生物化学(高教第三版)第五章酶(上)

37
第三节 酶的专一性
p334
38
第三节 酶的专一性
39
第三节 酶的专一性
p334
40
第三节 酶的专一性
p334
41
第三节 酶的专一性
42
第四节 酶活力测定和分离纯化（p335）
一、酶活力与酶促反应速度 二、酶活力单位 三、酶的比活力 四、酶活力的测定方法 五、酶的分离纯化
43
一、酶活力与酶促反应速度 p335
生物催化剂。
7
酶与一般催化剂的共性 p320
8
酶作为生物催化剂的特点
9
酶作为生物催化剂的特点
10
酶作为生物催化剂的特点
11
酶作为生物催化剂的特点
12
13
酶作为生物催化剂的特点
14
酶作为生物催化剂的特点
15
上游反应物
A
B
Y
X
wenku.baidu.com
Z
+
下游生成物
反 馈 抑 制
酶活性可调节控制
C
Alberts et al (2002) Molecular Biology of the Cell (4e) p.172
46
三、酶的比活力（Specific activity）
• 比活力（SA）：每毫克酶蛋白所具有的酶活力单
位数。
p336
• 单位：U/mg蛋白质。
• 酶的比活力是分析酶的含量与纯度的重要指标。 （酶纯化过程中）
47
四、酶的活力单位，比活力的计算实例
1克酶制剂稀释至1000毫升，取1毫升加入到240毫升2%的淀 粉溶液中，在30度，pH=6.0的最适条件下，进行酶解反应， 1小时后，溶液与碘不起反应。求该淀粉酶剂的活力单位数。 酶活力单位定义： 1活力单位=水解1毫升2% 的淀粉/小时的酶量
29
3.水解酶类：催化底物的水解反应
p330
通式：AB+H2O→AH+BOH
如：淀粉酶，脂肪酶，蛋白质酶等 4.裂合酶类：催化底物裂解或缩合反应（可逆）， 通式： AB→A+B 如：醛缩酶，水合酶，脱氨酶等。
30
p331
5.异构酶类：催化同分异构体底物之间相互转换
通式：A→B 其中：A、B为同分异构 如：磷酸甘油酸变位酶、6磷酸葡萄糖异构酶等。 海藻糖合酶。
解： 1毫升酶液中所含的活力单位数=1×240=240 (U) 1克酶制剂中所含的活力单位数=240×1000=240,000 (U)
48
四、酶的活力单位，比活力的计算实例
若将淀粉酶制剂进行凯氏定氮测得其含氮量为：
1克的样品中含氮0.146克,
求该酶的比活力。（Specific Activity，SA）
酶活测定过程底物往往是过 量的，底物的减少量只占总 产 物 浓 度 斜率=浓度/时间=v
p335
量的极小部分，不易测准。
相反产物从无到有，只要测 定方法足够灵敏，就可以准 确测定。在实际酶活测定中 一般以产物的增加量为准。
时间
研究酶促反应速度，以酶促反应的初速度为准（底物消耗 ≤5%）。
根据酶所催化反应的性质，由酶学委员会规定，将
酶分为六大类：
1、氧化还原酶类:
2、转移酶类:
A.2H + B=A + B.2H
A.X + B=A + B.X
3、水解酶类:
4、裂合酶类:
A-B + H2O=A.H + B.OH
A-B=A + B
5、异构酶类:
6、合成酶类:
A=B
A + B + ATP=A-B + ADP + Pi
苹果酸脱氢酶 EC 1.1.1.37 第一个数字表示大类： 氧化还原 第二个数字表示反应基团：醇基 第三个数字表示电子受体：NAD+或NADP+ 第四个数字表示此酶底物：乙醇，乳酸，苹果酸。
34
第三节 酶的专一性 (p332)
一、酶的专一性 二、关于酶作用专一性的假说
35
第三节 酶的专一性
36
第三节 酶的专一性
31
