第一章 酶工程基礎(chǔ)
<br>第一節(jié)　酶工程概述
<br>一、酶與酶工程
<br>酶是由細(xì)胞產(chǎn)生的具有催化能力的蛋白質(zhì)。對(duì)于生物體來(lái)說(shuō)，新陳代謝是生命活動(dòng)最重要的特征，而酶是調(diào)節(jié)一切代謝反應(yīng)的物質(zhì)，酶缺陷或者酶失活，有可能使代謝停止，生命也會(huì)因此而結(jié)束。因此，研究酶的理化性質(zhì)及其作用機(jī)理，對(duì)于闡明生命現(xiàn)象的本質(zhì)，掌握生命活動(dòng)的規(guī)律，進(jìn)而改造生命具有十分重要的意義。此外，現(xiàn)代生命科學(xué)的發(fā)展已經(jīng)深入到分子水平，在酶分子水平上探討酶與生命活動(dòng)、代謝調(diào)節(jié)、疾病、生長(zhǎng)發(fā)育等現(xiàn)象的關(guān)系將有助于加深人們對(duì)生命的理解，探究生命的起源與衍變。
<br>人們真正認(rèn)識(shí)到酶的存在始于19世紀(jì)。1833年，法國(guó)化學(xué)家Payen和Person將麥芽的水抽提液用乙醇沉淀得到了一種對(duì)熱不穩(wěn)定的活性物質(zhì)，它可促進(jìn)淀粉水解成可溶性糖，他們把這種物質(zhì)稱為淀粉酶（diastase）制劑。雖然現(xiàn)在已經(jīng)獲知當(dāng)時(shí)得到的只是粗酶，含有很多雜蛋白質(zhì)，但是由于采用了最簡(jiǎn)單的抽提、沉淀等提純方法，他們得到了一種無(wú)細(xì)胞制劑，并指出了它的催化特性和不穩(wěn)定性，開始觸及酶的一些本質(zhì)問(wèn)題，因此有人認(rèn)為Payen和Person首先發(fā)現(xiàn)了酶。1878年，德國(guó)科學(xué)家Kuhne首先把這類活性物質(zhì)稱為“Enzyme”，Enzyme來(lái)自希臘文，原意為“在酵母中”，中文譯為酶。1896年，德國(guó)科學(xué)家Buehner兄弟發(fā)現(xiàn)了用石英砂磨碎的酵母細(xì)胞及無(wú)細(xì)胞濾液能像酵母細(xì)胞一樣將1分子葡萄糖轉(zhuǎn)化成2分子乙醇和2分子二氧化碳，他們把這種能催化反應(yīng)的蛋白質(zhì)成分稱為酒化酶（zymase）。他們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，酶能以溶解且有活性的狀態(tài)從破碎細(xì)胞中分離出來(lái)，并能在體外催化反應(yīng)。此項(xiàng)發(fā)現(xiàn)促進(jìn)了對(duì)酶的分離及其理化性質(zhì)的研究，也促進(jìn)了對(duì)生命過(guò)程中有關(guān)酶系統(tǒng)的研究。
<br>20世紀(jì)初，酶學(xué)研究得到了迅速發(fā)展。一方面，人們發(fā)現(xiàn)了更多的酶，并注意到某些酶的作用需要有小分子物質(zhì)（輔酶）參與；另一方面，在物理、化學(xué)技術(shù)發(fā)展的輔助下，Michaelis和Menten總結(jié)前人的工作經(jīng)驗(yàn)，于1913年根據(jù)中間產(chǎn)物學(xué)說(shuō)提出了酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)原理――米氏學(xué)說(shuō)。這一學(xué)說(shuō)的提出，對(duì)酶反應(yīng)機(jī)制的研究是一個(gè)重要突破。