Chapter4 酶
2015酶工程第5章 酶的非水相催化
5.1.2 气相介质体系：
a. 某些酶在液相中受到一定限制，如酶和辅酶操作不稳定、 底物和产物溶解性差、产物抑制，在气相中得以克服； b. 适用于易于挥发底物或能转化为气体的物质的酶催化反应；
c. 气体密度低，易扩散，气相中酶催化作用与液相明显不同。
例：Hwang 等人研究醇氧化酶在气相中催化的反应
• 底物特异性
• 立体选择性 • 区域选择性 • 键选择性 • 热稳定性 有机相中酶能够催化新的反应， 生成新产物
• pH特性
–酶在有机介质中的催化特性 —— 底物特异性
• 有机介质中的酶活性中心结合部位与底物的结合状态 改变，致使酶的底物特异性改变。
N-乙酰-L-苯丙氨酸乙酯
N-乙酰-L-丝氨酸乙酯
有机溶剂介质体系类型： (1) 微水-有机溶剂单相体系 (2) 水-有机溶剂单相体系
(3) 水-有机溶剂双相体系
(4) 正胶束体系
(5) 反胶束体系
不管采用何种有机介质反应体系，酶催化反应的介质中都含 有机溶剂和一定量的水。它们都对催化反应有显著的影响。
(1) 微水-有机溶剂单相体系
又称微水介质体系、非极性有机溶剂-酶悬浮体系 有机溶剂(98%)： 烃、醚、芳香族、卤代烃 水(<2%)： 酶分子的结合水，维持酶催化活性 酶： 悬浮状态；不溶的固相酶，结晶/冻干 /沉淀状态；或吸附在固体载体表面 特征： 酶稳定性好，分散性差，催化效率低 适用于： 水解类酶，减少含水量利于合成反应
5.1.3 超临界流体介质体系：
a. 超临界流体（supercritical fluid, SCF）是指温度和压力 超过某物质临界点所形成的可压缩性高密度流体，介于气 液之间，如CO2, SO2, C2H4，CO2最常用，廉价无毒。 b. 具有高扩散系数、低黏度和低表面张力,使底物向酶的传 质速度加快，提高反应速度; c. 可以改变酶的特性，如底物专一性、区域选择性和对映体 选择性，增强酶的稳定性。 例：超临界 CO2 中南极假丝酵母脂肪酶催化葡萄糖酰化反应
细胞生物学与细胞工程名词解释
Chapter1绪论1、细胞（cell）：细胞是由膜包围着含有细胞核（或拟核）的原生质所组成，是生物体结构和功能的基本单位，也是生命活动的基本单体。
2、细胞生物学（cell biology）：是研究和揭示细胞基本生命活动规律的学科，它从显微、亚显微及分子水平上研究细胞结构与功能，细胞增殖、分化、代谢、运动、衰老、死亡，以及细胞信号转导，细胞基因表达与调控，细胞起源与进化等重大生命过程。
3、细胞工程（Cell Engineering）：以细胞为研究对象，运用细胞生物学、分子生物学等学科的原理和方法，按照人们的意志设计改造细胞的某些性状，从而培育出新的生物改良品种或通过细胞培养获得自然界中难以获得的珍贵产品的新兴生物技术。
Chapter2细胞的统一性与多样性1、原核细胞（prokaryotic cell）：没有明显可见的细胞核，同时也没有核膜和核仁，一般只有拟核。
2、真核细胞（eucaryotic cell）：是组成真核生物的细胞，具有典型的细胞结构，有明显可见的细胞核、核膜和核仁和核基质。
3、中膜体（mesosome）：中膜体又称间体或质膜体，是细菌细胞质膜向细胞质内陷折皱形成的，每个细胞有一个或数个；其中含有细胞色素和琥珀酸脱氢酶等呼吸酶；具有类似线粒体的作用，故称为拟线粒体。
4、细胞器（organelle）：存在于细胞中，用光镜、电镜或其他工具能够分辨出的，具有一定特点并执行特定机能的结构。
Chapter3细胞生物学研究方法1、分辨率（resolution）：是指能清楚的区分开两个质点间的最小距离。
2、显微结构（microscopic structure）：光镜下所见到的物体结构。
3、超微结构（ultrastructure）又称为亚显微结构（microscopic structure）：是在光学显微镜下观察不到而只能在电子显微镜下观察的结构。
Chapter4细胞质膜1、血影（Ghost）：将红细胞放入低渗溶液中，质膜破裂，同时释放出血红蛋白和其他可溶性蛋白，这时红细胞膜的仍然可以重新封闭起来，此时的红细胞被称为血影。
第七章有机介质中的酶反应
相同条件下纯水的蒸气压之比。该参数直接反应酶分子上 水分的多少，与体系中水含量及所用溶剂无关。
含义：水在体系中的固相（酶，载体），液相（含底物
的溶剂）和气相（液面上部的空间）之间进行分配，达到 平衡时各相水活度相等。
26
溶解在溶剂中的水
结合在酶分 子上的水
例：
当枯草杆菌蛋白酶从含有竞争性抑制剂（N-Ac-Tyr-NH2） 的水溶液中冻干出来后，再将抑制剂除去，该酶在辛烷中催 化酯化反应的速度比不含抑制剂的水溶液中冻干出来的酶高 100倍，但这样处理的酶在水溶液中其活性与未处理的酶相 同。
22
第二节 有机介质中酶促反应的条件
酶分子只有在空间构象完整的状态下，才具有 催化功能。在无水的条件下，酶的空间构象被 破坏，酶将变性失活。故此，酶分子需要一层 水化层，以维持其完整的空间构象－必需水 （essential water）。
太多的水会使酶积聚成团，导致疏水性底物较难进入 酶的活性部位，引起传质阻力。
37
二. 酶的选择
1. 酶种类的选择
应具有对抗有机介质变性的潜在能力，在有机 介质中能保持其催化活性构象。
2．酶形式的选择
（1）酶粉：
例如：有人研究a-胰凝乳蛋白酶在酒精中转酯反应， 发现催化活性随反应体系中酶量的减少而显著增加。
2.可提高酶的稳定性
8. 酶易于实现固定化。
3.能催化在水中不能进行的反 9.酶和产物易于回收。
应
10.可避免微生物污染。
4.可改变反应平衡移动方向
5.可控制底物专一性
6.可防止由水引起的副反应
10
三． 有机相酶反应具备条件
1． 保证必需水含量。 2． 选择合适的酶及酶形式。 3． 选择合适的溶剂及反应体系。 4． 选择最佳pH值。
抗体酶知识讲解
第七章 抗体酶 Chapter 7 Abzyme
第七章 抗体酶
一 概述 二 机制 三 制备 四 应用
一、抗体酶的发现与研究思路
酶的催化机理是降低活化能。
1946年,诺贝尔奖二次得主 美国化学家Linus Pauling 提 出酶催化反应的过渡态理论。
