C酶的催化活性和調(diào)節(jié)機(jī)制ppt課件

1、酶的催化活性和調(diào)理機(jī)制酶的催化活性和調(diào)理機(jī)制(2)3.6 酶促反響動力學(xué)酶促反響動力學(xué)v3.6.1 酶與底物之間的作用酶與底物之間的作用v酶的中間產(chǎn)物實際酶的中間產(chǎn)物實際v 酶分子酶分子E外表與底物外表與底物S結(jié)結(jié)合構(gòu)成不穩(wěn)定中間產(chǎn)物即酶合構(gòu)成不穩(wěn)定中間產(chǎn)物即酶-底物復(fù)合物底物復(fù)合物ES，它較底物需求較少的活化能就，它較底物需求較少的活化能就可繼續(xù)反響，分解成產(chǎn)物可繼續(xù)反響，分解成產(chǎn)物P并釋放酶。并釋放酶。因此，因此，ES 濃度決議著整個酶促反響速度。濃度決議著整個酶促反響速度。S + E ES E + P3.6.1 酶與底物之間的作用酶與底物之間的作用v 米氏方程米氏方程v 當(dāng)當(dāng) Km= S

2、 時，那么時，那么 v = 1/2 Vmax ，即當(dāng)酶，即當(dāng)酶促反響速度到達(dá)其最大反響速度的一半時，促反響速度到達(dá)其最大反響速度的一半時，Km值即為此時的底物濃度，其單位是值即為此時的底物濃度，其單位是 mol/L。v當(dāng)當(dāng) Km遠(yuǎn)大于遠(yuǎn)大于 S 時，分母時，分母S不計，那么不計，那么v = Vmax S/Km，初速度與底物濃度呈一級反響，初速度與底物濃度呈一級反響。v當(dāng)當(dāng) Km遠(yuǎn)小于遠(yuǎn)小于 S 時，時， Km不計，那么不計，那么v = Vmax，初速度與底物濃度呈零級反響。，初速度與底物濃度呈零級反響。v = VmaxSKm + S3.6.1 酶與底物之間的作用酶與底物之間的作用KmVmax1

3、2v=VmaxS/Km3.6.1 酶與底物之間的作用酶與底物之間的作用v米氏常數(shù)米氏常數(shù)Km的特性的特性v Km與酶的性質(zhì)有關(guān)，與酶濃度無關(guān)；與酶的性質(zhì)有關(guān)，與酶濃度無關(guān)；v Km最小的底物為該酶的最適底物；最小的底物為該酶的最適底物；v Km值與溫度、值與溫度、pH等環(huán)境要素相關(guān)；等環(huán)境要素相關(guān)；v 1/Km近似表示對底物親和性大?。唤票硎緦Φ孜镉H和性大??；v K3K1和和K2時，時，KmKsv Km隨不同底物而異酶專注性判別隨不同底物而異酶專注性判別目的目的米氏方程求解方法米氏方程求解方法vLineweaver-Burk法法v (雙倒數(shù)法雙倒數(shù)法v橫軸截距為橫軸截距為-1/Km，縱軸截距

4、，縱軸截距v 1/Vmax，斜率，斜率Km/ Vmax。v缺陷：點過分集中在直線左下缺陷：點過分集中在直線左下v 方，而低濃度方，而低濃度S點因倒數(shù)后誤點因倒數(shù)后誤v 差較大，偏離直線，影響結(jié)果。差較大，偏離直線，影響結(jié)果。1v=KmVmax.1S+1Vmax米氏方程求解方法米氏方程求解方法vHanes-Woolf法法v橫軸截距為橫軸截距為-Km，縱軸截，縱軸截v 距距Km /Vmax，斜率，斜率1/ Vmax。KmVmaxSVmaxv=+SKm /Vmax米氏方程求解方法米氏方程求解方法vWoolf-Hofstee法法v = - Km.Vmaxv+SVmax /Km以以vv/S作圖作圖, 得

5、不斷得不斷線。橫軸截距為線。橫軸截距為Vmax /Km,縱軸截距縱軸截距Vmax, 斜斜率率 -Km3.6.2 單底物較復(fù)雜的酶反響單底物較復(fù)雜的酶反響v多種活性中間產(chǎn)物多種活性中間產(chǎn)物v v底物的抑制：酶分子上有兩個底物結(jié)合位點，底物的抑制：酶分子上有兩個底物結(jié)合位點，一為高親和性，另一個為低親和性。當(dāng)其完全一為高親和性，另一個為低親和性。當(dāng)其完全被底物占據(jù)時會抑制高親和性位點的結(jié)協(xié)作用，被底物占據(jù)時會抑制高親和性位點的結(jié)協(xié)作用，使酶促反響速度降低，假設(shè)糖二磷酸酶。使酶促反響速度降低，假設(shè)糖二磷酸酶。v多個活性部位：有多個亞基、多個活性中心，多個活性部位：有多個亞基、多個活性中心，其動力學(xué)實

6、驗常很復(fù)雜，不符合米氏方程。其動力學(xué)實驗常很復(fù)雜，不符合米氏方程。E+S ES E+PE+S ES ES E+P3.6.3 pH影響下酶促反響動力學(xué)影響下酶促反響動力學(xué) E2- ES2- K2 K2 EH- + S ESH- EH- +P K1 K1 EH2 ESH2v = VmaxSKm) +S(1+H+ K2H+)K1(1+H+ K1+ K2H+pH對酶構(gòu)對酶構(gòu)象的影響象的影響即對其解即對其解離基團(tuán)的離基團(tuán)的影響，就影響，就是是H+和解和解離基團(tuán)間離基團(tuán)間的結(jié)合與的結(jié)合與解離的變解離的變化過程化過程3.6.4 酶的抑制動力學(xué)酶的抑制動力學(xué)1不可逆抑制：抑制劑與酶分子中的不可逆抑制：抑制劑與

