《酶和维生素》课件.ppt

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1、第四章第四章 酶酶 主主要要内内容容：介介绍绍酶酶的的概概念念、作作用用特特点点和和分分类类、命命名名，讨讨论论酶酶的的结结构构特特征征和和催催化化功功能能以以及及酶酶的的作作用用机机理理，进进而而讨讨论论影影响响酶酶作用的主要因素作用的主要因素。第一节第一节 酶的一般性质酶的一般性质一、酶及生物催化剂概念的发展酶及生物催化剂概念的发展二、二、酶作用的特点酶作用的特点 极高的催化效率极高的催化效率 高度的专一性高度的专一性 易失活易失活 活性可调控活性可调控 有的酶需辅助因子有的酶需辅助因子三、三、酶专一性类型酶专一性类型四、四、酶的化学本质酶的化学本质酶及生物催化剂概念的发展克隆酶、遗传修饰

2、酶克隆酶、遗传修饰酶蛋白质工程新酶蛋白质工程新酶生物催化剂生物催化剂（Biocatalyst）蛋白质类：蛋白质类：Enzyme(天然酶、生物工程酶天然酶、生物工程酶)核酸类：核酸类：Ribozyme;Deoxyribozyme模拟生物催化剂模拟生物催化剂 酶专一性类型酶专一性类型1 结构专一性结构专一性 概概念念：酶酶对对所所催催化化的的分分子子（底底物物，Substrate）化化学结构的特殊要求和选择学结构的特殊要求和选择 类别类别：绝对专一性绝对专一性和和相对专一性相对专一性2 立体异构专一性立体异构专一性 概概念念：酶酶除除了了对对底底物物分分子子的的化化学学结结构构有有要要求求外外，对

3、其立体异构也有一定的要求对其立体异构也有一定的要求 类别类别：旋光异构专一性旋光异构专一性和和几何异构专一性几何异构专一性绝对专一性和相对专一性绝对专一性和相对专一性 绝对专一性绝对专一性 有的酶对底物的化学结构要求非常严格，有的酶对底物的化学结构要求非常严格，只作用于一种底物，不作用于其它任何物质。只作用于一种底物，不作用于其它任何物质。相对专一性相对专一性 有的酶对底物的化学结构要求比上述有的酶对底物的化学结构要求比上述绝对专一性略低一些，它们能作用于一类化合物或一种绝对专一性略低一些，它们能作用于一类化合物或一种化学键。化学键。1）键专一性键专一性 有的酶只作用于一定的键，而对键有的酶只

4、作用于一定的键，而对键 两端的基团并无严格要求。两端的基团并无严格要求。2）基团专一性基团专一性 另一些酶，除要求作用于一定的键另一些酶，除要求作用于一定的键以外，对键两端的基团还有一定要求，往往是对其中一以外，对键两端的基团还有一定要求，往往是对其中一个基团要求严格，对另一个基团则要求不严格个基团要求严格，对另一个基团则要求不严格。消化道内几种蛋白酶的专一性消化道内几种蛋白酶的专一性（芳香）（芳香）（硷性）（硷性）（丙）（丙）胰凝乳胰凝乳蛋白酶蛋白酶胃蛋白酶胃蛋白酶弹性蛋白酶弹性蛋白酶羧肽酶羧肽酶胰蛋白酶胰蛋白酶氨肽酶氨肽酶羧肽酶羧肽酶消化道蛋白酶作用的专一性消化道蛋白酶作用的专一性据酶分子

5、据酶分子组成分类组成分类单纯蛋白质酶类单纯蛋白质酶类结合结合蛋白质酶类蛋白质酶类酶蛋白质酶蛋白质辅助因子辅助因子金属离子金属离子金属有机物金属有机物小分子有机物小分子有机物据酶蛋白据酶蛋白特征分类特征分类单体酶单体酶寡聚酶寡聚酶多酶复合体多酶复合体酶的化学本质及类别酶的化学本质及类别u单纯酶u结合酶：全酶=酶蛋白+辅因子u辅因子：辅酶和辅基u单体酶u寡聚酶u多酶复合体第二节第二节 酶的组成和结构特点酶的组成和结构特点第三节第三节 酶的分类和命名酶的分类和命名一、一、命名命名：习惯命名；系统命名习惯命名；系统命名二、二、国际系统分类法及编号国际系统分类法及编号 *国国际际生生物物化化学学会会酶酶

