食品生物化学酶与维生素课件.ppt

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1、食品生物化学酶与维生素食品生物化学酶与维生素第1页，此课件共68页哦你能列举出生活中酶的应用吗？你能列举出生活中酶的应用吗？l酶为生活增资添彩第2页，此课件共68页哦本章内容本章内容 3.1 酶的概述酶的概述3.2 酶催化作用的特性酶催化作用的特性3.3 酶的组成酶的组成3.4 单体酶、寡聚酶、多酶复合体单体酶、寡聚酶、多酶复合体3.5 酶分子的活性中心及其催化作用机制酶分子的活性中心及其催化作用机制3.6 酶促反应动力学酶促反应动力学3.7 同工酶同工酶3.8 酶活性的调控酶活性的调控3.9 酶活力测定酶活力测定3.10 酶的分离、纯化酶的分离、纯化3.11 酶制剂与酶工程技术在食品工业中的

2、应用酶制剂与酶工程技术在食品工业中的应用3.12 辅酶与维生素辅酶与维生素第3页，此课件共68页哦 3.1 酶的概述酶的概述l3.1.1 酶的发展简史酶的发展简史l3.1.2 酶的分类酶的分类l3.1.3 酶的命名酶的命名第4页，此课件共68页哦3.1.1 酶的发展简史酶的发展简史l公元前两千多年，我国已有酿酒记载。公元前两千多年，我国已有酿酒记载。l一百余年前，一百余年前，Pasteur认为发酵是酵母细胞生命活动的结果。认为发酵是酵母细胞生命活动的结果。l1878年，年，Kuhne首次提出首次提出Enzyme一词。一词。l1897年，年，Buchner兄弟用不含细胞的酵母提取液，实现了发酵。

3、兄弟用不含细胞的酵母提取液，实现了发酵。l1926年，年，Sumner首次从刀豆中提纯出脲酶结晶，确立酶是蛋白质的观念，首次从刀豆中提纯出脲酶结晶，确立酶是蛋白质的观念，其具有蛋白质的一切性质。其具有蛋白质的一切性质。l1982年，年，Thomas R.Cech首次发现首次发现RNA也具有酶的催化活性，提出核酶也具有酶的催化活性，提出核酶(ribozyme)的概念。的概念。l1986年，年，Richard Lerrur和和Peter Schaltz运用单克隆抗体技术制备了具有运用单克隆抗体技术制备了具有酶活性的抗体（酶活性的抗体（catalytic antibody）。）。l1995年，年，J

4、ack W.Szostak研究室首先报道了具有研究室首先报道了具有DNA连接酶活性连接酶活性DNA片片段，称为脱氧核酶段，称为脱氧核酶(deoxyribozyme)。第5页，此课件共68页哦3.1.2 酶的分类与命名酶的分类与命名l1961 年国际生化协会酶命名委员会根据酶所催化的反应年国际生化协会酶命名委员会根据酶所催化的反应类型将类型将酶分为六大类酶分为六大类，分别用，分别用1、2、3、4、5、6 的编号的编号来表示，再根据底物中被作用的基团或键的特点将每一大来表示，再根据底物中被作用的基团或键的特点将每一大类分为若干个亚类，每个亚类可再分若干个亚类分为若干个亚类，每个亚类可再分若干个亚-

5、亚类，仍用亚类，仍用1、2、3、编号。故每一个酶的分类编号由用编号。故每一个酶的分类编号由用“”隔隔开的四个数字组成。开的四个数字组成。l编号之前常冠以编号之前常冠以酶学委员会的缩写酶学委员会的缩写EC。酶编号的前三个数。酶编号的前三个数字表明酶的特性：反应性质、反应物（或底物）性质、键字表明酶的特性：反应性质、反应物（或底物）性质、键的类型，第四个数字则是酶在亚的类型，第四个数字则是酶在亚-亚类中的顺序号。亚类中的顺序号。EC 1.1.1.27 大类大类 亚类亚类 亚亚类亚亚类 序号序号（如乳酸脱氢酶，即（如乳酸脱氢酶，即EC1.1.1.27）第6页，此课件共68页哦酶的分类酶的分类l1、氧

6、化还原酶类、氧化还原酶类 即催化生物氧化还原反应的酶，如脱氢酶、氧即催化生物氧化还原反应的酶，如脱氢酶、氧化酶、过氧化物酶、羟化酶以及加氧酶类。化酶、过氧化物酶、羟化酶以及加氧酶类。l2、转移酶类、转移酶类 催化不同物质分子间某种基团的交换或转移的酶，如转催化不同物质分子间某种基团的交换或转移的酶，如转甲基酶、转氨基酶、已糖激酶、磷酸化酶等。甲基酶、转氨基酶、已糖激酶、磷酸化酶等。l3、水解酶类、水解酶类 利用水使共价键分裂的酶，如淀粉酶、蛋白酶、酯酶等。利用水使共价键分裂的酶，如淀粉酶、蛋白酶、酯酶等。l4、裂解酶类、裂解酶类 由其底物移去一个基团而使共价键裂解的酶，如脱羧酶、由其底物移去一

