生物化学酶PPT

1、第三章 酶Enzyme卜友泉卜友泉生物化学与分子生物学教研室生物化学与分子生物学教研室 重庆医科大学重庆医科大学本章主要内容本章主要内容p第一节第一节 概述概述p第二节第二节 酶的分子结构酶的分子结构p第三节第三节 酶的作用特点酶的作用特点及工作原理及工作原理p第四节第四节 影响酶促反应速度的因素影响酶促反应速度的因素p第五节第五节 酶活性的调节酶活性的调节p第六节第六节 酶的分类与命名酶的分类与命名p第七节第七节 酶和医学酶和医学第一节第一节 概述概述重点：酶的概念与化学本质重点：酶的概念与化学本质一、酶的发现与研究简史一、酶的发现与研究简史p公元前两千多年，我国已有酿酒记载。公元前两千多年

2、，我国已有酿酒记载。“昔者，帝女令仪狄作酒而美，进之禹，禹饮而甘之，昔者，帝女令仪狄作酒而美，进之禹，禹饮而甘之，曰曰:后世必有饮酒而之国者。后世必有饮酒而之国者。遂疏仪狄而绝旨酒遂疏仪狄而绝旨酒”。刘向。刘向 ; 酶：【酶：【五音集韻五音集韻】酒母也。酒母也。p1700s，观察到：胃液对肉的消化；植物提取物和唾液，观察到：胃液对肉的消化；植物提取物和唾液使淀粉转变为糖。使淀粉转变为糖。p1897年，年，Eduard Buchner意外意外发现并证明发酵过程发现并证明发酵过程并不需要完整的活细胞存在。这一贡献彻底推翻并不需要完整的活细胞存在。这一贡献彻底推翻“活力论活力论”观点。也打开了通向现

3、代酶学与现代生观点。也打开了通向现代酶学与现代生物化学的大门，物化学的大门，1907年的诺贝尔化学奖年的诺贝尔化学奖。p1878年，年，Wilhelm Khne首次提出首次提出酶酶(enzyme)的概念。的概念。p许多研究者开始鉴定酶的生物化学特性，发现与许多研究者开始鉴定酶的生物化学特性，发现与蛋白蛋白质质有关；但有关；但一些人认为酶不是蛋白质，辩称蛋白质只一些人认为酶不是蛋白质，辩称蛋白质只是酶分子的携带者，蛋白质本身并不具有催化活性是酶分子的携带者，蛋白质本身并不具有催化活性。p1926年，年，James B. Sumner发现脲酶是一个纯的蛋白质；发现脲酶是一个纯的蛋白质；并于并于19

4、37年再次发现过氧化氢酶也是蛋白质。年再次发现过氧化氢酶也是蛋白质。John H. Northrop和和Wendell M. Stanley则确认胃蛋白酶、胰蛋则确认胃蛋白酶、胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶是蛋白质。白酶和胰凝乳蛋白酶是蛋白质。p随后发现的随后发现的2千余种酶均证明是千余种酶均证明是蛋白质蛋白质。1946年度年度诺贝尔化学奖诺贝尔化学奖p1980s，Thomas R. Cech和和Sidney Altman分别在四膜分别在四膜虫的虫的RNA前体加工和细菌核糖核酸酶前体加工和细菌核糖核酸酶P复合物研究中复合物研究中发现：发现：RNA具有催化作用具有催化作用，并提出了，并提出了核酶核酶的概

5、念。的概念。p1994年，年，Gerald.F.Joyce等发现了具有催化活性的等发现了具有催化活性的DNA（为人工合成），称为（为人工合成），称为脱氧核酶脱氧核酶。Thomas R. CechSidney Altman1989年度年度诺贝尔化学奖诺贝尔化学奖p1902年，年，Victor Henri提出了酶动力学的定量理论，提出了酶动力学的定量理论，但没有得到有力的实验证实。但没有得到有力的实验证实。p1913年，年，Leonor Michaelis和其博士后和其博士后Maud Leonora Menten证实了证实了Henri的理论并扩展为的理论并扩展为米氏方程米氏方程。随后，。随后，G.

6、 E. Briggs and J. B. Haldane又对其进行了扩展。又对其进行了扩展。二、酶的概念及化学本质二、酶的概念及化学本质p概念：酶是具有催化功能的生物分子。概念：酶是具有催化功能的生物分子。约约4000余种，催化生物体内的众多化学反应，余种，催化生物体内的众多化学反应，并受到精确调节，保证体内代谢的高效有序并受到精确调节，保证体内代谢的高效有序进行。进行。* 酶促反应： 由酶催化的反应* 底物（substrate)：酶所催化的物质* 产物（product)：酶所催化的底物的转变物SPEp酶的化学本质：酶的化学本质：几乎所有酶均为几乎所有酶均为蛋白质蛋白质，部分为，部分为核酸核酸

