王峰酶PPT学习教案

1、会计学1王峰王峰 酶酶概述概述第1页/共169页第2页/共169页1、催化剂 加快化学反应的速度。2、化学本质 生物大分子物质，绝大多数是蛋白质，少数是RNA或DNA。将具有酶活性的核酸及脱氧核酸称为核酶或脱氧核酶。专一作用于抗原，有催化活性的蛋白质称 为抗体酶（Abzyme）。 第3页/共169页酶所催化的体内化学反应称为酶促反应；被酶催化的物质叫底物（Substrate, S）；催化所产生的物质叫产物（Product, P）第4页/共169页一、酶的生物学意义一、酶的生物学意义1、酶与一般催化剂的相同点：、酶与一般催化剂的相同点： *在化学反应前后没有质与量的改变；在化学反应前后没有质与量

2、的改变； *只催化在热力学允许的化学反应；只催化在热力学允许的化学反应； *只加速可逆反应的进程，而不能改变反应的平衡点。只加速可逆反应的进程，而不能改变反应的平衡点。第一节第一节 酶是生物催化剂酶是生物催化剂第5页/共169页 2、主要特点、主要特点第6页/共169页（4）可调控性：可调控性： （5）酶催化体内某些重要的）酶催化体内某些重要的合成反应。合成反应。 对酶生成与降解量的调节 酶催化效力的调节 通过改变底物浓度对酶进行调节等第7页/共169页二、酶的专一性二、酶的专一性 （酶对（酶对S的严格选择性）的严格选择性） 一种酶只能作用于一种酶只能作用于一类化合物一类化合物或或一型一型化学

3、键化学键，发生一定的化学反应，生成，发生一定的化学反应，生成 一一定的产物。这种酶对定的产物。这种酶对S的特异要求，即对的特异要求，即对S的严格选择，称之为的严格选择，称之为酶的专一性。酶的专一性。一概念：一概念：第8页/共169页二分类：二分类：1、立体化学专一性、立体化学专一性（1）立体异构专一性）立体异构专一性作用于某种旋光异构体（作用于某种旋光异构体（D或或L型其中一种）型其中一种）丙酮酸丙酮酸L-乳酸乳酸乳酸脱氢乳酸脱氢酶酶第9页/共169页第10页/共169页（2）几何异构专一性）几何异构专一性酶只能作用于顺反异构体的一种，这种专酶只能作用于顺反异构体的一种，这种专一性称为几何异构

4、专一性。一性称为几何异构专一性。HOOCCHCHCOOH+ H2OCH COOH2CH(OH)COOH延胡索酸酶延胡索酸酶 延胡索酸延胡索酸（反丁烯二酸（反丁烯二酸)L（+）苹果酸苹果酸第11页/共169页2、非立体化学专一性、非立体化学专一性（1）键专一性：键专一性：作用于一类化学键作用于一类化学键（2）基团专一性：基团专一性：作用于一种基团作用于一种基团各种水解酶类：磷酸酶各种水解酶类：磷酸酶 ROP 酯酶酯酶 R1COOR2 蛋白酶蛋白酶 肽键肽键如胰蛋白酶作用于赖或精氨酸的羧基形成的肽键如胰蛋白酶作用于赖或精氨酸的羧基形成的肽键（3）绝对专一性：作用一种底物 脲酶尿素 第12页/共16

5、9页第13页/共169页3、酶作用专一性的机理第14页/共169页第15页/共169页氧；电子得失氧；电子得失 2、转移酶类：转移酶类：基团从一个化合物转基团从一个化合物转移到另一个移到另一个化合物化合物第16页/共169页第17页/共169页 二、酶的命名、酶的命名 一习惯命名法一习惯命名法 酶的来源或特点酶的来源或特点+底物名称底物名称+反应性质反应性质+“酶酶” 水解酶类，用底物名或来源加底物名来命名。水解酶类，用底物名或来源加底物名来命名。 如：蛋白酶（胃蛋白酶，胰蛋白酶）如：蛋白酶（胃蛋白酶，胰蛋白酶） 淀粉酶（唾液淀粉酶，胰淀粉酶）淀粉酶（唾液淀粉酶，胰淀粉酶） 磷酸酶（酸性、碱性

