生物學(xué)]6酶學(xué)與酶工程-wenkub
2023-01-19 14:19:58 本頁(yè)面
【正文】 an ester would be an example of such a reaction. 4. 裂合酶類(lèi)（ Lyases） : Reactions which add a small molecule such as water or ammonia to a double bond (and the reverse, elimination, reactions) are catalyzed by lyases. 5. 異構(gòu)酶類(lèi)（ Isomerases） : These enzymes catalyze the conversion of a molecule into an isomer. The cistrans interconversion of maleate and fumarate is an example. 6. 連接酶類(lèi)（ Ligases） : These enzymes catalyze reactions which make bonds to join together (ligate) smaller molecules to make larger ones. ? 水解酶催化底物的加水分解反應(yīng)。再根據(jù)底物中被作用的基團(tuán)或鍵的特點(diǎn)將每一大類(lèi)分為若干個(gè)亞類(lèi)，每一個(gè)亞類(lèi)又按順序編成 4…… 等數(shù)字。如果一種酶催化兩個(gè)底物起 反應(yīng)，應(yīng)在它們系統(tǒng)名稱(chēng)中包括兩個(gè)底物的名 稱(chēng)，并以 “ ： ” 號(hào)將它們隔開(kāi)。 （一）習(xí)慣命名法 1961年以前使用的酶的名稱(chēng)都是習(xí)慣沿用 的，稱(chēng)為習(xí)慣名。 2. 寡聚酶（ oligomeric enzyme）：是由兩個(gè)或 兩個(gè)以上的亞基組成的酶，這些亞基可以是相 同的，也可以是不同的。 注意：不能說(shuō)所有的蛋白質(zhì)都是酶，只是 具有催化活性的蛋白質(zhì)才稱(chēng)酶。只有那些具有較高能量，處于活化態(tài)的分子（活化分子）才能在分子碰撞中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。生命的生長(zhǎng)發(fā)育、繁殖、遺傳、運(yùn) 動(dòng)、神經(jīng)傳導(dǎo)等生命活動(dòng)都與酶的催化過(guò)程緊 密相關(guān)，可以說(shuō)，沒(méi)有酶的參與，生命活動(dòng)一 刻也不能進(jìn)行。它 是酶學(xué)理論與化工技術(shù)相結(jié)合而形成的一種新技術(shù)。酶學(xué)與酶工程 酶是一種在生物體內(nèi)具有新陳代謝催化劑作用 的蛋白質(zhì)。 酶工程的應(yīng)用主要集中于食品工業(yè)、輕工業(yè)以 及醫(yī)藥工業(yè)中。 酶是一類(lèi)有催化功能的大分子物質(zhì)，這些 物質(zhì)的化學(xué)本質(zhì)絕大多數(shù)屬于蛋白質(zhì)，少數(shù)為 RNA類(lèi)。 ? 活化能：在一定溫度下， 1摩爾底物全部進(jìn)入活化態(tài)所需要的自由能（ kJ/mol) ? 分子由基態(tài)達(dá)到活化態(tài)的途徑有二： ? 給反應(yīng)體系加熱或用光照射，從而使反應(yīng)分子獲得所需的活化能量； ? 使用催化劑，使其瞬時(shí)地與反應(yīng)物結(jié)合成過(guò)渡態(tài)，降低反應(yīng)活化能，使反應(yīng)沿著一個(gè)活化能壘較低的途徑進(jìn)行。 （二）酶的化學(xué)組成 從化學(xué)本質(zhì)來(lái)看，酶可以分為： 1. 單純蛋白質(zhì)（ simple protein） 2. 綴合蛋白質(zhì)（ conjugated protein） 三、酶的化學(xué)本質(zhì)及其組成 綴合蛋白質(zhì)（全酶） =蛋白質(zhì)（脫輔酶， apoenzyme或 apoprotein） +輔助因子（ cofactor） 輔助因子是指一些對(duì)熱穩(wěn)定的非蛋白質(zhì)小 分子物質(zhì)或金屬離子，包括： （ 1）輔酶（ coenzyme）：與脫輔酶結(jié)合比較松 弛的小分子有機(jī)化合物，通過(guò)透析方法即可出 去，如輔酶 Ⅰ 等。 3. 多酶復(fù)合體（ multienzyme plex）：是由 幾種酶非共價(jià)鍵彼此嵌合而成。主要依據(jù)兩個(gè)原則： 1. 根據(jù)酶作用的底物命名； 2. 根據(jù)酶催化反應(yīng)的性質(zhì)及類(lèi)型命名；有的酶 結(jié)合上述兩個(gè)原則來(lái)命名。若底物之一是水 時(shí)，可將水略去不寫(xiě)。