2 酶 维生素ppt课件

单击此处编辑母版标题样式 单击此处编辑母版副标题样式 * * 1 1 第二章 酶 和维生素(Enzyme Km; Km值小表示亲和程度大值小表示亲和程度大, , 酶的催化活性高。酶的催化活性高。 测定测定KmKm和和V V的方法很多，最常用的是的方法很多，最常用的是LineweaverLineweaverBurkBurk的的 作图法作图法 双倒数作图法双倒数作图法。 1 Km 1 1 = + V Vmax S Vmax 取米氏方程式的倒数形式：取米氏方程式的倒数形式： 1/Vmax 斜率=Km/Vmax -1/Km 米氏常数Km的测定： Hanes-woolfHanes-woolf作图法作图法 S Km 1 = + S V Vmax Vmax 取米氏方程式的如下形式：取米氏方程式的如下形式： Km/Vmax 斜率=1/Vmax -Km 米氏常数Km的测定： ss s/vs/v 三、酶浓度对反应速度的影响三、酶浓度对反应速度的影响 SKSKm m时， 时，V V V Vmax max 四.温度对酶反应的影 响 n一方面是温度升高,酶促 反应速度加快。 n另一方面,温度升高,酶 的高级结构将发生变化 或变性，导致酶活性降 低甚至丧失。 n因此大多数酶都有一个 最适温度。 在最适温度 条件下,反应速度最大。 最适温度 五.pH对酶反应的 影响 n在一定的pH下, 酶 具有最大的催化活 性,通常称此pH为 最适pH。 六、抑制剂对酶反应的影响 n有些物质能与酶分子上某些必须基团结合（作用),使酶的 活性中心的化学性质发生改变，导致酶活力下降或丧失， 这种现象称为酶的抑制作用。 n能够引起酶的抑制作用的化合物则称为抑制剂（ inhibitor)。 n酶的抑制剂一般具备两个方面的特点： na.在化学结构上与被抑制的底物分子或底物的过渡状态相 似。 nb.能够与酶的活性中心以非共价或共价的方式形成比较稳 定的复合体或结合物。 p抑制作用的类型： (1)不可逆抑制作用： n抑制剂与酶反应中心 的活性基团以共价形 式结合，引起酶的永 久性失活。如有机磷 毒剂二异丙基氟磷酸 酯。 (2)可逆抑制作用： 抑制剂与酶蛋白以非共价方式结合，引起酶活性暂时性丧失。抑 制剂可以通过透析等方法被除去，并且能部分或全部恢复酶的活 性。 根椐抑制剂与酶结合的情况，又可以分为三类： I.竞争性抑制： 某些抑制剂的化学结构与底物相似，因而能与底物竟争与酶活性 中心结合。当抑制剂与活性中心结合后，底物被排斥在反应中心 之外，其结果是酶促反应被抑制了。 竟争性抑制通常可以通过增大底物浓度，即提高底物的竞争能力 来消除。 竞争性抑制可用下式表示： 有竞争性抑制剂存在时，有竞争性抑制剂存在时，KmKm值增大值增大(1+I/Ki)(1+I/Ki)倍倍 ，且，且KmKm值随值随II的增高而增大；的增高而增大； 在在EE固定时，当固定时，当S S Km (1+I/Ki), Km Km (1+I/Ki), Km (1+I/Ki)(1+I/Ki)项可忽略不计，则项可忽略不计，则v= v= VmaxVmax，即最大，即最大 反应速度不变。反应速度不变。 l竞争性抑制作用的速度方程： l竞争性抑制作用的LineweaverBurk图 ： II.非竞争性抑制： l酶可同时与底物及抑制剂结合，引起酶分子构象变化，并导至酶活 性下降。由于这类物质并不是与底物竞争与活性中心的结合，所以 称为非竞争性抑制剂。 l如某些金属离子（Cu2+、Ag+、Hg2+）以及EDTA等，通常能与酶分 子的调控部位中的-SH基团作用，改变酶的空间构象，引起非竞争 性抑制。 l非竟争性抑制不能通过增大底物浓度的方法来消除。 l非竞争性抑制可用下式表示： 有非竞争性抑制剂存在时，有非竞争性抑制剂存在时，V V值减小值减小(1+I/Ki)(1+I/Ki)倍倍 ，且，且V V值随值随II的增高而降低；的增高而降低； KmKm值不变。值不变。 