7、。u核酶核酶(ribozyme)：具有催化功能的具有催化功能的RNA。第二节第二节 酶的分子结构酶的分子结构重点：活性中心、必需基团、辅酶重点：活性中心、必需基团、辅酶/辅基等辅基等概念；维生素概念；维生素辅酶辅酶/辅基辅基作用作用一、酶的不同存在形式一、酶的不同存在形式单体酶：单体酶：由由一条多肽链一条多肽链组成。组成。寡聚酶：寡聚酶：含含两条或以上多肽链两条或以上多肽链，即多个相，即多个相同或不同亚基以非共价键连接形成的酶。同或不同亚基以非共价键连接形成的酶。多酶体系：多酶体系：由由几种不同功能的酶几种不同功能的酶彼此聚合彼此聚合组成的多酶复合物。组成的多酶复合物。多功能酶：多功能酶：指一

8、些多酶体系在进化过程中指一些多酶体系在进化过程中由于基因的融合，由于基因的融合，多种不同催化功能存在多种不同催化功能存在于一条多肽链于一条多肽链中，这类酶称为多功能酶或中，这类酶称为多功能酶或串联酶。串联酶。蛋白质部分：酶蛋白非蛋白质部分：辅助因子全酶 holoenzyme二、酶的分子组成二、酶的分子组成单纯酶：指仅由氨基酸残基组成的酶。如淀粉酶等。结合酶apoenzymecofactorp按照分子组成分为两种：按照分子组成分为两种：p从化学本质上来讲，辅助因子可分为两类：从化学本质上来讲，辅助因子可分为两类：金属离子：金属离子：是最常见的辅助因子，约是最常见的辅助因子，约2/3的的酶含有金属

9、离子。酶含有金属离子。金属酶：金属酶：金属离子和酶结合紧密。如羧基肽酶。金属离子和酶结合紧密。如羧基肽酶。金属激活酶：金属激活酶：金属离子与酶的结合不甚紧密。金属离子与酶的结合不甚紧密。如己糖激酶等。如己糖激酶等。小分子有机化合物：小分子有机化合物：通常为维生素或其体内通常为维生素或其体内代谢转变生成的衍生物，见后。代谢转变生成的衍生物，见后。p按照与酶蛋白的结合程度，辅助因子又可分为：按照与酶蛋白的结合程度，辅助因子又可分为：辅酶辅酶(Coenzyme)：与酶蛋白结合疏松与酶蛋白结合疏松，可用可用透析或超滤方法除去。透析或超滤方法除去。辅基辅基(Prosthetic group)：与酶蛋白结

10、合紧密与酶蛋白结合紧密，不能用不能用透析或超滤法除去。透析或超滤法除去。三、维生素与辅助因子三、维生素与辅助因子p定义：维生素是维持人体正常生理功能或细胞正常代定义：维生素是维持人体正常生理功能或细胞正常代谢所必需的营养物质，人体的需要量极小（常以毫克谢所必需的营养物质，人体的需要量极小（常以毫克或微克计），但在体内不能合成或合成量很少，必须或微克计），但在体内不能合成或合成量很少，必须由食物供给的一类小分子有机化合物。由食物供给的一类小分子有机化合物。p主要分为两类：主要分为两类：脂溶性脂溶性维生素：包括维生素：包括VitA、D、E 、K 。水溶性水溶性维生素：包括维生素：包括B族维生素族维

11、生素、VitC两类。两类。pB族维生素族维生素主要参与形成酶的辅助因子，具体见下表。主要参与形成酶的辅助因子，具体见下表。名称名称别名别名活性形式活性形式作用作用VitB1硫胺素硫胺素TPP-酮酸氧化脱羧酶的辅基酮酸氧化脱羧酶的辅基VitB2核黄素核黄素FMN;FAD 黄素酶黄素酶的辅基的辅基(传递氢传递氢)VitPP尼克酸尼克酸, 尼克酰胺尼克酰胺NAD+; NADP+多种多种脱氢酶脱氢酶的辅酶的辅酶(传递氢传递氢)VitB6吡哆醇吡哆醇吡哆醛吡哆醛吡哆胺吡哆胺磷酸吡哆醛磷酸吡哆醛磷酸吡哆胺磷酸吡哆胺氨基酸脱羧酶和转氨酶氨基酸脱羧酶和转氨酶的辅基的辅基泛酸泛酸遍多酸遍多酸CoA酰基转移酶酰基

12、转移酶的辅酶的辅酶生物素生物素VitH生物素生物素羧化酶的辅基羧化酶的辅基叶酸叶酸FH4一碳单位转移酶的辅酶一碳单位转移酶的辅酶VitB12钴胺素钴胺素甲钴胺素甲钴胺素甲基转移酶的辅酶甲基转移酶的辅酶维生素与常见的辅酶维生素与常见的辅酶/辅基辅基（1）VitB2(核黄素核黄素)FMN和和FAD，是黄素酶的辅基，是黄素酶的辅基(传递氢传递氢)。 黄素单核苷酸（黄素单核苷酸（FMN）Flavin mononucleotideCH2OOOHOHHHHCH2HOPOHONNNNNH2OPOHOCCHOHCHOHHOHCHHNHNNNOOH3CH3C1458910黄素腺嘌呤二核苷酸（黄素腺嘌呤二核苷酸（

