修饰两种不同修饰和不同活性的形式存在；和不同活性的形式存在； 有

27、有共价键共价键的变化；的变化； 受受其他调节因素其他调节因素（如激素）的影响；（如激素）的影响； 一般为一般为耗能耗能过程；过程； 存在存在放大效应放大效应。 2021-7-881 （三）酶原激活（三）酶原激活 酶原从前体蛋白质变成活性酶的过程称为酶原激活 酶原：酶无活性的前体。酶原：酶无活性的前体。 酶原的激活酶原的激活 ：从无活性的酶原转变为有活性：从无活性的酶原转变为有活性 的酶的的酶的 过程。过程。 激活剂激活剂 ：能使无活性的酶原激活的物质。：能使无活性的酶原激活的物质。 酶原激活的酶原激活的本质：酶原的激活实质上是酶活性部位形本质：酶原的激活实质上是酶活性部位形 成或暴露的过程。成

28、或暴露的过程。 糜蛋白质酶、胃蛋白酶、胰蛋白酶、凝血酶。 酶原激活的生理意义在于：酶原激活的生理意义在于：保护自身组织细胞保护自身组织细胞不被酶不被酶 水解消化。水解消化。 2021-7-882 酶原激活的机理酶原激活的机理 酶酶 原原 分子构象发生改变分子构象发生改变 形成或暴露出酶的活性中心形成或暴露出酶的活性中心 一个或几个特定的肽键断裂，水解一个或几个特定的肽键断裂，水解 掉一个或几个短肽掉一个或几个短肽 在特定条件下在特定条件下 2021-7-883 赖赖缬缬天天天天天天天天 甘甘异异赖赖缬缬天天天天天天天天缬缬 组组 丝丝 甘甘异异 缬缬 组组 丝丝 2021-7-884 2021

29、-7-885 胰蛋白酶原胰蛋白酶原 胰蛋白酶胰蛋白酶 六肽六肽 肠肠 激激 酶酶 胰蛋白酶对各种胰脏蛋白酶的激活作用胰蛋白酶对各种胰脏蛋白酶的激活作用 胰凝乳蛋白酶原胰凝乳蛋白酶原 胰凝乳蛋白酶胰凝乳蛋白酶 弹性蛋白酶原弹性蛋白酶原 弹性蛋白酶弹性蛋白酶 羧肽酶原羧肽酶原羧肽酶羧肽酶 2021-7-886 二、酶数量的调节二、酶数量的调节 （一）合成速度调节 结构酶：指正常细胞内存在的酶，它的含量较稳定，受 外界因素影响很小。 主要受基因和代谢双重调控 诱导酶： 在正常细胞中含量极少或没有，当细胞中加入特定诱 导物后，诱导产生的酶，含量在诱导物存在下显著增 高，诱导物往往是该酶的底物或底物类似

30、物. 2021-7-887 凡能促使基因转录增强，从而使酶蛋白合成增加凡能促使基因转录增强，从而使酶蛋白合成增加 的物质就称为的物质就称为诱导剂诱导剂；反之，则称为；反之，则称为阻遏剂阻遏剂。 1代谢物的调节： 2激素的调节： （二）降解速度的调控：通过调节酶的降解速度通过调节酶的降解速度 以控制酶的活性。以控制酶的活性。 2021-7-888 三、同工酶三、同工酶 定义：指有机体内能催化同一种化学反应，但其酶蛋白本身 的分子结构、性质及至免疫学性质均不相同的一组酶。存 在于生物的同一种属或同一个体的不同组织中，甚至同一 组织、同一细胞中。 类别：1 原级同工酶,由于酶蛋白编码基因不同而产生的

31、同 工酶称原级同工酶; 2 次级同工酶:由于基因转录产物mRNA或者其翻译产物经过 不同的加工过程产生的同工酶称次级同工酶。 同工酶同工酶在体内的生理意义主要在于适应不同组织或不同细胞 器在代谢上的不同需要。 2021-7-889 乳酸脱氢酶（LDH) M M M M M4 LDH5 HM MM M3H LDH4 MM HH M2H2 LDH3 M H H H MH3 LDH2 HH HH H4 LDH1 H 心肌型 M 骨胳肌型 同工酶的典型代表 2021-7-890 乳酸脱氢酶同工酶形成示意图乳酸脱氢酶同工酶形成示意图 mRNA 多肽多肽 亚基亚基 四聚体四聚体 结构基因结构基因 a b

32、乳酸脱氢酶同乳酸脱氢酶同 工酶电泳图谱工酶电泳图谱 + H4 MH3 M2H2 M3H M4 点样线点样线 2021-7-891 不同组织中不同组织中LDH同工酶的电泳图谱同工酶的电泳图谱 LDH1(H4) LDH2(H3M) LDH3(H2M2) LDH4(HM3) LDH5(M4) 心肌心肌 肾肾 肝肝 骨骼肌骨骼肌 血清血清 - + 原点原点 2021-7-892 心肌中以心肌中以LDH1含量最多含量最多，LDH1对乳酸的亲和对乳酸的亲和 力较高，因此它的主要作用是催化乳酸转变为力较高，因此它的主要作用是催化乳酸转变为 丙酮酸再进一步氧化分解，以供应心肌的能量。丙酮酸再进一步氧化分解，以

