分子酶学 (Enzymology)
分子酶学名词解释简答
分子酶学复习重点1 剪接型核酶:定义：指RNA分子被磷酸二酯酶切割后，伴随着形成新的磷酸二酯键，即磷酸二酯键的转移反应或称转酯反应。
2 剪切型核酶: 这类核酶的作用是只剪不接，催化自身RNA或不同的RNA分子，切下特异行核苷酸序列。
3 探针酶：既保持高度的反应性，又能在DNA中任意选定的区域内进行切割的酶。
实质是核酸内切酶，由两部分组成，第一部分叫做切割系统，为核酸切割试剂或酶，第二部分叫做识别系统，可以识别核酸底物的特定核苷酸序列。
4 人工酶：人工合成的具有催化活性的蛋白质或多肽。
5 模拟酶：利用有机化学合成的一些比酶结构简单得多但具有催化功能的非蛋白质分子。
6 抗体酶：又称催化抗体，是一类具有催化能力的免疫球蛋白，即通过一系列化学与生物技术方法制备出的具有催化活性的抗体，它既具有相应的免疫活性，又能像酶那样催化化学反应。
7 克隆酶：基因工程将某种酶基因导入宿主细胞中大量表达其产物为克隆酶，即用基因工程技术生产的酶。
8 突变酶：用基因定位突变技术修饰天然酶基因，然后用基因工程技术生产该突变基因的酶，被称为突变酶。
9 酶活力（enzyme activity）也称为酶活性，是指酶催化一定化学反应的能力。
10 酶的比活力：单位质量样品中的酶活力；1mg蛋白质中所含的U数；1Kg蛋白质中所含的Kat数。
11 酶的转换数（K cat）：当酶被底物饱和时每秒钟每个酶分子所转换底物分子数，又叫转换数（简称TN）, Kcat可以用来衡量酶的催化效率，越大效率越高。
12 亲和标记：利用酶对S的特殊亲和力，将酶加以修饰标记，故称之为亲和标记。
13差别修饰法（差别标记）：这种方法是非特异性试剂标记法的一个发展。
它利用竞争性抑制剂或底物预先占据活性中心，使非特异性试剂只修饰活性中心以外的基团，然后透析除去保护剂（即竞争性抑制剂或底物），再用同位素标记的非特异性试剂修饰活性中心的基团。
经氨基酸分析可知哪些基团位于活性中心。
生物化学第三章-酶(Enzyme)与维生素PPt课件
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3.趋近效应与定向排列 酶可以将它的底物结合在它
的活性部位。 酶与底物之间的靠近具有一
定的取向，大大增加了ES复合 物进入活化状态的概率。
13
4.诱导契合学说
酶的活性部位并不是和底物的形状正好互补的，
而是在酶和底物的结合过程中，底物分子或酶
分子、有时是两者的构象同时发生了一定的变
在反应中起运载体的作用，传递电 子、质子或其它基团。
18
相同的辅助因子与不同的酶蛋白结合成催化特 异性不相同的结合酶。
举例：
乳酸脱氢酶
苹果酸脱氢酶
含相同：辅助因子 NAD+（递氢体）
含不同：酶蛋白， 有不同的催化特异性 ： L-乳酸 ＋ NAD+ LDH 丙酮酸 + NADH + H+ 苹果酸 ＋ NAD+ 苹果酸脱氢酶 草酰乙酸 + NADH+H+
19
三、酶的催化活性与活性中心
在酶分子表面特定区域上有些特殊基团，可与底物 结合，并催化底物转变为产物，这个区域称为酶的 活性中心（active center）。
1.活性中心只占酶分子总体积的很小一部分，往 往只占整个酶分子体积的1%-2%。 2.酶的活性部位是一个三维实体，具有三维空间 结构。
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3
一. 酶的概念和作用特点
酶（Enzyme） 是由活细胞产生的具有催化作用的蛋白质,
又称为生物催化剂(biocatalyst)。 目前将生物催化剂分为两类 酶 、 核酶（脱氧核酶）
反应通式
E
S
P
(substrate)
（product ）
4
二. 酶的分类及命名
Enzyme
Chapter 6 EnzymologySection 1 Chemistry essence and characteristic of enzymesEnzymes are the proteins with biocatalytic power (biocatalyst).Enzymes are the agents of metabolic function一、Chemistry essence of enzyme：二、Chemistry composing of enzyme：1.Simple proteins: Urease, protease, amylase, lipase, RNase2.Conjugated proteins:Apoenzyme(脱辅酶，酶蛋白), Cofactor(辅助因子）Holocnzyme(全酶) = Apoenzyme+ CofactorCofactor 辅助因子：coenzyme 辅酶，prosthetic group 辅基Coenzymes function as transient carriers of