0925酶化学0925

1、 生物催化剂生物催化剂(biocatalyst)几个有关名词几个有关名词n底物底物(substrate, s)：酶作用的物质。：酶作用的物质。 n产物产物(product, p)：反应生成的物质。：反应生成的物质。n酶促反应：酶催化的反应。酶促反应：酶催化的反应。n酶活性：酶催化化学反应的能力。酶活性：酶催化化学反应的能力。 反应总能量改变反应总能量改变 非催化反应活化能非催化反应活化能 酶促反应酶促反应 活化能活化能 一般催化剂催一般催化剂催化反应的活化能化反应的活化能 能能量量 反反 应应 过过 程程 底物底物 产物产物 酶促反应活化能的改变酶促反应活化能的改变 活化能：活化能：底物分子从

2、初态转变到活化态所需的能量底物分子从初态转变到活化态所需的能量。过氧化氢分解反应所需活化能过氧化氢分解反应所需活化能(specificity)绝对特异性绝对特异性酶只作用于特定结构的底物，进行一种专一酶只作用于特定结构的底物，进行一种专一的反应，生成一种特定结构的产物的反应，生成一种特定结构的产物 。如：如： ocnh2nh2+ h2o2nh3 + co2尿素脲酶ocnhnh2+ h2o甲基尿素ch3脲酶相对特异性相对特异性酶作用于一类化合物或一种化学键。酶作用于一类化合物或一种化学键。如：如：ohohhhohhohch2ohhch2ohhch2ohohhhohoo11ohohhhohhohc

3、h2hch2ohhch2ohohhhohoo11ooohhhhohhohch2ohh1蔗糖棉子糖蔗糖酶立体结构特异性立体结构特异性酶仅作用于立体异构体中的一种。酶仅作用于立体异构体中的一种。hch3ccoohohhch3cohcoohabcabc锁钥学说锁钥学说诱导契合假说诱导契合假说 辅助因子按其与酶蛋白结合的紧密程度分为辅助因子按其与酶蛋白结合的紧密程度分为 辅酶辅酶 (coenzyme): 辅基辅基 (prosthetic group): o c a. 酯酶的底酯酶的底物物酯酯b.酯的羧基碳酯的羧基碳原子受到亲核原子受到亲核攻击形成四面攻击形成四面体过渡态体过渡态c.设计的磷酸设计的磷酸

4、酯类似物酯类似物,作作为抗原去免疫为抗原去免疫实验动物实验动物磷酸酯类似物磷酸酯类似物(半抗原半抗原)对酯水解反应有催化对酯水解反应有催化作用的单克隆作用的单克隆抗体抗体免疫免疫免疫反应免疫反应包埋法包埋法 吸附法吸附法固定化酶固定化酶 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)。共价偶联法共价偶联法交联法交联法溴溴化化氰氰亚亚氨氨碳碳酸酸基基偶偶联联法法ohohbr

5、cnh2oooc=n-eo-co-nh-eoho-c-nh-e nhohh2n-e（多羟基载体）（多羟基载体）o-conh2oh（惰性）（惰性）ooc=nh（活泼）（活泼）oc noh戊二醛交联法戊二醛交联法 ohc(ch2)3cho戊二醛戊二醛h2n-en -hc=n-e-n=ch（ch2）3-ch=n- e-nchch酶的改造和模拟酶的改造和模拟 酶的改造酶的改造：功能基团的化学修饰酶功能基团的化学修饰酶 酶蛋白侧链的化学修饰酶蛋白侧链的化学修饰 酶分子内或间的交联反应酶分子内或间的交联反应酶的模拟酶的模拟：根据酶作用的原理摸拟酶的活性中：根据酶作用的原理摸拟酶的活性中心和催化机理，用化学

6、方法制备结构较简单心和催化机理，用化学方法制备结构较简单,高高效、高选择性、稳定性能好的新型催化剂效、高选择性、稳定性能好的新型催化剂,可以可以是无机化合物、有机化合物或小肽。是无机化合物、有机化合物或小肽。人工模拟酶人工模拟酶 -benzyme环糊精环糊精催催化化侧侧链链催化侧链连接到环糊精上，催化侧链连接到环糊精上，可模拟胰凝乳蛋白酶可模拟胰凝乳蛋白酶环糊精分子环糊精分子结构结构环糊精结构环糊精结构模型模型生物酶工程示意图生物酶工程示意图酶的蛋白质结构功能酶的蛋白质结构功能新酶分子蓝图新酶分子蓝图选择性修饰方案选择性修饰方案突变酶突变酶 新酶新酶克隆酶克隆酶产品产品效用效用发发展展酶基因酶

7、基因遗传设计遗传设计遗传修饰遗传修饰dna重组重组技术技术dna重组重组技术技术1.02468101214161820020406080100concentration of substrate(umol/l)rate of reaction(v)在低底物浓度时在低底物浓度时, , 反应速反应速度与底物浓度成正比，表度与底物浓度成正比，表现为一级反应特征。现为一级反应特征。当底物浓度达到一定值，当底物浓度达到一定值，几乎所有的酶都与底物结几乎所有的酶都与底物结合后，反应速度达到最大合后，反应速度达到最大值（值（v vmaxmax），此时再增加），此时再增加底物浓度，反应速度不再底物浓度，反应速

8、度不再增加，表现为零级反应。增加，表现为零级反应。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；反反应速度与底物浓度成正比；反应为一级反应。应为一级反应。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。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v=vmax skm + s vmax s v = km + s 1 km 1 1 = + v vmax s vmax-4-202468100.00.20.40.60.81.01/s(1/m m ol.l-1)1/v-1/km1/vmax斜率斜率=km/vmaxa+bp+q 可逆抑制可逆抑制不可逆抑制不可逆抑制 * * 举例举例 丙二酸丙二酸与琥珀酸竞争琥珀酸脱氢酶与琥珀酸竞争琥珀酸脱氢酶cooh ch2 ch2cooh cooh cooh ch2 丙二酸丙二酸琥珀酸琥珀酸琥珀酸脱氢酶琥珀酸脱氢酶fadfadh2延胡索酸延胡索酸+ieiesp+ ee+s 实例：磺胺药物的药用机理实例：磺胺药物的药用机