食品酶学整理

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1、绪论 酶的分类和命名一、根据酶催化的化学反应性质分类(1) 氧化还原酶类：AH2 + B = = = A+BH2(2) 转移酶类： ARB = ABR(3) 水解酶类： AB H OH = A OH BH(4) 裂合酶类：裂合酶催化从底物分子中移去一个基团或原子形成双键的反应及其逆反应。(5) 异构酶类：催化各种同分异构体的相互转化(6) 连接酶类：A + B + ATP + H-O-H = = =A % B + ADP +Pi二、根据酶的来源和作用底物分类(1) 动物酶又可将酶在动物细胞内所处位置划分，如唾液淀粉酶、胰蛋白酶等(2) 植物酶又可以按植物种类划分，如木瓜蛋白酶、菠萝蛋白酶等(3

2、) 微生物酶又可按微生物种类划分，如细菌淀粉酶、霉菌淀粉酶酶的国际系统命名法以酶所催化的整体反应为基础，明确标明酶作用的底物及催化反应的性质。当酶作用的底物 有两个时，要同时列出，并以“： ”分开。若其中一种底物为水，则可省略。比如：L抗坏血酸+1/2 O2L脱氢抗坏血酸+H20习惯命名：抗坏血酸氧化酶系统命名：L抗坏血酸:氧氧化还原酶酶编号： EC 1.10.3.3酶应用知识解决生活问题1. 人感冒发烧时，常食欲不佳，体力不支，原因是什么？温度过高降低酶的活性2. 采取什么水可使加酶洗衣粉达到最佳洗涤效果？温水3. 口腔里有唾液淀粉酶，为什么塞进牙缝里的肉丝两天后还没被消化?酶具有专一性4.

3、冰箱冷藏食物可保鲜的原理是什么？温度低，酶的活性降低，从而食物细胞的呼吸作用减 弱5胃蛋白酶为何不分解胃？有胃粘膜保护6唾液随食物进入胃能继续参与食物的消化分解吗？ pH=2的酸性环境，淀粉酶不能发挥作用酶分子的组成酶单纯酶结合酶辅因子辅酶辅基金属激活剂酶蛋白结合松散结合紧密金属离子作为辅因子酶学和食品科学的关系：酶学是生物科学和食品科学的基础，懂得酶学才能理解酶在酶在动 植物原料及其加工过程中的变化和作用，才能理解食物在体内的生理作用和营养功能。必需基团：酶活性中心的，为酶发挥催化作用所必需的一些化学基团。在酶活性中心以外的 区域，也有不和底物直接作用的必需基团，称为活性中心外的必需基团。这

4、些基团与维持整 个酶分子的空间构象有关，间接地对酶的催化活性发挥作用。酶原；是活性酶的前体，需经激活才显示出酶的性。结构域(doma in)是指蛋白质肽链中一段较独立的具有完整、致密立体结构的区域，一般由40400 个氨基酸残基组成。酶的催化作用本质：用量少而催化效率高；它能够改变化学反应的速度，但是不能改变化学 反应平衡；酶本身在反应前后也不发生变化。酶能够稳定底物形成的过渡状态，降低反应的 活化能，从而加速反应的进行。酶作用的专一性：(1)低特异性(Low specificity):不能辨别底物，仅能对裂开的键表现 特异性，如非特异性脂酶。( 2)基团特异性( Group specific

5、ity) : 对于相邻于特定基团的一个特殊的化学 键表现出特异性。(3)绝对特异性(Absolute specificity)酶仅作用于一种底物并催化一个反应。 例如，脲酶只能催化脲素水解，不能催化甲基脲水解。(4)立体化学特异性(Stereochemical specificity)通常显示出正确无误和完全的立体定向 性，能区别光学或立体异构体。几乎总是选择一对对映体中的一种形式做底物，除非酶的特 异功能是催化对映体的异构化。三种学说共同点：酶的作用专一性必须通过它的活性中心和底物结合后才表现出来。锁钥学说：酶与底物结合时，酶活性中心的结构与底物的结构必须吻合， 就如同锁和 钥匙一般，非常配