1926年，美國(guó)化學(xué)家Sumner從刀豆中得到脲酶結(jié)晶（這是第一個(gè)酶結(jié)晶），并證明這種結(jié)晶可以催化尿素水解產(chǎn)生二氧化碳和氨，并通過(guò)化學(xué)實(shí)驗(yàn)得出酶本身就是一種蛋白質(zhì)的結(jié)論，但直到Northrop和Kunitz獲得了胃蛋白酶、胰凝乳蛋白酶（糜蛋白酶）、胰蛋白酶結(jié)晶，并用相應(yīng)方法證明其化學(xué)本質(zhì)都是蛋白質(zhì)（1930～1936），這個(gè)觀點(diǎn)才被普遍接受。20世紀(jì)五六十年代，通過(guò)一系列觀察發(fā)現(xiàn)酶具有一定水平的柔性，因而Koshland于1958年提出了誘導(dǎo)契合學(xué)說(shuō)，以解釋酶的催化機(jī)制和專一性，同時(shí)也發(fā)現(xiàn)某些酶的催化活性的改變與生理?xiàng)l件的變化有關(guān)。1961年，Monod等提出了變構(gòu)模型，定量解釋了有些酶的活性可以通過(guò)結(jié)合小分子（效應(yīng)物）進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而為認(rèn)識(shí)細(xì)胞中許多酶反應(yīng)的調(diào)控機(jī)制提供了基礎(chǔ)。1969年，首次報(bào)道由氨基酸單體化學(xué)合成牛胰核糖核酸酶，雖然其純度和活性較低，但是定性證明了酶與非生物催化劑之間具有相似的催化特性。
<br>除了“經(jīng)典”的蛋白酶以外，又相繼發(fā)現(xiàn)一些其他的生物分子也具有催化活性。1982年，美國(guó)的Cech小組發(fā)現(xiàn)，四膜蟲的rRNA（核糖體核糖核酸）前體能在完全沒(méi)有蛋白質(zhì)的情況下進(jìn)行自我加工，催化得到成熟的rRNA 產(chǎn)物。也就是說(shuō)，這個(gè)RNA分子本身就具有催化活性。這對(duì)酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)的傳統(tǒng)概念是個(gè)嚴(yán)重挑戰(zhàn)，引出了酶并不一定是蛋白質(zhì)的問(wèn)題。后來(lái)，人們陸續(xù)發(fā)現(xiàn)更多的具有生物催化活性的RNA分子，統(tǒng)稱為核酶（ribozyme）。1986年，Schultz和Learner兩個(gè)小組同時(shí)報(bào)道了用事先設(shè)計(jì)好的過(guò)渡態(tài)類似物作半抗原，按標(biāo)準(zhǔn)單克隆抗體制備法獲得了具有催化活性的抗體，即抗體酶（abzyme）。這一重要突破為酶的結(jié)構(gòu)功能的探索和抗體與酶的聯(lián)合應(yīng)用提出了新的研究思路。
<br>回顧酶的研究歷程可知，對(duì)酶的研究一直是沿著理論與應(yīng)用兩個(gè)方向開展的。理論方面包括酶理化性質(zhì)及催化性質(zhì)的研究，其任務(wù)是要從分子水平更深入地揭示酶的結(jié)構(gòu)和功能的關(guān)系、酶的催化機(jī)制與調(diào)節(jié)機(jī)制、酶和生命活動(dòng)的關(guān)系，在基因水平上進(jìn)行對(duì)酶的理性設(shè)計(jì)與改造。應(yīng)用研究促進(jìn)了酶工程概念的形成，其主要目標(biāo)是通過(guò)將基因工程、分子生物學(xué)等技術(shù)成果應(yīng)用于酶的生產(chǎn)改造以提高酶的產(chǎn)量及其催化活性，同時(shí)不斷開發(fā)新型的固定化酶技術(shù)與酶反應(yīng)器以提高酶的使用效率，最終形成高效、經(jīng)濟(jì)的酶工程產(chǎn)業(yè)。