13、FAD）Flavin adenine dinucleotide异咯嗪核醇腺嘌呤FMN和和FAD递氢机制递氢机制 RNHNNNOOH3CH3CFMN/FAD1458910RNHNHHNNOOH3CH3C1458910+ 2HFMNH2/FADH2（氧化型）（氧化型）（还原型）（还原型）（2）VitPP(尼克酸尼克酸,尼克酰胺尼克酰胺)NAD+/NADP+ ，多种脱氢酶的辅酶，多种脱氢酶的辅酶(传递氢传递氢)尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸 NAD+Nicotinamide adenine dinucleotide尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸 NADP+加上磷酸

14、则为NADP+NAD+（NADP+）的递氢机制）的递氢机制NAD+或或NADP+（氧化型）（氧化型）NADH或或NADPH （还原型）（还原型）（3）泛酸）泛酸(遍多酸遍多酸)辅酶辅酶A（CoA），是酰基转移酶的辅酶），是酰基转移酶的辅酶泛酸泛酸巯基乙胺巯基乙胺3-P-ADPp酶的活性中心：酶的活性中心：酶分子中酶分子中某些必需基团在一级结构某些必需基团在一级结构上可能相距很远，但在空上可能相距很远，但在空间结构上彼此靠近，形成间结构上彼此靠近，形成具有特定空间结构的区域，具有特定空间结构的区域，能能与底物特异结合与底物特异结合并并催化催化底物转化为产物底物转化为产物，这一区，这一区域称为酶的

15、活性中心或活域称为酶的活性中心或活性部位。性部位。p酶的活性中心是酶分子执酶的活性中心是酶分子执行其催化功能的部位行其催化功能的部位。四、酶的活性中心四、酶的活性中心(active center)胰蛋白酶胰蛋白酶 (Trypsin in Pancreas)p必需基团：必需基团：指酶分子中氨基酸残基侧链上的一些指酶分子中氨基酸残基侧链上的一些与酶与酶催化活性密切相关的化学基团催化活性密切相关的化学基团。胰凝乳蛋白酶的活性中心胰凝乳蛋白酶的活性中心Chymotrypsin Active center一级结构一级结构空间结构空间结构活性中心活性中心所有基团活性中心内活性中心外的必需基团：维持酶空间构

16、象等必需基团结合基团：结合底物其它催化基团：催化底物转变成产物p酶分子中的化学基团酶分子中的化学基团：第三节第三节 酶的作用特点与工作原理酶的作用特点与工作原理重点：酶的特性重点：酶的特性一、酶催化作用的特点一、酶催化作用的特点（一）与一般催化剂的共性SPEp在催化反应的过程中自身的质和量保持不变；在催化反应的过程中自身的质和量保持不变；p只能催化热力学上允许的反应；只能催化热力学上允许的反应；p只能缩短达到化学平衡的时间，但不改变反应的平只能缩短达到化学平衡的时间，但不改变反应的平衡点即平衡常数；衡点即平衡常数；p加速反应的机制都是加速反应的机制都是降低反应的活化能降低反应的活化能。（二）酶

17、与一般催化剂的区别（二）酶与一般催化剂的区别即即酶的特性酶的特性p高效性高效性p专一性专一性(高度特异性高度特异性)p可调节性可调节性p不稳定性不稳定性酶与一般催化剂催化效率的比较酶与一般催化剂催化效率的比较底物底物 催化剂催化剂 反应温度反应温度 反应速度常数反应速度常数尿素尿素 H + 62 7.4 10-7 脲酶脲酶 21 5.0 106过氧化氢过氧化氢 Fe 2+ 22 56 过氧化氢酶过氧化氢酶 22 3.5 107 与不加催化剂相比提高与不加催化剂相比提高1081020，与普通催化剂相比提高，与普通催化剂相比提高1071013n 酶具有极高的催化效率（高效性）酶具有极高的催化效率（

18、高效性） 酶的催化效率比非催化反应高约酶的催化效率比非催化反应高约1081020倍，比一倍，比一般催化剂高约般催化剂高约1071013倍。倍。酶催化高效率的原因：酶比一般催化剂酶催化高效率的原因：酶比一般催化剂能更有效地降能更有效地降低反应活化能低反应活化能，促进底物形成过渡态而加快反应速度。，促进底物形成过渡态而加快反应速度。 活化能：活化能：分子从初态转变为激活态所需的能量。分子从初态转变为激活态所需的能量。酶促反应活化能的改变酶促反应活化能的改变n 高度专一性：高度专一性：即即酶对底物的高度选择性或特异性酶对底物的高度选择性或特异性。 即一种酶仅作用于一种或一类化合物，或一定的即一种酶仅

19、作用于一种或一类化合物，或一定的化学键，催化一定的化学反应，生成一定的产物。化学键，催化一定的化学反应，生成一定的产物。 常见类型：常见类型：绝对专一性、相对专一性绝对专一性、相对专一性立体异构体专一性立体异构体专一性光学异构体专一性光学异构体专一性 根据酶的特异性高低分为：根据酶的特异性高低分为：绝对特异性：绝对特异性：即一种酶只作用于一种特定结构的底即一种酶只作用于一种特定结构的底物，催化一种特定反应，生成一种特定结构的产物。物，催化一种特定反应，生成一种特定结构的产物。相对特异性：相对特异性：即酶作用于一类化合物或一种化学键。即酶作用于一类化合物或一种化学键。R1: Lys, ArgR2

