酶工程(基本原理).ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,酶工程,主要参考书:,1,酶工程，郭,勇,主编，高等学校轻工专业试用教材，中国轻工业出版社；,2 酶工程，罗贵,主编，化学工业出版社；,3 蛋白质分子结构，阎隆飞主编，清华大学出版社；,4,应用酶学导论，禹邦超编著，华中师范大学出版社；,5 酶学，邹国林主编，武汉大学出版社；,6 酶在食品加工中的应用，,E,李雁群译，,中国轻工业出版社；,CH 1,绪 论,CH 1.1,酶的基本概念,1 酶是蛋白质,2 酶具有催化活性,3 酶催化反应具有专一性和高效性,CH 1.2,酶工程及其主要研究内容,CH 1.3,酶的历史沿革,酶的特性,一.酶与一般催化剂的共性,1.用量少，催化效率高,2.不改变化学反应的平衡点,3.可降低反应的活化能,二.酶与一般催化剂的区别酶的特性,1.高效性,2.专一性,结构专一性（相对专一性/绝对专一性）,（特异性）,立体异构专一性(几何异构/旋光异构),3.不稳定性（要求温和的反应条件）,4.可调控性,CH 1.1,酶的基本概念,1 酶是蛋白质,酶的化学本质是蛋白质，这一点是被生物化学所证明了的，研究酶的化学本质，可用研究蛋白质的方法进行研究；,一般情况下，一个结构完整的酶包括蛋白质和非蛋白质两部分，蛋白质部分称为辅基酶蛋白，非蛋白质部分称为辅助因子，辅基酶蛋白和辅助因子构成一个全酶。辅助因子的化学本质因不同的酶而不同，它可以是小分子量的有机化合物，也可以是无机矿物质离子。,2 酶具有催化活性,酶是一种生物催化剂，在催化活性上与无机催化剂类似，酶在催化反应时，其本身不发生化学改变，只是催化反应的进行，此外，酶在催化反应时，仅改变反应速度，并不改变反应的平衡。酶催化反应的动力学机理是降低反应的活化能。,酶与一般催化剂的共性,1.用量少，催化效率高,2.不改变化学反应的平衡点,3.可降低反应的活化能,3 酶催化反应具有专一性和高效性,酶作为生物催化剂，其催化反应的专一性远远超过无机催化剂，根据酶的专一化程度，可分为绝对专一性和相对专一性。,绝对专一性是指一种酶只能催化一种底物进行一种反应，底物的分子结构、空间构型及构象的不同都表现出专一性。,酶与一般催化剂的区别酶的特性,1.高效性,2.专一性,结构专一性（相对专一性/绝对专一性）,（特异性）,立体异构专一性(几何异构/旋光异构),3.不稳定性（要求温和的反应条件）,4.可调控性,例如：,乳酸脱氢酶(,Lactate,dehydrogenase,EC 1.1.1.27),催化丙酮酸生成,L-,乳酸而,D,乳酸脱氢酶(,EC 1.1.1.28),却只能催化催化丙酮酸生成,D-,乳酸,CH,乳酸脱氢酶,CH,C=O HCOH,COOH NADH NAD,+,COOH,CH D,乳酸脱氢酶,CH,C=O HOCHCOOH NADH NAD,+,COOH,相对专一性是指一种能够催化一类结构相似的物质进行相同类型的反应，主要是对某一化学键的专一性。,例如：,胰蛋白酶,(,Trypsin,EC 3.4.31.4),催化含有赖氨酸或精氨酸羰基的肽键的水解反应，凡是具有含赖氨酸或精氨酸羰基酰胺键的底物都能被此酶催化水解。,CH 1.2,酶工程及其主要研究内容,1 生物工程（,Biotechnology）：,又叫生物工艺学，是20世纪70年代开始提出的一个高新技术名词，是指以遗传工程技术为先导的将生物技术与化学工艺、工程相结合并产业化应用的技术领域。包括四大分支领域：遗传工程、细胞工程、发酵工程和酶工程。,2,酶工程（,Enzyme Engineering）：,是酶学研究与其应用工程结合形成的一门新的技术领域；是酶学、微生物学的基本原理与化学工程技术有机结合、相互渗透形成的边缘学科。