6.合成酶类：也称连接酶类，催化两种或两种以上
p331
化合物合成一种化合物的反应。反应需吸收能量，
通常与ATP的分解相偶连，ATP分解产生能量用于合
成反应。
通式：A+B+ATP→AB+ADP+Pi
或
A+B+ADP→AB+AMP+PPi
如：乙酰辅酶A羧化酶催化的反应：
CH3COC0A+CO2+ATP→HOOCCH2COC0A+AMP+
金属离子： Fe2+ 、 Fe3+ 、 Zn2+ 、 Cu+ 、 Cu2+ 、 Mn2+ 、 、
Mn3+、Mg2+ 、K+、 Na+ 、Mo6+ 、Co2+等。 有机化合物：NAD+，NADP+，FAD，生物素，卟啉等 根据辅因子与酶蛋白的结合情况分为两类： 辅酶(coenzyme)：与酶蛋白结合较松，可透析除去。 辅基(prosthetic group)：与酶蛋白结合较紧。 酶蛋白决定酶专一性； 辅因子参与化学反应，起递氢、递电子、原子、基团或金属 元素的“桥梁作用”，辅因子决定了酶促反应的类型。
巴斯德（Pasteur）
李比希（Leibig）
4
酶的发现
p319
• 比希纳（Buchner)兄弟发现磨碎的酵母细胞或无
细胞酵母抽提液也能和酵母细菌一样，将糖转变
成酒精和二氧化碳，这样才把争论统一起来。
• 当时认为引起发酵的是酵母细胞中一种叫酵素的 物质，现在称为酶（Enzyme)。
5
Sumner 对酵素的发现有重大贡献
单纯酶类(simple enzyme)：仅由蛋白质组成。
脲酶、溶菌酶、淀粉酶、 脂肪酶、核糖核酸酶等 复合酶类 (conjugated enzyme): 复合酶=蛋白质+非蛋白质成分 全酶=脱辅酶+辅因子： 超氧化物歧化酶(Cu2+、Zn2+）、 乳酸脱氢酶（NAD+）
18
p324
酶的辅因子主要有金属离子和有机化合物
第六节 酶的作用机理 第五节 结合糖
2
成酒 发酵 装瓶
3
Discovering Enzyme (1991) p.22
酶 的 应 用 比 酶 的 研 究 具 有 更 长 的 历 史
磨粉 去糠 打碎
麦芽 萌发 浸润
生物化学的产生
p319 • 生物化学是在解决Liebig和Pasteur关于发 酵本质的著名论中产生的。
酶活力(enzyme activity): 也称酶活性，是指酶催 化一定化学反应的能力。（特定条件下测） 酶活力的大小可以用在一定条件下所催化的某一化 学反应的反应速度来表示，两者呈线性关系。 酶促反应速度：单位时间、单位体积中底物的减少
量或产物的增加量。
单位：浓度/单位时间
44
一、酶活力与酶促反应速度
PPi
32
二、酶的国际系统分类法及编号（EC编号）
酶的系统编号
p327
根据上述酶的系统分类方法，国际酶学委员会还对每个
酶做了统一编号，一个酶只有一个编号，因此不会混淆。
酶的系统编号由“EC”加四个阿拉伯数字组成，每个数字 之间以“.”隔开。
33
二、酶的国际系统分类法及编号（EC编号）
乙醇脱氢酶 乳酸脱氢酶 EC 1.1.1.1 EC 1.1.1.27
26
p326
一、酶的命名 系统命名
系统名应包括底物名称，反应性质以及反应名称，最后 加“酶”字。若作用的底物有两种，则须同时列出，并 用“:”将其隔开；若作用物之一为水，则可略去。底物的 名称必须确切，L、D型及α、β型均应列出。
p327
27
二、酶的国际系统分类法及编号（EC编号） p327
28
1.氧化还原酶类：催化氧化还原反应
p329
通式：AH2+B→BH2+A
其中：A为质子供体，B为质子受体
如：乳酸脱氢酶催化的反应：
乳酸＋NAD+→丙酮酸＋NADH2 2.转移酶类：催化底物之间基团的转移反应.