20、: 不是不是ProR3: Tyr, Trp, PheR4: 不是不是 Pro 根据酶对底物的立体异构体有无选择性，可区分根据酶对底物的立体异构体有无选择性，可区分立体立体异构体专一性异构体专一性。胡索酸酶胡索酸酶反丁烯二酸反丁烯二酸(延胡索酸延胡索酸)苹果酸苹果酸 根据酶对底物的光学异构体有无选择性，可区分根据酶对底物的光学异构体有无选择性，可区分光学光学异构体专一性异构体专一性。乳酸乳酸丙酮酸丙酮酸乳酸脱氢酶乳酸脱氢酶n 可调节性：可调节性： 酶促反应受多种因素的调控，以适应机体对不断酶促反应受多种因素的调控，以适应机体对不断变化的内外环境和生命活动的需要。变化的内外环境和生命活动的需要。

21、酶的调节方式主要包括酶的调节方式主要包括酶含量酶含量和和酶活性酶活性的调节。的调节。 基本模式：各种细胞内外环境因素基本模式：各种细胞内外环境因素 调节酶的调节酶的活性活性和和含量含量 调节代谢等过程。调节代谢等过程。n 不稳定性：不稳定性： 多数酶是蛋白质等生物大分子，因此酶的作用条多数酶是蛋白质等生物大分子，因此酶的作用条件一般比较温和，在中性件一般比较温和，在中性pH、常温和常压下进、常温和常压下进行，强酸、强碱、高温条件均易使酶发生变性而行，强酸、强碱、高温条件均易使酶发生变性而失去活性。失去活性。二、酶催化作用的机制（工作原理）二、酶催化作用的机制（工作原理）p酶比一般催化剂能更有效

22、地降低反应酶比一般催化剂能更有效地降低反应活化能活化能。p 诱导契合假说：诱导契合假说： 是指酶与底物接近时，其结构是指酶与底物接近时，其结构相互诱导、相互变相互诱导、相互变形和相互适应形和相互适应，进而相互结合，形成，进而相互结合，形成E-S复合物复合物。 这种结合不同于锁这种结合不同于锁-钥机械关系。钥机械关系。 酶的构象改变酶的构象改变有利于与底物结合；而底物在酶的有利于与底物结合；而底物在酶的诱导下也发生变形，处于不稳定的过渡态，易受诱导下也发生变形，处于不稳定的过渡态，易受酶的催化攻击。酶的催化攻击。实实例：己糖激酶例：己糖激酶酶的空酶的空间构间构象象变变化化Glucose第四节第四

23、节 酶促反应动力学酶促反应动力学 - 影响酶促反应速度的因素影响酶促反应速度的因素一、相关基本概念一、相关基本概念p 酶促反应动力学酶促反应动力学 主要研究酶促反应速度及其影响因素。主要研究酶促反应速度及其影响因素。 研究前提为：研究前提为：在研究某一因素对酶促反应速度在研究某一因素对酶促反应速度影响时，固定其它因素不变；影响时，固定其它因素不变；单底物、单产物单底物、单产物反应；反应；反应速度取其反应速度取其初速度初速度，即底物的消耗量，即底物的消耗量很小（一般在很小（一般在5以内）时的反应速度。以内）时的反应速度。产产物物0反应时间反应时间酶促反应进程曲线酶促反应进程曲线p 酶促反应速度酶

24、促反应速度 在规定的反应条件下，在规定的反应条件下，单位时间内底物的消耗量单位时间内底物的消耗量和产物的生成量和产物的生成量。 常用常用初速度初速度表示，即底物消耗小于表示，即底物消耗小于5反应时段反应时段内的平均速度；此时底物浓度变化对反应速度影内的平均速度；此时底物浓度变化对反应速度影响很小，反应速度相对恒定。响很小，反应速度相对恒定。p 酶活性酶活性 指的是指的是酶的催化能力酶的催化能力， 用用酶促反应速度酶促反应速度来衡量来衡量。 酶活性检测在临床诊断等工作中具有重要意义。酶活性检测在临床诊断等工作中具有重要意义。p 酶活性单位酶活性单位（实验课讲授）（实验课讲授） 是衡量酶活力大小的

25、尺度。是衡量酶活力大小的尺度。 即在规定条件下，在即在规定条件下，在单位时间单位时间(s、min或或h)内生内生成一定量成一定量(mg、g、mol等等)的产物或消耗一定的产物或消耗一定数量的底物数量的底物所需的酶量所需的酶量。 二、影响酶促反应速度二、影响酶促反应速度(酶活性酶活性)的因素的因素p 底物浓度底物浓度p 酶浓度酶浓度p pHp 温度温度p 激活剂激活剂p 抑制剂抑制剂1. 底物浓度对酶促反应速度的影响底物浓度对酶促反应速度的影响svVm0 当当S较低时，较低时，V与与S成正比；反应为一级反应。成正比；反应为一级反应。 随着随着S的增高，的增高， V不再成正比例加速；为混合级反应。