l非竞争性抑制作用的速度方程： l非竞争性抑制作用的LineweaverBurk图 ： 有反竞争性抑制剂存在时，有反竞争性抑制剂存在时，KmKm和和V V值均减小值均减小(1+I/Ki)(1+I/Ki)倍，且倍，且 都随都随II的增高而降低的增高而降低。 III.反竞争性抑制： l酶只有在与底物结合后，才能与抑制剂结合，引起酶活性下降。 l反竞争性抑制可用下式表示： l反竞争性抑制作用的速度方程： l反竞争性抑制作用的LineweaverBurk图 ： 七、激活剂对酶反应的影响 n凡是能提高酶活力的简单化合物都称为激活剂（ activator)。其中大部分是一些无机离子和小分子简单有 机物。如：Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Cu2+、Zn2+、Co2+、Cr2+、 Fe2+、Cl-、Br-、I-、CN-、NO3-、PO4-等； n这些离子可与酶分子上的氨基酸侧链基团结合，可能是酶 活性部位的组成部分，也可能作为辅酶或辅基的一个组成 部分起作用； n一般情况下，一种激活剂对某种酶是激活剂，而对另一种 酶则起抑制作用； n对于同一种酶，不同激活剂浓度会产生不同的作用。 4.酶浓度对酶反应的影响 n在底物足够过量而其它条件固定的情况下，并且反应系统 中不含有抑制酶活性的物质及其他不利于酶发挥作用的因 素时，酶促反应的速度和酶浓度成正比。 一、酶原和酶原的激活： l酶原：没有活性的酶的前体。 l酶原的激活：酶原在一定条件下经适当的物质作 用可转变成有活性的酶。酶原转变成酶的过程称 为酶原的激活。 l本质：酶原的激活实质上是酶活性部位形成或暴 露的过程。 二、同功酶：能催化同一化学反应的一类酶。 l活性中心相似或相同：催化同一化学反应。 l分子结构不同：理化性质和免疫学性质不同。 第五节、酶活性调节第五节、酶活性调节 三.酶的共价修饰与级联效应 n酶的共价修饰是指酶蛋白质分子中的某些基团在 特定催化条件下被某些化学基团发生共价结合而 被修饰或脱落，从而改变酶活性的过程。 n作用特点：细胞内的发生的修饰通常是不可逆的 ；常见方式为磷酸化与脱磷酸化，此外有甲基化 与去甲基化、腺苷化与脱腺苷化。 n级联效应是指在细胞内，由多种酶串联成一系列 连续的酶催化酶的修饰反应，使最终酶的催化效 应获得极度放大的效应 四.酶的别构（变构）效应： n由于效应物的存在，而引起酶的结构（构象）变化。 n别构酶(Allosteric enzyme)的特点： 一般是寡聚酶，由多亚基组成，包括催化部位和调节（别 构）部位； 具有别构效应。指酶和一个配体（底物，调节物）结合后 可以影响酶和另一个配体（底物）的结合能力。 相同（均为底物）：同促效应（相同（均为底物）：同促效应（homotropic effecthomotropic effect） 不同（效应调节物）：异促效应不同（效应调节物）：异促效应（heterotropic effectheterotropic effect） 根据配体结合根据配体结合 后对后继配后对后继配 体的影响体的影响 根据配体性质根据配体性质 正协同效应正协同效应（positive cooperative effectpositive cooperative effect） 负协同效应负协同效应（negative cooperative effectnegative cooperative effect） 动力学特点：不符合米曼方程双曲线。 p别构酶与非调节酶动力学曲线的比较 第六节、酶与生物医学的关系 n一、酶与疾病的发生 酶的先天性缺失导致的遗传性代谢缺陷病有140多 种。 n二、酶与疾病诊断 n三、酶与疾病治疗 n酶 尿激酶 n酶抑制剂 磺胺类 n四、酶在科学研究中的应用 n工具酶、固定化酶、抗体酶等 第七节、维生素与辅酶 l维生素是机体维持正常生命活动所必不可少的一类小分子 有机物质。 l多数维生素维生素作为辅酶和辅基的组成成分，参与体内 的物质代谢。 l维生素一般习惯分为脂溶性和水溶性两大类。其中脂溶性 维生素在体内可直接参与代谢的调节作用，而水溶性维生 素是通过转变成辅酶对代谢起调节作用。 