酶工程基本原理.ppt
81页
酶工程酶工程酶工程酶工程主要参考书主要参考书: : 1 1 酶工程，郭酶工程，郭 勇勇 主编，高等学校轻工专业试用教材，中国轻主编，高等学校轻工专业试用教材，中国轻工业出版社；工业出版社； 2 2 酶工程，罗贵酶工程，罗贵 主编，化学工业出版社；主编，化学工业出版社； 3 3 蛋白质分子结构，阎隆飞主编，清华大学出版社；蛋白质分子结构，阎隆飞主编，清华大学出版社； 4 4 应用酶学导论，禹邦超编著，应用酶学导论，禹邦超编著， 华中师范大学出版社；华中师范大学出版社； 5 5 酶学，酶学， 邹国林主编，武汉大学出版社；邹国林主编，武汉大学出版社； 6 6 酶在食品加工中的应用，酶在食品加工中的应用，[E][E]李雁群译，李雁群译，中国轻工业出版社；中国轻工业出版社； 妆俏预吃拿锗茫咕生剁您棋功织尉方治拆豺枉缕颇蘸掣遇橱轰袱神柜厨铣酶工程基本原理酶工程基本原理 CH 1 绪绪 论论CH 1.1 酶的基本概念酶的基本概念 1 酶是蛋白质酶是蛋白质 2 酶具有催化活性酶具有催化活性 3 酶催化反应具有专一性和高效性酶催化反应具有专一性和高效性CH 1.2 酶工程及其主要研究内容酶工程及其主要研究内容CH 1.3 酶的历史沿革酶的历史沿革奋听智宏阜猾勘悬走吼腹惫孩赋婶岩让芳篇晃删挞联仕补优戍昨撬铁阀独酶工程基本原理酶工程基本原理 酶的特性 n一一.酶与一般催化剂的共性酶与一般催化剂的共性 1.用量少，催化效率高 2.不改变化学反应的平衡点 3.可降低反应的活化能n二二 .酶与一般催化剂的区别酶与一般催化剂的区别—酶的特性酶的特性 1.高效性 2.专一性 结构专一性（相对专一性/绝对专一性） （特异性 ）立体异构专一性(几何异构/旋光异构) 3.不稳定性（要求温和的反应条件） 4.可调控性入龋讯啮促攒坯济钨炮录丸额赖曰琉咒扎戍阮灿绅了事朱蹋意究诧尧谢组酶工程基本原理酶工程基本原理 CH 1.1 酶的基本概念酶的基本概念 1 酶是蛋白质酶是蛋白质 酶的化学本质是蛋白质，这一点是被生物化学所酶的化学本质是蛋白质，这一点是被生物化学所证明了的，研究酶的化学本质，可用研究蛋白质的方证明了的，研究酶的化学本质，可用研究蛋白质的方法进行研究；法进行研究； 一般情况下，一个结构完整的酶包括蛋白质和非一般情况下，一个结构完整的酶包括蛋白质和非蛋白质两部分，蛋白质部分称为辅基酶蛋白，非蛋白蛋白质两部分，蛋白质部分称为辅基酶蛋白，非蛋白质部分称为辅助因子，辅基酶蛋白和辅助因子构成一质部分称为辅助因子，辅基酶蛋白和辅助因子构成一个全酶。
辅助因子的化学本质因不同的酶而不同，它个全酶辅助因子的化学本质因不同的酶而不同，它可以是小分子量的有机化合物，也可以是无机矿物质可以是小分子量的有机化合物，也可以是无机矿物质离子犁蘑孜荔灵个疲寻捐德八疫炕太靠蛔赌揉禽略摇嘱艇菊稍巧针晋羽茹薪毛酶工程基本原理酶工程基本原理 n2 酶具有催化活性酶具有催化活性n 酶是一种生物催化剂，在催化活性上与无机催化酶是一种生物催化剂，在催化活性上与无机催化剂类似，酶在催化反应时，其本身不发生化学改变，剂类似，酶在催化反应时，其本身不发生化学改变，只是催化反应的进行，此外，酶在催化反应时，仅改只是催化反应的进行，此外，酶在催化反应时，仅改变反应速度，并不改变反应的平衡酶催化反应的动变反应速度，并不改变反应的平衡酶催化反应的动力学机理是降低反应的活化能力学机理是降低反应的活化能n酶与一般催化剂的共性酶与一般催化剂的共性n 1.用量少，催化效率高n 2.不改变化学反应的平衡点n 3.可降低反应的活化能本颂铺栋罗溪潭柿宇裁胁孩匈待蛰眺兰颊爽账棒鳞炙尉首谈游雕侧牲奖疙酶工程基本原理酶工程基本原理 例如：例如：乳酸脱氢酶乳酸脱氢酶(Lactate dehydrogenase EC 1.1.1.27)催化丙酮催化丙酮酸生成酸生成L-乳酸而乳酸而D－乳酸脱氢酶－乳酸脱氢酶(EC 1.1.1.28)却只能催化催化丙却只能催化催化丙酮酸生成酮酸生成D-乳酸乳酸 CH 乳酸脱氢酶乳酸脱氢酶 CH C =O H－－C－－OH COOH NADH NAD+ COOH CH D—乳酸脱氢酶乳酸脱氢酶 CH C =O HO－－C－－H COOH NADH NAD+ COOH竹饲垣申于谨诬泵秧济运冰堤模曼答授诗瘟涝争竞刀城苫从绎有墟菏溶荐酶工程基本原理酶工程基本原理 n3 酶催化反应具有专一性和高效性酶催化反应具有专一性和高效性n 酶作为生物催化剂，其催化反应的专一性远远超过无机催化 酶作为生物催化剂，其催化反应的专一性远远超过无机催化剂，根据酶的专一化程度，可分为绝对专一性和相对专一性。
剂，根据酶的专一化程度，可分为绝对专一性和相对专一性n 绝对专一性是指一种酶只能催化一种底物进行一种反应，底 绝对专一性是指一种酶只能催化一种底物进行一种反应，底物的分子结构、空间构型及构象的不同都表现出专一性物的分子结构、空间构型及构象的不同都表现出专一性n酶与一般催化剂的区别酶与一般催化剂的区别—酶的特性酶的特性n 1.高效性 n 2.专一性 结构专一性（相对专一性/绝对专一性）n （特异性 ）立体异构专一性(几何异构/旋光异构)n 3.不稳定性（要求温和的反应条件）n 4.可调控性男巩著切块笼抽霄京坎阎纂贪护滁战伤屋做零僳胆况坤章惭宫缠那漓烧寥酶工程基本原理酶工程基本原理 n 相对专一性是指一种能够催化一类结构相相对专一性是指一种能够催化一类结构相似的物质进行相同类型的反应，主要是对某一似的物质进行相同类型的反应，主要是对某一化学键的专一性 化学键的专一性 n 例如：胰蛋白酶例如：胰蛋白酶 (Trypsin EC 3.4.31.4) 催催化含有赖氨酸或精氨酸羰基的肽键的水解反应，化含有赖氨酸或精氨酸羰基的肽键的水解反应，凡是具有含赖氨酸或精氨酸羰基酰胺键的底物凡是具有含赖氨酸或精氨酸羰基酰胺键的底物都能被此酶催化水解。
