第六章 酶 (Enzyme).

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1 第六章 酶 (Enzyme)

2 第一节 概 述 一、酶的概念 二、酶的特性 三. 酶的分类 四、酶的命名

3 一、酶 酶是具有高效性与 专一性的生物催化剂。 （大多数酶是蛋白质）

4 酶和一般催化剂的共性 1)只能催化热力学上允许进行的反应。 2)有极少量就可大大加速化学反应。 3)可缩短平衡到达的时间，不改变平衡点。

5 二、酶的特性 1、高效性 反应速度比非催化反应提高108 ~1020倍。比其他催化反应提高106 -1013倍。
例：2H2O2→2H2O+O2 用Fe 3+催化，效率为6×10-4 mol/l.S，用过氧化氢酶催化，效率为6×106mol/l.S

6 2、专一性 即特异性，指酶对其催化反应的类型和反应物有严格的选择性。

7 专一性类型 1、绝对专一性： 2、相对专一性: 3、立体异构专一性: 只催化一种底物转变成特定的产物 作用于一类化合物或一种化学键
只催化立体异构体中的一种

8 3、敏感性 4、可调控性

9 三、酶的分类 （一）根据组成成分 （二）根据结构特点 （三）根据存在状态 （四）国际系统分类法

10 （一）根据组成成分 单纯酶 基本组成单位仅为氨基酸 酶蛋白 （蛋白质部分） 结合酶 辅因子 （非蛋白质部分） （全酶）

11 作用 酶蛋白： 决定专一性。 辅助因子: 作为电子、原子或某些基团的载体参与反应并促进整个催化过程。

12 关系 一种酶蛋白必须与某一特定的辅酶结合 一种辅酶可与多种不同的酶蛋白结合。 酶蛋白与辅因子单独存在时均无催化活性。

13 金属离子 辅因子 辅酶 （松） 小分子有机物 辅基 （紧）

14 （二）根据结构特点 1、单体酶 只含一条肽链 2、寡聚酶 由几个或多个亚基组成。 3、多酶复合体 若干个功能相关的酶彼此嵌合形成的复合体。

15 （三）根据存在状态 1、胞内酶 细胞内发生作用，大多数的酶属于此类。 2、胞外酶 细胞外发生作用，主要为水解酶。

16 （四）国际系统分类法 1961年国际酶学委员会（Enzyme Committee, EC）根据酶所催化的反应类型，把酶分成6大类：

17 1 氧化还原酶 AH2+B A+BH2 2 转移酶 AB+C A+BC 3 水解酶 AB+H2O AH+BOH A B A + B 4 裂合酶 A B 5 异构酶 A+B + ATP AB+ ADP +Pi 6 合成酶

18 乳酸脱氢酶 EC 1. 1. 1. 27 第1大类，氧化还原酶 第1亚类，被氧化基团为CHOH 第1亚亚类，H受体为NAD+
该酶在亚亚类中的流水编号

19 四、酶的命名 1.习惯命名法: 根据催化底物 根据反应性质 加上来源或其它特点

20 2.国际系统命名法 标明底物名称及反应类型，如果是多底物，用“：”分开 例如： -酮戊二酸 + 丙氨酸谷氨酸 + 丙酮酸
习惯名称:谷丙转氨酶 系统名称:丙氨酸：-酮戊二酸氨基转移酶

21 作业 作业 1、解释酶、全酶、辅酶、辅 基的含义。 2、简述目前采用的酶的分类方法？

22 第七节 影响酶促反应速率的因素 一、酶浓度的影响 二、底物浓度的影响 三、pH的影响 四、温度的影响 五、激活剂的影响 六、抑制剂的影响

23 一、酶浓度的影响 在其他因素不变的情况下，酶浓度升高，酶促反应速度加快。

24 二、底物浓度的影响 中间复合物学说： 第一步: E+S ES 第二步: ES→E+P

25 1、米氏方程的提出（1913年）

26 2、由米氏方程可 推导出以下规律 （1）当[S]<<Km时，米氏方程变为v=Vmax[S]/Km,
表明底物浓度很小时，反应速率与底物浓度成正比。 （2）当[S]>>Km时，米氏方程变为v=Vmax, 表明底物浓度远远过量时，反应速率达到最大值。 应用米氏方程可以圆满地说明图4-2中的V-[S]变化曲线。 底物浓度很低时，即[S]＜0.01Km时，则Km ＋[S] ≈ Km，代入米氏公式后： V ≈ = K[S]，故V与[S]成直线关系。 底物浓度足够大时候，即[S] > 100Km时，则 Km + [S] ≈ [S]，代入米氏方程式后： V ≈ ≈ Vmax V 达到极限值Vmax。如果底物浓度为中等数值，V∝，表现为曲线的弯曲部分（见图4-2中的AB段）。 （3）当[S]=Km时，米氏方程变为v=Vmax/2,表明底物浓度等于Km时，反应速率为最大反应速率的一半。

