生物化學教案：第三章酶

1、授課章節(jié)第三章 酶授課對象2009級.q學時口腔、臨本3班干62010 年時間9月13日一9月16日授課地點5222、5226 教室教材見首頁教學 目的 要求掌握：酶的概念、化學本質及生物學功能：酶的活性中心和必需基 團：同工酶：酶促反應特點；各種因素對酶促反應速度的影響、特 點及其應用；酶調節(jié)的方式；酶的變構調節(jié)和共價修飾調節(jié)的概念。 熟悉：酶的組成、結構；酶活性測定及酶活性單位；酶含量的調節(jié)。 了解：米-曼方程式的推導過程；酶的命名與分類；酶與醫(yī)學的關系。教學重點 難點重點：酶的概念、化學本質及生物學功能；同工酶；酶的活性中心和 必需基團；酶促反應特點；影響酶促反應速度的因素；酶調節(jié)的方

2、式；酶的變構調節(jié)和共價修飾調節(jié)的概念。難點：抑制劑對酶促反應速度的影響：酶活性的調節(jié)。教學方法大課系統(tǒng)講授教具多媒體課件輔以板書授課提綱酶的概述第一節(jié)酶的分子結構與功能一、酶的分子組成中常含有輔助因子二、酶的活性中心是其執(zhí)行其催化功能的部位三、同工酶是催化相同化學反應但一級結構不同的一組酶 第二節(jié)酶促反應的特點與機制一、酶反應特點二、酶通過促進底物形成過渡態(tài)而提高反應速率第三節(jié)酶促反應動力學一、底物濃度對反應速率影響的作圖呈矩形雙曲線 二、底物足夠時酶濃度對反應速率的影響呈直線關系 三、溫度對反應速率的影響具有雙重性四、pH通過改變酶和底物分子解離狀態(tài)影響反應速率 五、抑制劑可逆地或不可逆地降

3、低酶促反應速率 六、激活劑可加快酶促反應速率第四節(jié)酶的調節(jié)一、調節(jié)酶實現(xiàn)對酶促反應速率的快速調節(jié)二、酶含量的調節(jié)包括對酶合成與分解速率的調節(jié) 第五節(jié)酶的命名與分類一、酶可根據(jù)其催化的反應類型予以分類二、每一種酶均有其系統(tǒng)名稱和推薦名稱第六節(jié)酶與醫(yī)學的關系一、酶和疾病密切相關二、酶在醫(yī)學上的應用領域廣泛教學主要內容備注一、酶的概念及其在生命活動中的重要性1.概念：LI前將生物催化劑分為兩類：酶、核酶(脫氧 核酶)。酶是一類由活細胞產生的，對其特異底物具有高效催化作15mins5mins5mins用的蛋白質。2 .酶學研究簡史。3 .酶在生命活動中的重要性。二、酶的分子結構與功能。1 .酶的不同形

4、式：單體酶(monomeric enzyme)寡聚酶(oligomeric enzyme)多酶體系(multienzyme system)多功能酶(multifunctional enzyme)或串聯(lián)酶(tandem enzyme)2 .酶的分子組成：單純酶和結合酶,全酶由蛋白質部分(酶蛋白)和輔助因子組成。輔助因子由小分子有機化合物和金屬離子組成。輔助因子按其與酶蛋白結合的緊密程度乂可分為輔酶(與酶蛋 白結合疏松，可用透析或超濾的方法除去。)和輔基(與酶蛋白結教學主要內容備注10 mins15 mins合緊密，不能用透析或超濾的方法除去。)常見含B族維生素的輔酶形式及其在酶促反應中的主要作用

5、。3 .酶的活性中心：指必需基團在空間結構上彼此靠近，組成具15mins 有特定空間結構的區(qū)域，能與底物特異結合并將底物轉化為產物。必需基團：酶分子中氨基酸殘基側鏈的化學基團中，一些與酶 活性密切相關的化學基團?；钚灾行膬鹊谋匦杌鶊F：結合基團(binding group)：與底 物相結合；催化基團(catalytic group)：催化底物轉變成產 物?；钚灾行耐獾谋匦杌鶊F：位于活性中心以外，維持酶活性中心 應有的空間構象所必需的基團。4 .同工酶：l°mins概念：同工酶(isoenzyme)是指催化相同的化學反應，而酶蛋白 的分子結構理化性質乃至免疫學性質不同的一組酶。三、酸促反

6、應的特點和機制1 .酶與一般催化劑的異同點：與一般催化劑的共同點：在反應前后沒有質和量的變化；只能催化熱力學允許的化學反應；只能加速可逆反應的進程，而不改變反應的平衡點。酶作用的特點：酶促反應具有極高的效率；酶促反應具有高度的特異性；酶促反應的可調節(jié)性；2 .酶促反應的特點：酶促反應具有極高的效率：酶的催化效率通常比非催化反應高1081()20倍，比一般催化 劑高IO10儲倍；酶的催化不需要較高的反應溫度；酶和一般催教學主要內容備注化劑加速反應的機理都是降低反應的活化能(activation energy)o酶 比一般催化劑更有效地降低反應的活化能?；罨埽旱孜锓肿訌某鯌B(tài)轉變到活化態(tài)所需的能。