在酶催化的反应中，与酶的活性中心形成复合物 的实际上是底物形成的过渡状态，
基因工程的技术使得建立抗体基本的组合，并 根据需要构建适当序列的基因片段已成为可能。利用抗 体库技术，在将来也许有可能绕开免疫，产生完全由基 因工程构建的全新抗体酶。
（3） 拷贝法
用已知酶作为抗原免疫动物，通过单克隆技术， 制得抗该种酶的抗体。再以此种抗体免疫动物，再次采 用单克隆技术，经筛选与纯化，就可获得具有原来酶活 性的抗体酶(因为抗原与该抗产生的抗体具有互补性，经 过上述两次拷贝，就把酶的活性部位的信息翻录到抗体 酶上，使该抗体酶能高选择性地催化原酶所催化的反应)。
寻找过渡态类似物作为半抗原产生的抗体
可能具有酶活性
以稳定的过渡态类似物作为半抗原，诱导与其互补 构像的抗体，这样产生的抗体就能识别反应过程的真正过 渡态，该抗体即有酶催化反应的基本特征，可能成为一种
具有酶活性的抗体。
半抗原：能与对应抗体结合出现抗原-抗体反应、又不 能单独激发人或动物体产生抗体的抗原。它只有反应原 性，不具免疫原性，又称不完全抗原。
2、有更强的专一性和稳定性 抗体的精细识别使其能结合几乎任何天然的或合成的 分子
抗体酶催化反应的介质效应
酯解反应中介质效应 ： 抗体酶在有机溶剂中具稳定性。 脱羧反应中介质效应：有机溶剂引起脱羧反应速率增加。 酰基转移反应中介质效应 ：在疏水溶剂中，活性较高。
chapter4-酸碱理论
HCl
HF
键长/pm
160.9 > 141.4 > 127.4 > 91.7
键的解离能/ kJ·mol-1 297 < 368 < 431 < 569
K
θ a
1011 > 109 > 107 > 3.5×10-3
★ 比较同一周期元素二元酸的强度时, 键的极性成为 主要的影响因素。键的极性越大, 越容易发生向碱 的质子转移。
chapter4-酸碱理论
第一章 回归分析的性质
第四章 酸碱理论基础
维生素C（Vitamin C ，Ascorbic Acid）又叫L-抗坏血酸 C6H8O6（维生素C）+I2=C6H6O6（脱氢抗坏血酸）+2HI
五元环上羟基脱氢。
柠檬酸：
是生理学中将脂肪、蛋白质和糖转化为二氧化碳 的过程中的重要化合物。
经典的Arrhenius 酸碱理论
• 在水溶液中所有的酸都电离出氢离子， 所有的碱都电离出氢氧根离子，酸碱反 应就是H+和OH-反应生成水。
• 这个理论要求碱必须有OH-基团，但是 NH3这样的物质，虽然没有OH-基团， 但毫无疑问它也是碱。
• Arrhenius 酸碱理论另一个问题是没有 考虑到溶剂（H2O）担当的角色。 电离理论的局限性
为什么表观解离度与理论解离度有如此大的差异？
离子氛 ： 离子间通过静电力相互作用，每一个离子都被周
围带异号电荷的离子包围着，形成所谓离子氛。
lg Azz I
I 1 2 (b 1 z 1 2 b 2 z 2 2 b n z n 2 ) 1 2B b B z B 2
离子强度I 反映了溶液中离子间作用 力的强弱，I 值愈大，离子间的作用 力愈大，活度系数 γ 就愈小；反之， I 值愈小，离子间的作用力愈小，活 度系数 γ 就愈大。
生化英文名词解释
名词解释Glossary第一章蛋白质的结构与功能Chapter 1 Structure and Function of Proteinpeptide bond（肽键）：a covalent bond linking the α- amino group of one amino acid and theα-carboxyl group of another in a protein molecule.peptide（肽）：a molecule containing two or more amino acids linked by peptide bond. primary structure of protein（蛋白质的一级结构）：the amino acid sequence of a polypeptide.secondary structure of protein（蛋白质的二级结构）：the spatial arrangement of local portions of a polypeptide chain.tertiary structure of protein（蛋白质的三级结构）：the spatial arrangement of all the atoms of a protein or a subunit.quaternary structure of protein（蛋白质的四级结构）：the spatial arrangement of a protein that consists of more than one folded polypeptide chain or subunit.subunit（亚基）：an individual polypeptide chain that associates with one or more separate chains to form a complete protein.motif（模序）：a substructure formed with two or more secondary-structure peptide segments that are drawn close to each other.domain（结构域）：a region within a protein, particularly within a large polypeptide, that functions in a semi-independent manner.positive cooperativity（正协同效应）：an effect that the binding of one ligand to a protein facilitates the subsequent ligand binding.allosteric effect（变构效应）：an effect that a small