食品酶学课件本(第一章绪论)

单击此处编辑母版标题样式,*,*,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第一章,绪论,第一节 食品酶学的定义,第二节 食品酶学发展简史,第三节 酶的分类和命名,第四节 酶的活力测定,复习题,10/7/2024,1,第一节 食品酶学的定义,一、酶,二、酶学与食品酶学,10/7/2024,2,一、酶（,enzyme,）,（一）定义：酶是由生物,活细胞,所产生的、具有高效和专一催化功能的,生物大分子,。,蛋白质？核酸（核酶,ribozyme,）,（二）本质：,生物催化剂,（三）酶催化作用的特点：专一、高效、温和,10/7/2024,3,生物催化剂,酶是,催化剂,是因为：,不被消耗（理想）；,加速平衡到达，不改变反应方向；,降低反应的活化能。,酶是,生物,催化剂,是因为：,所有的生物在一定条件下都可以合成多种多样的酶。生物体内的各种生化反应，几乎都是在酶的催化作用下进行的。故此，酶是生命活动的产物，又是生命活动必不可缺的条件之一,。,10/7/2024,4,二、酶学（,enzymology,）与食品酶学（,food,enzymology,）,酶学,是研究酶的性质、酶的作用规律、酶的结构和作用原理、酶的生物学功能及酶的应用的一门科学。,食品酶学,是酶学的基本理论在食品科学与技术领域中应用的科学，是酶学的重要分支学科，主要研究食品原料、食品产品中酶的性质、结构、作用规律以及对食品储藏、加工和食用品质的影响，食品级酶的生产及其在食品储藏、加工等环节的应用理论与技术。,如何在食品,加工保藏,过程中和,食品分析,中有效地,利用酶,和,控制酶,。,10/7/2024,5,第二节 食品酶学发展简史,（一）酶的发现,（二）酶与活细胞,（三）酶的特异性,（四）酶动力学研究,（五）酶的纯化,1920,年后，酶的纯化得到重大突破。,1920,年,1930,年，获得脲酶、蛋白酶的结晶。,（六）酶学研究的飞速发展,10/7/2024,6,（一）酶的发现,发酵、消化早知。,19,世纪发现酶。,1833,年，,Payen,和,Persoz,首先对酶有了一个清楚的认识。当时他们发现,麦芽提取液,的,酒精沉淀物,中含有一种,对热不稳定,的物质，它能,将淀粉转变称成糖,。现在，我们称这种物质为,淀粉酶,。,10/7/2024,7,（二）酶与活细胞,陆续发现多种酶。,酶与活细胞的关系如何？,发酵的本质是什么？,10/7/2024,8,巴斯德主张：发酵和活细胞有关，酒精发酵是酵母细胞生活的结果。,巴斯德,（,1822-1895,）,微生物学的奠基人,提出分子不对称性理论，开创了立体化学研究的途径。,创立了发酵的生物学理论，,低温消毒技术（巴氏杀菌）,免疫学,-,预防接种，研制出狂犬疫苗,李比希认为：发酵及其他类似过程，是由于化学物质的作用，纯粹是化学过程。,从,1901,年到,1910,年最早的十次诺贝尔化学奖获得者中，李比希的学生就有七位。,李比希,(18031873),德国化学家,化学教育改革家,有机化学创始人,农业化学之父,关于发酵本质的长期论战,10/7/2024,9,1897,年，布希纳两兄弟,(Eduard Buchner&Hans Buchner),成功地从酵母细胞分离出具有发酵作用的物质，能使糖发酵。他们当时的兴趣是制备用于治疗疾病的,酵母无细胞提取物,，这些提取物的保存必须不加防腐剂，例如不能加酚。于是他们决定试用蔗搪，这是在烹调化学中常用的防腐剂。他们得到了惊人的结果：,酵母汁液迅速将,蔗糖,发酵产生了,酒精,。,这说明巴斯德和李比希的两种观点实质上是一致的。,生物化学,就是在解决发酵本质的著名论战中产生的。,Hans Buchner,（,1850-1902,）,德国细菌学家,Eduard Buchner,(1860-1917),1907,年诺贝尔化学奖,通常以,Buchner(,布氏,),漏斗而留名,10/7/2024,10,1877,年，,Buchner,从酵母分离出具发酵作用的物质，上述争论结束。