27 3 、米氏常数的意义 （1）Km在数值上等于反应速度达到最大反应速度一半时的底物浓度。
（2）如酶能催化几种不同的底物，对每种底物都有一个特定的Km值，其中Km值最小的称该酶的最适底物。Km值大表示亲和程度小，Km值小表示亲和程度大。

28 4、米氏常数的求法 双倒数作图法（Lineweaver-Burk作图法）
从酶的V-[S]图上可以得到Vmax，再从Vmax可求得相应的[S]，即Km值。但实际上即使底物浓度很大，也只能得到趋近于Vmax的反应速度，而达不到真正的Vmax，因此测不到准确的Km值。为了得到准确的Km值，可以把米氏方程的形式加以改变，使它成为相当于y = ax + b的直线方程，然后用图解法求出Km值。这就是最常用的Lineweaver-Burk的双倒数作图法 实验时，选择不同的[S]测定相应的V，求出两者的倒数，以对作图，绘出直线，其斜率为。将直线延长与横轴相交，在横轴上的截距为－，这样，Km就可以从直线的截距上计算出来。直线在纵轴上的截距为。此法方便而应用广泛，但也有缺点，实验点过分集中于直线的左端，作图不易十分准确

29 3、pH对酶作用的影响 1．酶反应的最适pH 2．pH影响反应速度的原因: ( 1 )pH影响了酶分子、底物分子和ES复合物的解离状态
酶促反应速度与体系的pH值有密切关系。绝大部分酶的活力受其环境的pH影响，在一定pH下，酶反应具有最大速度，高于或低于此值，反应速度下降，通常将酶表现最大活力时的pH值称为酶反应的最适pH（optimum pH）（见图4-6）。一般制作V-pH变化曲线时，采用使酶全部饱和的底物浓度，在此条件下再测定不同pH时的酶促反应速度。曲线为较典型的钟罩形。 最适pH有时因底物种类、浓度及缓冲液成分不同而不同。而且常与酶的等电点不一致，因此，酶的最适pH并不是一个常数，只是在一定条件下才有意义。动物体内的酶，最适pH大多在6.8～8.0之间；植物及微生物体内的酶，最适pH多在4.5～6.5之间。但也有例外，如胃蛋白酶为1.9，精氨酸酶（肝脏中）为9.7。 pH影响酶促反应速度的原因：（1）环境过酸、过碱会影响酶蛋白构象，使酶本身变性失活。（2）pH影响酶分子侧链上极性基团的解离，改变它们的带电状态，从而使酶活性中心的结构发生变化。在最适pH时，酶分子上活性中心上的有关基团的解离状态最适于与底物结合，pH高于或低于最适pH时，活性中心上的有关基团的解离状态发生改变，酶和底物的结合力降低，因而酶反应速度降低。（3）pH能影响底物分子的解离。可以设想底物分子上某些基团只有在一定的解离状态下，才适于与酶结合发生反应。若pH的改变影响了这些基团的解离，使之不适于与酶结合，当然反应速度亦会减慢。基于上述原因，pH的改变，会影响酶与底物的结合，影响中间产物的生成，从而影响酶反应速度。 应该指出，在酶促反应进行的过程中，溶液的pH值会随着反应的进行与体系中成分的改变而发生变动，因此在酶的提纯或应用中测定酶活力时，必须保持恒定pH值，在实际操作中多在缓冲液体系中进行。

30 4、温度对酶作用的影响 1．酶反应的最适温度 注意：最适温度不是一个固定的常数，它随底物的种类、浓度, 溶液的离子强度, pH, 反应时间等因素的影响。例: 反应时间短，最适温度高。反应时间长，最适温度低。 温度（temperature）对酶促反应速度的影响很大，表现为双重作用：（1）与非酶的化学反应相同，当温度升高，活化分子数增多，酶促反应速度加快，对许多酶来说，温度系数（temperature coefficient）Q10多为1～2，也就是说每增高反应温度10℃，酶反应速度增加1～2倍。（2）由于酶是蛋白质，随着温度升高而使酶逐步变性，即通过酶活力的减少而降低酶的反应速度。以温度（T）为横坐标，酶促反应速度（V）为纵坐标作图（见图4-5），所得曲线为稍有倾斜的钟罩形。曲线顶峰处对应的温度，称为最适温度（optimum temperature）。最适温度是上述温度对酶反应的双重影响的结果，在低于最适温度时，前一种效应为主，在高于最适温度时，后一种效应为主，因而酶活性迅速丧失，反应速度很快下降。动物体内的酶最适温度一般在35～45℃，植物体内的酶最适温度为40～55℃。大部分酶在60℃以上即变性失活，少数酶能耐受较高的温度，如细菌淀粉酶在93℃下活力最高，又如牛胰核糖核酸酶加热到100℃仍不失活。 最适温度不是酶的特征性常数，它不是一个固定值，与酶作用时间的长短有关，酶可以在短时间内耐受较高的温度，然而当酶反应时间较长时，最适温度向温度降低的方向移动。因此，严格地讲，仅仅在酶反应时间已经规定了的情况下，才有最适温度。在实际应用中，将根据酶促反应作用时间的长短，选定不同的最适温度。如果反应时间比较短暂，反应温度可选定的略高一些，这样，反应可迅速完成；若反应进行的时间很长，反应温度就要略低一点，低温下，酶可长时间发挥作用。

