大專生物化學(xué)-酶ppt課件

1、1 1酶的概念及特性酶的概念及特性定義：酶是活細(xì)胞所產(chǎn)生的具有催化活性的生物大分子，包括蛋白質(zhì)及核酸，又名生物催化劑。核糖酶：具有催化作用的核糖酶：具有催化作用的RNARNA。作業(yè)一：酶的概念是什么？作業(yè)一：酶的概念是什么？3 公元前兩千多年，我國(guó)已有釀酒記載，古埃及人烤出了公元前兩千多年，我國(guó)已有釀酒記載，古埃及人烤出了第一個(gè)面包第一個(gè)面包 18501850年，年，PasteurPasteur以為發(fā)酵是酵母細(xì)胞生命活動(dòng)的結(jié)果。以為發(fā)酵是酵母細(xì)胞生命活動(dòng)的結(jié)果。 18771877年，年，KuhneKuhne初次提出初次提出EnzymeEnzyme一詞。一詞。 18971897年，年，Buchn

2、erBuchner兄弟用不含細(xì)胞的酵母提取液，實(shí)現(xiàn)了兄弟用不含細(xì)胞的酵母提取液，實(shí)現(xiàn)了發(fā)酵。發(fā)酵。 19131913年，年，MichaelisMichaelis和和MentenMenten提出了酶促動(dòng)力學(xué)原理提出了酶促動(dòng)力學(xué)原理米氏學(xué)說(shuō)。米氏學(xué)說(shuō)。 19261926年，年，SumnerSumner初次從刀豆中提純出脲酶結(jié)晶。證明酶初次從刀豆中提純出脲酶結(jié)晶。證明酶的蛋白質(zhì)本質(zhì)，獲的蛋白質(zhì)本質(zhì)，獲19461946年諾貝爾獎(jiǎng)。年諾貝爾獎(jiǎng)。如何證明酶是蛋白質(zhì)？如何證明酶是蛋白質(zhì)？ 酶的水解產(chǎn)物是氨基酸酶的水解產(chǎn)物是氨基酸 能使蛋白變性的條件都能使酶的活性降能使蛋白變性的條件都能使酶的活性降低低 酶也

3、有兩性解離和等電點(diǎn)酶也有兩性解離和等電點(diǎn) 酶的溶液也呈現(xiàn)膠體的性質(zhì)酶的溶液也呈現(xiàn)膠體的性質(zhì) 有與蛋白質(zhì)一樣的顏色反響有與蛋白質(zhì)一樣的顏色反響結(jié)論：酶是一類有特殊活結(jié)論：酶是一類有特殊活性的蛋白質(zhì)。性的蛋白質(zhì)。5 19301930年年NorthropNorthrop等得到了胃蛋白酶、胰蛋白酶和胰凝乳等得到了胃蛋白酶、胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶的結(jié)晶，并進(jìn)一步證明了酶是蛋白質(zhì)。蛋白酶的結(jié)晶，并進(jìn)一步證明了酶是蛋白質(zhì)。 19821982年，年，CechCech初次發(fā)現(xiàn)初次發(fā)現(xiàn)RNARNA也具有酶的催化活性，提出也具有酶的催化活性，提出核酶核酶(ribozyme)(ribozyme)的概念。的概念。Cec

4、hCech等獲得等獲得19891989年諾貝爾化學(xué)年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。獎(jiǎng)。 20192019年，年，Jack W.SzostakJack W.Szostak研討室首先報(bào)道了具有研討室首先報(bào)道了具有DNADNA銜銜接酶活性接酶活性DNADNA片段，稱為脫氧核酶片段，稱為脫氧核酶(deoxyribozyme)(deoxyribozyme)。酶的特性：酶的特性：1 1高效性高效性2) 2) 高度專注性高度專注性3 3反響條件溫暖反響條件溫暖4 4高度不穩(wěn)定性高度不穩(wěn)定性5 5酶活力可調(diào)理控制酶活力可調(diào)理控制作業(yè)二：酶的特性有哪些？作業(yè)二：酶的特性有哪些？酶與普通催化劑的區(qū)別有哪些酶與普通催化劑的區(qū)別有哪

5、些一酶促反響具有極高的效率一酶促反響具有極高的效率 酶的催化效率通常比非催化反響高酶的催化效率通常比非催化反響高1081020倍，比普通催化劑高倍，比普通催化劑高1071013倍。倍。一種酶僅作用于一種或一類化合物，或一定一種酶僅作用于一種或一類化合物，或一定的化學(xué)鍵，催化一定的化學(xué)反響并生成一定的產(chǎn)的化學(xué)鍵，催化一定的化學(xué)反響并生成一定的產(chǎn)物。酶的這種選擇性稱為酶的特異性或?qū)Ｗ⑿浴Ｎ?。酶的這種選擇性稱為酶的特異性或?qū)Ｗ⑿?。酶的特異性酶的特異?specificity)二酶促反響具有高度的特異性二酶促反響具有高度的特異性 絕對(duì)特異性絕對(duì)特異性(absolute specificity) 相對(duì)特

6、異性相對(duì)特異性(relative specificity) 立體構(gòu)造特異性立體構(gòu)造特異性(stereo specificity)絕對(duì)特異性絕對(duì)特異性酶只作用于特定構(gòu)造的底物，進(jìn)展一種專注酶只作用于特定構(gòu)造的底物，進(jìn)展一種專注的反響，生成一種特定構(gòu)造的產(chǎn)物的反響，生成一種特定構(gòu)造的產(chǎn)物 。如：如： OCNH2NH2+ H2O2NH3 + CO2尿素脲酶OCNHNH2+ H2O甲基尿素CH3脲酶相對(duì)特異性相對(duì)特異性酶作用于一類化合物或一種化學(xué)鍵。酶作用于一類化合物或一種化學(xué)鍵。如：如：OHOHHHOHHOHCH2OHHCH2OHHCH2OHOHHHOHOO11OHOHHHOHHOHCH2HCH2O

