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1 酶的分离工程1

1.1 酶分离纯化的一般原则1

1.1.1 建立一个可靠和快速的测活方法1

1.1.2 酶原料的选择1

1.1.3 酶的提取1

1.1.4 酶的提纯2

1.1.5 酶的纯度检验2

1.2 酶提取方法的选择2

1.2.1 生物材料的破碎2

1.2.2 抽提方法4

1.3 酶纯化方法的选择4

1.3.1 调节酶溶解度的方法4

1.3.2 根据酶分子大小、形状不同的分离方法6

1.3.3 根据酶分子电荷性质的方法7

1.3.4 根据酶分子专一性结合的方法9

1.3.5 其他分离方法14

1.3.6 酶纯化方法的选择15

1.4 酶纯度的评价16

1.4.1 酶纯度的检验16

1.4.2 酶催化活性的检验18

1.4.3 酶活性部位滴定18

2 酶作用动力学19

2.1 酶的基本动力学19

2.1.1 Michaelis-Menten方程19

2.1.2 Briggs-Haldane修饰的Michaelis-Menten方程20

2.1.3 米氏方程的意义21

2.1.4 米氏方程中Km,Vmax的测定22

2.1.5 可逆反应的Haldane关系式25

2.2 King-Altman法推导酶动力学方程25

2.3 酶的抑制动力学31

2.3.1 酶的可逆抑制31

2.3.2 酶的不可逆抑制37

2.3.3 酶抑制剂的设计及研究进展44

2.4.1 pH值对酶作用的影响48

2.4 pH值和温度对酶作用的影响48

2.4.2 温度对酶作用的影响55

2.5 酶作用于多底物时的动力学57

2.5.1 酶促反应按底物数分类57

2.5.2 多底物反应动力学分类58

2.5.3 Cleland命名和表示法59

2.5.4 双底物反应恒态动力学60

2.5.5 多底物反应机制的鉴别65

2.6.1 酶反应的分析69

2.6 稳态前动力学69

2.6.2 流管法70

2.6.3 弛豫时谱法71

2.6.4 恒态前动力学72

3 酶的作用机制77

3.1 酶催化的化学机制77

3.1.1 酸碱催化78

3.1.2 共价催化78

3.1.5 微观可逆原理79

3.1.3 元催化79

3.1.4 金属离子催化79

3.2 酶催化的专一性与高效性80

3.2.1 过渡态和活化能80

3.2.2 酶和底物的结合作用81

3.2.3 邻近和定向效应81

3.2.4 底物的形变和酶的诱导契合模型83

3.2.5 微环境的影响84

3.3 酶的活性部位柔性的假说84

3.3.1 酶的活性丧失和整体构象变化的关系85

3.3.2 酶活性部位的柔性86

3.3.3 酶活性部位柔性和整体结构刚性的实例86

3.4 辅因子在酶促反应中的作用87

3.4.1 金属激活酶和金属酶87

3.4.2 辅酶90

3.5 酶作用机制的研究方法98

3.5.1 动力学研究98

3.5.3 X－射线晶体衍射法100

3.5.2 “捕捉”酶－底物复合物100

3.5.4 质谱法101

3.5.5 氨基酸侧链的化学修饰101

3.5.6 定点突变103

3.6 酶反应机制实例107

3.6.1 丝氨酸蛋白酶107

3.6.2 乳酸脱氢酶119

3.6.3 酪氨酰－tRNA合成酶123

3.6.4 超氧化物歧化酶127

4 酶活性的调节和酶的转换133

4.1 酶活性调节的多样性133

4.1.1 酶浓度的调节133

4.1.2 激素调节133

4.1.3 共价修饰调节133

4.1.4 限制性蛋白水解作用133

4.1.8 金属离子和其他小分子化合物的调节134

4.1.7 变构调节134

4.1.6 反馈调节134

4.1.5 抑制剂和激活剂的调节134

4.1.9 蛋白质剪接135

4.2 通过配体诱导酶构象改变的活性调节135

4.2.1 配体和蛋白质的结合135

4.2.2 变构酶143

4.3 通过酶共价结构改变的活性调节149

4.3.1 共价结构不可逆改变的活性调节149

4.3.2 共价结构可逆改变的活性调节151

4.4 代谢途径中酶活性的调节154

4.4.1 磷酸果糖激酶154

4.4.2 磷酸化酶156

4.5 酶的转换157