通式：AR+B→BR+A
其中：R为转移基团，R不为2H
如：己糖激酶、转氨酶、脂酰转移酶、糖基转移酶等
45
二、酶的活力单位（U, activity unit） p336
酶活力单位（ U ）定义：在一定条件下，一定时 间内将一定量的底物转化为产物所需的酶量。 为了便于比较和统一活力标准， 1961 年国际酶学 委员会曾作过统一的规定：在最适反应条件下， 一分钟内催化1微摩尔底物转化为产物所需的酶量 定 义 为 一 个 酶 活 力 单 位 ， 亦 即 国 际 单 位 (IU) 。 1 IU= 1 μmol /min
解：酶蛋白的含量为：
0.146×6.25=900 mg
则此酶的比活力为：
SA=240000/900=267（u/mg酶蛋白）
49
五、酶活力的测定方法 p336
分光光度法 (Spectrophotometry)
利用底物和产物在紫外或可见光部分的光吸收的不同，选择
一适当的波长，测定反应过程中反应进行的情况。 荧光法 (Fluorometry) 根据底物或产物的荧光性质的差别来进行测定。 同位素法 用放射性同位素的底物。 电化学法 (Electrochemical method)
52
每一步总活力
常用pH测定法，跟踪反应过程中H+变化的情况。
50
六、酶的分离纯化
酶的分离纯是酶学研究的基础。 与纯化。 判断分离提纯方法的优劣的两个指标：总活力的回收，
p337
酶的分离纯化即蛋白质的分离纯化：包括酶制剂的浓缩
比活力提高的倍数。
选 材 保 存 破 碎 抽 提
结
晶
分离纯化
低温下进行！
51
比如：甘油醛-3-磷酸脱氢酶和乳酸脱氢酶
19
许多酶要加上辅酶（辅基）才有活性
NADH binding domain NADH
Gly-3-P
Substrate binding domain
Glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase
20
Kleinsmith & Kish (1995) Principles of Cell and Molecular Biology (2e) p.25
六、酶的分离纯化
某一个酶的分离纯化分为4 步。 步 骤 1 6 20 6/20 2 4 10 4/10 3 3 5 3/5 4 2 2 2/2
p337
总活力（U） 总蛋白质（mg） 比活力（U/mg）
酶的提纯过程中，总蛋白减少，总活力减少，比活力增高。
每一步比活力 酶的纯化倍数：第一步比活力
酶的回收率： 第一步总活力×100%
生 物 化 学
第五章 酶 Enzyme
1
本章提纲
第一节 第一节 第一节 第二节 第二节 第二节 第三节 酶学概论 概述 概述 酶的分类与命名 第一节 概述 单糖 单糖 第二节 单糖 酶的专一性
第三节 第三节 寡糖 寡糖 第三节 寡糖 第四节 酶活力测定和分离纯化 第四节 第四节 多糖 多糖 第五节第五节 酶促反应动力学 第五节 结合糖 第四节 多糖 结合糖
一般在几百万以上。如，丙酮酸脱氢酶复合体(三
种酶，四种辅酶)；脂肪酸合成酶复合体(六种酶，
多种辅酶)。每个单独的酶都有活力。
23
24
第二节 酶的分类与命名（p326）
一、酶的命名
二、酶的国际系统分类法及编号
三、酶的分类 四、酶的系统编号
25
一、酶的命名（习惯命名和系统命名） 习惯命名
1. 依据底物来命名（绝大多数酶）： 酶的习惯命名法不够 系统，不够准确，难 2. 依据催化反应的性质命名： 免会出现一酶多名或 水解酶、转氨酶、DNA 聚合酶 一名多酶的现象。为 此1961年国际酶学委 3. 结合上述两个原则命名： 员会（Enzyme 琥珀酸脱氢酶、丙酮酸氧化脱羧酶。 Commission，EC） 4. 有时加上酶的来源 提出了系统命名法。 蛋白酶、淀粉酶、脲酶 胃蛋白酶、牛胰凝乳蛋白酶
进行酶反应的试管
温度
Urease crystal(1926)
时间
6
Discovering Enzyme (1991) p.82
Sumner
第一节 酶学概论（p320）
一、 酶的概念及其作用特点
• 酶是生物体活细胞产生的具有特殊催化活性和特定
空间构象的特殊蛋白质（极少数酶是核酸 ---核酶）。
• 酶是一类具有高效率、高度专一性、活性可调节的
21
22
三、酶的类型 (p325)
1、单体酶: 由一条多肽链组成，分子量较小。
2、寡聚酶: 由几个甚至十几个亚基组成（偶数），
亚基可相同也可不同，亚基间以次级键相连，分子
量较大，单独的亚基没有酶的活力。
3、多酶体系: 由几种酶彼此嵌合形成的复合体，催
化一系列反应连续进行。这类酶复合体分子量很高,
16
二、 酶的化学本质及其组成 (p323)
（一）酶的化学本质 绝大多数酶是蛋白质
证据 （1）酸水解的产物是氨基酸，能被蛋白酶水解失活； （ 2）具有蛋白质的一切共性，凡是能使蛋白质变性的因 素都能使酶变性；（具有蛋白质的颜色反应）。
少数酶是RNA（核酶）
17
（二） 酶的化学组成
酶是一类具有催化功能的蛋白质。 酶的分类：