26、不再成正比例加速；为混合级反应。 当当S高达一定程度，高达一定程度，V达最大；为零级反应。达最大；为零级反应。p在其他因素不变、且底物浓度远远大于酶浓在其他因素不变、且底物浓度远远大于酶浓度的情况下，底物浓度的变化对反应速度影度的情况下，底物浓度的变化对反应速度影响的作图呈矩形双曲线。响的作图呈矩形双曲线。1913年年Michaelis和和Menten提出反应速度与底提出反应速度与底物浓度关系的数学方程式，即物浓度关系的数学方程式，即米米-曼氏方程曼氏方程式，式，简称简称米氏方程米氏方程(Michaelis equation)。米氏方程：V=VmaxSKm + SS：底物浓度底物浓度V：不同不

27、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m：米氏常数米氏常数Km的意义：（1） Km值等于值等于酶促反酶促反应速度达到最大反应速度应速度达到最大反应速度一半时的底物浓度一半时的底物浓度；其单；其单位是浓度单位。位是浓度单位。KmS 2Km + S Vmax VmaxSV=VmaxSKm + S（2） Km值近似等于值近似等于ES的解离常数，可的解离常数，可反反映酶与底物亲和力的大小映酶与底物亲和力的大小（数值越小则亲合（数值越小则亲合力越高力越高 ）。）。（3）Km是是酶的特征性常数酶的特征性常数，主要取决于酶主要取决于酶和底物的结构和底物的结构，与酶和底物的浓度无关，但

28、，与酶和底物的浓度无关，但受到反应环境（如受到反应环境（如pH、温度等）的影响。、温度等）的影响。Vm的意义：Vm是酶完全被底物饱和时的反应速度，即最是酶完全被底物饱和时的反应速度，即最大反应速度，与酶浓度成正比。大反应速度，与酶浓度成正比。svVm0p当底物浓度大大超过酶浓度即 S E ，反应速度和酶浓度变化呈正比。2. 酶浓度对酶促反应速度的影响酶浓度对酶促反应速度的影响VmE03. 温度对酶促反应速度的影响温度对酶促反应速度的影响最适温度最适温度双重效应双重效应：升高温度一方面可：升高温度一方面可加快酶促反应加快酶促反应速度速度，同时也，同时也增加酶变性增加酶变性的机会。的机会。最适温度

29、最适温度：酶促反应速率最快时反应体系的：酶促反应速率最快时反应体系的温度温度。不是酶的特征性常数不是酶的特征性常数。4. pH值对酶促反应速度的影响值对酶促反应速度的影响最适pH值最适最适pH值值：酶催化活性最高时反应体系的：酶催化活性最高时反应体系的pH。不是酶的特征性常数不是酶的特征性常数。5. 激活剂对酶促反应速度的影响激活剂对酶促反应速度的影响激活剂激活剂：使酶从无活性变为有活性，或使酶：使酶从无活性变为有活性，或使酶活性增加的物质。如：活性增加的物质。如：金属离子：金属离子：Mg2+ 、 K+、 Mn2+阴离子：阴离子：Cl-有机物：胆汁酸盐有机物：胆汁酸盐分为：分为：必需激活剂：如

30、必需激活剂：如Mg2+对己糖激酶对己糖激酶非必需激活剂非必需激活剂6. 抑制剂对酶促反应速度的影响抑制剂对酶促反应速度的影响抑制剂抑制剂：凡能使酶催化活性下降而不引起酶：凡能使酶催化活性下降而不引起酶蛋白变性的物质。蛋白变性的物质。抑制剂与变性剂的抑制剂与变性剂的区别区别：抑制剂抑制剂对酶有一定的对酶有一定的选择性选择性，而变性剂对，而变性剂对酶没有选择性酶没有选择性不可逆抑制可逆抑制 竞争性抑制非竞争性抑制反竞争性抑制抑制的类型：抑制的类型：（1）不可逆抑制）不可逆抑制(Irreversible inhibition)抑制剂通常以抑制剂通常以共价键共价键与酶蛋白活性中心上的与酶蛋白活性中心上

31、的必需基团结合，使酶活性消失。必需基团结合，使酶活性消失。不能用透析、超滤方法去除抑制剂。不能用透析、超滤方法去除抑制剂。p实例实例1：有机磷农药中毒：有机磷农药中毒机制：机制：有机磷抑制胆碱酯酶有机磷抑制胆碱酯酶（与酶分子上的羟基结（与酶分子上的羟基结合）合）酶失活酶失活乙酰胆碱积蓄乙酰胆碱积蓄中毒。中毒。解毒：可用解磷定解毒解毒：可用解磷定解毒PXROROO+E-OHPOROROOEHXPOROROOE+NCH3CHNOHE-OHNCH3CHNO+POOROR+有机磷化合物羟基酶磷酰化酶(失活)解磷定磷酰化酶(失活)*乙酰胆碱酯酶是羟基酶，与有机磷农药共价结合后失活，乙酰胆碱酯酶是羟基酶，