4.5.1 酶合成的调节158

4.5.2 酶降解的调节158

5 同工酶160

5.1 同工酶的结构基础160

5.1.1 同工酶的一级结构的差异160

5.1.2 构象变化造成同工酶的差异161

5.1.3 同工酶亚基的杂交163

5.2 同工酶与基因164

5.2.1 单基因决定的同工酶164

5.2.2 多基因决定的同工酶164

5.2.3 复等位基因决定的同工酶164

5.2.4 修饰同工酶164

5.3 同工酶的分离、纯化及鉴定165

5.3.1 几种常用分离和测定同工酶的方法165

5.3.2 同工酶类型的鉴别166

5.4 同工酶的应用168

5.4.1 同工酶与临床诊断168

5.4.2 遗传与进化中的同工酶169

5.4.3 代谢调节中的同工酶171

5.4.4 癌瘤状态下同工酶谱改变的生物学意义175

5.4.5 发育与分化中的同工酶176

6 核酶178

6.1 核酶的发现和类别178

6.2.1 Ⅰ型内含子的自我剪接179

6.2 核酶的催化类型179

6.2.2 异体催化剪切型182

6.2.3 自体催化剪切型183

6.3 核酶的应用前景184

6.3.1 作为RNA限制性内切酶184

6.3.2 作为抗病因子184

6.3.3 生命起源的探索184

7.1 酶作用的过渡态及过渡态类似物186

7.2 抗体酶的催化反应186

7 抗体酶186

7.2.1 酰基转移反应187

7.2.2 重排反应187

7.2.3 氧化还原反应187

7.2.4 金属螯合反应188

7.2.5 磷酸酯水解反应188

7.2.6 磺酸酯闭环反应189

7.2.7 光诱导反应189

7.3.3 诱导法190

7.3.2 引入法190

7.3 抗体酶的制备方法190

7.3.1 拷贝法190

7.4 发展前景192

8 模拟酶194

8.1 环糊精模拟酶194

8.1.1 α－胰凝乳蛋白酶的模拟196

8.1.2 核糖核酸酶的模拟197

8.1.3 转氨酶的模拟198

8.2 冠醚化合物的模拟酶199

8.2.1 水解酶的模拟199

8.2.2 肽合成酶的模拟200

8.3 超氧化物歧化酶（SOD）的模拟200

8.3.1 CuZn-SOD活性中心的模拟201

8.3.2 超氧化物歧化酶的功能模拟201

8.3.3 模拟Mn-SOD201

9.1 引言203

9.2 氧化一氧化碳的酶203

9 气体酶学203

9.2.1 羧基养细菌的CO脱氢酶204

9.2.2 硫酸盐还原细菌中的CO脱氢酶205

9.2.3 光养厌氧菌的CO脱氢酶205

9.2.4 甲烷养细菌的甲烷单加氧酶205

9.2.5 关于氧化CO的酶的总结205

9.3 甲烷单加氧酶的作用206

9.3.1 甲烷单加氧酶的性质206

9.3.2 可溶性MMO复合体中的电子转移207

9.3.3 甲烷单加氧酶的底物专一性208

9.4 固氮酶的作用208

9.4.1 概述208

9.4.2 固氮酶的酶学简介208

10 非水介质中的酶催化反应210

10.1 非水介质酶催化反应及其特征210

10.2 微水有机溶剂体系211

10.2.1 水的作用及其调控211

10.2.2 有机溶剂的影响与反应介质工程216

10.2.3 酶的选择与催化剂工程221

10.3 “pH记忆”与“分子印迹”技术225

10.4 反向胶团的酶学研究225

10.4. 1反向胶团的形成与酶的包覆226

10.4.2 反向胶团包覆酶的催化特性227

10.4.3 反向胶团酶学的应用227

10.5 水－有机溶剂两相体系229

10.5.1 两相体系的特点与构成229

10.5.2 固定化催化剂在两相体系中的应用229

10.5.3 两相体系的应用230

10.6 非水介质酶催化反应在有机合成中的应用231

10.6.1 脂肪酶及其对映体选择性催化原理231

10.6.2 对映体选择性拆分232

10.6.3 消旋酸的酶促拆分234

10.6.4 消旋醇的拆分234

10.6.6 酶促大环内酯的合成235

10.6.5 消旋胺的拆分235

10.6.7 区域选择性催化236

10.6.8 溶剂及催化剂纯度对选择性的影响236

11 酶的分子工程238

