生物化学生物催化剂酶

生物化学生物催化剂酶第1页，课件共106页，创作于2023年2月第3章生物催化剂——酶(Enzyme)酶的特性是什么？为什么食物在体内很容易被消化？为什么酶具有催化功能？酶有哪些种类？如何表征酶的活性？哪些因素影响酶的活性？酶有哪些应用？第2页，课件共106页，创作于2023年2月3.1酶的命名、分类及组成3.2酶的结构及催化特点3.3酶的催化机理3.4酶的分离纯化及活力测定3.5酶催化动力学3.6酶的抑制作用3.7酶工程3.8酶的应用第3章生物催化剂——酶第3页，课件共106页，创作于2023年2月酶的研究历史1850s巴斯德（Pasteur）研究酿酒酵母1878年Kühne给出统一名词“Enzyme”1897年Büchner阐明发酵是酶作用的化学本质。1907年诺贝尔化学奖。1913年Michaelis&Menten,提出酶动力学（Enzymatickinetics）1926年Sumner从刀豆中提出了脲酶晶体，1929年Northrop结晶出胃蛋白酶，证明具有蛋白质的一切性质。Sumner、Northrop和Stanley获1946Nobel奖。1982年核酶（Ribozyme）(1989Nobelprizeinchemistry)Boyer和Walker阐明了三磷酸腺苷合成酶的机理（1997年Nobelprizeinchemistry）4000多种酶已被鉴定抗体酶、寡聚酶、同工酶、诱导酶、金属酶第4页，课件共106页，创作于2023年2月路易斯·巴斯德（LouisPasteur)1822.12.27－1895.9.28

微生物学家、化学家，微生物学的奠基人之一。

★1848年研究酒石酸的旋光性，发现酒石酸有右旋和左旋现象及内消旋体和外消旋体，这一发现对结构化学的发展具有重要影响。后提出分子不对称性理论，开创了立体化学研究的途径。发现生物体对这两种不对称性的晶体具有明显的选择性。★证实发酵作用都是由于微生物引起，加热可以杀灭微生物并应用“巴氏消毒法”★证实传染病都是微生物在生物体内的发展引起。★提出了预防接种措施，认为传染病的微生物在特殊的培养之下可以减轻毒力，变成防病的疫苗。19世纪最有成就的科学家之一，“进入科学王国的最完美无缺的人”第5页，课件共106页，创作于2023年2月

"forhisdiscoverythatenzymescanbecrystallized"TheNobelPrizeinChemistry1946CornellUniversity

Ithaca,NY,USA

b.1887

d.1955O=C+H2O2NH3↑+CO2↑NH2尿素

NH2

脲酶詹姆士·萨姆纳JamesBatchellerSumner第6页，课件共106页，创作于2023年2月TheNobelPrizeinChemistry1989"fortheirdiscoveryofcatalyticpropertiesofRNA"

SidneyAltmanThomasR.CechYaleUniversityUniversityofColoradoNewHaven,CT,USABoulder,CO,USA

b.1939b.1947第7页，课件共106页，创作于2023年2月

rRNA第8页，课件共106页，创作于2023年2月

酶----生物催化剂（Biocatalyst）

酶是由活细胞产生的一类具有催化功能的生物大分子。酶的反应条件很温和（如温度、pH）。

“胞内酶”：是由细胞内产生并在细胞内发挥作用的酶。“胞外酶”：是在细胞内产生后分泌到细胞外起作用的酶。

酶促反应：把酶所催化的反应称作酶促反应。底物（Substrate）：发生化学反应前的物质。产物（Product）：反应后生成的物质。O=C+H2O2NH3↑+CO2↑NH2尿素

NH2

脲酶第9页，课件共106页，创作于2023年2月酶的催化双氧水裂解反应速率过氧化氢酶第10页，课件共106页，创作于2023年2月3.1酶的命名（Namingenzyme）1.习惯命名法：