7、酶分子中的必要基團(tuán)發(fā)生共價結(jié)合，使酶失活。必要基團(tuán)發(fā)生共價結(jié)合，使酶失活。 按其選擇性差別，不可逆抑制劑分：按其選擇性差別，不可逆抑制劑分： 專注性：僅與活性部位有關(guān)的基團(tuán)反響；專注性：僅與活性部位有關(guān)的基團(tuán)反響； 非專注性：可與幾類基團(tuán)反響。如有機(jī)非專注性：可與幾類基團(tuán)反響。如有機(jī)磷、砷、重金屬磷、砷、重金屬Ag、Pb、Hg、氰、氰化物化物 (沙林毒氣、沙林毒氣、CO及青霉素等。及青霉素等。3.6.4 酶的抑制動力學(xué)酶的抑制動力學(xué)2可逆抑制：可逆抑制： 競爭性抑制：競爭性抑制：參與參與 I 后，后，Vmax不變，不變，Km變大變大(KmKm)I與與S構(gòu)造類似構(gòu)造類似, 但但E不能同時與不能同

8、時與S和和I結(jié)合結(jié)合3.6.4 酶的抑制動力學(xué)酶的抑制動力學(xué)2可逆抑制：可逆抑制：非競爭性抑制：非競爭性抑制： 參與參與 I 后，后，Vmax變小，變小，Km不變不變(Km=Km)3.6.4 酶的抑制動力學(xué)酶的抑制動力學(xué)2可逆抑制：可逆抑制：反競爭性抑制：反競爭性抑制： 參與參與 I 后，后， Km 和和Vmax都變都變小，且小，且KmKm , Vmax Vmax3.6.5 雙底物酶促反響動力學(xué)雙底物酶促反響動力學(xué)v順序有序反響順序有序反響 (如如NAD+或或NADP+的脫氫酶的脫氫酶)v A B P Qv E Ev EA EAB EPQ EQv順序隨機(jī)反響順序隨機(jī)反響 (如肌酸激酶使肌酸磷酸

9、化反響如肌酸激酶使肌酸磷酸化反響)v乒乓反響或雙乒乓反響或雙-置換反響置換反響 (如氨基酸轉(zhuǎn)移酶如氨基酸轉(zhuǎn)移酶)v A P B Qv E Ev EA FP F FB EQEAEBEPEQEEABBAPQQPEAB EPQ四、酶的調(diào)理作用四、酶的調(diào)理作用v生命景象調(diào)理和控制層次：生命景象調(diào)理和控制層次：v 整體程度調(diào)控：神經(jīng)系統(tǒng)和激素；整體程度調(diào)控：神經(jīng)系統(tǒng)和激素；v 器官、組織和細(xì)胞程度調(diào)控：體液；器官、組織和細(xì)胞程度調(diào)控：體液；v 分子程度調(diào)控：酶為中心的調(diào)控。分子程度調(diào)控：酶為中心的調(diào)控。v酶分子的調(diào)控方式：環(huán)境要素調(diào)控、別酶分子的調(diào)控方式：環(huán)境要素調(diào)控、別構(gòu)調(diào)控、共價調(diào)控、酶原激活調(diào)控、

10、分構(gòu)調(diào)控、共價調(diào)控、酶原激活調(diào)控、分子聚合調(diào)控。子聚合調(diào)控。4.1 酶本身活性的調(diào)控酶本身活性的調(diào)控4.1.1 環(huán)境要素調(diào)控環(huán)境要素調(diào)控環(huán)境要素改動使酶構(gòu)象穩(wěn)定的力的平衡環(huán)境要素改動使酶構(gòu)象穩(wěn)定的力的平衡;環(huán)境要素的種類：環(huán)境要素的種類：pH 、溫度、金屬離子、有、溫度、金屬離子、有機(jī)溶劑等；機(jī)溶劑等；例如溶菌酶：在細(xì)胞內(nèi)合成后即具有完好的例如溶菌酶：在細(xì)胞內(nèi)合成后即具有完好的空間構(gòu)造，但細(xì)胞內(nèi)空間構(gòu)造，但細(xì)胞內(nèi)pH值約為中性，酶值約為中性，酶的活力很低，當(dāng)溶菌酶分泌到細(xì)胞外偏酸的活力很低，當(dāng)溶菌酶分泌到細(xì)胞外偏酸性環(huán)境中性環(huán)境中pH 5時，溶菌酶的活性顯著提高。時，溶菌酶的活性顯著提高。4.

11、1.2 別構(gòu)酶的調(diào)控別構(gòu)酶的調(diào)控v別構(gòu)酶的特點：普通有多個亞基別構(gòu)酶的特點：普通有多個亞基, 分子量大，構(gòu)分子量大，構(gòu)造復(fù)雜。有擔(dān)任調(diào)理的別構(gòu)中心和擔(dān)任催化的活造復(fù)雜。有擔(dān)任調(diào)理的別構(gòu)中心和擔(dān)任催化的活性中心。兩中心位于不同亞基性中心。兩中心位于不同亞基, 或同一亞基的不或同一亞基的不同部位。同部位。v別構(gòu)效應(yīng)：調(diào)理物或效應(yīng)物與別構(gòu)中心結(jié)合后，別構(gòu)效應(yīng)：調(diào)理物或效應(yīng)物與別構(gòu)中心結(jié)合后，誘導(dǎo)或穩(wěn)定酶分子的某構(gòu)象，使酶催化中心的催誘導(dǎo)或穩(wěn)定酶分子的某構(gòu)象，使酶催化中心的催化作用遭到調(diào)理，從而調(diào)理酶反響速度和代謝過化作用遭到調(diào)理，從而調(diào)理酶反響速度和代謝過程。程。v同促效應(yīng)：酶分子上有兩個以上底物結(jié)

