生物化学-PPT课件.ppt

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1、Enzyme第第一一节节 酶酶的的概概念念及及特特点点一、酶的概念 生物体内的反应是在很温和的条件（如温和生物体内的反应是在很温和的条件（如温和的温度、接近中性的的温度、接近中性的pHpH）下进行的，而同样的反）下进行的，而同样的反应若在非生物条件下进行，则需要高温、高压、应若在非生物条件下进行，则需要高温、高压、强酸、强碱等剧烈的条件强酸、强碱等剧烈的条件。酶的概念酶的概念酶是由生物细胞产生的以蛋白质酶是由生物细胞产生的以蛋白质为主要成分的生物催化剂。为主要成分的生物催化剂。酶酶催化作用并不局限于活细胞内，在许多催化作用并不局限于活细胞内，在许多情况下，细胞内产生的酶需分泌到情况下，细胞内产

2、生的酶需分泌到细胞外或转细胞外或转移到其它组织器官中发挥作用移到其它组织器官中发挥作用，如胰蛋白酶、，如胰蛋白酶、脂酶、淀粉酶等水解酶。把由细胞内产生并在脂酶、淀粉酶等水解酶。把由细胞内产生并在细胞内发挥作用的酶称为胞内酶，而将细胞内细胞内发挥作用的酶称为胞内酶，而将细胞内产生后分泌细胞外起作用的酶叫胞外酶。产生后分泌细胞外起作用的酶叫胞外酶。一、酶的概念 在本章节中把酶所催化的反应称作酶促在本章节中把酶所催化的反应称作酶促反应，发生化学反应前的物质称反应，发生化学反应前的物质称底物底物（substratesubstrate），而反应后生成的物质称），而反应后生成的物质称产产物物（produc

3、tproduct）。）。一、酶的概念1.酶具有共同于一般催化剂的特征v用量少用量少;v只能催化热力学上允许的反应只能催化热力学上允许的反应;v不改变反应的平衡点，而只能缩短时不改变反应的平衡点，而只能缩短时间。催化机理都是降低反应所需的活间。催化机理都是降低反应所需的活化能。化能。二、酶的特性一般催化剂一般催化剂一般催化剂一般催化剂反应活化能反应活化能反应活化能反应活化能反应总能量变化反应总能量变化反应总能量变化反应总能量变化酶促反应活化能酶促反应活化能酶促反应活化能酶促反应活化能非催化反应活化能非催化反应活化能非催化反应活化能非催化反应活化能初初初初 态态态态终终终终 态态态态能能 量量 改

4、改 变变活活 化化 过过 程程酶促反应降低活化能酶促反应降低活化能过渡态过渡态酶促反应酶促反应的速度比的速度比非酶促反应非酶促反应通常要快通常要快1051017倍倍如如此此高高的的催催化化效效率率使使生生物物体体内内含含量量甚微的酶能催化大量的物质转化。甚微的酶能催化大量的物质转化。2.酶不共同于一般催化剂的特征v 催化效率极高催化效率极高二、酶的特性用简单的实验证明酶的催化效率：用简单的实验证明酶的催化效率：用简单的实验证明酶的催化效率：用简单的实验证明酶的催化效率：铁屑铁屑铁屑铁屑 肝糜肝糜肝糜肝糜 肝糜肝糜肝糜肝糜(煮煮煮煮)2H2O22H2O+O21000109二、酶的特性2.酶不共同

5、于一般催化剂的特征 铂：催化许多反应，包括有机反应铂：催化许多反应，包括有机反应H H+：淀粉、脂肪、蛋白质、蔗糖等：淀粉、脂肪、蛋白质、蔗糖等酶：只作用于结构近似的分子，甚至酶：只作用于结构近似的分子，甚至 只催化一种化合物。只催化一种化合物。v 专一性很强专一性很强二、酶的特性2.酶不共同于一般催化剂的特征v 酶对环境条件极为敏感酶对环境条件极为敏感v 酶活性可以调控酶活性可以调控二、酶的特性 酶酶催催化化的的专专一一性性(specificity):(specificity):是是指指酶酶对对它它所所催催化化的的反反应应及及其其底底物物具具有有的的严严格格的的选选择择性性。通常一种酶只能催

6、化一种或一类化学反应。通常一种酶只能催化一种或一类化学反应。1.1.绝对专业性绝对专业性除一种底物外，酶都不能催除一种底物外，酶都不能催化其它反应的特性化其它反应的特性三、酶的专一性及其类型2 2 2 2 相相相相对对对对专专专专一一一一性性性性酶酶酶酶能能能能催催催催化化化化在在在在结结结结构构构构上上上上类类类类似似似似的的的的一一一一系系系系列列列列化化化化合合合合物物物物反应特怔。反应特怔。反应特怔。反应特怔。A A 基基团团专专一一性性(group(group specificity)specificity)在在催催化化A-BA-B化化合合物物中中，酶酶对对其其中中的的一一个个基基团