●催化反应的底物(Substrate)：淀粉酶(Amylase)、蛋白酶(Proteinase/Protease)、核酸酶●催化反应的性质和类型(Reactiontype)：水解酶(Hydrolase)、脱氢酶●以上两种结合：琥珀酸脱氢酶、乙醇脱氢酶2.系统命名法：Standardnaming

TwoSubstrates(:)andReactiontype例如：催化反应：乙醇+NAD+

乙醛+NADH习惯命名：乙醇脱氢酶

系统命名：乙醇：NAD+氧化还原酶酶第11页，课件共106页，创作于2023年2月酶的分类（Enzymeclassification）编号系统命名

1氧化还原酶（oxidoreductase）

2转移酶（transferase）

3水解酶（hydrolase）

4裂合酶（lyase）

5异构酶（isomerase）

6合成酶（连接酶）（synthetase）第12页，课件共106页，创作于2023年2月酶的编号EC酶大类号·亚类号·亚亚类号·顺序号例：D-葡萄糖-6-磷酸水解酶

EC3·1·3·9酶学委员会缩写水解酶类水解酯键磷酸单酯水解排号第九第13页，课件共106页，创作于2023年2月酶的化学组成1.单纯蛋白酶

2.结合蛋白酶

酶蛋白(apoenzyme)决定了底物的类型辅助成分：辅酶（辅基）决定了酶促反应的类型金属离子辅酶的前体：多数是水溶性B族维生素金属酶中的金属离子：Fe2+/Fe3+,Cu+/Cu2+,Zn2+,Mn2+,Co2+金属激酶中的金属离子：Ca2+,Mg2+,K+,Na+全酶（底物专一性）（反应专一性）第14页，课件共106页，创作于2023年2月

20种氨基酸的官能基强度不足供酶反应使用!找帮手

1.改变蛋白质构象:Coenzyme

[Cofactor]

CarboxypeptidaseZn2+Hexokinase

ATP

2.基团转移暂存区:

Dehydrogenase

NADH

3.提供强力反应基团:

Pyruvate

Vit.B1

Zn2+

Decarboxylase

(thiamine)

为什么要用辅酶?第15页，课件共106页，创作于2023年2月金属离子可维持构象金属离子哪些氨基酸具有可与金属离子结合的官能基？部分蛋白质构造要再加上某金属离子锌铜铁锰钴镍第16页，课件共106页，创作于2023年2月辅酶(coenzyme)B族维生素及衍生物水溶性维生素（VC、VB）脂溶性维生素（VA、VD、VE、VK）维生素第17页，课件共106页，创作于2023年2月辅酶(coenzyme)维生素分类与缺乏症Ⅰ脂溶性维生素Ⅱ水溶性维生素维生素缺乏症维生素A夜盲症、干眼病维生素D佝偻病维生素E不育维生素K出血维生素缺乏症维生素B1神经炎维生素B2口舌炎泛酸(B3)皮肤角膜炎维生素PP(B5)癞皮病维生素B6皮肤炎叶酸(B11)贫血维生素B12恶性贫血生物素(B7)皮脂溢出维生素C坏血病第18页，课件共106页，创作于2023年2月

