生物化學(xué)和分子生物學(xué)三酶ppt課件

1、Enzymology蛋白質(zhì)部分：酶蛋白蛋白質(zhì)部分：酶蛋白 (apoenzyme) (apoenzyme)輔助因子輔助因子(cofactor) (cofactor) 金屬離子金屬離子小分子有機(jī)化合物小分子有機(jī)化合物全酶全酶(holoenzyme)(holoenzyme)輔助因子分類輔助因子分類按其與酶蛋白結(jié)合的嚴(yán)密程度按其與酶蛋白結(jié)合的嚴(yán)密程度 輔酶輔酶 (coenzyme):與酶蛋白結(jié)合疏松，可用透析或超濾的方與酶蛋白結(jié)合疏松，可用透析或超濾的方法除去。法除去。 輔基輔基 (prosthetic group):與酶蛋白結(jié)合嚴(yán)密，不能用透析或超濾的與酶蛋白結(jié)合嚴(yán)密，不能用透析或超濾的方法除去。方

2、法除去。 作為輔助因子的有機(jī)化合物多為作為輔助因子的有機(jī)化合物多為B族維生素族維生素的衍生物或卟啉化合物的衍生物或卟啉化合物 它們?cè)诿复俜错懼兄饕獏⑴c傳送電子、質(zhì)子它們?cè)诿复俜错懼兄饕獏⑴c傳送電子、質(zhì)子或基團(tuán)或起運(yùn)載體作用或基團(tuán)或起運(yùn)載體作用轉(zhuǎn)移的基團(tuán)轉(zhuǎn)移的基團(tuán)小分子有機(jī)化合物（輔酶或輔基）小分子有機(jī)化合物（輔酶或輔基）名稱名稱所含的維生素所含的維生素氫原子（質(zhì)子）氫原子（質(zhì)子）NAD（煙酰胺腺嘌呤二核苷（煙酰胺腺嘌呤二核苷酸，輔酶酸，輔酶I煙酰胺（維生素?zé)燉０罚ňS生素PP）之一）之一NADP（煙酰胺腺嘌呤二核（煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸，輔酶苷酸磷酸，輔酶II煙酰胺（維生素?zé)燉０罚ňS生素PP）

3、之一）之一FMN（黃素單核苷酸）（黃素單核苷酸）維生素維生素B2（核黃素）（核黃素）FAD（黃素腺嘌呤二核苷酸）（黃素腺嘌呤二核苷酸）維生素維生素B2（核黃素）（核黃素）醛基醛基TPP（焦磷酸硫胺素）（焦磷酸硫胺素）維生素維生素B1（硫胺素）（硫胺素）?；；o酶輔酶A（CoA）泛酸泛酸硫辛酸硫辛酸硫辛酸硫辛酸烷基烷基鈷胺素輔酶類鈷胺素輔酶類維生素維生素B12二氧化碳二氧化碳生物素生物素生物素生物素氨基氨基磷酸吡哆醛磷酸吡哆醛吡哆醛（維生素吡哆醛（維生素B6之一）之一）甲基、甲烯基、甲炔基、甲基、甲烯基、甲炔基、甲?；纫惶紗挝患柞；纫惶紗挝凰臍淙~酸四氫葉酸葉酸葉酸某些輔酶輔基在催化中的作用

4、某些輔酶輔基在催化中的作用 金屬酶金屬酶(metalloenzyme) 金屬離子與酶結(jié)合嚴(yán)密，提取過程中不易金屬離子與酶結(jié)合嚴(yán)密，提取過程中不易喪失。喪失。 金屬激活酶金屬激活酶(metal-activated enzyme) 金屬離子為酶的活性所必需，但與酶的結(jié)金屬離子為酶的活性所必需，但與酶的結(jié)合不甚嚴(yán)密。合不甚嚴(yán)密。 金屬離子的作用：金屬離子的作用： 參與催化反響，傳送電子；參與催化反響，傳送電子； 在酶與底物間起橋梁作用；在酶與底物間起橋梁作用； 穩(wěn)定酶的構(gòu)象；穩(wěn)定酶的構(gòu)象； 中和陰離子，降低反響中的靜電斥力等。中和陰離子，降低反響中的靜電斥力等。 金屬酶金屬酶金屬離子金屬離子 金屬激

5、活酶金屬激活酶金屬離子金屬離子過氧化氫酶過氧化氫酶Fe2+丙酮酸激酶丙酮酸激酶K+、 Mg2+過氧化物酶過氧化物酶Fe2+丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶Mn2+、Zn2+谷胱甘肽過氧化谷胱甘肽過氧化物酶物酶Se2+蛋白激酶蛋白激酶Mg2+、Mn2+固氮酶固氮酶Mo2+己糖激酶己糖激酶Mg2+核糖核苷酸還原核糖核苷酸還原酶酶Mn2+磷脂酶磷脂酶CCa2+羧基肽酶羧基肽酶Zn2+細(xì)胞色素氧化酶細(xì)胞色素氧化酶Cu2+碳酸酐酶碳酸酐酶Zn2+脲酶脲酶Ni2+堿性磷酸酶堿性磷酸酶Mg2+檸檬酸合酶檸檬酸合酶K+酶的活性中心或活性部位酶的活性中心或活性部位active siteactive site是酶分子中能