1808年，羅門等利用胰酶制皮革；1917年，法國(guó)人用枯草桿菌產(chǎn)生的淀粉酶作為紡織工業(yè)上的退漿劑；1949年，日本采用深層培養(yǎng)法生產(chǎn)αG淀粉酶獲得成功，使酶制劑的生產(chǎn)應(yīng)用實(shí)現(xiàn)工業(yè)化；1959年，葡萄糖淀粉酶催化淀粉生產(chǎn)葡萄糖新工藝的研發(fā)成功，徹底廢除了原來(lái)葡萄糖生產(chǎn)中需要高溫高壓的酸水解工藝，并使淀粉葡萄糖轉(zhuǎn)化率從80%提高至100%，這項(xiàng)新工藝的成功大大促進(jìn)了酶在工業(yè)中的應(yīng)用；1966年，日本千鈿一郎成功地進(jìn)行了氨基�；�酶的固定化，并于1969年將其應(yīng)用于工業(yè)上連續(xù)化拆分DLG氨基酸。20世紀(jì)70年代大規(guī)模開展了固定化細(xì)胞、輔酶共固定、增殖細(xì)胞固定、動(dòng)植物細(xì)胞固定等研究，同時(shí)根據(jù)酶反應(yīng)動(dòng)力學(xué)理論，運(yùn)用化學(xué)工程成果建立了多種類型的酶反應(yīng)器，在這些基礎(chǔ)上酶工程的發(fā)展日臻成熟。
<br>二、酶工程簡(jiǎn)介
<br>生物工程又稱生物技術(shù)或生物工藝學(xué)，是20世紀(jì)70年代發(fā)展起來(lái)的一門綜合性技術(shù)學(xué)科。它整合生物學(xué)、化學(xué)和工程學(xué)的技術(shù)，改造物種，分離改造生物體中的某些組分（如酶、蛋白質(zhì)、核酸、細(xì)胞器），進(jìn)而利用生物分子的某些特殊機(jī)能（如酶的催化功能、抗體的免疫功能）為工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及醫(yī)療衛(wèi)生服務(wù)。通常，生物工程主要分為發(fā)酵工程（微生物工程）、酶工程、基因工程和細(xì)胞工程4個(gè)分科，它們相互依存、相互促進(jìn)。其中，酶工程是生物工程的重要組成部分，與其他三大工程尤其是發(fā)酵工程關(guān)系密切。
<br>酶工程是隨著酶學(xué)研究迅速發(fā)展，特別是酶的應(yīng)用推廣使酶學(xué)和工程學(xué)相互滲透結(jié)合而形成的一門新的技術(shù)科學(xué)，是酶學(xué)、微生物學(xué)的基本原理與化學(xué)工程有機(jī)結(jié)合而產(chǎn)生的邊緣科學(xué)技術(shù)。它是在一定生物反應(yīng)裝置中利用酶的催化性質(zhì)，將原料轉(zhuǎn)化或加工成相應(yīng)產(chǎn)品的技術(shù)，是生物工程的重要組成部分，主要包括以下9個(gè)方面。
<br>（一）酶的生產(chǎn)
<br>酶制劑的來(lái)源有微生物、動(dòng)物和植物，其中以微生物為主，一般選用優(yōu)良的產(chǎn)酶菌株，通過(guò)培養(yǎng)發(fā)酵來(lái)生產(chǎn)酶。為了提高酶的產(chǎn)量，可以通過(guò)選育優(yōu)良菌株、構(gòu)建基因工程菌、優(yōu)化發(fā)酵條件來(lái)實(shí)現(xiàn)。工業(yè)生產(chǎn)需要特殊性能的新型酶，如耐高溫αG淀粉酶、耐堿性蛋白酶和脂肪酶等，因此，需要篩選或者構(gòu)建能生產(chǎn)特殊性能新型酶的菌株。
<br>（二）酶的分離純化
<br>酶的分離純化技術(shù)是當(dāng)前生物技術(shù)“后處理工藝”的核心。采用各種分離純化技術(shù)，可從微生物細(xì)胞及其發(fā)酵液或動(dòng)、植物組織提取液及其細(xì)胞培養(yǎng)液中得到高活性的不同純度的酶制劑。為了使酶制劑更廣泛地應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，必須提高酶制劑的活性、純度和收率，需要研究開發(fā)新的分離純化技術(shù)。