6、磷酸酶）磷酸酶（酸性、碱性磷酸酶）第18页/共169页第19页/共169页 一、酶的化学本质与分子组成一、酶的化学本质与分子组成 单纯酶单纯酶 = 蛋白质蛋白质 结合酶结合酶 = 蛋白质蛋白质+非蛋白质非蛋白质 （全酶）（全酶） （酶蛋白）（辅助因子）（酶蛋白）（辅助因子） 按组按组成分成分类类(holoenzyme) (apoenzyme) (cofactor)第二节 酶的化学本质、结构与功能第20页/共169页 辅酶：辅酶：非共价非共价松散结合，可用透析除去。松散结合，可用透析除去。 辅助因子辅助因子 辅基：辅基：共价牢固共价牢固结合，不能用透析除去。结合，不能用透析除去。 小分子有机物：

7、维生素、铁卟啉小分子有机物：维生素、铁卟啉无机金属离子：无机金属离子：Zn2+、Mn2+、Fe2+ 、Cu2+蛋白质辅酶蛋白质辅酶 化学本质化学本质第21页/共169页丙酮酸丙酮酸乳乳酸酸NADH+ H+NAD+ 乳酸脱氢酶乳酸脱氢酶例如：例如：异柠檬酸异柠檬酸-酮戊二酸酮戊二酸异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶NAD+NADH+H+第22页/共169页结合酶的酶蛋白或辅助因子单独存在时结合酶的酶蛋白或辅助因子单独存在时无催无催化活性化活性;只有当它们结合为全酶时才具只有当它们结合为全酶时才具有催化活性有催化活性。酶蛋白酶蛋白决定酶的专一性决定酶的专一性，辅助因子，辅助因子决定反应决定反应类型类型。

8、第23页/共169页根据酶蛋白特点和分子大小分为：根据酶蛋白特点和分子大小分为：单体酶单体酶只由一条多肽链构成的酶，称为单体酶。只由一条多肽链构成的酶，称为单体酶。(monomeric enzyme)寡聚酶寡聚酶由多个相同或不同多肽链亚基以非共价键连由多个相同或不同多肽链亚基以非共价键连接的酶。接的酶。 (oligomeric enzyme)多酶复合体多酶复合体即多酶体系（即多酶体系（multienzyme system), 是是在细胞内由几种不同功能的酶彼此聚合形成。在细胞内由几种不同功能的酶彼此聚合形成。多功能酶多功能酶即由一条多肽链组成却具有多种不同催化即由一条多肽链组成却具有多种不同催

9、化功能的酶。（功能的酶。（P137） (multifunctional enzyme)第24页/共169页第25页/共169页酶的活性中心酶的活性中心第26页/共169页3.必需基团必需基团(essential group)酶分子中氨基酸残酶分子中氨基酸残基侧链的化学基团中基侧链的化学基团中，一些与酶活性密切相关一些与酶活性密切相关的化学基团的化学基团。第27页/共169页 结合基团结合基团活性中心内活性中心内 催化基团催化基团 -COOH、-NH2、 -OH、-SH、咪唑基。咪唑基。活性中心外的必需基团活性中心外的必需基团 SS第28页/共169页结合基团binding group催化基团催

10、化基团(catalytic group)催化底物转变成产物催化底物转变成产物 位于活性中心以外，维持酶活性中心应位于活性中心以外，维持酶活性中心应有的空间构象所必需。有的空间构象所必需。活性中心外的必需基团第29页/共169页底 物 活性中心以外的必需基团结合基团催化基团 活性中心 第30页/共169页第31页/共169页第32页/共169页第33页/共169页第34页/共169页（一）无机金属离子对酶的作用。 1、稳定酶构象，参与组成酶的活性中心 2、传递电子： 各种细胞色素（Cyt） 3、结合底物（桥梁作用） EM+S 丙酮酸激酶 ，EMg2+ATP，使丙酮酸磷酸化 4、中和电荷金属酶：金

11、属酶：金属离子和酶蛋白结合牢固金属离子和酶蛋白结合牢固金属活化酶：金属活化酶：酶蛋白不和金属离子结合，但发挥活酶蛋白不和金属离子结合，但发挥活 性时离不开金属离子的存在。性时离不开金属离子的存在。第35页/共169页第36页/共169页第37页/共169页水溶性水溶性（9种）种）（二）维生素与辅酶的关系（二）维生素与辅酶的关系B族：族：B1、B2、PP、B6、泛酸、泛酸、 生物素（生物素（H）、）、叶酸、叶酸、 B12 VitC第38页/共169页第39页/共169页（一）化学本质及性质3、水溶性维生素与辅酶第40页/共169页TPP是-酮酸氧化脱羧酶的辅酶，也是转酮醇酶的辅酶。在神经传导中起