molecule, called an effector, noncovalently binds to a protein and alters its activity.isoelectric point（pI）of protein （蛋白质的等电点）：the pH at which a protein has an equal number of positive and negative charges and hence bears no net charge. denaturation of protein（蛋白质变性）： the disruption of the natively folded structure of a protein caused by exposure to heat, radiation, or chemicals, or change in pH, that leads to an alteration of chemical, physical and biological properties of the第二章核酸的结构与功能Chapter 2 Structure and Function of Nucleic Aciddenaturation of DNA（DNA的变性）：the disruption of the native conformation of DNA by separation of the DNA double helix into its two component strands, due to heat, chemicals, or change in pH, etc.hyperchromic effect（增色效应）：the increase in ultraviolet absorbance of a DNA while the DNA is denatured.melting temperature（Tm, 融解温度）：the temperature corresponding to half the maximal increase in ultraviolet absorbance of a thermally denatured DNA.annealing（退火）：the process of returning a thermally denatured DNA to its original native structure when it is cooled gradually.第三章酶Chapter 3 Enzymessimple enzyme（单纯酶）：an enzyme that consists of only polypeptide chain(s). conjugated enzyme（结合酶）：an enzyme with its polypeptide portion(apoenzyme) linked to one or more substance other than amino acids, such as metals or small organic molecules.holoenzyme（全酶）：a complete enzyme consisting of the apoenzyme portion plus the cofactor component.essential group（必需基团）： a chemical group on the side chain of amino acid residue of an enzyme that is closely related to the activity of the enzyme.active center / active site（活性中心）：the region of an enzyme molecule that contains the substrate binding site and the catalytic site for converting the substrate(s) into product(s).activation energy（活化能）：the threshold energy that must be overcome to produce a chemical reaction.absolute specificity（绝对特异性）：the extreme selectivity of an enzyme that allows it to catalyze only the reaction with a single substrate in the case of a monomolecular reaction, or the reaction with a single pair of substrates in the case of a bimolecularrelative specificity（相对特异性）：the relative selectivity of an enzyme that allows it to catalyze the reaction with one type of reactants or one type of chemical bond. stereospecificity（立体异构特异性）：the selectivity of an enzyme for a particular stereoisomer.zymogen（酶原）：the inactive precursor of an enzyme.zymogen activation（酶原激活）：the process in which a zymogen is converted to an active enzyme by limited proteolysis and subsequently the active center of the enzyme is formed or exposed.isoenzyme（同工酶）：multiple forms of an enzyme that catalyze the same reaction but differ from one another in one or more of the properties, such as structural, physical, chemical and even immunological properties.