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1、3 酶与维生素,3.1 酶的概述3.2 酶催化作用的特性3.3 酶的组成3.4 单体酶、寡聚酶、多酶复合体3.5 酶分子的活性中心及其催化作用机制3.6 酶促反应动力学3.7 同工酶3.8 酶活性的调控3.9 酶活力测定3.10 酶的分离、纯化3.11 酶制剂与酶工程技术在食品工业中的应用3.12 辅酶与维生素,3.1 酶的概述,学习要求：掌握酶的概念掌握酶的分类（按酶促反应分为六大类）了解酶的命名方法。,酶（enzyme）是活细胞内产生的在细胞内外均具有催化功能和活性的生物分子，又称为生物催化剂。除少数具有催化功能的RNA和DNA外，绝大多数酶都是蛋白质。蛋白质成分的酶是酶的主体。几乎所有的
2、生物化学反应都是在酶的催化下进行的，可以说没有酶就没有生命。,3.1.1 酶,具有催化功能的RNA称为核酶；具有催化功能的DNA称为脱氧核酶。酶催化的生物化学反应，称为酶促反应Enzymatic reaction。被酶的催化而发生化学变化的物质，称为底物substrate。,与非酶催化剂相比的几点共性：A.催化效率高，用量少（在细胞中含量低）B.不改变化学反应平衡点C.降低反应活化能D.反应前后自身结构不变 催化剂改变了化学反应的途径，使反应通过一条活化能比原途径低的途径进行。催化剂的效应只反映在动力学上，不影响反应的热力学。,国际酶学委员会规定，按照酶促反应的性质，把酶分为六大类：氧化还原酶
3、类转移酶类水解酶类裂解酶类异构酶类合成酶类,3.1.2 酶的分类,六大酶类的总结记忆：,O2+H2 H2O 氧转水，裂亦合。,氧化-还原酶催化氧化-还原反应。主要包括脱氢酶(dehydrogenase)和氧化酶(Oxidase)。如，乳酸(Lactate)脱氢酶催化乳酸的脱氢反应。,（1）氧化-还原酶类 Oxido-reductases,转移酶催化基团转移反应，即将一个底物分子的基团或原子转移到另一个底物的分子上。例如，谷丙转氨酶催化的氨基转移反应。,（2）转移(移换)酶类 Transferases,水解酶催化底物的水解反应。主要包括淀粉酶、蛋白酶、核酸酶及脂酶等。例如，脂肪酶(Lipase)
4、催化的酯的水解反应：,（3）水解酶类 hydrolases,裂合酶催化从底物分子中移去一个基团或原子而形成双键的反应及其逆反应。主要包括醛缩酶、水化酶（脱水酶）及脱氨酶等。例如，苹果酸裂合酶即延胡索酸水合酶催化的反应。,（4）裂合（裂解）酶类 Lyase,异构酶催化各种同分异构体的相互转化，即底物分子内基团或原子的重排过程。例如，6-磷酸葡萄糖异构酶催化的反应。,（5）异构酶类 Isomerases,合成酶，又称为连接酶，能够催化C-C、C-O、C-N 以及C-S 键的形成反应。这类反应必须与ATP分解反应相互偶联。A+B+ATP+H-O-H=AB+ADP+Pi 例如，丙酮酸羧化酶催化的反应。
5、丙酮酸+CO2+H2O 草酰乙酸,（6）合成酶类 Ligases or Synthetases,ATP,酶的命名方法主要分为习惯命名法和系统命名法。习惯命名法一般按照底物加反应类别来命名：蛋白水解酶、乳酸脱氢酶等；有些直接以底物来命名：蔗糖酶、胆碱酯酶、蛋白酶；有些在底物名称前冠以酶的来源：唾液淀粉酶、血清谷-丙转氨酶。系统命名法为避免一种酶有几种名称或不同酶用同一名称而提出。根据酶的分类进行系统编号，包括酶的系统名和4个阿拉伯数字表示分类编号。酶的EC编号由4个数字组成，中间用“”隔开，每一个数字表示不同的含意。,3.1.3 酶的命名,乙醇脱氢酶 EC1.1.1.1 乳酸脱氢酶 EC1.1.
