食品酶学总结

第二章糖酶

1、糖酶的作用是将多糖中的化学键进行裂解，是多糖降解成较小的分子；还能催化糖单位结构上的重排，形成新的糖类化合物，这类反应被成为转糖苷作用。

2.1淀粉酶分为四类：α-淀粉酶，它从底物分子内部将糖苷键裂开；β-淀粉酶，从它底物的非还原末端将麦芽糖单位水解下来；葡萄糖淀粉酶，它从底物的非还原末端将葡萄糖单位水解下来；脱支酶，只对支链淀粉、糖原等分支点的α-1,6-糖苷键有专门性。

2、1、1α-淀粉酶又称液化型淀粉酶，作用于淀粉与糖原时，从底物分子内部随机切开α-1,4-糖苷键，而生成麦芽糖、少量葡萄糖与一系列相对分子量不等的低聚糖和糊精。α-淀粉酶是一种金属酶，每个分子至少含有一个钙离子，多可达10个钙离子。

1、PH对α-淀粉酶作用的影响 α-淀粉酶一般在pH5、5~8时稳定，pH4以下容易失活，酶的最适pH为pH5~6。不同来源的α-淀粉酶具有不同的pH特性

2、温度对α-淀粉酶作用的影响 不同来源的α-淀粉酶具有不同的热稳定性和最适温度。一般细菌来源的α-淀粉酶的最适温度为70℃；在钙离子存在或在高浓度的淀粉液中，酶对热稳定性增加；在超过糊化温度时使用细菌α-淀粉酶特别适宜；在耐热α-淀粉酶中，芽孢杆菌α-淀粉酶的最适温度为70℃和地衣形芽孢杆菌α-淀粉酶的最适温度为92℃

3、钙对α-淀粉酶作用的影响 钙离子可使酶分子保持适宜的空间构象，从而维持酶的活性并提高其稳定性。如果将酶分子中的钙完全除去，会导致酶基本上失活和对热、酸或 等变性因素的稳定性降低。

4、α-淀粉酶的同工酶

2、1、1、2α-淀粉酶的作用机制 首先，直链淀粉快速地将解产生寡糖；第二阶段的反应比第一阶段要慢很多。它包括寡糖缓慢地水解生成最终产物葡萄糖和麦芽糖

2、1、2β-淀粉酶又称糖化淀粉酶存在于大多数高等植物，哺乳动物不存在β-淀粉酶。β-淀粉酶作用于淀粉时，从淀粉链的非还原端开始，作用于α-1,4 -糖苷键，顺次切下麦芽糖单位，由于该酶作用于底物时发生沃尔登转位反应，使生成的麦芽糖由α-型转为β-型。β-淀粉酶不能裂开支链淀粉中的α-1,6-糖苷键，也不能绕过支链淀粉的分支点继续作用于α-1,4-糖苷键，故β-淀粉酶对支链淀粉的作用是不完全的。支链淀粉经β-淀粉酶作用后，只有50%-60%转变成麦芽糖。来源不同的β-淀粉酶有不同的最适pH。一些植物的β-淀粉酶最适pH是5.0~6.0。微生物β-淀粉酶的耐热性能优于植物β-淀粉酶。大麦中β-淀粉酶的热稳定性低于α-淀粉酶。酶蛋白中的巯基对β-淀粉酶的活力来说是必要的，在酶液中加入血清白蛋白和还原型谷胱甘肽，可以防止酶失活。

2、1、3葡萄糖淀粉酶又称糖化酶是一种外切酶。糖化酶的作用方式是从淀粉分子的非还原末端开始逐个地水解α-1,4 -糖苷键，生成葡萄糖。该酶还具有水解α-1,46-糖苷键和α-1,3 -糖苷键的能力。糖化酶的最适作用温度为50℃—60℃

葡萄糖淀粉酶的作用机制 葡萄糖淀粉酶的催化速度与底物分子大小有关，一般来说，底物分子越大，水解α-1,4 -糖苷键的速度越快，当相对分子量超过麦芽五糖时，这个规律不存

在。

根据作用方式不同可把脱支酶分为直接脱支淀粉酶和间接脱支淀粉酶；根据底物特性来分，分为淀粉-1,6-葡萄糖苷酶，微生物茁霉多糖和植物R-酶，异淀粉酶。

支链淀粉酶又称普鲁糖酶，能够水解支链淀粉和相应的β-限制糊精中的α-1,6-糖苷键，也能裂开α-限制糊精中α-4,6-糖苷键结合的α-麦芽糖和α-麦芽三糖残基。支链淀粉酶不能作用于糖原，但是它能降解支链淀粉。异淀粉酶是水解支链淀粉、糖原、某些分支糊精和寡聚糖分子的1,6-α-糖苷键的脱支酶。异淀粉酶只能水解构成分支点的α-1,6-糖苷键，而不能水解支链分子中的α-1,6-糖苷键。

