第十三章-酶类药物的分析优秀PPT.ppt
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1、第一节第一节概述概述n在在生生物物体体内内,酶酶能能降降低低生生化化反反应应活活化化能能,加加快快可可逆逆反应的进行速度,使之尽快达到平衡。反应的进行速度,使之尽快达到平衡。n一、酶的特性一、酶的特性n二、酶的分类二、酶的分类n三、酶的化学组成三、酶的化学组成n四、酶的催化反应机制四、酶的催化反应机制n五、酶催化反应动力学五、酶催化反应动力学1一、酶的特性一、酶的特性1酶是高效催化剂。酶是高效催化剂。2酶对底物的结构具有严格的选择性。酶对底物的结构具有严格的选择性。(1)相对专一性:)相对专一性:(2)确定专一性)确定专一性:(3)立体异构专一性)立体异构专一性:3酶催化反应的反应条件温顺。酶
2、催化反应的反应条件温顺。4酶酶的的催催化化活活性性在在生生物物体体内内受受多多种种因因素素的的调整。调整。2二、酶的分类二、酶的分类n氧化还原酶氧化还原酶n转移酶转移酶n水解酶水解酶n裂合酶裂合酶n异构酶异构酶n合成酶(或称连接酶)合成酶(或称连接酶)3三、酶的化学组成三、酶的化学组成n分为简洁酶和结合酶两大类。分为简洁酶和结合酶两大类。n结结合合酶酶类类中中除除含含有有蛋蛋白白外外,还还含含有有某某种种热热稳稳定定的的非非蛋蛋白白质质的的小小分分子子物物质质,二二者者结结合合起起来来,称称为为“全酶全酶”,才呈现生物催化活性。,才呈现生物催化活性。n结合酶结合酶 =酶蛋白酶蛋白+协助因子协助
3、因子4四、酶的催化反应机制四、酶的催化反应机制n1酶酶-底底物物复复合合物物的的形形成成在在酶酶促促反反应应中中,反反应应底底物物首首先先与与酶酶分分子子上上活活性性部部位位结结合合,形形成成酶酶-底底物物复复合合物物,降降低低反反应应的的活活性性能能,使使酶酶促促反反应应顺顺当当进行。进行。n2酶酶-底物复合物加速反应速率的缘由底物复合物加速反应速率的缘由n(1)定向作用与底物浓缩)定向作用与底物浓缩n(2)酶使底物分子变形)酶使底物分子变形n(3)酸碱催化)酸碱催化n(4)共价催化)共价催化。5五、酶催化反应动力学五、酶催化反应动力学n酶酶的的活活力力单单位位 酶酶活活性性单单位位(U)是
4、是酶酶活活性性凹凸的一种量度,用凹凸的一种量度,用U/g或或U/ml表示。表示。n酶酶活活力力单单位位定定义义:在在规规定定的的条条件件下下,每每分分钟钟能能转转化化1mol底底物物所所须须要要的的酶酶量量,称称一一个个酶的活力单位。酶的活力单位。n酶酶的的比比活活力力 每每毫毫克克酶酶蛋蛋白白所所含含酶酶活活力力,U/mg。6Michaelis-MentenMichaelis-Menten快速平衡学说快速平衡学说n底底物物浓浓度度的的增增加加,反反应应速度上升呈速度上升呈双曲线双曲线。n在在低低底底物物浓浓度度时时,反反应应速速度度呈呈直直线线上上升升,表表现现为为一级反应一级反应。n在在高
5、高浓浓度度时时,反反应应速速度度达达到到一一个个极极限限值值,呈呈现现零级反应零级反应。7米氏方程米氏方程n酶反应动力学方程式:酶反应动力学方程式:nV反应初速度反应初速度nVm最大反应速度最大反应速度nKs 米米氏氏常常数数,Ks=K1/K1,Ks为为ES的的解解离离常常数数,表示酶与底物的亲和力表示酶与底物的亲和力。nKs为为反反应应速速度度V是是最最大大反反应应速速度度Vm一一半半时时所所需需底底物物浓浓度,即度,即V=1/2Vm时,时,Ks=S。8Briggs-Haldane稳态学说稳态学说nES的的形形成成速速度度与与ES的的解解离离速速度度相相等等,达达到到动动态态平平衡衡,即,即
