沈陽(yáng)藥科大學(xué)生物化學(xué) 酶PPT課件

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1、第一節(jié) 酶是生物催化劑一、酶的生物學(xué)意義酶是生物體內(nèi)一類(lèi)具有催化活性和特定空間構(gòu)象的生物大分子，包括蛋白質(zhì)和核酸。酶的作用特點(diǎn)：1)酶極易受外界條件影響，容易變性失去催化活性。2)酶的催化效率非常高3)酶具有高度的專(zhuān)一性。酶對(duì)所作用的物質(zhì)（底物）具有嚴(yán)格的選擇性，一種酶只能作用于某一類(lèi)或某一種特定的物質(zhì)。4)酶的催化活性是受到調(diào)節(jié)和控制的。5)酶可以催化某些特異的化學(xué)反應(yīng)，體內(nèi)某些物質(zhì)的合成只能通過(guò)酶促反應(yīng)完成。第1頁(yè)/共94頁(yè)二、酶作用的專(zhuān)一性一種酶只作用于一類(lèi)化合物或一定的化學(xué)鍵，以促進(jìn)一定的化學(xué)變化，生成一定的產(chǎn)物。受酶催化的化合物稱(chēng)為酶的底物或作用物。酶對(duì)底物的專(zhuān)一性分為以下幾種：1、

2、立體化學(xué)專(zhuān)一性 2、非立體化學(xué)專(zhuān)一性（1）立體異構(gòu)專(zhuān)一性（2）幾何異構(gòu)專(zhuān)一性（1）鍵專(zhuān)一性（2）基團(tuán)專(zhuān)一性（3）絕對(duì)專(zhuān)一性第2頁(yè)/共94頁(yè)1、立體化學(xué)專(zhuān)一性 立體化學(xué)專(zhuān)一性是從底物的立體化學(xué)性質(zhì)來(lái)考慮的一種專(zhuān)一性。 （1）立體異構(gòu)專(zhuān)一性：當(dāng)?shù)孜锞哂辛Ⅲw異構(gòu)體時(shí)，酶只能作用于其中的一種。例1：L-氨基酸氧化酶只能催化L-氨基酸氧化HCNH2RCOOHH2OL-氨基酸氧化酶O2CH2COOHROH2O2NH3第3頁(yè)/共94頁(yè)例2：精氨酸酶只能催化L-精氨酸水解HCNH2(CH2)3COOHH2O精氨酸酶CNH2NH2ONHCNHNH2HCNH2(CH2)3COOHNH2第4頁(yè)/共94頁(yè)（1）立體異

3、構(gòu)專(zhuān)一性：底物沒(méi)有不對(duì)稱(chēng)碳原子，產(chǎn)物含有不對(duì)稱(chēng)碳原子時(shí)，底物受酶催化后只能得到一種立體異構(gòu)體。例如：丙酮酸受乳酸脫氫酶催化還原，只產(chǎn)生L-乳酸COCH3COOH乳酸脫氫酶CHCOOHCH3OHNADH+H+NAD+第5頁(yè)/共94頁(yè)（2）幾何異構(gòu)專(zhuān)一性：有些酶對(duì)于順?lè)串悩?gòu)體只能作用于其中之一，稱(chēng)為幾何異構(gòu)專(zhuān)一性。例如：延胡索酸酶催化延胡索酸（反丁烯二酸）加水生成蘋(píng)果酸。CHOOCC延胡索酸酶CH2COOHCHHO+H2OCOOHHHCOOH第6頁(yè)/共94頁(yè)2、非立體化學(xué)專(zhuān)一性如果一種酶不具有立體化學(xué)專(zhuān)一性，可以從底物的化學(xué)鍵及其組成基團(tuán)來(lái)考慮專(zhuān)一性。如果以A-B為底物，可以認(rèn)為它是由三部分組成的

4、：A、B及它們之間的連接鍵。根據(jù)酶對(duì)它們的選擇性程度將非立體化學(xué)專(zhuān)一性分成三類(lèi)：（1）鍵專(zhuān)一性（2）基團(tuán)專(zhuān)一性（3）絕對(duì)專(zhuān)一性第7頁(yè)/共94頁(yè)（1）鍵專(zhuān)一性 在鍵專(zhuān)一性中，對(duì)酶來(lái)說(shuō)，重要的是連接A和B的鍵必須正確。 例如：酯酶的作用鍵必須是酯鍵，而對(duì)構(gòu)成酯鍵的酸、醇（或酚）沒(méi)有嚴(yán)格要求。第8頁(yè)/共94頁(yè)（2）基團(tuán)專(zhuān)一性 又稱(chēng)為相對(duì)專(zhuān)一性 具有基團(tuán)專(zhuān)一性的酶除了要求有正確的化學(xué)鍵之外，還需要基團(tuán)A和B中一側(cè)必須正確。 例如：胰蛋白酶水解肽鍵，肽鍵的羰基由精氨酸或賴(lài)氨酸提供。NHCCR1HNCCOHR2HO第9頁(yè)/共94頁(yè)（3）絕對(duì)專(zhuān)一性 具有絕對(duì)專(zhuān)一性的酶要求底物的鍵和A、B都必須嚴(yán)格正確，否則