辅酶前体维生素功能全酶

NAD+（辅酶Ⅰ）

B5（烟酰胺）传递质子和电子脱氢酶

FAD和FMN（黄素辅酶）

B2（核黄素）传递质子和电子脱氢酶

TPP（硫胺素焦磷酸酯）B1（硫胺素）基团转移脱羧酶四氢叶酸（THFA）B11（叶酸）一碳基团转移合成酶

辅酶AB3（泛酸）酰基转移合成酶生物素B7（生物素）CO2转移羧化酶

磷酸吡哆素

B6（吡哆素）转氨基转氨酶辅酶B12B12（钴维素）异构化变位酶硫辛酸传递氢和转移乙酰基丙酮酸脱氢酶系

泛醌（辅酶Q）传递质子和电子氧化还原酶及脱氢酶辅酶(coenzyme)第19页，课件共106页，创作于2023年2月烟酰胺腺嘌呤功能部分NAD+/NADH烟酰胺腺嘌呤二核苷酸辅酶Ⅰ和辅酶Ⅱ1脱氢酶的辅酶质子和电子的传递体第20页，课件共106页，创作于2023年2月腺嘌呤烟酰胺NAD+辅酶ⅠNADP+辅酶Ⅱ辅酶Ⅰ和辅酶Ⅱ1第21页，课件共106页，创作于2023年2月维生素PP：烟酸和烟酰胺又称抗癞皮维生素烟酸（尼克酸）（Nicotinicacid）烟酰胺（Nicotinamide）广泛存在于自然界，以酵母、花生、谷类、肉类和动物肝中含量丰富辅酶NAD+和NADP+的前体维生素B5辅酶Ⅰ和辅酶Ⅱ1第22页，课件共106页，创作于2023年2月NAD+NADH氧化型还原型辅酶Ⅰ和辅酶Ⅱ1第23页，课件共106页，创作于2023年2月辅酶NADHNAD+/NADH的转换可以耦合340nm吸光度变化：吸收光谱Dehydrogenase（脱氢酶）

Glyceraldehyde-3-PdeHase●大多数的脱氢酶都以NADH或NADPH为辅酶●都有相似的NAD+结合domain（同源化）NAD＋NADHNAD＋NADH340nm处吸收峰的出现和消失可以做监测与氧化和还原相关的脱氢酶催化反应的指标第24页，课件共106页，创作于2023年2月黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD)和黄素单核苷酸（FMN)功能部分：异吡咯嗪环2核黄素(V2):存在于牛奶、谷物、绿叶蔬菜中。ComponentofthecoenzymeFAD.Playsaroleinthemetabolismofcarbohydrates,fatsandrespiratoryproteins.第25页，课件共106页，创作于2023年2月黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD)黄素单核苷酸（FMN)

FAD和FMN在445-450nm有吸收，显黄色，FADH2和FMNH2无色，被还原后异咯嗪的共轭双键系统消失了。脱氢酶的辅酶质子和电子的传递体第26页，课件共106页，创作于2023年2月辅酶A(CoenzymeA、CoA)3B3第27页，课件共106页，创作于2023年2月辅酶A(CoenzymeA、CoA)3第28页，课件共106页，创作于2023年2月磷酸吡哆素转氨酶的辅酶前体是吡哆素，吡哆素(B6：抗皮肤炎)有三种存在形式在机体组织内维生素B6多以其磷酸酯的形式存在，参与氨基酸的转氨、某些氨基酸的脱羧以及半胱氨酸的脱巯基作用。吡哆醛吡哆醇吡哆胺4第29页，课件共106页，创作于2023年2月生物素羧化酶的辅酶功能:CO2的传递体5B7第30页，课件共106页，创作于2023年2月四氢叶酸（FH4或THFA）合成酶的辅酶，前体是叶酸（B11）叶酸在体内必须转变成四氢叶酸(FH4或THFA)才有生理活性。6一碳基团谷氨酸对氨基苯甲酸2-氨基-4-羟基-6-甲基蝶啶蝶酸叶酸（蝶酰谷氨酸）第31页，课件共106页，创作于2023年2月合成酶的辅酶，前体是叶酸，B11二氢叶酸还原酶一碳基团的载体四氢叶酸（FH4或THFA）6第32页，课件共106页，创作于2023年2月焦磷酸硫胺素（TPP）脱羧酶的辅酶，前体是硫胺素，B1焦磷酸硫胺素主要功能是催化酮酸的脱羧反应7第33页，课件共106页，创作于2023年2月焦磷酸硫胺素（TPP）7第34页，课件共106页，创作于2023年2月钴胺素变位酶的辅酶，起异构化作用，参与DNA合成8又称氰钴胺素或维生素12（抗恶性贫血维生素）第35页，课件共106页，创作于2023年2月辅酶Q（CoQ、泛醌）还原型氢醌（QH2）醌环有3种氧化还原形式自由基半醌（QH·）氧化型醌Q辅酶Q（泛醌）简写:CoQ10