6、1.27 苹果酸脱氢酶 EC1.1.1.37第一个数字表示反应类型：氧化还原第二个数字表示反应基团：醇基第三个数字表示电子受体：NAD+或NADP+第四个数字表示酶的底物：乙醇、乳酸、苹果酸,3.2 酶催化作用的特性,学习要求：理解并掌握酶促反应的专一性、高效性、可调节性以及酶活性的不稳定性。,3.2.1 酶具有高度专一性,酶的催化专一性表现在对催化反应和底物有严格的选择性。结构专一性和立体异构专一性结构专一性包括绝对专一性、相对专一性只能催化一种底物进行一定的反应，称为绝对专一性可催化一类化合物或化学键，称为相对专一性。立体异构（旋光异构）专一性：酶对底物立体构型的特异识别。,3.2.2 酶
7、具有极高的催化效率,酶是高效生物催化剂，比一般催化剂的效率高1071013。酶是通过降低反应的活化能来加速化学反应的。例如：过氧化氢分解 2H2O2 2H2O+O2用Fe3+催化，效率为610-4 mol/mol.S，用过氧化氢酶催化，效率为6106 mol/mol.S。转换数（turnover number）的概念：每秒钟每个酶分子能转换底物的分子数，用kcat表示。如果没有酶的作用，呼吸一次的效果下降107倍，呼吸一次的效果靠扩散需要1年多；而消化一餐简单的午餐需要50年。,3.2.3 酶活性的可调节性,调节酶的活力：别构调节、酶的共价修饰。酶浓度调节：酶的合成、降解等。调控机制保证了酶在
8、体内新陈代谢过程中发挥有序的催化作用，使生命活动中的各种化学反应有条不紊，协调一致。,3.2.4 酶活性的不稳定性,对大多数酶是蛋白质，酶促反应时在比较温和的条件下进行的。蛋白质易变性，这就可能使酶的催化活性丧失。,3.3 酶的组成,学习要求：掌握酶的化学本质主要是蛋白质，也有DNA和RNA。掌握概念：简单酶类、全酶、辅酶、辅基。理解酶的辅助因子对酶活性的影响。,按酶的化学组成分类,简单蛋白酶仅由蛋白质组成。结合蛋白酶除了蛋白质，结构中还有非蛋白质成分。全酶=酶蛋白+辅助因子 辅助因子包括辅酶、辅基。辅酶：与酶蛋白结合较松，可透析除去。辅基：与酶蛋白结合较紧（如：以共价键结合）。多数酶需要有辅
9、助因子参与才能发挥其催化功能。体内酶的种类很多，辅因子种类不多。因此一种辅因子往往与多种酶蛋白结合组成催化功能不同的全酶。,3.4 单体酶、寡聚酶、多酶复合体,学习要求：掌握单体酶、寡聚酶、多酶复合体的概念。理解多酶复合体在代谢中的高效性及调控的便利性,根据酶的分子结构特点分类,单体酶：由一条或多条共价相连的肽链组成的酶分子。寡聚酶：由2个或2个以上亚基组成，亚基间可以相同也可不同。亚基间以次级键缔合。如：苹果脱胱氢酶（鼠肝），2个相同的亚基 琥珀酸脱氢酶（牛心），2个亚基,多酶复合体-multienzyme complex：由几种酶靠非共价键彼此嵌合而成。其中每一个酶催化一个反应，所有反应依
10、次进行，构成一个代谢途径或代谢途径的一部分。有利于提高催化效率，同时利于对酶的调控。大肠杆菌丙酮酸脱氢酶复合体由三种酶组成：丙酮酸脱氢酶（E1）二氢硫辛酸转乙酰基酶（E2）二氢硫辛酸脱氢酶（E3）,总分子量：560万,3.5 酶分子的活性中心及其催化作用机制,3.5.1 酶分子的活性中心活性中心：酶分子中结合底物并起催化作用的少数氨基酸残基，包括底物结合部位、催化部位。底物结合部位与底物结合，决定酶的专一性；催化部位催化底物发生化学变化，决定酶的催化能力。频率最高的活性中心的氨基酸残基：天冬氨酸（Asp）、谷氨酸（Glu）、丝氨酸（Ser）、组氨酸（His）、半胱氨酸（Cys）、赖氨酸（Lys