7、团具具有有高高度度甚甚至至是是绝绝对对专专一一性，而对另一个基团则具有相对专一性的特性。性，而对另一个基团则具有相对专一性的特性。三、酶的专一性及其类型2 2 相相对对专专一一性性酶酶能能催催化化在在结结构构上上类类似似的的一一系系列化合物反应特怔。列化合物反应特怔。B B 键键专专一一性性(bond(bond specificity)specificity)在在催催化化A-BA-B化化合合物物中中，酶酶对对A,BA,B基基团团的的结结构构要要求求不不严严，而而要要求求有一定的有一定的化学键化学键便能进行催化反应特性。便能进行催化反应特性。三、酶的专一性及其类型C C 立立体体专专一一性性(s

8、tereo(stereo specificity)specificity)一一种种酶酶只只能能对对一一种种立立体体异异构构体体起起催催化化作作用用，对对其其对对映映体则全无作用的特性。体则全无作用的特性。a a.立体异构专一性立体异构专一性:三、酶的专一性及其类型C C 立立体体专专一一性性(stereo(stereo specificity)specificity)一一种种酶酶只只能能对对一一种种立立体体异异构构体体起起催催化化作作用用，对对其其对对映映体体则则全全无无作作用用的特性。的特性。B.B.几何异构专一性几何异构专一性:三、酶的专一性及其类型Summry绝对专一性绝对专一性一种酶只

9、能催化一种底物。如一种酶只能催化一种底物。如6-磷磷酸葡萄糖磷酸酯酶。酸葡萄糖磷酸酯酶。立体专一性立体专一性一种酶只能对一种立体异构体起催一种酶只能对一种立体异构体起催化作用。化作用。相对专一性相对专一性键专一性键专一性一种酶只作用于一定的化学一种酶只作用于一定的化学键，对键两侧的基团无要求。键，对键两侧的基团无要求。如酯酶。如酯酶。基团基团专一性专一性不仅要求底物具有一定的化不仅要求底物具有一定的化学键，还对键某一侧的基团学键，还对键某一侧的基团有选择性。如磷酸单酯酶。有选择性。如磷酸单酯酶。三、酶的专一性及其类型 迄今为止所发现的迄今为止所发现的4000多种酶中，现已多种酶中，现已有有25

10、00余种酶被鉴定出来，用于生产实践的余种酶被鉴定出来，用于生产实践的酶有近酶有近200种，其中半数用于临床。种，其中半数用于临床。1.习惯命名法 1961年以前，人们根据酶作用的底物名年以前，人们根据酶作用的底物名称、反应、性质及酶来源，对该酶冠名。称、反应、性质及酶来源，对该酶冠名。四、酶的命名如如 己糖激酶、蛋白酶、脲酶己糖激酶、蛋白酶、脲酶 底物名底物名底物名底物名+“+“酶酶酶酶”1.习惯命名法如如 己糖激酶、乳酸脱氢酶、己糖激酶、乳酸脱氢酶、DNA聚合酶聚合酶 反应类型反应类型反应类型反应类型+“+“酶酶酶酶”1.习惯命名法如如 胃蛋白酶胃蛋白酶 酶的来源酶的来源酶的来源酶的来源1.

11、习惯命名法 这种命名法缺乏科学系统性，易产生这种命名法缺乏科学系统性，易产生“一一酶多名酶多名”或或“一名多酶一名多酶”问题。如分解淀粉的问题。如分解淀粉的酶，若按这种命名法则有三种名称，如淀粉酶、酶，若按这种命名法则有三种名称，如淀粉酶、淀粉水解酶和细菌淀粉酶。淀粉水解酶和细菌淀粉酶。对于淀粉酶来说，强调的是底物；对淀粉对于淀粉酶来说，强调的是底物；对淀粉水解酶来说，既强调底物又指出酶催化反应的水解酶来说，既强调底物又指出酶催化反应的性质；而细菌淀粉酶强调的是酶的来源和作用性质；而细菌淀粉酶强调的是酶的来源和作用的对象。的对象。问题问题问题问题1.习惯命名法 该命名法规定，每种酶的名称应明确

12、标明该命名法规定，每种酶的名称应明确标明底物及所催化反应的特征，即酶的名称应包含底物及所催化反应的特征，即酶的名称应包含两部分：前面为底物，后面为所催化反应的名两部分：前面为底物，后面为所催化反应的名称。称。2.国际系统命名法 若前面底物有两个，则两个底物都写上，若前面底物有两个，则两个底物都写上，并在两个底物之间用并在两个底物之间用“：”分开，若底物之一分开，若底物之一是水，则可略去。是水，则可略去。2.国际系统命名法 酶的国际习惯用名和系统命名的应用实例 国际酶学委员会规定，每个酶都有唯一的特国际酶学委员会规定，每个酶都有唯一的特定标码，其书写方式是：定标码，其书写方式是：EC数字数字.数

