最新酶学基础三

1.3.酶活力的概念及其测定
（一）酶活力的概念及表示方法
1.概念： 检测酶含量及存在，很难直接用
酶的“量”（质量、体积、浓度）来 表示，而常用酶催化某一特定反应的 能力来表示酶量，即用酶的活力表示 。
酶催化一定化学反应的能力称酶活 力，酶活力通常以最适条件下酶所催
2.酶活力的表示方法
活力单位：规定条件（最适条件）下
，一定时间内催化完成一定化学反应量所
需的酶量。
国际单位（U）:指在最适条件下，1
分钟内催化1微摩尔(umol)底物的酶量，或
是转化1微摩尔(umol)底物中的有关基团的
酶量。
1Kat = 6×107 U
Katal：指在最适条件下，每秒钟催化
1mol底物转化所需的酶量。简称Kat。
注意： 以上的酶单位定义中，如果底物（S） 有一个以上可被作用的化学键，则一 个酶单位表示1分钟使1μmol有关基 团转化的酶量。如果是两个相同的分 子参加反应，则每分钟催化2μmol底 物转化的酶量称为一个酶单位。 在“U”和“kat”酶活力单位的定 义和应用中，酶催化底物的分子量必 须是已知的，否则将无法计算。
总活力单位
比活力=
= U(或IU) / mg蛋白
总蛋白mg数
实际应用中也用每单位制剂中含有的酶 活力数表示（如：酶单位/mL（液体制 剂），酶单位/g（固体制剂）），对同一 种酶来讲，比活力愈高则表示酶的纯度 越高（含杂质越少）。
在评价纯化酶的纯化操作中，还有一个 概念就是回收率。
回收率=某纯化操作后的总活力/某 纯化操作前的总活力
底物与酶结合诱导酶的分子构象变化，变 化的酶分子又使底物分子的敏感键产生“张力” 甚至“形变” ，从而促使酶－底物中间产物进
入过渡态。
(3) 酸碱催化：
一般都是广义的酸－碱催化方式。
广义酸－碱催化是指通过质子酸提
供部分质子,或是通过质子碱接受部分
质子的作用，达到降低反应活化能的
过程。
+
-COOH3,,
③蛋白酶：规定条件下，每分钟分解底物酪蛋白产生 1μg
④DNA限制性内切酶：推荐反应条件下，一小时内可 完全消化1μg纯化的DNA所需的酶量。
3.酶的比活力
酶的比活力：是指单位重量的蛋白质 中所含的某种酶的催化活力，即每mg 蛋白所含的酶活力单位或每kg蛋白中 所含的Kat数。比活力是表示酶制剂纯 度的一个指标。
2.专一性
AA－AA－AA－AA1 AA2－AA－AA－AA
N端
芳香族AA
C端
3.活性中心
Ser195, His57, Asp102，构成一个氢键
体系, His57成为桥梁。
（二）作用机理 1.通过电荷转移，使Ser有更强的亲核力； 2. 放出产物P1,N末端； 3. 形成产物P2， C 末端；
底物
［总活力=比活力×总体积（总重量）］
（二）酶活力的测定
终点法: 酶反应进行到一定时间后 终止其反应，再用化学或物理方法测 定产物或反应物量的变化。
动力学法:连续测定反应过程中产 物\底物或辅酶的变化量，直接测定出 酶反应的初速度。
[P]
• 3、极端的pH、较高的温度和高盐浓度的反应体 系都可能使酶钝化，失去部分甚至大部分催化活 性；
• 4、大量的氧化还原酶、转氨酶等需要等计量反 应物的辅因子存在才能表现催化活性，从而限制 了它们在许多有机合成反应中的应用；
• 5、酶通常在水溶液中实施其催化活性，对于大 多数有机化学反应来说，使用的溶剂是非水溶性 的有机溶剂。
-N -SHH,
-CO - O..2 ,, ---S N,H
+
OHHN NH
广义氢的供体
O- :N NH
广义氢的受体
组氨酸的咪唑基：
（1） pI值约为6.7-7.1，在接近中性的 条件下，一半以广义酸的形式存在，另 一半以广义碱的形式存在，因而它既能 作为质子供体，又能作为质子受体，有 效地进行酸碱催化。
习惯单位： 在实际使用中，结果测定和应用都比 较方便、直观，规定的酶活力单位，不 同酶有各自的规定，如：
①α-淀粉酶活力单位：每小时分解1g可溶性淀粉的酶 量为一个酶单位。（QB546-80），也有规定每小时 分解1mL2%可溶性淀粉溶液为无色糊精的酶量为一
②糖化酶活力单位：在规定条件下，每小时转化可溶性 淀粉产生1mg还原糖（以葡萄糖计）所需的酶量为一
（2）咪唑基供出和接受质子的速度很 快，其半衰期短，小于0.1毫微秒。所 以许多酶活性中心都有组氨酸残基。
酶分子中可作为酸碱催化的功能基团
(4) 共价催化
某些酶在催化过程中，能通过共价 键与底物结合成不稳定的酶-底物复 合物，这个中间产物很容易变成过渡 中间物，反应的活化能大大降低。
1）亲核催化 指酶分子中具有非共用电子对的
亲核基团攻击底物分子中具有部分正 电性的原子，并与之作用形成共价键 而产生不稳定的过渡态复合物，活化 能降低。
2）亲电催化 亲电基团：Zn2+ 、Fe3+ 、Mg2+ 等
(5) 金属离子催化作用
提高水的亲核性能 • 金属离子可以和水分子的OH-结合，使
水显示出更大的亲核催化性能。
电荷屏蔽作用
酶学基础三
1.1.5 酶促反应的机制 1. 酶－底物复合物的形成
(1)中间产物学说：
E+S k1
ES k2
E+P
k-1
(2) 酶与底物结合特点：
1）可逆的、非共价的结合；
2）底物只与酶的活性中心结合；
3）酶与底物结合是通过一种称为诱导契 合模式进行的。
定向效应
(2) “张力”和“形变”
❖ 电荷屏蔽作用是酶中金属离子的一个重要功能。
• 多种激酶(如磷酸转移酶)的底物是Mg2+-ATP复合 物。
O
O
O
-O
POPO
-
-
O 2+ O
PO O-
CH2
O
A
Mg
H HH
H OH OH
1.1.6.酶催化机理的实例
(一)E的特点
胰凝乳蛋白酶: (EC3.4.4.5)
1.241个AA残基组成，分子量2源自文库000
形
成
共
结合底物
价
ES
复 合 物
His57 质子供体
C-N键断裂
水
氨基产
亲
物释放
核
攻
R-NH2
击
羧基产 物释放
四面体中间 物的瓦解
H2O
胰凝乳蛋白 酶催化反应 的详细机制
后续酶催化反应的某些缺点
1、 酶催化反应只能得到一种构型（L-型或D-型） 的光学产物；
• 2、酶常常存在着底物或产物抑制现象，造成反 应转化率降低，生产能力低等问题；