12、合中心，同促效應(yīng)：酶分子上有兩個以上底物結(jié)合中心，經(jīng)過酶上結(jié)合底物分子數(shù)量而調(diào)理其活性。經(jīng)過酶上結(jié)合底物分子數(shù)量而調(diào)理其活性。v異促效應(yīng)：經(jīng)過非底物分子的結(jié)合調(diào)理其活性。異促效應(yīng)：經(jīng)過非底物分子的結(jié)合調(diào)理其活性。4.1.2 別構(gòu)酶的調(diào)控別構(gòu)酶的調(diào)控v別構(gòu)酶的動力學(xué)特征：不遵照米氏動力學(xué)方程，別構(gòu)酶的動力學(xué)特征：不遵照米氏動力學(xué)方程，具有正協(xié)同效應(yīng)和負(fù)協(xié)同效應(yīng)。具有正協(xié)同效應(yīng)和負(fù)協(xié)同效應(yīng)。v 故有米氏活力酶、負(fù)協(xié)同效應(yīng)酶和正協(xié)同效故有米氏活力酶、負(fù)協(xié)同效應(yīng)酶和正協(xié)同效應(yīng)酶的區(qū)分應(yīng)酶的區(qū)分Koshland規(guī)那么規(guī)那么v v Rs 為協(xié)同指數(shù)，為協(xié)同指數(shù)，n代表協(xié)同系數(shù)代表協(xié)同系數(shù)Hill系數(shù)。系數(shù)

13、。Rs=81：米氏方程：米氏方程; Rs 81：正協(xié)同：正協(xié)同; Rs 81：負(fù)協(xié)同。：負(fù)協(xié)同。酶與配基結(jié)合到達(dá)酶與配基結(jié)合到達(dá)0.9飽和度時的配基濃度飽和度時的配基濃度酶與配基結(jié)合到達(dá)酶與配基結(jié)合到達(dá)0.1飽和度時的配基濃度飽和度時的配基濃度Rs= 811/n4.1.2 別構(gòu)酶的調(diào)控別構(gòu)酶的調(diào)控v別構(gòu)酶機(jī)理模型別構(gòu)酶機(jī)理模型v MWC模型齊變模型：模型齊變模型：1965年年Monod, Wyman和和Changeux提出。提出。v 無無RT混合態(tài)混合態(tài)4.1.2 別構(gòu)酶的調(diào)控別構(gòu)酶的調(diào)控v別構(gòu)酶機(jī)理模型別構(gòu)酶機(jī)理模型vKNF模型序變模型：模型序變模型：1966年年Koshland, Neme

14、thy 和和Filmer提出提出無無RT平衡態(tài)平衡態(tài)存在存在RT混合態(tài)混合態(tài)4.1.2 別構(gòu)酶的調(diào)控別構(gòu)酶的調(diào)控v研討得較為清楚的別構(gòu)酶是研討得較為清楚的別構(gòu)酶是E. coli. 天冬氨酸轉(zhuǎn)氨甲酰天冬氨酸轉(zhuǎn)氨甲酰酶酶(ATCase), 它催化以下反響：它催化以下反響：v v 這個反響是合成這個反響是合成CTP的第一步的第一步, 它受終產(chǎn)物它受終產(chǎn)物CTP反響抑制反響抑制, 而被而被ATP激活。酶反響速度與底物濃度激活。酶反響速度與底物濃度的關(guān)系曲線為的關(guān)系曲線為S型型, 闡明底物有正協(xié)同性。參與負(fù)效應(yīng)闡明底物有正協(xié)同性。參與負(fù)效應(yīng)物物CTP,活力降低活力降低, S型更明顯。參與正效應(yīng)物型更明顯

15、。參與正效應(yīng)物ATP, 活活力升高力升高, S型趨勢變小，接近雙曲線。型趨勢變小，接近雙曲線。v大多數(shù)別構(gòu)酶均有這種大多數(shù)別構(gòu)酶均有這種S型曲線。型曲線。 氨甲酰磷酸氨甲酰磷酸 + L-Asp N-氨?；滨；?L-Asp +磷酸磷酸4.1.2 別構(gòu)酶的調(diào)控別構(gòu)酶的調(diào)控v別構(gòu)酶用加熱、化學(xué)試劑或其它方法處置后，別構(gòu)酶用加熱、化學(xué)試劑或其它方法處置后，它仍具有活力，但喪失了酶的調(diào)理性質(zhì)。它仍具有活力，但喪失了酶的調(diào)理性質(zhì)。v如如ATC酶經(jīng)過溫暖的化學(xué)處置酶經(jīng)過溫暖的化學(xué)處置, 如用對羥基汞如用對羥基汞苯甲酸苯甲酸PCMB處置可解聚為兩個催化亞基處置可解聚為兩個催化亞基為三聚體和為三聚體和 3個調(diào)