CH3(CH2–CH=C–CH2)n

n=10异戊烯结构线粒体呼吸链氧化还原酶的辅酶电子传递体9第36页，课件共106页，创作于2023年2月习题？1.如何检测氧化还原反应中辅酶Ⅰ的催化反应？辅酶Ⅰ的氧化型(NAD+)和还原型(NADH)在紫外260nm都有一吸收峰，而还原型(NADH)结构含有二氢吡啶环，在紫外340nm处有吸收，由此，可检测。2.利用阴离子交换层析分离下列每对氨基酸，哪个氨基酸先被pH7的缓冲液从离子交换柱上洗脱下来？Lys，Arg，ValAsp和Lys，Arg和Met，Glu和Val第37页，课件共106页，创作于2023年2月同工酶（isoenzyme）是指催化相同的化学反应，但其蛋白质分子结构、理化性质和免疫性能等方面都存在明显差异的一组酶。相同点：催化相同的化学反应,大多数是寡聚酶不同点：体外--理化性质体内--催化特性、分布的部位、生物学功能。例:乳酸脱氢酶(lactatedehydrogenase，LDH)丙酮酸乳酸第38页，课件共106页，创作于2023年2月乳酸脱氢酶（Lactatedehydrogenase，LDH）由M亚基（骨骼肌型）和H亚基（心肌型）两个亚基按不同比例组成的四聚体。同工酶（isoenzyme）不同组织中的LDH的电泳图谱LDH的组成与主要分布第39页，课件共106页，创作于2023年2月核酶（ribozyme）核酶：具有催化作用的RNA催化反应类型：磷酸酯、羧酸酯的水解反应磷脂酰基的转移反应第40页，课件共106页，创作于2023年2月3.2酶的结构结合部位：与底物形成复合物，决定酶的选择性和专一性。催化部位：激活底物，决定酶促反应类型,决定酶的催化高效性。调节部位(regulatingsite)

底物接近酶底物进入酶活性中心

活性中心(activesite)调节酶促反应的速率或方向。第41页，课件共106页，创作于2023年2月酶的活性中心可降低活化能？是一个魔术口袋（1）可稳定过渡状态（2）防止水分子干扰（3）具高反应性基团（4）有辅酶帮助反应3.2酶的结构及催化特点第42页，课件共106页，创作于2023年2月研究酶活性中心的方法酶活性中心的必需基团:

亲核性基团：

Ser（羟基）、Cys（巯基）、His（咪唑基）

酸碱性基团：Asp（羧基）、Glu（羧基）、Lys（氨基）、酶活性中心的测定方法：

（1）化学修饰法（2）X-射线晶体衍射法（3）基因定点突变法（4）蛋白酶水解法（切除法）第43页，课件共106页，创作于2023年2月酶的化学本质

蛋白酶核酶除了有催化活性的RNA之外几乎都是蛋白质经酸碱水解的最终产物是氨基酸能被蛋白酶水解而失活是具有空间结构的生物大分子能使蛋白质变性的因素都可使酶变性失活是两性电解质，有等电点具有胶体性质，不能通过半透膜具有蛋白质的化学呈色反应第44页，课件共106页，创作于2023年2月用量少;只能催化热力学上允许的反应;只能改变化学反应速率，不能改变反应平衡;催化机理都是降低反应的活化能。酶催化作用的特点酶具有一般催化剂的特征第45页，课件共106页，创作于2023年2月高效性易失活反应条件温和催化活力可调节选择性：反应专一性底物专一性：结构专一性手性专一性几何专一性酶催化作用的特点酶的催化特性第46页，课件共106页，创作于2023年2月酶催化作用的特点----高效性在酶的作用下，反应速率能提高106—1013