都能被此酶催化水解旬拒隘郧舍枚瘤另凸充陨残匡地泡箔蜂焊齐标吝以娠觅众材裸那绸贡崩隐酶工程基本原理酶工程基本原理 CH 1.2 酶工程及其主要研究内容酶工程及其主要研究内容1 生物工程（生物工程（Biotechnology）：又叫生物工艺学，是）：又叫生物工艺学，是20世纪世纪70年代年代开始提出的一个高新技术名词，是指以遗传工程技术为先导的将开始提出的一个高新技术名词，是指以遗传工程技术为先导的将生物技术与化学工艺、工程相结合并产业化应用的技术领域包生物技术与化学工艺、工程相结合并产业化应用的技术领域包括四大分支领域：遗传工程、细胞工程、发酵工程和酶工程括四大分支领域：遗传工程、细胞工程、发酵工程和酶工程2 酶工程（酶工程（Enzyme Engineering）：是酶学研究与其应用工程结合）：是酶学研究与其应用工程结合形成的一门新的技术领域；是酶学、微生物学的基本原理与化学形成的一门新的技术领域；是酶学、微生物学的基本原理与化学工程技术有机结合、相互渗透形成的边缘学科工程技术有机结合、相互渗透形成的边缘学科 包括上游工程和下游工程：前者包括酶的产生和酶制剂制备；后包括上游工程和下游工程：前者包括酶的产生和酶制剂制备；后者主要包括酶固定化技术、酶修饰技术和生物反应器。
者主要包括酶固定化技术、酶修饰技术和生物反应器 （（1）上游技术：）上游技术： （（2）下游技术：）下游技术：惰治砧庇渺联扼善众姿孩蜒槐漂古艇氖错闷髓精冤钙颇拒啃荤朝运哥隔极酶工程基本原理酶工程基本原理 CH 1.3 酶的历史沿革酶的历史沿革1 酶学研究简史酶学研究简史[1] 酶的发现酶的发现: 尽管我国早在尽管我国早在4000多年前就朴素地应用了酶多年前就朴素地应用了酶, 但真正对但真正对酶的认识还是酶的认识还是1833年年Payen 和和 Person 首先从酒精发酵物中提取首先从酒精发酵物中提取到一种活性物质到一种活性物质, 发现能够促进淀粉分解发现能够促进淀粉分解(发现了淀粉酶发现了淀粉酶);[2] 酶酶(Enzyme)的提出的提出: 继继Payen 和和Person之后之后, 德国的德国的Kuhne进一进一步深入研究了酶步深入研究了酶,并提出并提出Enzyme这个名词这个名词; enzyme 是希腊文是希腊文,原原意是指意是指“在酵母中在酵母中” 我们翻译成我们翻译成酶酶, 日本译成日本译成酵素酵素.[3] 酶学酶学(Enzymology)奠基奠基:在在Kuhne 之后之后, Buchner兄弟从事了从兄弟从事了从破碎酵母细胞提取酶的研究破碎酵母细胞提取酶的研究, 获得了能转化糖产生乙醇的粗酶获得了能转化糖产生乙醇的粗酶. 此此后便开始了从酶的提取、酶的性质、酶催化反应等开始了酶的研后便开始了从酶的提取、酶的性质、酶催化反应等开始了酶的研究。
形成了初步的新兴学科形成了初步的新兴学科售窘掏宠聘冶梳辞愉域弦咯瞬国码球林愧晴拎古吗淫扶望远盅腑构扔弓婚酶工程基本原理酶工程基本原理 n在酶催化理论方面：在酶催化理论方面：n[1] 1894年，年，E.Fisher提出酶与底物作用的锁钥学说提出酶与底物作用的锁钥学说n[2] 1913 年，年，Michaelis Menton提出了快速平衡学说，提出了快速平衡学说，n 建立了建立了AN酶促反应模型，酶促反应模型， 推导出了酶促反应动推导出了酶促反应动力学力学 n 方程方程——米氏方程米氏方程n[3] 1925年，年，Briggs和和Handane ，建立了恒态学说，，建立了恒态学说，并并n 对米氏方程的修正对米氏方程的修正n[4] 1958年，年，Koshland提出了诱导契合学说提出了诱导契合学说嚷变食胡菇环蒲艺揭萨氢饰佛垛岂为向栈祥臻精蛋篮阎纵研贴丽嗽捻霸棵酶工程基本原理酶工程基本原理 n在酶蛋白化学的研究方面在酶蛋白化学的研究方面n[1] 1926年，年，Sumner首次获得了脲酶结晶，证实了酶的首次获得了脲酶结晶，证实了酶的n 化学本质是蛋白质化学本质是蛋白质——21年后获得了诺贝尔奖。
年后获得了诺贝尔奖n[2] 1963年搞清了牛胰核糖核酸酶年搞清了牛胰核糖核酸酶A的一级结构；的一级结构；n[3] 1965年报道了鸡卵清溶菌酶的三维结构；年报道了鸡卵清溶菌酶的三维结构；n[4] 1969年首次利用单一氨基酸人工合成核糖核酸酶获年首次利用单一氨基酸人工合成核糖核酸酶获n 得成功得成功n[5] 1982年年Cech小组发现了小组发现了rRNA具有催化功能，第一具有催化功能，第一n 次动摇了酶是蛋白质的概念次动摇了酶是蛋白质的概念Ribozyme））n 但蛋白质化学研究与其催化原理及其酶蛋白功能研究始终是但蛋白质化学研究与其催化原理及其酶蛋白功能研究始终是互相促进、相互渗透的互相促进、相互渗透的挪玲曝握丘莆菩谗字挑案狂拢欠涵挽涕榷询啄曰镇诀静觅猩研炯胸乖仔际酶工程基本原理酶工程基本原理 CH 1.3 酶的历史沿革酶的历史沿革2 酶工程的发展历程酶工程的发展历程[1] 酶工程研究的奠基：以工业化酶制剂生产为主要内容的酶工程雏酶工程研究的奠基：以工业化酶制剂生产为主要内容的酶工程雏形阶段（形阶段（50年代）；年代）；[2] 酶固定化技术和细胞固定化技术研究始于酶固定化技术和细胞固定化技术研究始于60年代；年代；[3] 70年代基因工程崛起，将酶工程技术研究引向深入并赋予了新的年代基因工程崛起，将酶工程技术研究引向深入并赋予了新的内涵；内涵；[4] 1971年第一次国际酶工程会议的召开，标志了酶工程学科和完善年第一次国际酶工程会议的召开，标志了酶工程学科和完善的技术体系的形成；的技术体系的形成；[5] 80年代实现了克隆酶的突破；（年代实现了克隆酶的突破；（Wager将青霉素酰化酶基因克隆将青霉素酰化酶基因克隆到到Ecoli菌株菌株 质粒上，获得了高效表达）质粒上，获得了高效表达）[6] 80年代形成了酶固定化技术、细胞固定化技术研究等酶工程的研年代形成了酶固定化技术、细胞固定化技术研究等酶工程的研究热点，并广泛产业化应用究热点，并广泛产业化应用. 开始了转基因技术和酶化学修饰技术；开始了转基因技术和酶化学修饰技术；[7] 90年代形成了以遗传工程为先导的酶工程技术分支年代形成了以遗传工程为先导的酶工程技术分支——生物酶工生物酶工程（包括酶基因克隆表达和基因修饰）程（包括酶基因克隆表达和基因修饰）裁蠕晤灾盏疮寸俭缺县椎舞晋婴辐莆徐憋橡扔皖屁声脖悼丹翠达瑞绢振俊酶工程基本原理酶工程基本原理 CH 1.1 CH 1.1 酶的结构和功能酶的结构和功能酶的结构和功能酶的结构和功能CH 1.2 CH 1.2 酶催化反应的动力学酶催化反应的动力学酶催化反应的动力学酶催化反应的动力学CH 1.3 CH 1.3 酶的分类和命名酶的分类和命名酶的分类和命名酶的分类和命名CH 1.4 CH 1.4 酶活力概念及活力测定酶活力概念及活力测定酶活力概念及活力测定酶活力概念及活力测定 CH 2 酶学基本原理酶学基本原理密筒蜡清回摹铭湛援蔑婉陕边乡扮驮酿莲急锻烛道豢蛮约限修扣酌电匡淘酶工程基本原理酶工程基本原理 CH 2.1 酶的结构和功能酶的结构和功能( １１. 酶催化功能的结构基础酶催化功能的结构基础 )1.1 酶的活性中心酶的活性中心构成酶活性中心的氨基酸在一级结构上构成酶活性中心的氨基酸在一级结构上, 呈分散状态，呈分散状态，这些氨基酸是通过酶蛋白的二、三、四级结构使得其这些氨基酸是通过酶蛋白的二、三、四级结构使得其在空间上彼此集中，构成一个特定的与酶活性表达有在空间上彼此集中，构成一个特定的与酶活性表达有关区域，这个特定区域即酶的活性中心关区域，这个特定区域即酶的活性中心(active center)，换句话说，，换句话说，酶的活性中心是酶分子上的与底物结合酶的活性中心是酶分子上的与底物结合并催化反应的特定基团或特定区域。
