一年级品德与生活下册我们和太阳做游戏(一)课件之一新人教版

Chapter3Enzymes–Kineticsandspecificity

酶：反应动力学及其专一性酶的作用是降低生物化学反应的活化能绝大多数酶是蛋白质Chapter3Enzymes–Kineti1EnzymeinchemicalreactionsEnzymesprovidecellswiththeabilitytoexertkineticcontroloverthermody-namicpotentiality,andcatalyzereactionstoproceedatreasonablespeedsinthelivingsystems(酶在生命体中的作用是控制化学反应速度)Enzymeinchemicalreactions2Enzymes:thedistinctivefeatures（酶反应的特点）

Catalyticpower：高效率

Specificity：高度专一性或特异性

Regulation：酶的活力具有可调节性

Isoenzyme:同工酶：不同分子结构但具有同种催化功能的一组酶。如乳酸脱氢酶(LDH)。Enzymes:thedistinctivefeatu3酶的作用机制酶的作用机制4酶的分类Basedoncatalyzedreactions,thenomenclaturecommitteeoftheInternationalUnionofBiochemistryandMolecularBiology(IUBMB)recommendedthefollowingclassification：1.Oxidoreductases（氧化还原酶）catalyzeavarietyofoxidation-reductionreactions.

Commonnamesincludedehydrogenase,oxidase,reductaseandcatalase（过氧化氢酶）.Transferases（转移酶）catalyzetransfersofgroups(acetyl,methyl,phosphate,etc.).

Commonnamesincludeacetyltransferase,methylase,proteinkinaseandpolymerase.酶的分类Basedoncatalyzedreactio53.Hydrolases（水解酶）catalyzehydrolysisreactionswhereamoleculeissplitintotwoormoresmallermoleculesbytheadditionofwater.

Includingproteases,nucleasesandphosphatase,etc4.Lyases（裂解酶）catalyzethecleavageofC-C,C-O,C-SandC-Nbondsbymeansotherthanhydrolysisoroxidation.

Commonnamesincludedecarboxylaseandaldolase（醛缩酶）.5.Isomerases（异构酶）catalyzeatomicrearrangementswithinamolecule.

Examplesincluderotamase（旋转异构酶

）,proteindisulfideisomerase(PDI),epimerase（差向异构酶）andracemase（消旋酶）.6.Ligases（连接酶）catalyzethereactionwhichjoinstwomolecules.

Examplesincludepeptidesynthase,DNAligaseandRNAligase.3.Hydrolases（水解酶）catalyzehyd6Enzymenomenclature（酶的命名）Traditionalnames（经典命名）phosphatase;urease;catalase;trypsin;pepsin;chymotrypsin;phospholipase;etcSystematicnomenclature（系统命名）EC(EnzymeCommission)number：

CatalaseEC1.11.1.6

Coenzyme（辅酶）Someenzymescontainnon-proteincomponentsfortheirenzymaticfunctions,whicharerefertoascoenzyme很多酶含有非蛋白部分，通常为活性中心，这类酶为结合酶，非蛋白部分称为辅酶。CoenzymesandcofactorsprovideproteinswithchemicallyversatilefunctionsnotfoundinAAsidechains.Apoproteinandapoenzyme（脱辅基酶）Enzymenomenclature（酶的命名）7Kineticsofenzyme-catalyzedreactions酶催化反应动力学Thesaturatedcurveindicatesthatanenzymeinteractedwithitssubstratebybindingit酶催化反应的动力学特征表明：酶与底物通过结合而起作用底物产物enzymeKineticsofenzyme-catalyzedr8TheMichaelis-MentenEquation（米氏方程）E+SESE+Pk1k-1k2酶-底物复合物TheMichaelis-MentenEquation（9TheMichaelis-MentenEquation（底物过量）（酶的结合位点饱和）（米氏常数：与结合常数有关）TheMichaelis-MentenEquation（10Enzymeunits（酶的国际单位）Oneinternationalunitofenzymeistheamountthatcatalyzestheformationofonemicromoleofproductinoneminute.每分钟催化一毫摩尔产物生成的酶量。Enzymeunits（酶的国际单位）11LinearplotsoftheMichaelis-MentenEquation实验测定米氏常数（双倒数法）LinearplotsoftheMichaelis-12Typesofenzymeinhibition（酶抑制的各种方式）Reversibleinhibition（可逆抑制）Competitive（竞争性抑制）：抑制剂和底物竞争活性中心Non-competitive:pureandmixed（非竞争性抑制）：抑制剂不与活性中心结合，但影响酶-底物的亲和性。Irreversibleinhibition（不可逆抑制）：共价修饰Enzymeinhibitor（酶抑制剂）Typesofenzymeinhibition（酶抑制13Competitive（竞争性抑制）Non-competitive（非竞争性抑制）E+S