16、理亞基為二聚體。個調(diào)理亞基為二聚體。催化亞基仍有催化活力催化亞基仍有催化活力, 但不再受效應(yīng)物影響但不再受效應(yīng)物影響, 調(diào)理亞基無催化活力調(diào)理亞基無催化活力, 但仍能結(jié)合效應(yīng)物。更但仍能結(jié)合效應(yīng)物。更猛烈的處置猛烈的處置, 如用如用SDS處置處置, 那么催化亞基和調(diào)那么催化亞基和調(diào)理亞基都各解聚成理亞基都各解聚成6個單體。個單體。4.1.2 別構(gòu)酶的調(diào)控別構(gòu)酶的調(diào)控vATC酶受酶受CTP抑制的生物學(xué)意義是防止合成過多抑制的生物學(xué)意義是防止合成過多的的CTP, 而受而受ATP激活是為了堅持嘌呤和嘧啶核激活是為了堅持嘌呤和嘧啶核苷酸合成的速度相稱苷酸合成的速度相稱, 以滿足合成核酸的需求。以滿足合

17、成核酸的需求。v別構(gòu)酶在代謝調(diào)理中起著重要的作用。在合成代別構(gòu)酶在代謝調(diào)理中起著重要的作用。在合成代謝中催化第一步反響的酶或分支點的第一個酶往謝中催化第一步反響的酶或分支點的第一個酶往往是別構(gòu)酶，以防止構(gòu)成一系列過多的中間體和往是別構(gòu)酶，以防止構(gòu)成一系列過多的中間體和終產(chǎn)物。在分解代謝途徑中，那么有一個或幾個終產(chǎn)物。在分解代謝途徑中，那么有一個或幾個關(guān)鍵酶為別構(gòu)酶。關(guān)鍵酶為別構(gòu)酶。4.1.2 別構(gòu)酶的調(diào)控別構(gòu)酶的調(diào)控v如糖酵解途徑中的磷酸果糖激酶是一個重要的如糖酵解途徑中的磷酸果糖激酶是一個重要的調(diào)理酶，它受調(diào)理酶，它受ATP抑制，而抑制，而AMP可逆轉(zhuǎn)可逆轉(zhuǎn) ATP的的抑制造用。故當(dāng)抑制造用

18、。故當(dāng) ATPAMP比值降低時，也就比值降低時，也就是細(xì)胞內(nèi)能荷降低時，糖酵解被促進(jìn)，從而提是細(xì)胞內(nèi)能荷降低時，糖酵解被促進(jìn)，從而提供較多的能量。供較多的能量。4.1.3 共價調(diào)理酶共價調(diào)理酶v經(jīng)過在酶蛋白某些氨基酸殘基上增、減基團(tuán)的方法調(diào)經(jīng)過在酶蛋白某些氨基酸殘基上增、減基團(tuán)的方法調(diào)理酶的活性態(tài)與非活性態(tài)間的相互轉(zhuǎn)化可逆。理酶的活性態(tài)與非活性態(tài)間的相互轉(zhuǎn)化可逆。v有些酶存在兩種方式，在其它酶的共價修飾后可以相有些酶存在兩種方式，在其它酶的共價修飾后可以相互轉(zhuǎn)變，如磷酸化酶催化下述反響：互轉(zhuǎn)變，如磷酸化酶催化下述反響：v磷酸化酶磷酸化酶a: 不依賴不依賴AMP即有活性即有活性; Ser-14磷

19、酸化磷酸化;v磷酸化酶磷酸化酶b: 依賴依賴AMP才有活性才有活性; Ser-14無磷酸化。無磷酸化。vb a 轉(zhuǎn)變需轉(zhuǎn)變需Mg2+、ATP(糖原糖原)n + 磷酸磷酸 (糖原糖原)n-1 + 1-磷酸磷酸-D-Glc4.1.3 共價調(diào)理酶共價調(diào)理酶A. 共價調(diào)理酶的類型共價調(diào)理酶的類型磷酸化磷酸化/去磷酸化去磷酸化乙?；阴；?去乙?；ヒ阴；佘挣；佘挣；?去腺苷?；ハ佘挣；蜍挣；蜍挣；?去尿苷酰化去尿苷?；谆谆?去甲基化去甲基化S-S/SH糖基化糖基化脂?；；疊. 常見共價調(diào)理酶常見共價調(diào)理酶酶酶來源來源修飾機(jī)制修飾機(jī)制活性變化活性變化糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶真核細(xì)胞

20、生物真核細(xì)胞生物磷酸化磷酸化/去磷酸化去磷酸化/磷酸化酶激酶磷酸化酶激酶哺乳動物哺乳動物磷酸化磷酸化/去磷酸化去磷酸化/糖原合成酶糖原合成酶真核細(xì)胞生物真核細(xì)胞生物磷酸化磷酸化/去磷酸化去磷酸化/丙酮酸脫氫酶丙酮酸脫氫酶真核細(xì)胞生物真核細(xì)胞生物磷酸化磷酸化/去磷酸化去磷酸化/激素敏感性脂酶激素敏感性脂酶哺乳動物哺乳動物磷酸化磷酸化/去磷酸化去磷酸化/乙酰乙酰CoA羧化酶羧化酶哺乳動物哺乳動物磷酸化磷酸化/去磷酸化去磷酸化/谷氨酰胺合成酶谷氨酰胺合成酶大腸桿菌大腸桿菌腺苷?；佘挣；?去腺苷酰化去腺苷?；?黃嘌呤氧化酶黃嘌呤氧化酶哺乳動物哺乳動物S-S/SH/4.1.4 酶原的激活酶原的激活v酶