5、不能作用。 例如脲酶只能催化尿素水解，而對(duì)其他物質(zhì)不作用，即使是衍生物也不可以。第10頁(yè)/共94頁(yè)酶作用專(zhuān)一性的機(jī)制 為解釋酶作用的專(zhuān)一性，F(xiàn)ischer曾經(jīng)提出“鎖鑰學(xué)說(shuō)”，認(rèn)為酶與底物之間的結(jié)構(gòu)就像一把鑰匙插入到一把鎖中去一樣有嚴(yán)格的互補(bǔ)關(guān)系。 Koshland提出“誘導(dǎo)契合”學(xué)說(shuō)：酶分子與底物的契合是動(dòng)態(tài)的，當(dāng)酶分子與底物接近時(shí)，酶蛋白受底物分子的誘導(dǎo)，其構(gòu)象發(fā)生有利于同底物結(jié)合的變化，酶與底物在此基礎(chǔ)上互補(bǔ)契合，進(jìn)行反應(yīng)。第11頁(yè)/共94頁(yè)三、酶的分類(lèi)與命名（一）酶的分類(lèi)依據(jù)國(guó)際酶學(xué)委員會(huì)（IEC）的規(guī)定，按照催化反應(yīng)的類(lèi)型可分六大類(lèi)：（1）氧化還原酶類(lèi)(oxidoreductases

6、)：催化氧化還原反應(yīng)（2）轉(zhuǎn)移酶類(lèi)(tranferases)：催化功能基團(tuán)的轉(zhuǎn)移反應(yīng)（3）水解酶類(lèi)(hydrolases)：催化水解的反應(yīng)（4）裂合酶類(lèi)(lyases)：催化水、氨或二氧化碳的去除或加入（5）異構(gòu)酶類(lèi)(isomerases)：催化各種類(lèi)型的異構(gòu)作用（6）合成酶類(lèi)(ligases)：催化消耗ATP的成鍵反應(yīng)第12頁(yè)/共94頁(yè)（二）酶的命名1、習(xí)慣命名法（1）一般采用底物加反應(yīng)類(lèi)型而命名，如蛋白水解酶、乳酸脫氫酶、磷酸己糖異構(gòu)酶等。（2）對(duì)于水解酶類(lèi)，只用底物名稱(chēng)，如蔗糖酶、膽堿酯酶、蛋白酶等。（3）有時(shí)在底物名稱(chēng)前面加上酶的來(lái)源，如血清谷氨酸-丙酮酸轉(zhuǎn)氨酶、唾液淀粉酶等。第13頁(yè)

7、/共94頁(yè)2、系統(tǒng)命名法 國(guó)際酶學(xué)委員會(huì)規(guī)定系統(tǒng)命名法，它包括酶的系統(tǒng)名稱(chēng)和4個(gè)用數(shù)字分類(lèi)的酶編號(hào)。 例如：OCH2OHOHOHOHOHATP +ADP +OCH2OOHOHOHOHP ATP：葡萄糖磷酸轉(zhuǎn)移酶E.C 表示按照國(guó)際酶學(xué)委員會(huì)的規(guī)定命名，第一個(gè)數(shù)字表示酶的分類(lèi)（2為轉(zhuǎn)移酶類(lèi)），后面數(shù)之分別表示亞類(lèi)、亞亞類(lèi)及其編號(hào)。第14頁(yè)/共94頁(yè)第二節(jié) 酶的結(jié)構(gòu)與功能一、酶的化學(xué)組成根據(jù)酶蛋白的特點(diǎn)和分子大小，酶可以分成三類(lèi)1、單體酶 2、寡聚酶3、多酶體系 只有一條多肽鏈。如：核糖核酸酶、胰蛋白酶和溶菌酶等。 多條多肽鏈組成，多肽鏈之間非共價(jià)鍵結(jié)合。 幾種酶彼此嵌合形成的復(fù)合體第15頁(yè)/共9

8、4頁(yè)根據(jù)酶的組成成份，將酶分成兩類(lèi)：（1）單純酶（2）結(jié)合酶第16頁(yè)/共94頁(yè)（1）單純酶由蛋白質(zhì)構(gòu)成；酶的活性?xún)H僅決定于蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)；主要是一些水解酶類(lèi)，例如淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶、纖維素酶、脲酶等。第17頁(yè)/共94頁(yè)（2）結(jié)合酶酶結(jié)構(gòu)中除了含有蛋白質(zhì)之外，還含有非蛋白組分；大多數(shù)氧化還原酶類(lèi)屬于結(jié)合酶；起催化作用的蛋白質(zhì)部分稱(chēng)為酶蛋白，其他部分統(tǒng)稱(chēng)為輔助因子，兩者結(jié)合成完整的分子稱(chēng)為全酶。第18頁(yè)/共94頁(yè)二、酶的輔助因子 體內(nèi)酶的種類(lèi)很多，而輔助因子的種類(lèi)卻很少。 一種酶蛋白只能與一種輔助因子結(jié)合，酶蛋白決定酶催化的專(zhuān)一性和高效性。 一種輔助因子能與不同的酶蛋白結(jié)合，在酶促反應(yīng)中起傳遞氫

9、、電子和某些化學(xué)基團(tuán)的作用，輔助因子決定酶促反應(yīng)的類(lèi)型。第19頁(yè)/共94頁(yè)二、酶的輔助因子 按照輔助因子與酶蛋白結(jié)合的牢固程度，將酶的輔助因子分成兩類(lèi)：（1）輔酶（2）輔基 與酶蛋白結(jié)合比較疏松（一般為非共價(jià)結(jié)合），可以用透析的方法除去 與酶蛋白結(jié)合牢固（一般為共價(jià)結(jié)合），不能用透析的方法除去第20頁(yè)/共94頁(yè)二、酶的輔助因子 按照輔助因子的化學(xué)本質(zhì)，將酶的輔助因子分成三類(lèi)：（1）無(wú)機(jī)金屬元素（2）小分子有機(jī)物（3）蛋白質(zhì)輔酶第21頁(yè)/共94頁(yè)（一）無(wú)機(jī)離子對(duì)酶的作用 有些酶本質(zhì)是金屬蛋白質(zhì)，金屬蛋白與酶蛋白牢固結(jié)合。 有些酶本身不含有金屬離子，必須加入金屬離子才有活性，稱(chēng)為金屬活化酶。第22

