1 第四章 酶的结构和功能
4.1 酶的活性中心
4.1.1 酶的活性中心和必需基团的概念
在酶蛋白中，只有少数特异的氨基酸残基与催化活性直接相关。这些特异的氨基酸残基可以在肽链的一级结构上相距较远，但通过肽链的折叠、盘旋，使它们在空间上接近，形成活性中心（或称活性部位）。组成活性中心的氨基酸残基有些执行结合底物的任务，有些执行催化反应的任务。我们把组成活性中心的氨基酸残基的侧链基团及一些维持整个酶分子构象所必需的侧链基团称为必需基团。
1960年，Koshland将酶分子中的氨基酸残基或其侧链基团分成4类：接触残基（直接与底物接触，参与结合或催化的残基；右图中的R1、R2、R6、R8、R9、R163、R164、R165），辅助残基（对接触残基的功能起辅助作用的残基，也位于活性中心；右图中的R4），结构残基（维持构象的残基，此为活性中心以外的必需基团；右图中的R10、R162、R169），非贡献残基（或称非必需残基，非必需只是对酶发挥活性而言，它们可能有其他作用，如识别自身物质、运输、防止降解等；右图中的R3、R5、R7）。
4.1.2 酶活性中心的拓扑学
酶的活性中心可以设想为一个口袋或是一条沟槽，形状与底物相近。不同的酶的口袋适合不同的底物。口袋中有相应的结合残基与底物上的某些基团结合，发生反应的底物上的键与催化基团靠近。亲水基团与亲水残基亲合，疏水基团与疏水残基亲合，带电荷的基团与带相反电荷的残基亲合。
例如羧肽酶A催化多肽链上羧基端氨基酸的水解。当末端氨基酸是含有较大疏水基团的氨基酸时（苯丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸），反应速度很快。但是当有这些较大疏水基团的氨基酸残基进入亚位点3～6时，就会减低酶对这些底物的亲和力。说明羧肽酶A对底物的识 2 别和结合有多个位点。同时，苯丙氨酸是羧肽酶A的竞争性抑制剂。
4.2 酶活性中心化学基团的鉴定
常用的方法有化学修饰法、反应动力学法和x-光晶体衍射法。
《酶工程》试题一参考答案:
一、是非题（每题1分，共10分）
1、 酶是具有生物催化特性的特殊蛋白质。 （ ╳）
2、 酶的分类与命名的基础是酶的专一性。 （√ ）
3、 酶活力指在一定条件下酶所催化的反应速度，反应速度越大，意味着酶活力越高。 （√）
4、 液体深层发酵是目前酶发酵生产的主要方式。 （√）
5、 培养基中的碳源，其唯一作用是能够向细胞提供碳素化合物的营养物质。 （╳）
6、 膜分离过程中，膜的作用是选择性地让小于其孔径的物质颗粒成分或分子通过，而把大于其孔径的颗粒截留。
（√）
7、 在酶与底物、酶与竞争性抑制剂、酶与辅酶之间都是互配的分子对，在酶的亲和层析分离中，可把分子对中的任何一方作为固定相。 （√）
8、 角叉菜胶也是一种凝胶，在酶工程中常用于凝胶层析分离纯化酶。 （╳）
9、 α－淀粉酶在一定条件下可使淀粉液化，但不称为糊精化酶。 （╳）
10、 酶法产生饴糖使用α－淀粉酶和葡萄糖异构酶协同作用。 （╳）
二、填空题（每空1分，共28分）
1、 日本称为“酵素”的东西，中文称为酶,英文则为Enzyme,是库尼（Kuhne）于1878年首先使用的。其实它存在于生物体的细胞内与细胞外。
2、 1926年，萨姆纳（Sumner）首先制得脲酶结晶，并指出酶的本质是蛋白质。他因这一杰出贡献，获1947年度诺贝尔化学奖。
3、 目前我国广泛使用的高产糖比酶优良菌株菌号为As3.4309,高产液化酶优良菌株菌号为BF7.658。在微生物分类上，前者属于霉菌，后者属于细菌。