11、）、苏氨酸（Tyr）。活性中心以外的必需基团：活性中心以外的功能基团在形成并维持酶的空间构象上也是必需的。,3.5.2 酶的催化作用机制锁与钥匙学说（1894年Emil Fischer）lock and key或模板学说（temolate）：认为整个酶分子的天然构象是具有刚性结构的，酶表面具有特定的形状。酶与底物的结合如同一把钥匙对一把锁一样，形状正好互补。可以解释酶的立体异构专一性、酶与底物的结合和催化。无法解释酶的多底物现象、酶对正反可逆反应的催化。,中间产物学说酶（E）与底物（S）先络合成一个中间复合物（ES），然后ES进一步分解成产物（P）和酶（E）。中间产物不稳定，较难获得，但是实验
12、已经证明了ES复合物的存在。,诱导契合学说_induced fit酶表面并没有一种与底物互补的固定形状，而只是酶分子与底物分子接近时，酶蛋白质受底物分子诱导，构象发生有利于与底物结合的变化，酶与底物在此基础上互补楔合，进行反应。,3.6 酶促反应动力学,酶促反应动力学是研究酶促反应速度及其各种影响因素的科学。包括酶浓度、底物浓度、pH、温度、激活剂和抑制剂。研究某一因素对酶反应速度的影响时，要使酶催化系统的其他因素不变，并保持严格的反应初速度条件。酶促反应速度一般用单位时间内底物的减少量或产物的增加量表示。,3.6.1 酶浓度对酶促反应速度的影响,当底物浓度远大于酶的浓度时，酶促反应速度与酶浓
13、度呈正比。v=kE v-反应速度 k-反应速率常数 E-酶浓度,把酶促反应分为两个阶段：酶底物结合阶段、催化反应阶段。,3.6.2 底物浓度对酶促反应速度的影响,在低底物浓度时,反应速度与底物浓度成正比，表现为一级反应特征。当底物浓度达到一定值，反应速度达到最大值（Vmax），此时再增加底物浓度，反应速度不再增加，表现为零级反应。,米氏方程,V-反应速度，Vmax-反应最大速度S-底物浓度Km-米氏常数。当Km及Vmax已知时，即可确定酶催化反应速度与底物浓度的关系。,米氏方程,因此,Km是反应速度为最大值的一半时的底物浓度。Km的单位为mol/L。,当SKm时，v=VmaxS/Km当SKm时
14、,v=Vmax当S=Km时,v=Vmax/2,关于米氏常数Km的几点说明,a.Km是酶的一个重要的特征常数,只与酶的性质有关，而与其浓度无关，不同的酶具有不同Km值。b.Km值只是在固定底物、固定条件（T和pH）下测定的，不同条件下具有不同的Km值。c.Km可用来判断酶的最适底物。同一种酶有几种底物就有几个Km值，其中Km值最小的底物一般称为该酶的最适底物或天然底物。（Km值可近似表示酶与底物之间的亲和程度：Km值大表示亲和程度小，酶的催化活性低;Km值小表示亲和程度大,酶的催化活性高。）,Km和Vmax的求解方法,1 Km 1 1=+V Vmax S Vmax,双倒数作图法,斜率=Km/Vm
