页数：52页文件大小：1.56 MB来源： 食品与生物化学ppt课件
本课件按酶的六大分类与命名规则展开，说明酶的化学本质、活性部位与高效专一的催化特点，推导米氏方程并分析底物浓度、温度、pH等因素的影响，最后介绍酶工程与酶在食品工业中的应用。
第五章酶
酶的分类1961年国际生化协会酶命名委员会根据酶所催化的反应类型将酶分为六大类，即氧化还原酶类、转移酶类、水解酶类、裂解酶类、异构酶类和合成酶类，分别用1、2、3、4、5、6的编号来表示，再根据底物中被作用的基团或键的特点将每一大类分为若干个亚类，每个亚类可再分若干个亚-亚类，仍用1、2、3、……编号。
故每一个酶的分类编号由用“．”隔开的四个数字组成。
编号之前是酶学委员会的缩写EC。
酶编号的前三个数字表明酶的特性：反应性质、反应物（或底物）性质、键的类型，第四个数字则是酶在亚-亚类中的顺序号。
EC1. 1. 1. 27大类亚类亚亚类序号如乙醇脱氢酶
酶的命名（1）国际系统命名法在系统命名法中，一种酶只可能有一个名称和一个编号。
在科技文献中，一般使用酶的系统名称。
系统名称包括底物名称、构型、反应性质，最后加一个酶字。
例如：系统名称:丙氨酸：α-酮戊二酸氨基转移酶它所催化的反应:谷氨酸+丙酮酸→←α-酮戊二酸+丙氨酸但因某些系统名称太长，为方便起见，有时仍用酶的习惯名称。
(2)习惯命名法:A.根据作用底物来命名，如淀粉酶、蛋白酶等。
B.根据所催化的反应的类型命名，如脱氢酶、转移酶等。
C.两个原则结合起来命名，例如丙酮酸脱羧酶等。
D.根据酶的来源或其它特点来命名，如胃蛋白酶、胰蛋白酶等。
这在一定程度上造成很多酶有多种名称的情况。
分析酶的化学组成，发现它们主要是蛋白性成分。
根据其化学组成可将酶分为：简单蛋白酶即那些只需要其蛋白质部分就具有催化功能的酶。
复合蛋白酶即那些发挥其催化活性还需要有非蛋白成分协助的酶，也称“结合蛋白质酶”。
复合蛋白酶的非蛋白成分称为辅因子或辅基，一些金属酶需要Mg2+、Fe2+、Zn2+等金属作辅基。
其它一些酶则需要小分子有机化合物如B族维生素作为辅因子，称为辅酶。
酶的蛋白质部分称酶蛋白，酶蛋白与其辅因子一起合称为全酶。
根据组成酶蛋白分子的肽链数量及其组装特点，又可将酶分为三类：单体酶单体酶只有一条多肽链，属于这一类的酶很少，一般都是催化水解的酶，分子量在13 000~35 000之间，如溶菌酶、胰蛋白酶等寡聚酶寡聚酶由几个甚至几十个亚基组成，这些亚基可以是相同的多肽链，也可以是不同的多肽链。
亚基之间不是共价结合，彼此很容易分开。
多酶体系多酶体系是由几种酶彼此嵌合形成的复合体。
它有利于一系列反应的连续进行。
如脂肪酸合成酶体系、呼吸链酶系等。
催化性质酶是生物催化剂，与无机催化剂相比，二者有共性：1、用量少而催化效率高2、不改变化学反应的平衡点3、可降低反应的活化能酶之所以具有催化能力，主要在于它们具有一个所谓的“活性部位”。
正是由于有这种结构才使之具备上述催化生物化学反应的功能。
溶菌酶的活性中心*谷氨酸35和天冬氨酸52是催化基团
*色氨酸62和63、天冬氨酸101和色氨酸108是结合基团
*A~F为底物多糖链的糖基，位于酶的活性中心形成的裂隙中。
专一性绝对专一性：除一种底物以外，其它任何物质它都不起催化作用。
相对专一性立体专一性：只能对一种立体异构体起催化作用，对其对体则全无作用。
基团专一性：除了要求A和B之间的键合适外，还对其所作用键两端的基团具有不同的专一性。
键专一性：只要求底物分子上有适合的化学键就可以起催化作用。
这种专一性催化作用，对于其在食品、化工领域的应用具有重要实践意义。