,包括上游工程和下游工程：前者包括酶的产生和酶制剂制备；后者主要包括酶固定化技术、酶修饰技术和生物反应器。,（1）上游技术：,（2）下游技术：,CH 1.3,酶的历史沿革,1 酶学研究简史,1 酶的发现:尽管我国早在4000多年前就朴素地应用了酶,但真正对酶的认识还是1833年,Payen,和,Person,首先从酒精发酵物中提取到一种活性物质,发现能够促进淀粉分解,(发现了淀粉酶);,2 酶(,Enzyme),的提出:继,Payen,和,Person,之后,德国的,Kuhne,进一步深入研究了酶,并提出,Enzyme,这个名词;,enzyme,是希腊文,原意是指“在酵母中”我们翻译成,酶,日本译成,酵素,.,3 酶学(,Enzymology,),奠基:在,Kuhne,之后,Buchner,兄弟从事了从破碎酵母细胞提取酶的研究,获得了能转化糖产生乙醇的粗酶.此后便开始了从酶的提取、酶的性质、酶催化反应等开始了酶的研究。形成了初步的新兴学科。,在酶催化理论方面：,1,1894,年，,E.Fisher,提出酶与底物作用的锁钥学说,2 1913 年，,Michaelis Menton,提出了快速平衡学说，,建立了,AN,酶促反应模型，推导出了酶促反应动力学,方程米氏方程。,3 1925,年，,Briggs,和,Handane,，建立了恒态学说，并,对米氏方程的修正。,4,1958,年，,Koshland,提出了诱导契合学说,在酶蛋白化学的研究方面,1 1926年，,Sumner,首次获得了脲酶结晶，证实了酶的,化学本质是蛋白质21年后获得了诺贝尔奖。,2 1963年搞清了牛胰核糖核酸酶,A,的一级结构；,3 1965年报道了鸡卵清溶菌酶的三维结构；,4 1969年首次利用单一氨基酸人工合成核糖核酸酶获,得成功,5 1982年,Cech,小组发现了,rRNA,具有催化功能，第一,次动摇了酶是蛋白质的概念。Ribozyme,）,但蛋白质化学研究与其催化原理及其酶蛋白功能研究始终是互相促进、相互渗透的。,CH 1.3,酶的历史沿革,2 酶工程的发展历程,1,酶工程研究的奠基：以工业化酶制剂生产为主要内容的酶工程雏形阶段（50年代）；,2 酶固定化技术和细胞固定化技术研究始于60年代；,3 70年代基因工程崛起，将酶工程技术研究引向深入并赋予了新的内涵；,4 1971年第一次国际酶工程会议的召开，标志了酶工程学科和完善的技术体系的形成；,5 80年代实现了克隆酶的突破；（,Wager,将青霉素酰化酶基因克隆到,Ecoli,菌株 质粒上，获得了高效表达）,6 80年代形成了酶固定化技术、细胞固定化技术研究等酶工程的研究热点，并广泛产业化应用.开始了转基因技术和酶化学修饰技术；,7 90年代形成了以遗传工程为先导的酶工程技术分支生物酶工程（包括酶基因克隆表达和基因修饰）,CH 1.1,酶的结构和功能,CH 1.2,酶催化反应的动力学,CH 1.3,酶的分类和命名,CH 1.4,酶活力概念及活力测定,CH 2,酶学基本原理,CH 2.1,酶的结构和功能,(,.,酶催化功能的结构基础,),1.1 酶的活性中心,构成酶活性中心的氨基酸在一级结构上,呈分散状态，这些氨基酸是通过酶蛋白的二、三、四级结构使得其在空间上彼此集中，构成一个特定的与酶活性表达有关区域，这个特定区域即酶的活性中心(,active center)，,换句话说，,酶的活性中心是酶分子上的与底物结合并催化反应的特定基团或特定区域。,酶活性中心包括两部分，其一是底物结合部位，其二是催化部位。,例如溶菌酶:由129个,AA,构成,而构成活性中心的,AA,有:,Glu35,Asp52,Try62,Asp101(Gly101),构成.,1.2酶作用高效性机理,-影响酶高效性的因素,1.邻近定向效应 2.应变效应,3.