6、“稳态稳态”,反应方程式:,反应方程式:nKm取代了取代了Ks,当当V=1/2Vm时,时,Km=S。nKm也可表示为底物与酶的亲和力。也可表示为底物与酶的亲和力。9其次节其次节 酶类药物的鉴别与检查酶类药物的鉴别与检查n鉴别方法常用蛋白质鉴别方法,如在碱性条件鉴别方法常用蛋白质鉴别方法,如在碱性条件下的双缩脲反应。下的双缩脲反应。n专用于酶的鉴别方法:专用于酶的鉴别方法:n 酶活性试验:与特异性底物反应(胰蛋白酶活性试验:与特异性底物反应(胰蛋白酶)。酶)。n 沉淀试验:胃蛋白酶沉淀试验:胃蛋白酶n 动物试验:透亮质酸酶水解粘多糖。动物试验:透亮质酸酶水解粘多糖。10酶类药物的检查酶类药物的检
7、查n酶酶类类药药物物是是生生化化产产品品和和微微生生物物发发酵酵产产品品,在在生生产产过过程程中中可可能能带带入入微微量量的的脂脂肪肪类类物物质质、其其他他的的酶酶类类和和大大分分子子杂杂质质,影影响响酶酶质质量量,需需有有含量限度。含量限度。11酶类药物的检查酶类药物的检查n(一)脂肪含量限度检查一)脂肪含量限度检查n检检查查方方法法,乙乙醚醚浸浸提提,干干燥燥,精精密密称称定定,脂脂肪肪不得过规定的含量。不得过规定的含量。n(二)其他酶类含量限度检查(二)其他酶类含量限度检查n胰胰蛋蛋白白酶酶、糜糜蛋蛋白白酶酶均均是是从从牛牛、猪猪的的胰胰脏脏中中提提取取的的蛋蛋白白分分解解酶酶。提提取取
8、胰胰蛋蛋白白酶酶时时又又易易带带入入微微量的糜蛋白酶量的糜蛋白酶。n(三)大分子活性物质含量限度检查(三)大分子活性物质含量限度检查12胰蛋白酶制品中糜蛋白酶的含量胰蛋白酶制品中糜蛋白酶的含量n每每2500U胰蛋白酶中不得多于胰蛋白酶中不得多于50U的糜蛋白酶。的糜蛋白酶。n糜蛋白酶专属水解糜蛋白酶专属水解芳香氨基酸芳香氨基酸(L-酪氨酸、酪氨酸、L-苯丙氨酸)苯丙氨酸)的羧基形成的肽键、酰胺键和酯键的羧基形成的肽键、酰胺键和酯键。n用用N-乙酰乙酰-L-酪氨酸乙酯酪氨酸乙酯(N-Acetyl-L-TyrosineEthylester,ATEE)作底物,通过)作底物,通过分光光度法测定此分光光
9、度法测定此酶对底物的水解速率酶对底物的水解速率来检查来检查该酶的含量限度。该酶的含量限度。13第三节第三节 酶活力测定方法酶活力测定方法n固定时间法固定时间法 n连续监测法连续监测法 n (一)、需(一)、需NAD+或或NADP+作指示的连续监作指示的连续监测法:测法:n 干脆测定法干脆测定法 n 偶联法偶联法n 三联酶活测定三联酶活测定n (二)、不需(二)、不需NAD+或或NADP+作指示的连续作指示的连续监测法:监测法:n固定浓度法固定浓度法 14一、固定时间法一、固定时间法n在适宜的条件下,使酶和底物共同保温确定在适宜的条件下,使酶和底物共同保温确定时间,然后测定产物生成的量或底物消耗
