【医学ppt课件】 第六章 酶（enzyme）

第六章酶 enzyme 第一节酶是生物催化剂1926年 Sumner从刀豆中分离出脲酶结晶 后来Northrop得到了胃蛋白酶 胰和胰凝乳的结晶 一酶的生物学意义生物体内一切化学反应 几乎都是在酶催化下进行的 只要有生命的地方 就有酶在起作用 生命不能离开酶而存在 酶是生物体内一类具有催化活性和特定空间构相的生物大分子 包括蛋白质和核酸 二酶作用的专一性1 立体化学专一性 1 旋光异构专一性 2 几何异构专一性 2 非立体化学专一性 1 键专一性AB 2 基团专一性 3 绝对专一性Fisher锁钥学说Koshland诱导契合学说 三酶的分类与命名 一 酶的分类国际酶学委员会 IEC 分六类1 氧化还原酶类 oxidoreductases 催化氧化还原反应2 转移酶类 transferases 催化功能基团的转移3 水解酶类 hydrolases 催化水解反应4 裂合酶类 lyases 催化水 氨或co2的去除或加入5 异构酶类 isomerases 催化各种类型的异构作用6 合成酶类 ligases 催化消耗ATP的成键反应 二 酶的命名1 习惯命名法 如反应类型蛋白水解酶 乳酸脱氢酶等 底物名称 如蔗糖酶 胆碱酯酶 蛋白酶等 底物加来源名称 如胃蛋白酶 唾液淀粉酶等 2 系统命名法E C2 7 1 1 ATP 葡萄糖磷酸转移酶 第二节酶的结构与功能 一酶的化学组成酶和其他蛋白质一样 分简单蛋白质单纯酶和结合蛋白质结合酶两类 结合酶 conjugatedenzyme 酶蛋白 apoenzyme 辅助因子 cofactor 辅 coenzyme Co 辅基 prostheticgroup 全酶 holoenzyme 全酶 酶蛋白 辅助因子 辅酶或辅基 1单体酶只有一条多肽链分子量约13000 350002寡聚酶由几条到几十条亚基组成35000到几百万3多酶体系由几种酶彼此嵌合的复合体 几百万以上二酶的辅助因子 辅酶或辅基 1 无机离子对酶的作用2 维生素与辅酶的关系3 蛋白质类辅酶 血红素 hemegroup 硫氧还原蛋白 thioredoxins 三 酶的结构与功能 一 酶的活性中心和必需基团 二 酶的活性中心与酶作用的专一性 三 空间结构与催化活性 四 酶原的激活第三节酶的作用机制一 酶能显著降低反应活化能 二中间复合物学说和酶作用的过度态 酶 E 底物 S 酶底物复合物 ES 产物 P E S ES E P三酶作用高效率的机制 一 底物的 趋近 和 定向 效应趋近效应 approximation 定向效应 oreintation 二 底物变形与张力作用 三 共价催化作用1 亲核催化作用非催化反应RX H2O 慢 ROH HX酶催化反应RX E OH 快 ROE HXROE H2O 快 ROH E OH总反应RX H2O 酶 快 ROH HX2 亲电子催化作用 如 NH3 四 酸碱催化作用 四核糖酶与抗体酶的催化反应 一 核酶 ribozyme 二 抗体酶 abzyme 1 酰基转移反应 2 水解反应 第四节酶促反应的动力学 一 底物浓度对酶反应速度的影响Henri 酶底物中间复合体学说 S E ES E P 一 米氏方程及其推导Michaelis和Menten 米氏方程 V K3 ES 5 2 ES生成速度 K1 E S 5 3 ES解离速度 K2 K3 ES 5 4 5 5 重排 ES E S Km 5 7 恒态时 E Eo ES 5 8 将 5 8 代入 5 7 式 得到 ES Eo ES S Km 5 9 从 5 9 式中求解 ES 或 ES Eo S Km S 5 11 将 5 11 代入 5 2 得 V K3 Eo S Km S 5 12 故V VmaxVmax K3 Eo Eo Vmax K3 5 13 将 5 13代入5 12 V Vmax S Km S 5 14 5 14 式就是米氏方程 整理得 VKm V S Vmax S 5 15 VKm V S Vmax S VmaxKm VmaxKm 5 16 V Vmax S Km VmaxKm 5 17 5 17 可写成 x a y b K 二 米氏常数的意义酶促反应处于V 