7、酶促反應具有高度的特異性：酶的特異性(specificity)：種酶僅作用于一種或一類化合物， 或一定的化學鍵，催化一定的化學反應并生成一定的產物。酶的這 種特性稱為酶的特異性或專一性。分為以下3種類型：絕對特異性：只能作用于特定結構的底物，進行一種專一的反 應，生成一種特定結構的產物。相對特異性：作用于一類化合物或一種化學鍵。立體異構特異性：作用于立體異構體中的一種。酶促反應的可調節(jié)性：酶促反應受多種因素的調控，以適應機體對不斷變化的內外環(huán)境和生命活動的需要。其中包括三方面的 調節(jié)：對酶生成與降解量的調節(jié)；酶催化效率的調節(jié)；通過改變底 物濃度對酶進行調節(jié)。3.酶促反應的機制：酶-底物復合物的

8、形成與誘導契合：酶與底物相互接近時， 其結構相互誘導、相互變形和相互適應，進而相互結合。這一過程 稱為酶-底物結合的誘導契合假說。酶促反應的機理：鄰近效應與定向排列；多元催化；表面效 應。15 mins四、酶促反應動力學1.底物濃度的影響:當?shù)孜餄舛容^低時，反應速度與底物濃度 成正比；反應為一級反應；隨著底物濃度的增高，反應速度不再 成正比例加速；反應為混合級反應；當?shù)孜餄舛雀哌_一定程度， 反應速度不再增加，達最大速度；反應為零級反應。米式方程：1913年Michaelis和Menten提出反應速度與底物20mins濃度關系的數(shù)學方程式，即米一曼氏方程式，簡稱米氏方程式 (Michaelis

9、equation)： V=Vmax (S) /Km+ IS)。Km和Vm的定義：Km等于酶促反應速度為最大反應速度一半時 的底物濃度。Vm是酶完全被底物飽和時的反應速度，與酶濃度成 正比。5 mins minsmins25mins2 .酶濃度的影響及應用:?,-lS>>E,酶可被底物飽和的情 況下，反應速度與酶濃度成正比。3 . pH的影響及應用、最適pH值:最適pH (optimum pH)： 酶催化活性最大時的環(huán)境pH。4 .溫度的影響及應用、最適溫度:雙重影響，溫度升高，酶 促反應速度升高；由于酶的本質是蛋白質，溫度升高，可引起酶 的變性，從而反應速度降低5 .酶的抑制作用：

10、不可逆性抑制：抑制劑通常以共價鍵與酶活性中心的必需基 團相結合，使酶失活?？赡嫘砸种疲阂种苿┩ǔＲ苑枪矁r鍵與酶或酶-底物復合物可逆性結合，使酶的活性降低或喪失；抑制劑可用透析、超濾等方 法除去。競爭性抑制：抑制劑與底物的結構相似，能與底物競爭酶的活 性中心，從而阻礙酶底物復合物的形成，使酶的活性降低。這種抑 制作用稱為競爭性抑制作用.非競爭性抑制：有些抑制劑不影響底物和酶結合，即抑制劑與 酶活性中心外的必需基團結合，抑制劑既與E結合，也與ES結合, 但生成的ESI復合物是死端復合物，不能釋放出產物(圖1-5-24), 這種抑制稱為非競爭性抑制作用g反競爭性抑制：此類抑制劑只與ES復合物結合生成

11、ESI復合物，使中間產物ES量下降，而不與游離酶結合，稱為反競爭性抑 制教學主要內容備注6 .激活劑的影響：激活劑（activator）使酶由無活性變?yōu)橛谢钚?或使酶活性增加的物質。激活劑可分為：必需激活劑和非必需激活劑。7 .酶活性測定和酶活性單位酶活性是指酶催化化學反應的能力，其衡量的標準是酶促反應 速度。酶的活性單位是衡量酶活力大小的尺度，它反映在規(guī)定條件 下，酶促反應在單位時間（s、min或h）內生成一定量（mg、u g> mol等）的產物或消耗一定數(shù)量的底物所需的酶量。五、酶的調節(jié)調節(jié)方式：酶活性的調節(jié)（快速調節(jié)）和酶含量的調節(jié)（緩慢 調節(jié)）。調節(jié)對象：關鍵酶。1.酶活性的調節(jié)

12、：酶原與酶原的啟動：酶原：有些酶在細胞內合成或初分泌時只是酶的無活性前體, 此前體物質稱為酶原。酶原的啟動：在一定條件下，酶原向有活性酶轉化的過程。酶原啟動機理：形成或暴露出酶的活性中心。酶原啟動的意義：避免細胞產生的酶對細胞進行自身消化， 并使酶在特定的部位和環(huán)境中發(fā)揮作用，保證體內代謝正常進行。5mins10 mins15 minslOminslOmins有的酶原可以視為酶的儲存形式。在需要時，酶原適時地轉變成有活性的酶，發(fā)揮其催化作用。變構酶：受變構調節(jié)的酶稱變構酶。變構調節(jié)：一些代謝物可與某些酶分子活性中心外的某部分可 逆地結合，使酶構象改變，從而改變酶的催化活性，此種調節(jié)方 式稱變構調節(jié)。共價修飾調節(jié)：在其它酶的催化作用下，某些酶蛋白肽鏈上 的一些基團可與某種化學基團發(fā)生可逆的共價結合，從而改變酶教學主要內容備注的活性此過程稱為共價修飾調節(jié)。2.酶含量的調節(jié)：lOmins酶蛋白合成的誘導與阻遏酶降解的調控六、酶的分類與命名15mins1 .分類：六大類。2 .命名：習慣命名法一推薦名稱；系統(tǒng)命名法一系統(tǒng)名稱。 七、酶與醫(yī)學的關系。1.酶與疾病的關系：15mins酶與疾病的發(fā)生；酶與疾病的診斷酶與疾病的治療2.酶在醫(yī)學上的其它應用酶作為試劑