6、合地结合形成中间复合物)。当中间复合物形成时，会促进底物结构发生 某些化学变化(如底物分子的键被扭曲)，变形而断裂，转变为产物。可解释酶的立体化学专 一性和底物饱和曲线动力学。缺点：认为酶的结构是刚性的， 难以解释一个酶可以催化正、 逆两个反应，因产物(或逆反应的底物)的形状、构象和底物完全不同。诱导契合学说：酶分子(包括辅酶在内)的构象与底物原来并非恰当吻合，只有底物分 子与酶分子相碰时，才可诱导后者的构象变得能与底物配合， 然后才结合形成中间复合物， 进而引起底物分子发生相应的化学变化。能解释锁钥学说不能解释的实验事实，但也有局限 性：不是酶的底物或酶的抑制物，不能诱导酶分子的构象发生变化

7、，或即使有少许变化，也 不能使酶分子与有关催化基团处于互补契合位置。实际上，大于底物或小于底物的类似物亦 能诱导酶分子的构象发生变化。过渡态学说：酶与底物的过渡态互补，亲和力最强，释放出结合能使ES的过渡态能级 降低，有利于底物分子跨越能垒，使酶促反应大大加速。过渡态”是反应物分子处于被激活 的状态，是反应途径中分子具有最高能量的形式。酶的作用专一性既寓于酶与底物的结合， 也寓于酶对底物的催化，酶与底物的结合不仅促成了结合基团和催化基团的正确取位，同时 也为下一步酶对底物的催化做了准备。酶在生物体内存在的几种形式单体酶(monomeric enzyme)：仅有一条具有活性部位的多肽链，全部参与

8、水解反应。寡聚酶(oligomeric enzyme)：以若干个相同或不同的亚基以非共价键结合而成的酶， 亚基一般无活性，结合在一起才能有活性。多酶复合体(multienzyme complex)：指几个酶嵌合而成的络合物，有利于生化反应的连续 进行，以提高酶的催化效率，同时也便于机体对酶的调控。同工酶：同工酶是指能催化相同的化学反应，但蛋白质分子结构不同的一组酶。由于蛋白质 分子结构不同，各同工酶的理化性质、免疫学性质都存在很多差异。同工酶不仅存在于同一 机体的不同组织中，也存在于同一组织细胞的不同亚细胞结构中。研究得最多的是乳酸脱氢 酶(LDH)。哺乳动物中有5种乳酸脱氢酶同工酶.别构酶与

9、修饰酶：别构酶(变构酶)与修饰酶统称为调节酶。调节酶通常在一连串的反应中催 化单向反应，或催化反应速度最慢的反应步骤。其活性的改变可以决定全部反应的总速度， 甚至可以改变代谢的方向，故又称为限速酶(或关键酶)。一别构酶：一类较复杂的寡聚酶，除具有活性中心外，还具有别构中心。活性中心负责对 底物结合和催化，别构中心则与调节催化速度有关。当某些代谢物以非共价方法结合于别构 中心部位后，可使酶蛋白的构象发生改变，从而改变酶活性二修饰酶：能在其他酶的催化下，通过共价键可逆结合某种化学基团，从而改变其活性， 这种作用称为共价修饰调节，这类酶称为共价修饰酶或化学修饰酶。磷酸化/脱磷酸化结构酶(组成酶)与诱

10、导酶：根据合成与代谢的关系一. 结构酶(structural enzym)：是细胞以恒定速率和恒定数量生成的那些酶类，亦称组 成酶。细胞中天然存在, 含量较稳定， 一般不受外界条件的影响。二. 诱导酶(induced enzyme)：是指细胞中进入特定的诱导物后，被诱导生成的。其有无 及含量的多少受外界条件的影响。酶活力测定的基本原理： 酶活的定义：在一定条件下，催化单位底物转变成产物所需的酶量。UI: 1pmol/minkat： 1mol/s酶活力测定方法：(1)通过定量测定酶反应的产物或底物的变化。(2)通过定量测定酶反应底物中某一性质的变化，如粘度等。通常在酶的最适pH和离子 强度以及指

11、定的温度下测定酶活。酶活测定必须满足的条件：(1)产物的量与时间呈线性关系 即要测初速度。(2)反应速度与酶量呈线性关系 即要满足S。远远大于Km(至少大于20倍)。第五章： 固定化酶和固定化细胞固定化酶：水溶性酶经物理或化学方法处理后，成为不溶于水的但仍具有酶活性的一种酶的 衍生物。在催化反应中以固相状态作用于底物。固定化细胞，就是将具有一定生理功能的生物细胞，例如微生物细胞、植物细胞或动物细胞 等，用一定的方法将其固定，作为固体生物催化剂而加以利用酶的固定化方法 吸附法、包埋法、共价键结合法和交联法，在实际应用时，常将两种或数种固定化方法并用， 以取长补短吸附法（adsorption）：是