果胶酶的作用机制详见书上31面。内切聚半乳糖醛酸酶催化果胶酸水解，使果胶酸溶液的粘度下降。聚半乳糖醛酸酶的活力测定可通过紫外分光光度计测定生成的不饱和化合物的量，在计算酶活力。用粘度法测果胶酶的活力。

纤维素是葡萄糖以β－1,4—糖苷键结合的聚合物，为植物细胞壁的构成成分。纤维素用酸、酶水解便得到葡萄糖，后者经发酵可以生成酒精、酒石酸、有机酸等一系列产品。纤维素酶是将纤维素水解为葡萄糖的一类酶。纤维素酶可以分为三类：第一类C1酶，也称纤维二糖水解酶，它能够作用于纤维素中分子排列整齐的结晶区，也能作用于分子排列不整齐的非结晶区；第二类是Cx酶，也称β-1,4-葡聚糖酶，它能水解溶解的纤维素衍生物或无定形纤维素，但不能作用于结晶纤维素；第三类是β-葡萄糖苷酶。纤维素酶具有很高的热稳定性；重金属、卤素化合物、去垢剂、染料、巯基试剂、植物体内的某些酚、单宁、花色素和葡萄糖酸内酯能有效地抑制纤维素酶活力

第三章 蛋白酶

1、蛋白酶根据来源不同可分为三类：存在于食品原料中的内源蛋白酶；由生长在食品原料中的微生物所分泌的蛋白酶；被加入到食品原料中的蛋白酶制剂。还可以根据蛋白酶所存在于的生物体不同分为植物源蛋白、动物源蛋白、微生物蛋白酶三大类。其中微生物蛋白酶根据其作用时的最适pH不同，分为酸性、中性、碱性蛋白酶。根据蛋白酶的化学结构、活性中心的特点分为丝氨酸蛋白酶、巯基蛋白酶、金属蛋白酶、天冬氨酸蛋白酶。

2、丝氨酸蛋白酶是肽链内切酶，活性中心存在丝氨酸和组氨酸还有咪唑基和羧基；丝氨酸残基的羟基是酶活性中心中的必需基团。常见丝氨酸蛋白酶有α-胰凝乳蛋白酶（其反应分为两步进行：第一步是酶的酰化第二步是酶的脱酰化）胰蛋白酶、弹性蛋白酶以及微生物蛋白酶中的枯草杆菌蛋白酶、地衣型芽孢杆菌蛋白酶等。

3、巯基蛋白酶的活性中心包含半胱氨酸，半胱氨酸残基中的巯基是酶活性中心的必需基团，

氧化剂、烷基化试剂或重金属离子可以与巯基作用从而抑制酶的活性，一些还原剂如半胱氨酸、谷胱甘肽等和金属螯合剂如EDTA等可以将其激活。木瓜蛋白酶、无花果蛋白酶和菠萝蛋白酶 最常见的巯基蛋白酶。巯基蛋白酶的专一性较差，它们的适宜pH范围在6—7.5，并且 有较好的热稳定性，在中性条件下，这些酶在60℃—80℃活力还是稳定的。木瓜蛋白酶在pH的弱酸性条件下最稳定，在较高温度下仍然保持活性，木瓜蛋白酶不仅具有催化蛋白酶水解的能力，同时它还可以催化肽分子之间或肽分子与氨基酸之间酰胺键形成。无花果蛋白酶的作用与木瓜蛋白酶相似，但热稳定性差一些，重金属离子对其有抑制作用。菠萝蛋白酶是一种糖酶，催化作用的适宜pH为6—8，最适宜的反应温度为30-45℃，因底物的种类和浓度不同而有所改变。

4、金属蛋白酶是外切酶，金属蛋白酶中的金属离子大多是二价金属离子。常见的金属蛋白酶有羧肽酶（羧肽酶A主要催化碳端为芳香族氨基酸、非极性脂肪族氨基酸的肽键水解，不能催化碳端为碱性氨基酸或是脯氨酸形成的肽键；而羧肽酶B则催化碳端为碱性氨基酸形成的肽键发生水解）、氨肽酶。

5、羧基酸性蛋白酶其活性中心中有羧基，适宜作用pH范围在2~4，并且被胃蛋白酶抑制剂抑制其活性。常见的羧基酸性蛋白酶有胃蛋白酶、凝乳酶。

6、影响动物食品品质的内源性蛋白酶有肌肉组织蛋白酶（其参与了肉成熟期间的变化。在宰后动物组织的pH下降，这些酶从肌肉细胞的溶菌体粒子中释放出来。这些蛋白酶透过组织，导致肌肉细胞中的肌原纤维以及胞外结缔组织使得原来僵直的酮体变得柔软，成为成熟的肉）碱性乳蛋白酶（碱性乳蛋白酶是一个丝氨酸蛋白酶，其含量随泌乳期的延长而增加，由于碱性乳蛋白酶对热较稳定，它对经过超高温处理的牛乳的凝胶作用也有贡献）。