7、HHCH2OHOHHHOHOO11OOOHHHHOHHOHCH2OHH1蔗糖棉子糖蔗糖酶立體構(gòu)造特異性立體構(gòu)造特異性酶僅作用于立體異構(gòu)體中的一種。酶僅作用于立體異構(gòu)體中的一種。(三三) 高度的不穩(wěn)定性高度的不穩(wěn)定性 多數(shù)酶是蛋白質(zhì)。多數(shù)酶是蛋白質(zhì)。 酶的作用條件普通應(yīng)在溫暖的條件酶的作用條件普通應(yīng)在溫暖的條件下，如中性下，如中性pH、常溫暖常壓下進(jìn)展。、常溫暖常壓下進(jìn)展。 強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、高溫條件下易使酶失強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、高溫條件下易使酶失去活性。去活性。 四酶促反響的可調(diào)理性四酶促反響的可調(diào)理性 對(duì)酶生成與降解量的調(diào)理對(duì)酶生成與降解量的調(diào)理 酶催化效能的調(diào)理酶催化效能的調(diào)理 經(jīng)過(guò)改動(dòng)底物濃度對(duì)酶進(jìn)展

8、調(diào)理等經(jīng)過(guò)改動(dòng)底物濃度對(duì)酶進(jìn)展調(diào)理等酶的分類酶的分類1 1、根據(jù)酶參與的反響性質(zhì)分類：、根據(jù)酶參與的反響性質(zhì)分類：1) 1) 氧化復(fù)原酶類氧化復(fù)原酶類 ：AH2+BAH2+B A+BH2A+BH22)2) 轉(zhuǎn)移酶類轉(zhuǎn)移酶類 ：AR+B A+BRAR+B A+BR3 3水解酶類水解酶類: AB+H2O AOH+BH: AB+H2O AOH+BH4 4裂合酶類裂合酶類: AB A+B: AB A+B5 5異構(gòu)酶類異構(gòu)酶類: A B: A B6 6銜接酶類合成酶類銜接酶類合成酶類: : A+B+ATP A+B+ATP AB+ADP+PiAB+ADP+Pi2 2酶的分類與命名酶的分類與命名 氧化氧化-

9、 -復(fù)原酶催化氧化復(fù)原酶催化氧化- -復(fù)原反響。復(fù)原反響。 主要包括脫氫酶主要包括脫氫酶(dehydrogenase)(dehydrogenase)和氧化酶和氧化酶(Oxidase)(Oxidase)。 如乳酸如乳酸(Lactate)(Lactate)脫氫酶催化乳酸的脫氫反響。脫氫酶催化乳酸的脫氫反響。1 1氧化氧化- -復(fù)原酶類復(fù)原酶類 Oxido-reductases Oxido-reductasesC H3C H C O O HO HNA D+H+C H3C C O O HONA DH 轉(zhuǎn)移酶催化基團(tuán)轉(zhuǎn)移反響，即將一個(gè)底物轉(zhuǎn)移酶催化基團(tuán)轉(zhuǎn)移反響，即將一個(gè)底物分子的基團(tuán)或原子轉(zhuǎn)移到另一個(gè)底

10、物的分分子的基團(tuán)或原子轉(zhuǎn)移到另一個(gè)底物的分子上。子上。例如，谷丙轉(zhuǎn)氨酶催化的氨基轉(zhuǎn)移反響。例如，谷丙轉(zhuǎn)氨酶催化的氨基轉(zhuǎn)移反響。2 2 轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移( (移換移換) )酶類酶類 Transferases TransferasesCH3CHCOOHNH2HOOCCH2CH2CCOOHOHOOCCH2CH2CHCOOHNH2CH3CCOOHO 水解酶催化底物的加水分解反響。水解酶催化底物的加水分解反響。 主要包括淀粉酶、蛋白酶、核酸酶及脂酶等。主要包括淀粉酶、蛋白酶、核酸酶及脂酶等。 例如，脂肪酶例如，脂肪酶(Lipase)(Lipase)催化的脂的水解反響：催化的脂的水解反響：3 3 水解酶類水解酶類

11、 hydrolases hydrolasesH2OCOOCH2CH3RR COOHCH3CH2OH主要包括醛縮酶、水化酶脫水酶及脫氨主要包括醛縮酶、水化酶脫水酶及脫氨酶等。酶等。裂合酶催化從底物分子中移去一個(gè)基團(tuán)或原裂合酶催化從底物分子中移去一個(gè)基團(tuán)或原子而構(gòu)成雙鍵的反響及其逆反響。子而構(gòu)成雙鍵的反響及其逆反響。例如，蘋果酸裂合酶即延胡索酸水合酶催化例如，蘋果酸裂合酶即延胡索酸水合酶催化的反響。的反響。4 4裂合裂解酶類裂合裂解酶類 Lyase LyaseHOOCCH=CHCOOHH2OHOOCCH2CHCOOHOH 異構(gòu)酶催化各種同分異構(gòu)體的相互轉(zhuǎn)化，異構(gòu)酶催化各種同分異構(gòu)體的相互轉(zhuǎn)化，即底

12、物分子內(nèi)基團(tuán)或原子的重排過(guò)程。即底物分子內(nèi)基團(tuán)或原子的重排過(guò)程。例如，例如，6-6-磷酸葡萄糖異構(gòu)酶催化的反響磷酸葡萄糖異構(gòu)酶催化的反響5 5異構(gòu)酶類異構(gòu)酶類 Isomerases Isomerases 合成酶，又稱為銜接酶，可以催化合成酶，又稱為銜接酶，可以催化C-CC-C、C-OC-O、C-N C-N 以及以及C-S C-S 鍵的構(gòu)成反響。這類反響必需鍵的構(gòu)成反響。這類反響必需與與ATPATP分解反響相互偶聯(lián)。分解反響相互偶聯(lián)。 A + B + ATP + H-O-H =A-B + ADP + Pi A + B + ATP + H-O-H =A-B + ADP + Pi 例如，丙酮酸羧化酶

13、催化的反響。例如，丙酮酸羧化酶催化的反響。 丙酮酸丙酮酸 + CO2 + CO2 草酰乙酸草酰乙酸6 6 合成酶類合成酶類 Ligases or Synthetases Ligases or Synthetases3、根據(jù)酶的組成成分分類4. 4. 根據(jù)酶的構(gòu)造特點(diǎn)及分子組成方式根據(jù)酶的構(gòu)造特點(diǎn)及分子組成方式 單體酶單體酶 ：只含一條肽鏈，分子量小，大多：只含一條肽鏈，分子量小，大多 數(shù)水解酶屬于此類。數(shù)水解酶屬于此類。 寡聚酶：由一樣或不同的假設(shè)干亞基構(gòu)成。寡聚酶：由一樣或不同的假設(shè)干亞基構(gòu)成。 每條肽鏈?zhǔn)且粋€(gè)亞基，單獨(dú)的亞基無(wú)酶的每條肽鏈?zhǔn)且粋€(gè)亞基，單獨(dú)的亞基無(wú)酶的 活力。如乳酸脫氫酶含四