影响因素一、底物浓度的影响1、在酶浓度，pH，温度等条件不变的情况下研究底物浓度和反应速度的关系。如右图所示：
RNase-底物复合物
当V＝1/2 Vm时，则Km＝[S]关于米氏常数Km，它实际上是反应速度达到酶催化反应速度最大值的一半时所需的底物浓度。
因此，米氏常数是有单位的。
请大家思考：一种酶的Km数值越大意味着什么？
二、酶浓度的影响在一定条件下酶反应的速度与酶的浓度成正比。
因为酶催化反应时，首先要与底物形成所谓中间物，即酶底物复合物[ES]。
当底物浓度大大超过酶浓度时，反应达到最大速度Vm，如果此时增加酶的浓度，可增加反应速度，酶反应速度与酶浓度成正比关系。
五、酶原的激活和激活剂有的酶在分泌时是无活性的酶原，需要经某种酶或酸将其分子作适当的改变或切去一部分才能呈现活性。
这种激活过程又称酶原致活作用或酶原激活作用。
凡是能提高酶活性的物质，都称为激活剂。
酶的激活剂多为无机离子或简单有机化合物。
六、酶的抑制作用和抑制剂非专一性不可逆抑制不可逆抑制专一性不可逆抑制竞争性抑制可逆抑制非竞争性抑制反竞争性抑制
竞争性抑制定义抑制剂与底物的结构相似，能与底物竞争酶的活性中心，从而阻碍酶－底物复合物的形成，使酶的活性降低。
这种抑制作用称为竞争性抑制作用。
请大家思考：如果酶催化反应体系中存在某种竞争性抑制剂，那么你所测定得到的米氏常数将发生什么样的变化？
竞争性抑制曲线
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细胞中的许多酶常常是在一个连续的反应链中起作用，即前一个反应的产物是后一个反应的底物，在完整细胞内的某一代谢过程中，由几个酶形成的反应体系，称为多酶体系。
如果体系中几种酶彼此有机地组合在一起。
精巧地镶嵌成一定的结构，即形成多酶复合体。
这种结构既能提高反应途径的效率，又能增强调控的准确性。
多酶体系
调节酶一、别构酶酶分子的非催化部位与某些化合物可逆地非共价结合后导致酶分子发生构象改变，进而改变酶的活性状态，称为酶的别构调节(allostericregulation)，具有这种调节作用的酶称别构酶(allosteric enzyme)。
别构酶促反应底物浓度和反应速度的关系不符合米氏方程，呈S型曲线。
凡能使酶分子发生别构作用的物质称为效应物，如因别构导致酶活性增加的物质称为正效应物(positive effector)或别构激活剂，反之称负效应物(negative effector)或别构抑制剂。
a--非调节酶b--正协同别构酶的S形曲线别构酶与米氏酶的动力学曲线比较
二、共价调节酶某些酶可以通过其它酶对其多肽链上某些基团进行可逆的共价修饰，使其处于活性与非活性的互变状态，从而调节酶活性。
这类酶称为共价修饰酶。
目前发现有数百种酶被翻译后都要进行共价修饰，其中一部分处于分支代谢途径，成为对代谢流量起调节作用的关键酶或限速酶蛋白激酶ATPADP蛋白质蛋白质Pn蛋白磷酸酶nPiH2O
诱导酶结构酶细胞内结构酶是指细胞中天然存在的酶，它的含量较为稳定，受外界的影响很小。
如糖代谢酶系、呼吸酶系等。
诱导酶是指当细胞中加入特定诱导物后诱导产生的酶，它的含量在诱导物存在下显著增高，这种诱导物往往是该酶底物的类似物或底物本身。
很多酶制剂生产中利用了这种原理。
抗体酶抗体酶（abzyme）又称催化抗（catalyticantibody）,是指通过一系列化学与生物技术方法制备出的具有催化活性的抗体，它除了具有相应免疫学特性，还类似于酶，能催化某种反应。