亲核催化/亲电催化（共价催化）,4.酸碱催化 5.微环境的影响,邻近效应,是指,A,和,B,两个底物分子结合在酶分子的结合部位上，两分子的反应基团相互靠近，从而降低了两分子进入过渡态所需要的能量，或说增加了两分子反应基团的发生反应的空间机率。,定向效应,A、B,两个分子进入过渡态，两分子的反应基团需要按一定的方向重叠或交叉，这一方向稍有偏离，反应就难以进行或增加很大能量才能进行，这种酶活性部位赋予底物的这一方向性即定向效应。,1.3 别构酶,酶分子表现其活性是以完整的结构为基础的，某些酶除其活性部位外，还有一个别构部位影响酶的活性，这些酶又称为别构酶或变构酶。,别构酶多为代谢 代谢调节酶，由别构部位的变构改变酶的活性，别构部位的变构也是通过与一个配体结合来实现的，但其与酶的活性部位不同，别构部位结合的配体不是底物，而是一个调节酶活性的效应物。,CH 2.1,酶的结构和功能,(,2,.,酶催化专一性基本学说,),2.1 锁钥学说(,lock and key theory),1894,年，,E.Fisher,提出酶与底物作用的锁钥学说，以解释酶与底物之间的专一性问题，其基本含义是：酶与底物分子或底物分子的一部分之间，在结构上有严格的互补对应关系，当底物与酶结合时就象钥匙和锁那样契合对应。,.2 诱导契合学说(,induced-fit hypothesis),1958,年，,Koshland,提出了诱导契合学说，其主要内涵是：当酶与底物分子接近时，酶蛋白受底物分子的诱导，其构象发生有利于与底物分子结合或催化的变化，酶与底物在此基础上互补契合，以发挥酶的催化功能。,锁 钥 学 说,诱导契合学说,丝氨酸蛋白酶的活性中心位于酶分子表面凹陷的小口袋中，,口袋的大小以及口袋内的微环境（疏水性、电荷性质）决定了,丝氨酸蛋白酶的底物专一性,胰凝乳蛋白酶：,口袋较大，主要由疏水氨基酸残基围成，开口较大（由两个,Gly,组成），因此需要底物有一个疏水基团（芳香环,Phe,、,Tyr,、,Trp,及大的非极性侧链,）,定位。,裂解芳香族氨基酸羧基侧的肽键,胰蛋白酶：,口袋较大，底部有,Asp，,利于,Lys,.、,Arg,结合，,裂解碱性氨基酸残基羧基侧的肽键,弹性蛋白酶：,口袋较浅，开口较小（由,Val，,Thr,组成）只能让,Ala,等小分进入，,裂解小的中性氨基酸残基羧基侧的肽键,酶催化机理实例胰凝乳蛋白酶,丝氨酸蛋白酶家族,具有类似的,Ser,-His-Asp,催化三联体（电荷中继网）。,电荷中继网：,Ser195His57Asp102,氢键体系。通过电荷中继网进行酸碱催化及共价催化。,没有底物时，,Ser195His57Asp102,形成一个氢键体系，,His57,是去质子化状态，,Asp102,的,COO-,通过氢键定位并固定,His57。,结合底物时：,His57,从,Ser195,接受一个质子，增加了,Ser195,羟基氧原子对底物的亲核攻击性，,Asp102,的,COO,-,稳定过度态中,His57,的正电荷形式。,胰凝乳蛋白酶反应的详细机制,第一阶段：酰化,Ser195-OH,中的氧攻击肽键的羰基碳（共价催化），酶的,His57,咪唑,H,+,与底物中的-,NH,形成氢键（酸碱催化）,，,形成四联体过渡态（,Ser195O,-,、,底物的羰基,C、,底物的-,NH、His,的咪唑,H,+,），肽键断裂，氨基产物释放，底物的羧基部分酯化到,Ser195,的羟基上。,第二阶段：脱酰,电荷中继网从水中吸收一个质子，结果产生的,OH,-,攻击连在,Ser195,上底物的羰基,C,原子，形成四联体过渡态，然后,His57,供出一个质子给,Ser195,上的氧原子，底物中的酸成分从,Ser195,上释放。,酶催化机理实例胰凝乳蛋白酶,1.胰凝乳蛋白酶结构,酶催化机理实例胰凝乳蛋白酶,2.,胰凝乳蛋白酶的电荷接力网,四.