→

ES

→

E+P++

I

I↓↓EI

+

S

→EIS

←

↑

↑E+S

→

ES

→

E+P+

I↓EI

←

↑Competitive（竞争性抑制）Non-competit14●

Sulfadrug(anti-inflammation抗炎药物)Pseudosubstrate（类底物）competitiveinhibitor●

Protease

inhibitor（蛋白酶抑制剂）

●

HIVproteaseiscriticaltolifecycleofHIVprotease

inhibitorisusedtotreatAIDS（蛋白酶抑制剂用于治疗AIDS）Enzymeinhibitorareextensivelyusedasremedies很多酶抑制剂都是药物●Sulfadrug(anti-inflammatio15蛋白质分子的结合动力学

（血红蛋白Hb和肌红蛋白Mb）Hemoglobin(血红蛋白Hb)andmyoglobin(肌红蛋白Mb)aretheoxygen-carriersforaerobicmetabolism（有氧代谢）血红蛋白Hb和肌红蛋白Mb是目前研究最为全面的蛋白质。Mb：FW17000（单链）Hb:FW64000（四聚体；α2β2）二级结构均以α-螺旋为主。蛋白质分子的结合动力学

（血红蛋白Hb和肌红蛋白Mb）16Hb和Mb的载氧动力学曲线ThebindingcurvesofO2forHbandMbHb和Mb的载氧动力学曲线Thebindingcurv17TheMbmonomerTheHbtetramerHeme（血红素）TheMbmonomerTheHbtetramerH18ThestructuraldiagramofhemeandO2binding血红素如何与氧结合？Thestructuraldiagramofheme19NotonlyO2canbindtohemeWhyisCOtoxic?（一氧化碳的毒性机制）Highaffinity（高亲和性）Lowaffinity（低亲和性）FreehemeProteinboundhemeNotonlyO2canbindtohemeHi20Thepositionofironionofheme血红素中的铁离子Thepositionofironionofhe21ThepolypeptidechainsoccurredinHbandMb血红蛋白和肌红蛋白的外观构象Thepolypeptidechainsoccurre22ContacteachotherContactwithothersubunitSubunitmotionduringO2bindingHb载氧过程中的构象变化TstateRstateContacteachotherSubunitmoti23H+promotesthedissociationofO2fromHb氢离子可促进氧分子从Hb分子中解离Bohreffect HbO2+H+ HbH++O2H+promotesthedissociationo24CO2alsopromotesthedissociationofO2fromHb二氧化碳也可以促进氧分子从Hb中解离CO2+H2O H2CO3 H++HCO3-CarbonicanhydraseCO2alsopromotesthedissocia25FetalHb,withγchaininsteadofβchain,hasahigheraffinityForO2duetotheloweraffinityforBPG婴儿Hb的结构为α2γ2，具有更强的载氧能力

FetalHb,withγchaininstead26 蛋白质构象相关疾病Sickle-cellanemia（镰刀形红细胞贫血）Sickle-cellanemiaisamoleculardisease（分子疾病）WhatisthedifferencebetweenHbSandHbA？HowdoesHbSinduceredcellintoasickleshape? 蛋白质构象相关疾病27Genemutation（基因突变）导致Hb中β链氨基酸序列改变：Glu6ValGenemutation28蛋白质构象相关疾病

Proteinamyloidfibrillation蛋白质构象相关疾病

Proteinamyloidfibr29Areallenzymesproteins?