15、ax,-1/Km,1/Vmax,3.6.3 温度对酶促反应速度的影响,一方面是温度升高,酶促反应速度加快(温度系数Q10：反应温度提高10 C，其反应速度与原来的反应速度之比)。另一方面,温度升高,酶的高级结构将发生变化或变性，导致酶活性降低甚至丧失。因此大多数酶都有一个最适温度。在最适温度条件下,反应速度最大。,3.6.4 pH对酶促反应速度的影响,最适 pH(optimum pH):使酶促反应速度达到最大时介质的pH。a.过酸或过碱影响酶蛋白的构象，使酶变性失活。b.影响酶分子中某些基团的解离状态（活性中心的基团或维持构象的一些基团）c.影响底物分子的解离状态,木瓜蛋白酶,胆碱脂酶,胃蛋白
16、酶,3.6.5 激活剂和抑制剂对酶促反应速度的影响,酶的激活剂：使酶使酶活性增强的物质。能将酶原选择性水解激活的蛋白酶也可看成为激活剂。提高酶活性：使酶活性进一步提高，离子或简单有机化合物。激活酶原：无活性有活性，一些蛋白酶。酶的抑制剂：能使酶活力降低或失活的物质。,3.6.5.1 可逆抑制作用,抑制剂与酶蛋白结合是可逆的，可以用透折法除去抑制剂，恢复酶的活性。竞争性抑制、非竞争性抑制作用、反竞争性抑制作用。,竞争性抑制底物的结构类似物竞争酶的活性中心，与酶形成可逆的EI复合物，阻止底物与酶结合。增加底物浓度可以解除抑制,竞争性抑制曲线,Vmax不变，Km变大,2.非竞争性抑制,抑制剂与酶活性
17、中心以外的基团结合，其结合可能与底物无关。酶可以同时与底物及抑制剂结合，但是中间产物ESI不能生成产物，降低了酶的活性。不能通过增加底物浓度的办法来消除非竞争性抑制作用。,非竞争性抑制曲线,Km不变，Vmax降低,3.反竞争性抑制 酶只在与底物结合后，才与抑制剂结合。E+SES+I P,反竞争抑制曲线,（1）Km及Vmax都变小（2）双倒数方程的斜率不变,3.6.5.2 不可逆抑制作用,抑制剂以共价键与酶的必需基团结合，不能用透析或超滤方法使两者分开（结合紧密）。如有机磷农药、氰化物、一氧化碳等。,3.7 同工酶,能催化同一种化学反应，但酶蛋白的分子结构不同的一组酶，存在于生物的同一种属或同一
18、个体的不同组织中。同工酶举例：1959年，Marker首先用电泳分离法发现动物的乳酸脱氢酶（lactate dehydrogenase,LDH）具有多种分子形式。LDH5(M4)、LDH4(M3H)、LDH3(M2H2)、LDH2(MH3)、LDH1(H4)不同组织的乳酸脱氢酶同工酶分布不同，存在明显的组织特异性，人心肌、肾和红细胞中以LDH1和LDH2最多，骨骼肌和肝中以LDH4和LDH5最多，而肺、脾、胰、甲状腺、肾上腺和淋巴结等组织中以LDH3最多。,5,临床意义:（1）急性心肌梗塞发作后，早期血清中LDH1和LDH2活性均升高，但LDH1增高更早，更明显，导致LDH1/LDH2的比值升
19、高。（2）肝炎、急性肝细胞损伤及骨骼肌损伤时LDH5都会升高。（3）患活动性风湿性心脏病、急性病毒性心肌炎、溶血性贫血、肾坏死等病LDH1也可升高。,4.研究同工酶的意义（1）进行遗传分析、杂种优势的筛选、抗逆指标筛选。（2）进行疾病诊断（3）研究代谢规律,3.8 酶活性的调控,酶活性调控生物体中的酶还具有自我调节功能。酶活性的调节控制主要有下列几种方式：别构调节作用酶的反馈调节作用可逆共价修饰调节酶原激活,3.8.1 别构调节作用,别构中心有些酶的活性中心以外的一个特殊结构，能与某些化合物发生非共价结合（可逆的），引起酶分子的构象发生改变，从而导致酶与底物的亲和力发生改变。上述改变酶活性的调