酶催化机理实例胰凝乳蛋白酶,2.胰凝乳蛋白酶的催化过程,A.,酶与底物结合，形成米氏复合物（,ES）,B.,形成四联体过度态中间物,酶催化机理实例胰凝乳蛋白酶,酶催化机理实例胰凝乳蛋白酶,E.,形成包括水分子的四联体过度中间物,F.,羰基产物形成，酶游离,CH2.2,酶催化反应的动力学,（.酶催化反应的初速度）,酶催化反应模型,S P,ds dp,V=,dt dt,酶促反应进行时间/,min,产物生成量/微摩,P,K,2.1,Michaelis,-,Menten,迅速平衡学说,及,Henri-,Michaelis,-,Mentwen,方程,单底物酶促反应模型:,k1,kp,E+SESE+P,-k1,迅速平衡学说对上述反应模型有两点假定：,酶与底物结合形成酶底物复合物的速度很快。,整个反应速度取决于酶底物复合物释放出游离酶和形成产物的反应速度。,CH2.2,酶催化反应的动力学,（2.底物浓度对反应速度的影响）,反应速度,v=,kp,ES.(1),Ks=ES/ES(Ks,是,ES,的分解常数).(2),ES=ES/Ks.(3),如果我们设反应体系中酶的总浓度为,E0,当反应达到平衡以后,酶分子以下列两种形式存在：,E0=E+ES.(4),将3式分别和1式4式加以整理便得：,v=,Kp,ES/Ks.(5),E0=E+ES/Ks.(6),将5式除以6式得：,Kp,ES/Ks,Kp,S/Ks,v/E0=.(7),E+ES/Ks 1+S/Ks,将两边都乘以1/,Kp,S/Ks,v/,Kp,E0=.(8),1+S/Ks,v=,Kp,ES,只有当,E0,全部转变成,ES,时，反应才能达到最大反应速度。,Vm,=,Kp,E0.(9),将9式和8式整理得：,S/Ks S,v/,Vm,=.(10),1+S/Ks Ks+S,Vm,S,v=.(11),Ks+S,这就是,Hemri,-,Michaelis,-,Menten,方程。,也就是我们所说的米氏方程。,CH2.2,酶催化反应的动力学,（3.,Henri-,Michaelis,-,Mentwen方程,）,我们总结一下，利用迅速平衡学说进行米氏方程的推导有以下三点基本假设：,在反应模型中，不考虑,ESE+P,的逆反应，然而，对于大多数酶促反应来说，反应是可逆的，要忽略这一逆反应，只有在反应的起始，产物时才成立。,S,大大高于,E,值，在反应过程中，底物的消耗可忽略不计。,ES,解离成,E+S,的速度显著快于,ES,形成,E+P,的速度，即,ESE+P,的反应不影响,E+SES,的平衡。,CH2.2,酶催化反应的动力学,4 恒态学说及对米氏方程的修正,事实上迅速平衡学说对很多反应不太适宜，为此，1925年，,Briggs,和,Handane,对米氏方程进行了修正，提出了恒态学说。,其基本内涵是：在初速度测定过程中，底物浓度随反应时间而降低，产物相应增高；而中间复合物,ES,可在相当一段时间内保持浓度的恒定状态。,Briggs,和,Handane,对米氏方程的修正，保留了迅速平衡学说的前两点假设，因此，反应模型仍为：,k1,kp,E+SESE+P,-k1,底物的消耗速度为,K1ES，,底物的消耗用于,ES,的形成，,ES,已经形成，就会按-,K1ES,的速度解离成,E+S，,同时,ES,按,Kp,ES,的速度形成,E+P。,v=,Kp,ES.(1),E0=E+ES.,.(2),v/E0=,Kp,ES/E+ES.(3),v/,Vm,=ES/E+ES.(4),恒态学说认为:,K1ES=K-1ES+,Kp,ES=(K-1+,Kp,)ES.(5),ES=K1ES/(K-1+,Kp,).(6),定义:(,K-1+,Kp,)/K1=Km.(7),ES=SE/Km.(8),将(8)式代入(4)式得：,SE/Km,v/,Vm,=S/(Km+S).