<br>（三）酶和細(xì)胞固定化
<br>采用各種固定化方法可對(duì)酶進(jìn)行固定化，制備固定化酶。對(duì)固定化酶的酶學(xué)性質(zhì)及應(yīng)用條件加以研究可以提高酶的穩(wěn)定性、重復(fù)使用酶制劑、擴(kuò)大酶制劑的應(yīng)用范圍，全面提高酶的工業(yè)價(jià)值。固定化細(xì)胞是在固定化酶的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)技術(shù)，二者既有聯(lián)系又有區(qū)別。用各種固定化方法對(duì)微生物細(xì)胞、動(dòng)物細(xì)胞和植物細(xì)胞進(jìn)行固定化，制成固定化細(xì)胞。
<br>研究固定化細(xì)胞的酶學(xué)性質(zhì)，擴(kuò)展固定化細(xì)胞的應(yīng)用范圍，是當(dāng)今酶工程的一個(gè)熱門課題。
<br>（四）酶修飾及分子改造
<br>為了克服酶自身性質(zhì)上的一些不足，可采用各種修飾方法對(duì)酶的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，以改善天然酶的性質(zhì)，如高穩(wěn)定性、無(wú)抗原性、蛋白酶水解抗性等，甚至創(chuàng)造出新的催化活性，擴(kuò)大酶的應(yīng)用范圍，從而提高酶的應(yīng)用價(jià)值。
<br>酶修飾及分子改造可以從以下兩個(gè)方面進(jìn)行。
<br>（1）用蛋白質(zhì)工程技術(shù)，如定向進(jìn)化、定點(diǎn)突變等對(duì)酶分子的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，以期獲得一級(jí)結(jié)構(gòu)和空間結(jié)構(gòu)較為合理的具有優(yōu)良特性的突變酶或新酶。例如，在洗衣粉中添加枯草芽孢桿菌蛋白酶可加強(qiáng)其去污能力，但這種酶在漂白劑的作用下易失去活性，利用蛋白質(zhì)工程技術(shù)替換酶蛋白分子的某些氨基酸，可大大提高酶的抗氧化能力，從而使其可與漂白劑同時(shí)使用。
<br>（2）用化學(xué)修飾法對(duì)酶分子中側(cè)鏈基團(tuán)進(jìn)行化學(xué)修飾，以改變酶的理化性質(zhì)，最后達(dá)到改變酶催化性質(zhì)的目的。這類酶修飾在酶學(xué)基礎(chǔ)研究和醫(yī)藥研發(fā)上特別有用。
<br>（五）非水相催化
<br>在非水相中，酶分子受到非水相介質(zhì)的影響，其催化特性與在水相中有著較大的不同。
<br>目前，研究最多的非水相介質(zhì)是有機(jī)溶劑。在有機(jī)介質(zhì)中，酶能夠基本保持其整體結(jié)構(gòu)和活性中心的空間構(gòu)象，因此能夠最大限度地發(fā)揮其催化功能。酶的非水相催化還包括氣相介質(zhì)中的酶催化、超臨界介質(zhì)中的酶催化、離子液介質(zhì)中的酶催化等。
<br>（六）酶?jìng)鞲衅?br /><br>酶?jìng)鞲衅饔址Q酶電極。酶?jìng)鞲衅魇且环N生物傳感器，它是由感受器（如固定化酶）和換能器（如離子選擇性電極）所組成的一種分析裝置，可用于測(cè)定混合溶液中某種物質(zhì)的濃度。
<br>（七）酶反應(yīng)器
<br>酶反應(yīng)器是根據(jù)酶的催化特性而設(shè)計(jì)的反應(yīng)設(shè)備。其設(shè)計(jì)目標(biāo)是提高生產(chǎn)效率、降低成本、減少耗能與污染，以獲得最佳的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。酶反應(yīng)器的種類有攪拌罐型反應(yīng)器、固定床反應(yīng)器、流化床反應(yīng)器、膜反應(yīng)器、鼓泡式反應(yīng)器等。