specific functional groups.1.Accelerate chemistryreaction (thermodynamicpotentiality reaction ）2.Does not change theequilibrium constant3.Itself no variety 三、The common characteristicsof enzyme andcatalyzer四、distinctive features1.High catalytic power2.High specificitydness of the action condition4.Regulation of the enzyme activity1. High catalytic power：accelerating reaction rates asmuch as 108-1020over uncatalyzed levels, 107一1013over synthetic catalysts .k1= 3×10-10(s-1) (uncatalyzed hydrolysis of urea at 20o C)k1= 3×104(s-1) (urease-catalyzed hydrolysis of urea at 20o C) The catalytic power of urease is 10142. High specificity：Substrates3. Mildness of the action conditionnormal temperaturenormal pressurenear-neutral pH4. Regulation of the enzyme activity¾Concentration Regulation：¾Hormone Regulation ：¾Inhibition Regulation ：¾Activator Regulation ：¾Others: Allosteric regulation、Enzymogenic activation、reversible covalent modification 、Isoenzyme五、S pecificityabsolute specificity: urease Structural specificity group specificityrelative specificitybond specificityoptical isomer specificity Stereo isomer specificitygeometrical isomer specificitySection 2 Enzyme Nomenclature and Classification一、common nomenclature1.Base on the substrate：protease、amylaseDifferent source: Pepsin 、Trypsin 2.Base on the reaction: hydrolase、transferase、Phosphatase3.Base on the substrate and reaction: succinatedehydrogenaseother condition: Alkaline Phosphatase、acid phosphatase二、Systematic nomenclatureATP + D-glucose →ADP + D-glucose-6-phosphate ATP : D-glucose-6-phosphotransferase (-ase)三、Classification numberE.C. Class. Subclass. Subsubclass. Individual entryEC(Enzyme Commision)Six Class1、2、3、4、5、6Subclass1、2、3、4......Subsubclass1、2、3、4......Individual entry1、2、3、4... EC 3.1.3.1Alkaline PhosphataseEnzyme CommisionNo. 3Class Hydrolases(hydrolysis reactions)No. 1 Subclass Cleaving ester linkageNo. 3 Subsubclass Phosphoric monoesterIndividual entry the first四、Six Classes1.oxido-reductases-------oxidation-reduction reactionsoxidasesdehydrogenases2. transferases3. hydrolases4. Lyases5. isomerases6. ligasesSection 3 enzyme activity assay一、enzyme activityreaction velocitydtS d dt P d v ][][−==Reaction Time ↑，v ↓①[S]↓②[P]↑③Product inhibition④Enzyme inactivationinitial velocity二、Enzyme units(酶活力单位）：ＵU is defined as the amount that catalyzes the formation of one micromole of product in one minute. 1 U= 1μmol/min。
