强大的力量！,酶,第二章 酶催化的基础知识,重点： 酶促反应速度及其影响因素； 酶活力的测定。,知识点： 酶催化的特点； 酶的分类命名； 酶促反应速度及其影响因素； 酶活力测定。,一、酶催化的优缺点,催化效率很高,酶的底物专一性强,酶催化作用条件温和,催化活性易受外界条件影响，稳定性差,单一酶的应用范围狭窄,在极端温度和pH下性质不稳定,1961年， 712种， 1964年， 870种，1972年， 1770种， 1975年， 1974种，1978年， 2120种， 1984年， 2470种，1990年, 3000种, 1992年， 3200种，1997年， 3700种，,二、酶的分类与命名,葡萄糖氧化酶 植酸酶 果胶酶 纤维素酶 普鲁兰酶 菊粉酶 蛋清溶菌酶 葡萄糖异构酶 1，6-葡聚糖水解酶（EC 3.2.1.9）Bacillus sp.LS壳聚糖酶 中性蛋白酶 菠萝蛋白酶,1、习惯命名,（一） 习惯分类与命名,（1）根据其催化底物来命名：如：蛋白酶、脂肪酶、过氧化氢酶等。有时加上来源以区别不同来源的同一类酶。 （2）根据所催化反应的性质来命名：如：水解酶、转氨酶、脱氢酶等。 （3）有的结合上述两个原则来命名：如：琥珀酸脱氢酶。,练习：指出下列酶的命名方法（根据什么来命名的？）：葡萄糖氧化酶植酸酶菊粉酶蛋清溶菌酶Bacillus sp.LS壳聚糖酶,2、一些习惯分类,（1）蛋白酶类、核酸类酶。 （2）单体酶、寡聚酶。 （3）动物酶、植物酶、微生物酶。 （4）胞内酶、胞外酶。 （5）溶液酶（游离酶）、固定化酶。,（二）酶的分类与命名,1、国际分类,1氧化还原酶（oxido-reductases） 2转移酶（transferases） 3水解酶（hydrolases） 4裂合酶（lyases） 5异构酶（isomerases） 6连接酶（synthetases）或合成酶（ligases）,7核酸酶（催化核酸）,左右逢源 移花接木 分门别户 好合好散 改头换面成人之美,2、国际命名及编号,单底物： 底物+反应类型+酶,如：D-氨基酸+氧化还原+酶D-氨基酸氧化酶,双底物： 底物：底物+反应类型+酶,如：L-乳酸NAD氧化还原酶若底物之一是水，则可略去。,(1)命名规则：,1、催化下列反应的酶属于( )酶类 草酰乙酸+谷氨酸 天冬氨酸+-酮戊二酸 A.异构酶 B.水解酶 C. 转移酶 D.合成酶,2、水解酶按照国际酶学委员会的分类应属于（ ） A .第一类酶 B.第二类酶 C.第三类酶 D.第四类酶,3、-淀粉酶按照国际酶学委员会的分类应属于（ ） A.第三类酶 B.第二类酶 C.第一类酶 D.第四类酶,练习：,（2）统一编号：EC-Enzyme Commision,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,酶委员会建议，在发表论文时，论题有关的主要酶在第一次提到时应写出它的系统名称、统一编号、习惯命名和来源，然后再用系统命名和习惯命名叙述。,三、影响酶催化作用的因素,（一）底物浓度的影响,1、Km的意义,Km是酶的一个特征常数，其大小只与酶的性质有关，而与酶的浓度无关；注意：对于特定的反应、特定的反应条件而言，Km才是一个特征常数。可用来鉴定酶。,Km值表示酶与底物之间的亲和程度：Km值大，亲和力小Km值小，亲和力大由此可以判断酶的天然底物。, Km值可以帮助推断某一代谢反应的方向和途径。,当丙酮酸浓度较低时，代谢走哪条途径决定于km最小的酶。,当: v = 1/2vmax 则： km= S,上式表示，米氏常数是反应速率为最大值一半时的底物浓度，单位mol/L。,2、米氏常数的求法双倒数作图法,（y = ax + b）,1/ S,1/v,斜率= km/Vmax,1/Vmax,-1/km,（Lineweaver-Burk作图法）,1/S/mLmg-1,壳聚糖酶Lineweaver-Burk图,将壳聚糖酶与不同浓度的壳聚糖溶液保温，测定酶催化反应速度，以反应速度的倒数为纵坐标（1/V），壳聚糖浓度的倒数（1/S）为横坐标作Lineweaver-Burk图，结果如图所示，经线性拟合，得出其米氏常数Km为2.50 mg/mL，Vm值为4.19 mol/（mLmin）。