32、与有机磷农药共价结合后失活，使兴奋性神经递质乙酰胆碱不能及时清除降解。使兴奋性神经递质乙酰胆碱不能及时清除降解。*有机磷农药：敌百虫、敌敌畏、乐果杀虫剂有机磷农药：敌百虫、敌敌畏、乐果杀虫剂1059等等p实例实例2：重金属离子：重金属离子/路易士气中毒路易士气中毒机制：机制：重金属离子和路易士气抑制巯基酶重金属离子和路易士气抑制巯基酶，与酶分子的巯基结合。与酶分子的巯基结合。解毒：可用二巯基丙醇解毒。解毒：可用二巯基丙醇解毒。ClAsClCHCHCl+ ESHSHESAsSCHCHCl+2HCl路易士气路易士气失活的酶失活的酶ESSAsCHCHCl+CH2SHCHSHCH2OHESHSH+CH

33、2SCHSCH2OHAsCHCHCl巯基酶巯基酶失活的酶失活的酶酸酸二巯基丙醇二巯基丙醇巯基酶巯基酶中中毒毒解解毒毒（2）可逆抑制）可逆抑制(Reversible inhibition)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p抑制剂与酶蛋白通过抑制剂与酶蛋白通过非共价键非共价键可逆性结合，使可逆性结合，使酶活性降低或消失。酶活性降低或消失。p可用透析或超滤方法将抑制剂除去。可用透析或超滤方法将抑制剂除去。 竞争性抑制竞争性抑制(Competitive inhibition)抑制剂与底物结构相似抑制剂与底物结构相似，可与底物竞争酶的，可与底物竞争酶的活性中心，与酶形

34、成可逆的活性中心，与酶形成可逆的EI复合物，减少复合物，减少酶与底物结合的机会，从而抑制酶活性。酶与底物结合的机会，从而抑制酶活性。该抑制作用可通过增加底物浓度来解除。该抑制作用可通过增加底物浓度来解除。抑制程度取决于抑制剂与酶的相对亲和力及抑制程度取决于抑制剂与酶的相对亲和力及I/S。动力学特点动力学特点：Vmax不变，不变，Km增大。增大。COOHCOOHCH2丙二酸丙二酸琥珀酸延胡索酸延胡索酸p实例实例1：丙二酸对琥珀酸脱氢酶的抑制：丙二酸对琥珀酸脱氢酶的抑制琥珀酸脱氢酶COOHH2N对氨基苯甲酸 FH2合成酶合成酶二氢叶酸二氢叶酸(FH2)SO2NHRH2N磺胺药磺胺药p实例实例2：磺

35、胺类药物抑制二氢叶酸合成酶：磺胺类药物抑制二氢叶酸合成酶磺胺类药物与对氨基苯甲酸结构类似，可竞争性地磺胺类药物与对氨基苯甲酸结构类似，可竞争性地抑制二氢叶酸合成酶，抑制叶酸的合成，进而影响抑制二氢叶酸合成酶，抑制叶酸的合成，进而影响细菌核酸的合成，使细菌生长繁殖受到抑制。细菌核酸的合成，使细菌生长繁殖受到抑制。非竞争性抑制非竞争性抑制(Noncompetitive inhibition)抑制剂抑制剂与酶活性中心以外的部位结合与酶活性中心以外的部位结合，不影响，不影响酶与底物的结合，抑制剂与底物无竞争关系。酶与底物的结合，抑制剂与底物无竞争关系。抑制程度抑制程度取决于抑制剂的浓度取决于抑制剂的浓

36、度。动力学特点动力学特点：Vmax变小，变小，Km不变。不变。反竞争性抑制反竞争性抑制(Uncompetitive inhibition)抑制剂抑制剂仅与酶和底物形成的中间产物仅与酶和底物形成的中间产物(ES) 结合结合，使中间产物的量下降。使中间产物的量下降。动力学特点动力学特点：Vmax降低，降低，Km减小。减小。第五节第五节 酶的调节酶的调节重点：化学修饰重点：化学修饰/变构调节、酶原及其变构调节、酶原及其激活、同工酶等概念激活、同工酶等概念酶活性的调节（快速调节）酶含量的调节（慢速调节）酶蛋白合成的诱导与阻遏酶蛋白的降解化学修饰 变构调节酶原激活等 酶的调节pCovalent modi

37、fication / Chemical modification p概念：酶蛋白的某些基团概念：酶蛋白的某些基团在另一种酶的催化下在另一种酶的催化下发生可逆的发生可逆的共价修饰共价修饰，从而引起酶活性的改变，从而引起酶活性的改变，称为化学修饰调节，也称共价修饰调节。称为化学修饰调节，也称共价修饰调节。p主要方式：包括主要方式：包括磷酸化和脱磷酸化磷酸化和脱磷酸化、乙酰化和、乙酰化和脱乙酰化、甲基化和脱甲基化、腺苷化和脱腺脱乙酰化、甲基化和脱甲基化、腺苷化和脱腺苷化等，其中以磷酸化和去磷酸化修饰苷化等，其中以磷酸化和去磷酸化修饰最常见最常见。一、酶活性的调节一、酶活性的调节快速调节快速调节1.