20、节称为酶的别构调节作用。别构酶是一类调节酶，含有两个或两个以上亚基的寡聚酶，分子量较大，而且具有复杂的空间结构。正协同效应酶分子构象改变，酶与底物亲和力增强，催化活性增强。负协同效应酶分子构象改变，酶与底物亲和力减低，催化活性降低。,3.8.2 酶的反馈调节作用,反馈调节作用代谢途径的中间产物和终产物浓度往往可以影响该代谢途径起始阶段的某一步反应。由于反馈调节而加速，称为正反馈；反之称为负反馈。反馈调节可通过对酶的诱导、阻遏和变构等方式影响酶的催化活性和酶促反应的方向。反馈调节的本质是别构调节。,3.8.3 可逆共价修饰调节,共价修饰作用酶分子上某些基团发生可逆的共价修饰，由此引起酶活性发生改
21、变，即激活或被抑制。这些酶称为共价修饰调节酶。共价修饰酶具有激活和抑制两种形式，并且可以相互转变，从而调节酶的催化活性。可逆共价修饰酶的相互转变，大部分是进行磷酸化和脱磷酸化反应，磷酸化的部分一般为丝氨酸残基的羟基。,3.8.4 酶原激活,酶原有些酶在体内合成或刚刚分泌出来的以无活性的前体形式存在，这些无活性的前体形式称为酶原。酶原可以通过某种特异性蛋白酶的有限水解，切去一条或数条小肽段之后构象发生变化，转变为有活性的酶而发挥作用的过程称为酶原的激活，这一过程是不可逆的。酶原激活的本质是切断酶原分子中特异肽链或去除部分肽段后有利于酶活性中心的形成。,酶原激活的重要生理意义：它保证合成酶的细胞本
22、身不受蛋白酶的消化破坏，使他们在特定的生理条件和规定的部位受到激活并发挥其生理作用。出血性胰腺炎的发生就是由于蛋白酶原在未进入小肠时就被激活，激活的蛋白酶水解自身的胰腺细胞，导致胰腺出血、肿胀。,3.9 酶活力测定,酶活力测定是酶学研究、酶制剂生产和应用中必不可少的一项工作。发酵成效好坏，提取、纯化方法评价，酶的保存与应用，都以酶活力为依据。,3.9.1 酶活力、酶单位、比活力,酶活力是指酶催化一定化学反应的能力，酶活力大小用单位制剂中的酶活单位表示。液体酶，用每毫升酶液中的酶活单位（U/ml）表示；酶粉剂，用每克制剂中的酶活单位（U/g）表示。酶活力越高，酶促反应越大。测定酶的活力时，实质上
23、是在测定酶促反应速度的基础上进行计算的。,3.9.1.1 酶活力,酶单位是人为规定的一个对酶进行定量描述的基本度量单位，含义是在一定反应条件下，单位时间内完成一个规定的反应量所需的酶量。反应条件是酶反应的最适条件，单位有的用1min，有的用1h.国际生化学会酶学委员会对每单位作了统一规定：在酶作用的最适条件（最适底物、最适pH、最适缓冲液的离子强度，25）下，每分钟催化1.0 mol底物转化为产物的酶量为一个酶活力国际单位（IU）。统一标准便于活力比较，但是实际应用中，往往显得太繁琐，所以一般还是采用各自规定的单位。,3.9.1.2 酶单位,P81 我国标准QB546-80中规定：-淀粉酶活力
24、单位（反应完全）、糖化酶活力单位、蛋白酶（反应速度）。一种酶往往有多种测定方法，采用的酶单位也不一样，所以用酶制剂时，不能只看有多少单位，还要看单位的含义（即单位是怎么定义的，反应条件如何）。,单位酶制剂中的酶活单位数，即酶的比活力。不同的形式：粉剂（U/g）、液体酶（U/ml）酶的纯化过程中，去除杂蛋白，酶的比活力逐步提高。当纯化不再增加比活力时，这时的比活力称为恒比活力。恒比活力表示酶制剂已经很纯了。,3.9.1.3 比活力,酶促反应的时间进程曲线是将最适条件下反应的产物量对时间作图得到的曲线。曲线上每一点的斜率为反应的瞬时反应速度。,3.9.2 酶促反应的时间进程曲线和初速度,酶促反应的
