生物化学高频考点(二十)之酶的活力测定和分离纯化内容及思维导图

一、酶活力的测定

1. 酶活力

(1)酶活力定义

酶活力是指酶催化某一化学反应的能力,酶活力大小用在一定条件下所催化某一反应的反应速度来表示。反应速率越大,活力就越高,反应速率越小,酶活力就越低。酶活力测定实际上就是酶的定量测定。

(2)酶促反应速度

酶促反应速度:用单位时间内、单位体积中底物的减少量或产物的增加量来表示(单位:浓度/单位时间)。

随着反应时间的延长,酶反应速度降低,研究酶促反应速度,以酶促反应的初速度为准的原因:

① 底物浓度降低;

② 产物浓度增加加速了逆反应的进行;

③ 产物对酶的抑制或激活作用;

④ 随着时间的延长引起酶本身部分分子失活。

所以,研究酶促反应速度,以酶促反应的初速度为准。

2. 酶的活力单位(U)

(1)酶活力单位又称酶单位,表示酶活力的大小(即酶含量的多少),是指在一定条件下,一定时间内将一定量的底物转化为产物所需的酶量;

(2)采用统一的国际单位(IU)来表示酶活力,规定为:在最适反应条件(温度25℃)下,每分钟内催化1微摩尔(μmol)底物转化为产物所需的酶量定为一个酶活力单位,即1 IU=1 μmol/min;

(3)另一种新的酶活力国际单位Kat(简称Kat)单位,规定为:在最适条件下,每秒钟能催化1摩尔(mol)底物转化为产物所需的酶量,定为1Kat单位(1Kat=1mol/s)。Kat单位与IU单位之间的换算关系如下:

1Kat=60×106 IU

1 IU=1/60μ Kat=16.7 nKat

3. 酶的比活力

酶的比活力代表酶的纯度,根据国际酶学委员会的规定比活力用每mg蛋白质所含的酶活力单位数表示,对同一种酶而言,比活力大,表示酶的纯度意高。比活力=活力IU/mg蛋白=总活力IU/总蛋白mg

例子:某酶粗提液经一次纯化后测得数据如下

计算经纯化后酶的: (1)比活力; (2)纯化倍数; (3)回收率。

解:

(1)比活力=300×5÷10=150 IU/mg蛋白(总活力IU/总蛋白mg)

(2)纯化倍数=300÷20=15(倍)(纯化后的总单位体积活力÷纯化前单位体积活力)

(3)回收率=300 ×5÷(20×100)×100%=75%(纯化后的总活力IU÷纯化前的总活力IU)

4. 酶活力的测定方法

(1)通过两种方式可进行酶活力测定

① 终点法: 酶反应进行到一定时间后终止其反应,再用化学或物理方法测定产物或反应物量的变化

② 动力学法:连续测定反应过程中产物、底物或辅酶的变化量,直接测定出酶反应的初速度。

(2)测定酶活力就是测定产物増加量或底物减少量,主要根据产物或底物的物理或化学特性来决定具体酶促反应的测定方法。

① 分光光度法

利用底物和产物在紫外或者可见光部分光吸收的不同而建立起来的方法。几乎所有的氧化还原酶都可以用此法测定。

② 荧光法

利用底物或者产物有荧光变化而建立的方法。灵敏度很高,但是检测容易受干扰,必须严格控制实验反应条件。

③ 酶偶联法

讲没有光吸收或者荧光变化的酶反应与能引起光吸收或荧光变化的酶反应偶联,即第一个酶的产物作为第二个酶的底物,通过第二个酶反应产物的光吸收或荧光变化来测定第一个酶的活力的方法。

④ 电化学法

根据反应中底物或产物的不同电学性质而设计的一些方法,是一类连续分析法,灵敏度和准确度很高,但是此法要求一定的仪器设备。

二、酶的分离和纯化

1. 酶的提纯两个方面

(1)把酶制剂从很大体积浓缩到比较小的体积;

(2)把酶制剂中大量的杂蛋白和其他大分子物质分离出来。

2. 判断分离提纯方法的优势

(1)总活力的回收:是表示提纯过程中酶的损失情况;

(2)比活力提高的倍数:表示提纯方法的有效程度。

3. 生物细胞产生的酶分类

(1)胞外酶是由细胞内产生然后分泌到细胞外进行作用的酶,这类酶大多都是水解酶类;

(2)胞外酶是指在细胞内合成后并不分泌到细胞外,而是在细胞内起催化作用的酶,数量较多。

4. 酶分离纯化应注意事项

(1)选材:选择酶含量丰富的新鲜生物材料,酶的提取工作应在获得材料后立即开始,否则应在低温下保存或将生物组织做成丙酮粉保存。

(2)破碎:动物组织细胞通过一般的研磨器、匀浆器、高速组织捣碎机磨碎。微生物及植物细胞需要用超声波、细菌磨、冻融、溶菌酶或用某些化学溶剂等处理加以破碎,制成组织匀浆。

(3)抽提:在低温下,以水或低盐绶冲液,从组织匀浆中抽提,得到酶的粗提液。

(4)分离及纯化:在分离纯化时必须注意尽量减少酶活性损失,操作条件要温和,全部操作一般在0~5℃间进行;每一步都应测定留用以及准备弃去部分中所含酶的总活力和比活力,以了解回收率,纯化倍数,从而决定这一步的取舍。

① 总活力=活力单位数/ml酶液总体积(ml);

② 比活力=活力单位数/mg蛋白(氮)=总活力单位数/总蛋白(氮)mg;

③ 纯化倍数=每次比活力/第一次比活力;

④ 回收率(产率)=纯化倍数×100%。

(5)结晶:通过各种提纯方法获得较纯的酶溶液后,就可能将酶进行结晶。

(6)保存:通常将纯化后的酶溶液经透析除盐后冰冻干燥得到酶粉,低温下可较长时期保存。

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