14、個(gè)亞基?；盍?。如乳酸脫氫酶含四個(gè)亞基。 多酶復(fù)合體：多酶復(fù)合體： 假設(shè)干個(gè)功能相關(guān)的酶彼此嵌合構(gòu)成的復(fù)假設(shè)干個(gè)功能相關(guān)的酶彼此嵌合構(gòu)成的復(fù)合合 體。每個(gè)單獨(dú)的酶都具有活性，當(dāng)它們構(gòu)體。每個(gè)單獨(dú)的酶都具有活性，當(dāng)它們構(gòu)成成 復(fù)合體時(shí)，可催化某一特定的鏈?zhǔn)椒错?，?fù)合體時(shí)，可催化某一特定的鏈?zhǔn)椒错?，如?脂肪酸合成酶復(fù)合體，含有六個(gè)酶及一個(gè)脂肪酸合成酶復(fù)合體，含有六個(gè)酶及一個(gè)非非 酶蛋白質(zhì)。酶蛋白質(zhì)。 、 酶的命名1、習(xí)慣命名法、習(xí)慣命名法 底物底物+酶：蛋白酶酶：蛋白酶 來(lái)源來(lái)源+底物底物+酶：胃蛋白酶酶：胃蛋白酶 反響性質(zhì)反響性質(zhì)+酶：水解酶酶：水解酶 底物底物+反響性質(zhì)反響性質(zhì)+酶：琥珀酸脫氫

15、酶：琥珀酸脫氫酶酶缺陷：一酶多名，多酶一名缺陷：一酶多名，多酶一名2、系統(tǒng)命名法、系統(tǒng)命名法“底物底物+反響性質(zhì)反響性質(zhì)+酶酶(假設(shè)底物不只一個(gè)，應(yīng)全部列假設(shè)底物不只一個(gè)，應(yīng)全部列出，用冒號(hào)隔開(kāi)出，用冒號(hào)隔開(kāi))舉例：舉例：乙醇乙醇NAD+乙醛乙醛NADHH+系統(tǒng)名：乙醇：系統(tǒng)名：乙醇：NAD氧化復(fù)原酶氧化復(fù)原酶習(xí)慣名：乙醇脫氫酶習(xí)慣名：乙醇脫氫酶丙氨酸丙氨酸-酮戊二酸酮戊二酸丙酮酸谷丙酮酸谷氨酸氨酸系統(tǒng)名：丙氨酸：系統(tǒng)名：丙氨酸：-酮戊二酸氨基轉(zhuǎn)移酶酮戊二酸氨基轉(zhuǎn)移酶習(xí)慣名：谷丙轉(zhuǎn)氨酶習(xí)慣名：谷丙轉(zhuǎn)氨酶3、酶的編號(hào)、酶的編號(hào)“EC酶大類號(hào)酶大類號(hào)亞類號(hào)亞類號(hào)亞亞亞亞類號(hào)類號(hào)序號(hào)序號(hào)乳酸脫氫酶

16、EC 1. 1. 1. 27第第1大類，氧化復(fù)原酶大類，氧化復(fù)原酶第第1亞類，氧化基團(tuán)亞類，氧化基團(tuán)CHOH第第1亞亞類，亞亞類，H受體為受體為NAD+該酶在亞亞類中的流水編號(hào)該酶在亞亞類中的流水編號(hào)酶類檢索表酶類檢索表編編號(hào)號(hào)推推薦薦名名稱稱系系 統(tǒng)統(tǒng) 名名 稱稱催催 化化 的的 反反 應(yīng)應(yīng)EC1.4.1.3谷谷氨氨酸酸L-谷谷氨氨酸酸：NAD+L-谷谷氨氨酸酸 + H2O + NAD+脫脫氫氫酶酶氧氧化化還還原原酶酶 -酮酮戊戊二二酸酸 + NH3 + NADHEC2.6.1.1 天天冬冬氨氨酸酸氨氨L-天天冬冬氨氨酸酸： -酮酮L-天天冬冬氨氨酸酸+ -酮酮戊戊二二酸酸基基轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)移移酶酶戊

17、戊二二酸酸氨氨基基轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)移移酶酶草草酰酰乙乙酸酸 +L-谷谷氨氨酸酸EC3.5.3.1 精精氨氨酸酸酶酶L-精精氨氨酸酸脒脒基基水水解解酶酶L-精精氨氨酸酸 + H2O L-鳥鳥氨氨酸酸+ 尿尿素素EC4.1.2.13 果果糖糖二二磷磷酸酸D-果果糖糖1，6-二二磷磷酸酸：D-果果糖糖1，6-二二磷磷酸酸醛醛縮縮酶酶D-甘甘油油醛醛3-磷磷酸酸裂裂合合酶酶磷磷酸酸二二羥羥丙丙酮酮 + D-甘甘油油醛醛3-磷磷酸酸EC5.3.1.9 磷磷酸酸葡葡萄萄糖糖D-葡葡萄萄糖糖6-磷磷酸酸酮酮醇醇D-葡葡萄萄糖糖6-磷磷酸酸異異構(gòu)構(gòu)酶酶異異構(gòu)構(gòu)酶酶D-果果糖糖6-磷磷酸酸EC6.3.1.2 谷谷氨氨酰酰胺