6、学学委委员员会会（Enzyme Commsion）将将酶酶分分成成六六大大类类：1.氧氧还还原原酶酶类类，2.移移换换酶酶类类，3.水水解解酶酶类类，4.裂裂合合酶类酶类，5.异构酶类异构酶类，6.合成酶类合成酶类 *每一种酶有一个编号每一种酶有一个编号,如乙醇脱氢酶如乙醇脱氢酶 EC 1.1.1.27 大类大类 亚类亚类 亚亚类亚亚类 序号序号酶的活性中心和必需基团酶的活性中心和必需基团 酶酶分分子子中中直直接接与与底底物物结结合合，并并和和酶酶催催化化作作用用直直接接有有关关的的区区域域叫叫酶酶的的活活性性中中心心（active center）或或活活性性部部位位（active site）

7、，参参与与构构成成酶酶的的活活性性中中心心和和维维持持酶酶的的特定构象所必需的基团为酶分子的必需基团。特定构象所必需的基团为酶分子的必需基团。实例实例；胰凝乳蛋白酶胰凝乳蛋白酶（chymotrypsin）羧肽酶羧肽酶（ribonuclease）第四节第四节 酶的活性中心和专一性酶的活性中心和专一性AspHisSer胰胰凝凝乳乳蛋蛋白白酶酶的的活活性性中中心心活性中心重要基团活性中心重要基团:His57,Asp102,Ser195为为Tyr 248为为Arg 145为为Glu 270为底物为底物ZnZn羧肽酶活性中心示意图羧肽酶活性中心示意图 酶作用专一性机理酶作用专一性机理 锁锁钥钥学学说说：

8、将将酶酶的的活活性性中中心心比比喻喻作作锁锁孔孔，底底物物分分子象钥匙，底物能专一性地插入到酶的活性中心。子象钥匙，底物能专一性地插入到酶的活性中心。诱诱导导契契合合学学说说：酶酶的的活活性性中中心心在在结结构构上上具具柔柔性性，底底物物接接近近活活性性中中心心时时，可可诱诱导导酶酶蛋蛋白白构构象象发发生生变变化化，这这样样就就使使使使酶酶活活性性中中心心有有关关基基团团正正确确排排列列和和定定向向，使使之之与底物成互补形状有机的结合而催化反应进行。与底物成互补形状有机的结合而催化反应进行。酶专一性的酶专一性的“锁钥学说锁钥学说”酶专一性的酶专一性的“诱导契合学说诱导契合学说”第五节第五节 酶

9、的作用机理酶的作用机理一、一、酶催化的中间产物理论酶催化的中间产物理论二、二、酶作用专一性机理酶作用专一性机理三、三、与酶的高效率有关的主要因素与酶的高效率有关的主要因素四、四、胰凝乳蛋白酶反应的详细机制胰凝乳蛋白酶反应的详细机制酶催化的中间产物理论酶催化的中间产物理论E+SP+EES能能量量水水平平反应过程反应过程 G E1 E2 酶（酶（E）与底物（与底物（S）结合生成不稳定的中间结合生成不稳定的中间物（物（ES），），再分解成产再分解成产物（物（P）并释放出酶，使并释放出酶，使反应沿一个低活化能的反应沿一个低活化能的途径进行，降低反应所途径进行，降低反应所需活化能，所以能加快需活化能，所

10、以能加快反应速度。反应速度。酶的高效率有关的主要因素酶的高效率有关的主要因素 1、邻近与定向效应邻近与定向效应 2、诱导契合与底物扭曲变形诱导契合与底物扭曲变形 3、共价催化共价催化 4、酸硷催化酸硷催化 5、微环境影响、微环境影响实例实例:胰凝乳蛋白酶胰凝乳蛋白酶 （chymotrypsin）酶分子中可作为亲核基团和酸硷催化的功能基团酶分子中可作为亲核基团和酸硷催化的功能基团胰凝乳蛋白酶分子胰凝乳蛋白酶分子中催化三联体构象中催化三联体构象His57Asp102Ser195Asp102His57Ser195His57102AspSer195A.酶分子中的电荷中继网酶分子中的电荷中继网B.加上底

11、物后，从加上底物后，从Ser转移一个质子给转移一个质子给His，带正电荷的咪唑基通过带负电荷的带正电荷的咪唑基通过带负电荷的Asp静电静电相互作用被稳定相互作用被稳定Ser195102AspHis57底物底物胰凝乳蛋白酶反应的详细机制胰凝乳蛋白酶反应的详细机制（1）结合底物结合底物His57 质子供体质子供体形成共价形成共价ES复合物复合物C-N键断裂键断裂底物底物胰凝乳蛋白酶反应的详细机制胰凝乳蛋白酶反应的详细机制（2）羰基产物释放羰基产物释放四面体中间物四面体中间物的瓦解的瓦解水亲核攻击水亲核攻击羧基产物释放羧基产物释放第六节第六节 酶促反应动力学酶促反应动力学 -影响酶促反应速度的因素影