,1878,年，,K,hne,提出,“酶”（,enzyme,）,名称。,类似,酶的作用,酵母在发酵期间的作用,争论,Justus Liebig,：,发酵及类似过程是化学物质的作用,Louis Pasteur,：,发酵过程与活细胞不可分,“酶”（,Enzyme,）的概念，是由德国科学家,K,hne,在,1878,年首先提出用以表示未统一名称的已知的各种酵素。这个词（,enzyme,）本身的意思是“在酵母中”，起源于希腊语，其中,en,表示“在之内,，,zyme,表示酵母或酵素。,10/7/2024,11,（三）酶的特异性,1894,年,，,Emil Fischer,发展了,酶的特异性（专一性）,概念。提出酶和底物作用的,“,锁钥学说,”,。这个观点影响到后人对“酶,-,底物络合物本质”的研究。,彻底研究酶的特异性需要有纯酶和已知结构的底物,。,1930,年,1940,年，,Bergman,等合成许多肽，研究蛋白酶的作用。证明一种蛋白酶仅能水解,特定氨基酸残基间的肽键,。并将蛋白酶分为肽链内切酶和肽链端解酶。,10/7/2024,12,（四）酶动力学研究,酶,-,底物中间络合物理论及米氏方程,1902,年，,Henri,和,Brown,各自独立提出：,在固定酶浓度的条件下，逐渐地增加底物的浓度而得到的反应速度,底物浓度的饱和类型曲线是由于形成,酶,-,底物中间络合物,的结果。,1913,年，,Michaelis,和,Menten,推出米氏方程，定量描述酶此性质。,10/7/2024,13,（六）酶学研究的飞速发展,1940,年以后，酶学研究飞速发展。,1,、两个技术：,离子交换,-,纤维素技术,和,聚丙烯酰胺凝胶技术,2,、一项发现：同功酶,以上两项技术应用于酶的分离和鉴定后，知道许多酶具有多种分子形式,同功酶。如乳酸脱氢酶同功酶。表明结晶还不能作为衡量酶纯度的充分证据。,3,、一大学说：诱导楔（,xie,）,合学说,1959,年，,Koshland,提出酶底物结合的,“,诱导楔合学说,”,，摈弃了,“,刚性模板学说,”,（,模板学说、锁钥学说,）。,Koshland,认为，当底物靠近酶活性部位时，将引起活性部位的一些改变，使底物和酶之间达到更紧密地楔合和催化基团配置到合适位置。,10/7/2024,14,表 刚性模板学说与诱导楔合学说的比较,学说,比较,刚性模板学说,诱导楔合学说,共同点,酶和底物形成立体有择络合物,不同点,酶活性部位僵硬，在结构上同底物互补,酶活性部位的柔韧性,10/7/2024,15,（六）酶学研究的飞速发展,4,、酶的一级结构的测定,1955,年，,Sanger,，,胰岛素的氨基酸排列顺序。（,蛋白质一级结构测定的第一个突破,）,1960,年，核糖核酸酶的一级结构。,后来，胰凝乳蛋白酶、溶菌酶、胰蛋白酶、木瓜蛋白酶和羧肽酶,A,。,5,、,酶的全合成,1969,年，核糖核酸酶的全合成。从此，科学家有可能以全新的方法确定酶的结构和功能之间的关系，并且有可能采用合成的酶来完成无数的催化功能。,6,、酶动力学的进一步发展,1960,年后，解决了多底物、多步反应酶体系的动力学处理。,1965,年，调节酶的动力学。,10/7/2024,16,第三节 酶的分类和命名,已知的酶,3000,多种,。,1956,年前，,酶的命名,无准则,。,1,、酶命名混乱状况,（,1,）,一酶多名与一名多酶,；,（,2,）名不达意：有些酶的名称则很少或毫不表达酶所催化反应的本质。,触酶,（过氧化氢酶）,、,黄酶,（超氧化物歧化酶）,2,、酶的命名方法,1956,年，,国际酶学委员会,（,International Commission of Enzymes,）,成立。,酶分类和命名的基础是酶的,专一性,。,根据国际酶委员会的建议，每种具体的酶都有其,推荐名,和,系统命名,（学名）。