7、蛋白质水解 在水解过程中，蛋白质分子中的一些酰胺键被破坏，食品蛋白质的相对分的质量分布情况发生变化，水解蛋白质的溶解度也增加，乳化能力、起泡能力、凝胶作用等则随蛋白质水解度的增加而变化。在水解过程中每裂解一个肽键就产生一个羧基和一个氨基，打破了该体系的酸碱度，所以需加入酸或碱来维持体系的pH恒定。蛋白质的水解度与肽分子的链长度成反比。

第四章 酯酶

1、酯酶的分类 根据对底物的特异性不同，酯酶可以分为非特异性酶和特异性酶。在酯酶中，有酰基甘油专一性酶、位置专一性酶（1,3-位置专一和单一位置专一性酶）、脂肪专一性酶和立体异构专一性酶。

2、酯酶的催化特性 2.1酯化作用中酯酶的催化特性 a反应介质的影响 非极性溶剂适合

于酯化合成b反应底物及产物的影响c酶的用量、反应温度和pH的影响 在反应系统中，过高的用酶量会导致溶液增加，粘度妨碍底物扩散，从而降低酯化反应的速度。2.2脂酶的催化特性 在脂酶反应体系中，酶-底物络合物的生成是由于酶吸附在底物与溶剂之间的界面上的结果。由于酯酶能作用于溶解的底物，脂酶和酯酶的主要差别表现在它们所作用的底物具有不同的状态这一点上。脂酶定义为能水解不溶或多相体系中处在油-水界面的酯的酶。

3、在测定酶活力时，不溶解的甘油三酯乳状液是良好的底物。将油同含有乳状液稳定剂的溶液放在一起，用机械的方法激烈搅拌，或用超声波混合，可以得到甘油三酯酸或橄榄油的稳定乳状液。

第五章 溶菌酶

1、溶菌酶全称为1,4-β-N-溶菌酶，又称细胞壁溶解酶，系统名称为N-乙酰胞壁质聚糖水解酶，是一种专门作用于微生物细胞壁的水解酶。

2、溶菌酶的来源 鸡蛋清溶菌酶 其相对分子质量为14000，等电点为11.1，最适溶菌温度为50℃，最适pH为7.鸡蛋清溶菌酶是一种化学性质非常稳定的蛋白质，当pH在1.2~11.3范围内剧烈变化时，其结构仍稳定不变，遇热时该酶也很稳定。其他禽类蛋清酶、人溶菌酶和哺乳类动物溶菌酶、植物溶菌酶、微生物产生的溶菌酶、细菌噬菌体产生的溶菌酶。

3、溶菌酶的性质 a热和化学物质对溶菌酶活性的影响：溶菌酶在酸性pH下是稳定的，此时100℃的加热对溶菌酶 很小的活性影响；糖和聚烯烃类能增加酶的热稳定性，NaCl对溶菌酶也有抗热变性作用。b加工过程对溶菌酶活性的影响：脂类的过氧化作用对食品的贮藏有着重要的影响，游离基使不饱和脂肪酸过氧化产生H2O2，导致产品的损坏，这类反应后的一个特征是产品的溶解性下降。溶菌酶和过氧化亚油酸的反应生成了二聚和高聚体。C络合作用对溶菌酶活性的影响

4、溶菌酶的作用机理 以细菌底物为例，是它能催化G+细菌细胞壁NAG与NAM间结合键的水解，切断N-乙酰胞壁酸和N-乙酰葡萄糖胺之间的-1,4-糖苷键，破坏细胞壁的主要成分肽聚糖的合成，使细胞壁失去坚韧性，又因水进入菌体内，细菌发生渗透性裂解而被溶解。

第六章 氧化还原酶

6、1多酚氧化酶 多酚氧化酶（邻－二酚：氧 氧化还原酶；E1,10,3,1）在植物界乃至动物界分布广泛。多酚氧化酶是指催化酚类底物氧化的一组酶，属于氧化还原酶类。多酚氧化酶多指EC.1.14.18.1和系统名称（单酚，二羟基苯丙氨酸：氧 氧化还原酶）。

6.1.1大多数水果中，多酚氧化酶主要以结合状态存在。当植物受到伤害是，两者接触相互作用，使底物氧化产生醌，醌自发聚合并与蛋白质的氨基酸侧链基团反应产生黑色或褐色物