12、响酶促反应速度的因素一一、酶促反应速度的测定与酶的活力单位酶促反应速度的测定与酶的活力单位二、二、影响酶反应速度的因素影响酶反应速度的因素酶促反应速度的测定与酶的活力单位酶促反应速度的测定与酶的活力单位1、酶促反应速度的测定、酶促反应速度的测定 初速度初速度的概念的概念2、酶活力、酶活力3、酶活力的表示方法酶活力的表示方法4、酶活力测定方法酶活力测定方法：终点法终点法 动力学法动力学法 检测酶含量及存在，很难直接用酶的检测酶含量及存在，很难直接用酶的“量量”（质量、体积、（质量、体积、浓浓度度）来来表表示示，而而常常用用酶酶催催化化某某一一特特定定反反应应的的能能力力来来表表示示酶酶量量，即用

13、酶的活力表示。即用酶的活力表示。酶催化一定化学反应的能力称酶活力，酶活力通常以最适条酶催化一定化学反应的能力称酶活力，酶活力通常以最适条件下酶所催化的化学反应的速度来确定。件下酶所催化的化学反应的速度来确定。酶活力测定方法酶活力测定方法 终终点点法法:酶酶反反应应进进行行到到一一定定时时间间后后终终止止其其反反应应，再用化学或物理方法测定产物或反应物量的变化。再用化学或物理方法测定产物或反应物量的变化。动动力力学学法法:连连续续测测定定反反应应过过程程中中产产物物底底物物或或辅辅酶的变化量，直接测定出酶反应的初速度。酶的变化量，直接测定出酶反应的初速度。酶活力的表示方法酶活力的表示方法活力单位

14、活力单位（active unit）习惯单位（习惯单位（U）:底物底物(或产物或产物)变化量变化量/单位时间单位时间 国际单位（国际单位（IU）:1moL变化量变化量/分钟分钟 Katal（Kat）：）：1moL变化量变化量/秒秒比活力比活力=总活力单位总活力单位总蛋白总蛋白mg数数=U(或或IU)mg蛋白蛋白量度酶催化能力大小量度酶催化能力大小转换系数转换系数（Kcat）底物（底物（moL）/秒秒每个酶分子每个酶分子量度酶纯度量度酶纯度比活力比活力（specific activity）量度转换效率量度转换效率影响对酶反应速度的因素影响对酶反应速度的因素2、底物浓度底物浓度3、pH （最适最适

15、pH的概念）的概念）4、温度温度 （最适温度的概念）（最适温度的概念）5、激活剂激活剂6、抑制剂抑制剂1、酶浓度、酶浓度当当S足够过量，其它条件固定且无不利因素时，足够过量，其它条件固定且无不利因素时，v=kE底物浓度对酶反应速度的影响底物浓度对酶反应速度的影响1、酶反应速度与底物浓度的关系曲线酶反应速度与底物浓度的关系曲线 （MichaelisMenten曲线）曲线）2、米氏方程的提出及推导米氏方程的提出及推导3、米氏常数的意义米氏常数的意义4、米氏常数的测定米氏常数的测定单分子酶促反应的米氏方程及单分子酶促反应的米氏方程及Km推导推导原则原则：从酶被底物饱和的现象出发，按照从酶被底物饱和的

16、现象出发，按照 “稳态平稳态平 衡衡”假说的设想进行推导。假说的设想进行推导。米氏方程米氏方程:米氏常数米氏常数:酶反应速度与底物浓度的关系曲线酶反应速度与底物浓度的关系曲线米米氏氏方方程程的的推推导导令令：将将（4）代入代入（3），则，则：ES生成速度生成速度：，ES分解速度分解速度：即即：则则：(1)经整理得经整理得：由于酶促反应速度由由于酶促反应速度由ES决定，即决定，即，所以所以(2)将将（2）代入代入（1）得得：(3)当酶反应体系处于当酶反应体系处于恒态恒态时时：当当Et=ES时时，(4)所以所以 米氏常数的意义米氏常数的意义*当当v=Vmax/2时，时，Km=S（Km的单位为浓度单

17、位）的单位为浓度单位）*是是酶酶在在一一定定条条件件下下的的特特征征物物理理常常数数，通通过过测测定定Km的的数值，可鉴别酶。数值，可鉴别酶。*可可近近似似表表示示酶酶和和底底物物亲亲合合力力，Km愈愈小小，E对对S的的亲亲合合力愈大，力愈大，Km愈大，愈大，E对对S的亲合力愈小的亲合力愈小。*在在已已知知Km的的情情况况下下，应应用用米米氏氏方方程程可可计计算算任任意意s时时的的v，或任何或任何v下的下的s。（。（用用Km的倍数表示）的倍数表示）练练习习题题：已已知知某某酶酶的的Km值值为为0.05mol.L-1，要要使使此此酶酶所所催催化化的的反反应速度达到最大反应速度的应速度达到最大反应