抗体与酶相似，都是蛋白质分子，酶与底物的结合及抗体与抗原的结合都是高度专一性的，但这两种结合的基本区别在于酶与高能的过渡态分子相结合，而抗体结合的是基态分子——抗原。
O–C–A.酯酶的底物–酯B.酯的羧基碳原子受到亲核攻击形成四面体过渡态C.设计的磷酸酯类似物,作为抗原去免疫实验动物磷酸酯类似物(半抗原)对酯水解反应有催化作用的单克隆抗体免疫免疫反应诱导法制备具有酯酶活性的抗体动物免疫接种
酶工程化学酶工程天然酶固定化酶化学修饰酶人工模拟酶生物酶工程克隆酶突变酶新酶将酶学和工程学相结合，产生了酶工程(enzyme engineering)这样一个新的领域。
它主要研究酶的生产、纯化、固定化技术、酶分子结构的修饰和改造以及在工农业、医药卫生和理论研究等方面的应用。
固定化酶将水溶性酶用物理或化学方法处理，固定于高分子支持物(或载体)上而成为不溶于水，但仍有酶活性的一种酶制剂形式，称固定化酶(immobilizedenzyme)。
包埋法吸附法共价偶联法交联法
酶工程以固定化酶、固定化细胞为重要内容的酶工程技术是当今生物工程的重要组成部分。
生物工程是属于高新技术领域的系统工程，酶工程也是一样，其整个过程包括上游工程（Up streamprocess，缩写USP）和下游工程（Down stream process，缩写DSP），前者包括酶学基本理论、产酶动植物和微生物种的改良，采用基因重组或细胞融合改造产酶菌株，以及研究开发新的酶源，为开发利用提供科学依据。
而后者属整个系统工程的后处理工艺技术，解决如何提高酶和最终产物回收率和纯度质量问题，及其应用问题。
酶活力的表示方法活力单位（activeunit）习惯单位（U）:底物(或产物)变化量/单位时间国际单位（IU）:1μmoL变化量/分钟Katal（Kat）：1moL变化量/秒比活力=总活力单位总蛋白mg数=U(或IU) mg蛋白量度酶催化能力大小转换系数（Kcat）底物（μmoL）/秒·每个酶分子量度酶纯度比活力（specificactivity）量度转换效率
酶在食品工业中的应用一、酶对食品感观功能的影响内源酶类对食品的风味、质构、色泽等感观质量具有重要的影响，其作用有的是期望的，有的是不期望的。
如动物屠宰后，水解酶类的作用使肉嫩化，改善肉食原料的风味和质构
水果成熟时，内源酶类综合作用的结果会使各种水果具有各自独特的色、香、味，但如果过度作用，水果会变得过熟和酥软，甚至失去食用价值。
二、酶对食品营养功能的影响脂肪氧合酶催化胡萝卜素降解而使面粉漂白，在蔬菜加工过程中则使胡萝卜素破坏而损失维生素A源
在一些用发酵方法加工的鱼制品中，由于鱼和细菌中的硫胺素酶的作用，使这些制品缺乏维生素B1
果蔬中的Vc氧化酶及其它氧化酶类是直接或间接导致果蔬在加工和贮存过程中维生素C氧化损失的重要原因之一。
三、酶对食品生理调节功能的影响1、促致毒与解毒作用有时底物本身是无毒的，在经酶催化降解后变成有害物质。
例如，木薯含有生氰糖苷，虽然它本身并无毒，但是在内源糖苷酶的作用下，产生剧毒的氢氰酸。
十字花科植物的种子以及皮和根含有葡萄糖芥苷，在芥苷酶作用下会产生对人和动物体有害的化合物。
在酶的作用下，也可将食物中有毒的食物成分降解为无毒的化合物，从而起到解毒的作用。
因食用蚕豆而引起的血球溶解贫血病是人体缺乏解毒酶的重要例子。
2、酶促进活性肽的生成例如，一些乳源蛋白成分在蛋白酶水解作用下，可以生成具有促进钙吸收的肽，或者其它具有抗高血压、免疫调节的肽。
关于常见酶在食品加工中的应用，请大家参阅课本上p130-131上的表5-5。
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