25、时间进程曲线是将最适条件下反应的产物量对时间作图得到的曲线。曲线上每一点的斜率为反应的瞬时反应速度。,3.9.2 酶促反应的时间进程曲线和初速度,初速度是一个化学反应开始一瞬间的速度，但是测量在技术上有困难。曲线上初速度是最大的反应速度，随着反应进行，反应速度越来越小。原因有：底物浓度降低、产物浓度增加，逆反应加速。产物对酶有抑制作用，以及酶自身失活等。测定酶促反应的最大速度，必需在初速度范围内进行测量。,Vmax是一个理论值，实验测得的初速度v不等于Vmax。测酶活时，底物浓度一般相当于Km值的20倍以上，即使如此，初速度也仅仅相当于95%Vmax。初速度仅仅是规定条件下的最大反应速度（特别
26、是底物浓度），而非Vmax。,初速度与Vmax之间的关系,底物浓度确定好后，初速度与酶浓度成正比，酶浓度越大，初速度越大、但是初速度维持的时间越短。测定酶活力时，有隔时取样检测法和利用自动检测记录仪器连续追踪法。,粉剂溶解、稀释；液体酶稀释。稀释程度视样品中酶活力大小而定。初测时，最佳稀释倍数只能通过实验来确定。初速度法测酶活是最理想的，无论是研究还是生产应用，应尽量采用此法。,3.9.2.1 酶液的稀释,测酶活所用的反应条件应该是最适条件。最适条件包括温度、pH、足够大的底物浓度、适宜的离子强度、适当稀释的酶液及严格的反应时间，抑制因子不可有，辅助因子不可缺。温度用恒温槽控制，温度相差1，反
27、应速度相差10%。计时要准确严格，反应体系加入酶液前要预热，反应到时要立即灭活。,3.9.2.2 关于酶促反应条件及保证措施,理论上测定底物减少量或产物生成量都可以。实际操作中，底物浓度太大，变化量难测定。产物从无到有，变化显著，有利于测定。,3.9.2.3 反应量的测定,将实验中所用各种参数和所测得的实验数据换算成每毫升（或每克）酶制剂中所含的酶活力单位数。粉剂用克，液体酶用毫升。,3.9.2.4 计算酶活力,酶活测定举例（蔗糖酶）,酶活力单位：在35，0.1mol/L乙酸钠缓冲液（pH4.6）每分钟能使2.5%蔗糖溶液释放1 mg还原糖的酶量定义为一个活力单位（U）。蔗糖酶活力(比活力)=
28、x*n/(0.5*10)(单位：U/ml）x:实验测得的产物量（还原糖的量x mg）n：稀释倍数(150倍)0.5:0.5ml的酶液 10:反应时间10min,3.10 酶的分离、纯化,通常分离、纯化蛋白质的方法基本上都适用于酶的分离、纯化。由于酶的特性和发酵生产方式的差异，以及对酶的纯度要求不相同，提纯方法各异。酶提纯中，要注意：防止酶蛋白变性：低温（5以下）调pH时防止局部过酸过碱；pH选择要考虑酶的稳定性和溶解度；避免剧烈搅拌。随时测定酶活力：追踪酶去向，了解提纯步骤的回收率和提纯倍数，掌握提纯效果，便于及时发现解决问题。酶制剂纯度与使用目的相适应：纯化过程长，损失多，成本高。工业用酶纯
29、度可低些，实验用酶（研究酶的结构、功能及理化性质）必须是纯酶。,3.10.1 酶分离纯化一般原则与注意事项,微生物产生的酶有胞内酶和胞外酶之分，胞外酶只要将发酵液过滤离心，将过滤液进一步提纯；胞内酶则需要收集菌体，细胞破碎、再用适当溶剂进行抽提。动植物组织用高速组织捣碎机或匀浆机来破碎。微生物菌体细胞破碎有：自溶法（少量甲苯或氯仿）、机械磨碎发（用石英砂或氧化铝与浓稠军也混合研磨）超声波破碎法酶法或化学试剂破壁法丙酮法,3.10.2 菌体细胞的破碎,抽提是从破碎的菌体细胞内将酶抽提出来的工艺。大部分酶蛋白用稀酸、稀碱或稀盐溶液浸泡提取。抽提液pH一般在46为好，远离蛋白质等电点。抽提温度一般在