每一個(gè)亞類(lèi)可再分為亞亞類(lèi)，仍用 4…… 編號(hào)。 ? 主要包括淀粉酶、蛋白酶、核酸酶及脂酶等。 (2) 氧化 還原酶 Oxidoreductase C H 3 C H C O O HO HN A D + H +C H 3 C C O O HON A D H? 轉(zhuǎn)移酶催化基團(tuán)轉(zhuǎn)移反應(yīng)，即將一個(gè)底物分子的基團(tuán)或原子轉(zhuǎn)移到另一個(gè)底物的分子上。 ? 例如， 延胡索酸水合酶催化的反應(yīng)。這類(lèi)反應(yīng)必須與ATP分解反應(yīng)相互偶聯(lián)。 ? 根據(jù)酶催化反應(yīng)的類(lèi)型，可以將 R酶分為 剪切酶，剪接酶，和多功能酶 等三類(lèi)。 1. 酶活力與酶反應(yīng)速度 酶活力的大小可以用一定條件下所催化的 某一化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速度（ reaction velocity）來(lái) 表示，兩者呈線性關(guān)系。這樣酶的含量就可以用每克酶制劑或每毫升酶制劑 含有多少酶單位來(lái)表示（ U/g或 U/ml）。對(duì) 同一種酶比活力愈大，純度愈高。 一、底物濃度對(duì)酶反應(yīng)速度的影響 （一）中間絡(luò)合物學(xué)說(shuō) 1903年 Henri用蔗糖酶水解做實(shí)驗(yàn)，研究底物濃度 與反應(yīng)速率的關(guān)系。當(dāng)?shù)孜? 濃度達(dá)到相當(dāng)高時(shí)，底物濃度對(duì)反應(yīng)速率影響變小幾 乎無(wú)關(guān)，反應(yīng)達(dá)最大速率，為零及反應(yīng)。 ② Km值可以判斷酶的專(zhuān)一性和天然底物， 1/Km 可近似地表示酶對(duì)底物親和力的大小。 （ 3） kcat/Km的意義 Kcat/Km值的大小，可以比較不同酶或同一種 酶催化不同底物的催化效率。 （ 3） HanesWoolf作圖法 [S]/v=[S]/Vmax+Km/Vmax以 [S]/v~[S]作圖得 一直線，橫軸截距為 Km，斜率為 1/Vmax。引起 抑制作用的物質(zhì)稱(chēng)為抑制劑（ inhibitor）。 非竟?fàn)幮砸种? 3. 反競(jìng)爭(zhēng)性抑制 酶只有與底物結(jié)合后，才能與抑制劑結(jié)合， 即 ES+I ESI， ESI ? P Unpetitive inhibition a’=1+[I]/K’I, K’I=[ES][I]/[ESI] （三）一些重要的抑制劑 1. 不可逆抑制劑 按照不可逆抑制作用的選擇性，可將其 分為兩類(lèi)： （ 1）非專(zhuān)一性不可逆抑制劑 主要有以下幾種： ① 有機(jī)磷化合物 常見(jiàn)的有 DIFP、農(nóng)藥敵敵畏、 敵百蟲(chóng)、對(duì)硫磷等。 ④烷化試劑 這一類(lèi)試劑往往含一個(gè)活潑的鹵素原 子，如碘乙酸、碘乙酰胺和 2， 4二硝基氟苯等， 被作用的 基團(tuán)有巰基、氨基、羧基、咪唑基和硫 醚基等。 三、溫度對(duì)酶的影響 溫度對(duì)酶反應(yīng)速率的影響表現(xiàn)在兩個(gè)方面，一 方面是當(dāng)溫度升高時(shí)，與一般化學(xué)反應(yīng)一樣，反應(yīng) 速率加快。每種酶在一定條件下都有其最適 溫度。 （ 2） 當(dāng) pH改變不很劇烈時(shí)，酶雖未變性，但活 力受到影響。 激活劑對(duì)酶的作用具有一定的選擇性，即一種 激活劑對(duì)某種酶起激活作用，而對(duì)另一種酶可能起 抑制作用；有時(shí)離子之間有拮抗作用；有時(shí)金屬離 子間也可互相替代。對(duì)需要輔酶的酶來(lái)說(shuō)，輔酶分子， 或輔酶分子上的某一部分結(jié)構(gòu)，往往也是酶活性部 分組成部分。 （ 3） 酶的活性部位并不是和底物的形狀正好互補(bǔ) 的，而是在酶和底物結(jié)合的過(guò)程中，底物分子或酶 分子，有時(shí)是兩者的構(gòu)象同時(shí)發(fā)生了一定 的變化后才互補(bǔ)的，這時(shí)催化基團(tuán)的位置也正 好在所催化底物鍵的斷裂和即將生成鍵的適當(dāng) 位置。 酶分子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) ? 酶分子中促使底物發(fā)生化學(xué)變化的部位稱(chēng)為催化部位 。大部分反應(yīng)屬第二類(lèi)。 三、 影響酶催化效率的有關(guān)因素 （一） 底物和酶的鄰近效應(yīng) (approximation, proximity)與定向效應(yīng) (oritntation) 酶
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