酵素和酶的区别
酵素和酶的区别
酶（enzyme）是由活细胞产生的、对其底物具有高度特异性和高度催化效能的蛋白质或RNA。
酵素则是酶的别称。
酶（英语：Enzyme（/ˈɛnzaɪm/））是一类大分子生物催化剂。
酶能加快化学反应的速度（即具有催化作用）。
由酶催化的反应中，反应物称为底物，生成的物质称为产物。
几乎所有细胞内的代谢过程都离不开酶。
酶能大大加快这些过程中各化学反应进行的速率，使代谢产生的物质和能量能满足生物体的需求[1]:8.1。
细胞中酶的类型对可在该细胞中发生的代谢途径的类型起决定作用。
对酶进行研究的学科称为“酶学”（enzymology）。
目前已知酶可以催化超过5000种生化反应[2]。
大部分酶是蛋白质，有少部分酶是具有催化活性的RNA分子，这些酶被称为核酶。
酶的特异性是由其独特的三级结构决定的。
分子生物工程中的酶技术研究
分子生物工程中的酶技术研究随着分子生物学的发展和应用，酶技术在生命科学和制药工业中扮演着越来越重要的角色。
酶（enzymes）是一种生物催化剂，能够催化生命体内的化学反应，具有高效、特异性等优点，成为化学合成、分析检测、生产制造领域中的重要工具。
分子生物工程基于遗传工程原理，利用DNA技术对酶进行改造和优化，以获得更高效、更稳定、更特异的酶活性。
本文将从酶技术的基础性质、酶在分子生物工程中的应用以及酶工程的最新研究和发展等方面进行探讨。
一、酶技术的基础性质酶是由多肽链组成的生物大分子，具有多种功能，包括催化反应、识别底物和调节代谢等。
酶催化反应的速率远高于非酶催化的同类反应，具有高效的催化特性。
与其它催化剂相比，酶不仅具有高效、特异性的优点，还具有环境适应性和可再生性等特征。
酶的催化活性与其空间构象密切相关，因此酶的三维结构对其催化活性的影响尤为重要。
酶的活性受多种因素的影响，如温度、pH值、离子浓度、底物浓度等。
二、酶在分子生物工程中的应用分子生物工程中，酶技术被广泛应用于DNA克隆、蛋白表达、制药工艺等领域。
其中，PCR技术中的酶，如Taq聚合酶和Pfu聚合酶等，在DNA扩增和基因克隆方面具有重要的作用。
酶作为工业生产过程的生物催化剂，已经被广泛用于制药工艺和食品生产中。
例如，酶在药物售后修饰、酶促反应、人工消化等方面应用得到越来越广泛。
三、酶工程的最新研究和发展酶工程是利用DNA技术对酶进行改造和优化，以获得更高效、更稳定、更特异的酶活性。
近年来，随着高通量测序技术的发展，蛋白工程学领域得到了快速发展，为酶工程及其应用带来了更多前景。
目前，酶工程的研究重点主要集中在以下几个方面：1）酶的选择性改造：对酶分子的底物和反应环境进行改造，以获取更加特异的活性；2）酶的跨界合成：改造酶的反应底物，使其具备大分子化合物的化学反应能力；3）酶的催化能力研究：针对酶的催化机制进行分子模拟和结构解析，揭示催化过程中物质的运动和分子机制。
分子酶学名词解释简答
分子酶学复习重点1 剪接型核酶:定义：指RNA分子被磷酸二酯酶切割后，伴随着形成新的磷酸二酯键，即磷酸二酯键的转移反应或称转酯反应。
2 剪切型核酶: 这类核酶的作用是只剪不接，催化自身RNA或不同的RNA分子，切下特异行核苷酸序列。
3 探针酶：既保持高度的反应性，又能在DNA中任意选定的区域内进行切割的酶。
实质是核酸内切酶，由两部分组成，第一部分叫做切割系统，为核酸切割试剂或酶，第二部分叫做识别系统，可以识别核酸底物的特定核苷酸序列。
4 人工酶：人工合成的具有催化活性的蛋白质或多肽。
5 模拟酶：利用有机化学合成的一些比酶结构简单得多但具有催化功能的非蛋白质分子。
6 抗体酶：又称催化抗体，是一类具有催化能力的免疫球蛋白，即通过一系列化学与生物技术方法制备出的具有催化活性的抗体，它既具有相应的免疫活性，又能像酶那样催化化学反应。
7 克隆酶：基因工程将某种酶基因导入宿主细胞中大量表达其产物为克隆酶，即用基因工程技术生产的酶。
8 突变酶：用基因定位突变技术修饰天然酶基因，然后用基因工程技术生产该突变基因的酶，被称为突变酶。
9 酶活力（enzyme activity）也称为酶活性，是指酶催化一定化学反应的能力。
10 酶的比活力：单位质量样品中的酶活力；1mg蛋白质中所含的U数；1Kg蛋白质中所含的Kat数。
