Chap1第四节植物催化系统——酶ppt课件

1、目目 录录第四节第四节 植物细胞催化系统植物细胞催化系统 酶酶EnzymeEnzyme目目 录录一、酶的概念一、酶的概念n酶是一类由活细胞产生的，对酶是一类由活细胞产生的，对其特异底物具有高效催化作用其特异底物具有高效催化作用的蛋白质。的蛋白质。目目 录录目目 录录二、酶作用的的特点二、酶作用的的特点目目 录录比非催化反响高比非催化反响高10810810201020倍，比普倍，比普通催化剂高通催化剂高10710710131013倍。倍。酶的催化不需求较高的反响温度。酶的催化不需求较高的反响温度。酶比普通催化剂更有效地降低反响的酶比普通催化剂更有效地降低反响的活化能。活化能。 目目 录录反响总能

2、量改动反响总能量改动 非催化反响活化能非催化反响活化能 酶促反响酶促反响 活化能活化能 普通催化剂催普通催化剂催化反响的活化能化反响的活化能 能能量量 反反 应应 过过 程程 底物底物 产物产物 酶促反响活化能的改动酶促反响活化能的改动 活化能：底物分子从初态转变到活化状活化能：底物分子从初态转变到活化状 态所需的能量。态所需的能量。目目 录录一种酶仅作用于一种或一类化一种酶仅作用于一种或一类化合物，或一定的化学键，催化一定合物，或一定的化学键，催化一定的化学反响并生成一定的产物。酶的化学反响并生成一定的产物。酶的这种特性称为酶的特异性或专注的这种特性称为酶的特异性或专注性。性。* 酶的专注性

3、特异性酶的专注性特异性二酶催化的专注性二酶催化的专注性目目 录录酶的特异性分为三类：酶的特异性分为三类：目目 录录三酶活性的可调理控制三酶活性的可调理控制顺应机体对不断变化的内外环境顺应机体对不断变化的内外环境和生命活动的需求。和生命活动的需求。目目 录录目目 录录酶促反响的机理酶促反响的机理酶酶-底物复合物的构成与诱导契合假说底物复合物的构成与诱导契合假说*诱导契合假说诱导契合假说(induced-fit hypothesis)酶底物复合物酶底物复合物 E + S E + P ES 酶与底物接近酶与底物接近构造相互诱导构造相互诱导变形变形和相互顺应和相互顺应结合。结合。目目 录录目目 录录目

4、目 录录羧肽酶的诱导契合方式羧肽酶的诱导契合方式 底物底物目目 录录目目 录录酶的活性中心酶的活性中心n必需基团必需基团(essential group)n 酶分子中氨基酸残基侧链的化学基团中，酶分子中氨基酸残基侧链的化学基团中，一些与酶活性亲密相关的化学基团。一些与酶活性亲密相关的化学基团。n常见的必需基团：半胱氨酸的巯基、组氨常见的必需基团：半胱氨酸的巯基、组氨酸的咪唑基、丝氨酸的羟基、谷氨酸酸的咪唑基、丝氨酸的羟基、谷氨酸-羧羧基等。基等。目目 录录目目 录录指必需基团在空间构造上彼此接指必需基团在空间构造上彼此接近，组成具有特定空间构造的区域，近，组成具有特定空间构造的区域，能与底物特

5、异结合并将底物转化为能与底物特异结合并将底物转化为产物。产物。 (活性部位活性部位)酶的活性中心酶的活性中心(active center)目目 录录底底 物物 活性中心以外活性中心以外的必需基团的必需基团结合基团结合基团催化基团催化基团 活性中心活性中心 目目 录录目目 录录酶活性的调理酶活性的调理目目 录录 酶原激活的机理酶原激活的机理酶酶 原原分子构象发生改动分子构象发生改动构成或暴显露酶的活性中心构成或暴显露酶的活性中心 一个或几个特定的肽键断裂，水解一个或几个特定的肽键断裂，水解掉一个或几个短肽掉一个或几个短肽在特定条件下在特定条件下目目 录录-S-S-X静电吸引静电吸引力或氢键力或氢

6、键-S-S-XS SS SS SS S目目 录录胃蛋白酶原的激活目目 录录 酶原激活的生理意义酶原激活的生理意义n防止对细胞进展本身消化防止对细胞进展本身消化n维护作用维护作用n酶在特定的部位和环境中发扬作用酶在特定的部位和环境中发扬作用 n保证体内代谢正常进展保证体内代谢正常进展n酶原是部分酶的储存方式酶原是部分酶的储存方式目目 录录四作用条件温暖目目 录录三、三、 酶的分子组成酶的分子组成蛋白质部分：酶蛋白蛋白质部分：酶蛋白 (apoenzyme)(apoenzyme)辅助因子辅助因子(cofactor) (cofactor) 金属离子金属离子小分子有机化合物小分子有机化合物全酶全酶(ho

