生物學(xué)]6酶學(xué)與酶工程-wenkub.com
2025-01-01 14:19 本頁(yè)面
【正文】 （二）誘導(dǎo)酶（ induced enzyme） 是指當(dāng)細(xì)胞中加入特定誘導(dǎo)物后誘導(dǎo)產(chǎn)生 的酶，它的含量在誘導(dǎo)物存在下顯著提高， 這種誘導(dǎo)物往往是該酶的類似物或底物本身。 六、同工酶和誘導(dǎo)酶 （一）同工酶（ isozyme or isoenzyme） 是指催化相同的化學(xué)反應(yīng)，但其蛋白質(zhì)分子結(jié) 構(gòu)、理化性質(zhì)和免疫性能等方面都存在明顯差異的 一組酶。通過(guò)專一的蛋白水解作用 來(lái)活化酶和蛋白質(zhì)，在生物體系中是經(jīng)常發(fā)生的， 例如消化系統(tǒng)酶原的激活、凝血機(jī)制等。這個(gè)不具生物活 性的蛋白質(zhì)稱為前體（ precursor）。 ATCase由催化亞基和調(diào)節(jié)亞基構(gòu)成， 催化亞基不與 ATP和 CTP結(jié)合，調(diào)節(jié)亞基與 ATP 和 CTP結(jié)合。當(dāng)?shù)诙€(gè)配體結(jié)合后，又可 導(dǎo)致第三個(gè)亞基類似變化，如此順序傳遞，直至最后 所有亞基都處于同樣的構(gòu)象。 ④ 當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)由一構(gòu)象狀態(tài)轉(zhuǎn)變至另一構(gòu)象狀態(tài)時(shí)，其分子對(duì)稱性不變。 ② 每一個(gè)亞基對(duì)一種配體（或調(diào)節(jié)物）只有一個(gè)位點(diǎn)。故協(xié)同指數(shù)又稱 飽和比值（ saturation ratio， Rs），即： 位點(diǎn)被 90%飽和時(shí)的底物濃度 位點(diǎn)被 10%底物飽和時(shí)的濃度 Rs = =81 1/n （ 3） K型效應(yīng)物和 V型效應(yīng)物：凡是改變底物的 Vmax的效應(yīng)物稱為 K型效應(yīng)物。這種 S 形曲線表明酶結(jié)合一分子底物（或調(diào)節(jié)物）后，酶 的構(gòu)象發(fā)生改變，這種新的構(gòu)象大大地增加對(duì)后續(xù) 底物分子的親和力，促進(jìn)后續(xù)分子與酶的結(jié)合，表 現(xiàn)為正協(xié)同性，這種酶稱為具有正協(xié)同效應(yīng)的酶。在別構(gòu)酶分子上有和底物結(jié)合和催化底物的活 性部位，也有和調(diào)節(jié)物或效應(yīng)物結(jié)合的調(diào)節(jié)部位，這 兩種部位可能在同一個(gè)亞基上，也可能分別在不同的 亞基上。凡能使酶分子發(fā) 生別構(gòu)作用的物質(zhì)稱為效應(yīng)物（ effector）或別構(gòu) 劑，通常為小分子代謝物或輔因子。它受到 終產(chǎn)物的反饋抑制。 （五） 金屬離子催化 1. 需要金屬的酶分類 （ 1） 金屬酶 (metalloenzymes) （ 2） 金屬 激活酶 (metalactivated enzyme) （六）協(xié)同效應(yīng) （七）活性部位微環(huán)境的影響 四、酶催化反應(yīng)機(jī)制的實(shí)例 胰凝乳蛋白酶（ chymotrypsin）選擇裂解 芳香族氨基酸如象 Phe、 Tyr羧基側(cè)鏈。 （二） 底物的形變 (distortion)和誘導(dǎo)契合 (induced fit) 當(dāng)酶遇到其專一性底物時(shí)，酶中某些基 團(tuán)或離子可以使底物分子內(nèi)敏感鍵中的某 些基團(tuán)的電子云密度增高或降低，使敏感鍵的一端更加敏感，底物分子發(fā)生形變，底物比較接近它的過(guò)渡態(tài)，降低了反應(yīng)活化能，使反應(yīng)易于發(fā)生。 （ 5） 多酶復(fù)合體的特性，使更復(fù)雜的多底物反應(yīng)按一定途徑進(jìn)行。 催化部位 catalytic site （二） 研究酶活性部位的方法 1. 酶分子側(cè)鏈基團(tuán)的化學(xué)修飾法 （ 1） 非特異性共價(jià)修飾 （ 2） 特異性共價(jià)修飾 2. 動(dòng)力學(xué)參數(shù)測(cè)定法 3. X射線晶體結(jié)構(gòu)分析法 4. 定點(diǎn)誘變法 二、酶催化反應(yīng)的獨(dú)特性質(zhì) 酶催化反應(yīng)的某些獨(dú)特性質(zhì)為許多反應(yīng)所 共有，可概括如下： （ 1） 酶反應(yīng)可分為兩類，一類反應(yīng)僅僅涉及 到電子的轉(zhuǎn)移，這類反應(yīng)的速率或轉(zhuǎn)換數(shù)在 108s1數(shù)量級(jí)；另一類反應(yīng)涉及到電子和質(zhì)子兩 者或者其它基團(tuán)的轉(zhuǎn)移，它們的速率在 103s1數(shù) 量級(jí)。 