<br>（八）抗體酶、人工酶和模擬酶
<br>抗體酶是一類具有催化活性的抗體，是抗體的高度專一性與酶的高效催化能力巧妙結(jié)合的產(chǎn)物。人工酶是指人工合成的具有催化活性的多肽或蛋白質(zhì)。據(jù)1977年Dhar等報(bào)道，人工合成的GluGPheGAlaGGluGGluGAlaGSerGPhe八肽具有溶菌酶的活性，其活性為天然溶菌酶的50%。近年來(lái)，合成了一些具有催化功能，但相比酶結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單得多的非蛋白質(zhì)分子，這些分子可以模擬酶對(duì)底物的結(jié)合和催化過(guò)程，既具備酶的高效催化性，又能夠克服酶的不穩(wěn)定性，這種物質(zhì)稱為模擬酶。
<br>（九）酶技術(shù)的應(yīng)用
<br>研究與開發(fā)酶制劑在食品、醫(yī)藥、發(fā)酵、紡織、制革、化學(xué)分析、氨基酸合成、有機(jī)酸合成、半合成抗生素合成、能源開發(fā)及環(huán)境工程等方面的應(yīng)用。
<br>第二節(jié)　酶催化作用機(jī)制
<br>一、酶的催化特性
<br>（一）酶具有非常高的催化效率
<br>酶的催化效率是指在最適條件下，1分子酶在單位時(shí)間內(nèi)所能催化的底物分子數(shù)，以分子活性來(lái)表示。分子活性高表示它能催化的反應(yīng)進(jìn)行得快，大多數(shù)酶的分子活性約為每分鐘1000，個(gè)別可達(dá)百萬(wàn)以上。在溫和條件下，酶通常比無(wú)機(jī)催化劑的催化效率高得多。但酶不能改變化學(xué)反應(yīng)的平衡點(diǎn)，酶的作用是縮短了到達(dá)平衡所需的時(shí)間，但平衡常數(shù)不變。
<br>（二）酶的高度專一性
<br>酶的專一性（也稱特異性）是指一種酶只能催化特定的底物進(jìn)行特定的反應(yīng)。催化的高度專一性是酶最重要的特性，是其與化學(xué)催化劑的最主要區(qū)別之一，也是酶反應(yīng)工程優(yōu)越于一般的化學(xué)反應(yīng)工程的原因所在。酶的專一性是生命活動(dòng)必需的，在復(fù)雜的酶體系中，若沒(méi)有催化反應(yīng)的專一性，則生物體內(nèi)的新陳代謝就會(huì)發(fā)生紊亂，最終導(dǎo)致生物體的凋亡。例如，氨酰GtRNA合成酶的高度專一性保證了生物系統(tǒng)為了維持其遺傳穩(wěn)定性所需蛋白質(zhì)合成的高度精確性。不同的酶專一性往往不同，一般來(lái)說(shuō)，酶的專一性有3個(gè)方面。
<br>1.底物專一性
<br>酶只能催化某一種特定底物或只能與某一類特定底物發(fā)生反應(yīng)，按嚴(yán)格程度的不同分為絕對(duì)專一性和相對(duì)專一性。
<br>絕對(duì)專一性是指一種酶只能催化一種物質(zhì)進(jìn)行一種反應(yīng)。例如，脲酶只能催化尿素分解，而對(duì)尿素的氯或甲基取代物H2NCONHCl和H2NCONHCH3則不起作用。琥珀酸脫氫酶僅催化琥珀酸脫氫生成延胡索酸（反丁烯二酸），而對(duì)其同系物（丙二酸、戊二酸）不僅不起作用，反被抑制。
<br>相對(duì)專一性是指一種酶能催化一類結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)進(jìn)行某種相同類型的反應(yīng)。其中有些酶只作用于一定的鍵而對(duì)鍵兩側(cè)的基團(tuán)無(wú)嚴(yán)格要求，稱為鍵專一性，如酯酶催化酯鍵水解，對(duì)RC
<br>O
<br>.