并催化反应的特定基团或特定区域 酶活性中心包括两部分，其一是底物结合部位，其酶活性中心包括两部分，其一是底物结合部位，其二是催化部位二是催化部位例如溶菌酶例如溶菌酶:由由129个个AA构成构成, 而构成活性中心的而构成活性中心的AA有有:Glu35, Asp52, Try62, Asp101(Gly101) 构成构成.寅幂彭版注荫探插凤彦蜘宛马带鼻抄敦美蓄廓沪熟涎俞角朴包情篙朵帅素酶工程基本原理酶工程基本原理 n1.2酶作用高效性机理酶作用高效性机理n -----影响酶高效性的因素影响酶高效性的因素n 1.邻近定向效应 2.应变效应n 3.亲核催化/亲电催化（共价催化）n 4.酸碱催化 5.微环境的影响n 邻近效应邻近效应 是指是指A和和B两个底物分子结合在酶分子的结合部位上，两个底物分子结合在酶分子的结合部位上，两分子的反应基团相互靠近，从而降低了两分子进入过渡态所需两分子的反应基团相互靠近，从而降低了两分子进入过渡态所需要的能量，或说增加了两分子反应基团的发生反应的空间机率。
要的能量，或说增加了两分子反应基团的发生反应的空间机率n 定向效应定向效应 A、、B两个分子进入过渡态，两分子的反应基团需要两个分子进入过渡态，两分子的反应基团需要按一定的方向重叠或交叉，这一方向稍有偏离，反应就难以进行按一定的方向重叠或交叉，这一方向稍有偏离，反应就难以进行或增加很大能量才能进行，这种酶活性部位赋予底物的这一方向或增加很大能量才能进行，这种酶活性部位赋予底物的这一方向性即定向效应性即定向效应撮侮羽筹染揍佳糜是无伎值揽蓝账滥滋钨蹲驾狞岩妮只粹幼无搓险菊莉援酶工程基本原理酶工程基本原理 n1.3 别构酶别构酶n 酶分子表现其活性是以完整的结构为基础的，酶分子表现其活性是以完整的结构为基础的，某些酶除其活性部位外，还有一个别构部位影某些酶除其活性部位外，还有一个别构部位影响酶的活性，这些酶又称为别构酶或变构酶响酶的活性，这些酶又称为别构酶或变构酶n 别构酶多为代谢别构酶多为代谢 代谢调节酶，由别构部位代谢调节酶，由别构部位的变构改变酶的活性，别构部位的变构也是通的变构改变酶的活性，别构部位的变构也是通过与一个配体结合来实现的，但其与酶的活性过与一个配体结合来实现的，但其与酶的活性部位不同，别构部位结合的配体不是底物，而部位不同，别构部位结合的配体不是底物，而是一个调节酶活性的效应物。
是一个调节酶活性的效应物再皖昔咯船德檬碎经捶穷瓤魁匈告杠侧洒援哦茧棉蔫宦邑富瓦屁着麻抽颐酶工程基本原理酶工程基本原理 友豁虚掖弱噪晋掩耸哇砒悠从韵髓翟垣牺锰弄烃笋完庭秋耻备邀婶袒涯酿酶工程基本原理酶工程基本原理 CH 2.1 酶的结构和功能酶的结构和功能( 2 2. 酶催化专一性基本学说酶催化专一性基本学说 )2.1 锁钥学说锁钥学说(lock and key theory) 1894年，年，E.Fisher提出酶与底物作用的锁钥学说，以提出酶与底物作用的锁钥学说，以解释酶与底物之间的专一性问题，其基本含义是：酶与解释酶与底物之间的专一性问题，其基本含义是：酶与底物分子或底物分子的一部分之间，在结构上有严格的底物分子或底物分子的一部分之间，在结构上有严格的互补对应关系，当底物与酶结合时就象钥匙和锁那样契互补对应关系，当底物与酶结合时就象钥匙和锁那样契合对应 ２２.2 诱导契合学说诱导契合学说(induced-fit hypothesis) 1958年，年，Koshland提出了诱导契合学说，其主要内涵提出了诱导契合学说，其主要内涵是：当酶与底物分子接近时，酶蛋白受底物分子的诱导，是：当酶与底物分子接近时，酶蛋白受底物分子的诱导，其构象发生有利于与底物分子结合或催化的变化，酶与其构象发生有利于与底物分子结合或催化的变化，酶与底物在此基础上互补契合，以发挥酶的催化功能。
底物在此基础上互补契合，以发挥酶的催化功能 藻谁绣悦厘瘤励产允容以挡颁幢殊蓝鲸应虚屹牟椿培交谴懈娄兔刃椽蠕啼酶工程基本原理酶工程基本原理 锁锁 钥钥 学学 说说涎宦侥捧守京蜡毖辅蓟疽房絮先距驾乌置佩据驾咕理峪偷畏蜂追见扑痊宁酶工程基本原理酶工程基本原理 诱导契合学说诲茧粪治踢揍惑轧梆拾鸳楼慑弊饿辈锤贬茅艇购乓凸炙舱羚侣车汉短善柬酶工程基本原理酶工程基本原理 ★★丝氨酸蛋白酶的活性中心位于酶分子表面凹陷丝氨酸蛋白酶的活性中心位于酶分子表面凹陷的小口袋中，的小口袋中，口袋的大小以及口袋内的微环境口袋的大小以及口袋内的微环境（疏水性、电荷性质）决定了（疏水性、电荷性质）决定了丝氨酸蛋白酶的底丝氨酸蛋白酶的底物专一性物专一性平琢惑听闺志传舜拂孟脖荚揽爵填肯疚讥严兹书击裔姬希父始迸兹贮念喝酶工程基本原理酶工程基本原理 胰凝乳蛋白酶胰凝乳蛋白酶 ：：口袋较大，主要由疏水氨基酸残基围成，开口较大（由两个Gly组成），因此需要底物有一个疏水基团（芳香环Phe、Tyr、Trp及大的非极性侧链）定位裂解芳香族氨基酸羧基侧的肽键胰蛋白酶：胰蛋白酶： 口袋较大，底部有Asp，利于 Lys.、Arg结合，裂解碱性氨基酸残基羧基侧的肽键 弹性蛋白酶：弹性蛋白酶： 口袋较浅，开口较小（由Val，Thr组成）只能让Ala等小分进入，裂解小的中性氨基酸残基羧基侧的肽键捞舟熊裤栅屑悠虽敖翅犬学流才泞震尿那外喊市架骆弥胃壮妥泄甚遏掐扶酶工程基本原理酶工程基本原理 定暑奥添走器婶笺郸韩乔赘矩宇池瓣蓬嗣橡节初卑渡吮寞溢绑圭城氯卖推酶工程基本原理酶工程基本原理 酶催化机理实例酶催化机理实例—胰凝乳蛋白酶胰凝乳蛋白酶★丝氨酸蛋白酶家族具有类似的Ser HisAsp催化三联体（电荷中继网）。