第四章糖代谢Chapter 4 Carbohydrate Metabolismglycolysis（糖酵解）： the anaerobic degradation of carbohydrate whereby a molecule of glucose is converted to two molecules of lactic acid.substrate-level phosphorylation（底物水平磷酸化）：the synthesis of ATP from ADP by the phosphorylation of ADP coupled with exergonic breakdown of a high-energy organic substrate molecules.Pastuer effect（巴斯德效应）：the phenomenon that the glycolytic pathway is inhibited under aerobic conditions.glycogen（糖原）： a highly branched polymer of glucose residues primarily in 1,4 linkage but with 1,6 linkage at branchpoints.gluconeogenesis（糖异生）： the synthesis of glucose or glycogen from noncarbohydrate molecules, i.e., lactic acid, glycerol, glucogenic amino acids, etc.第五章脂类代谢Chapter 5 Lipid Metabolismessential fatty acids（必需脂肪酸）： the fatty acids, including linoleic acid, linolenic acid, and arachidonic acid, which can not be synthesized in the mammalian body and must be obtained from diet.mobilization of fat（脂肪动员）： a process of lipolysis in which the fat stored in adipose tissues is converted to free fatty acids and glycerol, which are consequently released into blood so that they can be used in other tissues.β-oxidation of fatty acid（脂肪酸的β-氧化）： a process in which a fatty acid is degraded through a sequential removal of two-carbon fragments from the carboxyl end and therefore acetyl CoA is formed as the bond between the α- and β-carbon atoms is broken.ketone bodies（酮体）： a group of molecules, i.e., acetone, acetoacetate, and β–hydroxybutyrate, that are synthesized in the liver from acetyl CoA.第六章生物氧化Chapter 6 Biological Oxidationrespiratory chain （呼吸链）/ electron transfer chain（电子传递链）： a series of electron carriers responsible for the transport of reducing equivalent from metabolite to molecular oxygen, with the net results of capturing energy for use in ATP synthesis, and of the reduction of oxygen to water.P/O ratio（P/O比值）： the number of molecules of Pi consumed in ATP formation for each oxygen atom reduced to H2O.oxidative phosphorylation（氧化磷酸化）： the process in which the phosphorylation of ADP to yield ATP is coupled to the electron transport through respiratory chain. uncoupler（解偶联剂）： a molecule, such as dinitrophenol, that uncouples ATP synthesis from electron transport.