18、速度的80时底物的浓度应为多少？时底物的浓度应为多少？米氏常数的测定米氏常数的测定基本原则基本原则：将将米米氏氏方方程程变变化化成成相相当当于于y=ax+b的的直直线线方方程程，再用作图法求出再用作图法求出Km。例：例：双倒数作图法双倒数作图法（Lineweaver-Burk法）法）米氏方程的双倒数形式：米氏方程的双倒数形式：1 KmKm 1 1 =.+v Vmax S Vmax 酶动力学的双倒数图线酶动力学的双倒数图线酶促反应初速度的概念酶促反应初速度的概念斜率斜率=P/t=V（初速度初速度）PtpH对酶反应速度的影响对酶反应速度的影响 过酸过硷过酸过硷导致酶蛋白变性导致酶蛋白变性 影响底物

19、分子解离状态影响底物分子解离状态 影响酶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影响酶的活性中心构象pH最适最适 pHv温度与酶反应速度的关系温度与酶反应速度的关系 在达到最适温度以前，反在达到最适温度以前，反应速度随温度升高而加快应速度随温度升高而加快 酶是蛋白质，其变性速度酶是蛋白质，其变性速度亦随温度上升而加快亦随温度上升而加快 酶的最适温度不是一个固酶的最适温度不是一个固定不变的常数定不变的常数v温度温度激活剂激活剂对酶作用的影响对酶作用的影响类别类别 金属离子：金属离子：K+、Na+、Mg2+、Cu2+、Mn2+、Zn2+、Se3+、Co2+、Fe2+阴离子：阴离子：Cl

20、-、Br-有机分子有机分子 还原剂：抗坏血酸、半胱氨酸、谷胱甘肽还原剂：抗坏血酸、半胱氨酸、谷胱甘肽 金属螯合剂：金属螯合剂：EDTA凡是能提高酶活性的物质，称为酶的激活剂（凡是能提高酶活性的物质，称为酶的激活剂（activator）抑制剂对酶作用的影响抑制剂对酶作用的影响 凡凡是是使使酶酶的的必必需需基基因因或或酶酶的的活活性性部部位位中中的的基基团团的的化化学学性性质质改改变变而而降降低低酶酶活活力力甚甚至至使使酶酶完完全全丧丧失失活性的物质，叫酶的抑制剂（活性的物质，叫酶的抑制剂（inhibitor）。类型类型：不可逆抑制剂不可逆抑制剂 可逆抑制剂可逆抑制剂 应用应用：研制杀虫剂、药物研

21、制杀虫剂、药物 研究酶的作用机理，确定代谢途径研究酶的作用机理，确定代谢途径抑制剂类型和特点抑制剂类型和特点 竞争性抑制剂竞争性抑制剂可逆可逆抑制剂抑制剂 非竞争性抑制剂非竞争性抑制剂 非专一性不可逆抑制剂非专一性不可逆抑制剂不可逆抑制剂不可逆抑制剂 专一性不可逆抑制剂专一性不可逆抑制剂+IEIESP+EE+S竞争性抑制作用竞争性抑制作用 实例：磺胺药物的药用机理实例：磺胺药物的药用机理H2N-SO2NH2对氨基苯磺酰胺对氨基苯磺酰胺H2N-COOH对氨基苯甲酸对氨基苯甲酸对氨基苯甲酸对氨基苯甲酸谷氨酸谷氨酸蝶呤蝶呤叶酸叶酸非竞争性抑制作用非竞争性抑制作用+IEI+SESIESP+EE+S+I

22、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-）反竞争性抑制作用反竞争性抑制作用ESIESP+EE+S+I竞争性抑制作用竞争性抑制作用非竞争性抑制作用非竞争性抑制作用竞竞争争性性非非竞竞争争性性抑抑制制作作用用机机理理示示意意图图底物与酶专一性结合底物与酶专一性结合竞争性抑制曲线竞争性抑制曲线非竞争性抑制曲线非竞争性抑制曲线反竞争性抑制曲线反竞争性抑制曲线非专一性不可逆抑制剂非专一性不可逆抑制剂 抑抑制制剂剂作作用用于于酶酶分分子子中中的的一一类类或或几几类类基基团团，这这些些基团中包含了必需基团，因而引起酶失活

