生物化学 酶课件

1、第七章 酶enzyme 1导 学1. 掌握酶的分子组成与活性中心，酶促反应特点，酶的调节； 2. 熟悉酶促反应动力学，酶活性测定与酶活性单位；3. 了解酶促反应机制， 酶的命名与分类，酶与医学的关系。2006-82第七章 酶教学内容酶的分子结构与活性中心酶促反应特点与机制酶促反应动力学酶的调节酶的命名与分类 酶与医学的关系2006-83第七章 酶酶(enzyme)：生物活细胞产生的具有催化作用的蛋白质，又称为生物催化剂核酶(ribozyme)：具有催化作用的核酸2006-84第七章 酶第一节酶的分子结构与活性中心2006-85第七章 酶一、酶的分子组成 蛋白质部分（酶蛋白）+非蛋白质部分（辅助

2、因子）结合酶单纯酶小分子有机化合物（B族维生素）无机金属离子辅酶辅基酶= 全酶（有活性）2006-87第七章 酶金属离子作为辅助因子的作用：（1）稳定酶蛋白活性构象（2）参与构成酶的活性中心（3）连接酶和底物的桥梁（4）中和阴离子2006-88第七章 酶辅酶或辅基名称 所含维生素 转移基团或原子TPP维生素B1羟乙基FMN维生素B2氢原子(电子)FAD同上同上NAD+烟酰胺同上NADP+同上同上磷酸吡哆醛吡哆醛氨基辅酶A(CoA)泛酸酰基生物素生物素二氧化碳四氢叶酸叶酸一碳单位钴胺素辅酶类维生素B12甲基硫辛酸硫辛酸酰基和氢原子含B族维生素的辅酶(或辅基)及其在催化中的作用2006-810第七

3、章 酶二、酶的活性中心必需基团：酶分子中与酶活性相关的基团（羟基、巯基、咪唑基和羧基）活性中心内必需基团结合和催化活性中心外必需基团维持酶构象 活性中心：酶分子表面与底物结合并将底物转化为产物的空间结构区域结合基团催化基团2006-811第七章 酶2006-812第七章 酶一、酶促反应的特点高度不稳定性 具高度的催化效率具高度特异性（专一性）酶活力的可调节性 第二节 酶促反应的特点与机制2006-814第七章 酶二、酶促反应的机制酶作用特异性的机制诱导契合学说 2006-815第七章 酶一、底物浓度对反应速度的影响E+S ES E+PK1 K3K22006-817第七章 酶2006-818第七

4、章 酶（一）米曼氏方程式 1913年，L.Michaelis和M.L.Menten提出米氏方程式V=Km+SVmSKm 米氏常数Vm最大反应速度Km K2 K3K12006-819第七章 酶 = 1/2 Vm， 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（二）Km的意义2006-820第七章 酶（三）Km值和Vm值的求法 双倒数作图法（林贝氏作图法）（y = a x + b）v1=VmKm.S1+1Vm2006-821第七章 酶二、酶浓度对反应速度的影响当S E时，则 V E2006-8

5、22第七章 酶最适温度：使V达到最大时的反应温度2006-824第七章 酶影响酶、底物、辅助因子等的解离程度 体外实验选取适当缓冲液四、 pH对反应速度的影响2006-825第七章 酶激活剂能使酶活性提高的物质 Mg2+ATP对己糖激酶 Cl对唾液淀粉酶必需激活剂（无活性变为有活性 ）非必需激活剂（酶活性提高）五、激活剂对反应速度的影响2006-827第七章 酶抑制剂（inhibitor）使酶活性降低而又不使酶变性的物质 六、抑制剂对反应速度的影响2006-828第七章 酶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2006-829第七

6、章 酶（一）不可逆抑制作用概念：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。常见抑制剂：丝氨酸酶抑制剂 巯基酶抑制剂2006-830第七章 酶 巯基酶：以巯基（-SH）为必需基团的酶 抑制剂：重金属离子Ag+、Hg2+、砷剂等 解除重金属离子中毒的常用物质：二巯基丙醇1、巯基酶抑制剂2006-831第七章 酶巯基酶的失活与复活2006-832第七章 酶 2. 丝氨酸酶抑制剂 丝氨酸酶：以丝氨酸羟基(-OH)为必需基团的酶 抑制剂：有机磷化合物 如胆碱酯酶抑制可用解磷定解救2006-833第七章 酶胆碱酯酶的失活与复活2006-834第七章 酶乙酰胆碱 +

7、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：2006-835第七章 酶概念：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。类型：竞争性抑制作用 非竞争性抑制作用 反竞争性抑制作用（二）可逆性抑制作用2006-836第七章 酶1.竞争性抑制抑制剂与底物结构相似，两者竞争与酶的活性中心结合，当抑制剂与酶结合后，可以干扰酶与底物的结合，使酶的催化活性降低。 EEE2006-837第七章 酶竞争性抑制特点：（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

8、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 2006-838第七章 酶 1Vm 1Km-Km增大Vm不变竞争性抑制作用2006-839第七章 酶竞争性抑制作用举例：丙二酸对琥珀酸脱氢酶的竞争性抑制作用2006-840第七章 酶COOHH2 NPABA(对氨基苯甲酸)SO2NHRSN（磺胺类药）H2 N2. 磺胺类药物对二氢叶酸合成酶的竞争性抑制作用磺胺药与PABA相互竞争与FH2合成酶结合2006-841第七章 酶SN抑制敏感细菌的生长、繁殖 PABA二氢蝶呤谷氨酸FH2合成酶磺胺类药物（-）FH2FH2还原酶MTX（-）FH4结构相似结构相似磺胺类药物