10、頁(yè)/共94頁(yè)（一）無(wú)機(jī)離子對(duì)酶的作用 無(wú)機(jī)離子的作用主要有下面幾個(gè)方面：（1）維持酶分子的活性構(gòu)象，甚至參與活性中心；（2）通過(guò)本身的氧化還原傳遞電子；（3）將酶與底物連接起來(lái)；（4）所帶電荷可以影響酶的活性。第23頁(yè)/共94頁(yè)表5-1 酶分子中含有或需要的無(wú)機(jī)元素舉例無(wú)機(jī)元素?zé)o機(jī)元素酶酶無(wú)機(jī)元素?zé)o機(jī)元素酶酶Fe2+ 或或Fe 3+ 細(xì)胞色素細(xì)胞色素Ca2+ 淀粉酶淀粉酶（也需（也需Cl ）Cu2+ 細(xì)胞色素氧細(xì)胞色素氧化酶化酶K+ 丙酮酸激酶丙酮酸激酶（也需（也需Mn2+或或Mg2+ ）Zn2+ 羧基肽酶羧基肽酶Na+ 質(zhì)膜質(zhì)膜ATP酶酶（也需（也需K+及及Mg2+ ）Mg2+ 己糖激酶己糖

11、激酶Mo 3+ 黃嘌呤氧化酶黃嘌呤氧化酶Mn2+ 精氨酸酶精氨酸酶Se谷胱甘肽過(guò)氧化物酶谷胱甘肽過(guò)氧化物酶第24頁(yè)/共94頁(yè)（二）維生素與輔助因子的關(guān)系B族維生素族維生素酶酶輔助因子形式輔助因子形式輔助因子的作用輔助因子的作用硫胺素硫胺素 酮酸酮酸 脫羧酶脫羧酶焦磷酸硫胺素焦磷酸硫胺素(LTPP)酮酸氧化脫羧酮酸氧化脫羧酮基轉(zhuǎn)移酮基轉(zhuǎn)移硫辛酸硫辛酸 酮酸酮酸 脫氫酶系脫氫酶系二硫辛酸二硫辛酸酮酸氧化脫羧酮酸氧化脫羧泛酸泛酸乙?；敢阴；篙o酶輔酶A(CoA)轉(zhuǎn)移?；D(zhuǎn)移?；它S素核黃素(B2)各種黃酶各種黃酶黃素單核苷酸黃素單核苷酸(FMN) 黃素腺嘌呤二核黃素腺嘌呤二核苷酸苷酸(FAD)傳遞

12、氫原子傳遞氫原子第25頁(yè)/共94頁(yè)（二）維生素與輔助因子的關(guān)系B族維生素族維生素酶酶輔助因子形式輔助因子形式輔因子的作用輔因子的作用尼克酰胺尼克酰胺(PP)多種脫氫酶多種脫氫酶尼克酰胺腺嘌尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸呤二核苷酸(NAD+ )尼克酰胺腺嘌尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷呤二核苷酸磷酸酸(NADP+ )傳遞氫原子傳遞氫原子生物素生物素(H)羧化酶羧化酶生物素生物素傳遞傳遞CO2葉酸葉酸甲基轉(zhuǎn)移酶甲基轉(zhuǎn)移酶四氫葉酸四氫葉酸“一碳基團(tuán)一碳基團(tuán)”轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移鈷胺素鈷胺素(B12)甲基轉(zhuǎn)移酶甲基轉(zhuǎn)移酶5-甲基鈷胺素甲基鈷胺素 5-脫氧腺苷鈷脫氧腺苷鈷胺素胺素甲基轉(zhuǎn)移甲基轉(zhuǎn)移吡哆醛吡哆醛(B6)轉(zhuǎn)氨酶轉(zhuǎn)氨酶磷

13、酸吡哆醛磷酸吡哆醛轉(zhuǎn)氨、脫羧、消轉(zhuǎn)氨、脫羧、消旋反應(yīng)旋反應(yīng)第26頁(yè)/共94頁(yè)（三）蛋白質(zhì)類(lèi)輔酶 酶中某些蛋白質(zhì)不起催化作用，但是也是酶活性所必需的，稱(chēng)為蛋白質(zhì)類(lèi)輔酶。 例如：硫氧還蛋白是核糖核苷酸還原酶的輔酶。第27頁(yè)/共94頁(yè)三、酶的結(jié)構(gòu)與功能（一）酶的活性中心和必需基團(tuán) 酶的活性中心是酶與底物結(jié)合并且發(fā)揮催化作用的部位，又稱(chēng)為活性部位。 酶活性中心內(nèi)的一些化學(xué)基團(tuán)，是酶發(fā)揮催化作用與底物直接作用的有效基團(tuán)，稱(chēng)為活性中心內(nèi)的必需基團(tuán)；酶活性中心外一些基團(tuán)與維持整個(gè)分子的空間構(gòu)象有關(guān)，這些基團(tuán)稱(chēng)為活性中心外的必需基團(tuán)。 就功能而論，活性部位內(nèi)的幾個(gè)氨基酸側(cè)鏈，又可以分為底物結(jié)合部位和催化部位。