酶活性中心示意圖 ? 結(jié)合部位 Binding site ? 酶分子中與底物結(jié)合的部位或區(qū)域一般稱為結(jié)合部位。 （ 2） 酶的活性部分是一個(gè)三維實(shí)體。通常又將活性部位分為結(jié)合部位 和催化部位，前者負(fù)責(zé)與底物的結(jié)合，決定酶的專 一性；后者負(fù)責(zé)催化底物鍵的斷裂形成新鍵，決定 酶的催化能力。作為激活劑的金屬離子有 K+、 Na2+ 、 Ca2+ 、 Mg2+ 、 Zn2+ 及 Fe3等離子，無(wú)機(jī)陰離子如： Cl 、 Br 、 I 、 CN 、 PO43 ，氫離子，中等大小的有機(jī) 分子以及具有蛋白質(zhì)性質(zhì)的大分子物質(zhì)等都可作為 激活劑。 pH影響酶活力的原因可能有以下幾個(gè)方面： （ 1） 過(guò)酸或過(guò)堿可以使酶的空間結(jié)構(gòu)破壞，引起 酶構(gòu)象的改變，酶活性喪失。 在較低的溫度范圍內(nèi)，酶反應(yīng)速率隨溫度升 高 而增大，但超過(guò)一定溫度后，反應(yīng)速率反而下降， 因此只有在某一溫度下，反應(yīng)速率達(dá)到最大值，這 個(gè)溫度就稱為酶反應(yīng)的最適溫度（ opptimum temperature)。 這類抑制劑可稱為抗代謝物或代謝類似物。 在低濃度時(shí)對(duì)某些酶的活性產(chǎn)生抑制作用，一 般可以使用金屬螯合劑如 EDTA、半胱氨酸等螯合 除去有害的重金屬離子，恢復(fù)酶的活力。 竟?fàn)幮砸种? 竟?fàn)幮砸种? 竟?fàn)幮砸种? 2. 非競(jìng)爭(zhēng)性抑制 底物與抑制劑同時(shí)和酶結(jié)合，兩者沒(méi)有競(jìng)爭(zhēng) 作用。由于酶的必 需基團(tuán)化學(xué)性質(zhì)的改變，但酶未變性，而引起酶活 力的降低或喪失稱為抑制作用（ inhibition）。v/[S]以 v~v/[S]作圖得一直線，其 縱軸截距為 Vmax，斜率為 Km。 Vmax與 Km相似，同一種酶對(duì)不同底物的 Vmax也不同， pH、溫度和離子強(qiáng)度等因素也影響 Vmax的數(shù)值。 If [S]Km, 2. 動(dòng)力學(xué)參數(shù)的意義 （ 1）米氏常數(shù)的意義 ① Km是酶的一個(gè)特征常數(shù)， Km的大小只與酶的 性質(zhì)有關(guān)，而與酶濃度無(wú)關(guān)。隨著底物濃度的增加，反應(yīng)速 率不再按正比升高，反應(yīng)表現(xiàn)為混合級(jí)反應(yīng)。 酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的研究既有重要的理論意義， 又具有一定的實(shí)踐意義。 1Kat＝ 6?107IU， 3. 酶的比活力（ specific activity） 酶的比活力代表酶的純度，國(guó)際酶學(xué)委員會(huì)規(guī)定 比活力用每 mg蛋白質(zhì)所含有的酶活力單位數(shù)表示。酶單位的定義是：在一定條件 下，一定時(shí)間內(nèi)將一定量的底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物所需要的酶 量。 回本章目錄 五、酶的活力測(cè)定 酶活力（ enzyme activity）也稱為酶活性， 是指酶催化一定化學(xué)反應(yīng)的能力。但是 對(duì)于分類和命名還沒(méi)有統(tǒng)一的原則和規(guī)定。 (5) 異構(gòu)酶 Isomerase OC H 2 O HO HO HO HO H OC H 2 O H C H 2 O HO HO HO H? 合成酶，又稱為連接酶，能夠催化 CC、 CO、CN 以及 CS 鍵的形成反應(yīng)。 ? 主要包括醛縮酶、水化酶及脫氨酶等。 ? 如，乳酸 (Lactate)脫氫酶催化乳酸的脫氫反應(yīng)。 1. 氧化還原酶類（ Oxidoreductases）： Any enzyme which catalyzes a reduction has to also catalyze the reverse (oxidation) reaction, thus the doublebarreled name oxidoreductase. 2. 轉(zhuǎn)移酶類（ Transferases） : A mon example involves transfer of a phosphate between ATP and a sugar molecule. 3. 水解酶類（ Hydrolases） : The hydrolysis of
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