质，食品发生褐变。

6.1.2多酚氧化酶最重要的天然底物是儿茶素、3,4－二羟基肉桂酸酯、3,4－二羟基苯丙氨酸、 酪氨酸。多酚氧化酶是一种含铜的酶，既能催化一元酚苯环的羟化，生成相应的邻二酚类化合物，又能从邻二酚脱去氢，使之氧化成邻醌，两种反应都需要有分子氧参加。多酚氧化酶催化反应（1）一元酚羟基化(2) 邻－二酚氧化，生成邻－醌。多酚氧化酶制剂中氧化与羟基化活力之比随酶的来源不同而有很大的差异。

6.1.3多酚氧化酶催化的氧化反应的最初产物邻－醌将继续变化。①相互作用生成高分子量聚合物。②与氨基酸或蛋白质作用生色素的分子量愈高成高分子络合物。③氧化哪些氧化－还原电位较低的化合物，生成无色化合物。 其中①②导致褐色素的生成，，颜色愈暗。因此酶促褐变实质上是多酚氧化酶作用的间接结果；③的产物是无色的。

6.1.4影响多酚氧化酶活力的因素a、 pH对多酚氧化酶活力的影响 PPO的最适pH4-7；不同种类，同一种果蔬不同品种的PPO，具不同最适pH；用同工酶，PPO具有一个最适pH外，尚有第二个最适pH。B、温度对多酚氧化酶活力的影响 多酚氧化酶不属于非常耐热的酶，热失活温度70-90℃/短时间。低温状态酶失活是可逆的。微量的多酚氧化酶也能导致果蔬褐变，冷冻食品生产中热处理是必要的c、抑制物1、PPO以铜为辅基的金属蛋白，金属螯合物，如抗坏血酸、柠檬2酸、EDTA、果胶、氰化物。2、竞争性抑制剂 羧基尤其是芳香族羧基多酚氧化酶很好的抑制剂，对酶类底物芳香族羧基起竞争性抑制作用。3、氧化产物醌作用的还原剂 同邻－二酚氧化产物醌作用的还原剂，如抗坏血酸、SO、偏重亚硫酸盐。4、 醌偶合剂：与醌作用，生成稳定的无色化合物，如半胱氨酸、谷胱甘肽、SO、偏重亚硫酸盐。5、与酚类底物作用的化合物：PVPP（聚乙烯吡咯烷酮）与酚强烈缔合，消去底物。（无甲醛啤酒的生产）d、激活剂 SDS能激活以潜在的形式存在于粗提取液中的多酚氧化酶。用酸或脲素短时间地处理葡萄中的多酚氧化酶，能使酶可逆地激活；如果用酸处理作用时间较长，会导致酶不可逆地激活。另外Cu2+和底物3，4－二羟基苯丙氨酸对一些果蔬来源的多酚氧化酶也有激活作用。

的糖类物质。

定底物消灭的速度时，一般采用量压法或极谱法测定氧气消失的速度。当测定产物生成速度时，可以采用分光光度法。

酶，能专一地氧化β-D-葡萄糖成为葡萄糖酸和过氧化氢。

在没有过氧化氢酶存在下，每克分子葡萄糖氧化酶氧化时消耗1克分子氧。2在有过氧化氢酶存在下，每克分子葡萄糖氧化酶氧化时消耗1克原子氧。3在有乙醇和过氧化氢酶存在下，过氧化氢同时被用于乙醇的氧化作用，此时，每克分子葡萄糖氧化酶氧化时消耗1克分子氧。

（）上的羟基在酶的催化作用中起到重要作用。底物结构在C1、C3、C4、C5或C6位上的改变使葡萄糖氧化酶的活力大幅度下降。

一是去葡萄糖，二是脱氧，三是杀菌，四是测定葡萄糖含量。

化氢分解。其是存在于各种动物、植物和微生物体内的一类氧化酶。催化由过氧化氢参与的各种还原剂的氧化反应。过氧化物酶是由单一肽链与一个铁卟啉辅基结合构成的血红蛋白。多数植物过氧化物酶与碳水化合物结合成为糖基化蛋白。糖蛋白有避免蛋白酶降解和稳定蛋白构象的作用。

