天津大学生物化学课件LectureEnzymes.ppt

酶的概念,酶是生物催化剂酶的特点:1)催化效率高;2)高度的专一性;3)对环境条件极为敏感新陈代谢的调控多是通过酶来进行的,酶的命名,乳酸脱氢酶,酶学委员会缩写,表示第一大类,即氧化还原酶,表示第一亚类,即被氧化基团为CHOH基,亚亚类的顺序号,表示第一亚亚类,氢受体为NAD+,酶的分类,氧还酶AH2+BA+BH2转移酶AR+BA+BR水解酶AB+H2OAOH+BH裂解酶ABA+B异构酶AB合成酶A+B+ATPAB+ADP+Pi,氧还酶实例,转移酶实例,水解酶实例,裂解酶实例,异构酶实例,合成酶实例,酶的化学本质,大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA酶是蛋白质的证据：1）酶对热不稳定2）酶是两性电解质3）引起蛋白质变性的因素能使酶失活4）酶具有胶体的特性5）酶能被蛋白水解酶水解6）多次重结晶的酶其活性仍不变7）许多酶的氨基酸序列测定,酶的辅因子,酶按化学组成可分为单纯酶和结合酶两大类单纯酶只由纯的蛋白质或RNA构成,如胃蛋白酶等结合酶除蛋白质组分外,还含有对热稳定的非蛋白的小分子物质,前者称为酶蛋白,后者称为辅因子;如果小分子物质与酶结合较松,则又称为辅酶,反之,则称为辅基全酶=酶蛋白+辅因子,肌红蛋白的三级结构,单体酶,只有一条肽链的酶,全部为水解酶,寡聚酶,由多个亚基组成的酶,亚基之间以非共价键结合,已知的寡聚酶大多为糖代谢酶,多酶复合物,几个酶嵌合而成的复合物，一般由26个功能相关的酶组成相对分子质量都在几百万以上例如丙酮酸脱氢酶复合物和脂肪酸合成酶复合物,酶的结构与功能的关系,活性部位和必需基团酶原的激活同工酶,活性部位和必需基团,必需基团对这些基团进行化学修饰,则酶的活性丧失,常见的如Ser的羟基,His的咪唑基,Cys的巯基,Asp、Glu的侧链羧基等活性部位酶分子中直接和底物结合，并与酶催化作用直接有关的部位。,羧肽酶A的活性部位,酶原的激活,酶原酶的无活性前体酶原的激活酶原在一定条件下转变成活性酶的过程胰蛋白酶：胰脏细胞分泌胰蛋白酶原，进入小肠要经肠激酶激活后才有活性胃蛋白酶：由胃粘膜细胞分泌胃蛋白酶原，在胃液盐酸作用下才有活性,同工酶,具有不同分子形式但却催化相同的化学反应活性部位在结构上相同或相似乳酸脱氢酶的亚基分为M和H两种类型，可组装成H4、H3M、H2M2、HM3、M4等5种四聚体，都催化同一反应,酶作用的结构专一性(1),只要求酯基，R和R可变,要求-糖苷键，R可变,只水解尿素，其它尿素衍生物一般不起作用,酶作用的结构专一性(2),酶作用的立体专一性（1）,L-乳酸,D-乳酸,乳酸脱氢酶,乳酸脱氢酶,酶作用的立体专一性（2）,酶的作用机制,催化作用、过渡态、分子活化能中间产物学说诱导契合模型使酶具有高度催化效率的因素,催化作用、过渡态、分子活化能,过渡态模型,中间产物学说,底物产物,诱导契合模型(1),诱导契合模型(2),使酶具有高度催化效率的因素,邻近定向效应-不仅指底物和酶活性部位的邻近，还包括正确的立体化学排列“张力”和“形变”-就是酶与底物诱导契合的过程酸碱催化-酶活性部位上某些基团可用作酸碱共价催化-与底物形成不稳定的共价中间物,影响酶促反应速度的因素,pH对酶的影响温度对酶作用的影响激活剂对酶作用的影响酶动力学-米氏方程式抑制剂对酶作用的影响酶的别构效应,pH对酶的影响,每一种酶只能在一定范围的pH内才有活性，超出这个范围酶就失活，在某一特定pH可能表现出最大的活性pH对酶的影响主要表现在两方面：1）强酸或强碱本身使酶变性失活；2）pH改变影响酶活性部位上有关基团的解离，或影响底物的解离一般酶的最适pH在4-8之间,温度对酶作用的影响,在一定温度范围内（040C），酶促反应速度随温度升高而加快决大多数酶在60C以上即失去活性各种酶在一定条件下都有其一定的最适温度，例如动物体内酶在3750C,激活剂对酶作用的影响,能提高酶活力的物质就是酶的激活剂许多酶的激活剂就是一些金属离子或其他无机离子以巯基为活性基团的酶，易被氧化降低活性，需加还原剂（如抗坏血酸等）,酶动力学,米氏方程式,酶促反应速度S底物浓度Vmax最大酶促速度Km米氏常数,Km=(k2+k3)/k1KmS,=V/KmS,一级反应SKm,=V,零级反应,底物浓度对酶促反应速度作图,某些酶的米氏常数,Lineweaver-Burk作图法,Eadie-HofsteePlot,抑制剂对酶作用的影响,不可逆抑制作用抑制剂与酶的结合是一不可逆反应可逆抑制作用：1）竞争性抑制抑制剂和底物竞争与酶结合；2）非竞争性抑制抑制剂和底物同时结合在酶的不同部位上,不可逆抑制作用,可逆抑制-竞争性抑制,特点：改变Km不改变max，当底物浓度很高时，抑制作用可以被解除,竞争性抑制Lineweaver-Burk图,可逆抑制-非竞争性抑制动力学方程,特点：影响max而不改变m，不能用增大的办法克服。,可逆抑制-非竞争性抑制动力学图,酶活力,是指酶催化指定化学反应的能力，其大小可用在一定条件下酶促反应的速率来表示，反应速率愈快，就表明酶活力愈高，通常是测定单位时间产物的增加量来确定国际酶活力单位（IU，1IU=1mol/min）：在最适条件下，每分钟内催化一微摩尔底物转化为产物所需的酶量酶的比活力：每毫克酶蛋白所具有的酶活力单位数。,测定酶活力,常用分光光度法，利用底物、产物或指示剂在紫外光或可见光部分吸光度的不同，选择一个适当的波长，连续地测出反应过程中反应体系吸光度的变化，再进一步推算底物或产物浓度或数量的变化，从而求出酶活力,酶的分离纯化,原材料处理与蛋白提取：即从动物、植物、微生物等组织或细胞中提取含有目标酶的原液粗制分离：用盐析法、等电点沉淀法或有机溶剂分离法等除去含量比较多的杂质，并浓缩酶溶液精制分离：用柱层析法、梯度离心法或者电泳法进一步纯化酶制剂的脱盐、浓缩、干燥和保存：用透析法脱盐，浓度较低时，需进一步浓缩或者通过冷冻真空干燥做成固体制剂进保存,酶的分离纯化应注意事项,在酶的分离纯化过程中始终保持低温（通常4C左右），透析、层析或电泳等操作需在专门的冷室进行将酶在低温下保存，一般可在-20