7、个基团而使共价键裂解的酶，如脱羧酶、醛缩酶和脱水酶等。醛缩酶和脱水酶等。l5、异构酶类、异构酶类 促进异构体相互转化的酶，如消旋酶、顺反异构酶等。促进异构体相互转化的酶，如消旋酶、顺反异构酶等。l6、合成酶类、合成酶类 促进两分子化合物互相结合，同时使促进两分子化合物互相结合，同时使ATP 分子中的分子中的高能磷酸键断裂的酶，如谷氨酰胺合成酶、谷胱甘肽合成酶等。高能磷酸键断裂的酶，如谷氨酰胺合成酶、谷胱甘肽合成酶等。第7页，此课件共68页哦第8页，此课件共68页哦酶的命名酶的命名(1)(1)习惯命名法习惯命名法A.A.根据作用底物来命名，如淀粉酶、蛋白酶等。根据作用底物来命名，如淀粉酶、蛋白酶

8、等。B.B.根据所催化的反应的类型命名，如脱氢酶、转移酶等。根据所催化的反应的类型命名，如脱氢酶、转移酶等。C.C.两个原则结合起来命名，例如丙酮酸脱羧酶等。两个原则结合起来命名，例如丙酮酸脱羧酶等。D.D.根据酶的来源或其它特点来命名，如胃蛋白酶、胰蛋白酶等。根据酶的来源或其它特点来命名，如胃蛋白酶、胰蛋白酶等。习惯命名缺乏系统性，有时出现一酶数名或一名数酶的情况。习惯命名缺乏系统性，有时出现一酶数名或一名数酶的情况。第9页，此课件共68页哦(2)(2)国际系统命名法国际系统命名法l系统名称包括底物名称、构型、反应性质，最后加一个系统名称包括底物名称、构型、反应性质，最后加一个酶字。例如：酶

9、字。例如：习惯名称习惯名称:谷丙转氨酶谷丙转氨酶 系统名称系统名称:丙氨酸：丙氨酸：-酮戊二酸氨基转移酶酮戊二酸氨基转移酶 酶催化的反应酶催化的反应:谷氨酸谷氨酸 +丙酮酸丙酮酸 -酮戊二酸酮戊二酸 +丙氨酸丙氨酸l 但因某些系统名称太长，为方便起见，有时仍用酶的但因某些系统名称太长，为方便起见，有时仍用酶的习惯名称。习惯名称。第10页，此课件共68页哦3.2 酶催化作用的特性酶催化作用的特性 u酶与一般催化剂的共同点酶与一般催化剂的共同点在反应前后没有质和量的变化；在反应前后没有质和量的变化；只能催化热力学允许的化学反应；只能催化热力学允许的化学反应；只能加速可逆反应的进程，而不改变反应的平

10、衡点。只能加速可逆反应的进程，而不改变反应的平衡点。都是通过降低反应分子的活化能来加快化学反应的都是通过降低反应分子的活化能来加快化学反应的速度速度第11页，此课件共68页哦反应总能量改变反应总能量改变 非催化反应活化能非催化反应活化能 酶促反应酶促反应 活化能活化能 一般催化剂催一般催化剂催化反应的活化能化反应的活化能 能能量量反反 应应 过过 程程 底物底物 产物产物 酶促反应活化能的改变酶促反应活化能的改变 n活化能：活化能：底物分子从初态转变到活化态所需的能量底物分子从初态转变到活化态所需的能量。即一般分。即一般分子成为能参加化学反应的活化分子所需的能量。活化能越低，活化子成为能参加化

11、学反应的活化分子所需的能量。活化能越低，活化分子数目越多，反应进行的越快。分子数目越多，反应进行的越快。n一般认为酶降低了化学反应所需的活化能。一般认为酶降低了化学反应所需的活化能。第12页，此课件共68页哦中间复合物中间复合物(产物产物)学说学说l基本论点：基本论点：Michaelis与与 Menten于于1913年提出，年提出，酶催化时，酶催化时，酶活性中心首先与底物结合生成一种酶酶活性中心首先与底物结合生成一种酶E-底物底物S不稳定的中间不稳定的中间复合物（复合物（ES），此复合物再分解释放出酶，并生成产物），此复合物再分解释放出酶，并生成产物P，即为中间复合物学说。即为中间复合物学说。

12、S+EESE+P 酶如何使反应的活化能降低酶如何使反应的活化能降低而体现出极为强大的催化效而体现出极为强大的催化效率呢？率呢？第13页，此课件共68页哦酶催化作用的特性酶催化作用的特性l酶具有高度专一性酶具有高度专一性l一种酶只能作用于某一类或某一种特定的物质。这就是酶作用一种酶只能作用于某一类或某一种特定的物质。这就是酶作用的专一性。通常把被酶作用的物质称为该酶的底物。所以也可的专一性。通常把被酶作用的物质称为该酶的底物。所以也可以说一种酶只作用于一个或一类底物。如糖苷键、酯键、肽键以说一种酶只作用于一个或一类底物。如糖苷键、酯键、肽键等都能被酸碱催化而水解，但水解这些化学健的酶却各不相同，