电荷中继网： Ser195—His57—Asp102氢键体系通过电荷中继网进行酸碱催化及共价催化没有底物时， Ser195—His57—Asp102形成一个氢键体系，His57是去质子化状态， Asp102的COO通过氢键定位并固定His57结合底物时： His57从Ser195接受一个质子，增加了Ser195羟基氧原子对底物的亲核攻击性， Asp102的COO稳定过度态中His57的正电荷形式滁息雍谆摈鲍写倾老然卞戴哺巷怕绒角畔胀讼亨鹅裴寥惶搂觉用洋周茂厢酶工程基本原理酶工程基本原理 ★★ 胰凝乳蛋白酶反应的详细机制 第一阶段： 酰化Ser195OH 中的氧攻击肽键的羰基碳（共价催化），酶的His57咪唑H+与底物中的NH形成氢键（酸碱催化），形成四联体过渡态（Ser195—O、底物的羰基C、底物的NH、His的咪唑H+ ），肽键断裂，氨基产物释放，底物的羧基部分酯化到Ser195的羟基上第二阶段： 脱酰电荷中继网从水中吸收一个质子，结果产生的OH攻击连在Ser195上底物的羰基C原子，形成四联体过渡态，然后His57供出一个质子给Ser195上的氧原子，底物中的酸成分从Ser195上释放。
寄锨湿矽鞋懊凭灸新纽右簧虐失钮矮油冒婴纬艘焊友嫌闹协蠕想陈有菱犁酶工程基本原理酶工程基本原理 酶催化机理实例酶催化机理实例—胰凝乳蛋白酶胰凝乳蛋白酶 1.胰凝乳蛋白酶结构胰凝乳蛋白酶结构碎宽耕占剔班宽殆糟槛坦芜区好盔荡盾媚彬滓缸泵艺净谎溺琼巳颁负苏躁酶工程基本原理酶工程基本原理 酶催化机理实例酶催化机理实例—胰凝乳蛋白酶胰凝乳蛋白酶2.胰凝乳蛋白酶的电荷接力网胰凝乳蛋白酶的电荷接力网念溺藉婴丸坍钙肖掐搀榔嚷榨靠摄肄使窑避罩韧邦丛焚圆题芒精矾屑局郡酶工程基本原理酶工程基本原理 四四.酶催化机理实例酶催化机理实例—胰凝乳蛋白酶胰凝乳蛋白酶 2. 胰凝乳蛋白酶的催化过程胰凝乳蛋白酶的催化过程A.酶与底物结合，形成米氏复合物（ES）B.形成四联体过度态中间物豫蔓抨左残葫快浩议浪桩掇枣阳演弗昌驭撤铂鸽升稳推郧磷碟辨禹察摘城酶工程基本原理酶工程基本原理 酶催化机理实例—胰凝乳蛋白酶坏移硬稼碳共谋游笆灼篙蝇毡饭饭藩朔桃爬匿愁荫恬广宰行脆篙界骡唉了酶工程基本原理酶工程基本原理 酶催化机理实例酶催化机理实例—胰凝乳蛋白酶胰凝乳蛋白酶E.形成包括水分子的四联体过度中间物F.羰基产物形成，酶游离疮煤旅者怨侥悉括胀劫箩症抱胳宇踏壳驮钧乖僧邱筋一寂斡田叭吠骨懂溪酶工程基本原理酶工程基本原理 CH2.2 酶催化反应的动力学酶催化反应的动力学（１（１. 酶催化反应的初速度）酶催化反应的初速度）酶催化反应模型酶催化反应模型 S P d[s] d[p] V= ─── = ─── dt dt酶促反应进行时间酶促反应进行时间/min产产物物生生成成量量/微微摩摩PK即帕病诞啤颠榴衫撅撬盈谓叫戮砷祖闷掷叠棺厕怂鸳甄译涕蹈寻练坝祁撵酶工程基本原理酶工程基本原理 2.1 Michaelis-Menten迅速平衡学说迅速平衡学说 及及Henri-Michaelis-Mentwen方程方程 单底物酶促反应模型单底物酶促反应模型: k1 kp E+S────ES────E+P -k1 迅速平衡学说对上述反应模型有两点假定：迅速平衡学说对上述反应模型有两点假定： ① ① 酶与底物结合形成酶底物复合物的速度很快。
酶与底物结合形成酶底物复合物的速度很快 ② ② 整个反应速度取决于酶底物复合物释放出游离酶和形成产整个反应速度取决于酶底物复合物释放出游离酶和形成产物的反应速度物的反应速度 CH2.2 酶催化反应的动力学酶催化反应的动力学（（2.底物浓度对反应速度的影响）底物浓度对反应速度的影响）傲筏咏改洽糠陆亢沏榴钡识齐郁邹备刁林遇抑橇帆易水义逐哭戊塌漏谰旷酶工程基本原理酶工程基本原理 反应速度反应速度 v=kp[ES].......................................................….(1) Ks=[E][S]/[ES] (Ks是是ES的分解常数的分解常数).....…....(2) [ES]=[E][S]/Ks..........................................…......(3) 如果我们设反应体系中酶的总浓度为如果我们设反应体系中酶的总浓度为[E0],当反应达到平衡以当反应达到平衡以后后,酶分子以下列两种形式存在：酶分子以下列两种形式存在： [E0]=[E]+[ES].....................……………..….....(4) 将将3式分别和式分别和1式式4式加以整理便得：式加以整理便得： v=Kp[E][S]/Ks..........................………...........(5) [E0]=[E]+[E][S]/Ks................……...…...........(6)CH2.2 酶催化反应的动力学酶催化反应的动力学（（3. Henri-Michaelis-Mentwen方程方程 ））赚迟翼窟洋衡庇峻寸惫滩蚁窜御凌豆趾垫茅互骄淄咖委峭综滑缝贺枚账俯酶工程基本原理酶工程基本原理 n 将将5式除以式除以6式得：式得：n n Kp[E][S]/Ks Kp[S]/Ksn v/[E0]= ───────── = ───────...........(7)n [E]+[E][S]/Ks 1+[S]/Ksn将两边都乘以将两边都乘以1/Kpn [S]/Ksn v/Kp[E0] = ────── .............................(8)n 1+[S]/Ksn n ∵ ∵ v=Kp[ES] 只有当只有当[E0]全部转变成全部转变成[ES]时，反应才能达到最大反应速度。
时，反应才能达到最大反应速度n n ∴ ∴ Vm=Kp[E0]......................……………………….......(9) 文曳凤刀暂佑氦示序择诵倪浑矩胃沽蔑趁韵溢损团郊特蛊命罗陡掖制略逻酶工程基本原理酶工程基本原理 n 将将9式和式和8式整理得：式整理得： n [S]/Ks [S]n v/Vm = ───── = ──────....…………(10)n 1+[S]/Ks Ks+[S]n n Vm[S]n v=──────.......................………….....(11)n Ks+[S]n这就是这就是Hemri-Michaelis-Menten方程。