11 酶的转换数（K cat）：当酶被底物饱和时每秒钟每个酶分子所转换底物分子数，又叫转换数（简称TN）, Kcat可以用来衡量酶的催化效率，越大效率越高。
12 亲和标记：利用酶对S的特殊亲和力，将酶加以修饰标记，故称之为亲和标记。
13差别修饰法（差别标记）：这种方法是非特异性试剂标记法的一个发展。
它利用竞争性抑制剂或底物预先占据活性中心，使非特异性试剂只修饰活性中心以外的基团，然后透析除去保护剂（即竞争性抑制剂或底物），再用同位素标记的非特异性试剂修饰活性中心的基团。
经氨基酸分析可知哪些基团位于活性中心。
03酶学-生物化学与分子生物学课件
目录
2.相对专一性(relative specificity)
有些酶对底物的专一性不是依据整个底物分子结构， 而是依据底物分子中的特定的化学键或特定的基团，因而 可以作用于含有相同化学键或化学基团的一类化合物。例 如，消化系统中的蛋白酶仅对蛋白质中肽键的氨基酸残基 种类有选择性，而对具体的底物蛋白质种类无严格要求 。
是酶分子中能与底物特异地结合并催化底物 转变为产物的具有特定三维结构的区域。
目录
必需基团(essential group)
酶分子中氨基酸残 基侧链的化学基团中， 一些与酶活性密切相关 的化学基团。
目录
➢ 活性中心内的必需基团
结合基团 (binding group) 与底物相结合
催化基团 (catalytic group) 催化底物转变成产物
液，实现了发酵。 ➢ 1926 年 ， Sumner 首 次 从 刀 豆 中 提 纯 出 脲 酶 结 晶
(deoxyribozyme)。
目录
➢ 1982年，Cech首次发现RNA也具有酶的催化活性， 提出核酶(ribozyme)的概念。
➢ 1995年，Jack W.Szostak研究室首先报道了具有 DNA 连 接 酶 活 性 DNA 片 段 ， 称 为 脱 氧 核 酶 (deoxyribozyme)。
目录
（三）酶的活性与酶量具有可调节性
酶促反应受多种因素的调控，以适应机体 对不断变化的内外环境和生命活动的需要。
例: 磷酸果糖激酶-1的活性受AMP的别构激
活，而受ATP的别构抑制。 胰岛素诱导HMG-CoA还原酶的合成，而
分子酶学(Enymology)
抗体酶发展前景 它是研究酶作用机理的有利工具，在抗体酶的研 究过程中，可以直接观察到过渡态理论设计抗体酶 起到的作用，为酶的过渡态理论的正确性提供了有 利的实验证据。 抗体酶可以直接作为药物，进入组织，达到治 疗效果。它们可能象限制性内切酶切割DNA分子一 样，任意切割多肽链，用于治疗艾滋病和各种癌症。
酶纯化方法的选择
调节酶溶解度的方法 根据酶分子大小、形状不同的分离方法 根据酶分子电荷性质的分离方法 根据酶分子专一性结合的分离方法 酶纯化方法选择的一般原则
调节酶溶解度的方法
改变离子强度
硫酸铵分级盐析 反抽提法 RNA聚合酶的硫酸铵分级沉淀 42－55％ 收集33－50%饱和度的沉淀。 将沉淀再悬浮于42％饱和度中，去除某些杂蛋白。
可加入蛋白酶抑制剂如PMSF（苯甲基磺酰氯）、 EDTA、还原剂DTT（二硫苏糖醇）等，保护目的酶。
酶提取方法的选择
抽提液由以下几部分组成 离子强度调节剂 KCl NaCl 蔗糖 pH缓冲剂 各种 Buffer 温度效应剂 甘油 二甲基亚枫(DMSO) 蛋白酶抑制剂 PMSF DIFP 抗氧化剂 DTT 巯基乙醇 重金属络合剂 EDTA 柠檬酸 增溶剂 TritonX-100
改变pH值或温度
调节pH至pI， 加热去除杂蛋白
改变介电常数
常用有机溶剂乙醇、丙酮、甲醇
根据酶分子大小、形状不同的分离方法
离心分离 凝胶过滤 透析 超滤
Ultracentrifugation
Gel filtration chromatography
dialysis
Ultrafiltration
The transition state: a high energy fleeting moment.
分子酶学复习
酶学复习重点：1、酶的基础研究：（重点）辅因子催化机理：PLP磷酸吡哆醛（PLP）是转氨酶与氨基酸脱羧酶的辅酶，它对蛋白质代谢具有十分重要的意义。
所有转氨酶都含磷酸吡哆醛，与每一个牢固非共价键相连。
磷酸吡哆醛PLP在氨基酸代谢中起重要作用：氨基转移酶（转氨酶），脱羧酶，消旋酶。
共轭双系统将吡啶环和底物连接，带正电的氮原子趋向于从氨基酸的Cα吸取电子，消弱Cα和R，H和COO—的结合，这个亲电催化的结果，可使第三个键的任何一个裂开形成负离子，又被共个系统所稳定。
1.氨基酸消旋酶：氨基酸消旋酶催化单一的立体异构体形式转变为D-或L-立体异构体消旋混合物。
PLP以希夫碱键合于酶的Lys侧链氨基，并以磷酸负电荷和酶的正电荷基团静电键合。
当氨基酸底物和酶结合时，希夫碱的碳原子受到底物α-氨基的亲核攻击，PLP的底物形成新的希夫碱键合，在这个配合物中已消弱的Cα-H键被裂开（亲电催化结果）释放一个质子，整个过程是可逆的。
