【正文】 ?概念 從應用目的出發(fā)，研究酶的產生、酶的制備與改造，酶反應器，以及酶個方面應用的技術科學。 ?分類 ? 化學酶工程 ? 生物酶工程 名詞術語 ? 酶（ enzyme） : 生物催化劑，除少數 RNA外幾乎都是蛋白質。酶不改變反應的平衡，只是通過降低活化能加快反應的速度。 ? 酶活力單位（ U， active unit）： 酶活力的度量單位。 1961年國際酶學會議規(guī)定：1個酶活力單位是指在特定條件（ 25℃ ，其它為最適條件）下，在 1分鐘內能轉化 1微摩爾底物的酶量，或是轉化底物中 1微摩爾的有關基團的酶量。 ? 活化能（ activation energy）： 將一摩爾反應底物中的所有分子由基態(tài)轉化為過渡態(tài)所需要的能量。 ? 活性部位（ active site） : 酶中含有底物結合部位和參與催化底物轉化為產物的氨基酸殘基的部分?；钚圆课煌ǔ６嘉挥诘鞍踪|的結構域或亞基之間的裂隙或是蛋白質表面的凹陷部位，通常都是由在三維空間上靠得很近的一些氨基酸殘基組成的。 ? 酸 堿催化（ acidbase catalysis）：質子轉移加速反應的催化作用。 ? 共價催化（ covalent catalysis）： 一個底物或底物的一部分與催化劑形成共價鍵，然后被轉移給第二個底物。許多酶催化的基團轉移反應都是通過共價催化方式進行的。 ? 靠近效應（ proximity effect）： 非酶促反應或酶促反應速率的增加是由于活性部位處反應劑有效濃度增大（底物靠近活性部位）的結果，這將導致更頻繁地形成過渡態(tài)。 ? 初速度 (initial velocity)： 酶促反應最初階段底物轉化為產物的速度，這一階段產物的濃度非常低，其逆反應可以忽略不計。 ? 米氏方程（ MichaelisMenten equation） : 表示一個酶促反應的起始速度（ v）與底物濃度（ [S]）關系的速度方程， v＝ Vmax[S]/（ Km+[S]）。 ? 米氏常數（ Michaelis constant,）（ Km）： 對于一個給定反應，導致酶促反應速度的起始速度（ v0）達到最大反應速度（ Vmax）一半時的底物濃度。 ? 雙倒數作圖（ doublereciprocal plot） : 也稱之 LineweaverBurk作圖。一個酶促反應速度的倒數（ 1/v）對底物濃度的倒數（ 1/[s]）的作圖。 X和 y軸上的截距分別代表米氏常數（ Km）和最大反應速度（ Vmax）的倒數。 ? 競爭性抑制作用（ petitive inhibition）： 通過增加底物濃度可以逆轉的一種酶抑制類型。一個競爭性抑制劑通常與正常的底物或配體競爭同一個蛋白質的結合部位。這種抑制使得 Km增大，而 Vmax不變。 ? 非競爭性抑制作用（ nonpetitive inhibition）： 抑制劑不僅與游離酶結合，也可以與酶 底物復合物結合的一種酶促反應抑制作用。這種抑制使得Vmax變小，但 Km不變。 ? 反競爭性抑制作用（ unpetitive inhibition）： 抑制劑只與酶 底物復合物結合，而不與游離酶結合的一種酶促反應抑制作用。這種抑制作用使得Vmax， Km都變小，但 Vmax/Km比值不變。 ? 酶原（ zymogen）： 通過有限蛋白水解能夠由無活性變成具有催化活性的酶前體。 ? 調節(jié)酶（ regulatory enzyme）： 位于一個或多個代謝途徑內的一個關鍵部位的酶，它的活性根據代謝的需要被增加或降低。 ? 別構酶（ allosteric enzyme）： 一種其活性受到結合在活性部位以外部位的其它分子調節(jié)的酶。 ? 別構調節(jié)劑（ allosteric modulator） : 結合在別構酶的調節(jié)部位調節(jié)該酶催化活性的生物分子，別構調節(jié)劑可以是激活劑，也可以是抑制劑。 ? 同功酶 (isoenzyme或 isozyme)： 催化同一化學反應而化學組成不同的一組酶。它們彼此在氨基酸序列、底物的親和性等方面都存在著差異。 小結 ? 酶是生物催化劑，酶的顯著特點是催化效率高，具有底物和反應的特異性。