7、loenzyme)(holoenzyme)目目 录录* *结合酶各部分在催化反响中的作用结合酶各部分在催化反响中的作用金属酶金属酶(metalloenzyme)金属离子与酶结合严密，提取过程中不金属离子与酶结合严密，提取过程中不易丧失。易丧失。 金属激活酶金属激活酶(metal-activated enzyme) 金属离子为酶的活性所必需，但与酶的金属离子为酶的活性所必需，但与酶的结合不甚严密。结合不甚严密。 目目 录录金属离子的作用金属离子的作用稳定酶的构象；稳定酶的构象； 参与催化反响，传送电子；参与催化反响，传送电子；在酶与底物间起桥梁作用；在酶与底物间起桥梁作用；中和阴离子，降低反响中

8、的静电斥力等。中和阴离子，降低反响中的静电斥力等。小分子有机化合物的作用小分子有机化合物的作用在反响中起运载体的作用，传送电子、在反响中起运载体的作用，传送电子、质子或其它基团。质子或其它基团。目目 录录小分子有机化合物在催化中的作用小分子有机化合物在催化中的作用 尼克酰胺维生素尼克酰胺维生素PP之一之一尼克酰胺维生素尼克酰胺维生素PP之一之一维生素维生素B2核黄素核黄素维生素维生素B2核黄素核黄素维生素维生素B1硫胺素硫胺素泛酸泛酸硫辛酸硫辛酸维生素维生素B12生物素生物素吡哆醛维生素吡哆醛维生素B6之一之一叶酸叶酸NAD+尼克酰胺腺嘌呤二核尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸，辅酶苷酸，辅酶INADP+

9、尼克酰胺腺嘌呤二核尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸，辅酶苷酸磷酸，辅酶IIFMN 黄素单核苷酸黄素单核苷酸FAD黄素腺嘌呤二核苷酸黄素腺嘌呤二核苷酸TPP焦磷酸硫胺素焦磷酸硫胺素辅酶辅酶ACoA硫辛酸硫辛酸钴胺素辅酶类钴胺素辅酶类生物素生物素磷酸吡哆醛磷酸吡哆醛四氢叶酸四氢叶酸氢原子质子氢原子质子醛基醛基酰基酰基烷基烷基二氧化碳二氧化碳氨基氨基所含的维生素所含的维生素名名称称小分子有机化合物小分子有机化合物(辅辅 酶酶 或或 辅辅 基基)转移的基团转移的基团尼克酰胺维生素尼克酰胺维生素PP之一之一尼克酰胺维生素尼克酰胺维生素PP之一之一维生素维生素B2核黄素核黄素维生素维生素B2核黄素核黄素维生素维

10、生素B1硫胺素硫胺素泛酸泛酸硫辛酸硫辛酸维生素维生素B12生物素生物素吡哆醛维生素吡哆醛维生素B6之一之一叶酸叶酸NAD+尼克酰胺腺嘌呤二核尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸，辅酶苷酸，辅酶INADP+尼克酰胺腺嘌呤二核尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸，辅酶苷酸磷酸，辅酶IIFMN 黄素单核苷酸黄素单核苷酸FAD黄素腺嘌呤二核苷酸黄素腺嘌呤二核苷酸TPP焦磷酸硫胺素焦磷酸硫胺素辅酶辅酶ACoA硫辛酸硫辛酸钴胺素辅酶类钴胺素辅酶类生物素生物素磷酸吡哆醛磷酸吡哆醛四氢叶酸四氢叶酸氢原子质子氢原子质子醛基醛基酰基酰基烷基烷基二氧化碳二氧化碳氨基氨基一碳单位一碳单位所含的维生素所含的维生素名名称称小分子有机化合物小分子

11、有机化合物(辅辅 酶酶 或或 辅辅 基基)转移的基团转移的基团目目 录录辅助因子分类辅助因子分类按其与酶蛋白结合的严密程度按其与酶蛋白结合的严密程度 辅酶辅酶 (coenzyme):与酶蛋白结合疏松，可用透析或超滤的方与酶蛋白结合疏松，可用透析或超滤的方法除去。法除去。 辅基辅基 (prosthetic group):与酶蛋白结合严密，不能用透析或超滤的与酶蛋白结合严密，不能用透析或超滤的方法除去。方法除去。目目 录录一酶的命名一酶的命名1. 习惯命名法习惯命名法引荐称号引荐称号四、酶的命名与分类四、酶的命名与分类目目 录录2. 系统命名法系统命名法系统称号系统称号目目 录录如谷氨酰胺合成酶目