31 5、激活剂的影响 激活剂：能提高酶活性的物质。 ①无机离子:K+、Mg2+等可作为辅助因子的成分如:Cl－是唾液淀粉酶的激活剂。
②小分子有机物：如半胱氨酸、还原型谷胱甘肽等。 ③具有蛋白质性质的大分子物质：如胰蛋白酶原受肠激酶作用后被激活。 激活剂：能提高酶活性的物质。 凡是能提高酶活性的物质，都称激活剂（activator），其中大部分是离子或简单的有机化合物。激活剂按分子大小可分为三类： （一）无机离子 有阳离子，如K+、Na+、Mg2+、Zn2+、Fe2+、Ca2+等，其中Mg2+是多种激酶及合成酶的激活剂。也有阴离子，如经透析获得的唾液淀粉酶活性不高，加入Cl－离子后则活性增高，故Cl－是唾液淀粉酶的激活剂。而金属离子作为激活剂的作用：一是作为酶的辅因子，是酶的组成成分，在分离提纯中常被丢失；二是在酶与底物的结合中起桥梁作用。 （二）中等大小的有机分子 某些还原剂，如半胱氨酸、还原型谷胱甘肽、抗坏血酸等能激活某些酶，使含巯基酶中被氧化的二硫键还原成巯基，从而提高酶活性，如木瓜蛋白酶及D-3-磷酸甘油醛脱氢酶。 （三）具有蛋白质性质的大分子激活作用 这类激活剂专指可对某些无活性的酶原起作用的酶。 活性的酶原 有活性的酶 在酶的提取或纯化过程中，酶会因为金属离子激活剂丢失或活性基团巯基被氧化而活性降低，因此要注意补充金属离子激活剂或加入巯基乙醇等还原剂，使酶恢复活性。

32 5、抑制剂的影响 抑制作用：通过改变酶必需基团的化学性质从而引起酶活力降低或丧失的作用。 抑制剂：具抑制作用的物质。 分为：不可逆抑制剂和可逆抑制剂。

33 （1）不可逆抑制剂 定义：抑制剂与酶必需基团以共价键相结合，不能用透析、超滤等物理方法去除抑制而恢复酶活性。
类型：羟基酶的抑制，如：有机磷农药等。 巯基酶的抑制，如：重金属盐中毒。

34 羟基酶的抑制 RO O RO O RO X RO O—E P + E—OH P + HX 有机磷化合物 羟基酶 磷酰化酶(失活) 酸
有机磷化合物 羟基酶 磷酰化酶(失活) 酸 O OR O OR +E—OH RO O RO O—E P P CHNOH -CHN + N N CH3 磷酰化酶(失活) CH3 解磷定

35 巯基酶的抑制 二巯基丙醇、二巯基丁二酸钠等可使酶复活。

36 （2）可逆抑制剂 定义:与酶非共价可逆结合，可用透析、过滤等物理方法除去抑制剂而恢复酶的活力抑制作用。
分为：竞争性抑制剂、非竞争性抑制剂、反竞争性抑制剂。 抑制剂与酶非共价的可逆结合，可用透析、过滤等物理方法除去抑制剂而恢复酶的活力。这种抑制作用叫做可逆的抑制作用（reversible inhibition）。可逆抑制剂与游离状态的酶之间存在着一个平衡。根据抑制剂与底物的关系，可逆抑制作用分为三种类型。 竞争性抑制剂分子的结构与底物分子的结构非常近似。竞争性抑制剂能以非共价键在酶分子的活性中心处与酶分子结合。抑制剂与底物分子竞争酶的活性中心。

37 抑制剂和底物结构相似，能与底物竞争与酶活性部位的结合，当抑制剂结合于酶活性部位后，底物被排斥在酶活性部位之外，导致酶促反应被抑制。
(1)竞争性抑制剂 抑制剂和底物结构相似，能与底物竞争与酶活性部位的结合，当抑制剂结合于酶活性部位后，底物被排斥在酶活性部位之外，导致酶促反应被抑制。 抑制剂I和底物S对游离酶E的结合有竞争作用，互相排斥，已结合底物的ES复合体，不能再结合I。同样已结合抑制剂的EI复合体，不能再结合S（如下图）。 竞争性抑制剂的作用机理，在于它占据了酶分子的活性中心，使酶的活性中心无法与底物分子结合，因而也就无法催化底物发生反应。这时，抑制剂并没有破坏酶分子的特定构象，也没有使酶分子的活性中心解体。由于竞争性抑制剂与酶的结合是可逆的，可用加入大量底物，提高底物竞争力的办法，消除竞争性抑制剂的抑制作用。 最典型的竞争性抑制的例子是丙二酸、草酰乙酸、苹果酸对琥珀酸脱氢酶的抑制作用。琥珀酸脱氢酶可催化琥珀酸脱氢变成延胡索酸，是糖在有氧代谢时三羧酸循环中的一步反应。比较丙二酸、草酰乙酸、苹果酸与琥珀酸的结构式： 丙二酸 　草酰乙酸 　 苹果酸 琥珀酸 显然，这四个二元羧酸，在结构上非常相似，所以丙二酸、草酰乙酸、苹果酸可作为琥珀酸的竞争性抑制剂，竞相与琥珀酸脱氢酶结合。