11.1 设计酶化学修饰的注意点238

11.1.1 对酶性质的了解238

11.2.1 几种重要的修饰反应239

11.2 酶分子侧链基团的化学修饰239

11.1.3 对酶反应条件的选择239

11.1.2 对修饰剂的要求239

11.2.2 特定氨基酸残基侧链基团的化学修饰241

11.2.3 化学修饰反应的条件控制246

11.3 有机大分子对酶的化学修饰247

11.3.1 聚乙二醇248

11.3.2 右旋糖酐及右旋糖酐硫酸酯250

11.3.3 糖肽251

11.3.4 具有生物活性的大分子物质252

11.3.5 蛋白质类及其他253

11.4.1 热稳定性255

11.4 修饰酶的性质及特点255

11.4.2 抗原性256

11.4.3 体内半衰期257

11.4.4 最适pH257

11.4.5 酶学性质的变化258

11.4.6 对组织的分布能力变化258

12 酶化学修饰的定量处理及不可逆抑制动力学260

12.1 Ray-Koshland方法260

12.2 邹承鲁作图法262

12.3 酶化学修饰的动力学机制269

12.3.1 不可逆反应269

12.3.2 可逆反应270

12.3.3 形成中间体复合物270

12.4 利用失活动力学确定酶－配位体解离常数271

12.4.1 由不可逆失活动力学机制确定酶－配体的解离常数271

12.4.3 酶化学修饰反应的pH效应273

12.4.2 存在中间体复合物的失活动力学反应的酶－配体的解离常数的确定273

12.5 酶活性修饰过程中底物反应动力学274

12.5.1 单底物酶反应，非配合型抑制剂274

12.5.2 单底物酶反应，配合型抑制剂276

12.5.3 双底物酶反应，非配合型抑制剂277

12.5.4 双底物酶反应，配合型抑制剂281

12.5.5 可逆抑制剂和不可逆抑制剂的底物竞争性概念的统一285

12.6 不可逆抑制动力学在其他方面的应用285

12.6.1 酶脱配体的动力学286

12.6.2 酶在变性剂中失活的动力学287

13 氧自由基与酶290

13.1 氧自由基在生物体内的作用290

13.1.1 自由基的生物学意义290

13.1.2 生命过程中某些重要的自由基反应290

13.2 生物体内自由基的产生和清除292

13.2.1 生物体内自由基的产生292

13.2.2 自由基的清除297

13.3.1 超氧化物歧化酶302

13.3 生物体内一些重要的抗氧酶302

13.3.2 过氧化氢酶312

13.3.3 谷胱甘肽过氧化物酶315

13.3.4 谷胱甘肽转硫酶321

13.3.5 其他过氧化物酶322

13.3.6 过氧化氢酶与谷胱甘肽过氧化物酶的协同作用324

14.1 参与细胞跨膜信号转导的受体326

14.1.1 G蛋白偶联受体326

14 参与细胞跨膜信号转导的酶326

14.1.2 酪氨酸蛋白激酶相关受体327

14.1.3 其他有酶活力的受体327

14.1.4 尚未确定有酶活力的受体——离子通道受体327

14.2 G蛋白家族327

14.2.1 异三聚体G蛋白327

14.2.2 小分子G蛋白329

14.3 核苷酸环化酶331

14.3.1 腺苷酸环化酶331

14.4.1 磷脂酶类333

14.3.2 鸟苷酸环化酶333

14.4 产生脂类信号分子的酶333

14.4.2 磷脂酰肌醇激酶337

14.5 蛋白激酶338

14.5.1 环核苷酸依赖性蛋白激酶339

14.5.2 脂类依赖性蛋白激酶340

14.5.3 钙调蛋白依赖性蛋白激酶344

14.5.4 丝裂源激活蛋白激酶信号流中的蛋白激酶家族347

14.5.5 酪氨酸蛋白激酶349

14.6.1 环腺苷酸介导的跨膜信号转导351

14.6 重要的细胞跨膜信号转导通路351

14.6.2 磷脂酶C介导的跨膜信号转导353

14.6.3 受体酪氨酸蛋白激酶介导的跨膜信号网络357

14.6.4 异三聚体G蛋白介导的跨膜信号网络359

14.6.5 受体通过非受体型酪氨酸蛋白激酶的跨膜信号转导360

14.6.6 鞘磷脂酶－神经酰胺介导的跨膜信号转导360

14.6.7 受体丝氨酸蛋白激酶介导的跨膜信号转导362

14.6.8 细胞信号转导通路间的对话362