(9),E+SE/Km,Vm,S,v=.(10),Km+S,(10),式即为修正的单底物酶促反应动力学方程，为了纪念,Michaelis,-,Menten,创造性工作，这个方程也称为,Michaelis,-,Menten,方程，简称米氏方程。,式中,Vm,为最大反应速度，,Km,为米氏常数。,CH2.2,酶催化反应的动力学,5,Lineweaver,-Burk,双倒数方程及,Km,的测定,将米氏方程取倒数可得以下方程:,Km 1,1/V=.+1/,Vmax,Vmax,S,利用此方程作图即可计算出酶的,Km,和,Vmax,。,在设计测定以上参数的试验时，需注意,S,的取值范围，一般应该在,Km,值两侧设定,S,值，经验数值是0.33-2.0,Km,范围为宜。,斜率=,Km/,Vmax,截距=1/,Vmax,截距=-1/,Km,1/,S,1/,V,CH2.2,酶催化反应的动力学,6,关于米氏方程意义的讨论,反应速度,v,是底物浓度,S,的函数，其几何意义是一条双曲线。,当,S,远远大于,KmSKm,时：,V,Vm,；,在测定酶活力时，必需提供足够大的底物浓度；,反之，当,SKm,时，,V,Vm,S/Km，,因为在一定条件下，对于一个酶来说，,Vm,/Km,是一个常数，所以，,反应速度,V,与底物浓度,S,成直线关系，在酶法分析中，利用酶测定底物浓度时，应提供足够大的酶浓度，使得产物与底物浓度成直线关系，,以根据产物的形成来测定底物浓度。,Vm,S,v=,Km+S,当,V1/2Vm,时，,Km S,Km,是酶促反应的动力学常数，其等于当达到最大速度一半时的底物浓度。,Km,值是酶的一个特征性常数，它不受酶量，酶的纯度的影响，当,pH、,温度、介质的离子强度等不变时，,Km,值不变。,它是酶与底物亲和力的标志，,Km,值越大，标志要使反应速度达到最大反应速度一半时，必须提供的底物浓度越大，即酶与底物的亲和力越小；反之亦反。,因为,Vm,=,Kp,E0，,所以，当底物浓度足够大时，最大反应速度,Vm,与酶量成正相关，因此,Vm,是随酶量而变化的常数。催化反应的,Vm,应换算成酶的催化常数,Kcat,，,Kcat,是每摩尔酶每分钟催化转化底物的摩尔数或产生产物的摩尔数。,影响酶促反应的因素,一.底物浓度,S,1.,酶促反应速度,V,与底物浓度,S,的关系,影响酶促反应的因素,二.酶浓度,E,pH,对反应速度的影响,用酶活力对,pH,作图，便得到一条钟形曲线。,图,pH,对酶活力的影响,pH,酶活力,pH,对酶活力的影响主要表现在以下几个方面：,pH,的改变影响酶的空间构象，从而引起酶活力的改变。,pH,影响酶活性中心催化基团的解离，影响酶与底物的亲合力或催化活性。,pH,影响底物的解离状态，改变底物的可给性。,CH2.2,酶催化反应的动力学,pH,对反应速度的影响,CH2.2,酶催化反应的动力学,温度对反应速度的影响,温度对酶促反应速度的影响,从实验结果来看，温度对酶活力的影响，类似于,pH,对酶活力的影响，以酶活力对温度作图，便得到一条钟形曲线。,温度,酶活力,温度对酶活力的影响，主要表现在两个方面，一方面温度的改变影响着酶的稳定性，在低温条件下，主要表现为可逆行失活，随温度的恢复酶活力也得到恢复；在高温条件下，表现为不可逆行失活。另一方面，温度直接影响酶促反应的进行，根据,Arrhenius,方程：,k=,Ae,-Ea/RT,可以看出，速度常数,k,与绝对温度,T,成正比。,影响酶促反应的因素,五.激活剂对酶促反应速度的影响,凡是能提高酶活性的物质，都称为激活剂。,无机离子或简单有机化合物对酶的激活。,1、无机离子的激活作用,（1）金属离子：,K+、Na+、Mg2+、Zn2+、Fe 2+、Ca2+,（2）,阴离子：,cl,-、Br-、PO43-,（3）,氢离子,不同的离子激活不同的酶。