1 2Vmax时 则米氏方程为 Vmax 2 Vmax S Km S Km S 2 S Km S 1 1 Km愈大 酶促反应易于进行 2 S 3Km时代入 5 14 式V Vmax 3Km Km 3Km 3 4Vmax 75 Vmax 3 在测定酶活性时 S 值大于Km10倍以上 三米氏常数的求法1 LineweaverBurk方程米氏方程两边取倒数2 Hanes作图法 5 17 两侧均乘以 S 可得 S V 1 Vmax S Km Vmax 5 19 二 pH的影响与最适pH 1 影响酶和底物的解离 2 影响酶分子的构象 三温度的影响与最适温度 四酶浓度的影响 max S Km S 因为 max K3 Eo 所以V K3 Eo S Km S 为一直线 这是酶活力测定的依据 五激活剂的影响六抑制剂的影响 一 不可逆抑制1 非专一性不可逆抑制 2 专一性不可逆抑制 二 可逆抑制1 竟争性抑制 competitiveinhibition Ks E S ES 故 ES E S Ks 5 21 Ki E I EI 故 EI E I Ks 5 22 即 Ko ES Vmax Ko Eo 5 23 故V Vmax ES Eo 5 24 而酶的总浓度 Eo E ES EI 5 25 将 5 25 式代入 5 24 式 再将 5 21 5 22 式中的 ES EI 值代入 5 25 式 5 28 和 5 29式是竟争性抑制作用的反应速度公式竟争性抑制作用的例子 竟争性抑制作用的例子 磺氨类药物非竟争性抑制 非竟争性抑制 根据平衡学说 ES E S Ks IE E I Ki 5 30 IES ES I Ki E S I KsKi 5 31 或 IES IE S Ks E S I KiKs 5 32 而 Eo E ES IE IES 5 33 非竟争性抑制动力学图 反竟争性抑制作用 反竟争性抑制作用 ES E S Ks 5 36 IES ES I Ki E S I KsKi 5 37 Eo E ES IE IES 5 38 反竟争性抑制动力学图 三 过渡态类似物与自杀底物 自杀底物Ss自杀底物在酶催化下产生的抑制剂Is第五节酶的分离 提纯及活性测定一酶的分离 提纯 一 酶的抽提 二 酶的纯化 酶的纯度用比活力表示 比活力即每毫克蛋白 或每毫克蛋白氮 所含的酶活力单位数 比活力 纯度 活力单位数 毫克蛋白 氮 二酶的活力测定酶的活力高低以酶活力单位 U 表示 1961年国际酶学会议规定 1个酶活力国际单位 InternationalUnit 指在特定条件下 1分钟内生成1微摩尔 1umol L 产物的酶量 或转化1个微摩尔底物的酶量 1972年国际酶学委员会推荐Katal Kat 第六节寡聚酶 同工酶 诱导酶 调节酶一 寡聚酶1 含相同亚基的寡聚酶 2 含不同亚基的寡聚酶 1 双功能寡聚酶 2 含有底物载体亚基的寡聚酶 二同工酶乳酸脱氢酶 LDH 分M亚基N亚基HHHHHHHMHHMMHMMMMMMM H4 H3M H2M2 HM3M4 三诱导酶四调节酶 一 共价调节酶 二 变构酶1 同种效应和异种效应2 正协同效应和负协同效应 2蛋白质的变构现象血红蛋白运输O2和CO2的功能血红蛋白与氧结合的变构现象 第七节酶在医学上的应用一 酶在疾病诊断上的应用 一 血清酶测定应用于肝胆疾病的诊断1 转氨酶血清谷草转氨酶 SGOT 2 卵磷脂 胆固醇转酰基酶 LCAT 3 y 谷氨酰转肽酶 y GT 反应如下 谷氨酰 GSH 半胱氨酰 甘氨酸 L 氨基酸 y GT Y 谷氨酰 L 氨基酸 半胱氨酰 甘氨酸 二 血清酶测定应用于急性心肌梗死的诊断1 LDH同工酶 乳酸脱氢酶LDH H1 H2高2 CK同工酶 肌酸激酶 CK MB高6倍 三 血清酶测定应用于诊断肿瘤y GTGalT 二 酶在治疗上的应用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 抗肿瘤酶类6 其他酶类药物三 固定化酶及其在医药上的应用 一 固定化酶的概念和优点 二 固定化酶的制备方法1 吸附法2 共价结合法3 交联法4 包埋法 三 固定化酶在医药上的应用1 在医药生产中的应用2 亲