并不是所有酶都是蛋白质

Ribozyme（核酶）

Antibody（Abzyme）

Areallenzymesproteins?

并不是所30 与消化有关的酶

胃酶：胃蛋白酶，由胃黏膜内的腺体细胞分泌。与同时分泌的盐酸和黏液组成胃液。（为什么胃液不会消化自身组织？）

胰酶：由胰腺分泌的胰液中含有碳酸氢钠、胰蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶等。胰液通过胰腺管排入十二指肠，有中和胃酸、消化蛋白质、脂肪和糖的作用。

与消化有关的酶

胃酶：胃蛋白酶，由胃黏膜内的腺体细胞分31

蛋白质分子的结合动力学

蛋白质（P）与配体（L）的结合平衡：

结合常数

解离常数

蛋白质分子的结合动力学

蛋白质（P）与配体（L）的结合32定义：平均结合数（Averagenumberofligandmoleculesboundtoeachprotein）Singlebindingsite,oneligandspecies:定义：平均结合数（Averagenumberoflig33蛋白质-配体结合曲线上述曲线可变换为线性方程Scatchardplot：蛋白质-配体结合曲线上述曲线可变换为线性方程34维生素(vitamins)人类必需的一类营养素。是维持机体正常生理功能所必需、机体自身又不能合成或合成量不足，必需靠外界供给的一类微量低分子有机化合物。

维生素(vitamins)35依据溶解性：水溶性：VB族；VC脂溶性：VA；VD；VE；VK功能：水溶性—辅酶：参与酶催化反应中底物基团的转移脂溶性—调控生物机能

维生素的分类依据溶解性：维生素的分类36B族维生素B族维生素都是水溶性维生素，它们协同作用，调节新陈代谢，维持皮肤和肌肉的健康，增进免疫系统和神经系统的功能，促进细胞生长和分裂（包括促进红血球的产生，预防贫血发生）。其中维生素B1、B6和B12有助保护神经组织细胞，维生素B2具有抗氧化作用。B族维生素B族维生素都是水溶性维生素，它们协同作用，调节新陈37维生素名称一般使用的化学名其他常用别称及说明维生素B1硫胺维生素B2核黄素维生素G维生素B3烟酸维生素PP、烟碱酸、尼古丁酸维生素B5泛酸遍多酸维生素B6吡哆醇类包括吡哆醇、吡哆醛及吡哆胺维生素B7生物素维生素H、辅酶R维生素B9蝶酰谷氨酸叶酸、维生素M、叶精维生素B12钴胺素氰钴胺、辅酶B12