38 特点：抑制作用大小取决于抑制剂与底物的浓度比，加大底物浓度，可使抑制作用减弱。
Vmax 不变 Km增大。 图4-7中的曲线b是在竞争性抑制剂存在下，根据实验结果作出的V-[S]变化曲线。为了便于比较，在此图中同时画出了无抑制剂时的变化曲线a。从图中可以看出，加入竞争性抑制剂后，Vmax没有发生变化，但达到Vmax时所需底物的浓度明显地增大，即米氏常数Km变大。 按照推导米氏方程的方法可以导出竞争性抑制作用的速度方程为： V = 式中 Ki = 设 K'm = Km（1 + ），则 V = 式中的K'm 称表观 Km。 将上式做双倒数处理得下式： = （1 + ）+ 以1/[S]和1/V分别为横坐标和纵坐标作图，此方程式可绘成竞争性抑制作用的特性曲线（如右图）。 有竞争性抑制剂存在的曲线与无抑制剂的曲线相交于纵坐标I/Vmax处，但横坐标的截距，因竞争性抑制存在变小，说明该抑制作用，并不影响酶促反应的最大速度，而使Km值变大。

39 应用：磺胺药与对氨基苯甲酸结构相似，后者是某些细菌合成二氢叶酸的原料 四氢叶酸(核酸合成的辅酶)
应用：磺胺药与对氨基苯甲酸结构相似，后者是某些细菌合成二氢叶酸的原料 四氢叶酸(核酸合成的辅酶) H 2 N COO - SO NH OH CH CO 对氨基苯甲酸 对氨基苯磺酰胺 蝶呤 谷氨酸

40 (2) 非竞争性抑制剂 酶可同时与底物及这类抑制剂结合，形成的三元复合物不能进一步分解产物，导致酶促反应被抑制。
(2) 非竞争性抑制剂 酶可同时与底物及这类抑制剂结合，形成的三元复合物不能进一步分解产物，导致酶促反应被抑制。 抑制剂I和底物S与酶E的结合完全互不相关，既不排斥，也不促进结合，抑制剂I可以和酶E结合生成EI，也可以和ES复合物结合生成ESI。底物S和酶E结合成ES后，仍可与I结合生成ESI，但一旦形成ESI复合物，再不能释放形成产物P I和S在结构上一般无相似之处，I常与酶分子上结合基团以外的化学基团结合，这种结合并不影响底物和酶的结合，增加底物浓度并不能减少I对酶的抑制程度。 非竞争性抑制剂分子的结构与底物分子的结构通常相差很大。酶可以同时与底物及抑制剂结合，两者没有竞争作用。酶与非竞争抑制剂结合后，酶分子活性中心处的结合基团依然如故的存在，故酶分子还可与底物继续结合。但是结合生成的抑制剂-酶-底物三元复合物（IES）不能进一步分解为产物，从而降低了酶活性。非竞争性抑制作用（noncompetitive inhibition），可用上面的反应式表示。 底物和非竞争性抑制剂在与酶分子结合时，互不排斥，无竞争性，因而不能用增加底物浓度的方法来消除这种抑制作用。大部分非竞争性抑制作用都是由一些可以与酶的活性中心之外的巯基可逆结合的试剂引起的。这种-SH基对于酶活性来说也是很重要的，因为它们帮助维持了酶分子的天然构象。这类试剂如含某些金属离子（Cu2+、Hg2+、Ag+、pb2+等）的化合物，与酶反应时存在如下的平衡： E-SH + Ag+ E-S-Ag + H+ 此外，EDTA结合金属引起的抑制，也属于非竞争性抑制，如它对需Mg2+的己糖激酶的抑制。作为非竞争性抑制剂的还有F -、CN -、N3 -、邻氮二菲等金属络合剂，可与金属酶中的金属离子络合，而使酶活性受到抑制。

