生物化学第六章2课件

共价调节指某种酶在其他酶的催化下，其肽链中某些基团发生可逆的共价修饰作用，导致该酶在活性形式和非活性形式之间相互转换，以达到调节酶活性的作用。这种酶也称共价调节酶。与别构酶不同，它是酶对酶的调节作用。磷酸化作用腺苷酰化作用尿苷酰化作用ADP-核糖基化作用甲基化作用6.8.3可逆的共价修饰调节已知的共价修饰作用：糖原磷酸化酶的共价修饰是一种蛋白激酶可被激活:1.来自其他蛋白激酶的催化作用;2.来自小分子化合物的作用如：环化腺苷单磷酸（cAMP）可激活蛋白激酶A糖原磷酸化酶b（低活力）糖原磷酸化酶a（高活力）磷酸化酶激酶磷酸化酶磷酸酶丝氨酸（Ser14）磷酸化脱磷酸化生物体内含有多种蛋白激酶，在信号传导过程中，少量的起始酶分子被激活，会依次激活更多的酶，通过酶级联反应使信号快速放大。酶原(zymogen)有些酶在细胞内合成或初分泌时只是酶的无活性前体，此前体物质称为酶原。酶原的激活在特定蛋白水解酶的催化作用下，酶原的结构发生改变，形成酶的活性部位，变成有活性的酶的过程。6.8.4酶原与酶原的激活甘异赖缬天天天天缬组丝SSSS57195肠肽酶（小肠）胰腺细胞分泌—胰蛋白酶原活性中心胰蛋白酶原的激活过程赖缬天天天天六肽甘异缬组丝SSSS天102

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，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。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，发挥其催化作用。凝血机制内源通道外源通道凝血酶原凝血酶血纤蛋白血纤蛋白原交联血纤蛋白凝块最终共同途径激肽释放酶组织因子创伤酶原有活性的酶凝血因子酶级联放大反应6.9

核酶、抗体酶与同工酶6.9.1核酶核酶是具有催化能力的核糖核酸。1981年，Cech(切赫)发现四膜虫rRNA的前体很不稳定，在没有蛋白质酶的情况下（在鸟苷和Mg2+存在下）能专一地切除自身的413个核苷酸的内含子（IVS），使两个外显子拼接起来，变成成熟的rRNA分子。因此Cech认为该rRNA的前体具有催化的活性，并将其命名为核酶。1985年，Cech又证实rRNA前体的内含子能催化分子间反应。1983年，Altman（阿尔特曼）等发现大肠杆菌核糖核酸酶RNaseP的蛋白质部分除去后，留下的RNA部分(MIRNA)单独存在下具有催化功能；在体外进行转录，转录产物也具有催化活性。证明RNA有催化功能。

切赫(ThomasRobertCech)阿尔特曼(SidneyAhman)1989年，核酶的发现者T.Cech和S.Ahman被授予诺贝尔化学奖。核酸性酶的发现使人们对生命起源的问题有了新的认识，RNA分子不但有复制的功能，含有复制的信息，而且还有催化的功能。因此人们推测RNA很可能早于DNA和蛋白质，是生物进化史中首先出现的生物大分子。6.9.2抗体酶抗体酶是具有催化能力的免疫球蛋白。抗体酶的制备：诱导法过渡态类似物免疫单克隆化反应过渡态抗体酶诱导法是利用反应过渡态类似物为半抗原免疫动物，制作单克隆抗体，筛选出具高催化活性的抗体酶。6.9.3同工酶同工酶(isoenzyme)是指催化相同的化学反应，而酶蛋白的分子结构组成、理化性质、免疫功能和调控特性等方面有所不同的一组酶。定义两种亚基以不同比例组成四聚体，产生五种同工酶。电泳结束后距离阴极最近的是LDH5，距离阳极最近的是LDH1

。HHHHHHHMHHMMHMMMMMMMLDH1(H4)LDH2(H3M)

LDH3(H2M2)LDH4(HM3)LDH5(M4)乳酸脱氢酶的同工酶乳酸脱氢酶(LDH1～

LDH5)心肌含量高肝和骨骼肌含量高LDH1含量上升LDH5含量上升LDH3含量上升LDH临床检验：同工酶谱的改变有助于对疾病的诊断6.10

酶的研究方法与酶工程6.10.1酶活力的测定方法

酶的活力测定，实则是酶的定量测定。由于酶的含量较低，通常用酶的活力来表示酶的含量。

酶的活力是指酶催化化学反应的能力。表示方法：酶的活力大小可以用一定条件下酶促反应速率来表示。酶促反应速率可用单位时间内，底物的减少量或产物的增加量来表示。通常用产物的增加量来表示。E+S→ES→E+PE+S→ES→E+P（产物）酶的活性单位（U）

