第六章 酶Enzyme.ppt

第六章 酶Enzyme 化学与生物工程学院 冉秀芝 本章教学目的要求（熟悉+了解） 熟悉： （1）酶的调节:多酶体系、限速酶、别构酶的概念、共价修饰。 （2）酶的活性测定、活性单位的概念。 了解： （1）酶工程 （2）酶的命名与分类 本章教学内容 概述 酶的结构与功能的关系 酶催化反应的机制 酶促反应动力学 酶的制备 酶的多样性 酶在工业上的应用及酶工程 第一节 概 述 酶的概念 酶的催化特性 酶的组成及分类 一、酶的概念 酶——是一种生物催化剂 （1）所有的酶均由生物体产生 （2）酶和生命活动密切相关 几乎所有的生命活动或过程都有酶参加 酶的组成和分布生物进化与组织功能分化的基础 酶的合成到酶的结构和活性水平均有调节机制 化学本质——大多数是蛋白质 （1）相对分子量很大 （2）由氨基酸组成 （3）具有两性性质 （4）酶的变性失活与水解 二、酶的特性 高效性——具有很强的催化能力 催化效率比一般化学催化剂高10 ?10 专一性——酶对底物具有选择性 即：一种酶只能作用于一类或一种物质的特性称为酶作用的专一性或特异性。被酶作用的物质（反应物）称为该酶的底物。 主要可溶性维生素和相应辅酶 第二节 酶的结构与功能的关系 一级结构与催化功能的关系 酶的活性与其高级结构的关系 一、酶的一级结构与催化功能的关系 必需基团——酶分子中只有少数几个氨基酸侧链基团与活性直接相关 酶原激活——切去部分片段是酶原激活的共性 共价修饰——改变一定基团可使酶活性改变 2.牛胰核糖核酸酶——二级结构、三级结构与酶活性的关系 聚合与解聚——四级结构与酶活性的关系 同工酶——高级结构与酶活性关系的典型 （1）同工酶的概念 同工酶（isozyme）指的是能催化相同的化学反应，但其酶蛋白本身的分子结构组成不同的一组酶。 （2）同工酶的结构与功能：LDH （3）研究同工酶的意义 乳酸脱氢酶同工酶形成示意图 第三节 酶催化反应的机制 一、酶促反应的本质 酶是催化剂——只影响反应的速率二不改变反应平衡点 加速反应的本质——降低活化能 酶的工作方式——中间产物学说 活化能与酶催化的中间产物理论 二、酶反应的机理 酶作用专一的机制——诱导契合学说 酶作用高效性的机制——共价催化与酸碱催化 （1）共价催化：亲核基团 （2）酸碱催化：质子受体与质子供体 第四节 酶促反应动力学 酶促反应的基本动力学 影响酶促反应的环境因素 一、酶促反应的基本动力学 在低底物浓度时, 反应速度与底物浓度成正比，表现为一级反应特征。 当底物浓度达到一定值，几乎所有的酶都与底物结合后，反应速度达到最大值（Vmax），此时再增加底物浓度，反应速度不再增加，表现为零级反应。 1）. 米氏方程 米氏常数Km的意义 不同的酶具有不同Km值，它是酶的一个重要的特征物理常数。 Km值只是在固定的底物，一定的温度和pH条件下，一定的缓冲体系中测定的，不同条件下具有不同的Km值。 Km值表示酶与底物之间的亲和程度：Km值大表示亲和程度小，酶的催化活性低; Km值小表示亲和程度大,酶的催化活性高。 2）. 米氏常数的求法 1 Km 1 1 ??? = ?? ? ??? + ?? V Vmax [S] Vmax ⑴双倒数作图法(Lineweaver-Burk) （2）Eadie-Hofstee和Hanes作图 Eadic-Hofstee Hanes-Woolf （3）Eisenthal and Cornish-Bowden作图 3 Km与Vmax的意义 1）当反应速度为最大速度一半时，Km等于酶促反应速度为最大速度一半时的底物浓度。 米氏方程式变换为: 整理得Km = [S] 2）在K2》K3特定情况下，Km=K2 / K1，近似于ES的解离常数Ks，但不等同Ks。Km表示酶对底物的亲和力。 Km值愈小，酶与底物的亲和力愈大，酶的催化活性高，不要很高的底物浓度即可达最大反应速度。反之，亲和力小，催化活性低。 3）Km值是酶的特征性常数之一，只与酶的结构，酶所催化的底物和反应环境（如温度，pH,离子强度）有关，与酶的浓度无关。不同的酶，Km值不同表6-5 P115。范围在10-6—10-2mmol／L之间. 4）Vmax 是酶完全被底物饱和时的反应速度，与酶浓度呈正比。 动力学常数K3称为酶的转换数，其定义是：当酶被底物充分饱和时，单位时间内每个酶（或酶活性中心）催化底物转变为产物的分子数。 4 酶的Km 值在实际应用中的重要意义 鉴定酶 判断酶的最适底物 计算一定速率下的底物浓度 了解酶的底物在体内具有的浓度水平 判断反应方向或趋势 推测代谢途径 1