41 特点：抑制剂的结合位点与底物结合位点不同，不能用增大底物浓度的办法，减弱抑制。
据实验结果，对非竞争性抑制作用作图，得图4-9。由图4-9可看出，有非竞争性抑制剂时，Vmax降低，Km不变。因为加入非竞争性抑制剂后，它与酶分子生成了不受[S]影响的IE和IES，降低了正常中间产物ES的浓度。Km是特征常数，不受[ES]变化的影响；但Vmax与[ES]有关，因为V=k2[ES]，Vmax是V的极限值。 图4-9 非竞争性抑制剂对酶促反应速度的影响 按推导米氏方程的方法，同样可以导出非竞争性抑制作用的速度方程为： V = 设V'max = ，则 V = 。式中 V'max称为表观Vmax 。 按米氏公式推导方法可演算出非竞争性抑制时，抑制剂、底物浓度和反应速度之间动力学关系： 以1/[S]和1/V分别为横坐标和纵坐标作图，此方程式可绘成非竞争性抑制作用的特性曲线（如上右图）。 有非竞争性抑制剂存在的曲线与无抑制剂存在的曲线相交于横坐标－1/Km处，纵坐标截距，因非竞争性抑制剂的存在而变大，说明该抑制作用，并不影响底物与酶的亲和力，而使酶促最大反应速度变小。如赖氨酸是精氨酸酶的竞争性抑制剂，而中性氨基酸(如丙氨酸)则是非竞争性抑制剂。总上所述，酶的竞争性和非竞争性抑制可通过双倒数作图加以区别。Vmax不因竞争性抑制剂的存在而改变，Km则不因非竞争性抑制剂的存在而改变。 Km不变 Vmax变小

42 (3) 反竞争性抑制剂 酶只有与底物结合后，才能与抑制剂结合，形成的三元复合物不能进一步分解产物，导致酶促反应被抑制。
(3) 反竞争性抑制剂 酶只有与底物结合后，才能与抑制剂结合，形成的三元复合物不能进一步分解产物，导致酶促反应被抑制。 有些抑制剂只能和ES复合物结合，形成EIS，不能和酶直接结合，但EIS不能转变成产物。如叠氮化合物离子对氧化态细胞色素氧化酶的抑制作用就属这类抑制。 酶蛋白必须先与底物结合，然后才能与抑制剂结合。当反应体系中存在此类抑制剂时，反应向形成ES的方向进行，进而促使ES的形成。这种情况恰恰与竞争性抑制作用相反，所以称为反竞争性抑制作用，

43 特点： a.抑制剂与底物可同时与酶的不同部位结合； b.必须有底物存在； c.动力学参数：Km减小，Vmax降低，但斜率不变。
在反应中既使底物浓度很高时，E也仍然在形成过渡态中间复合物ES和含I的复合物ESI之间进行分配，分配比率取决于[I]和ki值的大小。如果ESI不能分解产生产物，那么V将由于1+ 因式的作用而降低。在反应过程中I不断地将ES“拉出”，从而增加了k1，使Km值变小（Km = ）。 通过与竞争性抑制作用的类似处理，得出反竞争性抑制作用的动力学方程为： V = 做双倒数处理得： = ·+ （1 + ），由这两个方程作图（如图4-11）。

44 上述各类型，不管多么复杂，只要抓住[ES]变化这个关键，就不难理解。这是因为酶促反应速度大小取决于中间复合物[ES]的浓度，抑制剂对酶促反应的影响最终都表现在[ES]变小这一点上。现将三种抑制类型及其特征归纳如表4-1及图4-12。

45 第八节 酶活性的调节 一、酶活性的调节方式 二、酶的別构调控 三、可逆的共价修饰调节 四、酶原的激活

46 一、酶活性的调节方式 1、通过改变酶的数量与分布来调节酶活性。 2、通过改变细胞内已有的酶分子的活性来调节酶活性。
包括：通过改变酶的结构及通过直接影响酶与底物的相互作用调节酶的活性。

47 二、酶的別构调控 别构调控：酶除有活性部位外，还有调 节部位，酶的调节部位可与某些化合物可逆 的非共价结合，使酶发生结构的改变，进而
改变催化活性。

48 別构酶：具别构调控作用的酶。 效应物：对酶分子具有別构调节作用的化合物。 分为：正效应物（别构激活剂）：使酶活性增加 的效应物。常是底物。 负效应物（别构抑制剂）：使酶活性降低的效应物。常是终产物。

49 效应物对别构酶的调节作用可分为： 同促效应（正协同效应）：底物与酶某一活性部位的结合通常可促进其他底物与该酶剩余活性部位的结合，导致酶促反应速率增加。 异促效应（负协同效应）：底物与酶某一活性部位的结合导致其他底物与该酶更难结合。

50 低活力的酶 酶与正效应物结合 高活力的酶与 底物的复合物

51 正调节物 无调节物 负调节物

52 三、可逆的共价修饰调节 可逆的共价修饰：指某种酶在其他 酶的催化下，其肽链中某些基团发生可 逆的共价修饰作用，导致该酶在活性形
式和非活性形式之间转变，以达到调节 酶活性的目的。此酶也称共价调节酶。