33、供应心肌的能量。 在在骨骼肌中含量最多的是骨骼肌中含量最多的是LDH5，LDH5对丙酮对丙酮 酸的亲和力较高，因此它的主要作用是催化丙酸的亲和力较高，因此它的主要作用是催化丙 酮酸转变为乳酸，以促进糖无氧酵解的进行酮酸转变为乳酸，以促进糖无氧酵解的进行。 乳酸脱氢酶同工酶的生理意义：乳酸脱氢酶同工酶的生理意义： 2021-7-893 同工酶在各学科中的应用同工酶在各学科中的应用 (1) 遗传学和分类学遗传学和分类学：提供了一种精良的判别遗传标志的工具。：提供了一种精良的判别遗传标志的工具。 (2) 发育学发育学：有效地标志细胞类型及细胞在不同条件下的分化情：有效地标志细胞类型及细胞在不同条件下

34、的分化情 况，以及个体发育和系统发育的关系。况，以及个体发育和系统发育的关系。 (3) 生物化学和生理学生物化学和生理学：根据不同器官组织中同工酶的动力学、：根据不同器官组织中同工酶的动力学、 底物专一性、辅助因子专一性、酶的变构性等性质的差异，从而底物专一性、辅助因子专一性、酶的变构性等性质的差异，从而 解释它们代谢功能的差别。解释它们代谢功能的差别。 （4）医学和临床诊断医学和临床诊断：体内同工酶的变化，可看作机体组织损：体内同工酶的变化，可看作机体组织损 伤，或遗传缺陷，或肿瘤分化的的分子标志。伤，或遗传缺陷，或肿瘤分化的的分子标志。 2021-7-894 四、抗体酶 也叫催化性抗体（c

35、atalytic antibody）， 是一种具有催化功能的抗体分子。 五、五、模拟酶模拟酶 模拟酶是根据酶的作用原理，利用有机 化学合成方法，人工合成的具有底物结合部 位和催化部位的非蛋白质有机化合物。 2021-7-895 第六节酶活力及酶工程第六节酶活力及酶工程 一、酶活力： 1.定义： 用在一定条件下，酶催化某一反应的反应速度 表示。反应速度快，活力就越高。 表示方法：单位时间、单位体积中底物的减少 量或产物的增加量。 2021-7-896 2.国际酶学会标准单位： (1)IU 在特定条件下，1分钟内能转化1mol底物所需 的酶量，称一个国际单位（IU）。特定条件： 25 pH及底物浓

36、度采用最适条件 (2) Kat (也称催量单位) 1972年 在最适条件下，每秒钟能催化1mol底物转化为 产物所需的酶量规定为1 Kat单位 2021-7-897 3.其他表示方法 (1)酶的比活力 (Specific activity) 每毫克酶蛋白所具有的酶活力。酶的比活 力是分析酶的纯度是重要指标。 单位：U/mg蛋白质。 有时用每克酶制剂或每毫升酶制剂含有多 少个活力单位表示。 2021-7-898 (2)(2)酶的转换数酶的转换数(TN) 亚基或催化中心活性定义：每mol 的活性亚基或 活性中心 在一秒内转化的 底物 的mol 数，称为转换数TN。 2021-7-899 二、酶活力

37、测定方法：二、酶活力测定方法： （一）终点法： 测反应完成所需要的时间 （二）动力学方法 1.比色法 2.量气法 3.滴定法 4.分光法分光法 5.放射法 6.酶偶联分析法 7.电化学法 2021-7-8100 三、酶的纯度三、酶的纯度： 比活力比活力 = 活力单位数/ 毫克蛋白（氮） 纯化倍数纯化倍数 = 每次比活力 第一次比活力 产率产率%（回收率）（回收率）= 100 每次总活力 第一次总活力 2021-7-8101 四、酶的分离纯化四、酶的分离纯化 具体过程：选材破碎抽提分离纯化 方法方法 1.根据溶解度不同:（盐析法、有机溶剂沉淀法、 等电点沉淀法、选择性沉淀法）； 2.根据酶与杂蛋

38、白分子大小的差别； （凝胶过滤法、超离心法）； 3.根据酶和杂蛋白与吸附剂之间吸附与解吸附性 质的不同（吸附分离法）； 2021-7-8102 4.根据带电性质（离子交换层析法、电泳 分离法、等电聚焦层析法）； 5.根据酶与杂蛋白的稳定性差别（选择性 变性法）； 6.根据酶与底物、辅因子或抑制剂之间的 专一性亲和作用（亲和层析法）。 2021-7-8103 五、酶工程五、酶工程 主要内容：研究酶生产、纯化、固定化技术、 酶分子的修饰和改造及工农业、医药卫生等 领域的应用，分化学酶工程及生物酶工程 （一）化学酶工程（一）化学酶工程 天然酶 化学修饰酶 固定化酶 2021-7-8104 酶的固定化