第七章氨基酸代谢Chapter 7 Amino Acid Metabolismessential amino acids（必需氨基酸）： the amino acids，including valine, leucine, isoleucine, threonine, phenylalanine, tryptophan methionine and lysine, that cannot be synthesized by animal body and must therefore be supplied by diet. transdeamination（联合脱氨基作用）： the coupled action of an aminotransferase and a glutamate dehydrogenase involved in deamination of the majority of amino acids. transamination（转氨基作用）： a reaction catalyzed by an aminotransferase, in which an amino group is transferred from an amino acid to a keto acid.ketogenic amino acids（生酮氨基酸）： the amino acids that can be converted to ketone bodies, i.e., leucine and lysine.glucogenic and ketogenic amino acids（生糖兼生酮氨基酸）： the amino acids, i.e., isoleucine, phenylalanine, tyrosine, threonine and tryptophan, that can be converted to either ketone bodies or carbohydrates.one carbon units（一碳单位）/ one carbon groups（一碳基团）： organic groups, including methyl(—CH3), methylene(—CH2—), methenyl(—CH＝), formyl(—CHO) and formimino(—CH＝NH) groups, each containing only one carbon atom generated through catabolisms of some amino acids.第八章核苷酸代谢Chapter 8 Nucleotide Metabolismthe de novo pathway of nucleotide synthesis（核苷酸的从头合成途径）： a pathway through which nucleotides are synthesized by using simple molecules, such as ribose 5-phosphate, amino acids, one carbon units and carbon dioxide.the salvage pathway of nucleotide synthesis（核苷酸的补救合成途径）： a pathway through which nucleotides are synthesized by using the existing nitrogenous bases or nucleosides.第九章物质代谢的联系与调节Chapter 9 Integration and Regulation of Metabolismkey enzyme（关键酶）/ pacemaker enzyme（限速酶）/ regulatory enzyme（调节酶）：an enzyme that sets the rate for the entire biochemical pathway, usually catalyzes the slowest and irreversible step, and can be regulated by a number of metabolites and effectors in addition to its substrates.allosteric regulation（变构调节）： a regulatory mechanism through which a specific low-molecular-weight molecule, called an effector or a modulator, noncovalently binds to a regulatory site outside the active center of a regulatory enzyme and alters the conformation and activity of the enzyme.chemical modification（化学修饰调节）： a regulatory mechanism through which enzyme activities are regulated by means of reversible interconversion between the active and inactive forms of the enzyme resulted from enzyme-catalyzed covalent modificationto a specific amino acid residue.