14、第28頁(yè)/共94頁(yè)圖5-3 胰凝乳蛋白酶活性部位示意圖第29頁(yè)/共94頁(yè)（二）酶的活性中心與酶作用的專(zhuān)一性 酶作用的專(zhuān)一性主要取決于酶活性中心的結(jié)構(gòu)特異性。 例如：胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶 胰蛋白酶水解酸性氨基酸（Lys、His）羧基肽鍵 胰凝乳蛋白酶水解芳香族氨基酸（Phe、Tyr、Trp）羧基肽鍵。NHCCR1HNCCOHR2HOCOO-Asp第30頁(yè)/共94頁(yè)（三）空間結(jié)構(gòu)與催化活性 酶的活性不僅與一級(jí)結(jié)構(gòu)有關(guān)，并且與其空間結(jié)構(gòu)緊密相關(guān)，因?yàn)榛钚灾行男枰柚谝欢ǖ目臻g結(jié)構(gòu)才能得以維持。 保持酶活性中心的空間結(jié)構(gòu)是維持酶活性所必需的。第31頁(yè)/共94頁(yè)（四）酶原的激活 某些酶在細(xì)胞中合成或

15、初分泌時(shí)沒(méi)有活性，這些沒(méi)有活性的酶的前身稱(chēng)為酶原，使酶原轉(zhuǎn)變成有活性的酶的作用稱(chēng)為酶原激活。 酶原激活機(jī)制主要是分子內(nèi)肽鏈的一處或多處斷裂，同時(shí)使分子構(gòu)象發(fā)生一定程度的改變，從而形成酶活性中心所必需的構(gòu)象。第32頁(yè)/共94頁(yè)第三節(jié) 酶的作用機(jī)制一、酶能顯著降低反應(yīng)活化能 酶能顯著降低活化能，所以表現(xiàn)出高度的催化效率。第33頁(yè)/共94頁(yè)二、中間復(fù)合物學(xué)說(shuō)與酶作用的過(guò)渡態(tài) 由于酶與底物結(jié)合形成中間復(fù)合物，導(dǎo)致酶分子內(nèi)的某些化學(xué)鍵發(fā)生極化呈現(xiàn)不穩(wěn)定狀態(tài)（過(guò)渡態(tài)），大大降低了反應(yīng)的活化能，加速反應(yīng)的進(jìn)行。 酶與底物結(jié)合形成中間復(fù)合物是一種非共價(jià)結(jié)合，依靠氫鍵、離子鍵、鹽鍵和范德華力等次級(jí)鍵來(lái)維持。 S

16、ES PEE第34頁(yè)/共94頁(yè)三、酶作用高效率的機(jī)制（一）底物的“趨近”和“定向”效應(yīng)（二）底物變性和張力作用（三）共價(jià)催化作用（四）酸堿催化作用第35頁(yè)/共94頁(yè)（一）底物的“趨近”和“定向”效應(yīng) “趨近”效應(yīng)是指A和B兩個(gè)底物分子結(jié)合在酶分子表面的某一狹小的局部區(qū)域，其反應(yīng)基團(tuán)相互靠近。 酶可以使反應(yīng)物在其表面對(duì)著特定的基團(tuán)幾何定向，即具有“定向”效應(yīng)。 這兩種效應(yīng)，使分子間的反應(yīng)類(lèi)似與分子內(nèi)的反應(yīng)。第36頁(yè)/共94頁(yè)（二）底物變形與張力作用 酶與底物結(jié)合后，使底物的敏感鍵發(fā)生變形。 由于底物的誘導(dǎo)，酶分子的構(gòu)象也會(huì)發(fā)生變化，對(duì)底物產(chǎn)生張力作用使底物扭曲。第37頁(yè)/共94頁(yè) 某些酶與底物結(jié)

17、合形成反應(yīng)活性很高的共價(jià)中間產(chǎn)物。親電催化 親核催化劑給底物提供電子對(duì)，形成共價(jià)鍵 組氨酸咪唑基、絲氨酸羥基、半胱氨酸的巰基 親核催化 親電催化劑從底物中吸取一對(duì)電子。（三）共價(jià)催化作用第38頁(yè)/共94頁(yè)（四）酸堿催化作用 酶分子中功能基團(tuán)作為質(zhì)子的受體與供體，起廣義的酸堿催化作用。 如氨基、羧基、巰基、酚羥基及咪唑基等。 影響酸堿催化速度的因素：（1）酸堿的強(qiáng)度（2）功能基提供質(zhì)子或接受質(zhì)子的速度第39頁(yè)/共94頁(yè)四、核酶與抗體酶（一）核酶 核酶是具有催化活性的RNA 核酶的底物是RNA分子 核酶的功能是切割和剪接RNA分子（二）抗體酶 既有酶的活性又有抗體的活性的模擬酶第40頁(yè)/共94頁(yè)第