12、通过载体表面和酶分子表面间的次级键相互作用而达到固定目 的的方法，是固定化中最简单的方法。酶与载体之间的亲和力是范德华力、疏水相互作用、 离子键和氢键等。（1） 物理吸附法：通过物理方法将酶直接吸附在水不溶性载体表面上而使酶固定化的 方法。酶和载体结合不牢固，在使用过程中容易脱落，所以使用受到限制。常与交联法结合 使用。（2）离子吸附法：将酶与含有离子交换基团的水不溶性载体以离子键相结合的固定化 方法。包埋法（entrapment）:是将酶包埋在高聚物的细微凝胶网格中（凝胶包埋法）或高分子半透膜内（微胶囊包埋法）的固定化方法。适合于小分子为底物和产物的酶的固 定化。它使酶存在于类似细胞内的环境

13、中共价键结合法:是将酶与聚合物载体以共价键结合的固定化方法。酶和载体之间的结合相当 牢固，酶稳定性好。但载体活化的难度较大（1）重氮法（2）叠氮法 （3）溴化氰法 （4）烷化法和芳基化法交联法（crosslinking）是使用双功能或多功能试剂（如戊二醛）使酶分子之间相互交联 呈网状结构的固定化方法固定后酶的变化1. 固定后酶分子便从游离的状态变为牢固地结合于载体的状态，其结果往往引起酶的 性质的改变2. 固定化酶的活力在多数情况下比天然酶的活力低，也有在个别情况下，酶经固定化 后其活力升高3. 固定化酶的稳定性一般都比游离酶提高得多，包括操作稳定性、贮藏稳定性、热稳 定性、对蛋白酶的稳定性、

14、酸碱稳定性4. 底物特异性、酶反应的最适pH、酶反应的最适温度、动力学常数、最大反应速度 等均与游离酶有所不同。1）当酶的底物为大分子化合物时，由于载体引起的空间位阻作用，固定化酶的底物特异 性往往会发生变化，催化活性下降。2）最适 pH 和 pH 曲线常会发生偏移3）固定化酶的最适反应温度多数较游离酶高4）酶经固定化后，酶蛋白分子的高级结构的变化以及载体电荷的影响可导致底物和酶的 亲合力的变化（km变化）5）有些酶的最大反应速度会因固定化方法的不同而有所差异第六章 糖酶糖酶：裂解多糖中将糖结合在一起的化学键，使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，这类反应称

15、为转糖苷作用。淀粉酶：能够分解淀粉糖苷键的一类酶的总称。作用于淀粉、糖原、多糖衍生物。a淀粉酶：一种内切酶，只能水解a-1、4糖苷键（麦芽糖的除外），能绕过a-1、6糖苷键 作用作用于直链淀粉时：葡萄糖+麦芽糖+麦芽三糖+低聚糖的混合物作用于支链淀粉时：葡萄糖+麦芽糖+麦芽三糖+a-极限糊精（4个或多个葡萄糖基构成 的寡糖，含有a-1、6糖昔键）B-淀粉酶：外切酶，从淀粉的非还原端裂解a-1、4糖苷键，解下麦芽糖单位，不能绕过a-1、 6 糖苷键作用作用于直链淀粉时：葡萄糖+麦芽糖+麦芽三糖作用于支链淀粉时：麦芽糖+B-极限糊精（B-淀粉酶作用到离分支点2-3个葡萄糖基为 止的剩余部分。聚半乳糖醛酸酶是糖酶乳糖酶：B-D-半乳糖苷酶，在植物、动物、微生物中都存在，存在于摄入奶产品的哺乳动物， 禽没有乳糖酶。乳糖不耐症是乳糖难以消化的症状。将乳糖水解为葡萄糖和半乳糖能解决此 问题。乳糖酶最适ph：酵母6.0，霉菌5.0，细菌7.0蛋白酶的分类按酶的来源分类：木瓜蛋白酶、无花果蛋白酶、菠萝蛋白酶、胰蛋白酶、胃蛋白酶、凝乳 酶按酶的活性部位的化学性质分类：1.丝氨酸蛋白酶：活性部位含有丝氨酸残基，内切酶。 如胰蛋白酶2. 巯基蛋白酶：活性部位含有一个或多个巯基，如动物蛋白酶3金属蛋白酶：