21、原激活的特點：酶原激活的特點：v不可逆的共價修飾調(diào)理；不可逆的共價修飾調(diào)理；v在正常生理條件下，酶原不會過在正常生理條件下，酶原不會過v 早地在不適當(dāng)?shù)牡胤郊せ?；早地在不適當(dāng)?shù)牡胤郊せ?；v激活酶受抑制劑調(diào)控；激活酶受抑制劑調(diào)控；v 酶原的激活伴隨著信號的放大。酶原的激活伴隨著信號的放大。4.1.4 酶原的激活酶原的激活v酶原激活常見的類型：酶原激活常見的類型：v A. 消化酶酶原的激活：消化酶酶原的激活：v胃蛋白酶：從胃蛋白酶：從N端切除端切除42個氨基酸，胃個氨基酸，胃酸或胃蛋白酶；酸或胃蛋白酶；v胰蛋白酶：從胰蛋白酶：從N端切除端切除6個氨基酸，腸激個氨基酸，腸激酶或胰蛋白酶；酶或胰蛋白酶

22、；v糜蛋白酶：內(nèi)切糜蛋白酶：內(nèi)切14-15Aa，147-148Aa，胰蛋白酶；羧肽酶、彈性蛋白酶胰蛋白酶；羧肽酶、彈性蛋白酶 B凝凝血血酶酶和和血血液液凝凝固固 內(nèi)源性途徑內(nèi)源性途徑 損傷外表損傷外表 激肽原激肽原 激肽激肽 釋放酶釋放酶 外源性途徑外源性途徑 XII XIIa創(chuàng)傷創(chuàng)傷 XI XIa IX IXa VIIa VII VIIIVIIIa 組織因子組織因子 X Xa X V Va 凝血酶原凝血酶原IIII凝血酶凝血酶IIaIIa 血纖蛋白原血纖蛋白原I I 血纖蛋白血纖蛋白IaIa XIII XIIIa 交聯(lián)血纖蛋白凝塊交聯(lián)血纖蛋白凝塊 創(chuàng)傷創(chuàng)傷C. 某些蛋白激素的激活某些蛋白激素

23、的激活v胰島素、甲狀旁腺素、胰高血糖素、促胰島素、甲狀旁腺素、胰高血糖素、促腎上腺皮質(zhì)激素等；腎上腺皮質(zhì)激素等；v胰島素：前胰島素原胰島素：前胰島素原N端切除端切除20信號信號肽肽-胰島素原進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔，在中胰島素原進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔，在中間切下間切下29-35AA的的C肽肽-A鏈和鏈和B鏈。鏈。v 人、豬和牛的人、豬和牛的C肽長度分別為肽長度分別為31AA、29AA和和26AA。D. 發(fā)育過程和酶原激活發(fā)育過程和酶原激活v動物在發(fā)育的特定階段，激活特定的酶動物在發(fā)育的特定階段，激活特定的酶發(fā)揚(yáng)特殊的作用。發(fā)揚(yáng)特殊的作用。v青蛙：在蝌蚪去除尾部時，體內(nèi)膠原蛋青蛙：在蝌蚪去除尾部時，體內(nèi)膠原蛋白酶被激

24、活；白酶被激活；v哺乳動物：分娩后，子宮內(nèi)部的許多膠哺乳動物：分娩后，子宮內(nèi)部的許多膠原蛋白也被激活的膠原蛋白酶降解；原蛋白也被激活的膠原蛋白酶降解；v蠶蛾：在蛹成蛾過程中，激活繭酶，將蠶蛾：在蛹成蛾過程中，激活繭酶，將蠶繭降解。蠶繭降解。E. 酶分子的聚合和解聚酶分子的聚合和解聚v由于酶與一些小分子調(diào)理因子的非共價結(jié)合，由于酶與一些小分子調(diào)理因子的非共價結(jié)合，引起酶的聚合和解聚，實現(xiàn)酶在活性和無活性引起酶的聚合和解聚，實現(xiàn)酶在活性和無活性間相互轉(zhuǎn)化。如間相互轉(zhuǎn)化。如Glu脫氫酶和乙酰脫氫酶和乙酰CoA羧化酶羧化酶v乙酰乙酰CoA羧化酶：催化脂肪酸合成。亞基的聚羧化酶：催化脂肪酸合成。亞基的聚

25、合和解聚，構(gòu)成酶的三種存在形狀：合和解聚，構(gòu)成酶的三種存在形狀：四個不同的亞基四個不同的亞基 原體原體 多聚體多聚體 無活性無活性 無活性無活性 有活性有活性ATP-Mg2+檸檬酸異檸檬酸檸檬酸異檸檬酸常見酶的聚合和解聚與酶活性常見酶的聚合和解聚與酶活性酶酶來源來源聚合聚合/解聚解聚影響因素影響因素活性變化活性變化磷酸果糖磷酸果糖激激 酶酶兔骨骼肌兔骨骼肌聚合聚合解聚解聚F-6-P, FDPATP異檸檬酸異檸檬酸脫脫 氫氫 酶酶牛心牛心聚合聚合解聚解聚ADPNADH蘋蘋 果果 酸酸脫脫 氫氫 酶酶豬心豬心單體單體二聚體二聚體NAD+谷谷 氨氨 酸酸脫脫 氫氫 酶酶牛肝牛肝聚合聚合解聚解聚ADP