18、胺L-谷谷氨氨酸酸：氨氨連連接接酶酶ATP + L-谷谷氨氨酸酸 + NH3合合成成酶酶ADP+磷磷酸酸 + L-谷谷氨氨酰酰胺胺編編號(hào)號(hào)推推薦薦名名稱稱系系 統(tǒng)統(tǒng) 名名 稱稱催催 化化 的的 反反 應(yīng)應(yīng)EC1.4.1.3谷谷氨氨酸酸L-谷谷氨氨酸酸：NAD+L-谷谷氨氨酸酸 + H2O + NAD+脫脫氫氫酶酶氧氧化化還還原原酶酶 -酮酮戊戊二二酸酸 + NH3 + NADHEC2.6.1.1 天天冬冬氨氨酸酸氨氨L-天天冬冬氨氨酸酸： -酮酮L-天天冬冬氨氨酸酸+ -酮酮戊戊二二酸酸基基轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)移移酶酶戊戊二二酸酸氨氨基基轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)移移酶酶草草酰酰乙乙酸酸 +L-谷谷氨氨酸酸EC3.5.3.1 精精

19、氨氨酸酸酶酶L-精精氨氨酸酸脒脒基基水水解解酶酶L-精精氨氨酸酸 + H2O L-鳥鳥氨氨酸酸+ 尿尿素素EC4.1.2.13 果果糖糖二二磷磷酸酸D-果果糖糖1，6-二二磷磷酸酸：D-果果糖糖1，6-二二磷磷酸酸醛醛縮縮酶酶D-甘甘油油醛醛3-磷磷酸酸裂裂合合酶酶磷磷酸酸二二羥羥丙丙酮酮 + D-甘甘油油醛醛3-磷磷酸酸EC5.3.1.9 磷磷酸酸葡葡萄萄糖糖D-葡葡萄萄糖糖6-磷磷酸酸酮酮醇醇D-葡葡萄萄糖糖6-磷磷酸酸異異構(gòu)構(gòu)酶酶異異構(gòu)構(gòu)酶酶D-果果糖糖6-磷磷酸酸EC6.3.1.2 谷谷氨氨酰酰胺胺L-谷谷氨氨酸酸：氨氨連連接接酶酶ATP + L-谷谷氨氨酸酸 + NH3合合成成酶酶A

20、DP+磷磷酸酸 + L-谷谷氨氨酰酰胺胺一些酶的命名舉例一些酶的命名舉例底底 物物 活性中心以外活性中心以外的必需基團(tuán)的必需基團(tuán)結(jié)合基團(tuán)結(jié)合基團(tuán)催化基團(tuán)催化基團(tuán) 活性中心活性中心 3 3酶的分子構(gòu)造酶的分子構(gòu)造 酶酶分分子子活性中心活性中心活性中心外的必需基團(tuán)活性中心外的必需基團(tuán)非必需基團(tuán)非必需基團(tuán)結(jié)合基團(tuán)結(jié)合基團(tuán)催化基團(tuán)催化基團(tuán)必需基團(tuán)必需基團(tuán)酶的活性中心：酶分子中能直接與底物酶的活性中心：酶分子中能直接與底物分子結(jié)合并催化底物發(fā)生化學(xué)反響的空分子結(jié)合并催化底物發(fā)生化學(xué)反響的空間部位稱為酶的活性中心，又稱為酶的間部位稱為酶的活性中心，又稱為酶的活性部位活性部位結(jié)合部位：決議底物的專注性結(jié)合部

21、位：決議底物的專注性催化部位：決議反響的專注性催化部位：決議反響的專注性活性中心外的必需基團(tuán)：維持酶特有活性中心外的必需基團(tuán)：維持酶特有 的空間構(gòu)造的空間構(gòu)造小結(jié)小結(jié) 活性中心的特點(diǎn)活性中心的特點(diǎn)1. 僅由幾個(gè)氨基酸組成僅由幾個(gè)氨基酸組成2. 是一個(gè)三維構(gòu)造是一個(gè)三維構(gòu)造3. 位于酶分子內(nèi)部的裂隙或凹陷內(nèi)位于酶分子內(nèi)部的裂隙或凹陷內(nèi)4. 底物經(jīng)過(guò)次級(jí)鍵與酶結(jié)合底物經(jīng)過(guò)次級(jí)鍵與酶結(jié)合溶菌酶的活性溶菌酶的活性中心中心* 谷氨酸谷氨酸35和天和天冬氨酸冬氨酸52是催化是催化基團(tuán)；基團(tuán)；* 色氨酸色氨酸62和和83、天冬氨酸天冬氨酸101和和色氨酸色氨酸108是結(jié)是結(jié)合基團(tuán)；合基團(tuán)；* AF為底物多為

22、底物多糖鏈的糖基，位糖鏈的糖基，位于酶的活性中心于酶的活性中心構(gòu)成的裂隙中。構(gòu)成的裂隙中。鎖鑰學(xué)說(shuō)鎖鑰學(xué)說(shuō)誘導(dǎo)契合學(xué)說(shuō)誘導(dǎo)契合學(xué)說(shuō)降低反響的活化能降低反響的活化能中間產(chǎn)物學(xué)說(shuō)中間產(chǎn)物學(xué)說(shuō)4 4酶的作用機(jī)制酶的作用機(jī)制u酶與普通催化劑的共同點(diǎn)酶與普通催化劑的共同點(diǎn)u在反響前后沒(méi)有質(zhì)和量的變化；在反響前后沒(méi)有質(zhì)和量的變化；u只能催化熱力學(xué)允許的化學(xué)反響；只能催化熱力學(xué)允許的化學(xué)反響；u經(jīng)過(guò)降低活化能來(lái)加速反響經(jīng)過(guò)降低活化能來(lái)加速反響;u只能加速可逆反響的進(jìn)程，而不改動(dòng)只能加速可逆反響的進(jìn)程，而不改動(dòng)反響的平衡點(diǎn)。反響的平衡點(diǎn)。酶促反響的特點(diǎn)酶促反響的特點(diǎn) “鎖鑰學(xué)說(shuō)鎖鑰學(xué)說(shuō)Fischer，1890