因此，质子可加于配合物，重新形成游离的氨基酸。
质子起始的丢失导致Cα不对称的丧失，所以，重新产生的氨基酸未必是开始时存在的同样立体异构体。
2.氨基转移酶：从希夫碱形成到质子丢失的各个反应同上，产生的配合物在不同部位受到H+攻击，再经水解，形成磷酸吡哆胺同时释放酮酸。
从一个不同的酮酸对磷酸吡哆胺攻击开始，可发生逆向反映，形成不同于起始存在的氨基酸。
二步反应可表示为：L-Glu+E-PLP酮戊二酸+E-PMP Oxa+E-PMP L-Asp+E-PLP酶活性中心的鉴定方法（其中动力学分析法的具体细节掌握大概标题即可）酶是生物大分子物质，分子量至少10000以上，但只有少数一些氨基酸残基和催化活力有关，这些特异的氨基酸残基组成了酶的活性中心。
酶活性中心存在的实验证据：①从抑制剂的作用推测：DFP（二异丙基氟磷酸）与胰凝乳蛋白酶的Ser-195的羟基反应，不可逆抑制剂增加一倍，酶作用减少一倍。
②从酶与底物的作用证实：胰凝乳蛋白酶作用于对硝基苯酚乙酸酯，颜色深浅反应酶活性。
酶详细资料大全
酶详细资料大全酶（enzyme）是由活细胞产生的、对其底物具有高度特异性和高度催化效能的蛋白质或RNA。
酶的催化作用有赖于酶分子的一级结构及空间结构的完整。
若酶分子变性或亚基解聚均可导致酶活性丧失。
酶属生物大分子，分子质量至少在1万以上，大的可达百万。
酶是一类极为重要的生物催化剂（biocatalyst）。
由于酶的作用，生物体内的化学反应在极为温和的条件下也能高效和特异地进行。
随着人们对酶分子的结构与功能、酶促反应动力学等研究的深入和发展，逐步形成酶学（enzymology）这一学科。
酶的化学本质是蛋白质（protein）或RNA（Ribonucleic Acid），因此它也具有一级、二级、三级，乃至四级结构。
按其分子组成的不同，可分为单纯酶和结合酶。
仅含有蛋白质的称为单纯酶；结合酶则由酶蛋白和辅助因子组成。
例如，大多数水解酶单纯由蛋白质组成；黄素单核苷酸酶则由酶蛋白和辅助因子组成。
结合酶中的酶蛋白为蛋白质部分，辅助因子为非蛋白质部分，只有两者结合成全酶才具有催化活性。
基本介绍•中文名：酶•英文名：enzyme•化学式：无确切化学式•分子量：无固定分子量•套用：医学生产•含有元素：碳(C)、氢(H)、氧（O）、氮（N）•功能：催化•特点：高效特异可调节不稳定研究历史,理化性质,组成,空间结构,命名方法,习惯命名,系统命名,分类方式,按反应性质,按化学组成,按存在形式,功能作用,催化,套用,影响,反应特点,活性指标,学科运用,生物学,动力学,热力学,研究历史1773年，义大利科学家斯帕兰扎尼（L.Spallanzani，1729—1799）设计了一个巧妙的实验：将肉块放入小巧的金属笼中，然后让鹰吞下去。
过一段时间他将小笼取出，发现肉块消失了。
于是，他推断胃液中一定含有消化肉块的物质。
但是什么，他不清楚。
1833年，法国的佩恩（Payen）和帕索兹（Persoz）从麦芽的水解物中用酒精沉淀得到一种可使淀粉水解生成糖的物质，并将其命名为diastase，也就是现在所谓的淀粉酶。
酶(enzyme)中学生物理百科知识
酶（enzyme）中学生物理百科知识苏霍姆林斯基说：让学生变得聪明的办法，不是补课，不是增加作业量，而是阅读、阅读、再阅读。
学生知识的获取、能力的提高、思想的启迪、情感的熏陶、品质的铸就很大程度上来源于阅读。
我们应该重视它，欢迎阅读酶(enzyme)中学生物理百科知识。
酶（enzyme）
酶(enzyme)
是细胞产生的、大都具有催化生化反应功能的蛋白质：单纯蛋白质或结合蛋白质(其中非蛋白部分成为辅基或辅酶)。
1982～1983年，Cech、Atman和Pace三个实验室证实某些RNA具有催化活性。
目前已鉴定出2021种以上的酶，可分为：氧化还原酶、转移酶、水解酶、裂合酶、异构酶和连接酶六大类。
目前引起关注的研究有别构酶、诱导酶和固相酶。
酶促反应的特点是酶降低反应活化能可促使反应在常温下加
快进行，它具有易变性、失活高效率和专一性。
其结构基础是酶活性中心，它有结合和催化两种功能，该功能基于酶蛋白分子的构象。
Michaelis和Menten杰出的贡献就是得出了酶化反应动力学基本规律及其米氏方程。
酶作用机制有三种假说：诱导契合假说、锁钥假说及变形(或张力)假说，目前多数人采用诱导契合假说。
酶促反应受温度、pH、激活剂和抑制剂的影响。
感谢阅读酶(enzyme)中学生物理百科知识，希望大家从中得到启发。
生物化学第一节 酶的分子结构与功能
第一节酶的分子结构与功能2015-07-06 71600 0第三章酶生物体内的新陈代谢过程是通过有序的、连续不断的、有条不紊的、各种各样的化学反应来进行。
这些化学反应如果在体外进行，通常需要在高温、高压、强酸、强碱等剧烈条件下才能发生。
而在生物体内，这些反应在极为温和的条件下就能高效和特异地进行。
这是因为生物体内存在着一类极为重要的生物催化剂( biocatalyst) -酶( enzyme)。