13、字数字.数字数字.数字数字酶酶的的分分类类序序号号亚亚类类亚亚亚亚类类顺顺序序号号2.国际系统命名法乙醇脱氢酶的编码是：乙醇脱氢酶的编码是：EC1.1.1.1 第一个第一个“1”“1”第第1 1大类，即氧化还原酶类；大类，即氧化还原酶类；第二个第二个“1”“1”第第1 1亚类，供氢体为亚类，供氢体为CHOHCHOH；第三个第三个“1”“1”第第1 1亚亚类，受氢体为亚亚类，受氢体为NAD+NAD+；第四个第四个“1”“1”在亚亚类中的顺序号。在亚亚类中的顺序号。乳酸脱氢酶的编码是：乳酸脱氢酶的编码是：EC1.1.1.272.国际系统命名法 国际系统命名法看起来科学而严谨，但使用起国际系统命名法

14、看起来科学而严谨，但使用起来不太方便来不太方便.2.国际系统命名法国际酶学委员会建议：国际酶学委员会建议：国际酶学委员会建议：国际酶学委员会建议：每个酶都给予每个酶都给予每个酶都给予每个酶都给予22个名称个名称个名称个名称习惯名习惯名系统名系统名五五.酶的分类酶的分类 国际酶学委员会（国际酶学委员会（Enzyme Commission,ECEnzyme Commission,EC）将所有的）将所有的酶按它们所催化的反应的性质分为六大类。酶按它们所催化的反应的性质分为六大类。酯酶、蛋白酶、淀粉酶酯酶、蛋白酶、淀粉酶水解酶类水解酶类(hydrolase)(hydrolase)3 3谷丙转氨酶、已糖

15、激酶谷丙转氨酶、已糖激酶转移酶类转移酶类(transferase)(transferase)2 2脱氢酶、氧化酶、过氧脱氢酶、氧化酶、过氧化物酶、加氧酶化物酶、加氧酶氧化还原酶类氧化还原酶类(oxidoreductase)(oxidoreductase)1 1举举 例例催化反应的性质催化反应的性质酶的类型酶的类型分类分类序号序号AH2+BA+BH2AR+BA+BRAB+H2OAOH+BH五五.酶的分类酶的分类 国际酶学委员会（国际酶学委员会（Enzyme Commission,ECEnzyme Commission,EC）将所有的）将所有的酶按它们所催化的反应的性质分为六大类。酶按它们所催化的

16、反应的性质分为六大类。羧化酶、氨酰羧化酶、氨酰-tRNA-tRNA合合成酶、天冬酰胺合成酶成酶、天冬酰胺合成酶合成酶类合成酶类(连接酶连接酶类类)(ligase)(ligase)6 6差向异构酶、顺反异构差向异构酶、顺反异构酶、酮醛异构酶酶、酮醛异构酶异构酶类异构酶类(isomerase)(isomerase)5 5醛缩酶、水合酶、脱氨醛缩酶、水合酶、脱氨酶、脱羧酶酶、脱羧酶裂解酶类裂解酶类(lyase)(lyase)4 4举举 例例催化反应的性质催化反应的性质酶的类型酶的类型分类分类序号序号ABXYA BXYAAABABATPADPPi经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求

17、增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用氧化氧化-还原酶催化氧化还原酶催化氧化-还原反应，催化氢的转移或还原反应，催化氢的转移或电子传递。电子传递。主要包括脱氢酶主要包括脱氢酶(dehydrogenase)(dehydrogenase)和氧化酶和氧化酶(Oxidase)(Oxidase)。如，乳酸如，乳酸(Lactate)(Lactate)脱氢酶催化乳酸的脱氢反应。脱氢酶催化乳酸的脱氢反应。1 1、氧化、氧化-还原酶还原酶 Oxidoreductase OxidoreductaseAH2+B（O2）A+BH2（H2O2，H2O）经营者提供商品或者服务有欺诈行为

18、的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用（1）脱氢酶类：催化直接从底物上脱氢的反应）脱氢酶类：催化直接从底物上脱氢的反应AH2+BA+BH2（需辅酶（需辅酶或辅酶或辅酶）（2）氧化酶类）氧化酶类催化底物脱氢，氧化生成催化底物脱氢，氧化生成H2O2：AH2+O2A+H2O2（需（需FAD或或FMN）催化底物脱氢，氧化生成催化底物脱氢，氧化生成H2O：2AH2+O22A+2H2O（3）过氧化物酶）过氧化物酶ROO+H2O2RO+H2O+O2经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购

19、买商品的价款或接受服务的费用（4）加氧酶（双加氧酶和单加氧酶）加氧酶（双加氧酶和单加氧酶）O2+OHOHC=OC=OOHOH（顺，顺（顺，顺-已二烯二酸）已二烯二酸）RH+O2+还原型辅助因子还原型辅助因子ROH+H2O+氧化型辅助因子氧化型辅助因子（又称羟化酶）（又称羟化酶）经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用转移酶催化基团转移反应，即将一个底物分子转移酶催化基团转移反应，即将一个底物分子的基团或原子转移到另一个底物的分子上。的基团或原子转移到另一个底物的分子上。根据根据X X分类：转移碳基、酮基或