13、等都能被酸碱催化而水解，但水解这些化学健的酶却各不相同，即它们分别需要在具有一定专一性的酶作用下才能水解。即它们分别需要在具有一定专一性的酶作用下才能水解。l酶具有极高的催化效率酶具有极高的催化效率l以分子比表示，酶催化反应的反应速度比非催化反应高以分子比表示，酶催化反应的反应速度比非催化反应高108 1020倍，比其它催化反应高倍，比其它催化反应高1071013倍。以转换数（每分钟每个酶倍。以转换数（每分钟每个酶分子能催化多少个反应物分子发生变化）表示，大部分酶为分子能催化多少个反应物分子发生变化）表示，大部分酶为1000，最大的可达一百万以上。，最大的可达一百万以上。第14页，此课件共68

14、页哦l酶活性的可调节性酶活性的可调节性l酶活力是受调节控制的、它的调控方式很多，包括抑制剂调节，酶活力是受调节控制的、它的调控方式很多，包括抑制剂调节，共价修饰调节、反馈调节、酶原激活及激素控制等。共价修饰调节、反馈调节、酶原激活及激素控制等。l酶活性的不稳定性酶活性的不稳定性l一般催化剂在一定条件下会因中毒而失去催化能力，而酶却较其一般催化剂在一定条件下会因中毒而失去催化能力，而酶却较其它催化剂更加脆弱，更易失去活性。强酸、强碱、高温等条件都它催化剂更加脆弱，更易失去活性。强酸、强碱、高温等条件都能使酶破坏而完全失去活性。所以酶作用一般都要求比较温和的能使酶破坏而完全失去活性。所以酶作用一般

15、都要求比较温和的条件，如常温、常压、接近中性的酸碱度等。条件，如常温、常压、接近中性的酸碱度等。l酶的催化活力与辅酶、辅基和金属离子有关酶的催化活力与辅酶、辅基和金属离子有关l有些酶是复合蛋白质，其中的小分子物质（辅酶、辅基及金属离子）有些酶是复合蛋白质，其中的小分子物质（辅酶、辅基及金属离子）与酶的催化活性密切相关。若将它们除去，酶就失去活性。与酶的催化活性密切相关。若将它们除去，酶就失去活性。l高效率、专一性以及作用条件温和使酶在生物体新陈代谢过程高效率、专一性以及作用条件温和使酶在生物体新陈代谢过程中发挥强有力的作用，酶活力的调控使生命活动中各个反应得中发挥强有力的作用，酶活力的调控使生

16、命活动中各个反应得以有条不紊地进行。以有条不紊地进行。第15页，此课件共68页哦酶酶简单蛋白简单蛋白酶酶：脲酶、蛋白酶、淀粉酶、核糖核酸酶等。脲酶、蛋白酶、淀粉酶、核糖核酸酶等。复合蛋白复合蛋白酶酶酶蛋白酶蛋白辅因子辅因子（apoenzyme）（cofacter)辅酶辅酶（coenzyme)coenzyme)辅基辅基(prosthetic group)(prosthetic group)全酶全酶(holoenzyme(holoenzyme）=酶蛋白酶蛋白 +辅因子辅因子3.3 酶的组成酶的组成：决定酶反应的专一性及高效率。：决定酶反应的专一性及高效率。：直接对电子、原子或某些化学基团起传递作用

17、。：直接对电子、原子或某些化学基团起传递作用。第16页，此课件共68页哦l辅酶和辅基并没有什么本质上的差别，只是它们与辅酶和辅基并没有什么本质上的差别，只是它们与蛋白质部分结合的牢固程度不同而已。蛋白质部分结合的牢固程度不同而已。l通常把那些与酶蛋白结合得比较松的、用透析法可以通常把那些与酶蛋白结合得比较松的、用透析法可以除去的小分子有机物叫做除去的小分子有机物叫做辅酶辅酶。l与酶蛋白共价键结合的比较紧的、用透析法不能除与酶蛋白共价键结合的比较紧的、用透析法不能除去的小分子物质叫做去的小分子物质叫做辅基辅基。l两者单独存在都没有催化能力，酶的蛋白质部分称酶蛋两者单独存在都没有催化能力，酶的蛋白

18、质部分称酶蛋白，酶蛋白与其辅因子一起合称为白，酶蛋白与其辅因子一起合称为全酶全酶。第17页，此课件共68页哦3.4 单体酶、寡聚酶、多酶复合体单体酶、寡聚酶、多酶复合体 l根据酶蛋白分子的特点又可将酶分为三类。根据酶蛋白分子的特点又可将酶分为三类。单体酶单体酶 单体酶只有一条多肽链，属于这一类的酶很少，一般都是催化单体酶只有一条多肽链，属于这一类的酶很少，一般都是催化水解的酶，如溶菌酶、胰蛋白酶等。水解的酶，如溶菌酶、胰蛋白酶等。寡聚酶寡聚酶 寡聚酶由几个甚至几十个亚基组成，这些亚基可以是相同寡聚酶由几个甚至几十个亚基组成，这些亚基可以是相同的多肽链，也可以是不同的多肽链。亚基之间不是共价结合

19、，彼此很的多肽链，也可以是不同的多肽链。亚基之间不是共价结合，彼此很容易分开。容易分开。多酶体系多酶体系（多酶复合体）（多酶复合体）多酶体系是由几种酶彼此嵌合形多酶体系是由几种酶彼此嵌合形成的复合体。由成的复合体。由2个以上功能相关的酶组成，酶成员之间分工合作，依个以上功能相关的酶组成，酶成员之间分工合作，依次催化一个系列反应。它有利于一系列反应的连续进行。如脂肪酸合次催化一个系列反应。它有利于一系列反应的连续进行。如脂肪酸合成酶体系、呼吸链酶系等。成酶体系、呼吸链酶系等。第18页，此课件共68页哦3.5 酶分子的活性中心及其催化作用机制酶分子的活性中心及其催化作用机制l3.5.1 酶分子的活