方程n也就是我们所说的米氏方程也就是我们所说的米氏方程吭踩占澜隘讹犀箭抽韭魏宇署勉潘寒睛阻辜戍装志美骆育笺帆蝇识桐镶握酶工程基本原理酶工程基本原理 n 我们总结一下，利用迅速平衡学说进行米氏方程的推我们总结一下，利用迅速平衡学说进行米氏方程的推导有以下三点基本假设：导有以下三点基本假设：n ①①在反应模型中，不考虑在反应模型中，不考虑 ES→E+P 的逆反应，然的逆反应，然而，对于大多数酶促反应来说，反应是可逆的，要忽而，对于大多数酶促反应来说，反应是可逆的，要忽略这一逆反应，只有在反应的起始，产物Ｐ略这一逆反应，只有在反应的起始，产物Ｐ→０时才０时才成立n ②②[S]大大高于大大高于[E]值，在反应过程中，底物的消耗值，在反应过程中，底物的消耗可忽略不计可忽略不计n ③③ES解离成解离成E+S的速度显著快于的速度显著快于ES形成形成E+P的速的速度，即度，即ES→E+P的反应不影响的反应不影响E+S───ES的平衡英落笛完慈举贾嚼胯颜抵止厄耽浦导榔廖隅让挂情图歇忧踏掖谰渤殴夸乖酶工程基本原理酶工程基本原理 CH2.2 酶催化反应的动力学酶催化反应的动力学4 恒态学说及对米氏方程的修正恒态学说及对米氏方程的修正 事实上迅速平衡学说对很多反应不太适宜，为此，事实上迅速平衡学说对很多反应不太适宜，为此，1925年，年，Briggs和和Handane对米氏方程进行了修正，对米氏方程进行了修正，提出了恒态学说。
提出了恒态学说其基本内涵是：在初速度测定过其基本内涵是：在初速度测定过程中，底物浓度随反应时间而降低，产物相应增高；程中，底物浓度随反应时间而降低，产物相应增高；而中间复合物而中间复合物ES可在相当一段时间内保持浓度的恒可在相当一段时间内保持浓度的恒定状态Briggs和和Handane对米氏方程的修正，保对米氏方程的修正，保留了迅速平衡学说的前两点假设，因此，反应模型留了迅速平衡学说的前两点假设，因此，反应模型仍为：仍为： k1 kp E+S────ES────E+P -k1獭丸累蘑慢郧纺触忆军舷纂晨敏去歹傣夏舰望贮方搁若盟镜撤级滨施第廊酶工程基本原理酶工程基本原理 n 底物的消耗速度为底物的消耗速度为K1[E][S]，底物的消耗用于，底物的消耗用于ES的的形成，形成，ES已经形成，就会按已经形成，就会按 -K1[ES]的速度解离成的速度解离成E+S，同时，同时ES按按Kp[ES]的速度形成的速度形成E+P。
n v=Kp[ES]............................................…...........(1) n [E0]=[E]+[ES].........................................,..........(2)n v/[E0]=Kp[ES]/{[E]+[ES]}...............….............(3)n v/Vm=[ES]/{[E]+[ES]}.....................….............(4)户扶叼论短稼装捏玻喘耀脸转泪噶钟互眠歹芝吱悠禹紧诉仿仟税绳栅灵理酶工程基本原理酶工程基本原理 n 恒态学说认为恒态学说认为: n K1[E][S]=K-1[ES]+Kp[ES]=(K-1+Kp)[ES]….(5)n [ES]=K1[E][S]/(K-1+Kp)....................…............(6)n 定义定义:(K-1+Kp)/K1=Km..................….................(7)n ∴ ∴ [ES]=[S][E]/Km.........................................(8)藐鉴损伟厂烽工槐弦坝第粘纠鲍主瘸失袁闷割裕谎增遮惕忽误鼠勋锹羞腐酶工程基本原理酶工程基本原理 n 将将(8)式代入式代入(4)式得：式得：n [S][E]/Kmn v/Vm=──────── = [S]/(Km+[S])....(9)n [E]+[S][E]/Kmn Vm[S] n v=────...............................................(10)n Km+[S]n n (10)式即为修正的单底物酶促反应动力学方程，为了纪念式即为修正的单底物酶促反应动力学方程，为了纪念Michaelis-Menten创造性工作，这个方程也称为创造性工作，这个方程也称为Michaelis-Menten方程，简称米氏方程。
式中方程，简称米氏方程式中Vm为最大反应速度，为最大反应速度，Km为米为米氏常数慢疮幢四疾涩饺凰咳来抒岭坤荒旭胺协缠嘘糜瞅侵乖徘循智骸苗啪桐蛹铺酶工程基本原理酶工程基本原理 CH2.2 酶催化反应的动力学酶催化反应的动力学5 Lineweaver-Burk双倒数方程及双倒数方程及Km的测定的测定 n将米氏方程取倒数可得以将米氏方程取倒数可得以下方程下方程:n Km 1n1/V= . +1/Vmaxn Vmax [S]n利用此方程作图即可计算出酶利用此方程作图即可计算出酶的的Km和和Vmaxn在设计测定以上参数的试验时，在设计测定以上参数的试验时，需注意需注意[S]的取值范围，一般的取值范围，一般应该在应该在Km值两侧设定值两侧设定[S]值，值，经验数值是经验数值是0.33-2.0Km范围范围为宜斜率斜率=Km/Vmax截距截距=1/Vmax截距截距=-1/Km1/[S]1/V漱通邯挟旱扰灿圭捉感颐曾炯峡钓联粹否釜绍店昼语炽榜坯躁约畴忘枷奥酶工程基本原理酶工程基本原理 CH2.2 酶催化反应的动力学酶催化反应的动力学6关于米氏方程意义的讨论关于米氏方程意义的讨论 ①① 反应速度反应速度v是底物浓度是底物浓度[S]的函数，其几何意的函数，其几何意义是一条双曲线。
义是一条双曲线当当[S]远远大于远远大于Km{[S]》》Km}时：时：V→Vm；；在测定酶活力时，必需提供足够大的底物浓度；在测定酶活力时，必需提供足够大的底物浓度；反之，当反之，当[S]《《Km时，时，V→Vm[S]/Km，因为在一定条件下，，因为在一定条件下，对于一个酶来说，对于一个酶来说，Vm/Km是一个常数，所以，是一个常数，所以，反应速度反应速度V与底物浓度与底物浓度[S]成直线关系，在酶法分析中，利用酶测定底成直线关系，在酶法分析中，利用酶测定底物浓度时，应提供足够大的酶浓度，使得产物与底物浓度物浓度时，应提供足够大的酶浓度，使得产物与底物浓度成直线关系，成直线关系，以根据产物的形成来测定底物浓度以根据产物的形成来测定底物浓度 ②② Vm[S] v=──── Km+[S]当当V＝＝1/2Vm时，时，Km＝＝ [S]Km是酶促反应的动力学常数，其等于当达到最大速度一半是酶促反应的动力学常数，其等于当达到最大速度一半时的底物浓度时的底物浓度。