酶是由活细胞产生的、对其底物具有高度特异性和高度催化效能的蛋白质。
随着人们对酶分子的结构与功能、酶促反应动力学等研究的深入和发展，逐步形成了一门专门学科——酶学（enzymology）。
酶学与医学的关系十分密切，人体的许多疾病与酶的异常密切相关，许多酶还被用于疾病的诊断和治疗。
酶学研究不仅在医学领域具有重要意义，而且对科学实践、工农业生产实践亦影响深远。
框3-1 Edward Buchner对酶学的历史性贡献随着对酵母细胞的深入研究，19世纪的欧洲掀起了研究生醇发酵机制的热潮。
1850 年，法国科学家Louis Pasteur经实验断定，发酵离不开活的酵母细胞。
虽然Pasteur的“活力论”遭到了Liebig等著名科学家的反对，但由于Pasteur在科学界的巨大声望，他的活力论一直得到普遍承认。
直到1897年，德国生物学家Edward Biichner成功地用酵母提取液实现了发酵，并证明发酵作用与细胞的完整性及生命力无关。
他发表了《无细胞的发酵》论文，从此结束了长达半个世纪的有关发酵本质的生命力论和机械论的争论。
1903年他和他的兄弟(Hans Btichner)出版了《酒化酶发酵》的论著，把酵母细胞的活力和酶化学作用联系到一起，推动了微生物学、生物化学、发酵生理学和酶化学的发展。
由于在微生物学和现代酶化学方面做出的历史性贡献，Edward Buchner获得了1907年的诺贝尔化学奖。
第一节酶的分子结构与功能酶的化学本质是蛋白质。
分子生物学发展简史
分子生物学发展简史分子生物学的发展大致可分为三个阶段。
一、准备和酝酿阶段19世纪后期到20世纪50年代初，是现代分子生物学诞生的准备和酝酿阶段。
在这一阶段产生了两点对生命本质的认识上的重大突破：确定了蛋白质是生命的主要基础物质19世纪末Buchner兄弟证明酵母无细胞提取液能使糖发酵产生酒精，第一次提出酶（enzyme）的名称，酶是生物催化剂。
20世纪20-40年代提纯和结晶了一些酶（包括尿素酶、胃蛋白酶、胰蛋白酶、黄酶、细胞色素C、肌动蛋白等），证明酶的本质是蛋白质。
随后陆续发现生命的许多基本现象（物质代谢、能量代谢、消化、呼吸、运动等）都与酶和蛋白质相联系，可以用提纯的酶或蛋白质在体外实验中重复出来。
在此期间对蛋白质结构的认识也有较大的进步。
1902年EmilFisher证明蛋白质结构是多肽；40年代末，Sanger创立二硝基氟苯（DNFB）法、Edman发展异硫氰酸苯酯法分析肽链N端氨基酸；1953年Sanger和Thompson完成了第一个多肽分子--胰岛素A链和B链的氨基全序列分析。
由于结晶X-线衍射分析技术的发展，1950年Pauling和Corey提出了α-角蛋白的α-螺旋结构模型。
所以在这阶段对蛋白质一级结构和空间结构都有了认识。
确定了生物遗传的物质基础是DNA虽然1868年F.Miescher就发现了核素（nuclein），但是在此后的半个多世纪中并未引起重视。
20世纪20-30年代已确认自然界有DNA 和RNA两类核酸，并阐明了核苷酸的组成。
由于当时对核苷酸和硷基的定量分析不够精确，得出DNA中A、G、C、T含量是大致相等的结果，因而曾长期认为DNA结构只是“四核苷酸”单位的重复，不具有多样性，不能携带更多的信息，当时对携带遗传信息的侯选分子更多的是考虑蛋白质。
40年代以后实验的事实使人们对核酸的功能和结构两方面的认识都有了长足的进步。
1944年O.T.Avery等证明了肺炎球菌转化因子是DNA；1952年A.D.Hershey和M.Cha-se用DNA35S和32P分别标记T2噬菌体的蛋白质和核酸，感染大肠杆菌的实验进一步证明了是遗传物质。
酶工程考试重点整理
第一章绪论：酶学（Enzymology）是研究酶的性质、酶的作用规律、酶的结构和功能、酶的生物学功能及酶的应用的科学。
酶工程(Enzyme engineering) 又称酶技术,是酶制剂的大批量生产和应用的技术。
是酶学、微生物学的基本原理与化学工程有机结合而产生的交叉科学技术。
生物催化剂（改变生化反应的速率，不改变反应的平衡点和性质以及反应方向，本身在反应前后也不发生变化的生物活性分子,外在因素），酶:酶是一种高效、高度专一、和生命活动密切相关的、蛋白质性质的生物催化剂(更高的催化效率,更高的反应专一性,温和的反应条件,具有调节能力,本质是蛋白质;)酶的本质（具有生物活性的蛋白质或RNA），第二章酶的分类和命名酶的分类（根据催化作用分为六大类:氧化还原酶类,转移酶类,水解酶类,裂合酶类,异构酶类,合成酶类）酶分子结构与功能：①酶的蛋白质本质为酶的催化活性提供了多种功能性残基。
②酶的一级结构一方面为酶准备了功能片段，另一方面又为酶形成特定的活性构象奠定基础。
③酶通过高级结构将相应的功能基团组织在酶分子的特定区域（如凹穴），形成活性中心；活性中心指直接参与和底物结合并参与催化底物转化的各有关氨基酸按特定构象分布组成的活性结构。