倍如果没有酶催化的话，一餐饭需要50年才能消耗OMPdecarboxylase2.8×10-16

39

1.4×1017Staphylococcalnuclease1.7×10-13

95

5.6×1014AMPnucleosidase1.0×10-11

60

6.0×1012CarboxypeptidaseA3.0×10-9

578

1.9×1011Ketosteroidisomerase1.7×10-7

66,000

3.9×1011Triosephosphateisomerase4.3×10-6

4,300

1.0×109Chorismatemutase2.6×10-5

50

1.9×106Carbonicanhydrase1.3×10-1

1×106

7.7×106EnzymeUncatalyzedrate(kun,s-1)Catalyzedrate(kcat,s-1)Rateenhancement(kcat/kun)第47页，课件共106页，创作于2023年2月酶催化作用的特点----专一性第48页，课件共106页，创作于2023年2月１.结构专一性：只作用于一特定的底物（绝对专一性）O=C+H2O2NH3↑+CO2↑NH2尿素

NH2

脲酶酶催化作用的特点----专一性

酵母中的酶D-型葡萄糖发酵L-型葡萄糖发酵2.手性专一性：与手性底物结合催化此类底物反应。延胡索酸酶反丁烯二酸苹果酸顺丁烯二酸苹果酸3.几何专一性：一种酶只能对一种立体异构体起催化作用。第49页，课件共106页，创作于2023年2月3.3酶的催化机制酶与底物的作用方式锁匙学说诱导契合学说(lockandkeytheory)(induced-fittheory)E.Fischer1894D.E.Koshland1958第50页，课件共106页，创作于2023年2月

酶底物酶-底物中间过渡态产物酶酶促反应方程式酶与底物作用力:1.静电引力2.氢键3.疏水键4.范德华力酶催化作用机制第51页，课件共106页，创作于2023年2月酶催化作用反应类型：1.酸碱催化2.共价催化3.金属离子催化酶催化作用机制第52页，课件共106页，创作于2023年2月溶菌酶（Lysozyme）丝氨酸蛋白酶（Serineproteases）酶催化反应机制举例第53页，课件共106页，创作于2023年2月1922年，弗莱明(Fleming)最早发现溶菌酶（Lysozyme）溶菌酶存在于鸡蛋清及动物的眼泪中功能：催化水解细胞壁多糖，选择性地水解NAM(N-乙酰氨基-葡萄糖乳酸)-NAG（N-乙酰氨基-葡萄糖）之间的(1-4)糖苷键；酶的活性部位被6个糖基填满蛋清溶菌酶：129AA的球蛋白，4对二硫键MW=14000~18000，pI=11.0Km=0.006mM(NAG)酶催化反应机制举例----溶菌酶1929年PenicillinAlexanderFlemingTheNobelPrizeinPhysiologyorMedicine1945第54页，课件共106页，创作于2023年2月D环：NAM(N-乙酰胞壁酸)E环：NAG(N-乙酰葡萄内-N-糖胺)β-1,4糖苷键D(C1)-E(O)1818溶菌酶对底物的水解位置——D环和E环之间的C-O-C键D环由椅式变为半椅式酶催化反应机制举例----溶菌酶D环E环第55页，课件共106页，创作于2023年2月Asp52：稳定正碳离子Glu35：提供质子D环E环酶催化反应机制举例----溶菌酶催化机制：酸碱催化第56页，课件共106页，创作于2023年2月催化机理：“靠近”和“定向”效应酶催化反应机制举例----溶菌酶第57页，课件共106页，创作于2023年2月胰蛋白酶（trypsinase）胰凝乳蛋白酶（chymotrypsin）弹性蛋白酶（elastase）凝血酶（thrombin）枯草杆菌蛋白酶（subtilisin）纤溶酶（plasmin）组织溶酶原激活剂（tissueplasminogenactivatortPA）其它有关酶类酶催化反应机制举例----丝氨酸蛋白酶消化酶非活性酶原（胰腺）消化道活性酶（除去部分肽段）*胰腺炎第58页，课件共106页，创作于2023年2月一级结构具同源性酶催化反应机制举例----丝氨酸蛋白酶25KD三级结构相似活性中心：His57、Asp102、Ser195胰凝乳蛋白酶胰蛋白酶弹性蛋白酶第59页，课件共106页，创作于2023年2月胰蛋白酶胰凝乳蛋白酶弹性蛋白酶疏水性大口袋口袋浅，开口处有大的Thr和Val酶催化反应机制举例----丝氨酸蛋白酶结合部位含中性小氨基酸残基羰基端肽键Arg、Lys羰基端肽键Phe、Tyr、Trp、Leu、Ile、Val羰基端肽键第60页，课件共106页，创作于2023年2月活性中心由Ser195、