4、 1960年，查柯柏（Jacob）和莫洛德（Monod）提出了操纵子学说，认为DNA分子中，与酶生物合成有关的基因有四种，即操纵基因、调节基因、启动基因和结构基因。
5、 1961年，国际酶委会规定的酶活力单位为：在特定的条件下（25oC，PH及底物浓度为最适宜）每1分钟内,催化1μmol的底物转化为产物的酶量为一个国际单位，即1IU。
酶工程试题(A)一 名词解释（每题3分，共计30分）
1. 酶工程
2. 自杀性底物
3. 别构酶
4. 诱导酶
5. Mol催化活性
6. 离子交换层析
7. 固定化酶
8. 修饰酶
9. 非水酶学
10. 模拟酶
二 填空题(每空1分,共计30分)
1.决定酶催化活性的因素有两个方面，一是 酶分子结构 ，二是 反应条件
。
2.求Km最常用的方法是 双倒数作图法。
3.多底物酶促反应的动力学机制可分为两大类，一类是 序列机制 ，另一类是
乒乓机制 。
1. 4.可逆抑制作用可分为 竞争性 反竞争性 非竞争性 混合性
5.对生产酶的菌种来说，我们必须要考虑的条件有，一是看它是不是 致病菌 ，二是能够利用廉价原料，发酵周期 短 ，产酶量 高 ，三是菌种不易 退化 ，四是最好选用能产生 胞外 酶的菌种，有利于酶的分离纯化，回收率高。
6.酶活力的测定方法可用 终止 反应法和 连续 反应法。
7.酶制剂有四种类型即 液体 酶制剂， 固体 酶制剂， 固定化
酶制剂和 纯
酶制剂。
2. 8.通常酶的固定化方法有 吸附法 共价键结合法 交联法 包埋法
9.酶分子的体外改造包括酶的
表面 修饰和
内部
修饰。
10.模拟酶的两种类型是
半合成 酶和 全合成 酶 。
11.抗体酶的制备方法有 引物 法和 拷贝 法。
三 问答题(每题10分,共计40分)
3. 固定化酶和游离酶相比，有何优缺点？
优点（1）易将固定化酶和底物，产物分开产物溶液中没有酶的残留简化了提纯工艺
1 第一章 酶学与酶工程
第一节 酶的基本知识
有人估计：
E.coli约有3000种蛋白质，高等真核生物约有5000种以上蛋白质， 其中绝大部分是酶，但真正认识的只是极少数，刚开始酶极少，一二个不用命名，编号，都可以认识，也不会混淆。
酶一多，会产生一酶多名，或一名多酶，则会引起混淆。
1961年国际酶学委员会提出了给酶进行命名和分类。
1961年， ～712种， 1964年，～870种， 1972年， ～ 1770种，
1975年，～1974种， 1978年， ～2120种， 1984年，～2470种，
1990年, ～3000种， 1992年，～3200种， 1997年，～3700种，
一、酶的命名
1961年国际酶学委员会（Enzyme Committee, EC）根据酶所催化的反应类型和机理，把酶分成6大类：
各大类再分亚类，亚亚类
酶的命名有两种方法：系统名、惯用名。
系统名：包括所有底物的名称和反应类型。
惯用名：只取一个较重要的底物名称和反应类型。
对于催化水解反应的酶一般在酶的名称上省去反应类型。
系统命名特点：
1. 表达确切 2. 太繁，使用不便
单底物：底物 + 反应类型 + 酶
D-氨基酸 + 氧化还原 + 酶---→D-氨基酸氧化酶
双底物：底物：底物 + 反应类型 + 酶
醇+NAD++氧化还原+酶---→醇:NAD+ 氧化还原酶
习惯命名特点：
1.非常简便 2.不精确，容易产生误会， 但人们还是喜欢用
1）以底物命名( 淀粉酶，蛋白酶) 2）以反应性质命名( 转氨酶，脱氨酶) 乳酸 + NAD+ 丙酮酸 + NADH + H+
乳酸：NAD+氧化还原酶
乳酸：NAD+氧化还原酶 乳酸脱氢酶 2 3）结合以上两者(乳酸脱氢酶 )