18、四節(jié) 酶促反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)是討論酶催化反應(yīng)的速度及各種因素對(duì)反應(yīng)速度的影響。影響酶促反應(yīng)速度的因素有溫度、氫離子濃度、底物濃度、酶濃度、激活劑和抑制劑等。第41頁(yè)/共94頁(yè)VVmVmKm123S圖5-10 底物濃度與酶促反應(yīng)速度之間關(guān)系一、底物濃度對(duì)酶反應(yīng)速度的影響 第一段：一級(jí)反應(yīng) 第二段：混合級(jí)反應(yīng) 第三段：零級(jí)反應(yīng)第42頁(yè)/共94頁(yè)（一）米氏方程及其推導(dǎo)*米氏方程反映了底物濃度與酶促反應(yīng)速度之間的定量關(guān)系，式中Vmax為最大反應(yīng)速度，S為底物濃度，Km為米氏常數(shù)，V為底物濃度不足以產(chǎn)生最大速度時(shí)的反反應(yīng)速度。*當(dāng)?shù)孜餄舛群苄r(shí)，得到：*當(dāng)?shù)孜餄舛群艽髸r(shí)，得到：maxSKmSVV

19、KmVVmax maxVV 第43頁(yè)/共94頁(yè)（二）米氏常數(shù)（Km）的意義 米氏常數(shù)Km為酶促反應(yīng)速度達(dá)到最大反應(yīng)速度一半時(shí)的底物濃度。 單位是mol/L 是酶的特征性常數(shù) 當(dāng)pH、溫度和離子強(qiáng)度等因素不變時(shí)，Km恒定。 Km值的范圍一般在10-710-1 mol/L之間第44頁(yè)/共94頁(yè)（二）米氏常數(shù)（Km）的應(yīng)用（1）同一種酶如果有幾種底物，就有幾個(gè)Km值，其中Km值最小的底物稱(chēng)為該酶的最適底物或天然底物。Km值越小，表明酶對(duì)底物的親合力越大。（2）已知某一種酶的Km值，可以計(jì)算在某一底物濃度下，反應(yīng)速度相當(dāng)于Vmax的百分率。max%75max4333maxVVKmKmKmVV 第45頁(yè)

20、/共94頁(yè)（二）米氏常數(shù)（Km）的應(yīng)用（3）在測(cè)定酶的活性時(shí)，一般S需要在Km值的10倍以上。（4）催化可逆反應(yīng)的酶，對(duì)正逆兩向底物的Km值不同。（5）當(dāng)一系列不同的酶催化一個(gè)代謝過(guò)程的鏈鎖反應(yīng)時(shí)，可以通過(guò)確定酶的Km值的底物濃度尋找限速步驟。ACB10-2 10-3 10-4 D第46頁(yè)/共94頁(yè)（二）米氏常數(shù)（Km）的應(yīng)用（6）了解酶的Km值及其底物在細(xì)胞中的濃度可以推測(cè)酶在細(xì)胞內(nèi)是否受到底物濃度的調(diào)節(jié)。（7）測(cè)定不同抑制劑對(duì)酶Km和Vmax的影響，可以區(qū)別抑制劑的類(lèi)型。第47頁(yè)/共94頁(yè)（三）米氏常數(shù)的求法1、Lineweaver Burk方程（雙倒數(shù)作圖法）maxSKmSVV max1

21、)1(maxmax1VSVKmSVSKmV 1/V1/Vmax-1/Km斜率=Km/Vmax1/S圖5-11 雙倒數(shù) (Lineweaver Burk) 作圖法第48頁(yè)/共94頁(yè)2、Hanes作圖法maxSKmSVV max1maxKmSSVVV max1)1(max1VSVKmV S/VKm/Vmax-Km斜率=1/VmaxS圖5-12 Hanes 作圖法第49頁(yè)/共94頁(yè)二、pH的影響與最適pH 酶表現(xiàn)最大活力時(shí)的pH稱(chēng)為酶的最適pH pH對(duì)酶反應(yīng)速度的影響主要原因： 影響酶和底物的解離 影響酶分子的構(gòu)象第50頁(yè)/共94頁(yè)三、溫度的影響與最適溫度 倒U型曲線(xiàn) 某一溫度時(shí)，酶促反應(yīng)速度最大，

22、稱(chēng)為酶的最適溫度。 酶的最適溫度與底物濃度、pH、離子強(qiáng)度和保溫時(shí)間等多種因素有關(guān)。第51頁(yè)/共94頁(yè)四、酶濃度的影響 一定條件下，酶濃度與反應(yīng)速度成正比。速度酶濃度圖5-15 反應(yīng)速度與酶濃度的關(guān)系第52頁(yè)/共94頁(yè)五、激活劑的影響 能夠提高酶的活性，加速酶促反應(yīng)進(jìn)行的物質(zhì)稱(chēng)為酶的激活劑。 無(wú)機(jī)離子：Na2+ 、K2+ 、Ca2+ 、Mg2+ 、Cl- 等 小分子物質(zhì)：維生素C、半胱氨酸、還原型谷胱甘肽等，對(duì)巰基酶具有激活作用。 能夠除去抑制劑的物質(zhì)：EDTA 激活劑的作用是相對(duì)的第53頁(yè)/共94頁(yè)六、抑制劑的影響 酶分子中必需基團(tuán)（主要是指酶活性中心上的一些基團(tuán)）的性質(zhì)受到某些化學(xué)物質(zhì)的影