人类必需的B族维生素维生素名称一般使用的化学名其他常用别称及说明维生素B1硫胺维38维生素B1存在方式功能缺乏：脚气病；消化不良（抑制胆碱酯酶）多存在于种籽皮、瘦肉、蔬菜中维生素B1存在方式功能缺乏：脚气病；消化不良（抑制胆碱酯酶）39维生素B2（核黄素）存在方式功能：脱氢酶辅酶，传递H缺乏：舌炎、眼球充血等症状广泛存在于酵母、肝、肾、蛋、奶、大豆中维生素B2（核黄素）存在方式功能：缺乏：舌炎、眼球充血等症状40维生素B3（烟酰胺）烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（辅酶I）NAD+烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（辅酶Ⅱ）NADP+维生素B3（烟酰胺）烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（辅酶I）NAD41维生素B5（泛酸）化学结构存在方式辅酶A（CoA~SH）巯基乙胺磷酸二酯键泛酸功能酰基转移酶辅酶，传递酰基在脂类与糖类代谢中起重要的作用辅酶A作为药物应用广泛维生素B5（泛酸）化学结构存在方式巯基乙胺磷酸二酯键泛酸功能42NCH2O—CHOHOH3CP（磷酸吡哆醛，PLP）吡哆醇吡哆醇氧化酶吡哆醛吡哆胺吡哆胺转氨酶ATPADP磷酸吡哆醇磷酸吡哆醇氧化酶磷酸吡哆醛磷酸吡哆胺转氨酶磷酸吡哆胺ATPADP激酶ATPADP维生素B6NCH2O—CHOHOH3CP（磷酸吡哆醛，PLP）吡哆醇吡43VB6的功能：作为辅酶参加多种代谢反应，包括脱羧、转氨、氨基酸内消旋、Trp代谢、含硫氨基酸的脱硫、羟基氨基酸的代谢和氨基酸的脱水等。VB6的功能：作为辅酶参加多种代谢反应，包括脱羧、转氨、氨基44维生素B7（Biotin生物素）功能：生物素是多种羧化酶的辅酶，在CO2固定反应中起重要作用。维生素B7（Biotin生物素）功能：生物素是多种羧化酶的45Biotinylation（生物素化）Biotinylationistheprocessofcovalentlyattachingbiotintoaprotein,nucleicacidorothermolecule.生物素对蛋白质的修饰Biotinylation（生物素化）Biotinylat46生物素－亲合素系统

Biotin-AvidinSystem，BAS）Thedissociationconstantofavidin-biotinismeasuredtobeKd≈10−15M,makingitoneofthestrongestknownnon-covalentbonds.生物素能够与亲和素特异性结合，解离常数Kd≈10−15M，具有很高的亲和性。Avidin;亲合素生物素－亲合素系统

Biotin-AvidinSystem47

链霉亲合素(Streptavidin，SA)

链霉亲合素是与亲合素有类似生物学特性的一种蛋白质。是由Streptomycesavidin菌在培养过程中分泌的一种蛋白质产物，SA分子量为65000，由4条序列相同的肽链构成，每条SA肽链可以结合1个生物素分子。 链霉亲合素(Streptavidin，SA)48叶酸作为重要的一碳载体，在核苷酸合成，半胱氨酸甲基化等诸多重要生理代谢功能方面有重要作用。叶酸在快速的细胞分裂和生长过程（如婴儿发育、怀孕）中有尤其重要的作用。叶酸能促进骨髓中的幼细胞发育成熟形成正常形态的红细胞，从而避免贫血。蔬菜中含有足量叶酸满足人体需要，但孕妇有可能需要补充叶酸。维生素B9（Folicacid;叶酸）

叶酸作为重要的一碳载体，在核苷酸合成，半胱氨酸甲基49四氢叶酸（Tetrahydrofolicacid）是叶酸的一种还原型衍生物，由二氢叶酸还原酶还原二氢叶酸得到的一种辅酶。这种辅酶在转移一碳化合物的过程中起重要作用。四氢叶酸（Tetrahydrofolicacid）是叶酸50含一个碳原子的基团叶酸的功能：传递一碳单位酶的辅酶叶酸参与嘌呤、嘧啶的合成，间接影响蛋白质合成。磺胺类药物可竞争性地抑制细菌叶酸的合成，导致繁殖中断。含一个碳原子的基团叶酸的功能：叶酸参与嘌呤、嘧啶的合成，间接51维生素B12

(钴胺素；cyanocobalamine)

维生素B12

(钴胺素；cyanocobalamine)

52VB12的功能：1.促进某些化合物的异构作用。2.

促进甲基转移作用。3.

维持SH的还原型状态。4.

促进核酸和蛋白质的生物合成。5.

维持造血机构的正常运转。6.

