酶分析法课件.ppt
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1、酶酶 分分 析析 法法教学目的和要求教学目的和要求 l熟悉:熟悉:1酶活力的测定方法酶活力的测定方法 2酶法分析的测定方法酶法分析的测定方法l了解:酶分析法的原理了解:酶分析法的原理概概 述述l1.酶的概念酶的概念是生物体内产生并具有催化活是生物体内产生并具有催化活性的性的一类蛋白质一类蛋白质,由于表现出特异的催化,由于表现出特异的催化功能,因此酶被称为生物催化剂。功能,因此酶被称为生物催化剂。l2.酶的应用酶的应用:在体外进行催化反应:在体外进行催化反应l用以制造某些产品用以制造某些产品l用以去除某些物质用以去除某些物质l用以识别某种化合物用以识别某种化合物 属于属于“酶分析法酶分析法”l用
2、以测定某种物质用以测定某种物质l酶是由酶是由活细胞活细胞产生的具有产生的具有催化作用催化作用的特殊物质,的特殊物质,又称又称生物催化剂生物催化剂。l除极个别除极个别RNARNA为催化自身反应的酶外,其余所为催化自身反应的酶外,其余所有的酶都是有的酶都是蛋白质蛋白质。l生物体内生物体内一切生化反应一切生化反应都需要酶的催化才能进都需要酶的催化才能进行!行!l性能远远超过人造催化剂。性能远远超过人造催化剂。l产物(产物(productproduct,P P)l底物(底物(substratesubstrate,S S)酶酶 的的 概概 念念酶是特殊的催化剂酶是特殊的催化剂 (1)(1)生物大分子生物
3、大分子 (2)(2)催化条件温和催化条件温和 (3)(3)强酸、碱或高温下失活强酸、碱或高温下失活 (3)(3)高选择性高选择性 (4)(4)高催化效率高催化效率机理:降低反应活化能,提高反应速度,不改机理:降低反应活化能,提高反应速度,不改 变平衡点。变平衡点。只起催化作用,本身不消耗。只起催化作用,本身不消耗。酶酶 的的 特特 点点 概概 括括 如如 下下:概概 述述l3.酶分析法包括两种类型酶分析法包括两种类型:l一是以酶作为一是以酶作为分析对象分析对象,这类分析方法称,这类分析方法称为为“酶活力测定酶活力测定”。l二是以酶作为二是以酶作为分析手段分析手段,用以测定样品中,用以测定样品中
4、用一般化学方法难于检测的物质,通常将用一般化学方法难于检测的物质,通常将这类分析方法称为这类分析方法称为“酶法分析酶法分析”;4.两类酶分析法的区别两类酶分析法的区别l相同:从原理到方法相同:从原理到方法l不同:不同:酶活力测定法中酶活力测定法中,是以酶为分析是以酶为分析对象对象。使用的使用的底物底物应该应该过量过量。l酶法分析中酶法分析中,是以酶为分析是以酶为分析工具工具或分析或分析试试剂剂,被检化合物(如:被检化合物(如:底物底物)是反应的限是反应的限制因素制因素酶法分析的优点酶法分析的优点1 用于复杂组分中结构或物理化学性质比较相近的同类物质的分离鉴定和分析。2 特异性强、干扰少、操作简
5、单、样品和试剂用量少,测定快速精确,灵敏度高等特点。3 通过了解酶对底物的特异性,可以预料可能发生的干扰反应并设法纠正。4 可用偶联反应。5 无污染或污染很少的分析方法。n共同点:原理和方法相同,以酶的专一高效催化某化学反应为基础,通过测定酶反应的速率或生成物浓度来检测相应物质的含量。酶法测定的原则酶法测定的原则1 1、酶活性的测定、酶活性的测定2 2、代谢物浓度的测定、代谢物浓度的测定3 3、酶底物复合物、酶底物复合物酶反应动力学酶反应动力学1 1、米氏方程、米氏方程1 1).米氏方程米氏方程nK Km m 即为米氏常数,即为米氏常数,nV Vmaxmax为最大反应速为最大反应速度度n当反应
