《动物生物化学》授课内容内容第六章酶6.1概述酶（Enzyme）是细胞内加速化学反应的生物催化剂。一、酶的生物学意义：①由细胞产生，一定条件下能催化专一性化学反应的生物大分子。②酶是生物体内各种化学变化的主要参与者，控制着体内物质分解、转化、合成以及能量代谢等所有新陈代谢全过程。③很多疾病是由于酶的功能障碍、缺失、变异而引起。④酶是现代生物技术中不可缺的重要工具。另：生物能量学（bioenergetics）1、自由能（freeenergy）任何物质都具有能量。一种物质转变为另一种物质的过程，也伴随能量的转移。这些可转移的能量就是自由能（G）。热力学第二定律：G=H–S∙T一个体系从高能向低能变化，可放出部分自由能推动自发反应，这是放能过程；反之，环境向这个体系施加能量，推动体系从低能向高能转化，这个过程是吸能过程。ΔG=ΔH–ΔS∙TΔG>0为吸能反应ΔG<0为放能反应2、能量耦联反应不同的耗能反应与供能反应，通过某种方式在相同的时间和空间内，同时或相继进行，并在能量和物质形态上发生互换关系。这就是偶联关系。在生物酶催化下，反应遵守高效（节约时间、空间和能量）、准确（无干扰）、精密（可调控）原则。二、酶催化特性一般特性1、降低反应活化能、不改变反应平衡点和平衡常数；2、用量少，效率高，反应前后的总量不变；3、加快反应速度，可缩短反应时间。独特特性1、高度专一性酶对底物（Substrate）有严格的选择性。绝对专一性（对底物和反应类型都有严格专一性）相对专一性（对底物或反应类型的要求不很严格）有键专一性和基团专一性两种。立体专一性（对底物的立体结构有专一性）同分异构体则不能催化，如催化L型分子的酶，一般不催化D型底物分子。2、催化条件温和但要求严格催化条件为常温（20—37℃）、常压（1个大气压）、中性（PH6.3—7.8）、水环境等。生物酶是活性大分子，对环境条件非常敏感、要求严格,否则易失活。凡使蛋白质变性的因素都会直接影响酶活性与催化效率。如：酸碱物质、温度、重金属离子、高压、化学变性剂等，都可影响酶活性（即催化能力）。3.催化效率高，反应严格受控酶促反应高效、快速；分子反复使用（使用后即可恢复原来构象），酶总量保持很低浓度。酶活性大小、浓度、底物浓度、产物数量等，都会受到多种途径严格调控。如：酶的合成调控（基因水平上）、酶的活性调控（蛋白修饰、酶原激活、抑制剂作用）、催化过程调控（变构效应、底物浓度以及环境条件）、反馈调控（产物浓度、辅助因子等环节调控）等，另外还有神经调控、激素调控等途径。三、酶命名与分类有两个系统，习惯命名法以反应底物（S）、反应特点、酶来源命名；系统命名法以底物（S）+反应特点国际酶学委员会（EnzymeCommission,EC）将所有的酶按它们所催化的反应的性质分为六大类。四、酶活力测定1、酶活力与反应速度酶催化化学反应的能力称为酶活力。以反应速度的大小来衡量。速度大，则活力强。反应速度：单位时间内，产生的产物总量或消耗的反应物总量（mol/t）。正常条件下，酶促反应初期的产物浓度与时间呈线性关系，之后随反应的进行，反应速度在不断发生变化。酶的活性大小以反应初速度（线性关系）来表示较合理，并具有可比性。测定时间为0—10分钟，多数为测定产物增加值，并作时间/产物浓度曲线图，求出直线的斜率即为初速度。2、酶的活力单位定义：标准条件下，一分钟内，将1μmol的底物转化为产物所需的酶量为一个标准国际单位。在实际使用中，常用测定反应初速度后，对应换算成活力单位数。3、比活力定义：每毫克蛋白酶中所具有的酶活力单位数。比活力=酶活力数/蛋白酶重量（mg）纯化倍数=酶制剂的比活力/抽提液比活力回收率=（酶制剂总活力/抽提液总活力）×100%应用:1.某酶在一定条件下，5min内使30mmol底物转变为产物，问该酶的活力（IU）是多少？2.从某细胞中提取的一种蛋白水解酶的粗提液300mL含有150mg蛋白质，总活力为360单位。经过一系列纯化以后得到的4mL酶制品(含有0.08mg蛋白)，总活力为288单位。请问回收率是多少？纯化了多少倍？6．2酶的组成与辅助因子一、酶分类依据酶分子内肽链或亚基多少，则有如下之分：单体酶一条多肽链构成，只有三级结构，多为水解酶类；寡聚酶由两个以上亚基（或称单体）组成聚合物，具有复杂的四级结构。亚基间以非共价键连结，一定条件下可分离；酶蛋白分子量巨大。多酶复合体系几种活性不同、专一性不同的酶相互组合形成的酶复合体。分子量巨大，链式催化；一种酶催化的产物即成为另一种酶催化的反应物。为一种节约时间、空间、能耗（活化能、识别、运输）高效、定向、