l某些小分子有机化合物与酶蛋白结合在一起并协同实施催 化作用，这类分子被称为辅酶（或辅基）。 l辅酶是一类具有特殊化学结构和功能的化合物。参与的酶 促反应主要为氧化-还原反应或基团转移反应。 l大多数辅酶的前体主要是水溶性 B 族维生素。许多维生素 的生理功能与辅酶的作用密切相关。 I.脂溶性维生素 n维生素A,D,E,K均溶于脂类溶剂，不溶于水，在食物中 通常与脂肪一起存在，吸收它们，需要脂肪和胆汁酸 。 维生素A n维生素A分A1, A2两种，是不饱和一元醇类。维生素A1又称为视 黄醇，A2称为脱氢视黄醇。 n主要功能：维持上皮组织健康及正常视觉，促进年幼动物的正常 生长。 维生素D n维生素D是固醇类化合物，主要有D2,D3, D4, D5。其中 D2,D3活性最高。 n维生素D的结构 n在生物体内，D2和D3本身不具有生物活性。它们在肝脏和 肾脏中进行羟化后，形成1，25-二羟基维生素D。其中1， 25-二羟基维生素D3是生物活性最强的。 n主要功能：调节钙、磷代谢，维持血液中钙、磷浓度正常 ，促使骨骼正常发育。 维生素E n维生素E又叫做生育酚，目前发现的有6种，其中， ，四种有生理活性。 n主要功能：具有抗氧化剂的功能，可作为食品添加剂使用 ，还可保护细胞膜的完整性；同时还有抗不育的作用。 维生素K n维生素K有3种：K1,K2,K3。其中K3是人工合成的。维生 素K是2-甲基萘醌的衍生物。 n主要功能：促进肝脏合成凝血酶原，促进血液的凝固。 II.水溶性维生素 维生素B1和羧化辅酶 n维生素B1又称硫胺素，在体内以焦磷酸硫胺素(TPP)形式 存在。缺乏时表现出多发性神经炎、皮肤麻木、心力衰 竭、四肢无力、下肢水肿。 n焦磷酸硫胺素(TPP)是脱羧酶的辅酶，催化丙酮酸或酮 戊二酸的氧化脱羧反应，所以又称为羧化辅酶。 维生素B2和黄素辅酶 n维生素B2又称核黄素，由核糖醇和6，7-二甲基异咯嗪两 部分组成。 n缺乏时组织呼吸减弱，代谢强度降低。主要症状为口腔 发炎，舌炎、角膜炎、皮炎等。 nFAD(黄素-腺嘌呤二核苷酸)和FMN(黄素单核苷酸)是核黄 素(维生素B2)的衍生物。它们在脱氢酶催化的氧化-还原 反应中，起着电子和质子的传递体作用。 泛酸和辅酶A（CoA） n维生素B3又称泛酸，是由,-二羟基-二甲 基丁酸和一分子-丙氨酸缩合而成。 n辅酶A是生物体内代谢反应中乙酰化酶的辅酶，它 是含泛酸的复合核苷酸。它的重要生理功能是传递 酰基，是形成代谢中间产物的重要辅酶。 维生素PP和辅酶I、辅酶II n维生素PP包括尼克酸（又称烟酸）和尼克酰胺 （又称烟酰胺）两种物质。在体内主要以尼克 酰胺形式存在，尼克酸是尼克酰胺的前体。 尼克酸尼克酸尼克酰胺尼克酰胺 n维生素PP能维持神经组织的健康。缺乏时表现出 神经营养障碍，出现皮炎。 nNAD+ (烟酰胺-腺嘌呤二核苷酸，又称为辅酶I) 和 NADP+(烟酰胺-腺嘌呤磷酸二核苷酸,又称为辅酶 II )是维生素烟酰胺的衍生物，它们是多种重要 脱氢酶的辅酶。 维生素B6和磷酸吡哆醛 n维生素B6包括吡哆醇、吡哆醛和吡哆胺。 n维生素B6在体内经磷酸化作用转化为相应的磷酸脂，参 加代谢的主要的是磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺。磷酸吡哆 醛是氨基酸转氨作用、脱羧作用和消旋作用的辅酶。 生物素 n生物素是B族维生素B7，它是多种羧化酶的辅酶 。 n生物素的功能是作为CO2的递体，在生物合成中 起传递和固定CO2的作用。 叶酸和叶酸辅酶 n维生素B11又称叶酸，作为辅酶的是叶酸加氢的还原产物 四氢叶酸。 n四氢叶酸的主要作用是作为一碳基团，如-CH3, -CH2-, -CHO 等的载体，参与多种生物合成过程。 维生素B12和B12辅酶 n维生素B12又称为钴胺素。维生素B12分子中与Co+ 相连的CN基被5-脱氧腺苷所取代，形成维生 素B12辅酶。 n维生素B12辅酶的主要功能是作为变位酶的辅酶 ，催化底物分子内基团(主要为甲基)的变位反 应。