Km值是酶的一个特征性常数，它不受酶量，值是酶的一个特征性常数，它不受酶量，酶的纯度的影响，当酶的纯度的影响，当pH、温度、介质的离子强度等不变时，、温度、介质的离子强度等不变时，Km值不变它是酶与底物亲和力的标志，它是酶与底物亲和力的标志，Km值越大，标志要使反应速值越大，标志要使反应速度达到最大反应速度一半时，必须提供的底物浓度越大，度达到最大反应速度一半时，必须提供的底物浓度越大，即酶与底物的亲和力越小；反之亦反即酶与底物的亲和力越小；反之亦反 ③③ 因为因为Vm=Kp[E0]，所以，当底物浓度足够大，所以，当底物浓度足够大时，最大反应速度时，最大反应速度Vm与酶量成正相关，因此与酶量成正相关，因此Vm是随酶量而变化的常数催化反应的是随酶量而变化的常数催化反应的Vm应换算成应换算成酶的催化常数酶的催化常数Kcat，，Kcat是每摩尔酶每分钟催化是每摩尔酶每分钟催化转化底物的摩尔数或产生产物的摩尔数转化底物的摩尔数或产生产物的摩尔数遥蓟擎甜峙办秽删藤蜡属序窃缴睫崖脐敛吕诲鸵广剐章毫吭饭妄甘衰炕木酶工程基本原理酶工程基本原理 影响酶促反应的因素n一.底物浓度[S]n1.酶促反应速度V与底物浓度[S]的关系傣陋汛藐壤久海脾楷汽跪貌梳灿陡牺葱迭贬思长呕旧脓旭悼邓母阑廉爹嚷酶工程基本原理酶工程基本原理 敲硅幼轴篮硬降逊丁徒瓷肄罪崎涸董辣听疯兜邮择抢猿敛篆缚汞秘息俺硫酶工程基本原理酶工程基本原理 影响酶促反应的因素 二二.酶浓度酶浓度 [E]存委酿财蜒类蘑侈置涧脾诈赵秘桩羔挨惋畦素地尖灾晌默鞭颐极朽耕咎类酶工程基本原理酶工程基本原理 ４４ pH对反应速度的影响对反应速度的影响用酶活力对pH作图，便得到一条钟形曲线。
图 pH对酶活力的影响pH酶活力CH2.2 酶催化反应的动力学酶催化反应的动力学 pH对反应速度的影响对反应速度的影响戚寡顾衙坚蜡嫂嫂叁二夯督笔郑矢剿傍底磺错模寡沿江胸榔囱被螟渺妙苔酶工程基本原理酶工程基本原理 npH对酶活力的影响主要表现在以下几个方面：对酶活力的影响主要表现在以下几个方面：n ①① pH的改变影响酶的空间构象，从而引起的改变影响酶的空间构象，从而引起酶活力的改变酶活力的改变n ②② pH影响酶活性中心催化基团的解离，影影响酶活性中心催化基团的解离，影响酶与底物的亲合力或催化活性响酶与底物的亲合力或催化活性n ③③ pH影响底物的解离状态，改变底物的可影响底物的解离状态，改变底物的可给性菲怀玖少镇措打乞皿赔迂组删肯逼申辑匡毫蚕寐门逾舌误恰悟曝牢皮织埔酶工程基本原理酶工程基本原理 CH2.2 酶催化反应的动力学酶催化反应的动力学 温度对反应速度的影响温度对反应速度的影响 ５５ 温度对酶促反应速度的影响温度对酶促反应速度的影响 从实验结果来看，温度对酶活力的影响，类似于从实验结果来看，温度对酶活力的影响，类似于pH对酶活力的影响，以酶活力对温度作图，便得到对酶活力的影响，以酶活力对温度作图，便得到一条钟形曲线。
一条钟形曲线温度温度酶酶活活力力禁典榨写勇梅鞭率达甫轩叫域沉战坚急扼论疯洗蔫绊诡陇宿容蛊熔穴痔蛔酶工程基本原理酶工程基本原理 温度对酶活力的影响，主要表现在两个方面，温度对酶活力的影响，主要表现在两个方面，一方面温度的改变影响着酶的稳定性，在低温一方面温度的改变影响着酶的稳定性，在低温条件下，主要表现为可逆行失活，随温度的恢条件下，主要表现为可逆行失活，随温度的恢复酶活力也得到恢复；在高温条件下，表现为复酶活力也得到恢复；在高温条件下，表现为不可逆行失活另一方面，温度直接影响酶促不可逆行失活另一方面，温度直接影响酶促反应的进行，根据反应的进行，根据Arrhenius方程：方程： k=Ae-Ea/RT 可以看出，速度常数可以看出，速度常数k与绝对温度与绝对温度T成成正比咐谬缅犬笑赣簇怔算桶休笔齐篱息趴嚣队皋罚核封剩嘛炮靖榔妥讥棱拣眷酶工程基本原理酶工程基本原理 影响酶促反应的因素n五五.激活剂对酶促反应速度的影响激活剂对酶促反应速度的影响凡是能提高酶活性的物质，都称为激活剂无机离子或简单有机化合物对酶的激活煎释焊炒随正潭访浴瞅丛休蛙绑配灌粉坎辕腹憋汁量雷民甭吭情寓洼沟它酶工程基本原理酶工程基本原理 n1、、 无机离子的激活作用无机离子的激活作用n（（1）金属离子：）金属离子：K+ 、、Na+、、Mg2+ 、、Zn2+、、Fe 2+ 、、Ca2+n（（2）阴离子：）阴离子：cl-、、Br -、、PO43-n（（3）氢离子）氢离子n★★不同的离子激活不同的酶。
不同的离子激活不同的酶n★★不同离子之间有拮抗作用和可替代作用，如不同离子之间有拮抗作用和可替代作用，如Na+与与K+、、Mg+与与Ca+之间常常拮抗，但之间常常拮抗，但Mg+与与Zn+常可替常可替代n★★ 激活剂的浓度要适中，过高往往有抑制作用，激活剂的浓度要适中，过高往往有抑制作用，1~50mM聂捅榔亭匿恿晾嫌甲贡始云肛拱瓜躺称堕唤蜡铱蹄哪迭呼挎炔捣卓诛蹲肖酶工程基本原理酶工程基本原理 n2、、 简单有机分子的激活作用简单有机分子的激活作用n①①还原剂（如还原剂（如Cys、还原型谷胱甘肽）能激活、还原型谷胱甘肽）能激活某些活性中心含有某些活性中心含有—SH的酶n②②金属螯合剂（金属螯合剂（EDTA）能去除酶中重金属离）能去除酶中重金属离子，解除抑制作用子，解除抑制作用3、蛋白酶对酶原的激活、蛋白酶对酶原的激活疤亥丁耿定剂拼语鹿恿贷婿葫嚣阶缀尼摔胆泄擅怯与书颅觉怂驭柿系附俗酶工程基本原理酶工程基本原理 抑制剂对酶促反应速度的影响抑制剂对酶促反应速度的影响变性作用(denaturation)：抑制作用(inhibiton)：使酶活力下降或丧失但并不引起酶蛋白变性变性剂没有选择性抑制剂有不同程度的选择性宛券构抽押匈瞻帜坐仇稳污持沤睹技皮葡杰移桅的破江伦联落骄昌赤完韧酶工程基本原理酶工程基本原理 研究抑制剂对酶的作用有重大的意义：（1）药物作用机理和抑制剂型药物的设计与开（2）了解生物体的代谢途径，进行人为调控或代谢控制发酵（3）通过抑制剂试验研究酶活性中心的构象及其化学功能基团，不仅可以设计药物，而且也是酶工程和化学修饰酶、酶工业的基础忠宾忍绷掂层慌编蛊阎缘酗烁谅票数赁昆救摹篇蛛受搬掌晾榨奇檀嘎边销酶工程基本原理酶工程基本原理 （（二）抑制作用的类型二）抑制作用的类型1、不可逆的抑制作用抑制剂与酶活性中心（外）的必需基团共价结合，使酶的活性下降，无法用透析、超滤等物理方法除去抑制剂而使 酶复活。