23、：酶的：酶的活性中心構(gòu)造與底物的構(gòu)造相互吻合，活性中心構(gòu)造與底物的構(gòu)造相互吻合，嚴(yán)密結(jié)合成中間絡(luò)合物。嚴(yán)密結(jié)合成中間絡(luò)合物。 以為整個(gè)酶分子的天然構(gòu)象是具有剛性以為整個(gè)酶分子的天然構(gòu)象是具有剛性構(gòu)造的，酶外表具有特定的外形。酶與構(gòu)造的，酶外表具有特定的外形。酶與底物的結(jié)合好像一把鑰匙對(duì)一把鎖一樣底物的結(jié)合好像一把鑰匙對(duì)一把鎖一樣誘導(dǎo)契合學(xué)說(shuō)誘導(dǎo)契合學(xué)說(shuō) KoshlandKoshland，19581958該學(xué)說(shuō)以為酶外表該學(xué)說(shuō)以為酶外表并沒(méi)有一種與底物互補(bǔ)的固定外形，而并沒(méi)有一種與底物互補(bǔ)的固定外形，而只是由于底物的誘導(dǎo)才構(gòu)成了互補(bǔ)外形只是由于底物的誘導(dǎo)才構(gòu)成了互補(bǔ)外形. .“誘導(dǎo)契合假說(shuō)：誘導(dǎo)

24、契合假說(shuō)：1)1)酶在結(jié)合底物前具有特定的外形酶在結(jié)合底物前具有特定的外形, ,酶分子的活性中心構(gòu)造并不與底物酶分子的活性中心構(gòu)造并不與底物分子的構(gòu)造相互吻合。分子的構(gòu)造相互吻合。2)2)酶的活性部位是柔性的，可改動(dòng)酶的活性部位是柔性的，可改動(dòng)構(gòu)象，使其發(fā)生有利于與底物結(jié)合構(gòu)象，使其發(fā)生有利于與底物結(jié)合的變化，酶與底物在此根底上互補(bǔ)的變化，酶與底物在此根底上互補(bǔ)契合，生成酶底物復(fù)合物，進(jìn)展契合，生成酶底物復(fù)合物，進(jìn)展反響。反響。3)3)酶的構(gòu)象變化是可逆的，酶與底酶的構(gòu)象變化是可逆的，酶與底物結(jié)合生成產(chǎn)物后，酶又可回到原物結(jié)合生成產(chǎn)物后，酶又可回到原有構(gòu)象。有構(gòu)象。羧肽酶的誘導(dǎo)契合方式羧肽酶的

25、誘導(dǎo)契合方式 底物底物目目 錄錄反響總能量改動(dòng)反響總能量改動(dòng) 非催化反響活化能非催化反響活化能 酶促反響酶促反響 活化能活化能 普通催化劑催普通催化劑催化反響的活化能化反響的活化能 能能量量 反反 應(yīng)應(yīng) 過(guò)過(guò) 程程 底物底物 產(chǎn)物產(chǎn)物 酶促反響活化能的改動(dòng)酶促反響活化能的改動(dòng) 過(guò)氧化氫分解反響所需活化能過(guò)氧化氫分解反響所需活化能催化劑催化劑每摩爾需活化能每摩爾需活化能無(wú)無(wú)18 000cal膠態(tài)鈀膠態(tài)鈀11 700cal過(guò)氧化氫酶過(guò)氧化氫酶2 000cal中間產(chǎn)物學(xué)說(shuō)：中間產(chǎn)物學(xué)說(shuō)： 酶如何降低化學(xué)反響的活化能酶如何降低化學(xué)反響的活化能 ：中間產(chǎn)物學(xué)說(shuō)：中間產(chǎn)物學(xué)說(shuō) 中間產(chǎn)物學(xué)說(shuō)以為：酶在催化化

26、學(xué)反響時(shí)，酶與底物首中間產(chǎn)物學(xué)說(shuō)以為：酶在催化化學(xué)反響時(shí)，酶與底物首先構(gòu)成不穩(wěn)定的中間物，然后分解酶與產(chǎn)物。即酶將原來(lái)活先構(gòu)成不穩(wěn)定的中間物，然后分解酶與產(chǎn)物。即酶將原來(lái)活化能很高的反響分成兩個(gè)活化能較低的反響來(lái)進(jìn)展，因此加化能很高的反響分成兩個(gè)活化能較低的反響來(lái)進(jìn)展，因此加快了反響速度?？炝朔错懰俣取?S + E ES P + E S + E ES P + E底物底物 酶酶 中間產(chǎn)物中間產(chǎn)物 產(chǎn)物產(chǎn)物 中間產(chǎn)物存在的證據(jù)：中間產(chǎn)物存在的證據(jù)：1.1.同位素同位素32P32P標(biāo)志底物法標(biāo)志底物法磷酸化酶與葡萄糖結(jié)合；磷酸化酶與葡萄糖結(jié)合；2.2.吸收光譜法過(guò)氧吸收光譜法過(guò)氧 化物酶與過(guò)氧化氫結(jié)

27、合?；锩概c過(guò)氧化氫結(jié)合。52酶促反響動(dòng)力學(xué)酶促反響動(dòng)力學(xué)Kinetics of Enzyme-Catalyzed Reaction 53q酶促反響動(dòng)力學(xué)酶促反響動(dòng)力學(xué)q研討酶促反響速率及其影響要素研討酶促反響速率及其影響要素q影響要素包括有影響要素包括有q底物濃度、酶濃度、底物濃度、酶濃度、pH、溫度、溫度、q抑制劑、激活劑等。抑制劑、激活劑等。作業(yè)三：影響酶促反響速率的作業(yè)三：影響酶促反響速率的要素有哪些？要素有哪些？研討意義研討意義 探求條件探求條件 探尋機(jī)理探尋機(jī)理55酶活力與酶促反響速度酶活力與酶促反響速度單位：濃度單位：濃度/單位時(shí)間單位時(shí)間酶促反響速度酶促反響速度=單位時(shí)間單位時(shí)

28、間S 減少量或減少量或P 添加量添加量56 單底物、單產(chǎn)物反響單底物、單產(chǎn)物反響 反響速度取其初速度，即底物的耗費(fèi)反響速度取其初速度，即底物的耗費(fèi)量很小普通在量很小普通在5以內(nèi)時(shí)的反響以內(nèi)時(shí)的反響速度速度 研討一種要素的影響時(shí)，其他各研討一種要素的影響時(shí)，其他各要素均恒定。要素均恒定。酶活力：又名酶活性，指酶加速其所催酶活力：又名酶活性，指酶加速其所催化的化學(xué)反響速度的才干?；幕瘜W(xué)反響速度的才干。酶活力單位：在最適條件下酶活力單位：在最適條件下(25(25，最適最適pHpH，飽合底物濃度，飽合底物濃度) )，每分鐘催化，每分鐘催化1mol1mol底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物的酶量為一個(gè)酶底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物的酶