,不同离子之间有拮抗作用和可替代作用，如,Na+,与,K+、Mg+,与,Ca+,之间常常拮抗，但,Mg+与,Zn+,常可替代。,激活剂的浓度要适中，过高往往有抑制作用，150,mM,2、,简单有机分子的激活作用,还原剂（如,Cys,、,还原型谷胱甘肽）能激活某些活性中心含有,SH,的酶。,金属螯合剂（,EDTA）,能去除酶中重金属离子，解除抑制作用。,3、蛋白酶对酶原的激活,抑制剂对酶促反应速度的影响,变性作用(,denaturation,)：,抑制作用(,inhibiton,)：,使酶活力下降或丧失但并不引起酶蛋白变性,变性剂没有选择性,抑制剂有不同程度的选择性,研究抑制剂对酶的作用有重大的意义：,（1）药物作用机理和抑制剂型药物的设计与开,（2）了解生物体的代谢途径，进行人为调控或代谢控制发酵,（3）通过抑制剂试验研究酶活性中心的构象及其化学功能基团，不仅可以设计药物，而且也是酶工程和化学修饰酶、酶工业的基础,（,二）抑制作用的类型,1、,不可逆的抑制作用,抑制剂与酶活性中心（外）的必需基团共价结合，使酶的活性下降，无法用透析、超滤等物理方法除去抑制剂而使 酶复活。,2、,可逆的抑制作用,抑制剂与酶蛋白非共价键结合，可以用透折、超滤等物理方法除去抑制剂而使 酶复活,。,（,1）竞争性抑制（,Competitive inhibition,）,抑制剂,具有与底物类似的结构，竞争酶的活性中心，并与酶形成可逆的,EI,复合物，阻止底物与酶结合。,可以通过增加底物浓度而解除此种抑制。,丙二酸、戊二酸对琥珀酸脱氢酶的竞争性抑制,（,2）非,竞争性抑制,底物和抑制剂可以同时与酶结合，但是，中间的三元复合物,ESI,不能进一步分解为产物，因此，酶的活性降低。,抑制剂与酶活性中的以外的基团结合，其结构可能与底物无关。,不能通过增加底物的浓度的办法来消除非竞争性抑制作用,某些重金属离子对酶的抑制属于非,竞争性抑制：,Cu,2+,、Hg,2+,、Pb,2+,（,3,）,、,反竞争性抑制,酶只有在与底物结合后，才能与抑制剂结合。,E+SES+I ESI P,常见于多底物的酶促反应中,（,三）可逆抑制作用与不可逆抑制作用的鉴别,1、通过透析、超滤、凝胶过滤等,2、,通过,V-E,速度曲线,3通过可逆抑制剂的,动力学曲线可以区分三种可逆抑制作用,1、竞争性抑制：,相对活力：,抑制分数：,动力学方程：,（,Ki,为,EI,的解离常数）,抑制程度决定于,I、S、K,m,和,K,i,竞争性可逆抑制图示,V,max,不变,K,m,变大，而且随,I,浓度的增大而增大,交于,y,轴,竞争性抑制作用小结：,（1）,V,max,不变，,K,m,变大。,（2）抑制程度决定于,I、S、K,m,和,K,i,A.,抑制程度与,I,成正比，与,S,成反比,I,一定，增加,S，,可减少抑制程度。,S,一定，增加,I，,可增加抑制程度。,B.,在一定,I,和,S,下，,K,i,越大，抑制作用越小，,Km,值愈大，抑制程度愈大。,2、,非竞争性抑制,相对活力：,抑制分数：,抑制程度决定于,I,和,K,i,，,与底物的,K,m,和,S,无关,动力学方程：,非竞争性可逆抑制图示,交于,x,轴,K,m,不变，,V,max,降至,V,max,/（1+I/,K,i,）,非竞争性抑制小结：,（1）,K,m,不变，,V,max,降至,V,max,/（1+I/,K,i,）,（2）抑制程度决定于,I,和,K,i,，,与底物的,K,m,和,S,无关：,抑制程度与,I,成正比,在一定,I,下，,K,i,越大，抑制作用越小,3、,反竞争性抑制,相对活力：,抑制分数：,动力学方程：,抑制程度决定于,K,m,、,K,i,、S、I,K,m,及,V,max,都变小,一组平行直线,反竞争性抑制小结：,（1）K,m,及,V,max,都变小,(2)抑制程度决定于,Km、,Ki,、S、I,抑制程度既与,I,成正比，又与,S,成正比,在一定的,S、I,下，,Ki,越大，抑制程度越小；,Km,越大，抑制程度越小。