第十章 DNA的生物合成（复制）Chapter 10 Biosynthesis of DNA (Replication)replication（复制）：a process in which an exact copy of parental DNA is synthesized by using each polynucleotide strand of the parental DNA as templates. semiconservative replication（半保留复制）： duplication of DNA after which the daughter duplex carries one parental strand and one newly synthesized strand.DNA polymerase（DNA聚合酶）：any of various enzymes, with the full name of DNA dependent DNA polymerase, that catalyzes the formation of polynucleotides of DNA using an existing strand of DNA as a template.point mutation（点突变）：a mutation that causes the replacement of a single base pair with another, including nonsense mutation, missense mutation and silent mutation. frameshift mutation（框移突变）：a mutation of insertion or deletion of a genetic material that leads to a shift in the translation of the reading frame, resulting in a completely different translation.reverse transcriptase（逆转录酶）：any of various enzymes, with the full name of RNA dependent DNA polymerase, that catalyzes the formation of polynucleotides of DNA using an existing strand of RNA as a template.telomeres（端粒）： structures that occur at the ends of eukaryotic chromosomes that prevent the unraveling of DNA.第十一章 RNA的生物合成（转录）Chapter 11 Biosynthesis of RNA (Transcription)RNA polymerase（RNA聚合酶）：any of various enzymes, with the full name of DNA dependent RNA polymerase, that catalyzes the formation of polynucleotides of RNA using an existing strand of DNA as a template.promoter（启动子）： a DNA sequence immediately before a gene that is recognized by RNA polymerase and signals the start point of transcription.intron（内含子）： a noncoding intervening sequence in a split or interrupted gene that is missing in the final RNA product.exon（外显子）： the region in a split or interrupted gene that codes for RNA which endup in the final product (e.g., mRNA).ribozyme（核酶）：ribonucleic acid with catalytic ability whose substrate is ribonucleic acid.第十二章蛋白质的生物合成（翻译）Chapter 12 Biosynthesis of Proteins (Translation)reading frame（阅读框）： a group of three nonoverlapping nucleotides that is read asa codon during protein synthesis. The reading frame begins with the initiator codonAUG.molecular chaperon (分子伴侣)：a sort of intracellular conservative protein, which can recognize the unnatural conformation of peptide and assist in the accurate folding of domains or the whole protein.signal peptide（信号肽）： a sequence of amino acid residues located at the N-terminal portion of a nascent secretory protein, which marks the protein for translocation across the rough endoplasmic reticulum.