23、響而發(fā)生改變，導(dǎo)致酶活性的降低或喪失，稱(chēng)為抑制作用。 能夠?qū)γ钙鹨种谱饔玫奈镔|(zhì)稱(chēng)為酶抑制劑。 抑制劑對(duì)酶有一定的選擇性。（一）不可逆抑制（二）可逆抑制第54頁(yè)/共94頁(yè)（一）不可逆抑制抑制劑與酶的必需基團(tuán)以共價(jià)鍵結(jié)合而引起酶活性喪失，不能用透析、超濾等物理方法除去抑制劑而恢復(fù)酶活力。抑制作用隨抑制劑濃度增加而逐漸增加。1、非專(zhuān)一性不可逆抑制2、專(zhuān)一性不可逆抑制第55頁(yè)/共94頁(yè)1 1、非專(zhuān)一性不可逆抑制 抑制劑與酶分子中一類(lèi)或幾類(lèi)基團(tuán)作用，無(wú)論必需基團(tuán)與否，都進(jìn)行共價(jià)結(jié)合。酶SSPb +COONaHCHCSHSHCOONa酶SHSH+COONaHCHCSCOONaPb酶SHSH+ Pb2+(H

24、g2+或Cu2+ )酶SSPb(或Hg、Cu)+2H+第56頁(yè)/共94頁(yè)1 1、專(zhuān)一性不可逆抑制 抑制劑專(zhuān)一作用于酶的活性中心或其必需基團(tuán)，進(jìn)行共價(jià)結(jié)合，從而抑制酶的活性POR1OR2OX有機(jī)磷殺蟲(chóng)劑磷?；憠A酯酶膽堿酯酶+ HOEPOR1OR2OOE膽堿酯酶磷?；疨AM解磷定(PAM)磷酰化膽堿酯酶POR1OR2OOE+N+HCCH3NOHN+HCCH3NPOOR1OR2O+ E-OH第57頁(yè)/共94頁(yè)（二）可逆抑制 抑制劑與酶非共價(jià)結(jié)合引起酶活性喪失或降低，可以用透析等物理方法除去抑制劑，恢復(fù)酶的活性。 分三類(lèi)：（1）競(jìng)爭(zhēng)性抑制（2）非競(jìng)爭(zhēng)性抑制（3）反競(jìng)爭(zhēng)性抑制第58頁(yè)/共94頁(yè)1、競(jìng)爭(zhēng)

25、性抑制 抑制劑和底物對(duì)酶的結(jié)合有競(jìng)爭(zhēng)作用酶底物酶ab競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑第59頁(yè)/共94頁(yè)競(jìng)爭(zhēng)性抑制的動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)：（1）I存在時(shí)，Km增大，Vmax不變，KmVmax增大（2）Kmapp隨著I增大而增大（3）抑制程度與I成正比，與S成反比。圖5-17 競(jìng)爭(zhēng)性抑制動(dòng)力學(xué)圖a、S對(duì)V作圖 b、Lineweaver Burk雙倒數(shù)作圖VKmSKmapp無(wú)I有I1/V1/V-1/Km斜率=Km/Vmax1/S-1/Km(1+I/Ki)斜率=Km/Vmax1(1+I/Ki)無(wú)I有I第60頁(yè)/共94頁(yè)競(jìng)爭(zhēng)性抑制的典型例子I：丙二酸對(duì)琥珀酸脫氫酶的抑制CHOOCC琥珀酸脫氫酶CH2COOHCH2COOHHHCOOH

26、FADFADH2CH2COOHCOOH第61頁(yè)/共94頁(yè)競(jìng)爭(zhēng)性抑制的典型例子II：磺胺類(lèi)藥物二氫蝶呤啶對(duì)氨基苯甲酸谷氨酸二氫葉酸合成酶二氫葉酸二氫葉酸還原酶四氫葉酸磺胺類(lèi)抑制H2NSO2NHRNNH2NCH2NH2OCH3OCH3OCH3TMP抑制NNH2NOHHNNCH2NHCONH CHCOOHCH2CH2COOH第62頁(yè)/共94頁(yè)2、非競(jìng)爭(zhēng)性抑制 底物與和抑制劑與酶的結(jié)合互不相關(guān) 抑制劑可以與游離的酶結(jié)合，也可以與酶-底物復(fù)合物結(jié)合，但是不能釋放出產(chǎn)物酶底物a非競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑酶底物c第63頁(yè)/共94頁(yè)VKmSKmapp無(wú)I有I1/V1/Vmax-1/Km斜率=Km/Vmax1/S-1/Vm

27、ax(1+I/Ki)斜率=Km/Vmax1(1+I/Ki)無(wú)I有I圖5-17 非競(jìng)爭(zhēng)性抑制動(dòng)力學(xué)圖a、S對(duì)V作圖 b、Lineweaver Burk雙倒數(shù)作圖非競(jìng)爭(zhēng)性抑制的動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)：（1）I存在時(shí)，Km不變，Vmax減小，KmVmax增大（2）Vmaxapp隨著I增大而減小（3）抑制程度與I成正比，與S無(wú)關(guān)第64頁(yè)/共94頁(yè)3、反競(jìng)爭(zhēng)性抑制 抑制劑不與游離的酶結(jié)合，與酶-底物復(fù)合物結(jié)合，不能釋放出產(chǎn)物第65頁(yè)/共94頁(yè)反競(jìng)爭(zhēng)性抑制的動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)：（1）I存在時(shí)，Km和Vmax都減小，KmVmax不變（2）Kmapp 和Vmaxapp隨著I增大而減小（3）抑制程度與I成正比，與S成正比圖5-17

