酶工程制药—游离酶制药.pptx

生物制药工艺课程 游离酶制药 游离酶制药是指游离酶在制药行业中的应用。例如，利用酶的专一性进行底物的拆分，也可利用酶的专一性和高效性，水解含有某一类基团的大分子，生成小分子化合物。例如：利用核糖核酸酶水解DNA，可获得核苷酸。 酶基础知识 酶是活细胞产生的一类具有催化功能的生物分子，所以又称为生物催化剂(biocatalysts）绝大多数的酶都是蛋白质。 酶催化的生物化学反应，称为酶促反应（Enzymatic reaction）。在酶的催化下发生化学变化的物质，称为底物（substrate）。酶是生物催化剂 酶的分类与命名一 酶的分类 （一）根据酶的化学组成可将酶分为： 1 单纯蛋白酶类：只含有蛋白质成分 2 结合蛋白酶类（全酶）：含有蛋白成分（酶蛋白）和非蛋白成分（辅助因子） 全酶 = 酶蛋白 + 辅助因子辅助因子与酶蛋白结合比较疏松的小分子有机物与酶蛋白结合紧密的小分子有机物。金属离子可作为辅助因子。金属离子辅酶辅基 酶蛋白和辅助因子单独存在均无催化活性，只有二者结合为全酶才有催化活性。 酶蛋白决定酶催化专一性，辅助因子通常是作为电子、原子或某些化学基团的载体决定反应的专一性。 某些小分子有机化合物与酶蛋白结合在一起并协同实施催化作用，这类分子被称为辅酶（或辅基）。 辅酶是一类具有特殊化学结构和功能的化合物。参与的酶促反应主要为氧化-还原反应或基团转移反应。 大多数辅酶的前体主要是水溶性 B 族维生素。许多维生素的生理功能与辅酶的作用密切相关。 （二）根据酶蛋白结构特点可将酶分为单体酶：以一个独立的三级结构为完整生物 功能分子的最高结构形式的酶。寡聚酶：以一个独立的四级结构为完整生物功能分子的最高结构形式的酶。 多酶复合体：由多种酶彼此镶嵌成一个功能完整的具有特定结构的复合体, 它们相互配合依次进行，催化连续的 一系列相关反应。 （三）、酶的分类 根据酶所催化的反应类型，按照国际系统分类方法，将酶分为六大类：1.氧化-还原酶 2. 转移酶3. 水解酶4. 裂解酶5. 异构酶6. 合成酶 （一）习惯命名方法 （1）根据作用底物来命名，如淀粉酶、蛋白酶等。（2）根据所催化的反应的类型命名，如脱氢酶、转移酶等。（3）两个原则结合起来命名，如丙酮酸脱羧酶等。（4）根据酶的来源或其它特点来命名，如胃蛋白酶、胰蛋白酶等。二 酶的命名 （二）国际系统命名法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： 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 酶催化的反应: 谷氨酸 + 丙酮酸 ?? ?-酮戊二酸 + 丙氨酸 酶的编码乳酸脱氢酶 EC 1. 1. 1. 27第1大类，氧化还原酶第1亚类，氧化基团CHOH第1亚亚类，H受体为NAD+该酶在亚亚类中的流水编号每个酶都有一个有四个数字组成的编码 第二节 酶催化作用的特性 酶是生物催化剂，与无机催化剂相比，二者有共性；但酶的化学本质是蛋白质，又在生物体内作用，因此酶的作用又有特性。 一 酶和一般催化剂的共性1.用量少而催化效率高；2.它能够改变化学反应的速度，但是不能改变化学反应平衡。3.只能催化热力学允许的反应，在反应前后不发生改变。 二 酶催化作用特性1．高效性2．专一性3． 反应条件温和4. 酶的催化活性可调节控制 锁 钥 学 说 诱导契合学说 1913年，德国化学家Michaelis和Menten根据中间产物学说对酶促反应的动力学进行研究，推导出了表示整个反应中底物浓度和反应速度关系的著名公式，称为米氏方程。Km — 米氏常数Vmax — 最大反应速度（二）米氏方程V=Vmax [S]Km + [S] 米氏方程Km 即为米氏常数，Vmax为最大反应速度当反应速度等于最大速度一半 时,即V = 1/2 Vmax, Km = [S] 上式表示,米氏常数是反应速度 为最大值的一半时的底物浓度。因此,米氏常数的单位为mol/L。（三）米氏常数的意义及测定 米氏常数Km的意义(1)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。(2) 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。 (3)由若干酶催化一个连续代谢过程时，如果确定各种酶催化反应底物的Km值及相应的底物浓度时，可推断出其中Km值最大的一步反应为该连续反应中的限速反应，该酶为限速酶（关键酶）。 A B C