④活性中心的这种活性结构也要求活性中心以外的其他氨基酸残基共同维系；这些残基被修饰、改变，或相互间连接被破坏，活性中心就会瓦解，酶失活。
活性中心（与催化作用直接相关的少数氨基酸残基组成的催化区域，具有严格保守性，构象依赖于酶分子空间结构的完整性，活性中心各基团的相对位置得以维持，就可以保证全酶的活力）结合部位(binding site)和催化部位(catalytic site)。
催化过程：酶和底物的结合；催化底物进行转化。
酶分子是在一级结构基础上，通过二、三级的折叠盘绕，形成了具有催化功能的特定活性构象结构域；酶分子是以这个活性构象结构域参与和底物结合，参与对底物进行催化，这个结构域就是“活性中心”第三章酶促反应动力学：比活力specific activity（每毫克蛋白里面所含有的酶活力单位数U/mg），活力（又叫酶活力单位，一个标准单位：在特定条件下，如25摄氏度，pH和底物浓度等其他条件都是最适条件时，一分钟能转化一微摩尔底物所需的酶量），Km，米氏常数，在特定的反应条件下，是个特征常数，描述酶反应性质，反应条件对酶反应速度的影响。
单一分子酶学的机理研究与应用
单一分子酶学的机理研究与应用单一分子酶学是指对于单个酶分子进行研究的领域。
它是生物化学中十分重要的一个领域，对于理解酶在生物化学反应中的作用有着深刻的意义。
本文将重点讨论单一分子酶学的机理研究与应用。
一、单一分子酶学的机理研究1.1 单一酶分子的特点单一酶分子大小通常在10 nm以内，具有高度的空间异质性。
不同于在大量酶的浓度下进行反应（例如在酶促反应中），单一酶分子的浓度一般很低，反应活性较弱。
因此，对单一酶分子进行实验需要极高的灵敏度和分辨率。
1.2 技术手段现今，单一分子实验可应用于不同法学，在单分子萃取技术、单分子溶胶热学技术和生物成像技术等方面取得了显著进展。
其中，最为常见的利用蛋白光电子光谱技术（PES）手段可以获取酶的高分辨率结构，同时也可以观测光合色素分子与其它分子之间的动态行为，可用于了解光合成过程中激光和能量传递等基本物理化学问题。
1.3 酶分子活性与动力学机理对于单一酶分子活性及动力学机理的研究，可以利用单秒分子荧光共振能量转移（smFRET）等实验手段。
单秒分子荧光共振能量转移是一种高分辨率的单分子光谱技术，它可以在无需对受体结合位点进行特殊化学修饰的情况下，实现受体静态位置与方法结构异构体的动态监测。
利用smFRET方法可以观察到单一生物大分子分子的键合构象及其动态学行为。
1.4 单分子技术的前景随着技术的不断发展和完善，单一分子技术将为更深层次和全面理解酶反应和生物大分子表现提供突破。
配合模拟模型，并使计算机模拟方法具有更高的能力，使研究结果更符合实际情况，这样可以为药物筛选和酶催化反应优化提供更精确的数据支持。
二、单一分子酶学的应用2.1 在生物化学反应中的应用单一分子酶学研究可以提供有关酶的结构和功能的关键信息，使科学家们能够更完全地理解酶的功能和特性。
这在新药开发、工业合成和生物工程中至关重要，因为我们需要一种方法来精确地控制和调整酶促反应。
2.2 在医学领域中的应用单一分子酶学的技术也被广泛用于医学领域中。
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探针酶
既保持高度反应性，又能在DNA中任意选定的区域内进 行切割。 EDTA Fe(II)X EDTA Fe(II) EB 探针酶 X为探针 EB与DNA能任意结合，所以在
DNA上的切点是随机的。
探针酶与限制性内切酶比： a. 切点不够准确。 b. 有较大的灵活性，可在任意位置上切割。
对于酶和生物催化剂概念的认识
Ribozyme 抗体酶 探针酶 人工酶 模拟酶 克隆酶和突变酶
Antibodies having catalytic activities can be generated
The concept of inducing antibodies with catalytic potentials rooted in Pauling’s transition state theory (1940s); William Jencks predicted the existence of such antibodies in 1969; Richard Lerner and Peter Schultz generated such catalytic antibodies in 1986; Catalytic antibodies have been generated catalyzing various chemical transformations, ranging from simple hydrolysis to reactions that lack physiological counterparts or even are normally disfavored.
