中专生物化学车浩龙版第三章酶课件

第三章酶

主要内容：介绍酶的概念、作用特点和分类、命名，讨论酶的结构特征和催化功能以及酶原以及酶原的激活，进而讨论影响酶作用的主要因素。对酶工程和酶的应用作一般介绍。返回第一节酶的概述一、酶及生物催化剂概念

极高的催化效率高度的专一性

酶活性的不稳定性二、酶作用的特点一、酶的概念酶是由活细胞产生的能够在体内外起催化作用的生物催化剂。绝大多数酶的化学本质是蛋白质。酶所催化的化学反应称为酶促反应。酶促反应中S为底物，P为产物，酶本身用E表示，所以酶促反应表示为SPE二、酶促反应的特点1酶的催化效率高酶的催化效率通常比非催化反应高10e8～10e20倍，比一般催化剂高10e7～10e13倍。酶加速反应的机理是降低反应的活化能(activationenergy)。2

酶的高度专一性一种酶仅作用于一种或一类化合物，或一定的化学键，催化一定的化学反应并生成一定的产物。酶的这种选择性称为酶的特异性或专一性.3酶活性的不稳定性

绝大多数的酶是蛋白质，会受到理化因素的影响而变性失活。所以酶反应时要求一定PH、温度等条件。绝对专一性和相对专一性

绝对专一性

有的酶对底物的化学结构要求非常严格，只作用于一种底物，不作用于其它任何物质。

相对专一性有的酶对底物的化学结构要求比上述绝对专一性略低一些，它们能作用于一类化合物或一种化学键。1）键专一性有的酶只作用于一定的键，而对键两端的基团并无严格要求。2）基团专一性另一些酶，除要求作用于一定的键以外，对键两端的基团还有一定要求，往往是对其中一个基团要求严格，对另一个基团则要求不严格。绝对专一性酶只作用于特定结构的底物，进行一种专一的反应，生成一种特定结构的产物

。如：立体结构专一性酶仅作用于立体异构体中的一种。第二节酶的结构和功能

结合酶

(conjugatedenzyme)单纯酶

(simpleenzyme)酶蛋白

(apoenzyme)辅助因子(cofactor)全酶(holoenzyme)决定反应的特异性决定反应的种类与性质一、酶的分子组成

完全由氨基酸组成辅助因子按其与酶蛋白结合的紧密程度分为

辅酶

(coenzyme):与酶蛋白结合疏松，可用透析或超滤的方法除去。

辅基

(prostheticgroup):与酶蛋白结合紧密，不能用透析或超滤的方法除去。二、酶的活性中心必需基团(essentialgroup)酶分子中，一些与酶活性密切相关的基团。酶的活性中心(activecenter)指必需基团在空间结构上彼此靠近，组成具有特定空间结构的区域，能与底物特异结合并将底物转化为产物。溶菌酶的活性中心活性中心内的必需基团结合基团(bindinggroup)与底物相结合催化基团(catalyticgroup)催化底物转变成产物维持酶活性中心应有的空间构象所必需。活性中心外的必需基团构成酶活性中心的常见基团：

His的咪唑基、Ser的－OH、Cys的－SH、Glu的γ-COOH。63酶专一性的“锁钥学说”

ZnZn羧肽酶结合底物前后构象变化

三、酶原的激活

一些酶在细胞内合成和分泌时，没有催化活性。这个不具活性的蛋白质称为酶原（zymogen或proenzyme）。在合适的条件和特定部位，无活性的酶原转变为有活性的酶，这个过程称为酶原的激活。

其本质是酶的活性中心形成或暴露的过程。实例：消化系统蛋白酶原的激活

胰蛋白酶原胰蛋白酶六肽肠激酶活性中心胰蛋白酶原的激活示意图

胰蛋白酶原胰蛋白酶六肽肠激酶胰蛋白酶对各种胰脏蛋白酶的激活作用

胰凝乳蛋白酶原胰凝乳蛋白酶弹性蛋白酶原弹性蛋白酶羧肽酶原羧肽酶五、酶的多种分子形式——同工酶

概念：存在于同一种属或不同种属，同一个体的不同组织或同一组织、同一细胞，具有不同分子形式但却能催化相同的化学反应的一组酶，称之为同工酶（isoenzyme）。乳酸脱氢酶是研究的最多的同工酶。生物学功能：遗传的标志

和个体发育及组织分化密切相关

适应不同组织或不同细胞器在代谢上的不同需要

在各学科中的应用不同组织中LDH同工酶的电泳图谱LDH1(H4)LDH2(H3M)LDH3(H2M2)LDH4(HM3)LDH5(M4)心肌肾肝骨骼肌血清-+原点单分子酶促反应的米氏方程及Km推导原则：从酶被底物饱和的现象出发，按照“稳态平衡”假说的设想进行推导。米氏方程:米氏常数:一、酶浓度对反应速度的影响当[S]＞＞[E]，反应速度与酶浓度成正比。0V[E]关系式为：V=K3[E]二、底物浓度对反应速度的影响矩形双曲线三、pH对酶反应速度的影响过酸过碱导致酶蛋白变性影响底物分子解离状态影响酶分子解离状态影响酶的活性中心构象pH最适pHv四、温度与酶反应速度的关系在达到最适温度以前，反应速度随温度升高而加快酶是蛋白质，其变性速度亦随温度上升而加快酶的最适温度不是一个固定不变的常数v温度最适温度五、激活剂对酶作用的影响类别金属离子：K+、Na+、Mg2+、Cu2+、Mn2+、Zn2+、Se3+、Co2+、Fe2+阴离子：

Cl-、Br-

有机分子还原剂：抗坏血酸、半胱氨酸、谷胱甘肽金属螯合剂：EDTA凡是能提高酶活性的物质，称为酶的激活剂（activator）

六、抑制剂对酶作用的影响

凡是能降低酶活性但不能使酶变性的物质，叫酶的抑制剂（inhibitor）。

类型：可逆抑制剂不可逆抑制剂

应用：研制杀虫剂、药物研究酶的作用机理，确定代谢途径抑制剂类型和特点

竞争性抑制剂可逆抑制剂

非竞争性抑制剂

不可逆抑制剂(一)不可逆性抑制作用*概念抑制剂通常以共价键与酶活性中心的必需基团相结合，使酶失活，不能用透析、超滤等方法予以除去。

*举例有机磷化合物羟基酶解毒------解磷定(PAM)重金属离子及砷化合物巯基酶解毒------二巯基丙醇(BAL)

有机磷化合物对羟基酶的抑制失活的酶BAL巯基酶BAL与砷剂结合物（二）可逆性抑制作用*概念抑制剂以非共价键与酶或酶-底物复合物可逆性结合，使酶的活性降低或丧失；抑制剂可用透析、超滤等方法除去。竞争性抑制非竞争性抑制

*类型

+IEIESP+EE+S竞争性抑制作用

实例：磺胺药物的药用机理H2N--SO2NH2对氨基苯磺酰胺H2N--COOH对氨基苯甲酸对氨基苯甲