26、，LeuGTP (GDP)4.2 參與代謝調(diào)控的酶參與代謝調(diào)控的酶v4.2.1 細(xì)胞空間上酶分布的分隔性：細(xì)胞空間上酶分布的分隔性：v 不同部位分布不同的酶，保證生物反響不同部位分布不同的酶，保證生物反響不相互關(guān)擾。如脂肪酸的氧化和合成分處于線不相互關(guān)擾。如脂肪酸的氧化和合成分處于線粒體內(nèi)外，細(xì)胞液中的脂酰粒體內(nèi)外，細(xì)胞液中的脂酰CoA需經(jīng)肉毒堿脂需經(jīng)肉毒堿脂?；D(zhuǎn)移酶酰基轉(zhuǎn)移酶I和和II催化，才干進(jìn)入線粒體內(nèi)進(jìn)展催化，才干進(jìn)入線粒體內(nèi)進(jìn)展-氧化氧化; 而胞液要進(jìn)展脂肪酸合成，線粒體中而胞液要進(jìn)展脂肪酸合成，線粒體中的乙酰的乙酰CoA需經(jīng)檸檬酸合成酶催化，與草酰乙需經(jīng)檸檬酸合成酶催化，與草酰乙

27、酸縮合成檸檬酸酸縮合成檸檬酸(三羧酸轉(zhuǎn)運(yùn)體系三羧酸轉(zhuǎn)運(yùn)體系)，進(jìn)入細(xì)胞，進(jìn)入細(xì)胞液后，再經(jīng)檸檬酸裂合酶催化，釋放出乙酰液后，再經(jīng)檸檬酸裂合酶催化，釋放出乙酰CoA, 參與脂肪酸合成。參與脂肪酸合成。4.2.2 細(xì)胞膜中的酶細(xì)胞膜中的酶v擔(dān)任個區(qū)域間傳送代謝物及離子。擔(dān)任個區(qū)域間傳送代謝物及離子。v周圍蛋白：果糖二磷酸醛縮酶、甘油醛磷周圍蛋白：果糖二磷酸醛縮酶、甘油醛磷酸脫氫酶等。與磷脂的極性頭部由靜電引酸脫氫酶等。與磷脂的極性頭部由靜電引力相連，易于用鹽溶液抽提出來；力相連，易于用鹽溶液抽提出來；v鑲嵌蛋白：氨基肽酶、鑲嵌蛋白：氨基肽酶、-D-葡萄糖苷酶、葡萄糖苷酶、腺苷酸三磷酸酶等。與磷脂的

28、烴鏈因疏水腺苷酸三磷酸酶等。與磷脂的烴鏈因疏水作用而結(jié)合作用而結(jié)合, 只能用去污劑或有機(jī)溶劑抽只能用去污劑或有機(jī)溶劑抽提出來。提出來。4.2.3 細(xì)胞核中的酶細(xì)胞核中的酶v核液中的酶：糖酵解酶群，戊糖磷酸途徑酶群，核液中的酶：糖酵解酶群，戊糖磷酸途徑酶群，乳酸脫氫酶，蘋果酸脫氫酶，異檸檬酸脫氫酶；乳酸脫氫酶，蘋果酸脫氫酶，異檸檬酸脫氫酶；v與染色質(zhì)結(jié)合的酶：與染色質(zhì)結(jié)合的酶：DNA核苷酸轉(zhuǎn)移酶核苷酸轉(zhuǎn)移酶, RNA核苷酸轉(zhuǎn)移酶核苷酸轉(zhuǎn)移酶II和和III等；等；v核仁中的酶：核糖酶，核仁中的酶：核糖酶，RNA甲基轉(zhuǎn)移酶甲基轉(zhuǎn)移酶, RNA核苷酸轉(zhuǎn)移酶核苷酸轉(zhuǎn)移酶I等；等；v核膜酶：葡萄糖核膜酶：

29、葡萄糖-6-磷酸酶，酸性磷酸酶等。磷酸酶，酸性磷酸酶等。4.2.4 線粒體中的酶線粒體中的酶v間質(zhì)：三羧酸循環(huán)酶群，脂肪酸間質(zhì)：三羧酸循環(huán)酶群，脂肪酸-氧化酶群，氧化酶群，丙酮酸羧化酶，谷氨酸脫氫酶等；丙酮酸羧化酶，谷氨酸脫氫酶等；v內(nèi)膜：內(nèi)膜：NADH脫氫酶脫氫酶+呼吸鏈，腺苷三磷酸酶，呼吸鏈，腺苷三磷酸酶，己糖激酶，細(xì)胞色素己糖激酶，細(xì)胞色素C氧化酶等；氧化酶等；v內(nèi)外膜間空隙：腺苷酸激酶，核苷酸磷酸激酶內(nèi)外膜間空隙：腺苷酸激酶，核苷酸磷酸激酶等；等；v外膜：外膜：NADH脫氫酶，細(xì)胞色素脫氫酶，細(xì)胞色素b5復(fù)原酶，胺復(fù)原酶，胺氧化酶，膽堿磷酸轉(zhuǎn)移酶，磷酸脂酶氧化酶，膽堿磷酸轉(zhuǎn)移酶，磷酸脂

30、酶A2，酰基，?；鵆oA合成酶等。合成酶等。4.2.5 溶酶體中的酶溶酶體中的酶v含含60多種水解酶多種水解酶, 多適用于酸性反響。多適用于酸性反響。v蛋白水解酶：組織蛋白酶，彈性酶，膠原酶等；蛋白水解酶：組織蛋白酶，彈性酶，膠原酶等；v糖苷水解酶：溶菌酶，糖苷水解酶：溶菌酶，-D-葡萄糖胺酶等；葡萄糖胺酶等；v核酸水解酶：核酸水解酶：DNase II，RNase II；v脂類水解酶：磷酸脂酶脂類水解酶：磷酸脂酶A1和和A2等；等；v其他：酸性磷酸酶、芳香基硫酸酶等。其他：酸性磷酸酶、芳香基硫酸酶等。4.2.6 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)酶內(nèi)質(zhì)網(wǎng)酶v蛋白質(zhì)的合成和傳送、脂肪酸的合成及外來物蛋白質(zhì)的合成和傳送、脂肪