53 共价修饰作用包括：磷酸化作用、腺苷酰 化作用、尿苷酰化作用、甲基化作用等。 糖原磷酸化酶b （低活力） 糖原磷酸化酶a （高活力）

54 四、酶原的激活 酶原：生物体內合成的无活性的酶的前体。
酶原的激活:在特定蛋白水解酶的催化下， 酶原结构发生改变，形成活性部位，变成有活性的酶。 实质：酶活性中心形成或暴露的过程。即切断酶原分子中特异肽键或去除部分肽段，促进酶活性中心的形成。

55 胰蛋白酶 1、胃蛋白酶原（pepsinogen）的激活 2、胰蛋白酶原（trypsinogen）的激活
胰蛋白酶原trypsinogen 胰蛋白酶原trypsinogen 为胰蛋白酶的前体,牛胰蛋白酶原氨基酸残基为229，分子量约为2万4千。 。在胰脏中合成，存在于胰液里，分泌到十二指肠中，通过十二指肠粘膜中的肠激酶的作用，在6位赖氨酸和7位异亮氨酸之间切断。从N端到第6位置之间的肽链（H-val-Asp4－Lys-OH）切断时便出现活性（如牛）。这种激活作用也可以通过胰蛋白酶的自我催化反应进行。 例如，胰蛋白酶原进入小肠后，受肠激酶或胰蛋白酶本身的激活，第6位赖氨酸与第7位异亮氨酸残基之间的肽键被切断，水解掉一个六肽，酶分子空间构象发生改变，产生酶的活性中心，于是胰蛋白酶原变成了有活性的胰蛋白酶。除消化道的蛋白酶外，血液中有关凝血和纤维蛋白溶解的酶类，也都以酶原的形式存在。 胰蛋白酶

56 生理意义 ⑴保证合成酶的细胞本身不受蛋白酶的消化破坏。 ⑵使它们在特定的生理条件和规定的部位受到激活并发挥其生理作用。
胃主细胞分泌的胃蛋白酶原和胰腺细胞分泌的糜蛋白酶原、胰蛋白酶原、弹性蛋白酶原等分别在胃和小肠激活成相应的活性酶，促进食物蛋白质的消化就是明显的例证。特定肽键的断裂所导致的酶原激活在生物体内广泛存在，是生物体的一种重要的调控酶活性的方式。如果酶原的激活过程发生异常，将导致一系列疾病的发生。出血性胰腺炎的发生就是由于蛋白酶原在未进小肠时就被激活，激活的蛋白酶水解自身的胰腺细胞，导致胰腺出血、肿胀。

57 第九节 核酶、抗体酶、 同工酶 2、抗体酶：是具有催化能力的免疫球蛋白。 1、核酶：是具有催化能力的核糖核酸。
第九节 核酶、抗体酶、 同工酶 2、抗体酶：是具有催化能力的免疫球蛋白。 1、核酶：是具有催化能力的核糖核酸。 3、同工酶：指催化相同的化学反应，但酶本身的分子结构组成、理化性质、免疫功能和调控特性等有所不同的一组酶。

58 乳酸脱氢酶(LDH) ：由4个亚基组成。亚基分骨骼肌型(M型)和心肌型(H型)。两种亚基组成五种同工酶：LDH1(H4)、LDH2(H3M)、LDH3(H2M2)、LDH4(HM3)和LDH5(M4)。

59 意义：通过观测同工酶谱，辅助诊断。

60 第九节 酶的研究方法与酶工程 一、 活力测定 二、 分离纯化 三、 酶工程

61 一、 酶活力的测定 酶量很难用酶的“量”（质量、体积、浓度）来表示。最适条件下，每一个酶分子的催化能力相同，故常用酶活力来表示酶量。
酶活力（酶活性）是指酶催化一定化学反应的能力。 酶活力是研究酶的特性、酶制剂生产应用不可缺少的指标。

62 酶活力：通过一定条件下的酶促反应速度来反映，即测定酶活力就是测定酶促反应速度。
酶促反应速度可用单位时间、单位体积中底物的减少或产物的增加表示。一般测定产物的增加。 测定方法：化学滴定、比色、比旋光度、测定紫外吸收、电化学法、气体测定等。

63 酶的活力单位：度量酶活力大小或酶量的量度。
1961年，酶学委员会规定：1个酶活力单位(U)，是指在特定条件下，1min内能转化1 mol底物（或有关基团）的酶量 测定条件：25℃和最佳pH及底物浓度等条件。 习惯法，如-淀粉酶，可用每小时催化1g可溶性淀粉液化所需要的酶量来表示。

64 1972年酶学委员会推荐用Katal（Kat）单位，以便与国际单位制SI一致。Katal单位是指在一定条件下每秒钟催化1mol底物转化所需要的酶量， 1Kat=6107U
酶的比活力：指每单位质量样品中的酶活力，即每毫克蛋白所具有的酶活力（U/mg Protein），表示酶的纯度。 在酶的纯化过程中，其比活力增加。 酶的转换数kcat：每秒钟每个酶分子转换底物的微摩尔数。它相当于酶将底物转换为产物的效率