第十三章细胞信息转导Chapter 13 Cell Signalingprimary messenger（第一信使）： an extracellular signaling molecule that is released from the signaling cell and can regulate the physiological activity of the target cell.secondary messenger（第二信使）： a small intracellular molecule, such as Ca2+,cAMP, cGMP, diacylglycerol (DAG), inositol triphosphate (IP3), ceramide, or arachidonic acid (AA), etc., that is formed at the inner surface of the plasma membrane in response to a primary messenger.receptor （受体）： a molecular structure on the surface or interior of the target cell that specifically binds signaling molecule and initiates a response in the cell. ligand（配体）： a biologically active molecule that can bind to its specific receptor.G protein （G蛋白）/ guanylate binding proteins （鸟苷酸结合蛋白）：a trimeric guanylatebinding protein in the cytoplasmic side of plasma membrane that acts as a switch to turn activities on and off by interconversion between its monomeric GTPase andtrimeric GDP binding form.hormone response element （激素反应元件，HRE）：a specific DNA sequence that binds hormone-receptor complex; The binding of a hormone-receptor complex either enhances or diminishes the transcription of a specific gene.第十四章血液的生物化学Chapter 14 Biochemical Aspects of Bloodnon-protein nitrogen（非蛋白氮）：nitrogen contained in urea, creatine, creatinine, uric acid, bilirubin, and ammonia.acute phase protein（急性时相蛋白质）：a protein whose plasma concentration can be altered when acute inflammation or a certain type of tissue damage occurs.2,3-bisphosphoglyerate shunt（2,3-二磷酸甘油支路）：the pathway in erythrocyte glycolysis in which glycerate 1,3-bisphosphate(1,3-BPG) is isomerized to 2,3-bisphosphoglyerate(2,3-BPG) and the latter is consequently hydrolyzed to form 3-phosphoglycerate. The importance of 2,3-BPG in the erythrocyte lies in its ability to alter the extent to which hemoglobin binds with oxygen.第十五章肝的生物化学Chapter 15 Biochemical Aspects of the Liverbiotransformation（生物转化）： a series of enzyme-catalyzed processes through which non-nutritional molecules, which are usually hydrophobic, are converted into more soluble metabolites.jaundice（黄疸）： a clinical manifestation of hepatic disease, featuring yellow discolration of the plasma, skin, and mucous membranes, caused by bilirubin accumulation and staining.。
酶(part2)
经整理得：[ES ]=[Et ][S ] K m +[S ]
(1)
由于酶促反应速度由[ES]决定，即 决定， 由于酶促反应速度由 决定
v = k2 [ES ]
，所以
[ES ] =
将（2）代入（1）得： ）代入（ ） 当[Et]=[ES]时， 时
[Et ][S ] v = k2 K m + [S ]
所以
Vmax 2
Vmax[S] ＝ Km + [S] Km＝[S]
∴Km值等于酶促反应速度为最大反应速度一半时 的底物浓度，单位是mol/L。 的底物浓度，单位是 。
小结： 小结：Km的物理意义 的物理意义
Km值
① Km等于酶促反应速度为最大反应速度一半时的底物浓 度。 ② 意义： 意义：
a) Km是酶的特征性常数之一； 是酶的特征性常数之一； b) Km可近似表示酶对底物的亲和力； 可近似表示酶对底物的亲和力； c) 同一酶对于不同底物有不同的 同一酶对于不同底物有不同的Km值。 值
2．酶活力单位和比活力表示方式 （1）酶活力单位
惯用单位 ：酶促反应在单位时间内生成一定量的产物或消 耗一定数量的底物所需的酶量 。 国际单位（IU）：在特定条件下，每分钟催化1μ mol底物 国际单位（IU）：在特定条件下，每分钟催化1μ mol底物 ）：在特定条件下 转化为产物所需的酶量为一个国际单位。(1976) 转化为产物所需的酶量为一个国际单位。 1催量（1 kat）是指在特定条件下，每秒钟使 催量（ 催量 ）是指在特定条件下，每秒钟使1mol底物转化 底物转化 产物所需的酶量。 产物所需的酶量。(1979) Kat与IU的换算：1IU＝16.67×10-9Kat， 与 的换算 的换算： ＝ × ， 1Kat＝6×107IU ＝ ×