31、酸的合成及外來物質(zhì)的代謝的場所。質(zhì)的代謝的場所。v平滑內(nèi)質(zhì)網(wǎng)：膽固醇合成酶，肉毒堿脂酰轉(zhuǎn)移平滑內(nèi)質(zhì)網(wǎng)：膽固醇合成酶，肉毒堿脂酰轉(zhuǎn)移酶、藥物代謝酶等；酶、藥物代謝酶等；v粗內(nèi)質(zhì)網(wǎng)胞液面：蛋白質(zhì)合成酶，葡萄糖粗內(nèi)質(zhì)網(wǎng)胞液面：蛋白質(zhì)合成酶，葡萄糖-6-磷酸酶、磷酸酶、ATPase等；等；v粗內(nèi)質(zhì)網(wǎng)粗內(nèi)質(zhì)網(wǎng) ( 腔面腔面 ) ：核苷二磷酸酶，：核苷二磷酸酶， -D-葡萄葡萄糖苷酶等。糖苷酶等。4.2.7 胞液酶胞液酶v碳水化合物代謝酶群：糖酵解酶群，糖原碳水化合物代謝酶群：糖酵解酶群，糖原合成酶，戊糖磷酸代謝途徑酶群等；合成酶，戊糖磷酸代謝途徑酶群等；v脂類代謝酶群：乙酰脂類代謝酶群：乙酰CoA羧化酶

32、，脂肪酸羧化酶，脂肪酸合成酶系等；合成酶系等；v氨基酸和蛋白質(zhì)代謝酶群：天冬氨酸氨基氨基酸和蛋白質(zhì)代謝酶群：天冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶，氨酰轉(zhuǎn)移酶，氨酰tRNA合成酶等；合成酶等；v核酸合成酶：核苷激酶，核苷酸激酶等。核酸合成酶：核苷激酶，核苷酸激酶等。4.2.8 限速步驟中調(diào)控作用的關(guān)鍵酶限速步驟中調(diào)控作用的關(guān)鍵酶v在代謝反響中有一些反響實踐上只需一在代謝反響中有一些反響實踐上只需一個方向；這一類酶普通為別構(gòu)酶。個方向；這一類酶普通為別構(gòu)酶。v 如：糖酵解中的磷酸果糖激酶，催化如：糖酵解中的磷酸果糖激酶，催化1-磷酸果糖生成磷酸果糖生成1, 6 - 二磷酸果糖；二磷酸果糖；v 還有硫激酶還有硫激酶(

33、 脂酰脂酰CoA 合成酶合成酶)、硫酯酶、硫酯酶、乙酰羧化酶、丙二酰乙酰羧化酶、丙二酰CoA脫羧酶等。脫羧酶等。4.2.8 限速步驟中調(diào)控作用的關(guān)鍵酶限速步驟中調(diào)控作用的關(guān)鍵酶v同工酶：理化性質(zhì)不同同工酶：理化性質(zhì)不同, ,而催化一樣反響的一類酶而催化一樣反響的一類酶. .對細(xì)胞生長、發(fā)育、遺傳及代謝調(diào)理都很重要。對細(xì)胞生長、發(fā)育、遺傳及代謝調(diào)理都很重要。v不同臟器來源的同工酶，依機(jī)體需求，完成同一代不同臟器來源的同工酶，依機(jī)體需求，完成同一代謝義務(wù)，如謝義務(wù)，如LDH1-5LDH1-5。v一樣臟器來源的同工酶，各自起催化作用。如在肝一樣臟器來源的同工酶，各自起催化作用。如在肝臟中己糖激酶和葡

34、萄糖激酶，都可以催化葡萄糖磷臟中己糖激酶和葡萄糖激酶，都可以催化葡萄糖磷酸化，但在正常血糖濃度范圍內(nèi)，只需己糖激酶到酸化，但在正常血糖濃度范圍內(nèi)，只需己糖激酶到達(dá)最大反響速度，而葡萄糖激酶不同，在血糖濃度達(dá)最大反響速度，而葡萄糖激酶不同，在血糖濃度增高時，催化反響速度也同時增長。增高時，催化反響速度也同時增長。4.3 酶調(diào)控作用的機(jī)制酶調(diào)控作用的機(jī)制v酶調(diào)控作用的連鎖性和放大作用酶調(diào)控作用的連鎖性和放大作用v 如激素如激素-cAMP調(diào)理系統(tǒng)。調(diào)理系統(tǒng)。v酶調(diào)控作用的反響性：即某一序列反響的終產(chǎn)物酶調(diào)控作用的反響性：即某一序列反響的終產(chǎn)物(效應(yīng)效應(yīng)物物)對催化該反響序列第一步反響的酶對催化該反響

35、序列第一步反響的酶(常為別構(gòu)酶常為別構(gòu)酶)所所呈現(xiàn)的效應(yīng)，分正、負(fù)反響。呈現(xiàn)的效應(yīng)，分正、負(fù)反響。v 如如E.coli 天冬氨酸和氨甲酰磷酸合成天冬氨酸和氨甲酰磷酸合成CTP, CTP能反響能反響抑制催化第一步反響的酶，即天冬氨酸甲?；D(zhuǎn)移酶抑制催化第一步反響的酶，即天冬氨酸甲?；D(zhuǎn)移酶ATC，從而減慢其本身的合成；當(dāng)由于代謝活動，從而減慢其本身的合成；當(dāng)由于代謝活動使使CTP濃度減低很多時，此抑制減弱。濃度減低很多時，此抑制減弱。4.3 酶調(diào)控作用的機(jī)制酶調(diào)控作用的機(jī)制v酶合成的誘導(dǎo)和阻遏：酶合成的誘導(dǎo)和阻遏：v誘導(dǎo)劑、誘導(dǎo)作用和誘導(dǎo)酶誘導(dǎo)劑、誘導(dǎo)作用和誘導(dǎo)酶v 許多細(xì)菌如許多細(xì)菌如E.co