20、醛基、酰基、糖分类：转移碳基、酮基或醛基、酰基、糖基、烃基、含氮基、含磷基和含硫基的酶。基、烃基、含氮基、含磷基和含硫基的酶。例如，例如，谷丙转氨酶催化的氨基转移反应。谷丙转氨酶催化的氨基转移反应。2 2、转移酶、转移酶 Transferase TransferaseAX+BA+BX经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用水解酶催化底物的加水分解反应。水解酶催化底物的加水分解反应。主要包括淀粉酶、蛋白酶、核酸酶及脂酶等。主要包括淀粉酶、蛋白酶、核酸酶及脂酶等。例如，脂肪酶例如，脂肪酶(Lipase)(Li

21、pase)催化的脂的水解反应：催化的脂的水解反应：3 3、水解酶、水解酶 hydrolase hydrolaseAB+H2OAOH+BH经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用裂合酶催化从底物分子中移去一个基团或裂合酶催化从底物分子中移去一个基团或原子形成双键的反应及其逆反应。原子形成双键的反应及其逆反应。主要包括醛缩酶、水化酶及脱氨酶等。主要包括醛缩酶、水化酶及脱氨酶等。例如，例如，延胡索酸水合酶催化的反应。延胡索酸水合酶催化的反应。4 4、裂解酶、裂解酶 Lyase Lyase经营者提供商品或者服务有

22、欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用异构酶催化各种同分异构体的相互转化，异构酶催化各种同分异构体的相互转化，即底物分子内基团或原子的重排过程。即底物分子内基团或原子的重排过程。例如，例如，6-6-磷酸葡萄糖异构酶催化的反应磷酸葡萄糖异构酶催化的反应5 5、异构酶、异构酶 Isomerase IsomeraseAB经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用合成酶，又称为连接酶，能够催化合成酶，又称为连接酶，能够催化C-CC-C、C-OC-O

23、、C-N C-N 以及以及C-S C-S 键的形成反应。这类键的形成反应。这类反应必须与反应必须与ATPATP分解反应相互偶联。分解反应相互偶联。例如，丙酮酸羧化酶催化的反应。例如，丙酮酸羧化酶催化的反应。丙酮酸丙酮酸 +COCO2 2 草酰乙酸草酰乙酸6 6、合成酶、合成酶 Ligase or Synthetase Ligase or SynthetaseA+B+ATPAB+ADP+Pi六六.酶的分离与提取酶的分离与提取 酶提取基本的方法酶提取基本的方法1.1.由细胞内产生后分泌到胞外发挥作用的酶，称为由细胞内产生后分泌到胞外发挥作用的酶，称为细胞细胞外酶外酶。这类酶大部分属于水解酶。这类酶

24、大部分属于水解酶。2.2.在细胞内合成后并不分泌到细胞外，而在细胞内起催在细胞内合成后并不分泌到细胞外，而在细胞内起催化作用，称为化作用，称为细胞内酶细胞内酶，该类酶在细胞内往往与细胞，该类酶在细胞内往往与细胞器结合，不仅有一定的区域性，而且催化的反应具有器结合，不仅有一定的区域性，而且催化的反应具有一定顺序性。一定顺序性。A.A.了解所分离酶在细胞中分布了解所分离酶在细胞中分布 B.B.材料的获取材料的获取 在提取某一酶时，首先应当根据需要，选在提取某一酶时，首先应当根据需要，选择含此酶最丰富的材料。由于从动物内脏或植择含此酶最丰富的材料。由于从动物内脏或植物果实中提取酶制剂受到原料限制，成

25、本又很物果实中提取酶制剂受到原料限制，成本又很大，因此，目前工业上大多采用培养微生物的大，因此，目前工业上大多采用培养微生物的方法来获得大量的酶制剂。方法来获得大量的酶制剂。六六.酶的分离与提取酶的分离与提取C.酶分离纯化的主要步骤酶分离纯化的主要步骤1.主要步骤为：抽提、纯化、结晶主要步骤为：抽提、纯化、结晶 抽提：抽提：破碎细胞，动植物组织一般可用组织捣碎器；破碎细胞，动植物组织一般可用组织捣碎器；或者加石英砂研磨，将材料做成丙酮粉或进行冰冻融或者加石英砂研磨，将材料做成丙酮粉或进行冰冻融解解 ；对细菌，常采用加砂或加氧化铝研磨和超声波振；对细菌，常采用加砂或加氧化铝研磨和超声波振荡方法破

26、碎。荡方法破碎。大多数酶一般都用缓冲液进行抽提，缓冲液的类大多数酶一般都用缓冲液进行抽提，缓冲液的类型决定于酶的种类和理化特性，抽提液型决定于酶的种类和理化特性，抽提液pHpH最好远离等最好远离等电点电点 。六六.酶的分离与提取酶的分离与提取C.酶分离纯化的主要步骤酶分离纯化的主要步骤1.主要步骤：抽提、纯化、结晶主要步骤：抽提、纯化、结晶 浓缩：浓缩：抽提液或发酵液中酶浓度往往很低，必须浓缩富抽提液或发酵液中酶浓度往往很低，必须浓缩富集。常用的浓缩方法有：加中性盐或冷乙醇沉淀后再溶集。常用的浓缩方法有：加中性盐或冷乙醇沉淀后再溶解，胶过滤浓缩以及超过滤浓缩法等。解，胶过滤浓缩以及超过滤浓缩法