65 二、 酶的分离提纯 酶的分离提纯的意义： 研究酶的理化性质（结构、功能、性能、生物学性质等），对酶进行鉴定，需要用纯酶。
二、 酶的分离提纯 酶的分离提纯的意义： 研究酶的理化性质（结构、功能、性能、生物学性质等），对酶进行鉴定，需要用纯酶。 作为生化试剂的酶也需要较高的浓度

66 蛋白质分离纯化的方法原则上都适用于酶的分离纯化。比蛋白质分离纯化更有利的是，在酶的分离纯化过程中可以通过监测酶的总活力和比活力来跟踪酶的动向，提高酶的回收率；同时也可对设计的方法是否高效合理进行评价，有利于方法的改进完善。

67 三、 酶工程 1 酶的应用 2 食品工业中的酶 3 酶工程的研究内容

68 1 酶的应用 酶不仅在生命活动中有极为重要的作用，而且在工农业、医药以及科学研究中也发挥了巨大作用。
由于酶的催化效率高，专一性强，不发生副反应；作用条件温和；无毒性等优点，在工业中有着广阔的发展前景。 目前国际市场上，商品酶制剂品种约有六七百种，使用范围极其广泛，在工业上有用的酶有数十种

69 蛋白酶用于皮革工业的脱毛和软化，蚕丝脱胶、肉类嫩化、酒类澄清或加入洗涤剂中以洗涤血渍和蛋白污物(加酶洗衣粉)。
脂肪酶可用于食品增香、羊毛洗涤；葡萄糖异构酶可用来制造果糖浆；葡萄糖氧化酶可用来除去罐头中残余的氧。 淀粉酶和纤维素酶也可用来处理饲料，以增加饲料转化率；利用微生物体内的酶可加工青贮饲料和糖化饲料等。

70 临床医学上常常通过测定血液或其它体液中酶的活性，来诊断某些疾病和了解病情的发展。
酶还常常用于治疗某些疾病。如胃蛋白酶、胰酶制剂可增进消化能力。胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶可用于外科化脓性创口的净化以及胸腔或腹腔间浆膜粘连的治疗。 科研中的工具酶，如DNA聚合酶、限制性内切酶、修饰酶和连接酶等

71 2 食品加工中重要的酶 2.1 糖酶： 淀粉酶、果胶酶、纤维素酶、转化酶，乳糖酶 1）淀粉酶：催化淀粉和糖元水解的酶类。
2 食品加工中重要的酶 2.1 糖酶： 淀粉酶、果胶酶、纤维素酶、转化酶，乳糖酶 1）淀粉酶：催化淀粉和糖元水解的酶类。 　（1）α－淀粉酶：内切酶，从淀粉分子内部随机水解α－1，4糖苷键，但不水解α－1，6糖苷键。 　（2）β－淀粉酶：外切酶，只能水解α－1，4糖苷键，不能水解α－1，6糖苷键。从淀粉分子的非还原性末端开始依次切下一个个α－1，4麦芽糖苷键，并将切下的α－1，4麦芽糖转变成β－麦芽糖，所以称为β－淀粉酶 十一、1.     糖酶：糖酶主要包括淀粉酶、果胶酶、纤维素酶、转化酶，乳糖酶等，其中淀粉酶和果胶酶在食品工业中应用最多。 1）淀粉酶：催化淀粉和糖元水解的酶类。 　（1）α－淀粉酶：内切酶，从淀粉分子内部随机水解α－1，4　　 　　　糖苷键，但不水解α－1，6糖苷键。 　（2）β－淀粉酶：外切酶，只能水解α－1，4糖苷键，不能水解　 　　　α－1，6糖苷键。从淀粉分子的非还原性末端开始依次　 　　　切下一个个α－1，4麦芽糖苷键，并将切下的α－1，4 　　　麦芽糖转变成β－麦芽糖，所以称为β－淀粉酶。 　（3）葡萄糖淀粉酶：外切酶，不仅水解α－1，4糖苷键，也能水 　　　解α－1，6糖苷键和α－1，3糖苷键。 　（4）异淀粉酶：产生于动植物及微生物中，是一种内切酶，从支 　　　链淀粉分子内部水解支点的α－1，6糖苷键。 2）果胶酶：催化果胶酸或果胶降解的酶 （1）果胶酯酶：催化果胶脱去甲酯基，生成聚半乳糖醛酸和甲醇。 （2）聚半乳糖醛酸酶：能催化降解果胶和果胶酸中α－1，4糖苷键的一类酶。 （3）果胶裂解酶：是内切聚半乳糖醛酸裂解酶、外内切聚半乳         糖醛酸裂解酶和内切聚甲基半乳糖醛酸裂解酶的        总称。 2.蛋白酶：催化蛋白质肽键水解的酶 1）动物蛋白酶：食品工业中应用少。 2）植物蛋白酶：木瓜蛋白酶、菠萝蛋白酶、无花果蛋白酶。  常用于肉品和啤酒行业。 3）微生物蛋白酶：蛋白酶制剂的重要来源，用于产酶的菌种必须严格选择。  应用范围包括：面包制作、肉品嫩化、啤酒制造、酿造等。 3.脂肪酶：脂肪酶将脂肪水解为甘油和脂肪酸。 1）          特点 （1）催化选择性强 （2）“油脂-水”两相的界面发挥作用 2）应用    牛奶、奶酪、干果的加工中调控风味；皮革、绢纺等。 十二、固定化酶 1.定义：固定化酶又叫固相酶或水不溶酶。是用物理或化学的方法将酶分子结合在特定的支持物上，使水溶性的酶变成不溶于水的酶。 2.优点    1）稳定性能好； 2）重复使用，可连续化、自动化操作    3）提纯方便，工艺简单 3.固定化酶的制备 制备固定化酶要将酶固定在不溶的支持物上，同时必须防止酶的天然结构和活性受到破坏 固定化的方法：  1）载体结合法：是指用共价结、离子结合、物理吸附法把酶固定在纤维素、琼脂糖、甲壳素、活性炭、多孔玻璃或离子交换树脂等水不溶性载体上的固定化方法。  2）交联法：又称架桥法，是借助双官能团试剂的作用，将酶与载体交联成固相的网状结构而制成固定化酶。  3）包埋法：是将酶包埋在半透膜囊或凝胶格子中。包括：格子型包埋、微胶囊行包埋。 4.固定化酶在食品工业中的应用 1）  固定化氨基酰化酶生产L-氨基酸 2）  固定化葡萄糖异构酶生产高果糖浆 3）  固定化乳糖酶产无乳糖牛奶 4）  固定化细胞技术的应用