23、。基团中包含了必需基团，因而引起酶失活。类型类型：专一性不可逆抑制剂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，引起酶的活酶活性中心的某些基团不可逆结合，引起酶的活性丧失。性丧失。实例：实例：有机磷杀虫剂有机磷杀虫剂-Ser-OH-Ser-OPO-RO-ROPO-RO-ROX第七节第七节 酶的活力测定和酶的活力测定和 分离纯化分离纯化第八第八 节节 几种重要的酶几种重要的酶一、一、别构酶及别构酶及酶的别构（变构）效应酶的别构（变构）效应二、二、酶的多种分子形式酶的多种分子形式 同工酶同工酶（isoenzyme）

24、三、三、酶原的激活酶原的激活酶的别构（变构）效应酶的别构（变构）效应概概念念：有有些些酶酶分分子子表表面面除除了了具具有有活活性性中中心心外外，还还存存在在被被称称为为调调节节位位点点（或或变变构构位位点点）的的调调节节物物特特异异结结合合位位点点，调调节节物物结结合合到到调调节节位位点点上上引引起起酶酶的的构构象象发发生生变变化化，导导致致酶酶的的活活性性提提高高或或下下降降，这这种种现现象象称称为为别别构构效效应应（allosteric effect）,具具有有上上述特点的酶称别构酶（述特点的酶称别构酶（allosteric enzyme）。）。实例实例：天冬氨酸转氨甲酰酶天冬氨酸转氨甲酰

25、酶 （anspartate transcarbamoylase，ATCase）别构酶活性调节机理别构酶活性调节机理：序变模型序变模型和和齐变模型齐变模型酶的别构（变构）效应示意图酶的别构（变构）效应示意图效应剂效应剂别别构构中中心心活性活性中心中心a-非调节酶非调节酶 b-正协同别构酶正协同别构酶 的的S形曲线形曲线 别构酶的动力学曲线别构酶的动力学曲线血红蛋白的变构效应和输氧功能正协同效应正协同效应S 型曲线型曲线ATCase的结构及其催的结构及其催化链的别构过度作用化链的别构过度作用无催化活性构象无催化活性构象(T-型型)CCCCC C R R R R R R有催化活性构象有催化活性构象(

26、R-型型)CC CCC CR R R R R RATP（正效应剂）正效应剂）CTP（负效应剂）负效应剂）别构酶的序变模型别构酶的序变模型SS SS SSSSSSSSSS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别构酶的齐变模型别构酶的齐变模型S SSSS SSS SST状态（对称亚基）状态（对称亚基）SSSS对称亚基对称亚基对称亚基对称亚基齐步变化齐步变化酶的多种分子形式酶的多种分子形式同工酶同工酶 概概念念：存存在在于于同同一一种种属属或或不不同同种种属属，同同一一个个体体的的不不同同组组织织或或同同一一组组织织、同同一一细细胞胞，具具有有不不同同分分子

27、子形形式式但但却却能能催催化相同的化学反应的一组酶，称之为同工酶化相同的化学反应的一组酶，称之为同工酶（isoenzymeisoenzyme）类别类别：原级同工酶；次级同工酶：原级同工酶；次级同工酶 实例：实例：乳酸脱氢酶乳酸脱氢酶 研研究究意意义义：作作为为遗遗传传的的标标志志；作作为为临临床床诊诊断断指指标标；研研究究某些代谢调节机制某些代谢调节机制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多肽多肽亚基亚基mRNA四聚体四聚体结构基因结构基因a b乳酸脱氢酶同乳酸脱氢酶同工酶电泳图谱工酶电泳图谱+H4MH3M2H2M3HM4点样线点样线不同组织中不同组织中LDH同工酶的电泳图谱同

28、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 酶酶 原原 的的 激激 活活 在在体体内内处处于于无无活活性性状状态态的的酶酶前前身身物物（酶酶原原，zymogen）在在一一定定条条件件下下被被修修饰饰转转变变成成有有活活性性的的酶酶的的过过程程称称酶酶原原的的激激活活。其其实实质质是是酶酶原原被被修修饰饰时时形形成成了了正正确确的的分分子子构构象象和和活活性性中中心心，由由此此可可见见酶酶分分子子的的特特定定结结构构和和酶酶的的活活性性中中心心的的形形成成是是酶酶分分子子具具有有催

