酶学与酶工程

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1、酶学与酶工程——zycLecture1酶学与酶工程1、酶的概念，命名、酶的活性中心1）酶是由活细胞产生的，具有催化活性和高度转移性的特殊蛋白质，是一类生物催化剂。酶工程：将酶学理论与化工技术相结合，研究酶的产生和应用的一门新的技术性学科，包括了酶制剂的制备、酶的固定化、酶的修饰与改造及酶反应器等方面。主要:酶的生产、酶的分离纯化、酶的固定化和酶生物反应器。化学酶工程：用化学手段修饰、改造、模拟天然酶，使其更适合人们的需要，主要包括天然酶、化学修饰酶、固定化酶以及化学人工合成酶的研究与应用。生物酶工程：用生物学的方法，特别是基因工程、蛋白质工程和组合

2、库筛选法改造天然酶，创造性能优异的新酶，主要是抗体酶、杂合酶、进化酶和核酸酶的研究与应用。2）命名：系统命名法！！催化下列反应酶的命名：ATP+D—葡萄糖→ADP+D—葡萄糖-6-磷酸该酶的正式系统命名是：ATP：葡萄糖磷酸转移酶，表示该酶催化从ATP中转移一个磷酸到葡萄糖分子上的反应。它的分类数字是：E.C.2.7.1.1E.C代表按国际酶学委员会规定的命名第1个数字(2)代表酶的分类名称(转移酶类)第2个数字(7)代表亚类(磷酸转移酶类)第3个数字(1)代表亚亚类(以羟基作为受体的磷酸转移酶类)第4个数字(1)代表该酶在亚-亚类中的排号(D葡萄

3、糖作为磷酸基的受体）3）活性中心必需基团：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因酶的活性中心：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。2、酶的分类、组成、结构特点和作用机制分类：按酶促反应的性质分类（六大类）：氧化还原酶、转移酶、水解酶、裂解酶类、异构酶类、合成酶类全酶=酶蛋白+辅因子辅因子包括：有机辅因子（辅酶非共价结合/辅基非共价结合或共价结合）和金属辅因子（金属酶/金属激活酶）酶蛋白的分类：单体酶、寡聚酶仅有一个活性中心的酶；一条/多条多肽链组成，分子量相对小。多酶

4、复合体体内一些酶聚合在一起，组成一个物理的结合体；第一个酶的产物可以成为第二个酶的底物。多功能酶在酶分子中存在多种催化活性的部位；相关的化学反应在一个酶分子上进行。3、酶作为催化剂的显著特点强大的催化能力：可以加快至1017倍；没有副反应，酶在较温和的条件下催化反应的进行；高度的专一性，各种酶都有专一性但是专一程度的严格性上有所差别；可调节性，包括了抑制剂和激活剂的调节、反馈抑制调节、共价修饰调节和变构调节等；易变性，大多数的酶是蛋白质，在极端环境中会受到破坏。4、酶活力的调节15酶学与酶工程——zyc调节对象：关键酶！！！——一般位于代谢反应途径

5、的起始或分支位点；催化单向不可逆反应；活性较低（限速酶）；是可调节酶。方式：酶活性的调节——快速酶含量的调节——缓慢（两种方法：同工酶/控制酶基因的表达和酶分子的降解）酶的质变：酶原调节，变构调节，共价调节酶原调节：避免细胞产生的酶对细胞进行自身消化，使得酶在特定的环境中发挥作用；另外酶原可以认为是酶的储存形式；水解激活是不可逆的。变构调节：代谢物可以和酶分子活性中心之外的部位可逆性的结合，使酶的构象发生改变，从而改变酶的催化活性。这类酶一般具有四级结构，存在协同效应/含有催化亚基和调节亚基。共价修饰：酶蛋白肽链在其他酶的催化下，化学集团可以与酶发

6、生可你的共价修饰，影响了酶的活性。PS：磷酸化与脱磷酸化等。（有级联效应）5、核酶的概念及核酶的应用核酶：化学本质是RNA，催化底物包括RNA、DNA、肽键等，还有的具有RNA连接酶、磷酸酶等活性。具有反应特异性识别碱基；核酶的催化效率比较低是一种较为原始的催化酶。PS：核酶是金属依赖酶（特异的结构作用；促进RNA分子的折叠；参与过渡中间复合物的形成）作用：核苷酸转移作用；水解反应，磷酸二酯酶作用；磷酸转移反应，类似磷酸转移酶作用；脱磷酸作用，酸性磷酸酶作用；RNA内切反应，RNA限制性内切酶作用。脱氧核酶：利用体外分子进化技术获得的一种具有高效催

7、化活性和结构识别能力的单链DNA片段，称为酶性DNA。（根据催化功能的不同可以分为五大类：切割RNA的脱氧核酶、切割DNA的脱氧核酶、具有激酶活力的脱氧核酶、具有连接酶功能的脱氧核酶、催化卟啉环金属螯合反应的脱氧核酶）应用：1）核酶可以特异性地识别并结合目标基因，使其断裂失活，从而阻断或降低目标基因的表达，起到基因沉默的作用；2）核酶不会对细胞基因组产生任何副作用，因而可以作为安全有效的分子生物学工具；3）可以应用于基因治疗核酸酶：指所有可以水解核酸的酶，本质为蛋白质。在细胞内催化核酸的降解。可分为DNA酶和RNA酶；外切酶和内切酶；其中一部分具有

8、严格的序列依赖性，称为限制性内切酶6、同工酶的概念原级同工酶：同一种属中由不同基因或（复）等位基因编码的多肽链多组成的单体