9、的抑菌机理（氨甲蝶呤）蛋白质核酸2006-842第七章 酶 抑制剂与活性中心以外的必需基团相结合，使酶的构象改变而失去活性，称为非竞争性抑制作用。2、非竞争性抑制EEEE2006-843第七章 酶（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 非竞争性抑制特点：2006-844第七章 酶 1Vm 1KmKm不变Vm变小非竞争性抑制作用2006-845第七章 酶 这类抑制剂只可与ES复合物结合,不能与 E直接结合,主要抑制催化功能, 不影响底物结合位点. 3、反竞争性抑制2006-846

10、第七章 酶反竞争性抑制作用 1Vm 1KmKm变小Vm变小2006-847第七章 酶各种可逆性抑制作用的比较 竞争性抑制非竞争性抑制反竞争性抑制I 结合的对象EE、ESESKm变化增大不变减小Vmax变化不变降低降低2006-848第七章 酶酶活性： 酶在最适条件下，单位时间内，酶催化底物的减少量或产物的生成量。酶纯度表示：比活力（酶活性单位/mg蛋白）七、酶的活性测定与酶活性单位2006-849第七章 酶酶活性单位表示：国际单位（IU）：每分钟转化1mol底物所需的酶量 1IU1mol min-1 Kat单位：每秒钟转化1mol底物所需的酶量 1Kat1mol s -1 IU16.6710-

11、9Kat2006-850第七章 酶第四节 酶 的 调 节 体内代谢途径的调节酶（关键酶）的调节（结构 、含量） 2006-851第七章 酶A B C DE1活性低 E2 活性高 E3活性高 整个代谢途径中催化单向反应、速度较慢的酶：关键酶或限速酶代谢途径：2006-852第七章 酶 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。1. 概念一、 别构调节2006-853第七章 酶E活性中心别构部位E别构效应剂酶结构改变（激活或抑制） 酶活性改变2006-854第七章 酶受变构调节的酶 变构酶变构效应剂： 变构激活

12、剂 变构抑制剂2006-855第七章 酶变构抑制与变构激活2006-856第七章 酶2. 别构调节的机制3. 别构调节的意义 防止产物过多代谢物合理调配和有效利用别构酶（多亚基）催化亚基调节亚基2006-857第七章 酶1. 概念: 酶蛋白肽链上一些基团在酶的催化下与某些化学基团发生可逆的共价结合，从而改变酶活性。 二、 酶促化学修饰调节(共价修饰调节)2006-858第七章 酶2.共价修饰类型：（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2006-859第七章 酶ThrSerTyrThrSerTyr蛋白激酶磷蛋白磷酸酶A

13、TPPiADPH2O酶蛋白磷酸化的酶蛋白-OH-O-PO3H2酶的磷酸化与脱磷酸化2006-860第七章 酶3.酶促化学修饰调节的特点及生理意义（1）具有 无活性 和 有活性 两种 (低活性) (高活性)（2）活性互变由不同的酶所催化（3）属快速调节方式（4）有共价键的变化（5）有放大效应2006-861第七章 酶1.酶蛋白合成的诱导与阻遏 诱导剂、诱导作用 阻遏剂、阻遏作用2. 酶降解的调控三、酶蛋白含量的调节2006-862第七章 酶酶原(zymogen)：无活性的酶前身酶原激活:酶原转化为有活性的酶的过程举例：胰蛋白酶原的激活 见图 四、酶原与酶原的激活2006-863第七章 酶酶原激活

14、机理：活性中心的形成与暴露意义：（1）避免细胞的自身的消化 （2）保证酶在特定部位或环境发挥作用 （3）可视为酶的储存形式2006-864第七章 酶 概念: 催化相同的化学反应，但酶的分子结 构、理化性质、免疫学性质乃至生物学功能有所不同的一组酶。五、 同工酶（isoenzyme）2006-865第七章 酶 举例：乳酸脱氢酶（LDH）LDH1LDH2LDH3LDH4LDH5H4H3MH2M2HM3M4两种亚基：H型、M型，四聚体, 5种同工酶2006-866第七章 酶LDH同工酶的生理功能(骨骼肌)(心 肌)+ NAD+ NADH + H+LDH1LDH52006-867第七章 酶人体某些组织

15、LDH同工酶电泳图谱2006-868第七章 酶LDH同工酶谱分析的临床意义心肌梗塞血清LDH1 染色斑点大而深肝癌血清LDH5 染色斑点大而深2006-869第七章 酶第五节 酶的命名与分类 酶的命名： 习惯命名法 系统命名法 2006-870第七章 酶酶的分类分六大类氧化还原酶类转移酶类水解酶类裂解酶类异构酶类合成酶类国际系统分类：每种酶的分类编号均有4组数字组成如：乳酸脱氢酶EC1.1.1.272006-871第七章 酶第六节 酶与医学的关系 酶与某些疾病发生的关系 酶在疾病诊断上的应用 酶在疾病治疗中的应用2006-872第七章 酶一、酶与某些疾病发生的关系酪氨酸酶缺陷白化病2006-873第七章 酶苯丙氨酸羟化酶缺陷苯丙酮酸尿症2006-874第七章 酶二、酶在疾病诊断上的应用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2006-875第七章 酶三、酶在疾病治疗中的应用消化酶类（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