12、一定的作用，抑制胆碱酯酶的活性。1. 生化作用生化作用2. 缺乏症脚气病，末梢神经炎第41页/共169页（一）化学本质及性质维生素B2又名核黄素(riboflavin)体内活性形式为黄素单核苷酸(FMN)黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD)第42页/共169页体内活性形式： 尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+) 尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADP+)第43页/共169页1. 生化作用 NAD+及NADP+是体内多种不需氧脱氢酶（如苹果酸脱氢酶、乳酸脱氢酶）的辅酶， 起传 递氢的作用。 （二）维生素（二）维生素PP的作用的作用 癞皮病第44页/共169页第45页/共169页CHSCHCH2NHCHNHO

13、(CH2)4COOH与羧基结合生与羧基结合生成羧基生物素成羧基生物素与赖氨酸残基与赖氨酸残基 - -氨氨基结合成生物胞素基结合成生物胞素第46页/共169页（二）生化作用及缺乏症磷酸吡哆醛是氨基酸转氨酶及脱羧酶的辅酶，也是-氨基-酮戊酸合酶（ALA合酶）的辅酶。第47页/共169页（一）化学本质及性质（二）生化作用及缺乏症叶酸(folic acid)又称蝶酰谷氨酸体内活性形式为四氢叶酸(FH4)第48页/共169页叶酸叶酸二氢叶酸还原酶二氢叶酸还原酶NADPH+H+NADP+二氢叶酸二氢叶酸二氢叶酸还原酶二氢叶酸还原酶NADPH+H+NADP+四氢叶酸5, 6, 7, 8-四氢叶酸四氢叶酸 N

14、1N3CH6NH57NH8NH2OHCH29NH10CONH CHHOOC(CH2)2COOH第49页/共169页（一）化学本质及性质维生素B12又称钴胺素(coholamine)体内活性形式为甲基钴胺素5 -脱氧腺苷钴胺素（二）生化作用及缺乏症（二）生化作用及缺乏症第50页/共169页学名学名 别别 名名辅酶（辅基）辅酶（辅基）形式形式 主要功能主要功能B1硫胺素、抗脚气维硫胺素、抗脚气维生素生素TPP（焦磷酸硫焦磷酸硫胺素胺素）1、a-酮酸脱氢酶酮酸脱氢酶系辅酶系辅酶2、转酮基酶辅酶、转酮基酶辅酶B2核黄素核黄素FMN（黄素单核黄素单核苷酸）、苷酸）、FAD（黄黄素腺嘌吟二核苷酸）素腺嘌吟

15、二核苷酸）递氢体、脱氢递氢体、脱氢酶辅基酶辅基B6吡哆醇、吡哆吡哆醇、吡哆醛醛、吡哆胺吡哆胺P-CHO（磷酸吡磷酸吡哆醛）哆醛）P-CH2NH2（磷酸磷酸吡哆胺）吡哆胺）AA转氨酶转氨酶AA脱羧酶辅酶脱羧酶辅酶泛酸泛酸遍多酸遍多酸CoA（辅酶辅酶A）ACP（酰基载体酰基载体蛋白）蛋白）酰基转移酶辅酶酰基转移酶辅酶参与参与FA合成合成第51页/共169页学名学名别名别名辅酶（辅基）辅酶（辅基）形式形式主要功能主要功能PP尼克酸、尼克酸、尼克酰胺尼克酰胺NAD+（Co，尼克酰胺腺嘌吟尼克酰胺腺嘌吟二核苷酸）二核苷酸）NADP+（Co，尼克酰胺腺嘌吟尼克酰胺腺嘌吟二核苷酸磷酸）二核苷酸磷酸）不需氧脱

16、氢酶辅不需氧脱氢酶辅酶酶生物素生物素（生物胞素）（生物胞素）羧化酶辅酶、羧化酶辅酶、CO2载体载体叶酸叶酸FH4(四氢叶酸四氢叶酸)一碳单位代谢辅酶一碳单位代谢辅酶B12钴胺素钴胺素甲基钴胺素甲基钴胺素5-脱氧腺苷脱氧腺苷钴胺素钴胺素氰钴胺素氰钴胺素羟钴胺素羟钴胺素转甲基酶辅酶转甲基酶辅酶参与相邻基团的参与相邻基团的转移反应转移反应第52页/共169页 分子较小，有更高的热稳定性。分子较小，有更高的热稳定性。 金属离子、铁硫复合体和血红素是存在于金属离子、铁硫复合体和血红素是存在于这些蛋白质类辅酶中的反应中心。这些蛋白质类辅酶中的反应中心。如：细胞色素是含有血红素辅基的蛋白质类辅酶如：细胞色素