29、催化化活性的基本保证。活性的基本保证。实例实例：胰蛋白酶原的激活胰蛋白酶原的激活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活性中心活性中心胰蛋白酶原的激活示意图胰蛋白酶原的激活示意图问答题问答题1、影响酶促反应的因素有哪些？它们是如何影响的？、影响酶促反应的因素有哪些？它们是如何影响的？2、试比较酶的竞争性抑制作用与非竞争性抑制作用的异同。、试比较酶的竞争性抑制作用与非竞争性抑制作用的异同。3、什什么么是是米米氏氏方方程程，米米氏氏常常数数Km的的意意义义是是什什么么？试试求求酶酶反反应应速速度度达达到到最最大反应速度的大反应速度的99时，所需求的底物浓度（用时，所需求的底物浓度

30、（用Km表示）表示）4、什什麽麽是是同同工工酶酶？为为什什麽麽可可以以用用电电泳泳法法对对同同工工酶酶进进行行分分离离？同同工工酶酶在在科科学学研究和实践中有何应用？研究和实践中有何应用？5、举例说明酶的结构和功能之间的相互关系。、举例说明酶的结构和功能之间的相互关系。6、称称取取25毫毫克克某某蛋蛋白白酶酶制制剂剂配配成成25毫毫升升溶溶液液，取取出出1毫毫升升该该酶酶液液以以酪酪蛋蛋白白为为底底物物,用用Folin-酚酚比比色色法法测测定定酶酶活活力力,得得知知每每小小时时产产生生1500微微克克酪酪氨氨酸酸。另另取取2毫毫升升酶酶液液，用用凯凯式式定定氮氮法法测测得得蛋蛋白白氮氮为为0.

31、2毫毫克克。若若以以每每分分钟钟产产生生1微微克克酪酪氨氨酸酸的的酶酶量量为为一一个个活活力力单单位位计计算算，根根据据以以上上数数据据，求求出出（1）1毫毫升升酶酶液液中中含含有有的的蛋蛋白白质质和和酶酶活活力力单单位位数数；（2）该该酶酶制制剂剂的的比比活活力力；（3）1克克酶酶制制剂的总蛋白含量和酶活力单位数。剂的总蛋白含量和酶活力单位数。名词解释名词解释活活性性中中心心 全全酶酶 酶酶原原 活活力力单单位位 比比活活力力 米米氏氏方方程程 Km 诱导契合变构效应诱导契合变构效应 ribozyme 辅酶和辅基辅酶和辅基 固定化酶固定化酶第九节第九节 酶工程简介酶工程简介一、化学酶工程一、

32、化学酶工程 天然酶天然酶 固定化酶固定化酶 化学修饰酶化学修饰酶 人工模拟酶人工模拟酶二、生物酶工程二、生物酶工程 克隆酶克隆酶 突变酶突变酶 新酶新酶 将酶学和工程学相结将酶学和工程学相结合，产生了酶工程合，产生了酶工程(enzyme engineering)这这样一个新的领域。酶工样一个新的领域。酶工程主要研究酶的生产、程主要研究酶的生产、纯化、固定化技术、酶纯化、固定化技术、酶分子结构的修饰和改造分子结构的修饰和改造以及在工农业、医药卫以及在工农业、医药卫生和理论研究等方面的生和理论研究等方面的应用应用。固定化酶固定化酶 将将水水溶溶性性酶酶用用物物理理或或化化学学方方法法处处理理，固固

33、定定于于高高分分子子支支持持物物(或或载载体体)上上而而成成为为不不溶溶于于水水，但但仍仍有有酶酶活活性性的的一一种种酶酶制制剂剂形形式，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溴溴化化氰氰亚亚氨氨碳碳酸酸基基偶偶联联法法OHOHBrCNH2OOOC=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

34、（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酶的的模模拟拟：根根据据酶酶作作用用的的原原理理摸摸拟拟酶酶的的活活性性中中心心和和催催化化机机理理，用用化化学学方方法法制制备备结结构构较较简简单单,高高效效、高高选选择择性性、稳稳定定性性能能好好的的新新型型催催化化剂剂,可可以以是是无无机机化合物、有机化合物或小肽。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

35、，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重组重组技术技术第五章第五章 维生素和辅酶维生素和辅酶 第一节第一节 维生素简介维生素简介 维生素及其与辅酶的关系维生素及其与辅酶的关系 维维生生素素（vitamin）维维持持机机体体正正常常生生命命活活动动不不可可缺缺少少的的一一

36、类类小小分分子子有有机机化化合合物物，人人和和动动物物不不能能合合成成它它们们，必必须须从从食食物物中中摄摄取取。维维生生素素可可分分为为脂脂溶溶性性（A，D，K，E）和和水水溶溶性性两两大大类类。当当人人体体缺缺乏乏某某种种维维生生素素时时，则则相相应应代代谢谢受受阻阻，出出现维生素缺乏症。现维生素缺乏症。多多数数水水溶溶性性维维生生素素作作为为辅辅酶酶的的主主要要成成分分，或或本本身身就就是是辅辅酶参与体内代谢过程。酶参与体内代谢过程。重要的水溶性维生素及相应辅酶重要的水溶性维生素及相应辅酶 1 维生素维生素pp：尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸（：尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD+）尼克酰胺腺嘌呤二