（羟高铁血红素）为辅基，存在于高等植物、动物和微生物中。②绿过氧化物酶：绿过氧化物酶的辅基也含有一个铁原卟啉基团，这类酶存在于动物器官和乳中（乳过氧化氢酶）。

（2）黄蛋白过氧化物酶：含有黄素腺嘌呤二核苷酸作为辅基，这类酶存在于微生物和动物组织中。

式在细胞中与细胞壁或细胞器相结合

氧化物酶的活力与果蔬产品，特别是非酸性蔬菜在保藏期间形成的不良风味有关。（3）过氧化氢酶属于最耐热的酶类，在果蔬加工中常被当作热处理是否充分的指标。

酶的来源、同工酶的组成、氢供体底物和缓冲液。

不耐热部分在热处理时很快地失活，而耐热部分在同样的温度缓慢地失活。②可逆性：经

热处理后的酶液在室温或较低温度下保藏，它的活力部分可以再生。

的过氧化物酶活力越高，它的耐热性也越高。2同热处理的参数有关：pH、时间、温度、水分含量。

素铁，能专一催化含顺，顺－1，4－戊二烯的多不饱和脂肪酸及酯，通过分子加氢，形成具有共扼双键的氢过氧化衍生物。脂肪氧合酶作用于亚油酸时，能产生亚油酸的13－L－和的初期产物，那么它进一步变化的产物将十分复杂的，氢过氧化亚油酸变化的可能途径，它们包括：①氢过氧化亚油酸的还原，过氧化物酶体系参与这类反应；②酶催化氢过氧化亚油酸异构化成多羟基衍生物和酮：③氢过氧化亚油酸的环氧化，这类反应发生在面粉－水悬浊液体系之中；④马铃薯中的酶催化氢过氧化亚油酸生成乙烯醚；⑤在无氧条件下，脂肪氧合酶催化氢过氧化亚油酸和亚油酸发生二聚化反应，同时生成戊烷和氧代二烯酸等产物；⑥氢过氧化亚油酸分解生成挥发性的醛和酮，是否有一种特殊的“裂解酶”参与这类反应还没有确定。

第二篇：酶学与酶工程总结

? Lecture 1 酶学与酶工程

? 酶的概念:酶（enzyme）是一类由活细胞产生的，具有催化活性和高度专一性的特

殊蛋白质，是一类生物催化剂。

?

? 酶的分类(6类)、组成、结构特点？和作用机制？

组成：单体酶、寡聚酶、多酶复合体

Note:一个酶蛋白可有多种催化活性，相当于多个酶(关注原核和真核生物的差别)

除水解酶和连接酶外，其他酶在反应时都需要特定的辅酶。

金属在酶催化中的作用：稳定酶构象、参与酶的催化作用（如激活底物）、电子传递

体

? 酶作为催化剂的显著特点:

强大的催化能力：加快反应速度可高达1017倍;

没有副反应;

高度的专一性：各种酶都有专一性，但专一程度的严格性上有所差别;

可调节性;

? 同工酶的概念:同一种属中由不同基因或（复）等位基因编码的多肽链所组成的

单体、纯聚体或杂交体，其理化及生物学性质不同而能催化相同反应的酶称同工酶。 同一基因生成的不同mRNA所翻译出来的酶蛋白也列入同工酶的范畴。

酶蛋白合成后经不同类型的共价修饰（如糖基化等）而造成的多种酶分子形式，严

格来说不属于同工酶而称为synzyme，但也有人称其为次生性同工酶（secondary

isozyme）。

不同种属中催化相同反应的酶称为xenozyme，也不属于同工酶。

? 酶的活性中心

指必需基团在空间结构上彼此靠近，组成具有特定空间结构的区域，能与底物特异结合并将底物转化为产物

必需基团(essential group):酶分子中氨基酸残基侧链的化学基团中，一些与酶活性密切相关的基团。

活性中心内的必需基团:结合基团（与底物相结合）和催化基团（催化底物转变成产物）

活性中心外的必需基团：维持酶活性中心应有的空间构象所必需；

构成酶活性中心的常见基团：His的咪唑基、Ser的－OH、Cys的－SH、Glu的γ-COOH。 ? 酶的作用机制

? 酶活力的调节

? 酶的应用

食品加工方面：生物技术在食品工业中应用的代表就是酶的应用，目前已经有几十种酶成功用于食品工业。如葡萄糖、饴糖、果葡糖浆的生产、蛋白质制品加工、果蔬加工、食品保鲜以及改善食品品质与风味等。

常用的酶制剂主要有：淀粉酶、糖化酶、蛋白酶、葡萄糖异构酶、果胶酶、脂肪酶、纤维素酶葡萄糖氧化酶等。

酶在轻工业方面的应用：用酶进行原料处理（发酵原料、淀粉原料、纤维素原料、含戊聚糖的植物原料的处理、纺织原料、造纸原料的制浆、生丝的脱胶处理、羊毛的除垢），用酶生产各种产品（L-氨基酸、核苷酸、酱油或豆酱、制革），用酶增强产品的使用效果 （加酶洗涤剂；加酶牙膏、牙粉和嗽口水）