是衡量酶活力大小的尺度，它反映在规定条件下，酶促反应在单位时间（s、min或h）内将一定量（mg、μg、μmol等）的底物转化为产物所需的酶量。国际单位(IU)在最适反应条件(最适底物、pH、缓冲溶液的离子强度及25ºC)下，每分钟催化1μmol底物转化为产物所需的酶量为一个国际单位（IU）。1IU=1μmol/min细胞破碎酶提取酶分离纯化酶脱盐、浓缩酶贮存（低温）6.10.2酶的分离纯化a)原材料的处理与蛋白质的提取b)粗制分离c)精制分离d)酶制剂的脱盐、浓缩、干燥和保存动物、植物或微生物细胞盐析法、等电点沉淀法、有机溶剂分离等，除去大量杂质。透析、超滤、沉淀柱层析法、梯度离心法或电泳法。分离规模较小但分辨率高。酶是一种特殊的蛋白质：酶容易失活酶分离纯化保持低温：4ºC左右酶储存在低温环境：-20~-80ºC使用温和的操作条件使用一些保护试剂阻止其失活尽量缩短纯化时间酶是有催化活性的蛋白质每一步纯化步骤之后，都要测定样品的酶活力体现酶的损失情况比活力体现样品的纯度和纯化方法的有效性6.10.3酶工程酶工程是研究酶的生产和应用的一门技术性学科，是把酶学基本原理、化学工程技术及基因重组技术有机结合在一起而形成的新型应用技术。酶工程的任务是产生可以工业化生产的酶。酶工程化学酶工程生物酶工程酶学和基因重组技术结合的产物研究内容：天然酶的制备和应用酶的化学修饰

酶的固定化酶的概念与特点酶的组成，分类，命名；酶的专一性：结构专一性【绝对、相对（基团、键）】，立体异构专一性（旋光异构、几何异构）;诱导契合假说酶的作用机制：酶的活性部位、与酶的高效性有关的因素（邻近效应与定向效应、促进底物过渡态形成的非共价作用、酸碱催化作用、共价催化作用、金属离子催化）酶促反应的特点，酶促反应的动力学机制。影响酶促反应速率的因素、影响机制和结果；最适温度、最适pH、抑制剂、激活剂的概念。不可逆抑制作用的作用方式与作用结果。可逆性抑制作用的类型、作用原理及作用结果。酶的别构调节，酶的共价修饰调节，酶原与酶原激活及其生理意义，核酶、抗体酶、同工酶的概念。酶的研究方法：酶活力、比活力。本章小节思考题：1、Km的意义是什么？2、影响酶促反应的因素有哪些？3、抑制剂的类型及作用特点有哪些？全酶=酶蛋白+辅助因子（辅酶+辅基）多数辅酶和辅基是多种维生素的衍生物。概述1．概念

维生素是维持细胞生长和正常代谢所必需的微量有机化合物。

2．分类及命名按溶解度划分水溶性维生素—B族、C等脂溶性维生素—A、D、E、K等在体内可直接参与代谢的调节作用大多通过转变成辅酶对代谢起调节作用A1:含脂环的不饱和一元醇（又名：视黄醇）7.1脂溶性维生素7.1.1维生素A12A2:3-脱氢视黄醇哺乳动物及咸水鱼肝脏淡水鱼肝脏1－胡萝卜素2维生素A植物中（胡萝卜、红薯、黄色蔬菜）－胡萝卜素(维生素A原)体内不能完全吸收：6g1g视杆细胞：11-顺视黄醛与视蛋白组成视紫红质构成视觉细胞内感光物质的成分帮助感受弱光，维生素A在体内的活性形式：11-顺视黄醛缺乏：夜盲症、皮肤干燥、干眼病、毛发脱落等富含维生素D的食物：肝、鱼、奶、蛋黄7.1.2维生素D维生素D是胆固醇的衍生物胆固醇动物体内的维生素D:胆钙化醇(维生素D3)是皮肤中的7－脱氢胆固醇经紫外线照射产生。。植物和酵母细胞中的维生素D:麦角钙化醇(维生素D2)是麦角固醇经紫外线照射产生。调节生物体内钙、磷代谢，促使新骨形成和钙化。缺乏：骨骼发育不良，佝偻病维生素D在体内的活性形式：1,25-二羟维生素D3天然的维生素E共有8种，4种生育酚（T），4种生育三烯酚（TT），其中α-生育酚活性最高分布最广。7.1.3维生素E（生育酚）广泛存在于豆类与蔬菜中，人类饮食中维生素E主要来源于植物油。VE：抗氧化剂、自由基清除剂Bicyclicoxygen-containingringwithahydrophobicsidechain.酚基极易释放出一个氢原子（H），氢原子与自由基结合成非自由基产物，而生育酚自由基则可两两结合成醌式结构。缺乏：影响生育、肌肉萎缩富含食物：绿色蔬菜、动物肝、鱼、牛奶等。维生素K可参与人体的凝血过程，维持凝血因子的正常水平7.1.4维生素K