20、性中心酶分子的活性中心l酶是生物大分子，酶作为蛋白质，其分子体积比底物分子酶是生物大分子，酶作为蛋白质，其分子体积比底物分子体积要大得多。在反应过程中酶与底物接触结合，只限于体积要大得多。在反应过程中酶与底物接触结合，只限于酶分子的少数基团或较小的部位。酶分子中直接与底物结酶分子的少数基团或较小的部位。酶分子中直接与底物结合，并催化底物发生化学反应的部位，称为合，并催化底物发生化学反应的部位，称为酶的活性中心酶的活性中心。（图图 酶活性中心示意图酶活性中心示意图）对于不需要辅酶因子的酶来说，活性中心是酶分子中在三维结构上比较靠近的少数几对于不需要辅酶因子的酶来说，活性中心是酶分子中在三维结构上

21、比较靠近的少数几个氨基酸残基或这些残基上某些基团，它们在一级结构上可能相距甚远，通过肽链的折个氨基酸残基或这些残基上某些基团，它们在一级结构上可能相距甚远，通过肽链的折叠、盘绕而空间构象上相互靠近（图叠、盘绕而空间构象上相互靠近（图A）；）；对于需要辅因子的酶来说，辅酶、辅基往往就是活性中心的组成部分。对于需要辅因子的酶来说，辅酶、辅基往往就是活性中心的组成部分。第19页，此课件共68页哦图图 酶活性中心示意图酶活性中心示意图l酶的活性中心通常有两个功能部位：酶的活性中心通常有两个功能部位：结合部位结合部位（负责识别特定的底物并与之结合，他决定酶的底物专一（负责识别特定的底物并与之结合，他决定

22、酶的底物专一性）性）催化部位催化部位（决定酶的催化效率）。（决定酶的催化效率）。l底物通过各类次级键与活性中心结合（图底物通过各类次级键与活性中心结合（图B）第20页，此课件共68页哦l构成酶活性中心的氨基酸有天冬氨酸、谷氨酸、丝构成酶活性中心的氨基酸有天冬氨酸、谷氨酸、丝氨酸、组氨酸、半胱氨酸、赖氨酸等，它们的侧链氨酸、组氨酸、半胱氨酸、赖氨酸等，它们的侧链上分别含有羧基、羟基、咪唑基、巯基、氨基等极上分别含有羧基、羟基、咪唑基、巯基、氨基等极性基团，这些集团若经化学修饰，如氧化、还原、性基团，这些集团若经化学修饰，如氧化、还原、酰化、烷化等，则酶的活性丧失，因此称这些基团酰化、烷化等，则酶

23、的活性丧失，因此称这些基团为为必需基团必需基团。l结构基团结构基团第21页，此课件共68页哦l3.5.2 酶的催化作用机制酶的催化作用机制l(1)锁钥假说锁钥假说(lock and key hypothesis)：l认为酶的活性中心是酶与底物结合并进行催化反应的部位，其认为酶的活性中心是酶与底物结合并进行催化反应的部位，其形状与底物分子的一部分基团形状互补。在催化过程中，底物形状与底物分子的一部分基团形状互补。在催化过程中，底物分子或其一部分就像钥匙一样，只有契合到特定的活性中心部分子或其一部分就像钥匙一样，只有契合到特定的活性中心部位的某一适当位置，才能进行催化反应，一把钥匙只能开一把位的某

24、一适当位置，才能进行催化反应，一把钥匙只能开一把锁。锁。又称为刚性模版理论又称为刚性模版理论酶作用的专一性酶作用的专一性第22页，此课件共68页哦l(2)诱导契合假说（诱导契合假说（inducedfit hypothesis):l该学说认为酶表面并没有一种与底物互补的固定形状，当酶该学说认为酶表面并没有一种与底物互补的固定形状，当酶分子与底物接近时，酶受底物的诱导而发生有利于结合底物分子与底物接近时，酶受底物的诱导而发生有利于结合底物的构象变化，同时底物构象也发生改变，酶与底物互补契合，的构象变化，同时底物构象也发生改变，酶与底物互补契合，进行反应。进行反应。第23页，此课件共68页哦3.6

25、酶促反应动力学酶促反应动力学 q研究内容：研究内容：酶促反应的动力学是研究酶促反应的速度以及酶促反应的动力学是研究酶促反应的速度以及影响速度的各种因素的科学。影响速度的各种因素的科学。q影响因素包括：影响因素包括：酶浓度、底物浓度、酶浓度、底物浓度、pHpH、温度、抑制剂、激活剂等。、温度、抑制剂、激活剂等。研究一种因素的影响时，其余各因素均恒定。研究一种因素的影响时，其余各因素均恒定。第24页，此课件共68页哦3.6.1 酶浓度对酶促反应速度的影响酶浓度对酶促反应速度的影响p所有的酶反应，如果其它条件恒定，则反应速度决定于酶所有的酶反应，如果其它条件恒定，则反应速度决定于酶浓度和底物浓度。浓

