《生物化学》课件-9.酶

,第九章酶,演讲人,2,教学内容,上海中医药大学生化教研室制作,学习目的,上海中医药大学生化教研室制作,3,通过学习酶的组成、作用、特点、酶的动力学以及酶的调节等相关理论知识，为本教材后续糖、脂、蛋白质、核酸等物质代谢的学习奠定基础，以及了解酶在临床疾病的发生、诊断与治疗中的重要作用。,4,上海中医药大学生化教研室制作,5,第一节酶的分子组成与催化活性,上海中医药大学生化教研室制作,一、酶的分子组成,6,酶,单纯酶,结合酶,酶蛋白,辅因子,金属离子,小分子有机化合物（B族维生素）,辅基,辅酶,全酶（具活性）,+,=,上海中医药大学生化教研室制作,维生素与辅酶（辅基）,7,上海中医药大学生化教研室制作,8,酶的存在形式,上海中医药大学生化教研室制作,二、酶的催化活性,9,与底物结合并将底物转化为产物的空间结构区域酶分子表面的一个裂隙疏水“口袋”体积小三维空间构象以非共价键与底物结合,上海中医药大学生化教研室制作,10,第二节酶促反应的特点与机制,上海中医药大学生化教研室制作,一、酶促反应的特点,11,绝对特异性相对特性以立体异构特异性,上海中医药大学生化教研室制作,形成不稳定的过渡态酸碱多元催化酶与底物定向靠近降低反应活化能,二、酶促反应的机制,12,酶作用特异性的机制,酶促反应高效性机制,锁钥假说,诱导契合学说,上海中医药大学生化教研室制作,13,第三节影响酶促反应速度的因素,上海中医药大学生化教研室制作,影响酶促反应速度的因素,14,底物浓度S酶的浓度E温度（T）pH值激活剂（A）抑制剂（I）,单因素研究测反应初速度,上海中医药大学生化教研室制作,一、底物浓度对酶促反应速度的影响,15,Km,上海中医药大学生化教研室制作,中间产物学说解释底物浓度对酶促反应速度的影响,16,上海中医药大学生化教研室制作,（一）米-曼氏方程式,17,LeonorMichaelis，1875-1949,MaudMenten，1879-1960,Km米氏常数Vm最大反应速度,1913年，L.Michaelis和M.Menten提出米氏方程式,上海中医药大学生化教研室制作,（二）米氏常数的意义,18,=1/2Vm，Km=S，Km单位：mol/L2.Km可以近似地代表E与S的亲和力（Km越小，E与S亲和力越大；反之，亲和力越小）3.Km是酶的特征性常数,上海中医药大学生化教研室制作,（三）Vm与Km的求法,19,双倒数作图法（林贝氏作图法）,上海中医药大学生化教研室制作,二、酶浓度对酶促反应速度的影响,20,当SE时，则V与E成正比,上海中医药大学生化教研室制作,三、温度对酶促反应速度的影响,21,低温抑制酶活性高温破坏酶活性,上海中医药大学生化教研室制作,四、pH对酶促反应速度的影响,22,影响酶、底物、辅助因子等的解离程度影响酶蛋白空间结构,上海中医药大学生化教研室制作,五、激活剂对酶促反应速度的影响,23,能使酶活性提高的物质必需激活剂Mg2+对己糖激酶非必需激活剂Cl-对唾液淀粉酶,上海中医药大学生化教研室制作,六、抑制剂对酶促反应的影响,24,抑制剂使酶活性降低而又不使酶变性的物质,上海中医药大学生化教研室制作,25,巯基酶抑制剂,丝氨酸酶抑制剂,不可逆抑制,抑制作用,可逆性抑制,反竞争性抑制作用,竞争性抑制作用,非竞争性抑制作用,上海中医药大学生化教研室制作,（一）不可逆抑制作用,26,抑制剂与酶活性中心必需基团共价结合，不能用透析、超滤等物理方法将其除去恢复酶活性,上海中医药大学生化教研室制作,1.巯基酶抑制剂,27,巯基酶,以巯基（-SH）为必需基团的酶,抑制剂,重金属离子,解除抑制物质,二巯基丙醇,上海中医药大学生化教研室制作,2.丝氨酸酶抑制剂,28,丝氨酸酶,以丝氨酸（-OH）为必需基团的酶,抑制剂,有机磷化合物,解除抑制物质,解磷定,上海中医药大学生化教研室制作,29,乙酰胆碱+H2O,胆碱+乙酸,胆碱酯酶,有机磷杀虫剂,(-),胆碱能神经兴奋,中毒,（肌肉震颤、瞳孔缩小、流涎、多汗、呼吸困难）,有机磷农药的中毒机理,上海中医药大学生化教研室制作,（二）可逆抑制作用,30,抑制剂与酶非共价结合，可用透析、超滤等方法除去而恢复酶活性,上海中医药大学生化教研室制作,31,1.竞争性抑制作用,上海中医药大学生化教研室制作,竞争性抑制作用特点,32,（1）抑制剂与底物的结构相似（2）抑制剂与底物相互竞争与酶活性中心结合（3）抑制程度取决于I/S相对比例（4）增加底物浓度，可以减少或解除抑制作用（5）Km值增大，Vm值不变,上海中医药大学生化教研室制作,丙二酸对琥珀酸脱氢酶的竞争性抑制,33,上海中医药大学生化教研室制作,（-）,磺胺类药物的抑菌机理,34,PABA,二氢蝶呤,谷氨酸,FH2合成酶,磺胺类药物,FH2,FH2还原酶,FH4,核酸,磺胺药与PABA相互竞争与二氢叶酸合成酶结合,蛋白质,上海中医药大学生化教研室制作,（-）,2.