,（二）酶浓度的影响,在底物浓度足够高的条件下，酶催化反应速度与酶浓度成正比。,SEV = kE 酶活力测定的基础,（三）温度的影响,最适反应温度 热稳定性,两种不同影响： 1、温度升高，反应速度加快； 2、温度升高，热变性速度加快。,最适温度：反应速度达到最大时的温度。是两种影响的综合结果。,（四）pH值的影响,最适反应pH值 pH稳定性,1.最适pH,表现出酶最大活力的pH值。,2.pH稳定性,在一定的pH范围内酶是稳定的,pH对酶作用的影响机制：1.环境过酸、过碱使酶变性失活；2.影响酶活性基团的解离；3.影响底物的解离。,（五）激活剂的影响,能够增加酶的催化活性或使酶的催化活性显示出来的物质称为酶的激活剂或活化剂。,常见的激活剂有：金属离子：Ca2+、Mg2+、Co2+、Zn2+、Mn2+等 ；无机阴离子：Cl-等；有机小分子：半胱氨酸等；蛋白质大分子：,为了充分发挥酶的催化功能，在酶的应用过程中，一般应当添加适宜的激活剂使酶得以活化。,不同金属离子对壳聚糖酶活力的影响,（六）抑制剂的影响,凡能在不变性的情况下使酶的催化活性降低或丧失的物质称为酶的抑制剂,（1）有些抑制剂是细胞正常代谢的产物；,（2）大多数抑制剂是外源物质，主要有各种无机离子、小分子有机物和蛋白质等。,1、抑制剂的种类,2、抑制作用的类型,不可逆抑制可逆抑制,抑制作用,竞争性抑制 非竞争性抑制 反竞争性抑制 混合型抑制,（1）不可逆抑制,与酶活性中心必需基团以共价结合。不能用透析、离心除去。,（2）可逆抑制,可逆性抑制剂与酶的结合是可逆的，只要将抑制剂除去，酶活性即可恢复。,可逆抑制,竞争性抑制 非竞争性抑制 反竞争性抑制 混合型抑制,可逆抑制作用(reversible inhibition)及其动力学,（a）竞争性抑制作用（competitive inhibition）,E+I EI,例: 丙二酸对琥珀酸脱氢酶的抑制作用,（b）非竞争性抑制作用（noncompetitive inhibition）,E+S ES ESI,E+I EI ESI,（c）反竞争性抑制作用（uncompetitive inhibition）,动力学方程 :,竞争性抑制： Km增加，Vmax不变； 可逆抑制动力学 非竞争性抑制： Km不变，Vmax减小；反竞争性抑制： Km减小，Vmax减小；,三种可逆抑制作用的小结： 要求记：Km、Vm,不同金属离子对壳聚糖酶活力的影响,应用上:（1）药物：抑制病原微生物；治疗代谢疾病；保健、美容等功效。（2）农业中的杀虫剂和杀菌剂。（3）食品加工过程中有害酶的活性抑制剂。,研究酶抑制剂及其抑制作用的意义,理论上:阐明酶活性中心、酶催化机理、代谢途径、代谢调节、阐明药物和毒物作用机理。,青霉素作用机理,一些药物对酶的抑制效应,研究中的热点,- 葡萄糖苷酶抑制剂 阿卡波糖 芳香化酶抑制剂 氨鲁米特 抑制雌激素的生成 内酰胺酶抑制剂舒巴坦 、克拉维酸,1、乙酰胆碱酯酶 2、胆碱乙酰转移酶 3、蛋白酶 4、谷胱甘肽过氧化物酶 5、谷胱甘肽-S-转移酶 6、单胺氧化酶 7、酚氧化酶 8、海藻糖酶 9、呼吸系统相关酶 10、ATP酶、几丁质合成酶、多功能氧化酶、酯酶等,杀虫剂靶酶,除草剂靶标,食品加工过程中由于多酚氧化酶的作用，发生酶促褐变，使果蔬类加工食品货架寿期缩短。,酶促褐变,水果加工,多酚氧化酶,2、再测定反应液中底物或产物的变化量。,四、酶活力测定,（一）两个阶段：,1、首先在一定条件下，酶与底物反应一段时间；,（二）一般步骤： 1、选择适当的底物，确定反应的温度、pH等反应条件，并根据反应的酸度要求，选择适当的缓冲液； 2、用缓冲液配制一定浓度的底物溶液和酶溶液，以及必要的激活剂、保护剂等； 3、在恒温水浴中将各种反应液预保温，并在适当的容器中，按要求加底物和酶溶液等，立即混合均匀，同时记录反应开始的时间； 4、反应到规定的时间前，作好取样和终止反应的准备工作，准备取样，终止反应； 5、按选定的分析方法进行检测； 6、计算，报告结果。,-淀粉酶的活力测定,1、高温加热； 2、加变性剂； 3、加酸碱； 4、迅速降温。,（三）终止酶反应的方法,木瓜蛋白酶活力测定,脲酶活力测定,壳聚糖酶活力测定,第一次作业：,1、名词解释：酶工程、胞内酶、胞外酶。 2、酶学与酶工程有何区别和联系？,