27、等。纯化：纯化：纯化过程就是去除杂质的过程。原则：一方面是纯化过程就是去除杂质的过程。原则：一方面是要提高酶的纯度，另一方面却也使酶的总量不可避免有要提高酶的纯度，另一方面却也使酶的总量不可避免有所损失。所损失。六六.酶的分离与提取酶的分离与提取C.酶分离纯化的主要步骤酶分离纯化的主要步骤1.主要步骤为：抽提、纯化、结晶主要步骤为：抽提、纯化、结晶 结晶：结晶：浓缩液经过各种方法的纯化，可得浓缩液经过各种方法的纯化，可得到较纯的结晶产品到较纯的结晶产品。六六.酶的分离与提取酶的分离与提取C.酶分离纯化的主要步骤酶分离纯化的主要步骤2.选择分离纯化方法选择分离纯化方法a.盐析法（如硫酸胺）盐析法

28、（如硫酸胺）b.有机溶剂沉淀法有机溶剂沉淀法 c.层析纯化法（葡聚糖凝胶、离子交换层析）层析纯化法（葡聚糖凝胶、离子交换层析）d.等电点法等电点法 e.吸附分离法吸附分离法 六六.酶的分离与提取酶的分离与提取酶活力酶活力:是酶促反应的能力。酶活力大是酶促反应的能力。酶活力大小就是指在一定条件所催化的某一化小就是指在一定条件所催化的某一化学反应速度的快慢，即酶催化的反应学反应速度的快慢，即酶催化的反应速度越快，酶活力越高，反之则表示速度越快，酶活力越高，反之则表示该酶活力低。该酶活力低。七七.酶活力及其测定酶活力及其测定 酶酶的的定定量量并并非非对对其其蛋蛋白白质质进进行行定定量量，而是对它的催

29、化能力进行定量。而是对它的催化能力进行定量。所所以以，酶酶的的定定量量就就是是测测定定酶酶的的活活力力，也即测定酶促反应的速度。也即测定酶促反应的速度。1.1.酶活力概念酶活力概念 七七.酶活力及其测定酶活力及其测定 如何测定酶活力？如何测定酶活力？如何测定酶活力？如何测定酶活力？以产物浓度对反应时间作图，可得到以产物浓度对反应时间作图，可得到酶促反应速度曲线酶促反应速度曲线0 0产物浓度时间时间注意：初速度的注意：初速度的测定是关键，为测定是关键，为什么？什么？七七.酶活力及其测定酶活力及其测定 可见，反应速度只在最初一段时间内保持恒可见，反应速度只在最初一段时间内保持恒定，随着时间的延长，

30、反应速度逐渐下降定，随着时间的延长，反应速度逐渐下降产产物物浓浓度度时间时间0 0原原原原 因因因因v底底物物浓浓度度的的降降低低、产产物物的的增增加加造造成成的的逆逆反反应的加快应的加快v产物的抑制作用产物的抑制作用v酶本身逐渐失活酶本身逐渐失活七七.酶活力及其测定酶活力及其测定 常用的酶活力单位有三种：常用的酶活力单位有三种：A.国际单位(IU)这种单位是由国际酶学委员会规定的。这种单位是由国际酶学委员会规定的。这种单位是由国际酶学委员会规定的。这种单位是由国际酶学委员会规定的。在在标标准准条条件件(25、最最适适pH、最最适适底底物物浓浓度度)下下，酶酶每每分分钟钟催催化化 1 m mm

31、ol 底底物物转转化化，这这样样的的速速度度所所代代表表的的酶酶的的活活力力即即酶酶的的量量定定义义为为1个个国国际际单单位位(IU)。2.2.酶活力与单位酶活力与单位 七七.酶活力及其测定酶活力及其测定 B.Katal是由国际酶学委员会于是由国际酶学委员会于1972年规定的一种新单位年规定的一种新单位在在最最适适条条件件下下，酶酶每每秒秒钟钟催催化化1 mol 底底物物转转化化，这这样样的的速速度度所所代代表表的的酶酶的的活活力力即即酶酶的的量量定定义义为为 1个个Kat。1Kat=60101Kat=60106 6IUIU2.2.酶活力与单位酶活力与单位 七七.酶活力及其测定酶活力及其测定

32、C.自定义的活力单位这这种种单单位位简简单单方方便便，省省去去了了许许多多计计算算；但但只只能能进行酶活力的相对比较。进行酶活力的相对比较。酶酶习习惯惯上上或或测测定定时时使使用用的的反反应应速速度度的的单单位位定定义为酶的活力单位。义为酶的活力单位。有有的的甚甚至至直直接接用用测测得得的的物物理理量量，如如单单位位时时间间内消光值的变化内消光值的变化(D DA/t)表示酶活力单位。表示酶活力单位。七七.酶活力及其测定酶活力及其测定 指每毫克酶蛋白所含的酶活力单位数指每毫克酶蛋白所含的酶活力单位数比活力是酶制剂纯度的常用指标比活力是酶制剂纯度的常用指标 比活力越大，表示酶越纯比活力越大，表示酶