<br>O―R' 中的R與R'基團(tuán)無(wú)嚴(yán)格要求，既能催化甘油酯類、簡(jiǎn)單酯類，也能催化
<br>丙酰、丁酰膽堿或乙酰膽堿的水解，只是不同的酯類水解速度不同。而有些酶除了要求一定的化學(xué)鍵外，對(duì)鍵兩側(cè)的基團(tuán)也有不同程度的要求，這種特異性稱為基團(tuán)專一性。以各類蛋白酶為例，胰蛋白酶水解的鍵必須是堿性氨基酸的羧基形成的肽鍵、酯鍵或酰胺鍵；胰凝乳蛋白酶則要求被水解的鍵有芳香氨基酸或其他疏水氨基酸的羧基參與；彈性蛋白酶能專一水解丙氨酸、甘氨酸及絲氨酸等短脂肪鏈氨基酸的羧基形成的肽鍵；胃蛋白酶只作用于芳香氨基酸的氨基和酸性氨基酸及蛋氨酸羧基形成的肽鍵。
<br>2.反應(yīng)專一性
<br>指某一種酶只催化某一類反應(yīng)。例如，同樣以葡萄糖為底物，不同酶催化不同的反應(yīng)，得到不同的產(chǎn)物，如下所示：
<br>葡萄糖
<br>葡萄糖異構(gòu)酶→果糖
<br>葡萄糖+O2
<br>葡萄糖氧化酶→葡萄糖酸
<br>葡萄糖+ATP 己糖激酶→葡萄糖G6G磷酸
<br>葡萄糖+NADPH 醛糖還原酶→山梨糖
<br>3.立體專一性
<br>立體專一性主要是考慮底物空間構(gòu)象的專一性。酶的立體專一性相當(dāng)普遍，可以說(shuō)幾乎所有酶均具有立體專一性。立體專一性又可分為光學(xué)異構(gòu)專一性和幾何異構(gòu)專一性。
<br>光學(xué)異構(gòu)專一性又稱DL立體異構(gòu)專一性。旋光物質(zhì)有D型和L型之分。凡是只能催化兩個(gè)對(duì)映體中的一個(gè)，而不能催化另一個(gè)的特異性，稱為DL立體異構(gòu)專一性。例如，精氨酸酶只水解LG精氨酸，不能水解DG精氨酸。
<br>幾何異構(gòu)專一性又稱順?lè)戳Ⅲw特異性。含雙鍵物質(zhì)有順?lè)磧煞N異構(gòu)體，如順丁烯二酸（馬來(lái)酸）和反丁烯二酸（延胡索酸），延胡索酸水合酶只能催化反丁烯二酸水合生成蘋果酸，或催化其逆反應(yīng)，而對(duì)順丁烯二酸及其水合物均無(wú)作用。
<br>（三）酶活性的可調(diào)節(jié)性
<br>酶作為生物催化劑，與化學(xué)催化劑相比，還有一個(gè)特點(diǎn)是其活性的可調(diào)節(jié)性。主要有下列7種方式。
<br>1.酶濃度的調(diào)節(jié)
<br>酶濃度的調(diào)節(jié)主要有兩種方式：一種是誘導(dǎo)或阻遏酶的合成；一種是調(diào)節(jié)酶的降解。例如，當(dāng)環(huán)境中沒(méi)有乳糖時(shí)，βG半乳糖苷酶的合成處于被阻遏狀態(tài)，當(dāng)乳糖存在時(shí)，去除了阻遏作用，酶受乳糖的誘導(dǎo)而合成。
<br>2.激素調(diào)節(jié)
<br>激素調(diào)節(jié)與生物合成有關(guān)。例如，乳糖合成酶有兩個(gè)亞基，催化亞基和修飾亞基。催化亞基本身不能合成乳糖，但可以催化半乳糖以共價(jià)鍵的方式連接到蛋白質(zhì)上形成糖蛋白。修飾亞基和催化亞基結(jié)合后，改變了催化亞基的專一性，可以催化半乳糖和葡萄糖反應(yīng)生成乳糖。修飾亞基的水平是由激素控制的。妊娠階段，在乳腺生成和分娩的過(guò)程中激素水平急劇變化，導(dǎo)致修飾亞基大量合成，并和催化亞基結(jié)合，催化生成乳糖補(bǔ)充乳汁。