26、度和底物浓度。结论：结论：在一定条件下，当底物浓度在一定条件下，当底物浓度S远大于酶的浓远大于酶的浓度度E时，酶促反应的速度与酶的浓度成正比。时，酶促反应的速度与酶的浓度成正比。合理解释：合理解释：中间复合物学说中间复合物学说 S+E ES E+P第25页，此课件共68页哦3.6.2 底物浓度对酶促反应速度的影响底物浓度对酶促反应速度的影响p由实验观察到，在酶浓度不变由实验观察到，在酶浓度不变时，不同的底物浓度与反应速时，不同的底物浓度与反应速度的关系为一曲线，即当底物度的关系为一曲线，即当底物浓度较低时，反应速度的增加浓度较低时，反应速度的增加与底物浓度的增加成正比（与底物浓度的增加成正比（

27、一一级反应级反应）；此后，随底物浓度）；此后，随底物浓度的增加，反应速度的增加量逐的增加，反应速度的增加量逐渐减少（渐减少（混合级反应混合级反应）；最后，）；最后，当底物浓度增加到一定量时，反当底物浓度增加到一定量时，反应速度达到一最大值，不再随底应速度达到一最大值，不再随底物浓度的增加而增加（物浓度的增加而增加（零级反应零级反应）。p底物饱和效应底物饱和效应-酶促反应的一个鲜明特征酶促反应的一个鲜明特征-可用中间复合物学说解释可用中间复合物学说解释第26页，此课件共68页哦米氏方程：米氏方程：在底物浓度低时，在底物浓度低时，Km S，V=结论：结论：反应速率与底物浓度成正比，符合一级反应。反

28、应速率与底物浓度成正比，符合一级反应。当底物浓度很高时，当底物浓度很高时，S Km，V=结论：结论：反应速率与底物浓度无关，符合零级反应。反应速率与底物浓度无关，符合零级反应。19131913年，年，MichaelisMichaelis和和MentonMenton发展了前人的酶学理论，提出米氏发展了前人的酶学理论，提出米氏学说，用于解释酶促反应动力学特征，经过学说，用于解释酶促反应动力学特征，经过 BriggsBriggs和和HaldaneHaldane的的补充与发展，得到了现在的米氏方程。补充与发展，得到了现在的米氏方程。S Km其中，其中，V为反应速率，为反应速率，Vmax为最大反应速度，

29、为最大反应速度，S 为底物浓度，为底物浓度，Km为米氏常数。为米氏常数。VmaxVmax第27页，此课件共68页哦米氏常数米氏常数Km为反应速度为反应速度达到最大速度一半时的底物达到最大速度一半时的底物浓度。浓度。单位：单位：mol/L第28页，此课件共68页哦Km 的重要意义是：的重要意义是：K Km m是酶的特定物理常数是酶的特定物理常数 l（1 1）K Km m 一般只与酶的性质有关，而与酶浓度无关。一般只与酶的性质有关，而与酶浓度无关。不同的酶有不同的不同的酶有不同的K Km m。l（2 2）K Km m也会因外界条件的影响而改变。也会因外界条件的影响而改变。l（3 3）K Km m可

30、以反映酶与底物亲和力的大小，即可以反映酶与底物亲和力的大小，即K Km m值越小，值越小，则酶与底物的亲和力越大，为该酶的最适底物；反则酶与底物的亲和力越大，为该酶的最适底物；反之，则越小。之，则越小。第29页，此课件共68页哦 Km和和Vmax的测定的测定Km和和Vmax是酶学重要的两个常数是酶学重要的两个常数常用方法：双倒数作图法常用方法：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 K Km m 1 1 =.+v Vmax S Vmax y=bx+a 第30页，此课件共68页哦3.6.3 温度对酶促反应速度的影响温度对酶促反应速度的影

31、响温度对酶反应的影响是双重的：温度对酶反应的影响是双重的：（1 1）随着温度的增加，反应速度也增加，）随着温度的增加，反应速度也增加，直至最大速度为止。直至最大速度为止。（2 2）随温度升高而使酶逐步变性。）随温度升高而使酶逐步变性。l酶的最适温度：酶的最适温度：动物动物来源的酶来源的酶35355050，而而植物植物40 40 6060以上，以上，微生物微生物酶差别较酶差别较大。大。l生产上，酶一般应在最适温度以下进行催化生产上，酶一般应在最适温度以下进行催化反应，以延长酶的使用寿命。反应，以延长酶的使用寿命。图图 温度对酶促反应速度的影响温度对酶促反应速度的影响呈钟形呈钟形第31页，此课件共

32、68页哦3.6.4 pH对酶促反应速度的影响对酶促反应速度的影响l每一种酶只能在一定的每一种酶只能在一定的pHpH范范围内表现出它的活性。而且围内表现出它的活性。而且在某一在某一pHpH范围内酶活性最高，范围内酶活性最高，称为称为最适最适pHpH。l多数植物和微生物来源的酶多数植物和微生物来源的酶4.5 4.5 6.56.5；动物；动物6.5 6.5 8.08.0左右。左右。呈钟形呈钟形第32页，此课件共68页哦3.6.5 激活剂和抑制剂对酶促反应速度的影响激活剂和抑制剂对酶促反应速度的影响p激活剂：激活剂：凡是能提高酶活性的物质，都称为激活剂。凡是能提高酶活性的物质，都称为激活剂。一般一般情