33、越纯比活力比活力 酶活力单位数（酶活力单位数（U U）酶蛋白质量（酶蛋白质量（mgmg）3.3.酶的比活力酶的比活力 七七.酶活力及其测定酶活力及其测定 纯化倍数纯化倍数纯化倍数纯化倍数=后后后后续续续续每次比活力每次比活力每次比活力每次比活力/第一次比活力第一次比活力第一次比活力第一次比活力产率产率产率产率(回收率回收率回收率回收率)=后后后后续续续续每次总活力每次总活力每次总活力每次总活力/第一次总活力第一次总活力第一次总活力第一次总活力100%100%4.4.酶的纯度酶的纯度 七七.酶活力及其测定酶活力及其测定 1.1.某某某某酶酶酶酶在在在在一一一一定定定定条条条条件件件件下下下下，5

34、 5 minmin内内内内使使使使30 30 mmolmmol底底底底物物物物转转转转变变变变为产物，问该酶的活力（为产物，问该酶的活力（为产物，问该酶的活力（为产物，问该酶的活力（IUIU）是多少？）是多少？）是多少？）是多少？2.2.从从从从某某某某细细细细胞胞胞胞中中中中提提提提取取取取的的的的一一一一种种种种蛋蛋蛋蛋白白白白水水水水解解解解酶酶酶酶的的的的粗粗粗粗提提提提液液液液300mL300mL含含含含有有有有150mg150mg蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质，总总总总活活活活力力力力为为为为360360单单单单位位位位。经经经经过过过过一一一一系系系系列列列列纯纯纯纯化化化化以以以以后

35、后后后得得得得到到到到的的的的4mL4mL酶酶酶酶制制制制品品品品(含含含含有有有有0.08mg0.08mg蛋蛋蛋蛋白白白白)，总活力为，总活力为，总活力为，总活力为288288单位。请问回收率是多少？单位。请问回收率是多少？单位。请问回收率是多少？单位。请问回收率是多少？4.4.酶的纯度酶的纯度 七七.酶活力及其测定酶活力及其测定 不同样品同一酸制剂的总活力、总蛋白、比活力比较不同样品同一酸制剂的总活力、总蛋白、比活力比较不同样品同一酸制剂的总活力、总蛋白、比活力比较不同样品同一酸制剂的总活力、总蛋白、比活力比较 4.4.酶的纯度酶的纯度 纯化纯化进程进程甲甲乙乙丙丙丁丁总活力总活力6432

36、总蛋白总蛋白(mg)201052比活力比活力(U/mg)6/204/103/52/2七七.酶活力及其测定酶活力及其测定 经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用八、酶与疾病的发生：八、酶与疾病的发生：酶的数量、结构、位置及其调节改变酶的数量、结构、位置及其调节改变 酶缺乏或异常引起的疾病酶缺乏或异常引起的疾病 酶酶 疾疾 病病苯丙氨酸羟化酶苯丙氨酸羟化酶 苯丙酮酸尿症苯丙酮酸尿症6-6-磷酸葡萄糖脱氢酶磷酸葡萄糖脱氢酶 蚕豆病蚕豆病酪氨酸酶酪氨酸酶 白化病白化病细胞色素氧化酶细胞色素氧化酶 氰化物中毒氰化

37、物中毒胆碱酯酶胆碱酯酶 有机磷中毒有机磷中毒蛋白酶蛋白酶蛋白酶蛋白酶 炎症炎症炎症炎症经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用酶与疾病的诊断：血清酶活性测定酶与疾病的诊断：血清酶活性测定 临床诊断部分常用酶临床诊断部分常用酶 酶酶酶酶 主要临床应用主要临床应用主要临床应用主要临床应用谷丙转氨酶谷丙转氨酶谷丙转氨酶谷丙转氨酶 肝实质疾患肝实质疾患肝实质疾患肝实质疾患谷草转氨酶谷草转氨酶谷草转氨酶谷草转氨酶 心肌梗塞、肝实质疾患心肌梗塞、肝实质疾患心肌梗塞、肝实质疾患心肌梗塞、肝实质疾患胆碱酯酶胆碱酯酶胆碱酯

38、酶胆碱酯酶 有机磷中毒有机磷中毒有机磷中毒有机磷中毒乳酸脱氢酶乳酸脱氢酶乳酸脱氢酶乳酸脱氢酶 心肌疾患、肝实质疾患心肌疾患、肝实质疾患心肌疾患、肝实质疾患心肌疾患、肝实质疾患淀粉酶淀粉酶淀粉酶淀粉酶 胰腺疾病胰腺疾病胰腺疾病胰腺疾病碱性磷酸酶碱性磷酸酶碱性磷酸酶碱性磷酸酶 骨病、肝胆疾患骨病、肝胆疾患骨病、肝胆疾患骨病、肝胆疾患胰蛋白酶胰蛋白酶胰蛋白酶胰蛋白酶(原原原原)胰腺疾病胰腺疾病胰腺疾病胰腺疾病肌酸激酶肌酸激酶肌酸激酶肌酸激酶 心肌梗塞、肌肉疾患心肌梗塞、肌肉疾患心肌梗塞、肌肉疾患心肌梗塞、肌肉疾患醛缩酶醛缩酶醛缩酶醛缩酶 肌肉疾病肌肉疾病肌肉疾病肌肉疾病 酸性磷酸酶酸性磷酸酶酸性磷酸