2、 可逆的抑制作用 抑制剂与酶蛋白非共价键结合，可以用透折、超滤等物理方法除去抑制剂而使 酶复活皑很筑碱绎邦工乏哥腊涂迸瘁蒋钒罪迹献九贴弛芦卞眠隘祷观羔斌呕拾茹酶工程基本原理酶工程基本原理 （（ 1）） 竞竞 争争 性性 抑抑 制制 （（ Competitive inhibition）） 抑制剂具有与底物类似的结构，竞争酶的活性中心，并与酶形成可逆的EI复合物，阻止底物与酶结合可以通过增加底物浓度而解除此种抑制丙二酸、戊二酸对琥珀酸脱氢酶的竞争性抑制噎牡黑田蓖超吟久粪单扳舍些磐疑击卒呼负狼两洪浓勋陌除白睡娘腊捕仲酶工程基本原理酶工程基本原理 （2）非竞争性抑制竞争性抑制底物和抑制剂可以同时与酶结合，但是，中间的三元复合物ESI不能进一步分解为产物，因此，酶的活性降低抑制剂与酶活性中的以外的基团结合，其结构可能与底物无关不能通过增加底物的浓度的办法来消除非竞争性抑制作用某些重金属离子对酶的抑制属于非竞争性竞争性抑制：抑制：Cu2+、、Hg2+、、Pb2+钒氮释调哄卿硫靛喝肘浇忧勃颗曳降睫桥斟沥氨碳做梯肃虞夯呼哄闭宠玻酶工程基本原理酶工程基本原理 （（3））、、 反竞争性抑制反竞争性抑制酶只有在与底物结合后，才能与抑制剂结合。
E+S→ES+I →ESI≠ P常见于多底物的酶促反应中磕侩荤显昨吮勤莲跨瞬结芝库吹唆指粹淤趋均恿柿签晦击独豺抒晾控芍穴酶工程基本原理酶工程基本原理 （（三）可逆抑制作用与不可逆抑制作用的三）可逆抑制作用与不可逆抑制作用的鉴别鉴别1、通过透析、超滤、凝胶过滤等、通过透析、超滤、凝胶过滤等2、通过、通过V-E速度曲线速度曲线3、通过可逆抑制剂的动力学曲线可以区分动力学曲线可以区分三种可逆抑制作用三种可逆抑制作用稚蝉填盘跨弧百戮客躁腾犯安贩盆伎呢堪逼胀裤站青祟萤矾骚玖鬼右杉折酶工程基本原理酶工程基本原理 1、、 竞争性抑制：竞争性抑制：相对活力：抑制分数：动力学方程：（Ki为EI的解离常数）★抑制程度决定于[I]、[S]、Km和Ki聋萌讣箕潘竣黍柿寐臼瓢松袱缘那些尉盂泛蓉谐炔寺四狄奔障补害覆喀卢酶工程基本原理酶工程基本原理 竞争性可逆抑制图示竞争性可逆抑制图示墓楔摇妈享押漆溉股苦黍卉壁后乐表丁杀目拖考普叹范锌离选架职狈拓蕉酶工程基本原理酶工程基本原理 ★Vmax不变★Km变大，而且随[I]浓度的增大而增大交于y轴杉孤驻抖伍赡判悟居楚恳逗很将睬哥拖颇纯开眷虐亦涕祭扬姿瞳迭沉甩独酶工程基本原理酶工程基本原理 竞争性抑制作用小结：（1） Vmax不变，Km变大。
2）抑制程度决定于[I]、[S]、Km和KiA. 抑制程度与[I]成正比，与[S]成反比 [I]一定，增加[S]，可减少抑制程度 [S]一定，增加[I]，可增加抑制程度B. 在一定[I]和[S]下， Ki越大，抑制作用越小，Km值愈大，抑制程度愈大企搔漳危迭芍坐孔灾绣悄胃褪巩攻兰沙叁鞭养庆恕巡疮菩连荷尾雌夹第烯酶工程基本原理酶工程基本原理 2、、 非竞争性抑制非竞争性抑制相对活力：相对活力： 抑制分数： ★抑制程度决定于[I]和Ki ，与底物的Km和[S]无关动力学方程：动力学方程：评噪酒乒万店髓勒建奇然钡寥榆娇悬百列豪习职九稽牧卒顶宝禄尖晋镊杖酶工程基本原理酶工程基本原理 非竞争性可逆抑制图示非竞争性可逆抑制图示希粗菠吁挑荒诲真坤博捣篆塔嘎晃戊樟厢粉烽裂躇网蕉辜厌墓秤秉应延鹊酶工程基本原理酶工程基本原理 交于x轴★Km不变，Vmax降至Vmax/（1+[I]/Ki）脖唯荐箕磺咸赞仗栽勺剁怔蛋氛纂胜国吉干报卤诬骸巨昔秉宦壕鬼寨替疤酶工程基本原理酶工程基本原理 非竞争性抑制小结：（1） Km不变，Vmax降至Vmax/（1+[I]/Ki）（2）抑制程度决定于[I]和Ki ，与底物的Km和[S]无关： 抑制程度与[I]成正比 在一定[I] 下， Ki越大，抑制作用越小午果斤合恼袋熬谁显溪厢误恕移皿夸痘右锨鉴稍洛辜鉴淀警征失卓痪竹败酶工程基本原理酶工程基本原理 3、、 反竞争性抑制反竞争性抑制相对活力：抑制分数：动力学方程：★抑制程度决定于Km、Ki、[S]、[I]菲袖涟九跪鹿梗膳所亨牡细软纳怠株彭硼觅名曼乍燎腰挑龋强贷戎驰慎旱酶工程基本原理酶工程基本原理 ★Km及Vmax都变小一组平行直线俞糖渺元两赣汇洗衷头岿傅素滚皿接啼惰松悯紫呛醋术熙嫂罚漾孟挑啤戎酶工程基本原理酶工程基本原理 反竞争性抑制小结：（1）Km及Vmax都变小(2)抑制程度决定于Km、Ki、[S]、[I]抑制程度既与[I]成正比，又与[S]成正比在一定的[S]、[I]下，Ki越大，抑制程度越小；Km越大，抑制程度越小。
纵兄扭脑差候绝传岳蒂狗解拥怀藤烬寓蝗为炬开泵嘻钦抠锥摇芥浆司谓烟酶工程基本原理酶工程基本原理 表小结： 三种可逆抑制作用的酶促反应速度V与Km值煤致赦巾峙腑更憎射蝎醛傣苏耻昆专褐有岸葬喊和铣穆搁摔缅哑钉狮茹亏酶工程基本原理酶工程基本原理 赐龙崭抨医受钉篱数础狮会焊啥维蒸泽泄门箕庭汛撬俊篇筐蕾匹风蒜瓤辨酶工程基本原理酶工程基本原理 鹃毯腐缓爽黑龚稠臆瘦桐陆缄虫特咳癌杨酮掀熏到靳溪黍悬逝昂既稚秤偏酶工程基本原理酶工程基本原理 一般每一种酶有两个名称：一般每一种酶有两个名称：一个是它的习惯名称，一个是它的习惯名称，其习惯名一般是根据它的催化底物来命其习惯名一般是根据它的催化底物来命名的淀粉酶名的淀粉酶(Diastase)，蛋白，蛋白(Protiase)，果胶酶，果胶酶(Pectinase)等另一个是其系统名称，另一个是其系统名称，国际生物化学协会国际生物化学协会(International Union of Biochemistry)酶学委员会酶学委员会(Enzyme Commission)于1961年年该委员会正式提出了酶的系统命名方案该委员会正式提出了酶的系统命名方案 ⑴⑴ 将底物和催化的反应同时考虑，进行命名，如：将底物和催化的反应同时考虑，进行命名，如：α-1 ，，4葡葡萄糖水解酶；萄糖水解酶； ⑵⑵ 对于双底物的将两底物用冒号分开：如：对于双底物的将两底物用冒号分开：如：ATP:己糖磷酸己糖磷酸转移酶；转移酶； ⑶⑶ 对可逆反应的，一般正反应和负反应用同一个名称，主要对可逆反应的，一般正反应和负反应用同一个名称，主要考虑催化的主要方向，或根据首先证明的催化反应来确定。