28、 反競(jìng)爭(zhēng)性抑制動(dòng)力學(xué)圖a、S對(duì)V作圖 b、Lineweaver Burk雙倒數(shù)作圖VKmSKmapp無(wú)I有I1/V1/Vmax-1/Km斜率=Km/Vmax1/S-1/Vmax(1+I/Ki)無(wú)I有I-1/Km (1+I/Ki)第66頁(yè)/共94頁(yè)表5-3 三類(lèi)抑制作用的動(dòng)力學(xué)比較抑制種類(lèi)抑制種類(lèi)Lineweaver-Burk作圖法作圖法表觀表觀Vmax ( Vmaxapp )表觀表觀Km ( Kmapp )斜率斜率縱軸縱軸截距截距橫軸橫軸截距截距直線(xiàn)直線(xiàn)交點(diǎn)交點(diǎn)無(wú)無(wú)Km Vmax1Vmax1KmVmaxKm競(jìng)爭(zhēng)性抑競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用制作用增大增大不變不變減小減小縱軸縱軸不變不變?cè)龃笤龃蠓歉?jìng)爭(zhēng)性非競(jìng)

29、爭(zhēng)性抑制作用抑制作用增大增大增大增大不變不變橫軸橫軸減小減小不變不變反競(jìng)爭(zhēng)性反競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用抑制作用不變不變?cè)龃笤龃笤龃笤龃鬅o(wú)交點(diǎn)無(wú)交點(diǎn)減小減小減小減小第67頁(yè)/共94頁(yè)（三）過(guò)渡態(tài)類(lèi)似物 某種類(lèi)似于一個(gè)酶促反應(yīng)中底物的過(guò)渡態(tài)的物質(zhì)是酶的有效抑制劑，這種物質(zhì)稱(chēng)為過(guò)渡態(tài)類(lèi)似物。第68頁(yè)/共94頁(yè)自殺底物 專(zhuān)一性不可逆抑制劑在與酶作用的時(shí)候，通過(guò)酶的催化作用，其中某一基團(tuán)被活化，使抑制劑與酶發(fā)生共價(jià)結(jié)合從而抑制酶的活性，如同酶的自殺，這類(lèi)抑制劑稱(chēng)為自殺底物。第69頁(yè)/共94頁(yè)第六節(jié) 重要的酶類(lèi)一、寡聚酶二、同工酶三、誘導(dǎo)酶四、調(diào)節(jié)酶第70頁(yè)/共94頁(yè)一、寡聚酶 有兩個(gè)以上亞基組成的，具有催化活性的

30、酶稱(chēng)為寡聚酶。 分子量35,000至幾百萬(wàn)以上 可以含有60個(gè)亞基 意義： 不同功能的亞基協(xié)調(diào)配合行使功能。 亞基聚合與解聚是代謝調(diào)節(jié)的重要方式之一。 分類(lèi)： 含有相同亞基的寡聚酶 含有不同亞基的寡聚酶第71頁(yè)/共94頁(yè)1、含有相同亞基的寡聚酶 組成寡聚酶的所有亞基一級(jí)結(jié)構(gòu)都是相同的 例如： 鼠肝蘋(píng)果酸脫氫酶含有2個(gè)亞基 酵母己糖激酶含有4個(gè)亞基 大腸桿菌谷氨酰胺合成酶含有12個(gè)亞基第72頁(yè)/共94頁(yè)2、含有不同亞基的寡聚酶（1）雙功能寡聚酶（2）含有底物載體亞基的寡聚酶第73頁(yè)/共94頁(yè)（1）雙功能寡聚酶 兩個(gè)亞基行使不同的催化功能，只有亞基聚合在一起時(shí)，才能完成反應(yīng)，釋放產(chǎn)物。 例如：色氨

31、酸合成酶中，蛋白A含有一個(gè)亞基，蛋白B中含有兩個(gè)亞基。吲哚甘油磷酸蛋白A吲哚3-磷酸甘油醛吲哚L-絲氨酸L-色氨酸蛋白B+吲哚甘油磷酸色氨酸合成酶3-磷酸甘油醛L-絲氨酸L-色氨酸+第74頁(yè)/共94頁(yè)（2）含有底物載體亞基的寡聚酶 酶中有專(zhuān)一性運(yùn)載底物的亞基 例如大腸桿菌乙酰輔酶A羧化酶，由三個(gè)部分組成：兩個(gè)有催化活性生物素羧化酶和轉(zhuǎn)乙?；?，一個(gè)具有專(zhuān)一性的生物素羧基載體（BCCP）Pi+CO2BCCP生物素羧化酶+BCCPCO2ATPADPCO2BCCP轉(zhuǎn)酰基酶+BCCPRHRCOOH第75頁(yè)/共94頁(yè)二、同工酶 能夠催化相同的化學(xué)反應(yīng)，但是分子結(jié)構(gòu)不同的一類(lèi)酶。 由兩個(gè)以上亞基聚合而成，

32、其分子結(jié)構(gòu)不同在于所含有的亞基組合情況不同。 例如乳酸脫氫酶LDHCOCH3COOH乳酸脫氫酶CHCOOHCH3OHNADH+H+NAD+第76頁(yè)/共94頁(yè)乳酸脫氫酶LDH 五種同工酶 四個(gè)亞基 H亞基M亞基原點(diǎn) LDH5M4(心肌)LDH4M3HLDH3M2H2LDH1H4(骨骼肌)LDH2MH3第77頁(yè)/共94頁(yè)三、誘導(dǎo)酶 細(xì)胞中加入特定誘導(dǎo)物質(zhì)而產(chǎn)生的酶。 誘導(dǎo)物往往是酶的底物或底物類(lèi)似物。 例如： 大腸桿菌半乳糖苷酶 苯巴比妥藥物代謝酶第78頁(yè)/共94頁(yè)四、調(diào)節(jié)酶 調(diào)節(jié)酶的催化活力可以因?yàn)榕c調(diào)節(jié)劑結(jié)合而改變 酶分子中有活性區(qū)和調(diào)節(jié)區(qū)（一）共價(jià)調(diào)節(jié)酶（二）變構(gòu)酶第79頁(yè)/共94頁(yè)（一）共