His57、

Asp102组成，“催化三联体”MW=25000245AASer195的活性中心确定：用DIFP（二异丙基氟磷酸）化学修饰。

*有机磷杀虫剂：

乙酰胆碱酯酶失活乙酰胆碱乙酸+胆碱

神经传导物质，有毒His57的催化活性确定：用不可逆抑制剂TPCK（N-对甲苯磺酰苯丙氨酰氯甲基酮）水解过程分酰化和脱酰两个阶段。酶催化反应机制举例----胰凝乳蛋白酶第61页，课件共106页，创作于2023年2月酶催化反应机制举例----胰凝乳蛋白酶1.酰化阶段第62页，课件共106页，创作于2023年2月酶催化反应机制举例----胰凝乳蛋白酶酰化阶段脱酰阶段第63页，课件共106页，创作于2023年2月酶催化反应机制举例----羧肽酶

Carboxypeptidase第64页，课件共106页，创作于2023年2月3.4酶的分离纯化及活力测定酶的分离纯化酶活性测定：酶促反应的速率、底物量、产物量

分光光度法

荧光法酶活表征第65页，课件共106页，创作于2023年2月

酶活性的表征Activityunit（活力单位）

在规定条件下，每分钟催化1微摩尔（μmol）底物转化为产物的酶量为一个酶活力单位(IUorU)。

在最适条件下，1min催化1mol底物转化的酶量。（Kat）Specificactivity(比活力)

指每毫克蛋白质所具有的酶活力单位(U/mgprotein)核酶的比活性如何表达？指每毫克核酸所具有的核酶活力单位

(U/mg核酸)第66页，课件共106页，创作于2023年2月3.5酶促反应动力学

（Enzymatickinetics）研究酶促反应的速率以及影响此速率的各种因素。改变基质浓度再看活性变化火药包底物浓度[S]第67页，课件共106页，创作于2023年2月3.5酶促反应动力学

L.Michaelis和M.L.Menten(1913)[S]v=Vmax

Km+

[S]米氏方程Michaelis-Mentenequation

ES的生成量与消失量相等，

[ES]浓度成一稳定状态。酶动力学的基本出发点第68页，课件共106页，创作于2023年2月单分子酶促反应的米氏方程及Km推导原则：从酶被底物饱和的现象出发，按照“稳态平衡”假说的设想进行推导。米氏方程:米氏常数:K1,K2,K-1

速率常数第69页，课件共106页，创作于2023年2月米氏方程的推导令：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

第70页，课件共106页，创作于2023年2月酶动力学公式的意义[S]=低浓度高浓度[S]=固定高浓度与酶的量成正比一级反应零级反应第71页，课件共106页，创作于2023年2月酶反应速度与底物浓度的关系曲线第72页，课件共106页，创作于2023年2月Km：底物亲和力指标不同底物不同亲和力第73页，课件共106页，创作于2023年2月米氏常数的意义*

当v=Vmax/2时，Km=[S]（Km的单位为浓度单位，mol/L）*

Km是酶在一定条件下的特征物理常数，Km与酶的性质有关，与酶浓度无关。*可近似表示酶与底物亲合力，Km愈小，E对S的亲合力愈大，Km愈大，E对S的亲合力愈小。*在已知Km的情况下，应用米氏方程可计算任意[S]时的v，或任何v下的[S]。

?