33、况下，一种激活剂对某种酶是激活剂，而对另一种酶则起情况下，一种激活剂对某种酶是激活剂，而对另一种酶则起抑制作用。抑制作用。p酶的激活剂分为：酶的激活剂分为：无机离子、小分子有机化合物和生物大分子。无机离子、小分子有机化合物和生物大分子。p抑制剂：抑制剂：能使酶活力降低或失活的物质称为抑制剂，如药物、抗能使酶活力降低或失活的物质称为抑制剂，如药物、抗生素、毒物、抗代谢物等都是酶的抑制剂。生素、毒物、抗代谢物等都是酶的抑制剂。p酶的抑制作用：酶的抑制作用：指抑制剂作用下酶活性中心或必需基团发生指抑制剂作用下酶活性中心或必需基团发生性质的改变并导致酶活性降低或丧失的过程。性质的改变并导致酶活性降低或

34、丧失的过程。第33页，此课件共68页哦p按抑制剂作用方式不同分为：按抑制剂作用方式不同分为：可逆抑制作用可逆抑制作用 不可逆抑制作用不可逆抑制作用（1）竞争性抑制作用）竞争性抑制作用（2）非竞争性抑制作用）非竞争性抑制作用（3）反竞争性抑制作用）反竞争性抑制作用是靠共价键与酶的活性部位相结合而是靠共价键与酶的活性部位相结合而抑制酶的作用。不能用透析、超滤等抑制酶的作用。不能用透析、超滤等物理方法除去抑制剂而恢复酶活性。物理方法除去抑制剂而恢复酶活性。抑制剂以非共价键与酶结合，用透析抑制剂以非共价键与酶结合，用透析或超滤等物理方法把酶与抑制剂分开，或超滤等物理方法把酶与抑制剂分开，使酶回复催化活

35、性，称为可逆抑制作使酶回复催化活性，称为可逆抑制作用。用。第34页，此课件共68页哦l（1）竞争性抑制作用）竞争性抑制作用 l式中式中I为抑制剂，为抑制剂，EI为酶为酶-抑制剂复合物。抑制剂复合物。l高浓度的底物可以有效解除抑制作用。高浓度的底物可以有效解除抑制作用。第35页，此课件共68页哦l最典型的例子是最典型的例子是丙二酸丙二酸对对琥珀酸脱氢酶琥珀酸脱氢酶的抑制。的抑制。l增加琥珀酸的浓度可以解除丙二酸对酶的抑制作用。增加琥珀酸的浓度可以解除丙二酸对酶的抑制作用。第36页，此课件共68页哦l结论：在竞争性抑制剂存在下，酶的结论：在竞争性抑制剂存在下，酶的VmaxVmax不变，不变，K K

36、m m增大，底物与酶亲和力降低。增大，底物与酶亲和力降低。图图 竞争性抑制剂存在时的双倒数曲线图竞争性抑制剂存在时的双倒数曲线图第37页，此课件共68页哦磺胺类药物作用机理磺胺类药物作用机理l磺胺药的基本结构：磺胺药的基本结构：l对氨基苯磺酰胺的衍生物对氨基苯磺酰胺的衍生物l细菌不能直接利用其生长环境中的叶酸，而是利细菌不能直接利用其生长环境中的叶酸，而是利用环境中的对氨苯甲酸用环境中的对氨苯甲酸(PABA)(PABA)和二氢喋啶、谷氨酸和二氢喋啶、谷氨酸在菌体内的二氢叶酸合成酶催化下合成二氢叶酸。二在菌体内的二氢叶酸合成酶催化下合成二氢叶酸。二氢叶酸在二氢叶酸还原酶的作用下形成四氢叶酸，四氢

37、叶酸在二氢叶酸还原酶的作用下形成四氢叶酸，四氢叶酸作为一碳单位转移酶的辅酶，参与核酸前体物氢叶酸作为一碳单位转移酶的辅酶，参与核酸前体物（嘌呤、嘧啶）的合成。而核酸是细菌生长繁殖所必（嘌呤、嘧啶）的合成。而核酸是细菌生长繁殖所必须的成分。须的成分。l磺胺药的化学结构与磺胺药的化学结构与PABAPABA类似，能与类似，能与PABAPABA竞争二竞争二氢叶酸合成酶，影响了二氢叶酸的合成，因而使细菌生氢叶酸合成酶，影响了二氢叶酸的合成，因而使细菌生长和繁殖受到抑制。长和繁殖受到抑制。第38页，此课件共68页哦对氨苯甲酸对氨苯甲酸谷氨酸谷氨酸 +第39页，此课件共68页哦l（2）非竞争性抑制作用）非竞

38、争性抑制作用非竞争性抑制剂与竞争性抑非竞争性抑制剂与竞争性抑制剂不同之处：制剂不同之处：这种抑制剂这种抑制剂能与能与ES结合，而结合，而S也能与也能与EI结结合，都形成合，都形成ESI。增加底物的。增加底物的浓度不能使这种类型的抑制作浓度不能使这种类型的抑制作用完全逆转，因为底物并不能用完全逆转，因为底物并不能阻止抑制剂与酶相结合。阻止抑制剂与酶相结合。原因：原因：这是由于抑制剂和酶这是由于抑制剂和酶的结合部位与酶的活性部位不的结合部位与酶的活性部位不同，同，EI的形成发生在酶分子不的形成发生在酶分子不被底物作用的另一个部位。被底物作用的另一个部位。无产物生成无产物生成第40页，此课件共68页