29、量為一個(gè)酶活力單位活力單位(U)(U)。在最適條件下，每秒鐘。在最適條件下，每秒鐘催化催化1mol1mol底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物的酶量為一個(gè)底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物的酶量為一個(gè)酶活力單位酶活力單位(Kat)(Kat)，又稱，又稱1 1催量。催量。 1Kat =6 1Kat =6107U 107U 酶的比活力：每單位酶蛋白所具酶的比活力：每單位酶蛋白所具有的酶活力單位數(shù)。用有的酶活力單位數(shù)。用U/mgU/mg酶蛋白酶蛋白或或U/mlU/ml酶制劑來(lái)表示。比活力越大，酶制劑來(lái)表示。比活力越大，酶的活力越大。酶的活力越大。 酶濃度 對(duì)酶促反響速度的影響 底物濃度 對(duì)酶促反響速度的影響 抑制劑 對(duì)酶促反響速度的影響 激

30、活劑 對(duì)酶促反響速度的影響 pH值 對(duì)酶促反響速度的影響 溫度 對(duì)酶促反響速度的影響各要素對(duì)酶反響速度的各要素對(duì)酶反響速度的影響影響1 1、酶濃度對(duì)反響速度的影響、酶濃度對(duì)反響速度的影響 在有足夠底物，而又不受其他在有足夠底物，而又不受其他要素影響的情況下，酶的反響速度要素影響的情況下，酶的反響速度(v)(v)與酶濃度成正比。與酶濃度成正比。 v=kE v=kE (k (k為反響速度常數(shù)，為反響速度常數(shù)，EE為酶濃度為酶濃度) )2 2、底物濃度對(duì)反響速度的影響、底物濃度對(duì)反響速度的影響1913年年Michaelis和和Menten提出米氏方程提出米氏方程作業(yè)四：謄寫米氏方程，寫出作業(yè)四：謄寫

31、米氏方程，寫出其中各項(xiàng)的意義其中各項(xiàng)的意義米氏常數(shù)米氏常數(shù)KmKm：指當(dāng)反響速度：指當(dāng)反響速度到達(dá)到達(dá)VmaxVmax一半時(shí)的底物濃度。一半時(shí)的底物濃度。KmKm的意義：的意義：1 1、KmKm是酶的一個(gè)特征性常數(shù)是酶的一個(gè)特征性常數(shù)KmKm只與酶的性質(zhì)有關(guān)，與酶濃度只與酶的性質(zhì)有關(guān)，與酶濃度無(wú)關(guān)無(wú)關(guān) Km Km只是在一定的底物、一定的只是在一定的底物、一定的溫度和溫度和pHpH條件下測(cè)定的，條件不同，條件下測(cè)定的，條件不同， KmKm值不同。值不同。2 2、 Km Km可近似表示酶與底物的親可近似表示酶與底物的親和力和力KmKm越小，表示酶與底物的親和越小，表示酶與底物的親和力越大，反之亦然

32、力越大，反之亦然假設(shè)一個(gè)酶有多個(gè)底物，那么假設(shè)一個(gè)酶有多個(gè)底物，那么KmKm最小的底物是該酶的最適底最小的底物是該酶的最適底物物3 3、 假設(shè)代謝途徑中各酶的假設(shè)代謝途徑中各酶的KmKm值值知，知，KmKm值最大的酶是限速酶。值最大的酶是限速酶。4 4、在可逆反響中，兩個(gè)、在可逆反響中，兩個(gè)KmKm值中值中最小的反響方向是該酶促反響最小的反響方向是該酶促反響的主要方向。的主要方向。6768抑制劑對(duì)反響速度的影響抑制劑對(duì)反響速度的影響酶的抑制劑酶的抑制劑(inhibitor)凡能使酶的催化活性下降而不引起酶蛋凡能使酶的催化活性下降而不引起酶蛋白變性的物質(zhì)統(tǒng)稱為酶的抑制劑。白變性的物質(zhì)統(tǒng)稱為酶的抑

33、制劑。 區(qū)別于酶的變性區(qū)別于酶的變性抑制劑對(duì)酶有一定選擇性，抑制劑對(duì)酶有一定選擇性，而變性的要素對(duì)酶沒(méi)有選擇性而變性的要素對(duì)酶沒(méi)有選擇性69 抑制造用的類型抑制造用的類型不可逆性抑制不可逆性抑制 (irreversible inhibition)可逆性抑制可逆性抑制 (reversible inhibition)：競(jìng)爭(zhēng)性抑制競(jìng)爭(zhēng)性抑制 (competitive inhibition)非競(jìng)爭(zhēng)性抑制非競(jìng)爭(zhēng)性抑制 (non-competitive inhibition)反競(jìng)爭(zhēng)性抑制反競(jìng)爭(zhēng)性抑制 (uncompetitive inhibition)70(一一) 不可逆性抑制造用不可逆性抑制造用概念概念

34、抑制劑通常以共價(jià)鍵與酶活性中心的必需基團(tuán)相抑制劑通常以共價(jià)鍵與酶活性中心的必需基團(tuán)相結(jié)合，使酶失活，不能用透析、超濾等方法予結(jié)合，使酶失活，不能用透析、超濾等方法予以除去。以除去。 舉例舉例有機(jī)磷化合物有機(jī)磷化合物 羥基酶羥基酶解毒解毒 - - - 解磷定解磷定(PAM)重金屬離子及砷化合物重金屬離子及砷化合物 巰基酶巰基酶解毒解毒 - - - 二巰基丙醇二巰基丙醇(BAL) 71+ E OHROPOXROROPOOROE+ HX有機(jī)磷化合物磷酰化酶酸E OHORPOORNCH3CHNOH+NCH3CHNO+解磷定羥基酶有機(jī)磷化合物對(duì)羥基酶的抑制有機(jī)磷化合物對(duì)羥基酶的抑制72(二二)可逆性抑制