6、速度等于最大速度当反应速度等于最大速度一半时一半时,即即V V=1/2 =1/2 V Vmaxmax,Km=S Km=S n上式表示上式表示,米氏常数是反米氏常数是反应速度为最大值的一半时的应速度为最大值的一半时的底物浓度。底物浓度。n因此因此,米氏常数的单位为米氏常数的单位为mol/Lmol/L。2 2、KmKm米氏常数意义及推导过程米氏常数意义及推导过程不同的酶具有不同的不同的酶具有不同的KmKm值,它是酶的一个重值,它是酶的一个重要的特征物理常数。要的特征物理常数。KmKm值只是在固定的底物,一定的温度和值只是在固定的底物,一定的温度和pHpH条条件下,一定的缓冲体系中测定的,不同条件件
7、下,一定的缓冲体系中测定的,不同条件下具有不同的下具有不同的KmKm值。值。KmKm值表示酶与底物之间的亲和程度:值表示酶与底物之间的亲和程度:K Km m值大值大表示亲和程度小,酶的催化活性低表示亲和程度小,酶的催化活性低;K Km m值小值小表示亲和程度大表示亲和程度大,酶的催化活性高。酶的催化活性高。计算题计算题l要求酶按其最大反应速度的要求酶按其最大反应速度的99%99%的速度进的速度进行反应,求所需底物浓度行反应,求所需底物浓度S S。l已知已知S S9 9Km,Km,求该酶体系的反应速度求该酶体系的反应速度为何值?为何值?l过氧化氢酶的过氧化氢酶的KmKm为为2.52.510102
8、 2mol/Lmol/L,当底,当底物浓度为物浓度为100mmol/L100mmol/L时,求反应速度达到时,求反应速度达到最大速度的百分数?最大速度的百分数?第一节第一节 酶活力测定法酶活力测定法l 一、基本概念一、基本概念 l 二、酶促反应的条件二、酶促反应的条件l 三、酶活力的测定方法三、酶活力的测定方法l 四、测定过程中应注意的问题四、测定过程中应注意的问题 一、基本概念一、基本概念l1.酶活力酶活力:指酶催化一定化学反应的能力。:指酶催化一定化学反应的能力。l2.酶活力的测定:酶活力的测定:是测定一个被酶所催化是测定一个被酶所催化的化学反应的速度。的化学反应的速度。l3.酶活力测定的
9、目的:酶活力测定的目的:通过酶反应速度的通过酶反应速度的测定,求得酶的浓度或含量测定,求得酶的浓度或含量酶活力酶活力(enzyme activity)(enzyme activity)的测定的测定 l1 1酶活力酶活力l酶活力是指酶催化某一化学反应的能力,l酶活力的大小可以用在一定条件下所催化的某一化学反应的反应速率来表示,酶催化的反应速率愈大,酶的活力愈高;反应速率愈小,酶的活力就愈低。两者呈线性关系。l所以测定酶的活力就是测定酶促反应的速测定酶的活力就是测定酶促反应的速率率。l酶催化的反反应应速速率率可用单位时间内底物的减少量或产物的增加量来表示。l在实际酶活测定中一般以测定产物的增加量为
10、准。lV=p/t p=v t引起酶促反应速率降低的原因引起酶促反应速率降低的原因l(1)底物浓度的降低;l(2)产物浓度增加加速了逆反应的进行;l(3)产物对酶的抑制或激活作用l(4)随着时间的延长引起酶本身部分分子失活等。l因此测定酶活力,应测定酶促反应的初速率,反应初速率与酶量呈线性关系,因此可以用初速率来测定制剂中酶的含量。检验酶反应和测定系统是否适宜的标准检验酶反应和测定系统是否适宜的标准l测得的测得的反应速度反应速度必须和必须和酶浓度酶浓度间有间有线线性的比例关系性的比例关系一、基本概念一、基本概念l4.酶反应的速度:酶反应的速度:用单位时间内反应底物用单位时间内反应底物的减少或产物