已知某酶的Km值为0.05mol/L，要使此酶所催化的反应速度达到最大反应速度的80％时底物的浓度应为多少？第74页，课件共106页，创作于2023年2月

米氏常数的测定

基本原则：将米氏方程变化成相当于y=ax+b的直线方程，再用作图法求出Km。例：双倒数作图法（Lineweaver-Burk作图法）米氏方程的双倒数形式：

1Km11—=——.—+—

vVmax

[S]Vmax

y轴x轴第75页，课件共106页，创作于2023年2月动力学实验操作取一定量的酶加入各种不同浓度的底物在一定时间内测生成物的量（p/t）建立x，y轴，作图Y=1/2Vmax时，求其x（即[S]）即得（x轴）（y轴）-x1/2Vmax双倒数作图法x=-1/KmKm=-1/xy=1/VmaxVmax=1/y第76页，课件共106页，创作于2023年2月酶的重要特征参数●最适pH●最适温度●分子量●等电点●Km值

一些酶的Km值

酶底物Km（mmol/L）

过氧化氢酶H2O225

脲酶尿素25

己糖激酶葡萄糖0.15

果糖1.5

蔗糖酶蔗糖28

绵子糖350

胰凝乳蛋白酶N－苯甲酰酪氨酰胺2.6N－甲酰酪氨酰胺12.0N－乙酰酪氨酰胺32.0

甘氨酰酪氨酰胺122.0第77页，课件共106页，创作于2023年2月影响酶促反应速率的因素1、酶浓度、酶活性2、底物浓度3、pH

（最适pH的概念）4、温度（最适温度的概念）5、激活剂6、抑制剂第78页，课件共106页，创作于2023年2月pH对酶反应速度的影响过酸过碱导致酶蛋白变性；影响底物分子解离状态；影响酶分子解离状态；影响酶的活性中心构象。胃蛋白酶

胰蛋白酶最适pH第79页，课件共106页，创作于2023年2月温度对酶反应速度的影响

在达到最适温度以前，反应速度随温度升高而加快；酶是蛋白质，其变性速度亦随温度上升而加快；酶的最适温度不是一个固定不变的常数，不是酶的特征物理常数。最适温度中暑保鲜灭菌第80页，课件共106页，创作于2023年2月激活剂对酶作用的影响类别金属离子：K+、Na+、Ca2＋、Mg2+、Zn2+、Fe2+

阴离子：

Cl-、Br-

、CN-、PO43-

有机分子还原剂：抗坏血酸、半胱氨酸、谷胱甘肽金属螯合剂：EDTA（乙二胺四乙酸）凡是能提高酶活性的物质，称为酶的激活剂（activator）第81页，课件共106页，创作于2023年2月抑制剂对酶作用的影响

由于酶的必需基团化学性质的改变，而引起酶活力的降低或丧失，称为酶的抑制作用（inhibition）。

类型：不可逆抑制作用可逆抑制作用

应用：研制药物、杀虫剂、农药…研究酶的作用机理，确定代谢途径第82页，课件共106页，创作于2023年2月抑制剂类型和特点

可逆抑制剂（Reversibleinhibitor）

不可逆抑制剂（Irreversibleinhibition）

1.竞争性抑制（Competitiveinhibitor）

2.非竞争抑制（Noncompetitiveinhibitor）3.反竞争性抑制（Uncompetitiveinhibitor）第83页，课件共106页，创作于2023年2月不可逆抑制剂一、非专一性不可逆抑制剂1.有机磷化合物：与胆碱酯酶结合，使乙酰胆碱不能分解为乙酸和胆碱，引起神经中毒。如：对硫磷、敌百虫、敌敌畏2.有机汞、有机砷化合物：与含巯基的酶或含硫辛酸辅酶的酶结合，从而使酶失活。如：氯汞苯甲酸、路易斯毒气（CHCl＝CHAsCl2）3.重金属及其盐(Ag＋,Pb2＋,Hg2＋)：使酶蛋白变性失活。4.烷化剂：使酶中-SH烷化，失活。如：碘乙酸、2、4－二硝基氟苯5.氰化物、硫化物和CO：与酶中的金属离子络合。如：氰化物与铁卟啉中的