Chapter 4 微生物反应动力学
各元素平衡式为
C : 600 57w 43 3 154 130 2 H : 1200 12 3 57 x 43 8 130 6 3.6 2 O : 600 57z 43 3 154 2 130 3.6 N : 12 57 y
4.2.1 微生物反应过程的质量衡算 微生物反应过程用有正确系数的反应方程式来 表达基质到产物的反应过程非常困难。
碳源 氮源 氧 菌体 有机产物 CO 2 H 2 O
为了表示出微生物反应过程中各物质和各组分 之间的数量关系，最常用的方法是对各元素进 行原子衡算。
假设碳源由C、H、O组成，氮源为NH3，细胞的分 子式定义为CHxOyNz，忽略其他微量元素P、S和灰 分等，此时用碳的定量关系式表示微生物反应的计量 关系是可行的。
呼吸商RQ=0.6。求各系数a、b、c、d、e。 【解】根据元素平衡式(4-2) 有： C :2 cd H : 6 3b 1.75c 2e O : 1 2a 0.5c 2d e N : b 0.15c RQ 0.6 d 0.6a 所以反应式为：
a 2.394 b 0.085 c 0.564 d 1.436 e 2.634
三、溶解氧与氧化还原电位Eh 氧是在溶解状态下被微生物利用的，可以培养基的 氧化还原电位Eh作为定量表示厌氧程度的方法。除 与氧分压有关外， Eh 还受pH 的影响。pH 值低时， 氧化还原电位高； pH 值高时，氧化原电位低。当 pH 一定时，溶氧水溶液的Eh与溶解氧浓度（ DO ） 的对数成正比。所以，由所测得的Eh可求得所需的 DO值。 好氧性微生物在 Eh 值为 +0.1伏以上均可生长，以 Eh 等于+0.3～+0.4伏时为适。厌氧微生物只能在Eh值 小于+0.1伏以下生长。兼性厌氧微生物在 +0.1伏以 上或以下均能生长。 厌氧型：如产甲烷菌；好氧型：如霉菌；兼性厌氧 型：如酵母。
Chapter 3 酶的提取与分离纯化
Chapter 3 酶的分离与纯化我们要研究或使用一种酶，首先要采用相关方法先得到它，因此酶的分离与纯化是酶的生产、应用及酶学性质研究的基础。
Section 1 酶制剂的制备过程一个完整的酶制剂制备方案应该包括：酶活力测定体系的建立、材料的选择、材料的预处理、酶的酶学性质初步研究、酶的分离与纯化、酶制剂的保存。
一、材料的选择注意把握植物的季节性、微生物的生长期（对数生长期）和动物的生理状态等。
二、材料的预处理（一）细胞破碎上节课我们提到根据酶的分布，可将酶分为胞内酶和胞外酶。
若是胞外酶，就不存在细胞破碎的问题，但是胞外酶的种类很少，绝大多数酶都属于胞内酶。
要想获得胞内酶，就得先进行细胞破碎，使酶从细胞内释放出来，这样才能进一步进行酶的提取和分离纯化。
细胞破碎的方法很多，有机械破碎法、物理破碎法、化学破碎法和酶溶法。
在实际使用时，我们要根据细胞的特性和酶的特性选择适宜的方法，有时也可以联合采用2种或2种以上的方法，以达到细胞破碎的效果，而又不影响酶的活性。
1、机械破碎法按照所用破碎机械的不同，又可以分为捣碎法、研磨法和匀浆法。
（1）捣碎法：常用于动物内脏、植物叶芽等比较脆嫩的组织细胞的破碎，也可以用于微生物，特别是细菌的细胞破碎。
（2）研磨法：常用于微生物和植物组织细胞的破碎。
（3）匀浆法：常用于破碎易于分散、比较柔软、颗粒细小的组织细胞。
大块的组织或者细胞团需要先用组织捣碎机或研磨器械捣碎分散后才能进行匀浆。
2、物理破碎法根据物理力的不同，可分为冻融法、渗透压法和超声波破碎法。
（1）冻融法：适用于易于破碎的细胞，如革兰氏阴性菌。
如将-20℃冷冻的细胞突然放进沸水浴中，或沸水浴中的热细胞突然放进-70℃冷冻，这样都可以使细胞破坏。
但是，在酶的提取时，要注意不能在过高的温度下操作，以免引起酶的变性失活。
（2）渗透压法：适用于易于破碎的细胞，如动物细胞或革兰氏阴性菌。
使用时，先将细胞分离出来，悬浮在高渗透压的溶液中，平衡一段时间后，将细胞迅速转入低渗透压的蒸馏水或缓冲溶液中，由于渗透压的作用而使细胞破碎。
酶的非水相催化
一、酶非水相催化的几种类型
1、有机介质中的酶催化
克利巴诺夫（Klibanov）研究表明：酶在一定浓度的 有机溶剂中具有一定的“分子记忆”效应，这种记忆是 因为酶存在配体而产生的，当配体被移走后，由于大量 有机溶剂存在状态下酶构象的高度刚性， 使得这种与 配体具有高亲和性的构象得以保持，而过量水的介入会 加速这种记忆丧失。
空间构象和催化活性至关重要。另外有一部分水分配在 有机溶剂中。 ◆通常所说的有机介质反应体系主要是指微水介质体系。
.
二、酶非水相催化的几种体系
（一）、有机介质反应体系
(2)与水溶性有机溶剂组成的均一体系： ◆这种均一体系是由水和极性较大的有机溶剂互相混溶
组成的反应体系。 ◆酶和底物都是以溶解状态存在于均一体系中。由于极
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1 酶催化反应的介质
水是酶促反应最常用的反应介质。
但对于大多数有机化合物来说，水并不是一种适宜的溶剂。因为 许多有机化合物(底物)在水介质中难溶或不溶。 由于水的存在，往往有利于如水解、消旋化、聚合和分解等副反 应的发生。
是否存在非水介质能保证酶催化？？
1984年，美国MIT的克利巴诺夫（Klibanov）等人在有机介质中进行 了酶催化反应的研究，他们成功地在利用酶有机介质中的催化作用，获 得酯类、肽类、手性醇等多种有机化合物，明确指出酶可以在水与有机 溶剂的互溶体系中进行催化反应。 .
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酶的非水相催化
类型
有机介质
气相介质
离子介质 超临界介质
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一、酶非水相催化的几种类型
1、有机介质中的酶催化： 有机介质中的酶催化是指酶在含有一定量水
的有机溶剂中进行的催化反应。 特点：
1）适用于底物、产物两者或其中之一为疏水性物质的 酶催化作用。