11、的增加来表示,酶反应的速的减少或产物的增加来表示,酶反应的速度愈快所表示的酶活力愈高。度愈快所表示的酶活力愈高。l5.测定酶活力的方法测定酶活力的方法:可用物理法、化学:可用物理法、化学法或酶分析法等方法。法或酶分析法等方法。一、基本概念一、基本概念l6.常用的酶分析法常用的酶分析法l第一,终点法第一,终点法l第二,取样测定法第二,取样测定法l第三,连续测定法第三,连续测定法一、基本概念一、基本概念l7.酶的活性单位(国际单位酶的活性单位(国际单位U):在:在25及最及最适条件下,每分钟能转化一个微摩尔适条件下,每分钟能转化一个微摩尔(mol)底物的酶量定为一个活性单位。底物的酶量定为一个活性
12、单位。l8.酶的比活性:酶的比活性:为一毫克为一毫克(mg)酶的活性单位数酶的活性单位数目。目。国际酶活力单位国际酶活力单位l1961年,国际生物化学协会酶学委员会提出采用统一的“国际单位”(U)来表示酶活力,规定规定为:在最适反应条件(温度25)下,每分钟内催化1微摩尔(umo1)底物转化为产物所需的酶量,定为一个酶活力单位,即l 1 U=1 1 U=1 umolumolminmin。酶的比活力酶的比活力(specific activity)(specific activity)l比比活活力力:每mg蛋白质所含的酶活力单位数表示,l比活力=活力Umg蛋白=总活力U/总蛋白mgl有时用每g酶制
13、剂或每m1酶制剂含有多少个活力单位来表示(Ug或Uml)。l比比活活力力大大小小的的含含义义:可用来比较每单位质量蛋白质的催化能力。比活力愈大,表示酶的纯度愈高。活力单位活力单位(U U)与比活力与比活力lU U速度单位速度单位l l每小时催化每小时催化每小时催化每小时催化1克底物克底物克底物克底物l l每小时催化每小时催化每小时催化每小时催化1mlmlmlml某浓度溶液某浓度溶液某浓度溶液某浓度溶液l l每分钟催化每分钟催化每分钟催化每分钟催化1 1 1 1ugugugug底物底物底物底物l酶产品质量评价中常使用比活力l l单位质量单位质量单位质量单位质量酶产品中酶活力称酶产品中酶活力称比活
14、力比活力。l u/mgu/mg酶蛋白酶蛋白 u/mlu/ml酶蛋白酶蛋白l国际单位(国际单位(IUIU):):在实验规定的条件下(在实验规定的条件下(2525,最适,最适pHpH、最适底物浓度时),最适底物浓度时),1ul1ul标本,以标本,以每分钟能催化每分钟能催化1 1微摩尔底物的酶量为微摩尔底物的酶量为1 1个国际单个国际单位。位。酶促反应速度的测定方法酶促反应速度的测定方法产物浓度变化曲线产物浓度变化曲线产物浓度变化曲线产物浓度变化曲线提问:提问:为什么反应速度会随为什么反应速度会随时间减小?时间减小?答案:答案:1.S降低;降低;2.酶受到产物抑制酶受到产物抑制提问:提问:用哪一个速
15、度来表示用哪一个速度来表示该酶促反应的速度特征呢?该酶促反应的速度特征呢?反应初速度反应初速度反应初速度反应初速度 V Vo o反应反应初初速度表示酶活力。速度表示酶活力。提问:提问:仅用反应初速度大小对比酶活力行吗?仅用反应初速度大小对比酶活力行吗?答案答案:不行,不行,还与酶的加入量及条件有关。还与酶的加入量及条件有关。酶活力测定实例酶活力测定实例l首先首先 确定反应条件确定反应条件 20、pH=7,底物浓度底物浓度 6g/l(过量)过量),加入,加入2mg固体脂肪酶固体脂肪酶l第二第二 确定活力单位确定活力单位 如每小时催化如每小时催化1克底物克底物 1u=1g/hl第三第三 测算反应初
