第六章 酶学(三) 重要酶类及其活性调节

酶偶联分析法
（1）分光光度法（spectrophotometry） 该法要求酶的底物和产物在紫外或可见光 部分光吸收不同。 如氧化还原酶类。
优点：简便、迅速、准确
一个样品可多次测定，有利于动力学研究 可检测到10-9mol/L水平的变化。
（2）荧光法（fluorometry）——放射测量法 该法要求酶反应的底物或产物有荧光变化。 主要优点：灵敏度高，可以检测10-12mol/L的样品 酶蛋白分子中的Tyr、Trp、Phe残基以及 一些辅酶、辅基，如NADH NADPH、FMN、 FAD等都能发出荧光。
2）协同效应（cooperative effect）
协同效应：一个效应物分子与变构酶的变构中心 结合，对第二个效应物分子的结合产生影响，称 协同效应 同促效应：配体相同，当一个效应物与酶结合后， 影响另一相同的效应物与酶的另一部位结合。 异促效应：配体不同，当一个效应物与酶结合后， 影响另一不同效应物与酶另一部分结合。
要的理论意义和广泛的应用前景。
抗体酶（abzyme）：是具有催化能力的免疫球 蛋白，又称为催化性抗体。
（三）同工酶
定义：
指能催化相同的化学反应，但酶本身的分 子结构组成、理化性质、免疫功能和调控特
性等方面有所不同的一组酶。
在同一种属中由不同基因或等位基因编码
的多肽链组成的单体、纯聚体或杂交体。
同工酶的概念在1959年由Marker和Moller提 出，他们发现的同工酶是乳酸脱氢酶（LD）
酶的纯度鉴定：
聚丙烯酰胺凝胶电泳法 等电聚焦电泳法
（三）酶工程（主要自学）
酶工程（enzyme engineering）：是研究酶的生 产和应用的一门技术性学科，是把酶学到基本 原理、化学工程技术及基因重组技术有机结合
在一起而形成的新型应用技术。
化学酶工程
生物酶工程
五、酶学发展及动向
三、酶工程
第三章 酶学
（Chemistry of Enzyme）
八、酶活性的调节
（一）酶活性的调节方式
1、通过改变酶的数量和分布来调节酶的活性
2、通过改变细胞内已有的酶分子的活性来 调节酶的活性
（1）改变酶的结构（别构调节、可逆的共价修 饰调节、酶原激活等）
（2）通过直接影响酶与底物的相互作用来调节 酶的活性（竞争性抑制剂等）
4、测定酶活力时应注意几点
（1）应测反应的初速度 （2）酶的反应速度一般用 单位时间内产物的增加量来
产 物 浓 度 [P]
表示。 （3）测酶活力时应使反应温度、
pH、离子强度和底物浓度等因
素保持恒定。
（4）测定酶反应速度时，应 使[S]>>[E]。
(t)
5、测定酶活力的一般方法
分光光度法 荧光法
酶的别构（变构）效应示意图
效应剂
别 构 中 心
活性 中心
相关概念
（ 1 ）调节物：也称效应物，对酶分子具有别构调节 作用的化合物。一般是酶的底物或底物类似物或代
谢的终产物。结合在酶的别构中心，负责调节酶促
反应的速度。
（ 2 ）正效应物：指效应物的结合使酶活性升高，也
称别构激活剂。 （3）负效应物: 指效应物的结合使酶活性降低，也称 别构抑制剂。
有的酶原可以视为酶的储存形式。在需要
时，酶原适时地转变成有活性的酶，发挥其催
化作用。
九、核酶、抗体酶与同工酶
奥尔特曼（Altman）
（一）核酶
切赫（Cech）
1982年美国 Cech和Altman发现四膜虫的rRNA前体能在完 全没有蛋白质的情况下进行自我加工，证明RNA具有催化活 性，因此共获1989年度诺贝尔化学奖。
S
S
S S
S
S S S
S
S S S S
亚基全部 处于R型
亚基全部 处于T型
依次序变化
齐变模型（MWC）： 1965年由Monod、 Wyman和Changeux提出。
T状态（对称亚基）
S
S
S
S S
S
S S S
S
S S S S
R状态（对称亚基） 对称亚基 齐步变化 对称亚基
（三）可逆的共价修饰调节


（三）核酶的研究意义与应用前景
RNA既能携带遗传信息 又有生物催化功能。 ——RNA可能早于蛋白质和DNA， 是生命起源中首先出现的生物大分子 切割癌基因、致病病毒基因
九、核酶、抗体酶与同工酶
（一）核酶 （二）抗体酶
1986年Schultz和Lerner等人研制成工抗体酶 （abzyme），这一研究成果对酶学研究具有重
随后的研究表明： L19RNA具备酶促催化的几个特征：
高度的底物专一性 遵循Michaelis-Menten动力学 对竞争性抑制剂的敏感性
(2) 1992年，Piccirilli等发现L19RNA具有氨 酰酯酶的活性，催化氨酰酯水解。 (3) L19RNA还有限制性内切酶作用： -CpUpCpUpN- + G -CpUpCpU +GpN