10、的时间,然后测定产物生成的量或底物消耗的量从而间接推算出酶的含量(或活力)。量从而间接推算出酶的含量(或活力)。n nE表示酶浓度,表示酶浓度,P为反应产物浓度,为反应产物浓度,t 表示表示酶作用时间,酶作用时间,K为常数。为常数。15留意事项留意事项n缺缺点点:无无法法了了解解整整个个反反应应过程是否都是零级反应。过程是否都是零级反应。n留意事项:留意事项:n1、底物饱和、底物饱和n2、时间、时间16二、连续监测法二、连续监测法n在酶反应过程中,在酶反应过程中,连续记录不同时间的底物消耗量连续记录不同时间的底物消耗量或产物生成量或产物生成量。n(一)、需(一)、需NAD+或或NADP+作指示
11、的连续监测法作指示的连续监测法n(二)、不需(二)、不需NAD+或或NADP+作指示的连续监测法作指示的连续监测法17(一)、需(一)、需NAD+或或NADP+作指示的连续监测法:作指示的连续监测法:n还原型辅酶(还原型辅酶(NADH和和NADPH)在)在340nm处有处有紫外吸取,氧化型辅酶(紫外吸取,氧化型辅酶(NAD+和和NADP+)在)在340nm处无紫外吸取处无紫外吸取.n利用利用340nm处每分钟吸取度上升或降低的速率与处每分钟吸取度上升或降低的速率与酶活性成正比的关系,推算出酶的活力单位。酶活性成正比的关系,推算出酶的活力单位。n包括:包括:n 干脆测定法干脆测定法 n 偶联法偶
12、联法n 三联酶活测定三联酶活测定 18干脆测定法干脆测定法n大大多多数数需需NADH(NADPH)参参与与的的脱脱氢氢酶酶,可可利利用用紫紫外外分分光光光光度度法法干干脆脆测测定定反反应应体体系系在在340nm处吸取度的变更,计算酶活力单位。处吸取度的变更,计算酶活力单位。n丙酮酸丙酮酸NADHH+乳酸乳酸NAD+n340nm处处吸吸取取度度降降低低的的速速率率与与NADH的的氧氧化化速速率成正比,与率成正比,与LDH的活力成正比。的活力成正比。19偶联法偶联法n此类酶催化反应不需此类酶催化反应不需NAD+或或NADP+,但当与需但当与需NAD+或或NADP+的脱氢酶反应偶联的脱氢酶反应偶联以
13、后,能用以后,能用紫外紫外分光光度法测定分光光度法测定.n由脱氢酶引起的反应为由脱氢酶引起的反应为指示反应指示反应,脱氢酶是指示酶,脱氢酶是指示酶,指示酶活力要比测定酶活力至少大指示酶活力要比测定酶活力至少大100倍倍。n例如:谷草转氨酶的测定:例如:谷草转氨酶的测定:20三联酶活测定三联酶活测定n引引入入一一个个协协助助酶酶反反应应,将将被被测测酶酶反反应应系系统统与与指指示示酶酶反反应应系系统统联联系系起起来来,组组成成一一个个“三三合合一一”酶酶反反应应系系统统,使使底底物物转转化化率率、协协助助酶酶反反应应和和NADH(NADPH)氧氧化化速速率率之之间间成成正正比比函函数数关关系系,
14、协协助酶和指示酶的活力必需大大超过测定酶活力。助酶和指示酶的活力必需大大超过测定酶活力。n例如:磷酸肌酸例如:磷酸肌酸+ADP 肌酸肌酸ATP (1)n 葡萄糖葡萄糖ATP G-6-P ADP (2)nG-6-P +NADP+葡葡萄萄糖糖酸酸-6-磷磷酸酸 NADPH H+(3)n(1)被被测测反反应应,(2)协协助助反反应应,HK(己己糖糖激激酶酶)协协助助酶酶,(3)指指示示反应,反应,G-6-PDH(6磷酸葡萄糖脱氢酶)指示酶。磷酸葡萄糖脱氢酶)指示酶。21(二)不需(二)不需NAD+或或NADP+指示的连续监指示的连续监测法:测法:n酶底物大多是人工合成的酶底物大多是人工合成的“色素元