16、速度测算反应初速度 作产物甘油随时间增加的曲线,量作产物甘油随时间增加的曲线,量出反应初速度值出反应初速度值,换算为脂肪的消耗速度,换算为脂肪的消耗速度 如如 8g/hl第四第四 换算活力换算活力 8g/h/1g/h=8ul第五第五 计算比活计算比活 8u/2mg酶蛋白酶蛋白=4u/mg酶蛋白酶蛋白脂肪脂肪脂肪脂肪脂肪酶脂肪酶甘油甘油甘油甘油 +脂肪酸脂肪酸脂肪酸脂肪酸 l 活性部位 作作 业业l根据所学知识推导出米氏方程。根据所学知识推导出米氏方程。二、酶促反应的条件二、酶促反应的条件l基本要求基本要求:l反应系统中除了反应系统中除了待测酶的浓度待测酶的浓度是影响速度是影响速度的的惟一因素惟
17、一因素外,其他因素都处于最适于酶外,其他因素都处于最适于酶发挥催化作用的水平。发挥催化作用的水平。确定反应条件时应考虑确定反应条件时应考虑:(1)底物底物 选用的底物在物理化学性质上选用的底物在物理化学性质上和产物不同和产物不同。一般选用底物的浓度一般选用底物的浓度S=100 Km 一般选择一般选择Km小的作测定的底物。小的作测定的底物。l(2)pH值值 注意选择适宜的反应注意选择适宜的反应pH值,值,并将反应维持在这一并将反应维持在这一pH值。值。l例:丙酮酸例:丙酮酸 乳酸乳酸乳酸脱氢酶乳酸脱氢酶pHpH对酶反应的影响对酶反应的影响 pHpH影响酶活力的原因影响酶活力的原因 l(1)过酸或
18、过碱可以使酶的空间结构破坏,引起酶构象的改变,酶活性丧失。l(2)当pH改变不很剧烈时,酶虽未变性,但活力受到影响。l影响了底物的解离状态;l影响酶分子活性部位上有关基团的解离;l影响到中间络合物ES的解离状态,不利于催化生成产物。二、酶促反应的条件二、酶促反应的条件(3)温度温度 实验中温度变动应控制在实验中温度变动应控制在0.1以内。酶反应的温度通常选用以内。酶反应的温度通常选用25、30、37。(4)辅助因子辅助因子 为了提高酶在反应系统中为了提高酶在反应系统中的稳定性,有些也需要某些相应的物质。的稳定性,有些也需要某些相应的物质。最适温度最适温度 机理:机理:温温度导致度导致酶蛋白酶蛋
19、白变性变性温度对酶反应的影响温度对酶反应的影响温度对酶反应的影响温度对酶反应的影响l在最适温度之前,一般温度越高,反应速度就越快。l酶的固体状态比在溶液中对温度的耐受力要高。通常酶制剂以固体保存为佳。(5)空白和对照空白和对照 空白空白 指杂质反应和自发反应引起的变化量,指杂质反应和自发反应引起的变化量,提提供未知因素的影响供未知因素的影响 对照对照作为比较或标定的作为比较或标定的标准标准。三、酶活力的测定方法三、酶活力的测定方法l按取样及检测的方式按取样及检测的方式l(一)取样测定法(一)取样测定法l(二)连续测定法(二)连续测定法(一)取样测定法(一)取样测定法l1.取样测定法:取样测定法
20、:求得单位时间内酶促求得单位时间内酶促反应变化量的方法。反应变化量的方法。l2.常用的检测方法常用的检测方法:紫外:紫外-可见分光可见分光光度法、荧光分析法等。光度法、荧光分析法等。取样测定法取样测定法 在酶反应开始后不同的时间,从反应系统在酶反应开始后不同的时间,从反应系统中取出一定量的反应液,并用适当的方法中取出一定量的反应液,并用适当的方法(添加酶的变性剂或使酶失活)停止其反(添加酶的变性剂或使酶失活)停止其反应后,再根据产物和底物在化学性质上的应后,再根据产物和底物在化学性质上的差别,选用适当的检测方法进行定量分析,差别,选用适当的检测方法进行定量分析,求得单位时间内酶促反应变化量的方
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