,10/7/2024,17,一酶多名与一名多酶,一酶多名,一名多酶,淀粉糊精,淀粉酶,液化淀粉酶,糊精淀粉酶,-,淀粉酶,琥珀酸氧化酶,琥珀酸脱氢酶,琥珀酸半醛脱氢酶,NAD(P),+,琥珀酸半醛脱氢酶,10/7/2024,18,在惯用名称的基础上，加以选择或稍加修改而成。,底物名称催化反应的类型“酶,”。如葡萄糖氧化酶。,表明该酶作用的底物是葡萄糖，催化的反应类型属于氧化反应。,水解酶类,，可省去“水解”字样。例如，淀粉酶、乙酰胆碱酶等。,（,1,）推荐名,10/7/2024,19,（,2,）系统命名,系统命名法据所催化的反应类型，,将酶分成,6,大类,系统命名,:,酶作用底物,+,酶作用基团,+,催化反应的类型,。,更详细、更准确,地反映出该酶所催化的反应。,葡萄糖氧化酶的系统命名：“,-D-,葡萄糖,氧,1-,氧化还原酶”。,系统编号,采用,四码编号方法,，其系统编号为：,EC 1.1.3.4,。,第,1,类 氧化还原酶,第,2,类 转移酶,第,3,类 水解酶,第,4,类 裂合酶,第,5,类 异构酶,第,6,类 合成酶（连接酶）,10/7/2024,20,第四节,酶的活力测定,酶活力,是指在一定条件下，酶所催化的反应速度。反应速度越大，意味着酶活力越高。,酶催化反应速度，用,单位时间内底物的减少量或产物的增加量,表示。,1,酶活力测定方法,2,、,酶活力单位,10/7/2024,21,1,酶活力测定方法,总的要求是,快速、简便、准确,。,两个阶段,：反应；测定。,一般采取如下步骤：,（,1,）,底物溶液的准备,（,2,）,反应条件的确定,（,3,）,定量混合，适时计时,（,4,）,检测,10/7/2024,22,酶活力测定步骤,（,1,）据酶专一性，选择适宜底物，并配制一定浓度的底物溶液。要求底物：均匀一致，一定的纯度。有些底物溶液要求新鲜配制，有些则可预先配制后置冰箱保存备用。,（,2,）据资料或试验结果，确定酶促反应的温度、,pH,值等条件。温度：室温（,25,）、体温（,37,）、酶反应最适温度或其他选用的温度。,pH,值：酶促反应的最适,pH,值。条件确定后保持恒温、恒定,pH,值。,（,3,）在一定的条件下，将一定量的酶液与底物溶液混合均匀，适时记下反应开始的时间。,（,4,）反应到一定的时间，取出适量的反应液运用各种生化检测技术，测定产物的生成量或底物的减少量。为了准确地反映酶促反应的结果，应尽量采用快速、简便的方法，立即测出结果。,若,不能立即测出结果的，则要及时,终止酶反应,，然后,再,测定,。,10/7/2024,23,酶促反应的终止,常用的有：,沸水浴,：反应时间一到，立即取出适量的反应液，置于沸水浴中，加热使酶失活；,酶变性剂,：立即加入适宜的酶变性剂，如三氯乙酸等，使酶变性失活；,酸碱溶液,：加入酸或碱溶液，使反应液的,pH,值迅速远离酶催化反应的最适,pH,值，从而终止反应；,冰浴,：将取出的反应液立即置于冰粒堆中，或冰盐溶液中，使反应液的温度迅速降低至,10,以下等等。,究竟采用何种方法终止反应，要,根据酶的特性、反应底物或产物的性质以及检测方法等加以选择,。,10/7/2024,24,检测方法,测定反应液中,物质的变化量,，常用的有两种生化检测技术。,光学检测法,例如，用分光光度法测定碱性磷酸酶催化硝基酚磷酸水解生成的对硝基酚的量；,化学检测法,如用化学滴定法测定糖化酶催化淀粉水解生成葡萄糖的量等。,一种酶可能有多种测定方法，要根据实际情况选用。,10/7/2024,25,2,、酶活力单位,酶活力的高低，是以,酶活力单位数,来表示的。,为统一起见，,1961,年，国际生物化学联合会规定：在特定条件下（温度可采用,25,或其他选用的温度；,pH,等条件均采用最适条件），每,1min,催化,1mol,的底物转化为产物的酶量定义为,1,个活力单位,。这个单位称为,酶的国际单位,（,IU,）,。,例如：糖化酶活力测定时，在,pH4.6,，,温度为,40,的条件下，每,1min,催化可溶性淀粉水解生成,1mol,葡萄糖的酶量