17、是含有血红素辅基的蛋白质类辅酶（三）蛋白质类辅酶 某些蛋白质起辅酶作用，它们自身不起催化某些蛋白质起辅酶作用，它们自身不起催化作用，但为某些酶所必需，这些酶称作用，但为某些酶所必需，这些酶称基团转移蛋基团转移蛋白白或或蛋白质类辅酶蛋白质类辅酶。第53页/共169页（一）酶的活性中心与酶作用的专一性（一）酶的活性中心与酶作用的专一性酶催化的高效率及其对底物的高度专一性的酶催化的高效率及其对底物的高度专一性的基础是：基础是：酶的特殊分子结构。酶的特殊分子结构。酶活性中心的空间结构决定了酶活性中心的空间结构决定了酶的专一性酶的专一性。四、酶的结构与功能四、酶的结构与功能第54页/共169页 不同酶的

18、活性中心是不同的，它只能结合并催 化那些与之相适应的底物。（这也说明了酶为什 么具有专一性）酶酶底物底物第55页/共169页（二）空间结构与催化活性（二）空间结构与催化活性保持活性中心的结构是保持活性中心的结构是维持酶活性必需的维持酶活性必需的。第56页/共169页第57页/共169页（三）酶原的激活（三）酶原的激活第58页/共169页 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变分子构象发生改变形成或暴露出酶的活性中心形成或暴露出酶的活性中心 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第59页/共169页赖缬

19、天天天天甘异赖缬天天天天缬组丝甘异缬组丝第60页/共169页 酶原激活的生理意义酶原激活的生理意义避免细胞产生的酶对细胞进行自身消化，避免细胞产生的酶对细胞进行自身消化，并使酶在特定的部位和环境中发挥作用，保证并使酶在特定的部位和环境中发挥作用，保证体内代谢正常进行。体内代谢正常进行。有的酶原可以视为酶的储存形式。在需要有的酶原可以视为酶的储存形式。在需要时，酶原适时地转变成有活性的酶，发挥其催时，酶原适时地转变成有活性的酶，发挥其催化作用。化作用。第61页/共169页 第三节第三节 酶的作用机制酶的作用机制一、酶能显著降低反应活化能一、酶能显著降低反应活化能 酶和一般催化剂一样，加速反应的作

20、用都是通过降低反应的活化能 (activation energy) 实现的。 活化能：底物分子从初态转变到过渡态所需的能量。第62页/共169页第63页/共169页反应总能量改变反应总能量改变 非催化反应活化能非催化反应活化能 酶促反应酶促反应 活化能活化能 一般催化剂一般催化剂催催化反应的活化化反应的活化能能 能能量量 反反 应应 过过 程程 底物底物 产物产物 酶促反应活化能的改变酶促反应活化能的改变 第64页/共169页反应的速度。反应的速度。二、中间复合物学说和酶作用的过渡态二、中间复合物学说和酶作用的过渡态第65页/共169页 反应历程：反应历程： A + B AB C+D 反应产物

21、反应产物 中间产物中间产物 产物产物 （初态）（初态） （过渡态）（过渡态） （终态）（终态）酶底物复合物酶底物复合物E + SE + PES第66页/共169页三、酶作用高效率的机制三、酶作用高效率的机制第67页/共169页第68页/共169页趋近和定向效应趋近和定向效应第69页/共169页第70页/共169页。第71页/共169页底物变形与张力作用底物变形与张力作用第72页/共169页第73页/共169页第74页/共169页第75页/共169页 研究一种因素的影响时，其余各因素均恒定。研究一种因素的影响时，其余各因素均恒定。第76页/共169页酶促反应速度一般在规定的反应条件下，用单位时间