35、造用可逆性抑制造用(reversible inhibition) 特點(diǎn)：特點(diǎn)：(1)非共價(jià)鍵非共價(jià)鍵(2)易除去易除去透析、超濾等透析、超濾等(3)三種類型：三種類型：731.競(jìng)爭(zhēng)性抑制造用競(jìng)爭(zhēng)性抑制造用(competitive inhibition) 定義定義抑制劑與底物的構(gòu)造類似，能與底物競(jìng)抑制劑與底物的構(gòu)造類似，能與底物競(jìng)爭(zhēng)酶的活性中心，從而妨礙酶底物復(fù)合爭(zhēng)酶的活性中心，從而妨礙酶底物復(fù)合物的構(gòu)成，使酶的活性降低。物的構(gòu)成，使酶的活性降低。74+75競(jìng)爭(zhēng)性抑制競(jìng)爭(zhēng)性抑制76 * * 特點(diǎn)特點(diǎn)抑制程度取決抑制程度取決于抑制劑與酶于抑制劑與酶的相對(duì)親和力的相對(duì)親和力及及S；I與與S構(gòu)造類似，

36、構(gòu)造類似，競(jìng)爭(zhēng)酶的活性競(jìng)爭(zhēng)酶的活性中心；中心；動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)：動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)：Vmax不變，不變，表觀表觀Km。 抑制劑抑制劑 無(wú)抑制劑無(wú)抑制劑 1/v 1/S VSmaxVIK(1) SmKiiKI111m(1)VVKSVmaxmax77COOH CH2 CH2COOH COOH COOH CH2 丙二酸丙二酸琥珀酸琥珀酸琥珀酸脫氫酶琥珀酸脫氫酶FADFADH2延胡索酸延胡索酸78磺胺藥對(duì)細(xì)菌二氫葉酸合成酶的抑制磺胺藥對(duì)細(xì)菌二氫葉酸合成酶的抑制Glu +H2NCOOH +二氫蝶呤FH2合成酶FH2FH4H2NSO2NHR磺胺藥氨甲蝶呤PABAFH2還原酶首首 劑劑 倍倍 量量792. 非競(jìng)爭(zhēng)性抑制非

37、競(jìng)爭(zhēng)性抑制(noncompetitive inhibition) 抑制劑與酶活性中心外的必需基團(tuán)結(jié)合，抑制劑與酶活性中心外的必需基團(tuán)結(jié)合，底物與抑制劑之間無(wú)競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系。底物與抑制劑之間無(wú)競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系。80非競(jìng)爭(zhēng)性抑制非競(jìng)爭(zhēng)性抑制81* 特點(diǎn)特點(diǎn)抑制劑與酶活性抑制劑與酶活性中心外的必需基中心外的必需基團(tuán)結(jié)合；團(tuán)結(jié)合；抑制程度取決于抑制程度取決于I；動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)：動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)：Vmax，表，表觀觀Km不變。不變。 抑制劑抑制劑 1/v 1/S 無(wú)抑制劑無(wú)抑制劑 iiKI11I1m(1)(1)VVKSVKmaxmax823. 反競(jìng)爭(zhēng)性抑制反競(jìng)爭(zhēng)性抑制(uncompetitive inhibition) 抑制劑

38、僅與酶和底物構(gòu)成的中抑制劑僅與酶和底物構(gòu)成的中間產(chǎn)物結(jié)合，使間產(chǎn)物結(jié)合，使ES的量下降。的量下降。83反競(jìng)爭(zhēng)性抑制反競(jìng)爭(zhēng)性抑制84* 特點(diǎn)特點(diǎn)抑制劑只與抑制劑只與ES結(jié)合；結(jié)合；抑制程度取抑制程度取決 與 決 與 I 及及S；動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)：動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)：Vmax，表，表觀觀Km。 抑制劑抑制劑 1/V 1/S 無(wú)抑制劑無(wú)抑制劑 85各種可逆性抑制造用的比較各種可逆性抑制造用的比較 作用特征作用特征競(jìng)爭(zhēng)性競(jìng)爭(zhēng)性抑制抑制非競(jìng)爭(zhēng)性非競(jìng)爭(zhēng)性抑制抑制反競(jìng)爭(zhēng)性反競(jìng)爭(zhēng)性抑制抑制與與I結(jié)合的組分結(jié)合的組分EE、ESES表觀表觀Km增大增大不變不變減小減小Vmax不變不變降低降低降低降低4 4、激活劑對(duì)酶促反響速度

39、的影響、激活劑對(duì)酶促反響速度的影響1 1定義：提高酶活性的物質(zhì)定義：提高酶活性的物質(zhì)( (其中大部其中大部分是離子或簡(jiǎn)單的有機(jī)化合物分是離子或簡(jiǎn)單的有機(jī)化合物) )和使非和使非活性酶原變?yōu)榛钚悦傅奈镔|(zhì)?；钚悦冈?yōu)榛钚悦傅奈镔|(zhì)。2 2特點(diǎn)：激活劑的作用是相對(duì)的，通特點(diǎn)：激活劑的作用是相對(duì)的，通常酶對(duì)激活劑有一定的選擇性，且有常酶對(duì)激活劑有一定的選擇性，且有一定的濃度要求。一定的濃度要求。激活劑激活劑5 5、pHpH值對(duì)酶促反響速度的影響值對(duì)酶促反響速度的影響 動(dòng)物體內(nèi)多數(shù)酶的最適動(dòng)物體內(nèi)多數(shù)酶的最適pHpH值接近中性，但也有例外，值接近中性，但也有例外，如胃蛋白酶的最適如胃蛋白酶的最適pHpH

40、約約1.81.8，肝精氨酸酶最適，肝精氨酸酶最適pHpH約為約為9.8(9.8(見(jiàn)下表見(jiàn)下表) )。最適最適pHpH酶的酶的pI pI 一些酶的最適一些酶的最適pH pH 6 6、溫度對(duì)酶促反響速度的影響、溫度對(duì)酶促反響速度的影響 酶的最適酶的最適溫度：在溫度：在一定溫度一定溫度范圍內(nèi)，范圍內(nèi)，反響速度反響速度到達(dá)最大到達(dá)最大時(shí)的溫度時(shí)的溫度91酶活性的調(diào)控機(jī)制酶活性的調(diào)控機(jī)制別構(gòu)調(diào)理別構(gòu)調(diào)理酶原激活酶原激活別構(gòu)調(diào)理變構(gòu)調(diào)理 酶分子的別構(gòu)部位(調(diào)理部位)與某些化合物結(jié)合后，引起酶的構(gòu)象的細(xì)微改動(dòng)，進(jìn)而改動(dòng)酶的活性形狀，酶的這種調(diào)理作用稱為別構(gòu)調(diào)理，具有別構(gòu)調(diào)理的酶稱別構(gòu)酶，凡能使酶分子發(fā)生別構(gòu)