酶在医学中的应用：主要的医药用酶 、用酶进行疾病的诊断 、用酶治疗各种疾病 、用酶制造各种药物

? 酶与食品质量安全

酶制剂作为食品添加剂进入食品的潜在危害

酶催化有毒物质的产生

酶作用导致食品中营养组分的损失

潜在的产毒素性

潜在的致病性

对策：安全菌株，体外基因毒理学测试，酶制剂的安全评价，酶制剂来源安全性的评估标准

? Lecture 2 基因工程的酶学基础

? 核 酶（Ribozyme)：概念：具有生物催化功能的RNA。

看课件

? 基因工程的酶学基础

? 基因克隆表达的过程

基因克隆常用的酶，有什么应用，注意事项（补充后两者）

? Lecture 3 酶促反应

? 酶促反应的特点与机理：极高的效率（降低反应的活化能），特异性和可调节性

特异性：一种酶仅作用于一种或一类化合物，或一定的化学键，催化一定的化学反应并生成一定的产物。酶的这种选择性称为酶的特异性或专一性。

绝对特异性(absolute specificity)：酶只作用于特定结构的底物，进行一种专一的反应，生成一种特定结构的产物

相对特异性(relative specificity)：酶作用于一类化合物或一种化学键。

立体结构特异性(stereo specificity)：酶仅作用于立体异构体中的一种。

机理：酶-底物复合物的形成与诱导契合假说（酶与底物相互接近时，其结构相互诱导、相互变形和相互适应，进而相互结合）

可调节性：对酶生成与降解量的调节

酶催化效力的调节

通过改变底物浓度对酶进行调节等

? 两个假说：锁钥假说，诱导契合假说

?

① 影响酶促反应的因素，Km值的意义，测定（双倒数作图法）

影响因素包括有：

酶浓度、底物浓度、pH、温度、抑制剂、激活剂等。（具体见课件）

Km的意义和作用：

1. Km值等于酶促反应的初速度为Vmax的一半时所需的底物浓度。

2. Km值近似等于ES的解离常数，1/ Km近似地表示酶对底物亲和力的大小。

3. Km是酶的特征性常数，在一定程度上代表酶的催化效率。

4. 当、温度和离子强度恒定时， Km只和酶及底物的性质有关，而与酶的浓度无关。

5. 一种酶能催化几种底物时就有不同的Km，其中Km

最小的底物一般认为是该酶的天

然底物或最适底物。

6. 当Km已知时，可求得任何底物浓度下酶活性部位被底物分子饱和的分数（FES）。

7. 分辨同工酶：测定几个同工酶对同一底物的Km，可估计这组同工酶是原级同工酶还

是次生性同工酶，前者的Km常有差异，后者的则比较接近或相同。

8. 探讨代谢规律：肌肉中的A型醛缩酶，对果糖-1,6-二磷酸的Km为3?mol/L，对3-

磷酸甘油醛和磷酸二羟丙酮的Km分别为1mmol/L和2 mmol/L ，可知其在体内主要催化糖酵解而难于参与糖异生。

9. 有助于寻找代谢的限速步骤：如酶1，2，3分别催化A B C D 三步

连续反应，三个酶的Km分别为10 mmol/L， 1 mmol/L， 0.1 mmol/L ，而细胞内A，B，C的浓度相同，可推知酶1催化的A B为限速反应。

10. 指导生化实验：利用工具酶来测定某一底物的浓度时，可根据米式公式的积分式来

计算工具酶的用量。工具酶的 Km越大，所需加入的酶量也越大。

鉴别抑制类型

Vm是酶完全被底物饱和时的反应速度，与酶浓度成正比。

② 有哪些抑制类型，与Km之间的关系

不可逆性抑制：抑制剂通常以共价键与酶活性中心的必需基团相结合，使酶失活，不能用透析、超滤等方法予以除去。碘乙酸（ICH2COOH）是一种烷化剂，可使巯基烷化。有机磷化合物（丝氨酸的-OH磷酯化）、重金属离子及砷化合物

可逆性抑制：抑制剂以非共价键与酶或酶-底物复合物可逆性结合，使酶的活性降低或丧失；抑制剂可用透析、超滤等方法除去。

竞争性抑制: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。(丙二酸是琥珀酸脱氢酶的竞争性抑制剂/磺胺药对细菌FH2合成酶的抑制).