促进上皮组织细胞的新生。VB12的功能：1.促进某些化合物的异构作用。2.促进甲基534.

髓磷脂的生物合成减少，损害神经系统。VB12缺乏症：1.儿童及幼龄动物发育不良。2.消化道上皮组织细胞失常。3.造血器官功能失常，导致恶性贫血。4.髓磷脂的生物合成减少，损害神经系统。VB12缺乏症：54维生素C（Ascorbicacid;抗坏血酸）是一种天然存在的具有抗氧化性质的有机化合物，衍生于葡萄糖，纯净的抗坏血酸是白色固体，但有些杂质的样品会带点微黄色。抗坏血酸易溶于水，形成轻度酸性的溶液。抗坏血酸的醇-酮互变异构维生素C（Ascorbicacid;抗坏血酸）是一种天然55抗坏血酸的功能：属于高效抗氧化剂，保护细胞膜；氢传递体；脯氨酸羟基化酶的辅酶；一些酶的激活剂。抗坏血酸作为氢的传递体抗坏血酸的功能：抗坏血酸作为氢的传递体56VC的药用用途人类自身不能合成抗坏血酸，需要从饮食中获取。参加体内的氨基酸代谢，能够增加肌体对抗病的能力，降低毛细血管的通透性，加速血液凝固，促进铁在肠内的吸收，促进胆固醇的转化，使血脂下降。常用于各种急、慢性感染性疾病，如过敏性皮肤病、紫癜、湿疹、寻麻疹、带状疱疹，急慢性肝炎、肝硬化等肝功能损坏，还可促进伤口的愈合以及高血脂、癌症、感冒的辅助治疗。VC的药用用途人类自身不能合成抗坏血酸，需要从饮食中获取。57维生素C的治疗作用：在白细胞中协助噬食细菌、病毒及毒素，维持免疫系统

在肾上腺中制造肾上腺素，应付危机在晶状体中保持晶状体的透明，防止白内障及青光眼

在大脑及神经系统中维持思想及控制肌肉的工作在表皮层中更新皮肤

在睾丸中维持精子的运动能力在肝脏中排除有机及无机毒素在肺脏中防止病毒感染的肺炎维生素C的治疗作用：58关于维生素C的历史远古时代的时候就已知要摄取新鲜蔬菜或是生的动物肉类能够预防疾病。1536年，法国探险家雅克·卡蒂亚，探索圣罗伦斯河的时候，用当地原住民的知识，他将煮沸的水加入针叶乔木的树叶作茶，以挽救他的人免死于坏血病。后来发现该茶中每100克含有50毫克的维生素C。外科医生约翰·伍德尔，在1617年向英国东印度公司推荐能够预防和治疗坏血病用的柠檬汁。荷兰作家JohannBachstrom在1734年提出：“坏血病是纯粹由于完全禁食新鲜的蔬菜和食品，这是单独的主要病因。”1970年，著名化学家鲍林的《维生素C与感冒》出版，声称维持健康所需要的维生素和其它营养素因人而异，差别悬殊，许多人的需要量远比日供给量大得多。一般人每日口服维生素C1克，感冒的发病率可以下降近一半，有些人的需要量更大达4克。

关于维生素C的历史59脂溶性维生素维生素A（视黄醇）;维生素D;维生素E（生育酚）;维生素K脂溶性维生素维生素A（视黄醇）;60弱光存在形式：视紫红质（含视黄醛的糖蛋白）棒状细胞细胞膜上视紫红质的电脑模拟图视黄醛功能

暗视野下感光视紫红质全反式视黄醛全反型维生素A11-顺型视黄醛视蛋白暗处NADH+E111-顺型维生素ANADH+E1E2E2视黄醛异构酶缺乏：夜盲症、影响发育等E1醇脱氢酶弱光存在形式：视紫红质（含视黄醛的糖蛋白）棒状细胞细胞膜上61维生素A的食物来源：肝、胡萝卜、