<br>3.共價(jià)修飾調(diào)節(jié)
<br>在一種酶分子上，共價(jià)地引入一個(gè)基團(tuán)從而改變它的活性，引入的基團(tuán)又可以被其他酶催化除去，從而恢復(fù)原先的活性。例如，磷酸化酶的磷酸化和去磷酸化，大腸桿菌谷氨酰胺合成酶的腺苷酸化和去腺苷酸化都屬于共價(jià)修飾調(diào)節(jié)。
<br>4.限制性蛋白酶水解作用調(diào)節(jié)
<br>限制性蛋白酶水解是一種高特異性的共價(jià)修飾調(diào)節(jié)系統(tǒng)。細(xì)胞內(nèi)合成的新生肽大都以無(wú)活性的前體形式存在，只有生理需要時(shí)，才通過(guò)限制性水解作用使前體轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂猩�物活性的蛋白質(zhì)或酶，從而啟動(dòng)和激活各種生理功能，如酶原激活、血液凝固、補(bǔ)體激活等。除了參與酶活性調(diào)控外，限制性蛋白酶水解作用還起著切除、修飾、加工多肽鏈的作用，因而具有重要的生物學(xué)意義。
<br>5.抑制劑的調(diào)節(jié)
<br>酶的活性會(huì)受到大分子抑制劑或小分子抑制劑的抑制，從而影響其活力。前者如胰臟的胰蛋白酶抑制劑（抑肽酶），后者如磷酸變位酶的抑制劑（2，3G二磷酸甘油酸）。
<br>6.反饋調(diào)節(jié)
<br>許多小分子物質(zhì)的合成是由一連串酶促反應(yīng)組成的。催化第一步反應(yīng)的酶，往往可以被其終端產(chǎn)物所抑制，這種對(duì)自我合成的抑制稱為反饋抑制，這在生物合成中是較為常見的現(xiàn)象。例如，異亮氨酸可抑制其合成代謝通路中的第一個(gè)酶――蘇氨酸脫氨酶的催化活性，當(dāng)異亮氨酸的濃度降低到一定水平時(shí)，抑制作用解除，合成反應(yīng)又重新開始。
<br>7.金屬離子和其他小分子化合物的調(diào)節(jié)
<br>很多金屬離子對(duì)酶的活性均有一定的激活或者抑制效應(yīng)。有一些酶需要K+ 活化，NH4+往往可以代替K+ ，但Na+不能活化這些酶，有時(shí)還有抑制作用，這一類酶有LG高絲氨酸脫氫酶、丙酮酸激酶、天冬氨酸激酶和酵母丙酮酸羧化酶。另一些酶需要Na+活化，K+ 起抑制作用，如腸中的蔗糖酶可被Na+ 激活。二價(jià)金屬離子（如Ca2+ 、Zn2+ 、Mg2+ 、Mn2+等）往往也是一些酶具有活性的必需離子。小分子化合物同樣也會(huì)影響到某些酶的催化活性。
<br>（四）酶促反應(yīng)條件溫和
<br>酶促反應(yīng)一般要求在常溫、常壓、接近中性酸堿度等溫和的條件下進(jìn)行。酶是生物大分子，對(duì)環(huán)境的變化非常敏感，高溫、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、重金屬等都可引起蛋白質(zhì)的變性，使酶喪
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