39、就是把水溶性酶经物理（吸附法与包埋法）物理（吸附法与包埋法） 或化学方法（共价偶联法与交联法）化学方法（共价偶联法与交联法）处理后，使酶与惰性载 体结合或将酶包埋起来成为一种不溶于水的状态。 吸附法吸附法：使酶被吸附于惰性固体的表面，或吸附于离子交换 剂上。 包埋法包埋法：使酶包埋在凝胶的格子中或聚合物半透膜小胶囊中。 偶联法偶联法：使酶通过共价键连接于适当的不溶于水的载体上。 交联法交联法：使酶分子依靠双功能基团试剂交联聚合成“网状”结 构。 2021-7-8105 固定化酶固定化酶 将水溶性酶用物理或化学方法处理，固定于高分子支持物将水溶性酶用物理或化学方法处理，固定于高分子支持物 (或载

40、体或载体)上而成为不溶于水，但仍有酶活性的一种酶制剂形上而成为不溶于水，但仍有酶活性的一种酶制剂形 式，称固定化酶式，称固定化酶(immobilized enzyme)。 包埋法包埋法 吸附法吸附法 共价偶联法共价偶联法交联法交联法 2021-7-8106 化学酶工程化学酶工程 亦称初级酶工程亦称初级酶工程 主要由酶学与化学工程技术相互结合而形成主要由酶学与化学工程技术相互结合而形成 化学修饰化学修饰 固定化处理固定化处理 化学合成法化学合成法 自然酶自然酶 化学修饰酶化学修饰酶 固定化酶固定化酶 化学人工酶化学人工酶 改善酶的性质以及提高催化改善酶的性质以及提高催化 效率及降低成本效率及降低

41、成本 研究和应用研究和应用 2021-7-8107 固定化酶固定化酶-指被结合到特定的支持物上并能发挥作用的一类指被结合到特定的支持物上并能发挥作用的一类 酶。是化学酶工酶。是化学酶工 程中具有强大生命力的主干。程中具有强大生命力的主干。 四种方法：四种方法：吸附吸附 交联交联 共价结合共价结合 包埋包埋 优点：优点：（1）、可以用离心法或过滤法很容易地将酶与反应液）、可以用离心法或过滤法很容易地将酶与反应液 分离开来。在生产中十分分离开来。在生产中十分 方便有利方便有利 （2）、可以反复使用）、可以反复使用,达上千次达上千次,节约成本节约成本 （3）、稳定性能好）、稳定性能好 人工酶人工酶-

42、模拟酶的生物催化功能，用化学半合成法或化学全模拟酶的生物催化功能，用化学半合成法或化学全 合成法合成的酶称人工酶合成法合成的酶称人工酶 2021-7-8108 生物酶工程生物酶工程 在化学酶工程基础上发展起来的，是以酶学和在化学酶工程基础上发展起来的，是以酶学和DNA 重组技术为主的现代分子生物学技术相结合的产物。重组技术为主的现代分子生物学技术相结合的产物。 亦称高级酶工程。亦称高级酶工程。 三个方面：三个方面： （1）用）用DNA重组技术大量地生产酶（重组技术大量地生产酶（克隆酶克隆酶） （2）对酶基因进行修饰，产生遗传修饰酶（）对酶基因进行修饰，产生遗传修饰酶（突变酶突变酶） （3）设计

43、新的酶基因，合成自然界不曾有过的能稳定）设计新的酶基因，合成自然界不曾有过的能稳定 催化效率更高的新酶催化效率更高的新酶 2021-7-8109 人体来源药物的种类 （一）血液制品 人血液制品可分为： 1.全血制品 2.血液成分制品 3.血浆成分制品 4.体液细胞内成分 红细胞 白细胞 血小板 血浆 细胞因子 凝血因子 蛋白质 2021-7-8110 酶与医学的关系 1 酶与疾病的发生 有的疾病的发病机制直接或间接与酶的异常或酶活 受抑制有关。酪氨酸酶缺乏引起白化病；苯丙氨酸羟 化酶缺乏产生苯酮酸尿症；急性胰腺炎与胰蛋白酶原 在胰腺中被激活有关。 激素代谢障碍或维生素缺乏可引起某些酶的异常。 如VK缺乏 酶活受到抑制多见于中毒性疾病。如有机磷农药中 毒、重金属盐中毒。 2021-7-8111 2 酶与疾病的诊断 某些组织器官受到损伤造成细胞破坏或细胞通透 性增加，细胞内的某些酶 可大量释放入血。如急性 胰腺炎时血清和尿中的淀粉酶活性升高；急性肝炎 或心肌炎时血清转氨酶活性升高。 细胞的转换率增高或细胞的增殖增快，其特异的 标志酶可释放入血。如前列腺癌病人可有大量酸性 磷酸酶释放入血 酶的合成或诱导增强。如胆管堵塞时胆汁的反流 可诱导肝合成大量的碱性磷酸酶；巴比妥盐