72 （3）葡萄糖淀粉酶：外切酶，不仅水解α－1，4糖苷键，也能水解α－1，6糖苷键和α－1，3糖苷键。
（4）异淀粉酶：产生于动植物及微生物中，是一种内切酶，从支链淀粉分子内部水解支点的α－1，6糖苷键

73 2）果胶酶：催化果胶酸或果胶降解的酶 （1）果胶酯酶：催化果胶脱去甲酯基，生成聚半乳糖醛酸和甲醇。 （2）聚半乳糖醛酸酶：能催化降解果胶和果胶酸中α－1，4糖苷键的一类酶。 （3）果胶裂解酶：是内切聚半乳糖醛酸裂解酶、外内切聚半乳糖醛酸裂解酶和内切聚甲基半乳糖醛酸裂解酶的        总称

74 2.2 蛋白酶： 催化蛋白质肽键水解的酶 1）动物蛋白酶：食品工业中应用少。
2.2 蛋白酶： 催化蛋白质肽键水解的酶 1）动物蛋白酶：食品工业中应用少。 2）植物蛋白酶：木瓜蛋白酶、菠萝蛋白酶、无花果蛋白酶，常用于肉品和啤酒行业。 3）微生物蛋白酶：蛋白酶制剂的重要来源，用于产酶的菌种必须严格选择。  应用范围包括：面包制作、肉品嫩化、啤酒制造、酿造等

75 2.3 脂肪酶 脂肪酶将脂肪水解为甘油和脂肪酸。 1） 特点 （1）催化选择性强 （2）“油脂-水”两相的界面发挥作用 2）应用
2.3 脂肪酶 脂肪酶将脂肪水解为甘油和脂肪酸。 1） 特点 （1）催化选择性强 （2）“油脂-水”两相的界面发挥作用 2）应用    牛奶、奶酪、干果的加工中调控风味；皮革、绢纺等

76 3 酶工程的概念及研究内容 酶工程：根据酶的生物催化性能，使其在工农业、医学及其它方面发挥作用的一门应用技术。
3 酶工程的概念及研究内容 酶工程：根据酶的生物催化性能，使其在工农业、医学及其它方面发挥作用的一门应用技术。 酶工程是酶学基本原理与化学工程技术及DNA重组技术有机结合的产物。它还包括酶的生产、分离和纯化。 根据研究问题和解决问题的手段不同将酶工程分为化学酶工程和生物酶工程。

77 化学酶工程 初级酶工程，是通过化学修饰、固定化处理、甚至通过化学合成手段，改善酶的性质以提高催化效率及降低成本。包括天然酶、化学修饰酶、固定化酶、及化学人工酶等研究和应用。

78 固定化酶 将水溶性酶用物理或化学方法处理，固定于高分子支持物(或载体)上而成为不溶于水，但仍有酶活性的一种酶制剂形式，称固定化酶

79 3.2 生物酶工程 生物酶工程是从基因水平改造或设计新酶。 ①用DNA重组技术（基因工程）大量生产酶； ②对酶基因进行修饰，生产遗传修饰酶；
生物酶工程 生物酶工程是从基因水平改造或设计新酶。 ①用DNA重组技术（基因工程）大量生产酶； ②对酶基因进行修饰，生产遗传修饰酶； ③设计新的酶基因，合成性能稳定，催化效率更高的非天然酶。