酶原(zymogen)：有些酶（如消化系统中的各种
蛋白酶）以无活性的前体形式合成和分泌，然后 输送到特定部位；当功能需要时，经特异性蛋白 酶的作用转变为有活性的酶而发挥作用。这些不
具有催化活性的酶的前体(precursor)称为酶原。

酶原的激活：某种物质作用于酶原使之转变为有
活性的酶的过程称为酶原的激活。
酶原激活的机理
酶 原 在特定条件下 一个或几个特定的肽键断裂，水解 掉一个或几个短肽
分子构象发生改变 形成或暴露出酶的活性中心
肠激酶
胰蛋白酶
缬天天天天赖异缬甘
组
46
丝
18 3
S S S 活性中心
S
缬天天天天赖
缬 异甘组 丝 S S
S
S
胰蛋白酶原的激活过程

酶原激活的生理意义
避免细胞产生的酶对细胞进行自身消化， 并使酶在特定的部位和环境中发挥作用，保证 体内代谢正常进行。
（二）酶活力的测定方法
1、酶活力（enzyme activity, 也称酶活性）
指酶催化一定化学反应的能力，用在一定条件 下酶所催化反应的反应速度来表示。
2、酶活力单位（activit unit）
酶活力的大小用酶活力单位来表示，简称酶单 位（unit, U），就是表示酶量多少的单位。其表示
方法与所用的测定方法有关。
共价修饰(covalent modification) 在其他酶的催化作用下，某些酶蛋白肽链上 的一些基团可与某种化学基团发生可逆的共价结 合，从而改变酶的活性，此过程称为共价修饰。

常见类型：磷酸化与脱磷酸化（最常见）
乙酰化和脱乙酰化
甲基化和脱甲基化 腺苷化和脱腺苷化 -SH与-S-S互变
（四）酶原及酶原激活
酶活力单位的表示方法
国际单位(IU)：1961年
在最适条件下，每分钟催化1μmol底物转化为 产物所需的酶量为一个国际单位。 催量单位(katal)：1972年 指在最适条件下，每秒钟使１mol底物转化为 产物所需的酶量为1Kat单位。
崔量单位与国际单位之间的关系：1Kat＝6×107IU ， 可以用纳Kat、微Kat来进行换算。
正协同效应：指效应物分子与变构酶结合后， 本身构象发生变化，有利于后续底物分子或调节 物分子的结合。 负协同效应：指效应物分子与变构酶的结合后， 本身构象发生变化，不利于后续底物分子或调节 物分子的结合。
正、负协同效应别构酶与米氏酶动力学比较
别构酶调节的两种模型
序变模型（KNF）： 1966年由Koshland、Nemethy和Filmer 提出 S
（二）酶的别构调控
1、定义：
酶的调节部位可以与某些化合物可逆地非 共价结合，使酶发生结构的变化，进而改变酶
的催化活性，这种酶活性的调节方式称为酶的
别构调节
（二）酶的别构调控
2、变构酶（别构酶）及别构调节
1）变构酶（别构酶）
有些酶可以与某些化合物（称为变构剂）发生 非共价结合，引起酶分子构象的改变，对酶起到
酶工程：指酶制剂在工业上的大规模生产和 应用。 1、化学酶工程： 由酶学与化学工程技术相结合而形成。 通过化学修饰、固定化处理、甚至化学 合成法等手段改善酶的性质，以提高催 化 效率及降低成本。
五、酶学发展及动向
2、生物酶工程：
是在化学酶工程基础上发展起来的，是以酶学和 DNA重组技术为主的现代分子生物学技术相结合 的产物。包括： 1）用DNA重组技术大量生产酶； 2）对酶基因进行修饰，产生突变酶； 3）设计新的酶基因，合成自然界不曾有过的、性能 稳定、催化效率更高的新酶。
3、酶的比活力(specific activity，也称比活性)
比活力：指每mg酶蛋白所具有的酶活力单位数，
一般用U/mg蛋白质来表示。 比活力＝总活力单位数÷蛋白质总毫克数 ＝活力单位数÷mg蛋白质 (杂蛋白:包括酶蛋白及含非酶蛋白） 比活力是衡量酶纯度的重要指标之一
比活力有时也可用每g或每ml酶制剂含多少个 活力单位来表示。
乙醇脱氢酶 例：乙醇 + NAD+ 乙醛 + NADH + H+
（3）酶偶联分析法(enzyme coupling assay) 第一个酶的产物为第二个酶的底物，这
两个酶系统在一起反应。
E E 1 2 P S P 1 2
P1无光吸收或荧光变化，偶联后, P2有光
吸收或荧光变化。
(4) 1997年，Zhang和Cech用人造的RNA分子 催化合成了肽链，表明RNA具有肽基转移酶活性。 (5) 原核生物RNaseP和 兔肌1，4- -葡聚糖分枝酶
均包括RNA+蛋白组分，
起催化作用的都是RNA。