39、哦l许多酶能被许多酶能被重金属离子重金属离子（Ag+Ag+、Hg2+Hg2+、Pb2+Pb2+）或）或金属络合金属络合剂剂（EDTA、F-、CN-、N3-）等抑制，都是非竞争性抑制的等抑制，都是非竞争性抑制的例子。例子。l重金属离子与酶的巯基（重金属离子与酶的巯基（SHSH）形成硫醇盐：）形成硫醇盐：l因为巯基对酶的活性是必需的，故形成硫醇盐后即失去酶因为巯基对酶的活性是必需的，故形成硫醇盐后即失去酶的活性。由于硫醇盐形成具有可逆性，这种抑制作用可用的活性。由于硫醇盐形成具有可逆性，这种抑制作用可用加适当的巯基化合物（如半胱氨酸、谷胱甘肽）的办法去加适当的巯基化合物（如半胱氨酸、谷胱甘肽）的办

40、法去掉重金属而得到解除。掉重金属而得到解除。第41页，此课件共68页哦l结论：结论：在非竞争性抑制剂存在下，酶的在非竞争性抑制剂存在下，酶的K Km m 不变，不变，VmaxVmax降低。降低。图图 非竞争性抑制剂存在时的双倒数曲线非竞争性抑制剂存在时的双倒数曲线第42页，此课件共68页哦（3）反竞争性抑制作用）反竞争性抑制作用有些抑制剂不能与游离的酶有些抑制剂不能与游离的酶结合，只能与酶结合，只能与酶-底物复合物底物复合物结合形成结合形成ESI，但，但ESI不能转不能转变为产物。变为产物。不同之处：不同之处：当加入这类抑制当加入这类抑制剂，反应平衡促进了剂，反应平衡促进了E与与S形形成成ES

41、复合物，这种现象与竞争复合物，这种现象与竞争性抑制作用相反，故称为反竞性抑制作用相反，故称为反竞争性抑制作用。争性抑制作用。第43页，此课件共68页哦l结论：结论：在反竞争性抑制剂存在下，在反竞争性抑制剂存在下，VmaxVmax减小，酶的减小，酶的K Km m降降低，底物与酶的亲和力增大低，底物与酶的亲和力增大 。图图 反竞争性抑制剂存在时的双倒数曲线反竞争性抑制剂存在时的双倒数曲线第44页，此课件共68页哦p按抑制剂作用方式不同分为：按抑制剂作用方式不同分为：可逆抑制作用可逆抑制作用 不可逆抑制作用不可逆抑制作用 是靠共价键与酶的活性部位相结合而是靠共价键与酶的活性部位相结合而抑制酶的作用。

42、不能用透析、超滤等抑制酶的作用。不能用透析、超滤等物理方法除去抑制剂而恢复酶活性。物理方法除去抑制剂而恢复酶活性。抑制剂以非共价键与酶结合，用透析或抑制剂以非共价键与酶结合，用透析或超滤等物理方法把酶与抑制剂分开，使超滤等物理方法把酶与抑制剂分开，使酶回复催化活性，称为可逆抑制作用。酶回复催化活性，称为可逆抑制作用。第45页，此课件共68页哦3.7 同工酶同工酶 l概念：概念：是指能催化同一种化学反应，但酶结构是指能催化同一种化学反应，但酶结构和性质不同的一组酶。和性质不同的一组酶。图图 乳酸脱氢酶乳酸脱氢酶LD的的5种同工酶种同工酶同工酶在体内的生理意义主要在于适应不同组织或不同细胞器在代谢

43、上的不同需要。因此，同同工酶在体内的生理意义主要在于适应不同组织或不同细胞器在代谢上的不同需要。因此，同工酶在体内的生理功能是不同的。工酶在体内的生理功能是不同的。第46页，此课件共68页哦心肌梗死和肝病病人血清心肌梗死和肝病病人血清LDHLDH同工酶谱的变化同工酶谱的变化1 1酶活酶活性性心肌梗死酶谱心肌梗死酶谱正常酶谱正常酶谱肝病酶谱肝病酶谱2 23 34 45 5结论：同工酶谱的改变有助于对疾病的诊断结论：同工酶谱的改变有助于对疾病的诊断第47页，此课件共68页哦3.8 酶活性的调控酶活性的调控p3.8.1 3.8.1 别构调节作用别构调节作用p3.8.2 3.8.2 酶的反馈调节作用酶

44、的反馈调节作用p3.8.3 3.8.3 可逆共价修饰调节可逆共价修饰调节p3.8.4 3.8.4 酶原激活酶原激活第48页，此课件共68页哦3.8.1 别构调节作用别构调节作用l概念：概念：一些代谢物与酶活性中心以外部位可逆结合，一些代谢物与酶活性中心以外部位可逆结合，通过使酶构象发生变化来改变酶催化活性的调节方式通过使酶构象发生变化来改变酶催化活性的调节方式称为称为别构调节（变构调节）别构调节（变构调节）。相应的酶称为。相应的酶称为别构酶别构酶（变构酶）。（变构酶）。l别构酶分子结构比较复杂，一般为寡聚酶，除了催化中心，别构酶分子结构比较复杂，一般为寡聚酶，除了催化中心，还有调节部位。与调节