抑制程度取决于抑制剂与酶的相对亲和力及［S］；动力学特点：Vmax不变，表观Km↑。可通过增加底物浓度而使整个反应平衡向生成产物的方向移动，因而能削弱或解除这种抑制作用。

非竞争性抑制:抑制剂与酶活性中心外的必需基团结合，底物与抑制剂之间无竞争关系。

抑制剂并非结合于活性中心的底物结合位点，而是此位点以外的基团，如催化基团等。

抑制剂与活性中心结合后也不引起底物结合的立体障碍。

如别嘌呤醇竞争性抑制黄嘌呤氧化酶，其氧化产物别黄嘌呤非竞争性抑制黄嘌呤氧化酶。

非竞争性抑制的特点

S和E 或ES都能结合，两者结合的亲和力相等,I也能和E 或ES结合，两者的亲和力相等。

S和I与酶的结合既不互相排斥，也不互相促进,抑制程度取决于［I］；

动力学特点：Vmax↓，表观Km不变。这种抑制作用不能用增加底物浓度的方法来消除。

反竞争性抑制:抑制剂仅与酶和底物形成的中间产物结合，使ES的量下降。

抑制剂只与ES结合;抑制程度取决与［I］及［S］；动力学特点：Vmax↓，表观Km↓。

混合性抑制作用:S和E 或EI都能结合， I也能和E 或ES结合，但亲和力都不相等。S 和I对E的结合互有影响。相当于纯非竞争性和部分竞争性抑制作用的混合系统。

③ 酶的调剂：酶原调节，变构调节，共价调节

酶原 (zymogen):有些酶在细胞内合成或初分泌时只是酶的无活性前体，此前体物质称为酶原。例子：胰蛋白酶原、血液凝固的级联放大作用、胃蛋白酶原、胰凝乳蛋白酶原 酶原的激活:在一定条件下，酶原向有活性酶转化的过程。

酶原激活的机理

变构调节：一些代谢物可与某些酶分子活性中心以外的部位可逆地结合，使酶构象改变，从而改变酶的催化活性，此种调节方式称变构调节。

变构酶的特点：1、通常具有四级结构，存在协同效应；2、含有催化亚基和调节亚基（或催化部位和调节部位）。3、[S]-v关系曲线为S形。

一个效应物分子与变构酶的结合，对第二个效应物分子的结合产生影响，这种效应为

协同效

应。别构酶举例：天冬氨酸转氨甲酰酶，简称ATCase

共价修饰:在其他酶的催化下，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。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

特点：受共价修饰的酶存在有（高）活性和无（低）活性两种形式；具有瀑布效应（级联效

应）；是体内经济、有效的快速调节方式。

? Lecture 4 酶的分离纯化

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? 发酵液的预处理 细胞的破碎方法 酶的提取分离方法 酶的浓缩结晶 纯化方案的设计与评价

? Lecture 5 固定化酶与固定化细胞

? 为什么要固定化酶，酶固定化的优缺点

? 固定化酶：指在一定空间内呈闭锁状态存在的酶，能连续地进行反应，反应后

的酶可以回收重复使用。

? 为什么要固定化酶：

酶的优点和缺点

优点：高催化效率；高专一性。缺点：对环境十分敏感；易失活；不能回收。

固定化生物催化剂的优点

底物产物分开；能回收，可反复使用；易于连续化、自动化

? 酶固定化的优缺点

优点：

? 酶固定化的方法（详见课件）

? 酶固定化的性质

大多数固定化酶活性下降；提高了稳定性；最适温度也随之提高，不变或下降；pH和pH-活性曲线常常发生偏移（微环境表面电荷性质的影响）；Km变化（高级结构变化及载体影响引起酶与底物亲和力变化，又受溶液中离子强度的影响）

固定化酶制备物的性质取决于所用的酶及载体材料的性质。

酶：生物化学性质；动力学参数

载体：化学特征；机械性质

固定 化酶：固定化方法；稳定性等

? 细胞的固定化

概念：将细胞约束或限制在一定的空间界限内，但细胞仍保留催化活性并具有能被反复或连续使用的活力。固定在载体上并在一定的空间范围内进行生命活动的细胞称为固定化细胞。该细胞能进行正常的生长、繁殖和新陈代谢。