22、内底物的消耗量和产物的生成量来表示：V=S / t; 或=P / t研究前提第77页/共169页v 在其他因素不变的情况下，底物浓度对在其他因素不变的情况下，底物浓度对反应速度的影响呈反应速度的影响呈矩形双曲线关系矩形双曲线关系。一、底物浓度对酶反应速度的影响第78页/共169页E + P 酶底物复合物酶底物复合物 E + S ES 第79页/共169页当底物浓度较低时当底物浓度较低时反应速度与底物浓度成正比；反应速度与底物浓度成正比；反应为一级反应。反应为一级反应。第80页/共169页随着底物浓度的增高随着底物浓度的增高反应速度不再成正比例加速；反反应速度不再成正比例加速；反应为混合级反应。

23、应为混合级反应。第81页/共169页当底物浓度高达一定程度当底物浓度高达一定程度反应速度不再增加，达最大速度；反应速度不再增加，达最大速度；反应为零级反应反应为零级反应第82页/共169页第83页/共169页酶促反应模式中间产物学说E + S k1k2k3ESE + P第84页/共169页 1913年年Michaelis和和Menten推导了米氏方程推导了米氏方程 SKSVvmmax 第85页/共169页S：底物浓度底物浓度V：不同不同S时的反应速度时的反应速度Vmax：最大反应速度最大反应速度(maximum velocity) m：米氏常数米氏常数(Michaelis constant)

24、VmaxS Km + S 第86页/共169页米曼氏方程式推导基于两个假设：E与S形成ES复合物的反应是快速平衡反应，而ES分解为E及P的反应为慢反应，反应速度取决于慢反应即 Vk3ES。 (1)S的总浓度远远大于E的总浓度，因此在反应的初始阶段，S的浓度可认为不变。 米曼氏方程只适用于单底物、单产物的酶体系。米曼氏方程只适用于单底物、单产物的酶体系。第87页/共169页K2+K3 Km （米氏常数）（米氏常数） K1令：令：则(2)变为: (EES) S Km ES(2)(EES)SK2+K3ES K1整理得：第88页/共169页当底物浓度很高，将酶的活性中心全部饱和时，当底物浓度很高，将酶

25、的活性中心全部饱和时，即即EES，反应达最大速度反应达最大速度VmaxK3ESK3E (5)ES ESKm + S(3) 整理得:将(5)代入(4)得米氏方程式：VmaxS Km + S V 将将(3)(3)代入代入(1) (1) 得得K3ES Km + S (4) V第89页/共169页KmS Km值值等于酶促反应速度为最大反应速度一半等于酶促反应速度为最大反应速度一半时的底物浓度，单位是时的底物浓度，单位是mol/L。2Km + S Vmax VmaxS（二）Km的意义和应用第90页/共169页第91页/共169页-1/Km （林贝氏方程）（林贝氏方程） 第92页/共169页2. Hane

26、s作图法作图法-Km 第93页/共169页第94页/共169页第95页/共169页 pH对对V的关系曲线：的关系曲线：V0714pH二、 pH对反应速度的影响第96页/共169页第97页/共169页二、 pH对反应速度的影响q最适pH (optimum pH)：酶催化活性最大时的环境pH0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应用应用第98页/共169页最适最适pHpH不是酶的特征性常数不是酶的特征性常数，它受底物浓度、缓，它受底物浓度、缓冲液的种类与浓度、以及酶的纯度等因素的影响。冲液的种类与浓度、以及酶的纯度等因素的影响。除少数例外，体内多数酶的最适除少

27、数例外，体内多数酶的最适pHpH接近中性。接近中性。pHpH影响影响酶蛋白、辅酶及底物的解离，最终影酶蛋白、辅酶及底物的解离，最终影响酶蛋白与辅酶的结合及酶与底物的结合。响酶蛋白与辅酶的结合及酶与底物的结合。过高、过低的过高、过低的pHpH导致酶蛋白变性。导致酶蛋白变性。第99页/共169页q最适温度 (optimum temperature)：酶促反应速度最快时的环境温度。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 第100页/共169页温度对V影响的表现（1）温度较低时，V随温度升高而增大。（2）使

28、酶促反应V达到最大时的反应温度称为 酶的最适温度（不是酶的特征性常数）。 (3) 反应温度达到或超过最适温度后,随着反应 温度的升高,V 下降。* 低温的应用一般的酶在低温下活性降低，但酶本身不被破坏，其活性可随温度的回升而恢复。第101页/共169页0 V E 当当SE时，时，Vmax = k3 E 酶浓度对反应速度的影响酶浓度对反应速度的影响 第102页/共169页酶的激活剂（activator）使酶从无活性变为有活性或使酶活性增加的物质必需激活剂（essential activator）为酶促反应所必需，如缺乏则测不到酶的活性。Mg2+为己糖激酶的必需激活剂非必需激活剂（non-esse