非竞争性抑制作用,35,上海中医药大学生化教研室制作,非竞争性抑制作用的特点,36,（1）底物和抑制剂结构不相似（2）底物和抑制剂可同时与酶的不同部位相结合（3）抑制程度只取决于I（4）增加S不能去除抑制作用（5）Km值不变，Vmax值降低,上海中医药大学生化教研室制作,3.反竞争性抑制,37,上海中医药大学生化教研室制作,38,三种可逆性抑制作用的比较,上海中医药大学生化教研室制作,39,酶纯度,酶活性,酶活性单位,七、酶活性测定与酶活性单位,上海中医药大学生化教研室制作,40,丙氨酸-酮戊二酸丙酮酸谷氨酸,ALT,规定条件下，30分钟产生2.5g丙酮酸为1个酶活性单位,2,4-二硝基苯肼,苯腙,（比色测定计算丙酮酸含量）,举例：血清丙氨酸氨基转移酶活性测定,上海中医药大学生化教研室制作,41,第四节酶的调节,上海中医药大学生化教研室制作,42,ABCD,E1活性低E2活性高E3活性高,关键酶,代谢途径的调节：调节关键酶活性,（调节点）,上海中医药大学生化教研室制作,43,对酶结构的调节（快速调节）,对酶含量的条件（较慢）,别构调节化学修饰调节,诱导与阻遏酶蛋白的降解,酶的调节方式,上海中医药大学生化教研室制作,一、酶的别构调节,44,体内一些代谢物（变构效应剂）与酶蛋白分子活性中心以外的某一部位可逆地结合，引起酶蛋白分子构象变化，从而改变酶的活性，又称变构调节。,别构激活,别构抑制,上海中医药大学生化教研室制作,别构调节的机制,45,（1）别构酶（多亚基）：催化亚基、调节亚基（2）别构效应剂起酶的构象改变（3）酶空间结构酶活性的改变,上海中医药大学生化教研室制作,别构调节生理意义,46,防止产物过多代谢物合理调配和有效利用,上海中医药大学生化教研室制作,二、酶促化学修饰调节,47,酶蛋白肽链上某些氨基酸残基可在另一种酶作用下发生可逆的共价修饰，结合或脱去某些化学基团从而改变酶的催化活性的调节方式,（1）磷酸化与脱磷酸（最常见）（2）乙酰化与脱乙酰（3）甲基化与去甲基（4）腺苷化与脱腺苷（5）SH与-S-S互变,上海中医药大学生化教研室制作,酶促化学修饰调节的特点及生理意义,48,（1）具有低（无）活性和高（有）活性两种（2）活性互变由不同的酶所催化（3）属快速、经济有效的调节方式（4）有共价键的变化（5）有放大效应,上海中医药大学生化教研室制作,肾上腺素促进肝糖原分解级联式调节过程,49,肾上腺素,蛋白激酶A,无活性糖原合酶-Pi,有活性糖原合酶,糖原合成抑制,无活性磷酸化酶b激酶,有活性磷酸化酶b激酶-Pi,有活性糖原磷酸化酶-Pi,无活性糖原磷酸化酶,糖原分解增强,激活,磷酸化,磷酸化,磷酸化,血糖浓度升高,上海中医药大学生化教研室制作,三、酶蛋白含量的调节,50,1.诱导作用、诱导剂2.阻遏作用、阻遏剂,1.溶酶体蛋白酶降解2.依赖ATP的泛素蛋白酶降解,上海中医药大学生化教研室制作,几种酶活性调节方式的比较,51,上海中医药大学生化教研室制作,四、酶原与酶原的激活,52,酶原：没有活性的酶的前体,酶原激活：水解掉部分肽段，肽链构象发生改变而形成活性中心的过程,1.避免细胞自身消化，在特定部位发挥作用,2.可视为酶的安全储存形式,意义,上海中医药大学生化教研室制作,五、同工酶,53,催化相同化学反应，但酶蛋白的分子结构、理化性质乃至免疫学性质及电泳行为都不相同的一组酶,LDH同工酶：H型，M型；四聚体；5种同工酶,上海中医药大学生化教研室制作,LDH同工酶在人体某些组织器官中的分布,54,54,上海中医药大学生化教研室制作,LDH催化的反应,55,上海中医药大学生化教研室制作,LDH同工酶琼脂糖凝胶电泳图谱,56,上海中医药大学生化教研室制作,57,第五节酶与医学的关系,上海中医药大学生化教研室制作,58,一、酶与疾病的发生,1.酶缺陷导致的疾病,2.酶活性异常导致的疾病,3.有些疾病可引起酶的异常,苯丙酮酸尿症,白化病,上海中医药大学生化教研室制作,二、酶与疾病的诊断,59,ALT（GPT）肝脏疾患LDH同工酶谱心肌梗塞、肝癌等碱性磷酸酶（ALP）骨与肝脏疾患酸性磷酸酶（ACP）前列腺转移癌肌酸激酶（CK）心肌梗塞、肌肉疾患,上海中医药大学生化教研室制作,三、酶与疾病的诊断,60,消化酶类（多酶片）抗炎清创酶类（胰蛋白酶、纤溶酶）抗氧化酶类（SOD）抗栓酶类（尿激酶）抗肿瘤细胞生长的酶（天冬酰胺酶）,上海中医药大学生化教研室制作,复习思考题,上海中医药大学生化教研室制作,61,试述酶的可逆性与不可逆性抑制剂的作用机