37、核苷酸磷酸（尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADP+）2 维生素维生素B2：黄素单核苷酸（：黄素单核苷酸（FMN）黄素腺嘌呤二核苷酸（黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD）3 维生素维生素B1：焦磷酸硫胺素（：焦磷酸硫胺素（TTP）4 泛酸泛酸：辅酶辅酶 A（CoA）5 维生素维生素B6：磷酸吡哆醛、磷酸吡哆胺：磷酸吡哆醛、磷酸吡哆胺6 叶酸叶酸：四氢叶酸（四氢叶酸（FH4）7 生物素生物素8 维生素维生素C9 硫辛酸硫辛酸10 维生素维生素B12主要可溶性维生素和相应辅酶主要可溶性维生素和相应辅酶 维生素维生素 辅酶辅酶 功能功能1.B1(硫胺素硫胺素)TPP -酮酸氧化脱羧酮酸氧化脱羧2.B2(核黄素

38、核黄素)FMN、FAD 氢载体氢载体3.PP 尼克酸（酰胺）尼克酸（酰胺）NAD+、NADP+氢载体氢载体4.泛酸（遍多酸）泛酸（遍多酸）CoASH 酰基载体酰基载体5.B6 吡哆醇（醛、酸）吡哆醇（醛、酸）磷酸吡哆醇（醛）磷酸吡哆醇（醛）转氨、脱羧、消旋转氨、脱羧、消旋6.叶酸叶酸 FH4(THFA)一碳基团载体一碳基团载体7.生物素生物素 羧化辅酶羧化辅酶8.C（抗坏血酸）抗坏血酸）氧化还原作用氧化还原作用9.硫辛酸硫辛酸 酰基载体、氢载体酰基载体、氢载体10.B12（氰钴氨素）氰钴氨素）变位酶辅酶变位酶辅酶11.一碳基团载体一碳基团载体维生素维生素B1和和焦磷酸硫胺素焦磷酸硫胺素（TTP

39、）第二节第二节 重要的重要的水溶性维生素水溶性维生素VB2VB2和核黄素（和核黄素（VB2)VB2)u核核黄黄素素(维维生生素素B2)B2)由由核核糖糖醇醇和和6 6，7-7-二二甲甲基基异异咯咯嗪嗪两两部部分组成。分组成。u缺缺乏乏时时组组织织呼呼吸吸减减弱弱，代代谢谢强强度度降降低低。主主要要症症状状为为口口腔发炎，舌炎、角膜炎、皮炎等。腔发炎，舌炎、角膜炎、皮炎等。核黄素和核黄素和 FADFAD和和FMNFMNuFAD(FAD(黄黄素素-腺腺嘌嘌呤呤二二核核苷苷酸酸)和和FMN(FMN(黄黄素素单单核核苷苷酸酸)是核黄素是核黄素(维生素维生素B2)B2)的衍生物，的衍生物，功能：在在脱脱

40、氢氢酶酶催催化化的的氧氧化化-还还原原反反应应中中，起起着着电电子子和和质质子子的的传传递递体体作作用用。FMN+2H FMNH2FAD+2H FADH2黄素单核苷酸（黄素单核苷酸（FMN）.黄素腺嘌呤二核苷（黄素腺嘌呤二核苷（FAD）的功能：的功能：泛酸泛酸和和 辅酶辅酶 A（CoA）维生素维生素PPPPu 烟烟酸酸和和烟烟酰酰胺胺（尼尼克克酰酰胺胺），在在体体内内转转变为辅酶变为辅酶I I和辅酶和辅酶IIII。u能能维维持持神神经经组组织织的的健健康康。缺缺乏乏时时表表现现出出神经营养障碍，出现皮炎。神经营养障碍，出现皮炎。维生素维生素PPPP和和NADNAD+和和NADPNADP+u N