45、部位结合得代谢物称为还有调节部位。与调节部位结合得代谢物称为别构效应别构效应物物，它们与酶非共价键结合，可逆调节酶的活性。，它们与酶非共价键结合，可逆调节酶的活性。l如果具有激活作用，称为如果具有激活作用，称为正效应物正效应物，反之，称为，反之，称为负效负效应物应物。第49页，此课件共68页哦图图 谷氨酰胺合成酶的负效应物谷氨酰胺合成酶的负效应物正效应物正效应物进一步代谢进一步代谢生成生成6种产物种产物作用：作用：别构酶常处于代别构酶常处于代谢途径的起始步骤或分谢途径的起始步骤或分支处，可快速感知代谢支处，可快速感知代谢物的变化，从而做出灵物的变化，从而做出灵活调节。活调节。第50页，此课件共

46、68页哦3.8.2 酶的反馈调节作用酶的反馈调节作用l概念：概念：在生物代谢过程中，许多代谢途径的起始物、中间产物在生物代谢过程中，许多代谢途径的起始物、中间产物或终产物对反应途径中的某一步反应（通常是第一步反应）表或终产物对反应途径中的某一步反应（通常是第一步反应）表现出调控作用，称为反馈调节作用。现出调控作用，称为反馈调节作用。l反馈调节的化学本质：反馈调节的化学本质：是酶的变构调节。在反馈调节中，反应是酶的变构调节。在反馈调节中，反应的起始物、中间物产物或终产物都可以起变构剂的作用。的起始物、中间物产物或终产物都可以起变构剂的作用。正反馈作用正反馈作用 负反馈作用负反馈作用l所以，酶催化

47、反应产物对酶的活性具有调节作用。所以，酶催化反应产物对酶的活性具有调节作用。第51页，此课件共68页哦3.8.3 可逆共价修饰调节可逆共价修饰调节q概概念念：有有些些酶酶因因自自身身某某氨氨基基酸酸残残基基发发生生可可逆逆共共价价修修饰饰，在在活活性性形形式式和和无无活活性性形形式式之之间间发发生生变变化化，称称为为酶的可逆共价修饰。酶的可逆共价修饰。常见类型常见类型常见类型常见类型磷酸化与脱磷酸化（最常见）磷酸化与脱磷酸化（最常见）乙酰化和脱乙酰化乙酰化和脱乙酰化乙酰化和脱乙酰化乙酰化和脱乙酰化甲基化和脱甲基化甲基化和脱甲基化甲基化和脱甲基化甲基化和脱甲基化腺苷化和脱腺苷化腺苷化和脱腺苷化腺

48、苷化和脱腺苷化腺苷化和脱腺苷化SHSHSHSH与与与与S S S SS S S S互变互变互变互变第52页，此课件共68页哦3.8.4 酶原激活酶原激活p酶原酶原 (zymogen)(zymogen)：有些酶在细胞内合成或初分泌时只是酶的无活有些酶在细胞内合成或初分泌时只是酶的无活性前体，此前体物质称为酶原。性前体，此前体物质称为酶原。p酶原的激活：酶原的激活：在一定条件下，酶原向有活性酶转化的过程。在一定条件下，酶原向有活性酶转化的过程。p酶酶原原激激活活的的实实质质：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

49、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是酶分子具有催化活性的基本保证。成是酶分子具有催化活性的基本保证。第53页，此课件共68页哦 酶原激活的机理酶原激活的机理酶酶 原原分子构象发生改变分子构象发生改变形成或暴露出酶的活性中心形成或暴露出酶的活性中心 一个或几个特定的肽键断裂，水解一个或几个特定的肽键断裂，水解掉一个或几个短肽掉一个或几个短肽在特定条件下在特定条件下第54页，此课件共68页哦赖赖缬缬天天天天天天天天甘甘异异赖赖缬缬天天天天天天天天缬缬组组丝丝S SS SS SS S464618183 3甘甘异异缬缬组组丝丝S SS SS SS S肠激酶肠激酶肠激酶肠激酶胰蛋白酶胰

50、蛋白酶胰蛋白酶胰蛋白酶活性中心活性中心活性中心活性中心胰蛋白酶原的激活过程胰蛋白酶原的激活过程胰蛋白酶原的激活过程胰蛋白酶原的激活过程第55页，此课件共68页哦 酶原激活的生理意义酶原激活的生理意义避免细胞产生的酶对细胞进行自身消化，并使避免细胞产生的酶对细胞进行自身消化，并使酶在特定的部位和环境中发挥作用，保证体内代谢酶在特定的部位和环境中发挥作用，保证体内代谢正常进行。正常进行。有的酶原可以视为酶的储存形式。在需要时，酶有的酶原可以视为酶的储存形式。在需要时，酶原适时地转变成有活性的酶，发挥其催化作用。原适时地转变成有活性的酶，发挥其催化作用。第56页，此课件共68页哦3.9 酶活力测定酶