39、酶酸性磷酸酶 前列腺癌、骨病前列腺癌、骨病前列腺癌、骨病前列腺癌、骨病 谷氨酰转移酶谷氨酰转移酶谷氨酰转移酶谷氨酰转移酶 肝实质病变、酒精中毒肝实质病变、酒精中毒肝实质病变、酒精中毒肝实质病变、酒精中毒55核苷酸酶核苷酸酶核苷酸酶核苷酸酶 肝胆疾患肝胆疾患肝胆疾患肝胆疾患山梨醇脱氢酶山梨醇脱氢酶山梨醇脱氢酶山梨醇脱氢酶 肝实质病变肝实质病变肝实质病变肝实质病变第二节第二节 酶动力学及影响酶反应酶动力学及影响酶反应速度的因素速度的因素一一.底物浓度的影响底物浓度的影响(一)酶反应速度与底物浓度的关系曲线一一.底物浓度的影响底物浓度的影响对于简单的酶反应，当酶浓度和其他条件恒定时：对于简单的酶反应

40、，当酶浓度和其他条件恒定时：对于简单的酶反应，当酶浓度和其他条件恒定时：对于简单的酶反应，当酶浓度和其他条件恒定时：v vSS0 0V Vmaxmax零级反应零级反应零级反应零级反应一级反应一级反应混合级反应混合级反应 该该该该曲曲曲曲线线线线可可可可以以以以用用用用米米米米氏氏氏氏方方方方程程程程 来来来来描描描描述述述述一一.底物浓度的影响底物浓度的影响一一.底物浓度的影响底物浓度的影响 dp/dt dp/dt kESkES：一级反应：反应速度只与反应：一级反应：反应速度只与反应物浓度的一次方成正比的反应。物浓度的一次方成正比的反应。dp/dtdp/dt kEkE：零级反应：零级反应(二二

41、)米氏方程米氏方程 为为 了了 要要 解解 释释 这这 一一 现现 象象，Michaelis&Menten 提出了中间络合物学说。提出了中间络合物学说。1.米氏方程的推导该学说必须两个条件：该学说必须两个条件：(1)(1)符合质量作用定律符合质量作用定律:化学反应速率与反化学反应速率与反应物的有效质量成正比应物的有效质量成正比(2)(2)形成的中间产物决定整个反应的速度形成的中间产物决定整个反应的速度一一.底物浓度的影响底物浓度的影响 Michaelis&Menten 提出了中间提出了中间络合物学说。络合物学说。(二二)米氏方程米氏方程1.米氏方程的推导一一.底物浓度的影响底物浓度的影响 对对

42、于于单单底底物物、单单产产物物反反应应，其其反反应应过过程程需需经经过过中中间复合物间复合物ESES，即，即 ESK1K3ESK2K4EPMichaelis-Menten的三个假设：的三个假设：(1)(1)推导的推导的v v为反应初速度为反应初速度(二二)米氏方程米氏方程1.米氏方程的推导一一.底物浓度的影响底物浓度的影响 产物的生成量很少产物的生成量很少 k k4 4 的反应忽略不计。即的反应忽略不计。即(二二)米氏方程米氏方程1.米氏方程的推导一一.底物浓度的影响底物浓度的影响EE 酶总量；酶总量；EEt t 反应后反应后t t时的酶量；时的酶量；ESES 中间产物浓度中间产物浓度Et E

43、-ESE-ES(二二)米氏方程米氏方程1.米氏方程的推导一一.底物浓度的影响底物浓度的影响刚反应时，若形成的速度为刚反应时，若形成的速度为v,v,则则v v1 1 k k1 1 EEt t SS k k1 1（E E）-（ESES）S (1)S (1)ESES消失速度：消失速度：v v2 2 k k2 2ES;vES;v3 3 k k3 3ESESv v23 23 k k2 2 ESES k k3 3ES ES （k k2 2 k k3 3）ES (2)ES (2)(二二)米氏方程米氏方程1.米氏方程的推导一一.底物浓度的影响底物浓度的影响Michaelis-Menten的三个假设：的三个假设

44、：(2)(2)反应体系处于稳态反应体系处于稳态 (二二)米氏方程米氏方程1.米氏方程的推导一一.底物浓度的影响底物浓度的影响即即ESES不变不变 ES ES的生成量的生成量=ESES的分解量。即的分解量。即v v1 1=v=v2323k k1 1（E E）-（ESES）S S=ES=ES（k k2 2 k k3 3）（E E）-（ESES）S/S/ES=ES=（k k2 2 k k3 3）/k/k1 1 (3)(3)设设 K Km m=(k=(k2 2+k+k3 3)/k)/k1 1 将将(3)(3)重排得重排得ES=ES/(KES=ES/(Km m S)S)(4)(4)(二二)米氏方程米氏方