29、ntial activator）可以提高酶的催化活性，但不是必需的。Cl-对唾液淀粉酶的激活作用五、激活剂对反应速度的影响第103页/共169页 区别于酶的变性区别于酶的变性 抑制剂对酶有一定抑制剂对酶有一定选择性选择性 引起变性的因素对酶没有选择性引起变性的因素对酶没有选择性第104页/共169页抑制作用分类 不可逆抑制不可逆抑制可逆性抑制可逆性抑制非专一性非专一性 如：巯基酶的抑制如：巯基酶的抑制专一性专一性 如如: 羟基酶的抑制羟基酶的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第105页/共169页第106页/共169页第107页/共169页ESSAsCHC

30、HCl+CH2SHCHSHCH2OHESHSH+CH2SCHSCH2OHAs CHCHCl失活的酶BAL巯基酶BAL与砷剂结合物ClAsClCHCHCl+ ESHSHESAsSCHCHCl+2HCl路易士气巯基酶失活的酶酸第108页/共169页ROROPOX+HOEROROPOOE+HX有机磷化合物羟基酶失活的酶酸E-O-P +解磷定解磷定E-OH解磷定解磷定+P解救方法：加入解救方法：加入解磷定（PAM） 2. 专一性不可逆抑制专一性不可逆抑制第109页/共169页胆碱酯酶（羟基酶）作用:乙酰胆碱 乙酸 + 胆碱胆碱酯酶胆碱酯酶 乙酰胆碱是神经递质，当胆碱酯酶失活，乙酰胆碱是神经递质，当胆碱

31、酯酶失活，乙酰胆碱在体内堆积，引起胆碱能神经兴奋乙酰胆碱在体内堆积，引起胆碱能神经兴奋性增强的中毒症状。性增强的中毒症状。第110页/共169页竞争性抑制非竞争性抑制反竞争性抑制 第111页/共169页+反应模式Competitive inhibition第112页/共169页第113页/共169页第114页/共169页 * * 特点特点2 2、抑制程度取抑制程度取决于抑制剂决于抑制剂与酶的相对与酶的相对亲和力及底亲和力及底物浓度；物浓度；1、I与与S结构类结构类似，竞争酶似，竞争酶的活性中心；的活性中心；3、动力学特点：动力学特点：Vmax不变，不变，表观表观Km增大。增大。 抑制剂抑制剂

32、无抑制剂无抑制剂 1/V 1/S 第115页/共169页* * 举例举例 丙二酸丙二酸与琥珀酸竞争琥珀酸脱氢酶与琥珀酸竞争琥珀酸脱氢酶COOH CH2 CH2COOH COOH COOH CH2 丙二酸丙二酸琥珀酸琥珀酸琥珀酸脱氢酶琥珀酸脱氢酶FADFADH2延胡索酸延胡索酸第116页/共169页 磺胺类药物的抑菌机制与对氨基苯甲酸竞争二氢叶酸合成酶二氢蝶呤啶二氢蝶呤啶 对氨基苯甲酸对氨基苯甲酸 谷氨酸谷氨酸二氢叶酸二氢叶酸合成酶合成酶二氢叶酸二氢叶酸COOH H2N SO2NHR H2N 磺磺 胺胺 类类 药药 物物第117页/共169页noncompetitive inhibition第1

33、18页/共169页第119页/共169页* * 特点特点a) a)抑制剂与酶活抑制剂与酶活性中心外的必性中心外的必需基团结合，需基团结合，底物与抑制剂底物与抑制剂之间无竞争关之间无竞争关系；系；b)b)抑制程度取决抑制程度取决于抑制剂的浓于抑制剂的浓度；度；c)动力学特点：动力学特点：Vm a x降低，降低，表观表观Km不变。不变。 抑制剂抑制剂 1 / V 1/S 无抑制剂无抑制剂 第120页/共169页第121页/共169页第122页/共169页第123页/共169页* * 特点：特点：a)a)抑制剂只与抑制剂只与酶 底 物酶 底 物复 合 物 结复 合 物 结合；合；b)b)抑 制 程