15、色素元”,其本,其本身无色,经酶作用后释放出有色的反应产物。身无色,经酶作用后释放出有色的反应产物。依据反应过程中吸取度增高速率,算出酶活依据反应过程中吸取度增高速率,算出酶活力单位。力单位。n例如:例如:n磷酸对硝基苯酚酯磷酸对硝基苯酚酯 对硝基苯酚对硝基苯酚22三、固定浓度法三、固定浓度法n依依据据酶酶催催化化反反应应,使使反反应应产产物物达达到到额额定定的的浓浓度度时时其其反反应应时时间间与与酶酶浓浓度度成成反反比比的的原原理理进进行行设计的。设计的。n P=KEtn测定时间测定时间.n以以所所需需时时间间的的倒倒数数(1/t)对对酶酶浓浓度度作作图图即即可可制备标准曲线。制备标准曲线。
16、n优点:优点:1、记录时间。、记录时间。2、精确、精确23二、底物与产物的测定方法二、底物与产物的测定方法(酶反应的检酶反应的检测方法测方法)1、化学方法:用化学法测定其中某一底物或产物的变更值。、化学方法:用化学法测定其中某一底物或产物的变更值。2、分光光度法:、分光光度法:常用的有比色法和紫外分光光度法。常用的有比色法和紫外分光光度法。3、荧光测定法:、荧光测定法:简洁、灵敏、快速。简洁、灵敏、快速。4、电化学分析法、电化学分析法(1)离子选择性电极分析法离子选择性电极分析法(2)微电流法微电流法5、其他方法、其他方法如测定气体的测压法,测定产物旋光度变更值的旋光测定法。如测定气体的测压法
17、,测定产物旋光度变更值的旋光测定法。24第五节第五节酶类药物的检测酶类药物的检测n肽键水解酶肽键水解酶n 1、胰蛋白酶胰蛋白酶n 2、弹性蛋白酶弹性蛋白酶n 3、尿激酶尿激酶(气泡上升法气泡上升法)n脂键水解酶脂键水解酶胰脂肪酶胰脂肪酶n糖苷键水解酶糖苷键水解酶溶菌酶溶菌酶n其它其它(超氧化物歧化酶超氧化物歧化酶)25一、肽键水解酶一、肽键水解酶n1、胰蛋白酶、胰蛋白酶n2、弹性蛋白酶、弹性蛋白酶n3、尿激酶、尿激酶261、胰蛋白酶、胰蛋白酶比色法比色法n胰胰蛋蛋白白酶酶:由由牛牛、羊羊、猪猪等等动动物物的的胰胰脏脏中中提提取取的一种蛋白水解酶的一种蛋白水解酶。n牛牛胰胰蛋蛋白白酶酶:233个
18、个氨氨基基酸酸,分分子子量量24000,等电点等电点10.1。n猪猪胰胰蛋蛋白白酶酶:214个个氨氨基基酸酸,分分子子量量23400,等电点等电点10.8。n胰胰蛋蛋白白酶酶最最适适pH为为7.68.0,电电泳泳纯纯的的胰胰蛋蛋白白酶的比活为酶的比活为8000单位单位/mg。27原理原理n胰胰蛋蛋白白酶酶专专一一作作用用于于赖赖氨氨酸酸、精精氨氨酸酸等等碱碱性性氨氨基基酸酸的的羧羧基基组组成成的的肽肽键键、酰酰胺胺键键及及酯酯键键,水水解解速速度度为为酯酯键键酰酰胺胺键键肽键。肽键。nBAEE(Benzoyl-L-Arginine-Ethyl-Ester)nBAA(Benzoyl-L-Argi
19、nine-Anide)n苯苯甲甲酰酰L精精氨氨酸酸乙乙酯酯(BAEE)在在胰胰蛋蛋白白酶酶的的作作用用下下,酯酯键键被被水水解解生生成成苯苯甲甲酰酰L精精氨氨酸酸,在在253nm波波特特长长的的吸取度随酶促反应递增,依据活力单位定义计算酶活力。吸取度随酶促反应递增,依据活力单位定义计算酶活力。28测定法:测定法:n取呈直线的吸取度,按下式计算:取呈直线的吸取度,按下式计算:nP为为每每mg供供试试中中含含胰胰蛋蛋白白酶酶的的量量,U;A1为直线上终止的吸取度;为直线上终止的吸取度;nA2为直线上起先的吸取度;为直线上起先的吸取度;nT为为A1至至A2读数的时间,读数的时间,min;nW为测定液
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