38、酶的化学修饰酶的化学修饰(共价修饰共价修饰 )酶的磷酸化与去磷酸修饰酶的磷酸化与去磷酸修饰2. 酶的变构调节酶的变构调节(Allosteric regulation)p概念：概念：小分子物质小分子物质与酶蛋白的与酶蛋白的活性中心以外的某一活性中心以外的某一部位部位特异地结合，引起酶蛋白分子特异地结合，引起酶蛋白分子构象变化构象变化，进而进而改变酶的活性改变酶的活性，此现象称为变构效应或，此现象称为变构效应或变构作用。变构作用。受变构调节的酶即称作受变构调节的酶即称作变构酶变构酶或或别构酶别构酶。导致变构效应的小分子物质称为导致变构效应的小分子物质称为变构效应剂变构效应剂。变构变构效应剂结合效应

39、剂结合的位点称为的位点称为变构位点变构位点。 酶的酶的活性中心活性中心所在的位点称为所在的位点称为催化位点催化位点。p变构酶的特点：变构酶的特点：变构酶通常是调节代谢的关键酶，在细胞内控制变构酶通常是调节代谢的关键酶，在细胞内控制着代谢通路的闸门，催化的反应常是不可逆反应。着代谢通路的闸门，催化的反应常是不可逆反应。其动力学特征不符合米氏方程，其动力学特征不符合米氏方程，V与与S关系为关系为S形形曲线曲线（米氏方程为（米氏方程为矩形双曲线矩形双曲线）。）。0.110.11别构酶与米氏酶的动力学曲线比较别构酶与米氏酶的动力学曲线比较p酶原酶原(zymogen)：在细胞内合成和初分泌的在细胞内合成

40、和初分泌的无活性无活性的的酶的前体酶的前体。p酶原激活：酶原激活：在一定条件下，由在一定条件下，由无活性的酶原无活性的酶原转变为转变为有催有催化活性的酶化活性的酶的过程，其的过程，其实质实质是酶的活性中心是酶的活性中心形成或暴露的过程。形成或暴露的过程。3. 酶原及其激活酶原及其激活p生理意义：生理意义：可视为有机体对酶活性的一种特殊调节方式，可视为有机体对酶活性的一种特殊调节方式，保证酶在需要时在适当的部位、适当的时间保证酶在需要时在适当的部位、适当的时间发挥作用，避免在不需要时发挥活性而对组发挥作用，避免在不需要时发挥活性而对组织细胞造成损伤。酶原还可以视为酶的一种织细胞造成损伤。酶原还可

41、以视为酶的一种贮存形式。贮存形式。p常见实例：常见实例：在消化系统、凝血系统中的消化酶原、凝血在消化系统、凝血系统中的消化酶原、凝血酶原。酶原。二、酶含量的调节二、酶含量的调节n 酶蛋白合成的诱导与阻遏酶蛋白合成的诱导与阻遏 是对编码酶蛋白的基因的表达进行调节。是对编码酶蛋白的基因的表达进行调节。 在转录水平上促进酶生物合成的作用称为在转录水平上促进酶生物合成的作用称为诱导作诱导作用用；在转录水平上减少酶生物合成的作用称为；在转录水平上减少酶生物合成的作用称为阻阻遏作用遏作用。n 酶蛋白的降解酶蛋白的降解 酶蛋白的降解与一般蛋白质的降解途径相同，主酶蛋白的降解与一般蛋白质的降解途径相同，主要包

42、括要包括溶酶体蛋白酶降解途径溶酶体蛋白酶降解途径（不依赖（不依赖ATP的降的降解途径）和解途径）和非溶酶体蛋白酶降解途径非溶酶体蛋白酶降解途径（依赖（依赖ATP和泛素的降解途径）。和泛素的降解途径）。三、同工酶三、同工酶(isoenzyme)p定义：定义：指催化相同的化学反应，但酶蛋白的分子结构、理指催化相同的化学反应，但酶蛋白的分子结构、理化性质、免疫学性质及组织学分布等不同的一组酶。化性质、免疫学性质及组织学分布等不同的一组酶。p部位：部位：同工酶往往存在于同一种属或同一个体的同工酶往往存在于同一种属或同一个体的不同组织不同组织或同一细胞的或同一细胞的不同亚细胞结构不同亚细胞结构中。中。p

43、临床意义：临床意义：用于临床诊断。用于临床诊断。p实例：实例：乳酸脱氢酶（乳酸脱氢酶（lactate dehydrogenase, LDH）乳酸脱氢酶的乳酸脱氢酶的5种同工酶种同工酶(LDH1 LDH5)p乳酸脱氢酶（乳酸脱氢酶（LDH）LDH是最先发现的同工酶，为四聚体酶。其亚是最先发现的同工酶，为四聚体酶。其亚基有两型：骨骼肌型（基有两型：骨骼肌型（M 型）和心肌型（型）和心肌型（H 型），这两型亚基以不同的比例组成五种同工型），这两型亚基以不同的比例组成五种同工酶酶LDH1LDH5。人体心、肝和骨骼肌人体心、肝和骨骼肌LDHLDH同工酶谱同工酶谱组织器官组织器官 LDH1 LDH2 LD