参与凝血因子的合成，称为凝血维生素，共有4种，K1、K2为天然维生素，均为2-甲基-1,4-萘醌的衍生物。K3、K4为人工合成。缺乏：皮下出血、贫血、凝血时间长维生素B1由含硫的噻唑环和含氨基的嘧啶环组成，又称硫胺素。7.2水溶性维生素7.2.1维生素B1和硫胺素焦磷酸主要存在于植物种子外皮与胚芽中TPP:是脱羧酶的辅酶生化作用：参与α-酮转移、α-酮酸的脱羧和α-羟酮的形成与裂解等反应+ATP+TPP合成酶硫胺素羟基磷酸化后，形成硫胺素焦磷酸（TPP）噻唑环C-2失去H＋形成负碳离子，是很好的亲核基团。TPP缺乏：

糖代谢受阻，丙酮酸、乳酸就会在组织中积累，影响心血管和神经组织的正常功能，导致神经炎、心力衰竭等症状。7.2.2维生素B2和黄素辅酶维生素B2，又称核黄素，由核糖醇和7，8-二甲基异咯嗪两部分组成。富含食物：动物肝、肾、蛋黄、豆类等维生素B2末端羟基磷酸化——黄素单核苷酸（FMN）黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD）

核黄素缺乏：缺乏时组织呼吸减弱，代谢强度降低。主要症状为口舌炎、角膜炎、皮炎等。活性部位：两个活泼双键FMN和FAD：是氧化还原酶的辅基生化作用：传递H或电子辅酶A（CoA或CoA-SH）7.2.3泛酸和辅酶A(CoA)泛酸（维生素B3）又称遍多酸，由β-丙氨酸与α,γ-二羟基-β,β-二甲基丁酸缩合而成。泛酸巯基乙胺功能基团+酰基硫酯3’5’-ADP泛酸在生物体内的活性形式：辅酶A(CoA)CoA是酰基转移酶的辅酶生化作用：传递酰基人类没有缺乏症7.2.4维生素PP和烟酰胺辅酶维生素PP包括烟酸、烟酰胺，是吡啶的衍生物。谷类、豆类、肉产品中富含。烟酰胺腺嘌吟二核苷酸（NAD+，辅酶Ⅰ）烟酰胺腺嘌吟二核苷酸磷酸（NADP+，辅酶Ⅱ）维生素PP在生物体内的活性形式：----作为脱氢酶的辅酶，参与新陈代谢氢负离子H：生化作用：转移氢负离子（电子）缺乏：癞皮病。主要表现为皮炎、腹泻及痴呆。7.2.5维生素B6和B6辅酶吡哆醇吡哆醛吡哆胺维生素B6是吡啶的衍生物，包括三种：广泛分布于各种动植物中，在谷类外皮中含量丰富。在生物体内的活性形式：生化作用：转氨基PLP和PMP是转氨酶的辅酶生物体内人类很少缺乏PLPPMP7.2.6生物素和羧化酶辅酶生物素:维生素B7是由带有戊酸侧链的噻吩与尿素结合而成。广泛存在于谷类、豆类、鱼类、蛋黄、坚果等。可作为活动羧基载体参与酶促羧化反应生物素赖氨酸生物胞素生物素是羧化酶的辅酶生化作用：羧基载体(作为CO2的递体，在生物合成中起传递和固定CO2的作用)。长期食用生鸡蛋会引起生物素缺乏症，表现是精神抑郁，皮炎。缺乏症：7.2.7叶酸和叶酸辅酶叶酸（folicacid）--维生素B11，因为在绿色植物的叶片中含量丰富而得名。叶酸结构式：喋啶、氨基苯甲酸、谷氨酸喋啶对氨基苯甲酸谷氨酸在生物体内的活性形式：5,6,7,8-四氢叶酸（THF，辅酶F）维生素B11的加氢还原产物生化作用：转移一碳单位，参与核酸合成缺乏：营养障碍性贫血如：-CH3,-CH2-,-CHO等THF是生物体内一碳单位转移酶的辅酶7.2.8维生素B12和B12辅酶维生素B12，又称氰钴胺素，是唯一含金属元素的维生素。广泛存在于动物食品中，肉类和肝中含量丰富。辅酶形式甲基钴胺素5’-脱氧腺苷钴胺素（主要活性形式）羟钴胺素（维生素B12b）维生素B12在生物体内形式：B12辅酶是变位酶的辅酶生化作用：氢原子重排作用，甲基化缺乏维生素B12：恶性贫血病分子内重排反应7.2.9硫辛酸硫辛酸即6,8-二硫辛酸，是一种含S的八碳酸生物体内有两种形式：硫辛酸（氧化型）和二氢硫辛酸（还原型）酵母和动物肝中含量丰富硫辛酸（氧化型）二氢硫辛酸（还原型）生化作用：转移乙酰基转移氢和电子二氢硫辛酸：脱氢酶的辅基硫辛酸是酰基的载体，存在于丙酮酸脱氢酶复合体、α-酮戊二酸脱氢酶复合体中硫辛酸常与相关酶分子中的赖氨酸连接，形成具有转动灵活性的硫辛酰赖氨酰臂，利用该长臂结构将酰基或电子从一种亚基的活性中心转移至一种亚基的活性中心。人体内主要的活性形式：硫辛酰赖氨酰含6个碳原子，酸性多羟基化合物强还原剂；氢的供体和受体在体内参与氧化还原反应和羟化反应。人体不能合