•1 kat = 1 mol sec-1
（二）酶活力单位、比活力
1.酶活力单位
(1)国际单位U（international unit,IU或U）
特定条件下，1min内，能转化1 μmol底物所 需要的酶量。 1 IU（U）= 1 μmol/min
(2)Katal单位
1 Kat = 1 mol/s
1 Kat = 6 107 U
pH gradient
_ _ _ _ + + 7.0 6.0ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ5.0
_ _ _ _ + --
_ _ _ + + +
_ _ _ + + +
1
pH 10
Isoelectric focusing
pH 4
2 SDSPAGE
Two-dimensional gel electrophoresis
根据酶分子专一性结合的分离方法
分子酶学 (Enzymology)
About Myself
Wang Xiao-Yun (王晓云）
Professor,Ph.D. in Department of Biochemistry and Molecular Biology, College of Life Science Tel: 2656-8430
2.比活力
每毫克酶蛋白所具有的酶活力单位数。 （U/mg蛋白） 比活力越高，表示酶制剂越纯。
3.酶促反应的初速度
四、酶活力的测定
（一）酶活力（enzyme activity)
酶催化某一反应的能力——V V——单位时间内单位体积中
底物（substrate)的减少量或
产物（product)的增加量
Enzyme assays
•An enzyme assay measures the conversion of substrate to product, under conditions of cofactors, pH and temperature at which the enzyme is optimally active. •High substrate concentrations are used so that the initial reaction rate is proportional to the enzyme concentration. •Enzyme activity is commonly expressed by the initial rate (Vo). The units of Vo are mol min-1 •1 U=1 mol min-1
改变pH值或温度
调节pH至pI， 加热去除杂蛋白
改变介电常数
常用有机溶剂乙醇、丙酮、甲醇
根据酶分子大小、形状不同的分离方法
离心分离 凝胶过滤 透析 超滤
Ultracentrifugation
Gel filtration chromatography
dialysis
Ultrafiltration
自然酶、化学修饰酶、固定酶、人工酶、
模拟酶的研究、利用
生物酶工程（高级酶工程） 克隆酶 、 突变酶 、抗体酶
三、酶的分离纯化
建立一个可靠快速的测活方法 酶原料的选择 酶的提取 酶的提纯 酶纯度的鉴定
建立一个可靠和快速的测活方法
可靠性表现在专一、灵敏、精确、简便 测活方法是否经济 测活方法越简单，纯化所需等待时间越短，失 活越少
都是现代生物学领域的人不能不涉足的一 门科学。
Enzymology
第一节 酶的分离纯化与活性测定
第二节
第三节 第四节
酶的结构与功能
酶促反应动力学 变（别）构酶、同工酶
第一节 酶的分离纯化与活性测定
一、概述
Ferment－－（酵素）
Enzyme－－在酵母中（希腊文）
1926年 美国“独臂学者”Sumner用全能的 右手，花了9年时间，从刀豆中提出了脲酶结晶， 并证明具有蛋白质。（不负载任何活性基团的脲 酶蛋白质结晶 。 30年代 胃蛋白酶 pepsin 胰蛋白酶 trypsin 胰凝乳蛋白酶 chymotrypsin 结晶并进行了动力学探讨，确立了酶的化学本质 推动了蛋白质研究。
Ultrafitration has become a widely used technique in preparative biochemistry. Ultrafiltration membranes are available with different cutoff limits for separation of molecules from 1 kD to 300 kD. The method is excellent for the separation of salts and other small molecules from a protein fraction with a higher molecular weight and at the same time can effect a concentration of the proteins. The process is gentle, fast, and comparatively inexpensive.
Office: 6#430
参考书： 1. 袁勤生主编， 现代酶学，华东理工大学出 版社，2001 2. 姜涌明主编，分子酶学导论，中国农业大 学出版社，2000 3. 王镜岩等主编，生物化学（第三版），高 等教育出版社，2002
酶可以说是一切生命活动的序幕——化
学变化，酶决定机体的化学变化。
酶学无论从理论上讲或是从应用上讲，
人工酶 模拟酶
人工酶 人工合成的具有催化活性的蛋白 质或多肽。 模拟酶 利用有机化学合成的一些比酶结 构简单得多具有催化功能的非蛋白质分 子。
克隆酶和突变酶
克隆酶 用基因工程技术生产的酶
突变酶 用基因定位突变技术修饰天然酶 基因，然后用基因工程技术生产该突变 基因的酶，被称为突变酶。
酶蛋白 蛋白酶 蛋白质酶
可加入蛋白酶抑制剂如PMSF（苯甲基磺酰氯）、 EDTA、还原剂DTT（二硫苏糖醇）等，保护目的酶。
酶提取方法的选择
抽提液由以下几部分组成 离子强度调节剂 KCl NaCl 蔗糖 pH缓冲剂 各种 Buffer 温度效应剂 甘油 二甲基亚枫(DMSO) 蛋白酶抑制剂 PMSF DIFP 抗氧化剂 DTT 巯基乙醇 重金属络合剂 EDTA 柠檬酸 增溶剂 TritonX-100
抗体酶发展前景 它是研究酶作用机理的有利工具，在抗体酶的研 究过程中，可以直接观察到过渡态理论设计抗体酶 起到的作用，为酶的过渡态理论的正确性提供了有 利的实验证据。 抗体酶可以直接作为药物，进入组织，达到治 疗效果。它们可能象限制性内切酶切割DNA分子一 样，任意切割多肽链，用于治疗艾滋病和各种癌症。
Native PAGE
SDS-PAGE
Isoelectric Focusing (IEF)
IEF can be described as electrophoresis in a pH gradient set up between a cathode and an anode with the cathode at higher pH than the anode. Proteins, being amphoteric species, are positively charged at pH values below their pI and negatively charged above their pI. It means that whenever a protein is in the gradient, it will migrate towards its pI.
酶纯化方法的选择
调节酶溶解度的方法 根据酶分子大小、形状不同的分离方法 根据酶分子电荷性质的分离方法 根据酶分子专一性结合的分离方法 酶纯化方法选择的一般原则