34、度抑 制 程 度取 决 于 抑取 决 于 抑制 剂 的 浓制 剂 的 浓度 及 底 物度 及 底 物的浓度；的浓度；c)动力学特点：动力学特点：Vmax降低，降低，表观表观Km降低。降低。 抑制剂抑制剂 1/V 1/S 无抑制剂无抑制剂 第124页/共169页各种可逆性抑制作用的比较 动力学参数表观 Km Km增大不变减小最大速度Vmax不变降低降低林-贝氏作图斜率Km/Vmax增大增大不变纵轴截距1/Vmax不变增大增大横轴截距-1/Km增大不变减小与I结合的组分EE、ESES作用特征无抑制剂竞争性抑制 非竞争性抑制 反竞争性抑制第125页/共169页1选材：选择含酶最丰富的材料选材：选择含

35、酶最丰富的材料2破碎细胞：破碎细胞： 细胞外酶细胞外酶用水或缓冲液浸泡，得粗抽提液用水或缓冲液浸泡，得粗抽提液 细胞内酶细胞内酶研磨（动物细胞）等研磨（动物细胞）等 超声波（细菌细胞）等超声波（细菌细胞）等 一、酶的分离、提纯第126页/共169页3抽提： 用稀盐、稀酸、稀碱溶液；在合适的pH范围内，远离pI，温度04；4去核酸、去多糖： 鱼精蛋白或氯化锰去除核酸， 醋酸铅去除粘多糖；5纯化： 去除杂蛋白，利用溶解度，分子大小，电荷性质等的不同，进行分离纯化；6保存第127页/共169页由于酶的特殊性，在提纯过程中要注意 :1全部操作在低温04。 2在分离提纯过程中，不能剧烈搅拌。3在提纯溶剂

36、中加一些保护剂，如少量EDTA、少量-巯基乙醇。 4在分离提纯过程中要不断测定酶活力和蛋白质浓度，从而求得比活力，还要计算总活力。第128页/共169页酶的纯度用比活力表示酶的纯度用比活力表示比活力比活力=活力单位活力单位毫克蛋白毫克蛋白总活力总活力第129页/共169页第130页/共169页酶的活性酶促反应速度可在适宜的反应条件下，用单位时间内底物的消耗或产物的生成量来表示。 二、酶的活力测定二、酶的活力测定用酶活力测定来定性、定量的原因用酶活力测定来定性、定量的原因酶蛋白含量低；酶蛋白含量低；与多种蛋白混杂，提纯困难，难以直接定量。酶活力与多种蛋白混杂，提纯困难，难以直接定量。酶活力测定更

37、能反映酶的功能状态。测定更能反映酶的功能状态。第131页/共169页酶的活力单位酶的活力单位在最适条件下，单位时间内酶在最适条件下，单位时间内酶催化底物的减少量或产物生成量。催化底物的减少量或产物生成量。1961年国际酶学会议规定：年国际酶学会议规定：1个酶活力的个酶活力的国际单位（国际单位（IU）=特定条件下，一特定条件下，一分钟内生成分钟内生成1微摩尔产物的酶量。微摩尔产物的酶量。(1mol/min)第132页/共169页1972年国际酶学委员会又推荐年国际酶学委员会又推荐催量催量(Katal, Kat)单位单位:1个个Katal=最适条件下，每秒钟催化最适条件下，每秒钟催化1摩尔底物摩尔

38、底物 的酶量。的酶量。(1mol/sec)1 Kat=6 107 IU酶活力的习惯单位酶活力的习惯单位第133页/共169页第六节第六节 重要的酶类重要的酶类第134页/共169页第135页/共169页第136页/共169页第137页/共169页第138页/共169页3. 寡聚酶的意义亚基之间互相配合，完成功能；通过亚基之间的聚合与解聚进行活性调节。第139页/共169页二分布二分布 同工酶可以存在于同一机体的不同组织中，同工酶可以存在于同一机体的不同组织中， 亦存在于同一细胞的不同亚细胞结构中。亦存在于同一细胞的不同亚细胞结构中。第140页/共169页 NAD+ NADH + H+ OH C

39、H3-CH-COOH CH3-CO-COOH 乳酸乳酸 LDH 丙酮酸丙酮酸第141页/共169页每个酶分子有四个亚基；每个酶分子有四个亚基；亚基有两种：亚基有两种：心脏亚基（心脏亚基（H）；）；肌肉亚基（肌肉亚基（M）乳酸脱氢酶的同工酶乳酸脱氢酶的同工酶第142页/共169页乳酸乳酸 丙酮酸丙酮酸 LDH5骨骼肌:乳酸乳酸 丙酮酸丙酮酸 心肌:LDH1第143页/共169页人体各组织器官中人体各组织器官中LDH同工酶的分布同工酶的分布同工酶百分比同工酶百分比组织器组织器官官 LDH1 LDH2 LDH3 LDH4 LDH5心肌心肌 67 29 4 1 1肾肾 52 28 16 4 1肝肝 2

