最新d5 酶学基础蛋白质工程PPT课件教学讲义ppt.ppt

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1、d5酶学基础蛋白质工程PPT课件酶工程的概念从应用目的出发研究酶，在一定的生物反应装置中利用酶的催化性质，将相应原料转化成有用的物质。是酶学和工程学相互渗透结合形成的一门新的技术科学，是酶学、微生物学的基本原理与化学工程有机结合而产生的边缘科学1982年，RNA自我剪接功能（self-splicing），核酸类酶（ribozyme）改变了酶的传统概念酶是具有生物催化功能的生物大分子（蛋白质或RNA）蛋白类酶（P酶）核酸类酶（R酶）蛋白类酶的分类：1．氧化还原酶2．转移酶3．水解酶4．裂合酶5．异构酶6．连接酶（合成酶）1

2、．氧化还原酶(Oxidoreductase)包括脱氢酶(Dehydrogenase)、氧化酶(Oxidase)、过氧化物酶、氧合酶、细胞色素氧化酶等2．转移酶(Transferase)包括酮醛基转移酶、酰基转移酶、糖苷基转移酶、含氮基转移酶等3．水解酶(Hydrolase)脂肪酶、糖苷酶、肽酶等，水解酶一般不需辅酶4．裂合酶(Lyase)这类酶可脱去底物上某一基团留下双键，或可相反地在双键处加入某一基团。5．异构酶(Isomerase)此类酶为生物代谢需要对某些物质进行分子异构化，分别进行外消旋、差向异构、顺反异构等6．

3、连接酶（合成酶）(LigaseorSynthetase)这类酶关系很多生命物质的合成，其特点是需要三磷酸腺苷等高能磷酸酯作为结合能源，有的还需金属离子辅助因子。分别形成C-O键（与蛋白质合成有关）、C-S键（与脂肪酸合成有关）、C-C键和磷酸酯键。核酸类酶的命名分子内催化（incis）的R酶分子间催化（intrans）的R酶7.核酸酶（催化核酸）Ribozyme核酸酶是一类特殊的RNA，能够催化RNA分子中的磷酸酯键的水解及其逆反应。二、酶的催化共性酶参与生物化学反应，它能降低反应的活化能（分子参与化学反应时所需要的最低

4、能量），加快生化反应的速率，酶在反应过程中，其主体结构和离子价态可以发生某种变化，但在反应结束时，一般酶本身不消耗，并恢复到原来状态。专一性强酶催化反应有很高的选择性，一种酶仅能作用于一种物质或一类结构相似的物质进行某一种反应，这种特性称为酶的专一性或选择性。绝对专一性：一种酶只能催化一种化合物进行一种反应，天冬氨酸裂合酶相对专一性：一种酶能够催化一类具有相同化学键或基团的物质进行某种类型的反应键专一性：酯酶基团专一性：胰蛋白酶反应专一性：一种酶只能催化某化合物在热力学上可能进行的许多反应中的一种反应底物专一性：一种酶只

5、能催化一种底物立体专一性：一种酶只能作用于所有立体异构体中的一种效率高酶催化的转换数每个酶分子每分钟催化底物转化的摩尔数一般103min-1，碳酸酐酶高达3.6x107min-1。使反应活化能显著降低作用条件温和一般酶作用条件：常温、常压、pH值近中性特殊酶耐酸酶：胃蛋白酶pH=2-3耐热酶：Taq酶95C耐冻酶：极地微生物优点：专一性强、催化效率高、作用条件温和缺点：稳定性差、抗原性、游离酶只能一次性使用酶的特性改良：发现自然界的新酶、酶分子修饰、固定化ABA+B+KAB+KEa,0E2AK+BA---B---KA--

6、-KE1E3Ea反应进程能量催化剂作用机理A+BABKA+KAKAK+BAB+Kk2k1k-1酶催化反应历程Michaelis-Menten,Briggs,Haldane,Henry等人研究了酶催化反应动力学，并提出了酶促反应的历程如下：他们认为酶(E)与底物(S)先形成中间化合物ES,中间化合物再进一步分解为产物(P)，并释放出酶(E)，整个反应的速控步是第二步。对酶催化反应过程的机理，得到大量实验结果支持的是活性中间复合物学说，该学说认为酶催化反应至少包括两步，首先是底物S和酶E相结合形成中间复合物[ES]，然后该复

7、合物分解成产物P，并释放出酶E。例如：酶反应其反应机理可表示为根据化学动力学，反应速率通常以单位时间、单位反应体系中某一组分的变量来表示。对均相酶的催化反应，单位反应体系常用单位体积表示。反应的速率可表示为rs：底物S的消耗速率（mol/L﹒s）rp：产物P生成速率（mol/L﹒s）v：反应体系的体积（L）ns、np：底物S和产物P的质量（mol）t：时间（s）根据质量作用定律，P的生成速率可表示为：速率控制步骤在反应动力学中是一个重要的概念。在一个多步骤的反应体系中，其中反应速率最慢的一步称为速率的控制步骤，并且控制步

8、骤的速率决定了该反应的速率。“拟稳态”假设。认为由于反应体系中底物浓度要比酶的浓度高得多，中间复合物分解时所得到的酶又立即与底物相结合，从而使反应体系中复合物的浓度维持不变，即中间复合物的浓度不再随时间而变化。用稳态近似法处理酶催化反应的速率方程令酶的原始浓度为[E]0，反应达稳态后，一部分变为中间化合物[ES]，余