30、04。,3.10.3 酶的抽提,通过预处理，从三个方面改变发酵液的物理性状，使之容易固液分离：悬浮颗粒变大、硬度增加、表面性状发生变化可溶性胶体物质变成不溶性粒子。液体降低黏度。,3.10.4 发酵液的预处理,浓缩后便于进一步纯化、保存与应用。少量酶液可用葡聚糖凝胶、聚乙二醇等浓缩。工业上一般用真空浓缩法、超过滤法等。,3.10.5 酶液的浓缩,酶可以制成粉剂或者液体酶。粉剂优点：包装、运输方便，稳定性好。粉剂缺点：能耗高、生产成本高，污染大，影响工人健康。开发液体酶可以简化生产工艺、缩短生产周期，节约能耗，降低成本。液体酶的研究与开发的技术关键是酶活力的保护问题。,3.10.6 酶的粉剂和液
31、体制剂,高纯度的酶需要反复纯化。多种方法联合使用。亲和色谱（蛋白质部分已讲）。,3.10.7 酶的精制,回收率提纯前后总活力之比，反应酶损失程度。纯化倍数提纯前后比活力之比，反应纯度提高程度。纯度鉴定高纯度酶制剂需要纯度鉴定，方法很多，需结合使用。,3.10.8 回收率、纯化倍数和纯度鉴定,低温酶在低温下比较稳定，酶制剂水分越高，越需要低温保存，在0以下，酶液在冰冻状态下可长期保存不失活。干燥酶制剂含有水分容易霉变。避光光对酶蛋白有破坏作用。,3.10.9 酶制剂保存,3.11 酶制剂与酶工程技术在食品工业中的应用,食品工业中使用最多的是水解酶，其中主要是糖类化合物的水解酶、其次是蛋白酶和脂肪
32、酶。氧化还原酶类也有应用。P8889自行阅读。,固定化酶是上世纪50年代发展起来的一项技术，人们基于对生物体内的酶固定在细胞壁和膜的现象，提出酶的固定化，希望酶能重复使用，同时又能改善酶的各种特性。固定化酶：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。,固定化酶（了解）,3.12 辅酶与维生素,学习要求：掌握维生素的概念理解维生素对人体的重要性掌握B族维生素与辅酶的关系,维生素的定义,维生素是生物体维持正常生命活动所必不可少的一类小分子微量有机化合物。人体一般不能自我合成，需食物供给。脂溶性:A、D、E、K等，单独具有生理功能，在体内可直接参与代谢的调节作用。
33、水溶性：B1、B2、B6、B12、C等，是通过转变成辅酶对代谢起调节作用。,维生素的分类,维生素B5包括烟酸和烟酰胺，烟酰胺在体内转变为辅酶I（NAD+）和辅酶II（NADP+）。缺乏时表现出神经营养障碍，出现皮炎。,吡啶环,3.12.1 NAD+、NADP+与维生素B5,NAD+(烟酰胺-腺嘌呤二核苷酸，又称为辅酶I)和NADP+(烟酰胺-腺嘌呤磷酸二核苷酸,又称为辅酶II)是维生素烟酰胺的衍生物,VB5（维生素PP）与NAD+和NADP+,烟酰胺,核糖,AMP,磷酸,NAD（P）+,NAD（P）H,功能：是多种重要脱氢酶的辅酶。,转移氢负离子，即一个质子两个电子给NAD产生NADH。,.,