44、H3 LDH4 LDH5 （ 占总占总 LDH活性的百分比）活性的百分比） 心心 3570 2845 216 06 05 肝肝 08 210 333 627 308 骨骼肌骨骼肌 110 418 838 936 4097正常血清正常血清 27.12.8 34.7 4.3 20.9 2.4 11.7 3.3 57 2.9临床意义临床意义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第六节第六节 酶的分类与命名酶的分类与命名一、酶的分类一、酶的分类根据酶所催化的反

45、应类型和机理，分为根据酶所催化的反应类型和机理，分为6大类：大类： 氧化还原酶；氧化还原酶； 转移酶；转移酶； 水解酶；水解酶； 裂解酶；裂解酶； 异构酶；异构酶； 合成酶；合成酶；进一步分类：进一步分类：例如：乳酸脱氢酶例如：乳酸脱氢酶二、酶的命名二、酶的命名 习惯命名法：习惯命名法：根据酶所催化的底物、反应的根据酶所催化的底物、反应的性质以及酶的来源而定，常出现一酶多名情性质以及酶的来源而定，常出现一酶多名情况，易混乱。况，易混乱。 系统命名法系统命名法：它标明酶的所有底物与反应性：它标明酶的所有底物与反应性质。底物名称之间以质。底物名称之间以“：”分隔。比较繁琐，分隔。比较繁琐，难于推广

46、。难于推广。 推荐名称：推荐名称：从每种酶的数个习惯名称中选定从每种酶的数个习惯名称中选定一个简便实用的推荐名称。一个简便实用的推荐名称。分类分类定义定义举例举例推荐名称推荐名称（系统名称）（系统名称）EC编号编号催化的反应催化的反应氧化还原氧化还原酶类酶类催化底物进行氧化还原催化底物进行氧化还原反应的酶类反应的酶类乙醇脱氢酶乙醇脱氢酶（乙醇：（乙醇：NAD+ 氧化还原氧化还原酶）酶）EC 1.1.1.1乙醇乙醇+NAD+ 乙醛乙醛 + NADH + H+ 转移酶类转移酶类催化底物之间进行某些催化底物之间进行某些基团的转移或交换的酶基团的转移或交换的酶类类天冬氨酸氨基转移酶天冬氨酸氨基转移酶（

47、L-天冬氨酸：天冬氨酸： -酮戊二酮戊二酸氨基转移酶）酸氨基转移酶）EC 2.6.1.1L-天冬氨酸天冬氨酸+ a-酮戊二酮戊二酸酸 草酰乙酸草酰乙酸 + L-谷谷氨酸氨酸水解酶类水解酶类催化底物发生水解反应催化底物发生水解反应的酶类的酶类葡萄糖葡萄糖6-磷酸酶磷酸酶（D-葡萄糖葡萄糖-6-磷酸水解磷酸水解酶）酶）EC 3.1.3.9D-葡萄糖葡萄糖-6-磷酸磷酸+ H2O D-葡萄糖葡萄糖 + H3PO4裂解酶类裂解酶类(或裂合酶或裂合酶类类)催化从底物移去一个基催化从底物移去一个基团并留下双键的反应或团并留下双键的反应或其逆反应的酶类其逆反应的酶类醛缩酶醛缩酶（酮糖（酮糖-1-磷酸裂解酶）

48、磷酸裂解酶）EC 4.1.2.7酮糖酮糖-1-磷酸磷酸 磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮 + 醛醛异构酶类异构酶类催化各种同分异构体、催化各种同分异构体、几何异构体或光学异构几何异构体或光学异构体之间相互转化的酶类体之间相互转化的酶类磷酸果糖异构酶磷酸果糖异构酶（D-葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酮磷酸酮-醇醇异构酶）异构酶）EC 5.3.1.9D-葡萄糖葡萄糖-6-磷酸磷酸 D-果糖果糖-6-磷酸磷酸合成酶类合成酶类(或连接酶或连接酶类类)催化两分子底物合成为催化两分子底物合成为一分子化合物，同时偶一分子化合物，同时偶联有联有ATP的磷酸键断裂的磷酸键断裂释能的酶类释能的酶类谷氨酰胺合成酶谷氨酰胺合成酶（L-谷氨酸：氨连接酶）谷氨酸：氨连接酶）EC 6.3.1.2L-谷氨酸谷氨酸+ATP+NH3 L-谷氨酰胺谷氨酰胺 + ADP + 磷酸磷酸第七节第七节 酶与医学酶与医学酶缺乏或异常引起的疾病酶缺乏或异常引起的疾病酶酶 疾疾 病病苯丙氨酸羟化酶苯丙氨酸羟化酶 苯丙酮酸尿苯丙酮酸尿症症6-6-磷酸葡萄糖脱氢酶磷酸葡萄糖脱氢酶 蚕豆病蚕豆病酪氨酸酶酪氨酸酶 白化病白化病细胞色素氧化酶细胞色素氧化酶 氰化物中毒氰化物中毒胆碱酯酶胆碱酯酶 有机磷中毒有机磷中毒1. 酶与疾病的发生酶与疾病的发生酶的结构、含