12、目 录录 研讨一种要素的影响时，其他各要素恒定研讨一种要素的影响时，其他各要素恒定一底物浓度一底物浓度当底物浓度较低时当底物浓度较低时反响速度与底物浓度成正比；反响速度与底物浓度成正比；反响为一级反响。反响为一级反响。目目 录录随着底物浓度的增高随着底物浓度的增高反响速度不再成正比例加速；反响速度不再成正比例加速；反响为混合级反响。反响为混合级反响。目目 录录当底物浓度高达一定程度当底物浓度高达一定程度反响速度不再添加，达最大速度；反响速度不再添加，达最大速度；反响为零级反响反响为零级反响目目 录录目目 录录米曼氏方程式米曼氏方程式E + S k1k2k3ESE + P目目 录录S：底物浓度：

13、底物浓度V：不同：不同S时的反响速度时的反响速度Vmax：最大反响速度：最大反响速度(maximum velocity) m：米氏常数：米氏常数(Michaelis constant) VmaxS Km + S 目目 录录V=VmaxKm目目 录录二二Km与与Vmax的意的意义义KmS 2Km + S Vmax VmaxS目目 录录目目 录录K2+K3 KmK1E + S k1k2k3ESE + P当K2 K3时， ES解离为E+S的速度大大超越生成E+P的速度，忽略K3，Km=K2/K1ES解离常数Ks。目目 录录目目 录录意义：意义：Vmax=K3 E假设酶的总浓度知，可从假设酶的总浓度知

14、，可从Vmax计算计算 酶的酶的转换数转换数(turnover number)，即动力学常数，即动力学常数K3。目目 录录二酶浓度二酶浓度0 V E 当当SE时，时，Vmax = k3 E 酶浓度对反响速度的影响酶浓度对反响速度的影响 目目 录录三温度对反响速度的影响三温度对反响速度的影响酶酶活活性性0.51.02.01.50 10 20 30 40 50 60 温度温度 C 温度对淀粉酶活性的影响温度对淀粉酶活性的影响 目目 录录目目 录录四四pH对反响速度的影响对反响速度的影响q最适最适pH(optimum pH)pH(optimum pH)：q酶催化活性最大时的环境酶催化活性最大时的环境

15、pHpH。q酶的最适酶的最适pHpH受受S S、缓冲液的种、缓冲液的种类与浓度、酶的纯度等的影响而不类与浓度、酶的纯度等的影响而不是特征常数。是特征常数。q植物、微生物酶多在植物、微生物酶多在4.56.54.56.5；多数动物酶在多数动物酶在 6.5 8.0 6.5 8.0。目目 录录0酶酶活活性性 pH pH对某些酶活性的影响对某些酶活性的影响 246810目目 录录(五五)抑制剂对反响速度的影响抑制剂对反响速度的影响 区别于酶的变性区别于酶的变性 抑制剂对酶有一定选择性抑制剂对酶有一定选择性 引起变性的要素对酶没有选择性引起变性的要素对酶没有选择性目目 录录 两类抑制造用两类抑制造用不可逆

16、性抑制不可逆性抑制可逆性抑制可逆性抑制 ：竞争性抑制竞争性抑制 非竞争性抑制非竞争性抑制反竞争性抑制反竞争性抑制目目 录录解毒解毒 - - - - - - 二巯基丙醇二巯基丙醇(BAL) (BAL) 目目 录录n有机磷农药特异结合胆碱酯酶活性中心丝氨酸-OH，乙酰胆碱蓄积。目目 录录二异丙基氟磷酸目目 录录NCH3CH=NOH解磷定PAMNCH3CH=NOPORORO磷酰化PAM目目 录录As-CH=CHCln重金属离子重金属离子Hg2+Hg2+、Ag+Ag+、砷、砷化、砷、砷化物如路易斯气对巯基酶的抑制物如路易斯气对巯基酶的抑制目目 录录竞争性抑制竞争性抑制非竞争性抑制非竞争性抑制反竞争性抑制反竞争性抑制 目目 录录Ki：EI的解离常数，抑制常数EI不能转变成产物 竞争性抑制造用竞争性抑制造用+反响方式反响方式目目 录录目目 录录 非竞争性抑制非竞争性抑制目目 录录目目 录录(六六)激活剂对反响速度的影响激活剂对反响速度的影响目目 录录六、六、 同工酶同工酶* * 定义定义同工酶同工酶(isoenzyme)(isoenzy