41、作用的物質(zhì)稱為別構(gòu)劑效應(yīng)劑。94蛋白激酶蛋白激酶A A的變構(gòu)調(diào)理的變構(gòu)調(diào)理95變構(gòu)調(diào)理96變構(gòu)酶的變構(gòu)酶的S形曲線形曲線n變構(gòu)酶常為多個(gè)亞基構(gòu)成的寡聚體，具變構(gòu)酶常為多個(gè)亞基構(gòu)成的寡聚體，具有協(xié)同效應(yīng)。有協(xié)同效應(yīng)。9798二二 酶的共價(jià)修飾調(diào)理酶的共價(jià)修飾調(diào)理共價(jià)修飾共價(jià)修飾(covalent modification)在其他酶的催化下，酶蛋白肽鏈上的一些基團(tuán)可在其他酶的催化下，酶蛋白肽鏈上的一些基團(tuán)可與某種化學(xué)基團(tuán)發(fā)生可逆的共價(jià)結(jié)合，從而改動(dòng)與某種化學(xué)基團(tuán)發(fā)生可逆的共價(jià)結(jié)合，從而改動(dòng)酶的活性，此過(guò)程稱為共價(jià)修飾。酶的活性，此過(guò)程稱為共價(jià)修飾。992ATP2ADP磷酸化酶b 激酶2Pi2H2O

42、磷蛋白磷酸酶PPPPPP磷酸化酶b（二聚體） 無(wú)活性磷酸化酶b（二聚體） 有活性磷酸化酶b（四聚體） 低活性100受共價(jià)修飾的酶存在有高活性和無(wú)低受共價(jià)修飾的酶存在有高活性和無(wú)低活性兩種方式；活性兩種方式；催化正、逆轉(zhuǎn)化所需的其他酶往往不同催化正、逆轉(zhuǎn)化所需的其他酶往往不同是體內(nèi)經(jīng)濟(jì)、有效的快速調(diào)理方式。是體內(nèi)經(jīng)濟(jì)、有效的快速調(diào)理方式。 同一個(gè)酶可以同時(shí)受變構(gòu)調(diào)理和共價(jià)同一個(gè)酶可以同時(shí)受變構(gòu)調(diào)理和共價(jià)修飾調(diào)理。修飾調(diào)理。101瀑布效應(yīng)級(jí)聯(lián)放大效應(yīng)瀑布效應(yīng)級(jí)聯(lián)放大效應(yīng)102三酶原與酶原的激活三酶原與酶原的激活 酶原酶原 (zymogen) 有些酶在細(xì)胞內(nèi)合成或初分泌時(shí)只是酶的無(wú)有些酶在細(xì)胞內(nèi)合成

43、或初分泌時(shí)只是酶的無(wú)活性前體，此前體物質(zhì)稱為酶原?；钚郧绑w，此前體物質(zhì)稱為酶原。 酶原的激活酶原的激活 在一定條件下，酶原向有活性酶轉(zhuǎn)化的過(guò)程。在一定條件下，酶原向有活性酶轉(zhuǎn)化的過(guò)程。103 酶原激活的機(jī)理酶原激活的機(jī)理酶酶 原原分子構(gòu)象發(fā)生改動(dòng)分子構(gòu)象發(fā)生改動(dòng)構(gòu)成或暴顯露酶的活性中心構(gòu)成或暴顯露酶的活性中心 一個(gè)或幾個(gè)特定的肽鍵斷裂，一個(gè)或幾個(gè)特定的肽鍵斷裂，水解掉一個(gè)或幾個(gè)短肽水解掉一個(gè)或幾個(gè)短肽在特定條件下在特定條件下104胃蛋白酶原的激活過(guò)程 胃蛋白酶原的激活過(guò)程 107 酶原激活的生理意義酶原激活的生理意義1. 防止細(xì)胞產(chǎn)生的酶對(duì)細(xì)胞進(jìn)展防止細(xì)胞產(chǎn)生的酶對(duì)細(xì)胞進(jìn)展本身消化本身消化2.

44、 并使酶在特定的部位和環(huán)境中并使酶在特定的部位和環(huán)境中發(fā)揚(yáng)作用，保證體內(nèi)代謝正常進(jìn)展。發(fā)揚(yáng)作用，保證體內(nèi)代謝正常進(jìn)展。3. 酶原可以視為酶的儲(chǔ)存方式。酶原可以視為酶的儲(chǔ)存方式。108一酶蛋白合成的誘導(dǎo)和阻遏一酶蛋白合成的誘導(dǎo)和阻遏誘導(dǎo)作用誘導(dǎo)作用(induction)阻遏作用阻遏作用(repression)二酶降解的調(diào)控二酶降解的調(diào)控3. 3. 同工酶同工酶(isoenzyme)(isoenzyme) 能催化一樣的化學(xué)反響，但在蛋白質(zhì)分子的構(gòu)造、理化性質(zhì)和免疫性能等方面都存在明顯差別的一組酶。乳酸脫氫酶乳酸脫氫酶 LDHMHMM MMM4HMMMM3HMMHHM2H2MHHHMH3HHHHH4* *生理及臨床意義生理及臨床意義在代謝調(diào)理上起著重在代謝調(diào)理上起著重要的作用；要的作用；用于解釋發(fā)育過(guò)程中用于解釋發(fā)育過(guò)程中階段特有的代謝特階段特有的代謝特征；征；同工酶譜的改動(dòng)有助同工酶譜的改動(dòng)有助于對(duì)疾病的診斷；于對(duì)疾病的診斷；同工酶可以作為遺傳同工酶可以作為遺傳標(biāo)志，用于遺傳分標(biāo)志，用于遺傳分析研討。析研討。心肌梗死和肝病病人血清心肌梗死和肝病病人血清LDHLDH同工酶譜的變化同工酶譜的變化1 1酶酶活活性性心肌梗死酶譜心肌梗死酶譜正常酶譜正常酶譜肝病酶譜肝病酶譜2