酶与蛋白质工程第2章酶与酶工程ppt课件.ppt

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1、第二讲酶与酶工程酶的概念酶是一类由活细胞产生的对其特异底物具有高效催化作用的特殊蛋白质或核酸简单地说，酶是一类由活细胞产生的生物催化剂酶作为生物催化剂的特点高效性专一性反应条件温和酶的催化活性可调节控制(一)根据酶的化学组成分类：1、单纯酶：只含有蛋白质成分，如：脲酶、溶菌酶、淀粉酶、脂肪酶、核糖核酸酶等2、结合酶：含有蛋白成分(酶蛋白)和非蛋白成分(辅助因子)酶的分类*两部分在催化反应中的作用酶蛋白决定反应的特异性辅助因子决定反应的种类与性质蛋白质部分：酶蛋白辅助因子金属离子小分子有机化合物全酶维生素铁卟啉(二)根据酶蛋白结构特点分类单体酶：由一条肽链组成的酶分

2、子寡聚酶：由两条或多条肽链组成的酶分子。为大多数酶多酶复合体：由多种酶彼此聚合形成的复合体,催化连续的一系列相关反应。丙酮酸脱氢酶复合体多功能酶：一条多肽链上含有两种或两种以上催化活性的酶，往往是基因融合的产物。高等动物的脂肪酸合酶由几种不同功能的酶彼此聚合形成的多酶复合物一些多酶体系在进化过程中由于基因的融合，多种不同催化功能存在于一条多肽链中，这类酶称为多功能酶由单肽链构成的，含有若干个酶活性结构域活性中心：酶分子中结合底物并起催化作用的少数氨基酸残基形成的一定空间结构。包括底物结合部位和催化部位酶的活性中心酶活性中心结合部位：与底物结合，使底物与酶的一定构象

3、形成复合物，决定酶的专一性催化部位：影响底物中某些化学键的稳定性，催化底物转变成产物的部位，决定酶的催化效率和催化反应的性质酶活性中心的特点a.酶的活性中心位于酶分子表面的”空穴“中，为非极性环境b.酶的活性中心只有几个氨基酸组成，多为极性氨基酸c.活性中心的几个氨基酸残基在一级结构上可能相距很远，甚至位于不同肽链上，通过肽链的盘绕折叠而在空间结构上相互靠近，形成一个能与底物结合并催化底物形成产物的位于酶蛋白分子表面的特化的空间区域d.酶的活性中心具有柔性，可与底物诱导契合发生相互作用e.酶的活性中心与底物的结合通过次级键酶活性中心的特点必需基团：在酶分子中有一些

4、基团对维持酶活性中心应有的空间构象及发挥正常的催化活性是必需的，若将这些基团改变后会导致酶的催化活性减弱甚至丧失活性中心内外都可以有必需基团酶必需基团非必需基团活性中心活性中心外基团结合基团催化基团酶的专一性机制诱导契合学说该学说认为酶表面并没有一种与底物互补的固定形状，而只是由于底物的诱导才形成了互补形状E+SP+EES能量水平反应过程GE1E2酶（E）与底物（S）结合生成不稳定的中间物（ES），再分解成产物（P）并释放出酶，使反应沿一个低活化能的途径进行，降低反应所需活化能，所以能加快反应速度E+SE-SP+E中间产物学说酶的高效性机制邻近效应和定

5、向效应在酶促反应中，底物分子结合到酶的活性中心一方面底物在酶活性中心的有效浓度大大增加，有利于提高反应速度；另一方面，由于活性中心的立体结构和相关基团的诱导和定向作用，使底物分子中参与反应的基团相互接近，并被严格定向定位，使酶促反应具有高效率和专一性特点邻近定向效应酶促反应动力学酶促反应动力学是研究酶促反应的速度以及影响酶反应速度的各种因素的科学影响酶反应速度的因素有：底物浓度、酶浓度、温度、pH值、激活剂、抑制剂等在低底物浓度时,反应速度与底物浓度成正比，为一级反应底物浓度增大与速度的增加不成正比,为混合级反应当底物浓度达到一定值，几乎所有的酶都与底物结合后，反

6、应速度达到最大值Vmax，此时再增加底物浓度，反应速度不再增加，表现为零级反应底物浓度对酶促反应速度的影响V-S曲线底物浓度对酶促反应初速度的影响V初Vmax低1913年，德国化学家Michaelis和Menten根据中间产物学说对酶促反应的动力学进行研究，推导出了表示整个反应中底物浓度和反应速度关系的著名公式，称为米氏方程米氏方程酶浓度对酶反应速度的影响在有足够底物和其他条件不变的情况下，反应速度与酶浓度成正比即：当[S]>>[E]时，V=Km×[E]温度对酶反应速度的影响一方面是温度升高,酶促反应速度加快另一方面,温度升高,酶的高级结构将发生变化或变性，导致酶

7、活性降低甚至丧失因此大多数酶都有一个最适温度。在最适温度条件下,反应速度最大最适温度不是一个固定的常数pH对酶反应速度的影响酶反应的最适pH(optimumpH)酶的最适pH也不是一个固定的常数，它受到底物的种类、浓度；缓冲液的种类、浓度;酶的纯度;反应的温度、时间等的影响激活剂对酶反应速度的影响1.无机离子(1)一些金属离子，如Na+、K+、Mg2+、Ca2+、Cu2+、Zn2+、Fe2+等(2)阴离子：如Cl-、Br-、I-、CN-等凡能提高酶活力的物质都是酶的激活剂,激活剂对酶的作用具有一定的选择性2.有机分子还原剂：抗坏血酸、半胱氨酸、谷胱甘肽金属螯合剂：

8、EDTA抑