除了某些 RNA之外，絕大部分酶是蛋白質，或是帶有輔助因子的蛋白質。酶可以按照它們催化的反應類型分為六大類：脫氫酶、轉移酶、水解酶、裂解酶、異構酶和合成酶。 ? 比活是每毫克酶蛋白所具有的酶活力單位數，比活測定是酶純化的監(jiān)測指標，對同一種酶來說，比活越高，酶的純度越高。 ? 酶也和其它催化劑一樣，可以通過降低反應的活化能來提高反應速度，使反應快速達到平衡點，但酶不能改變平衡點。 ? 酶活性部位是一個具有三維結構的疏水裂隙，除了含有疏水性氨基酸殘基，還含有少量的極性氨基酸殘基，極性氨基酸常常參與酶的催化反應。酶活性部位的可離子化和可反應的氨基酸殘基形成酶的催化中心。 ? 酶催化的兩個主要模式是酸堿催化和共價催化。在酸堿催化中，活性部位的弱酸給出質子，而堿接收質子，質子轉移可以促進反應進行。在共價催化中底物或底物中的質子與酶共價結合形成一個反應的中間產物。 ? 酶促反應速度的提高的很大程度上依賴于底物與酶的結合。底物靠近和定向于酶的活性部位，使得活性部位的反應物濃度急劇增高，結果大大加速了酶促反應。底物誘導酶結合，一旦酶結合底物后又使底物變形，當底物達到過渡態(tài)時，酶對底物的親和力最大，使反應活化能降低，容易將底物轉化為產物。 ? 酶動力學實驗涉及到反應條件的系統(tǒng)變化和相應的反應速率的測定。酶動力學測定常常是測定反應的起始速度。酶促反應的第一步是形成非共價的酶 底物復合物。酶促反應相對于酶濃度是一級反應，相對于底物濃度的變化表現出典型的雙曲線特征。當酶被底物飽和時達到最大反應速度 Vmax。 MichaelisMenten方程描述了這樣的動力學行為。 ? 米氏常數 Km等于最大反應速度一半時的底物濃度，就是說此時有一半的酶分子被底物飽和了。動力學常數可以利用計算機分析動力學實驗數據來確定，或是通過雙倒數作圖法測定。一個酶的催化常數（ kcat）或轉換數等于每個酶分子（或是每個活性部位）每秒鐘轉換底物（轉換成產物）的最大分子數，在數值上 kcat等于 Vmax除以總酶濃度。當 kcat很小可以忽略時， Km是酶對底物親和力的量度： Km越小，表明酶對底物的親和力越大。 ? 酶促反應的速度也受到抑制劑的影響。酶抑制劑可分為可逆和不可逆抑制劑。可逆抑制劑與酶非共價結合，可逆抑制包括競爭性抑制（ Km增加，而 Vmax不變）、反競爭性抑制（ Km和 Vmax都成比例地減少）、非競爭性抑制（ Vmax減少、純的非競爭性抑制 Km不變，而混合型非競爭性抑制中 Km增大或減少）。不可逆抑制劑與酶共價結合，酶用不可逆抑制劑處理后，然后測定蛋白質片段的序列，有可能確定活性部位的氨基酸殘基，有可能解釋酶催化的機制。 ? 酶促反應受 pH和溫度的影響，大多數酶都存在一個最適 pH和最適溫度，但最適 pH和最適溫度都不是酶的特征常數。在最適 pH和最適溫度下酶促反應具有最大反應速度，大多數酶的反應速度 pH以及反應速度 溫度曲線是鐘型曲線。 ? 別構調節(jié)劑通過作用于代謝中關鍵酶活性部位以外的部位調節(jié)代謝過程，這樣關鍵的酶又稱之別構酶，一般都是寡聚酶。別構酶表現出的動力學曲線是 S型曲線（反應速度對底物濃度），不是雙曲線型。別構調節(jié)劑通過控制 R： T比例改變調節(jié)酶 Km或 Vmax值。酶的活性也可以通過共價修飾調節(jié)，常見的共價修飾是酶的磷酸化，磷酸化常發(fā)生在活性部位的絲氨酸、蘇氨酸和酪氨酸殘基側鏈上。 思考題 ? 稱取 25mg蛋白酶粉配制成 25毫升酶溶液，從中取出 ，以酪蛋白為底物，用 Folin酚比色法測定酶活力，得知每小時產生 1500微克酪氨酸。另取 2毫升酶液，用凱氏定氮法測得蛋白氮為 克（蛋白質中氮的含量比較固定： 16％）。若以每分鐘產生 l微克酪氨酸的酶量為 1個活力單位計算。根據以上數據求：（ a） 1毫升酶液中所含蛋白質量及活力單位。（ b）比活力。（ c） 1克酶制劑的總蛋白含量及總活力。 ? 新掰下的玉米的甜味是由于玉米粒中的糖濃度高?？墒顷碌挠衩踪A存幾天后就不那么甜了，因為 50％糖已經轉化為淀粉了。如果將新鮮玉米去掉外皮后浸入沸水幾分鐘，然后于冷水中冷卻，儲存在冰箱中可保持其甜味。這是什么道理？