45、程1.米氏方程的推导一一.底物浓度的影响底物浓度的影响Michaelis-Menten 的三个假设：的三个假设：E=ES,VE=ES,Vmaxmax=K=K3 3ES,ES,即即K K3 3=Vmax/E (5)=Vmax/E (5)同时，同时，v=Kv=K3 3ES,KES,K3 3=v=vt t/ES (6)/ES (6)(5)(5)+(6)(6)ES=vES=vt t E/Vmax (7)E/Vmax (7)(7)(7)代入代入(4)(4)得得 v vt t E/V=ES/(K E/V=ES/(Km m S)S)(3)S(3)SEE(二二)米氏方程米氏方程1.米氏方程的推导一一.底物浓度

46、的影响底物浓度的影响V=Vmax S Km+S(二二)米氏方程米氏方程1.米氏方程的推导一一.底物浓度的影响底物浓度的影响K Km m 米氏常数米氏常数 由于由于 K Km m=(k=(k2 2+k+k3 3)/k)/k1 1 ，为复合常数。为复合常数。K Km m是酶的特征常数，经常表示酶与底物的亲和力。是酶的特征常数，经常表示酶与底物的亲和力。K Km m值越大，亲和力越小。值越大，亲和力越小。(二二)米氏方程米氏方程1.米氏方程中常数的意义一一.底物浓度的影响底物浓度的影响 K Km m的值是当反应速度为最大反应速度的一半时的值是当反应速度为最大反应速度的一半时所对应的底物浓度。所对应的

47、底物浓度。所以所以K Km m的单位为浓度单位的单位为浓度单位 Km=S(二二)米氏方程米氏方程1.米氏方程中常数的意义一一.底物浓度的影响底物浓度的影响(二二)米氏方程米氏方程1.米氏方程中常数的意义一一.底物浓度的影响底物浓度的影响V=Vmax S Km+S 所以采用双倒数作图法：即所以采用双倒数作图法：即 1/v-1/S 1/v-1/S 作图作图 v-Sv-S作图法：作图法：V Vmaxmax难以测定，不能从难以测定，不能从v v V/2V/2处求得，处求得，从而导致从而导致K Km m也难确定。也难确定。(二二)米氏方程米氏方程 3.米氏方程中常数的测定一一.底物浓度的影响底物浓度的影

48、响V=Vmax S Km+S(二二)米氏方程米氏方程 3.米氏方程中常数的测定一一.底物浓度的影响底物浓度的影响二二.酶浓度对酶反应速度的影响酶浓度对酶反应速度的影响 在一般的酶促反应中，常常在一般的酶促反应中，常常SESE，酶反应，酶反应速度达到最大反应速度。速度达到最大反应速度。当当SESE，由于由于V Vmaxmax=kE=kE0，反应速度与酶反应速度与酶浓度成正比。浓度成正比。酶酶浓浓度度曲曲线线三三.pH.pH对酶反应速度的影响对酶反应速度的影响 pH pH对酶反应速度的影响较大。其原因有：对酶反应速度的影响较大。其原因有：极端极端pHpH的条件引起酶蛋白的变性。的条件引起酶蛋白的变

49、性。pHpH影响底物的解离，从而影响酶与底物的结合。影响底物的解离，从而影响酶与底物的结合。pHpH影响酶分子解离状态。影响酶分子解离状态。每种酶只能在一定的每种酶只能在一定的pHpH范围内表现出它的活性，范围内表现出它的活性，且在某一且在某一pHpH值范围内活性最高，其两侧活性都下降。值范围内活性最高，其两侧活性都下降。酶促反应具有一最适酶促反应具有一最适pHpH。反应速度和反应速度和pHpH的关系见下图：的关系见下图：酶酶酶酶的的的的最最最最适适适适pHpHpHpH一一一一般般般般在在在在7 7 7 7左左左左右右右右。也也也也有有有有很很很很多多多多例例例例外外外外，如如如如胃胃胃胃蛋蛋

50、蛋蛋白白白白酶酶酶酶的最适的最适的最适的最适pHpHpHpH只有只有只有只有1.51.51.51.5，木瓜蛋白酶，木瓜蛋白酶，木瓜蛋白酶，木瓜蛋白酶(5.6)(5.6)(5.6)(5.6)，胰蛋白酶，胰蛋白酶，胰蛋白酶，胰蛋白酶(7.8)(7.8)(7.8)(7.8)。酶酶酶酶的的的的最最最最适适适适pHpHpHpH并并并并非非非非酶酶酶酶的的的的特特特特征征征征性性性性常常常常数数数数，它它它它与与与与底底底底物物物物的的的的种种种种类类类类、浓浓浓浓度等因素有关。度等因素有关。度等因素有关。度等因素有关。三三.pH.pH对酶反应速度的影响对酶反应速度的影响 温度对酶反应速度的影响具有双重性