33、價(jià)調(diào)節(jié)酶 調(diào)節(jié)劑通過(guò)共價(jià)鍵與酶分子結(jié)合，以增、減分子上的基團(tuán)從而調(diào)節(jié)酶的活性狀態(tài)與非活性狀態(tài)之間的相互轉(zhuǎn)化。 糖原磷酸化酶磷酸化酶a+ ATP磷酸化酶激酶磷酸化酶bADP+磷酸化酶a + H2O磷酸化酶磷酸酶磷酸化酶bH3PO4+第80頁(yè)/共94頁(yè)主要的化學(xué)修飾類(lèi)型1. 磷酸化去磷酸化2. 乙酰化去乙?；?. 腺苷化去腺苷化4. 尿苷酰化去尿苷?；?. 甲基化去甲基化6. SSSH第81頁(yè)/共94頁(yè)（二）變構(gòu)酶概念： 又叫別構(gòu)酶，是寡聚酶。酶分子中除了有可以結(jié)合底物的活性中心之外，還有可以結(jié)合調(diào)節(jié)物（或效應(yīng)劑）的變構(gòu)中心。 調(diào)節(jié)物與酶分子的變構(gòu)中心結(jié)合引起酶蛋白構(gòu)象的變化，使酶活性中心對(duì)底物的

34、結(jié)合與催化作用受到影響，從而調(diào)節(jié)酶的反應(yīng)速度，這個(gè)效應(yīng)稱(chēng)為酶的變構(gòu)效應(yīng)。 變構(gòu)激活作用；變構(gòu)抑制作用 變構(gòu)激活劑；變構(gòu)抑制劑第82頁(yè)/共94頁(yè)變構(gòu)酶的協(xié)同效應(yīng) 協(xié)同效應(yīng)是指當(dāng)一個(gè)配體（調(diào)節(jié)物分子或底物分子）與酶蛋白結(jié)合后，可以影響另一個(gè)配體和酶的結(jié)合。 同種效應(yīng)異種效應(yīng) 正協(xié)同效應(yīng)負(fù)協(xié)同效應(yīng)第83頁(yè)/共94頁(yè)變構(gòu)酶的反應(yīng)初速度底物濃度關(guān)系第84頁(yè)/共94頁(yè)第七節(jié) 酶在醫(yī)藥學(xué)上的應(yīng)用一、酶在疾病診斷上的應(yīng)用二、酶在治療上的應(yīng)用三、固定化酶及其在醫(yī)藥上的應(yīng)用第85頁(yè)/共94頁(yè)一、酶在疾病診斷上的應(yīng)用血清酶測(cè)定的應(yīng)用：（一）應(yīng)用于肝膽疾病的診斷（二）應(yīng)用于急性心肌梗死的診斷（三）應(yīng)用于診斷腫瘤第86

35、頁(yè)/共94頁(yè)（一）血清酶測(cè)定應(yīng)用于肝膽疾病的診斷1. 轉(zhuǎn)氨酶：血清谷丙轉(zhuǎn)氨酶；血清谷草轉(zhuǎn)氨酶2. 卵磷脂-膽固醇轉(zhuǎn)?；?. -谷氨酰轉(zhuǎn)肽酶（ -GT）谷氨酰半胱氨酰甘氨酸L甘氨酸GT谷氨酰L氨基酸半胱氨酸甘氨酸第87頁(yè)/共94頁(yè)（二）血清酶測(cè)定應(yīng)用于急性心肌梗死的診斷1、LDH同工酶2、CK同工酶第88頁(yè)/共94頁(yè)（三）血清酶測(cè)定應(yīng)用于診斷腫瘤1. -谷氨酰轉(zhuǎn)肽酶（-GT）2. 半乳糖基轉(zhuǎn)移酶第89頁(yè)/共94頁(yè)二、酶在疾病治療上的應(yīng)用1. 助消化酶2. 消炎酶3. 防治冠心病用酶4. 止血酶和抗血栓酶5. 抗腫瘤酶類(lèi)6. 其他酶類(lèi)藥物第90頁(yè)/共94頁(yè)三、固定化酶及其在醫(yī)藥上的應(yīng)用（一）固定化酶的概念和優(yōu)點(diǎn)概念： 固定化酶是借助于物理和化學(xué)方法把酶束縛在一定空間內(nèi)，并且具有催化活性的酶制劑。優(yōu)點(diǎn)：1.穩(wěn)定性提高；2.可以反復(fù)使用，提高了使用效率，降低成本；3.有一定機(jī)械強(qiáng)度，反應(yīng)連續(xù)化、自動(dòng)化，適合于現(xiàn)代化規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)；4.極其易和產(chǎn)物分離，簡(jiǎn)化了產(chǎn)品的純化工藝。第91頁(yè)/共94頁(yè)（二）固定化酶的制備方法1、吸附法2、共價(jià)結(jié)合法3、交聯(lián)法4、包埋法第92頁(yè)/共94頁(yè)（三）固定化酶在醫(yī)藥上的應(yīng)用1、藥物生產(chǎn)中的應(yīng)用2、親和層析中應(yīng)用3、醫(yī)療上的應(yīng)用第93頁(yè)/共94頁(yè)感謝您的觀看！第94頁(yè)/共94頁(yè)