36、li 能在能在Glc培育基上正常培育基上正常生長發(fā)育，卻不能立刻利用生長發(fā)育，卻不能立刻利用Gal。假設(shè)將其移入。假設(shè)將其移入含含Gal培育基，培育基，2min后。它們能合成利用后。它們能合成利用Gal的的三種酶即三種酶即-Gal苷酶、苷酶、Gal苷通透酶和硫苷通透酶和硫Gal苷苷轉(zhuǎn)乙?；?，一旦轉(zhuǎn)乙?；?，一旦Gal耗盡或重移回耗盡或重移回Glc培育基培育基上，這些酶程度立刻下降。上，這些酶程度立刻下降。4.3 酶調(diào)控作用的機(jī)制酶調(diào)控作用的機(jī)制v酶合成的誘導(dǎo)和阻遏：酶合成的誘導(dǎo)和阻遏：v阻遏劑、輔阻遏劑和阻遏作用阻遏劑、輔阻遏劑和阻遏作用v 當(dāng)當(dāng)E.coli 培育基中有培育基中有Trp存在時

37、，參與存在時，參與E.coli Trp合成過程的一切酶的生成遭到阻遏。合成過程的一切酶的生成遭到阻遏。v支配子模型支配子模型1961年，年，Monod & Jacobv 前提：前提：A. 酶蛋白基因主要有：構(gòu)造基因、支配酶蛋白基因主要有：構(gòu)造基因、支配v 基因和基因和 調(diào)控基因；調(diào)控基因；v B. 基因表達(dá)共同控制部位：支配子單位基因表達(dá)共同控制部位：支配子單位v如如 Gal 支配子。支配子。4.4 興奮性和抑制性調(diào)控蛋白興奮性和抑制性調(diào)控蛋白v興奮性調(diào)控蛋白興奮性調(diào)控蛋白v 糖原磷酸化酶激酶糖原磷酸化酶激酶(PhK)由由4 組組成成, 催化亞基為催化亞基為, 和和亞基為別構(gòu)亞基亞基為

38、別構(gòu)亞基,最令人最令人感興趣的是感興趣的是, 它是一種鈣調(diào)蛋白。它是一種鈣調(diào)蛋白。v抑制性調(diào)控蛋白抑制性調(diào)控蛋白v 這類蛋白與酶結(jié)合嚴(yán)密，如牛胰蛋白酶這類蛋白與酶結(jié)合嚴(yán)密，如牛胰蛋白酶抑制蛋白與胰蛋白酶結(jié)合后，解離常數(shù)只需抑制蛋白與胰蛋白酶結(jié)合后，解離常數(shù)只需10-13 M。在脊椎動物和無脊椎動物中廣泛存。在脊椎動物和無脊椎動物中廣泛存在，能夠?qū)τ谡{(diào)理激活后的水解酶具有作用。在，能夠?qū)τ谡{(diào)理激活后的水解酶具有作用。五、五、 酶活性分析酶活性分析v5.1 酶活性概念酶活性概念: 催化一定化學(xué)反響的才催化一定化學(xué)反響的才干干v酶活性單位酶活性單位U：單位時間內(nèi)催化一：單位時間內(nèi)催化一定底物耗費(fèi)和產(chǎn)

39、物生成量的酶量定底物耗費(fèi)和產(chǎn)物生成量的酶量.(U/ml U/g)vIU：25C、最適底物濃度、最適、最適底物濃度、最適pH值、值、最適緩沖液等條件下，每分鐘催化最適緩沖液等條件下，每分鐘催化1mol/ L 底物轉(zhuǎn)化的酶量。底物轉(zhuǎn)化的酶量。vKatalKat：最適條件下，每秒鐘催：最適條件下，每秒鐘催化化1mol/L底物轉(zhuǎn)化的酶量。底物轉(zhuǎn)化的酶量。vIU和和Kat換算關(guān)系換算關(guān)系: 1Kat=6107IU5.2 影響酶活性的要素影響酶活性的要素v底物種類和濃度：普通要求底物濃度在底物種類和濃度：普通要求底物濃度在7-10倍倍Km值，以最適底物為參照值，以最適底物為參照, 在在1-3min內(nèi)測定內(nèi)測定.vpH值：常見幾種酶的最適值：常見幾種酶的最適pH值值(具有具有Vmax的的pH)酶酶底底 物物最適最適pHpH值值胃蛋白酶胃蛋白酶雞蛋清蛋白雞蛋清蛋白血紅蛋白血紅蛋白1.52.2淀粉酶淀粉酶淀粉淀粉4.5胰蛋白酶胰蛋白酶苯丙酰精氨酰胺苯丙酰精氨酰胺7.7精氨酸酶精氨酸酶精氨酸精氨酸9.75.2 影響酶活性的要素影響酶活性的要素v酶反響最適酶反響最適pH的測定的測定: 鐘型或倒鐘型或倒U形曲線形曲線. 最適最適pH與酶的來源、代謝中所處位置及緩沖液種類與酶的來源、代謝中所處位置及緩沖液種類有關(guān)。有關(guān)。