优点：保持了细胞内酶系的原始状态与天然环境，因而更稳定；保持了细胞内原有的多酶系统，适于多步催化的反应；无需辅酶再生；固定化增殖细胞发酵具有显著优越性。

缺点：细胞内有多种酶，可能有副反应；细胞膜等存在扩散限制作用；载体形成的孔隙大小影响高分子底物的通透性。

? 固定化细胞的分类，制备方法

1. 化学法（共价交联）2. 包埋法3. 吸附法

? 固定化酶与固定化细胞的应用：生物化学与分子生物学基础研究/亲和分离系统/药

物控释载体/在食品、制药等轻工、化工领域/生物传感器

? 生物传感器 :又称生物活性物质修饰的传感器

? Lecture 6 酶的修饰（1）

? 酶反应器的概念，类型

概念:以酶或固定化酶作为催化剂进行酶促反应的装置

? 酶的稳定性和稳定化

酶（蛋白质）的稳定性是指酶抵抗各种因素的影响，保持其生物活力的能力。要保持其生物活力，必须保持其空间结构。

稳定化指的是熵（Entropy）性质：由于交联即蛋白质中形成二硫键，伸展蛋白质的熵急剧降低

? 酶的化学修饰：化学酶工程 （详见课件从??开始）

改变酶特性有两种主要的方法：

1)通过分子修饰的方法来改变已分离出来的天然酶的活性（化学酶工程）。

2)通过基因工程方法改变编码酶分子的基因而达到改造酶的目的（生物酶工程）。

化学修饰定义：对酶在分子水平上用化学方法进行改造，即在体外将酶分子通过人工方法与一些化学基团，特别是具有生物相容性的大分子进行共价连接，从而改变酶分子的酶学性质的技术。

酶化学修饰的原理、酶化学修饰的基本要求和条件

修饰的类型 （最常见大分子修饰剂）

化学修饰分为可溶性大分子修饰酶和小分子修饰酶：可溶性大分子修饰酶：PEG修饰的人血红蛋白

最常用的修饰剂——PEG类修饰剂

聚乙二醇 (polyethyleneglycol, PEG)是线性分子具有良好的生物相容性和水溶性，在体内无毒性、无残留。其生物相容性已通过美国食品和药物管理局(FDA)认证。 通常没有免疫原性和毒性,不会破坏生物分子的活性，并可消除酶的抗原性，使其末端活化后可以与酶产生交联，因而，它被广泛用于酶的修饰。

PEG分子量范围很宽，适合用作修饰剂或修饰剂出发原料的PEG的相对分子质量一般为500～20000。

PEG既溶于水，又溶于绝大多数有机溶剂，但不溶于乙醚、脂肪烃。

? Lecture 7 酶的修饰（2）

? 酶的化学修饰：化学酶工程

修饰的设计（见课件部分）

? 酶的分子修饰：生物酶工程

将肽链上的某一个氨基酸换成另一个氨基酸，引起酶蛋白空间构象的改变，从而改

变酶的某些特性和功能的方法。

生物酶工程主要包括：

（1） 用基因工程技术大量生产酶（克隆酶）；

（2） 修饰酶基因产生遗传修饰酶（突变酶）；

（3） 从蛋白质或基因水平上设计，合成酶杂合体或自然界不曾有的酶（杂合酶）。 酶分子的改造：

基于序列的合理化设计方案：化学修饰，定点突变。

利用基因的可操作性，模拟自然界的演化过程的非合理化设计方案，如定向进化。

? 修饰的过程和原理

? 酶的定向进化（方法及原理）

定义：所谓酶的体外定向进化，又称实验分子进化，属于蛋白质的非合理设计，它不需事先了解酶的空间结构和催化机制，通过人为地创造特殊的条件，模拟自然进化机制(随机突变、重组和自然选择)，在体外改造酶基因，并定向选择出所需性质的突变酶。

原理：定向进化的基本规则是“获取你所筛选的突变体”。

定向进化=随机突变+选择。前者是人为引发的，后者虽相当于环境，但只作用于突变后的分子群，起着选择某一方向的进化而排除其他方向突变的作用，整个进化过程完全是在人为控制下进行的

方法：1、易错PCR技术为代表的无性进化2、DNA改组、基因家族之间的同源重组

4、外显子改组5、计算机辅助设计

? Lecture 8

? 杂合酶

概念：把来自不同酶分子的结构单元（单个功能域、二级结构、三级结构或功能域） 或酶分子进行组合或交换，可以产生具有所需性质的优化酶杂合体。由两种以上酶成分构成。

优化酶的结构，提高功能的手段。

构建方法：

? 抗体酶 例子是哪个？

概念和特点：

– 一种具有催化功能的抗体分子，在其可变区赋予了酶的属性。

– 它是利用现代生物学与化学的理论与技术交叉研究的成果，是抗体的高度选

择性和酶的高效催化能力巧妙结合的产物。

特性：一种对酶促反应过渡态特异的抗体

1、能催化一些天然酶不能催化的反应

2、有更强的专一性和稳定性

? 核酶？

? 极端酶

概念，特点，设计到的技术方法（详见课件）

? Lecture 9 酶的发酵生产

? 酶生物合成的调节

? 酶的发酵生产

? 微生物

常见的产酶微生物

酶发酵动力学定义

酶合成模式的四种类型

? 动植物细胞发酵产酶：细胞的特点，获取，培养方式和条件。

? 考试内容

? 是非题（20题，20分）

? 填空题 （30空，30分）

? 简答题（5题，每题7分，共35分）名词解释一题，简答三题，主观发挥题一题 ? 论述题（1题，15分）实验设计题：涉及基因工程酶学基础，酶的分离纯化，活力

鉴定等方面