,表小结：,三种可逆抑制作用的酶促反应速度,V,与,Km,值,一般每一种酶有两个名称：,一个是它的习惯名称，,其习惯名一般是根据它的催化底物来命名的。淀粉酶(,Diastase)，,蛋白(,Protiase,)，,果胶酶(,Pectinase,),等。,另一个是其系统名称，,国际生物化学协会(,International Union of Biochemistry),酶学委员会(,Enzyme Commission)。,于1961年该委员会正式提出了酶的系统命名方案。,将底物和催化的反应同时考虑，进行命名，如：,-1，4,葡萄糖水解酶；,对于双底物的将两底物用冒号分开：如：,ATP:,己糖磷酸转移酶；,对可逆反应的，一般正反应和负反应用同一个名称，主要考虑催化的主要方向，或根据首先证明的催化反应来确定。如乳酸脱氢酶。,CH 2.3,酶的分类和命名,1 酶的命名原则,CH 2.3,酶的分类和命名,2 酶的分类原则,1984年出台了一套目前为普遍接受的酶分类体系；根据酶催化反应的类型将酶分成大类，即：,氧化还原酶.1）,转移酶.（2）,水解酶.（3）,裂合酶.（4）,异构酶.（5）,合成酶.（6）,酶的分类编号原则是采用四码编号方法，第一码代表大类中的哪一类，第二码代表大类中的亚类，第三码表示亚类中的小类，第四码表示小类中不同酶的排序号；四位号码之间用圆点（）分开。,例如：水解酶类3.1 是作用于酯键的亚类 3.1.1水解羧酸酯键,3.1.2硫醇酯键,.,.,.,3.1.7二磷酸单酯,3.2 作用于糖基化合物 3.2.1 水解糖苷键,3.3 作用于醚键,3.4 作用于肽键,CH 2.4,酶活力概念及活力测定,1.酶活力概念,酶活力是指在一定条件下，酶所催化的反应速度。酶的活力越大，反应速度越高。我们知道，酶催化反应速度，用单位时间内底物的减少量或产物的增加量表示：,ds,dp,v=,=,dt dt,酶学委员会(,EC),对酶活力单位作了统一规定，酶活力单位定义为：,在特定条件下（酶的最适反应条件），每,min,催化1,mol,底物转化成产物（或产生1,mol,产物）的酶量即为一个酶活力单位（,U）；,这个单位又称为国际单位（）。,近些年来，提出了一个更大的酶活力单位，即,Katal,，,一个,Katal,单位是在一秒钟内，转化一摩尔底物的酶量。,Katal,=610,7,U,酶的活力单位和质量单位虽然都是酶量多少的标志，两者之间无法彼此对应，为此，人们引用了酶比活力这个概念。即每,mg,酶制剂所含的酶活力。,酶比活力酶活力（）,mg,酶制剂,酶的转换数：,转换数是衡量酶催化效率的另一个指标，有两种表达方式：,其一是：分子活性：即在最适条件下，没摩尔酶每分钟所转化的底物摩尔数；,其二是：对于具有4级结构的寡聚酶蛋白，用在最适条件下，每摩尔活性亚基或活性中心所转化的底物摩尔数。,Vmax,mol.min,-1,.ml,-1,Kcat,=min,-1,E,mol.ml,-1,酶的催化周期：即每摩尔酶蛋白催化转化每摩尔底物所需要的时间,催化周期1/,Kcat,CH 2.4,酶活力概念及活力测定,2.酶活力测定原则,酶活力的测定方法多种多样，总的要求是快速、简便、准确。,无论用什么方法，都包括以下几个要点,提供最适底物：由于酶的底物专一性，测定酶活力时，提供的底物必须是最适底物，当同时有几种底物时，以,Km,值最小的为最适底物。,测定时酶量适当。酶量太小：,酶量太大：,确定反应时间适宜。太 长：,太 短：,反应条件应是最适反应条件，主要包括反应温度、,pH,值和基质的离子环境。,