34、化学名称：核黄素活性形式：FMN(黄素单核苷酸)，还原型FMNH2；FAD(黄素-腺嘌呤二核苷酸)，还原型FADH2,1,10,VB2,异咯嗪,核糖醇,3.12.2 FMN、FAD和维生素B2,FAD和FMN是核黄素(维生素B2)的衍生物。核黄素+ATPFMN+ADP核黄素+ATPFAD+pi,功能：是许多氧化还原酶的辅基，在氧化-还原反应中，起着电子和质子的传递体作用。缺乏症：皮肤及粘膜炎,VB3（泛酸）是由，-二羟基-二甲基丁酸和一分子-丙氨酸缩合而成。,VB3,3.12.3 辅酶A和维生素B3,CoA是生物体内代谢反应中乙酰化酶（酰基转移酶）的辅酶，它的前体是维生素(B3)泛酸。,CoA
35、的结构,巯基乙胺,泛酸,3，5-ADP,CoA的功能 活性位点：-SH 功能：CoA能与乙酰基（CH3CO)结合，生成乙酰CoA。乙酰CoA是乙酰基的载体，可转运乙酰基。脂酰基载体，转运脂酰基。,四氢叶酸是转一碳单位酶的辅酶，其前体是叶酸(又称为蝶酰谷氨酸，维生素B11)。,四氢叶酸的主要作用是作为一碳基团，如-CH3,-CH2-,-CHO 等的载体，参与多种生物合成过程。,蝶呤,对氨基苯甲酸,谷氨酸,3.12.4 四氢叶酸和维生素B11,VB1（植物种子、胚芽、芹菜、白菜、瘦肉、酵母）,化学名：硫胺素(维生素B1),3.12.5 TPP和维生素B1,焦磷酸硫胺素是脱羧酶的辅酶，它的前体是硫胺
36、素(维生素B1)。,活性形式：焦磷酸硫胺素(TPP)。,功能：催化-酮酸的脱羧反应。噻唑环C-2上氢解离，使C-2变成负碳离子，可以和-酮酸的羧基碳结合，形成中间复合物脱去羧基。缺乏症：脚气病，多发性神经炎。,活性乙醛,TPP在丙酮酸脱羧中的作用机制,吡哆素包括吡哆醇、吡哆醛和吡哆胺。,3.12.6 磷酸吡哆素和维生素B6,吡哆素和磷酸吡哆素,磷酸吡哆素主要包括磷酸吡哆醛（pyridoxal phosphate,PLP）和磷酸吡哆胺（pyridoxamine phosphate,PMP）。,磷酸吡哆素是转氨酶的辅基，转氨酶通过磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺的相互转换，起转移氨基的作用。还是脱羧酶、消旋
37、酶的辅酶。,生物素是羧化酶的辅基。,羧化酶的功能是作为CO2的载体，在生物合成中起传递和固定CO2的作用。,脲,噻吩,戊酸侧链,3.12.7 生物素(VB7，维生素H),3.12.8 维生素B12,维生素B12又称为钴胺素。维生素B12分子中与Co+相连的CN基被5-脱氧腺苷所取代，形成维生素B12辅酶，少量辅酶以甲基钴胺素的形式存在。维生素B12辅酶的主要功能是作为变位酶的辅酶，催化底物分子内基团的变位反应。,硫辛酸是不属于维生素的辅酶。硫辛酸是6,8-二硫辛酸，有两种形式，即硫辛酸（氧化型）和二氢硫辛酸（还原型）.,硫辛酸在糖代谢中起到重要作用，是丙酮酸和酮戊二酸脱氢酶的辅酶，在氧化脱羧过程中传递酰基和氢。,3.12.9 硫辛酸,辅酶Q又称为泛醌，广泛存在于动物和细菌的线粒体中，其结构为：,辅酶Q的活性部分是它的醌环结构，主要功能是作为线粒体呼吸链氧化-还原酶的辅酶，在酶与底物分子之间传递电子和氢。,3.12.10 辅酶Q,复习要求：掌握酶的定义、分类及结构组成（全酶、辅酶、辅基、活性中心、酶活力）；掌握酶的催化特性；掌握酶促反应动力学；理解酶催化机制的假说；了解酶的分离纯化原则及酶在食品工业的应用，了解各种辅酶和维生素的关系。,