40、 4 11 27 56骨骼肌骨骼肌 4 7 21 27 41红细胞红细胞 42 36 15 5 2肺肺 10 20 30 25 15胰腺胰腺 30 15 50 - 5脾脾 10 25 40 25 5子宫子宫 5 25 44 22 4第144页/共169页*生理及临床意义在代谢调节上起着重要的作用；用于解释发育过程中阶段特有的代谢特征；同工酶谱的改变有助于对疾病的诊断；同工酶可以作为遗传标志，用于遗传分析研究。心肌梗死和肝病病人血清心肌梗死和肝病病人血清LDHLDH同工酶谱的变化同工酶谱的变化1 1酶酶活活性性心肌梗死酶谱心肌梗死酶谱正常酶谱正常酶谱肝病酶谱肝病酶谱2 23 34 45 5第14

41、5页/共169页第146页/共169页关键酶 四、四、 调节酶调节酶第147页/共169页 限速反应、限速酶与关键酶限速反应、限速酶与关键酶 概念：概念：在多酶体系催化的代谢途径中，各步酶促在多酶体系催化的代谢途径中，各步酶促 反应的速度不一样。其中，反应速度最慢，决定着反应的速度不一样。其中，反应速度最慢，决定着 整个代谢途径速率的少数一、二步反应，称整个代谢途径速率的少数一、二步反应，称为限速为限速 反应。反应。第148页/共169页 限速酶（关键酶）的限速酶（关键酶）的特点特点： 控制整个代谢途径的速率与方向。控制整个代谢途径的速率与方向。 往往在代谢途径的起始反应或分叉点起作往往在代谢

42、途径的起始反应或分叉点起作 用。用。 多受代谢途径终产物的反馈抑制。多受代谢途径终产物的反馈抑制。第149页/共169页磷酸化与脱磷酸化（最常见）第150页/共169页 酶的磷酸化与脱磷酸化酶的磷酸化与脱磷酸化 -OHThrSerTyr酶蛋白酶蛋白H2OPi磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸酶 ATPADP蛋白激酶蛋白激酶ThrSerTyr-O-PO32-酶蛋白酶蛋白第151页/共169页代谢物可与酶分子代谢物可与酶分子活性中心外活性中心外的部位的部位（变构中心）可逆地结合，使（变构中心）可逆地结合，使酶构象改变酶构象改变，从，从而改变酶的催化活性，此种调节方式称变构调而改变酶的催化活性，此种调节方式称变

43、构调节。节。第152页/共169页第153页/共169页 变构调节的机制变构酶催化亚基调节亚基变构效应剂：底物、终产物其他小分子代谢物变构酶常为多个亚基构成的寡聚体 第154页/共169页变构效应剂 + 酶的调节亚基酶的构象改变酶的活性改变（激活或抑制 ）疏松亚基聚合紧密亚基解聚酶分子多聚化第155页/共169页影影响响的的方方式式影影响响的的效效果果第156页/共169页四、核酶与抗体酶四、核酶与抗体酶 研究发现研究发现RNA分子具有酶的活性，称为核酶，又称为分子具有酶的活性，称为核酶，又称为核糖酶、类酶核糖酶、类酶、酶性酶性RNA。 1、核酶（核酶（ribozyme）：）：具有生物催化活性

44、的具有生物催化活性的RNA。 主要参与主要参与RNA的自我剪接过程。的自我剪接过程。 (一一)核酶核酶 (ribozyme)第157页/共169页 1982年美国年美国T. Cech等人发现四膜虫的等人发现四膜虫的rRNA前前体能在完全体能在完全没有蛋白质没有蛋白质的情况下进行自我加工，发的情况下进行自我加工，发现现RNA有催化活性有催化活性 Thomas Cech, University of Colorado at Boulder, USA 第158页/共169页 1983年美国年美国S.Altman等研究等研究RNaseP（由（由20%蛋白质和蛋白质和80%的的RNA组成），发现组成），发现RNaseP中的中的RNA可催化可催化E. coli tRNA的前体加工。的前体加工。 Sidney Altman Yale University New Haven, CT, USA 第159页/共169页 Cech和和Altman各自独立