Fe2+络合，阻抑细胞呼吸。6.青霉素：与糖肽转肽酶的Ser结合，使酶失活。二、专一性不可逆抑制酶活性部位的氨基酸残基与抑制剂共价键结合，导致酶永久失活。第84页，课件共106页，创作于2023年2月1.竞争性抑制作用抑制剂与底物结构相似，与底物竞争结合酶的活性中心。第85页，课件共106页，创作于2023年2月竞争性抑制作用的应用甲醇中毒，竞争肝中的乙醇脱氢酶乙醇是竞争性抑制剂第86页，课件共106页，创作于2023年2月竞争性抑制作用动力学抑制程度取决于：底物及抑制剂的相对浓度。反应速率与底物浓度曲线双倒数曲线I第87页，课件共106页，创作于2023年2月2.非竞争抑制作用抑制剂和底物结合在酶的不同部位，二者没有竞争性。第88页，课件共106页，创作于2023年2月非竞争性抑制作用动力学增加底物浓度不会解除非竞争性抑制作用。反应速率与底物浓度曲线双倒数曲线第89页，课件共106页，创作于2023年2月3.反竞争性抑制作用抑制剂不能与游离的酶结合，只能与酶和底物的结合体结合。第90页，课件共106页，创作于2023年2月反竞争性抑制作用动力学反应速率与底物浓度曲线双倒数曲线影响酶催化作用，不影响酶与底物结合，只对多底物酶有意义。第91页，课件共106页，创作于2023年2月三种可逆抑制作用比较第92页，课件共106页，创作于2023年2月三种可逆抑制作用比较竞争性抑制：[I]只与自由的[E]结合，与[S]竞争酶结合；[S]增加可克服[I]的抑制非竞争性抑制：[I]可与自由[E]结合，也可与[ES]结合；[S]增加不能克服[I]的抑制反竞争性抑制：[I]只能与[ES]结合；[S]增加反而有利于[I]的抑制第93页，课件共106页，创作于2023年2月3.7酶工程人工酶模拟酶酶的非水相催化酶的固定化药物分子设计1）吸附法2）包埋法3）交联法4）化学共价法抗体酶杂化酶第94页，课件共106页，创作于2023年2月酶的固定化通过物理或化学的手段，将酶束缚于水不溶的载体上或将酶束缚在一定的空间内，限制酶分子的自由流动，能使酶充分发挥催化作用的一种技术。第95页，课件共106页，创作于2023年2月酶的固定方法固定化酶的制备方法物理法化学法物理吸附法：包埋法：通过范德化力固定酶，把酶吸附在材料表面或内表面。将酶限定在载体的网格中，从而实现酶固定化，适合小分子底物的催化反应。需要双功能或多功能交联试剂，在酶分子和交联试剂之间形成共价键，从而把酶束缚在固体材料上。交联法：共价结合法：通过酶分子的非必须基团与载体表面的活性功能基团形成化学共价健实现不可逆结合的酶固定方法。第96页，课件共106页，创作于2023年2月固定化酶在工业生产中的应用Phase1Phase2Phase3固定化的酸性蛋白酶可以将废胶卷上的明胶溶解,回收上面的银颗粒。固定化淀粉酶用于淀粉的糖化,可作为酒精和酿造发酵中原料的糖化剂。固定化碱性蛋白酶可以高效去除丝织品和棉织品纤维上的多余蛋白,使织物柔软光滑。第97页，课件共106页，创作于2023年2月固定化酶在生化制药中的应用核酸抗生素氨基酸生化制药高纯度的蛋白酶蛋白质抗体

固定化酶的另一个巨大市场是用来生