41、ADNAD+(烟烟酰酰胺胺-腺腺嘌嘌呤呤二二核核苷苷酸酸，又又称称为为辅辅酶酶I)I)和和NADPNADP+(烟烟酰酰胺胺-腺腺嘌嘌呤呤磷磷酸酸二二核核苷苷酸酸,又称为辅酶又称为辅酶II)II)是维生素烟酰胺的衍生物，是维生素烟酰胺的衍生物，功功能能：是是多多种种重重要要脱脱氢氢酶酶的的辅辅酶酶。RAMPNAD+:R=HNADP+:R=PO2H2尼克酰胺尼克酰胺核苷酸核苷酸维生素维生素pp和尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸（磷酸）和尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸（磷酸）NAD(P)+NAD(P)H+H+NAD(P)+2H维生素维生素B6和磷酸吡哆醛、磷酸吡哆胺和磷酸吡哆醛、磷酸吡哆胺吡哆素和磷酸吡哆素吡哆素和磷

42、酸吡哆素u磷酸吡哆素主要包括磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺。它的磷酸吡哆素主要包括磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺。它的n磷磷酸酸吡吡多多素素是是转转氨氨酶酶的的辅辅酶酶，转转氨氨酶酶通通过过磷磷酸酸吡吡多多醛醛和磷酸吡多胺的相互转换，起转移氨基的作用。和磷酸吡多胺的相互转换，起转移氨基的作用。生物素生物素u生物素是羧化酶的辅酶，它本身就是一种生物素是羧化酶的辅酶，它本身就是一种B B族维生素族维生素B7B7。生物素的功能是作为生物素的功能是作为COCO2 2的递体，在生物合成中起传递和的递体，在生物合成中起传递和携带携带COCO2 2的作用。的作用。(4)(4)叶酸和四氢叶酸叶酸和四氢叶酸(FHFH4 4或或

43、THFA)THFA)u四四氢氢叶叶酸酸是是合合成成酶酶的的辅辅酶酶，其其前前体体是是叶叶酸酸(又又称称为为蝶蝶酰酰谷氨酸，维生素谷氨酸，维生素B11)B11)。n四四氢氢叶叶酸酸的的主主要要作作用用是是作作为为一一碳碳基基团团，如如-CHCH3 3,-CH-CH2 2-,-,-CHO-CHO 等的载体，参与多种生物合成过程。等的载体，参与多种生物合成过程。一、水溶性维生素与辅酶一、水溶性维生素与辅酶叶酸叶酸和和 四氢叶酸（四氢叶酸（FH4）叶叶酸酸四四氢氢叶叶酸酸HH105对氨基苯甲酸对氨基苯甲酸谷氨酸谷氨酸蝶呤蝶呤维生素维生素B B12 12 B B1212辅酶辅酶u维生素维生素B B121

44、2又称为钴胺素。维生素又称为钴胺素。维生素B B1212分子分子中与中与Co+Co+相连的相连的CNCN基被基被5-5-脱氧腺苷所取脱氧腺苷所取代，形成维生素代，形成维生素B B1212辅酶。辅酶。u维生素维生素B B1212辅酶的主要功能是作为变位酶辅酶的主要功能是作为变位酶的辅酶，催化底物分子内基团的辅酶，催化底物分子内基团(主要为甲主要为甲基基)的变位反应。的变位反应。维生素维生素B12硫辛酸硫辛酸u硫辛酸是硫辛酸是6,8-6,8-二硫辛酸，有两种形式，即硫辛二硫辛酸，有两种形式，即硫辛酸（氧化型）和二氢硫辛酸（还原型）酸（氧化型）和二氢硫辛酸（还原型）.是氢和酰基载体是氢和酰基载体硫辛

45、酸硫辛酸氧化型硫辛酸氧化型硫辛酸还原型硫辛酸还原型硫辛酸维生素维生素Cu在体内在体内参与氧参与氧化还原化还原反应，反应，羟化反羟化反应。人应。人体不能体不能合成合成。第三节、脂溶性维生素第三节、脂溶性维生素u维生素维生素A,D,E,KA,D,E,K均溶于脂类溶剂，不溶于均溶于脂类溶剂，不溶于水，在食物中通常与脂肪一起存在，吸水，在食物中通常与脂肪一起存在，吸收它们，需要脂肪和胆汁酸。收它们，需要脂肪和胆汁酸。1 1，维生素，维生素A Au维生素维生素A A分分A1,A2A1,A2两种，是不饱和一元醇两种，是不饱和一元醇类。维生素类。维生素A1A1又称为视黄醇，又称为视黄醇，A2A2称为脱称为脱氢视黄醇。氢视黄醇。2,2,维生素维生素D Du维生素D是固醇类化合物，主要有D2,D3,D4,D5。其中D2,D3活性最高。3 3，维生素，维生素E Eu又叫做生育酚，目前发现的有6种，其中，四种有生理活性。4 4，维生素，维生素K Ku维生素K有3种，K1,K2,K3。其中K3是人工合成的。维生素K是2-甲基萘醌的衍生物。