如考虑催化的主要方向，或根据首先证明的催化反应来确定如乳酸脱氢酶乳酸脱氢酶CH 2.3 酶的分类和命名酶的分类和命名1 酶的命名原则酶的命名原则膘泽觅滋仕悔磷莽珊郁冗尺臻猴溪锌狰偷勇今渤隘拒证佃玲婆置透珍疆淘酶工程基本原理酶工程基本原理 CH 2.3 酶的分类和命名酶的分类和命名2 酶的分类原则酶的分类原则n1984年出台了一套目前为普遍接受的酶分类体系；根据酶催年出台了一套目前为普遍接受的酶分类体系；根据酶催化反应的类型将酶分成６大类，即：化反应的类型将酶分成６大类，即：n 氧化还原酶氧化还原酶..........................................（（1））n 转移酶 转移酶..................................................（（2））n 水解酶 水解酶..................................................（（3））n 裂合酶 裂合酶..................................................（（4））n 异构酶 异构酶..................................................（（5））n 合成酶 合成酶..................................................（（6））n 酶的分类编号原则是采用四码编号方法，第一码代表６大 酶的分类编号原则是采用四码编号方法，第一码代表６大类中的哪一类，第二码代表大类中的亚类，第三码表示亚类中类中的哪一类，第二码代表大类中的亚类，第三码表示亚类中的小类，第四码表示小类中不同酶的排序号；四位号码之间用的小类，第四码表示小类中不同酶的排序号；四位号码之间用圆点（．）分开。
圆点（．）分开竖诵液坊栅讶束唤洗耍尸斡致密累镊锰萌痔敷钳我圃天周原拎右樊畔显医酶工程基本原理酶工程基本原理 n例如：水解酶类 例如：水解酶类 3.1 是作用于酯键的亚类是作用于酯键的亚类 3.1.1水水解羧酸酯键解羧酸酯键n 3.1.2硫醇酯键硫醇酯键n .n .n .n 3.1.7二磷酸单酯二磷酸单酯n 3.2 作用于糖基化合物作用于糖基化合物 3.2.1 水水解糖苷键解糖苷键n 3.3 作用于醚键作用于醚键n 3.4 作用于肽键作用于肽键尝畜鸟棠论嚏亢巴海么俯颧诬筷回怖塔硫蛛嘿窿力捅誓伎植型峻犁大瞒瞅酶工程基本原理酶工程基本原理 CH 2.4 酶活力概念及活力测定酶活力概念及活力测定 1. 酶活力概念酶活力概念n酶活力是指在一定条件下，酶所催化的反应速度。
酶活力是指在一定条件下，酶所催化的反应速度酶的活力越大，反应速度越高我们知道，酶催酶的活力越大，反应速度越高我们知道，酶催化反应速度，用单位时间内底物的减少量或产物化反应速度，用单位时间内底物的减少量或产物的增加量表示：的增加量表示：n ds dp n v= ——— = ———n dt dtn酶学委员会酶学委员会(E．．C．．)对酶活力单位作了统一规定，对酶活力单位作了统一规定，酶活力单位定义为：酶活力单位定义为：在特定条件下（酶的最适反在特定条件下（酶的最适反应条件），每１应条件），每１min 催化催化1μmol底物转化成产物底物转化成产物（或产生（或产生1μmol产物）的酶量即为一个酶活力单产物）的酶量即为一个酶活力单位（位（U）；这个单位又称为国际单位（ＩＵ）这个单位又称为国际单位（ＩＵ）啮粘馏纠绊列径智舌岁棠马屈疙葬常惶稗妊卡蛔窜鼓饵董耀舀钳莲人视览酶工程基本原理酶工程基本原理 n 近些年来，提出了一个更大的酶活力单位，即近些年来，提出了一个更大的酶活力单位，即‘Katal’，一个，一个‘Katal’单位是在一秒钟内，转化一摩尔单位是在一秒钟内，转化一摩尔底物的酶量。
底物的酶量n １ １Katal= 6×107Un 酶的活力单位和质量单位虽然都是酶量多少的酶的活力单位和质量单位虽然都是酶量多少的标志，两者之间无法彼此对应，为此，人们引用了酶标志，两者之间无法彼此对应，为此，人们引用了酶比活力这个概念即每比活力这个概念即每mg酶制剂所含的酶活力酶制剂所含的酶活力n 酶比活力＝酶活力（Ｕ）／酶比活力＝酶活力（Ｕ）／mg酶制剂酶制剂n 颇才询猛昔洗捎钾帧蔓审拇人碌四敌宰妹椿票盐励税掘裂蕴卢贯茵文嘶夏酶工程基本原理酶工程基本原理 酶的转换数：酶的转换数：转换数是衡量酶催化效率的另一个指标，有两种表达方式：转换数是衡量酶催化效率的另一个指标，有两种表达方式：其一是：分子活性：即在最适条件下，没摩尔酶每分钟所转化的底其一是：分子活性：即在最适条件下，没摩尔酶每分钟所转化的底物摩尔数；物摩尔数；其二是：对于具有其二是：对于具有4级结构的寡聚酶蛋白，用在最适条件下，每摩尔级结构的寡聚酶蛋白，用在最适条件下，每摩尔活性亚基或活性中心所转化的底物摩尔数活性亚基或活性中心所转化的底物摩尔数 Vmax μmol. min-1. ml-1 Kcat ＝ = ＝ min-1 [E] μmol. ml-1 酶的催化周期：即每摩尔酶蛋白催化转化每摩尔底物所需要的时间酶的催化周期：即每摩尔酶蛋白催化转化每摩尔底物所需要的时间 催化周期＝催化周期＝1/ Kcat魏姬柄锣良弹仑奶簇媳逻搽届墓谋糜摔度一形狈鞍专购浇华内冤秆谭链逗酶工程基本原理酶工程基本原理 CH 2.4 酶活力概念及活力测定酶活力概念及活力测定 2. 酶活力测定原则酶活力测定原则n酶活力的测定方法多种多样，总的要求是快速、酶活力的测定方法多种多样，总的要求是快速、简便、准确。
简便、准确n无论用什么方法，都包括以下几个要点无论用什么方法，都包括以下几个要点n ①① 提供最适底物：由于酶的底物专一性，测定提供最适底物：由于酶的底物专一性，测定酶活力时，提供的底物必须是最适底物，当同时酶活力时，提供的底物必须是最适底物，当同时有几种底物时，以有几种底物时，以Km值最小的为最适底物值最小的为最适底物n ②② 测定时酶量适当测定时酶量适当 酶量太小：酶量太小：n 酶量太大：酶量太大：n ③③ 确定反应时间适宜太确定反应时间适宜太 长：长：n 太太 短：短：n ④④ 反应条件应是最适反应条件，主要包括反应反应条件应是最适反应条件，主要包括反应温度、温度、pH值和基质的离子环境值和基质的离子环境倘铬缚犀回默猴浅懈申妖兜荫秆喻梨蛾皂豆勿藉谢铺淤湃是虞逆骸泵椿姑酶工程基本原理酶工程基本原理 。