6、與底物特異地結(jié)合并催化底物是酶分子中能與底物特異地結(jié)合并催化底物轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)物的具有特定三維構(gòu)造的區(qū)域。轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)物的具有特定三維構(gòu)造的區(qū)域。 n酶的活性中心酶的活性中心 (active center)酶分子中氨基酸殘酶分子中氨基酸殘基側(cè)鏈的化學(xué)基團(tuán)中，基側(cè)鏈的化學(xué)基團(tuán)中，一些與酶活性親密相關(guān)一些與酶活性親密相關(guān)的化學(xué)基團(tuán)。的化學(xué)基團(tuán)。n必需基團(tuán)必需基團(tuán)(essential group)結(jié)合基團(tuán)結(jié)合基團(tuán)(binding group)(binding group)與底物相結(jié)合與底物相結(jié)合催化基團(tuán)催化基團(tuán)(catalytic group)(catalytic group)催化底物轉(zhuǎn)變成產(chǎn)物催化底物轉(zhuǎn)變成

7、產(chǎn)物 位于活性中心以外，維持酶活性中心應(yīng)有位于活性中心以外，維持酶活性中心應(yīng)有的空間構(gòu)象和或作為調(diào)理劑的結(jié)合部位所的空間構(gòu)象和或作為調(diào)理劑的結(jié)合部位所必需。必需。 活性中心外的必需基團(tuán)活性中心外的必需基團(tuán)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 n溶菌酶的活性中心溶菌酶的活性中心 溶菌酶的活性中溶菌酶的活性中心是一裂隙，可心是一裂隙，可以包容肽多糖的以包容肽多糖的6個(gè)單糖基個(gè)單糖基A，B，C，D，E，F(xiàn)，并與之構(gòu)成氫鍵并與之構(gòu)成氫鍵和和van derwaals力。力。 催化基團(tuán)是催化基團(tuán)是35位位Glu，52位位Asp； 101

8、位位Asp和和108位位Trp是結(jié)合基團(tuán)。是結(jié)合基團(tuán)。同工酶同工酶 (isoenzyme)是指催化一樣的化是指催化一樣的化學(xué)反響，但酶蛋白的分子構(gòu)造、理化性質(zhì)學(xué)反響，但酶蛋白的分子構(gòu)造、理化性質(zhì)乃至免疫學(xué)性質(zhì)不同的一組酶。乃至免疫學(xué)性質(zhì)不同的一組酶。n定義定義HHHHHHH MHHMMHMMMMMMMLDH1 (H4)LDH2(H3M) LDH3(H2M2)LDH4(HM3)LDH5 (M4)乳酸脫氫酶的同工酶乳酸脫氫酶的同工酶n舉例舉例 1LDH同工酶同工酶紅細(xì)胞紅細(xì)胞白細(xì)胞白細(xì)胞血清血清骨骼肌骨骼肌心肌心肌肺肺腎腎肝肝脾脾LDH1 （H4）431227.10731443210LDH2 （H

9、3M）444934.70243444425LDH3（H2M2）123320.95335121110LDH4 （HM3）1611.7160512720LDH5 （M4）005.7790120565人體各組織器官人體各組織器官LDHLDH同工酶譜活性同工酶譜活性% 檢測(cè)組織器官同工酶的變化有重要的臨床意義檢測(cè)組織器官同工酶的變化有重要的臨床意義 在代謝調(diào)理上起著在代謝調(diào)理上起著重要的作用；重要的作用；用于解釋發(fā)育過程用于解釋發(fā)育過程中階段特有的代謝特征；中階段特有的代謝特征；同工酶譜的改動(dòng)有同工酶譜的改動(dòng)有助于對(duì)疾病的診斷；助于對(duì)疾病的診斷；同工酶可以作為遺同工酶可以作為遺傳標(biāo)志，用于遺傳分析傳標(biāo)

10、志，用于遺傳分析研討。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急性肝炎酶譜急性肝炎酶譜2 23 34 45 5n舉例舉例 2 CK1(BB) CK2(MB) CK3(MM)腦腦 心肌心肌 骨骼肌骨骼肌肌酸激酶肌酸激酶 (creatine kinase, CK) 同工酶同工酶CK2常作為臨床早期診斷心肌梗死的一項(xiàng)生化目的常作為臨床早期診斷心肌梗死的一項(xiàng)生化目的 n酶與普通催化劑的共同點(diǎn)：酶與普通催化劑的共同點(diǎn)：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

11、普通催化劑高倍，比普通催化劑高1071013倍。倍。酶的催化不需求較高的反響溫度。酶的催化不需求較高的反響溫度。酶和普通催化劑加速反響的機(jī)理都是降低反響酶和普通催化劑加速反響的機(jī)理都是降低反響的活化能的活化能(activation energy)。酶比普通催化劑。酶比普通催化劑更有效地降低反響的活化能。更有效地降低反響的活化能。底物底物催化劑催化劑反應(yīng)溫度反應(yīng)溫度（）速率常數(shù)速率常數(shù)苯酰胺苯酰胺H+522.410-6OH-538.510-6-胰凝乳蛋白酶胰凝乳蛋白酶2514.9尿素尿素H+627.410-7脲酶脲酶215.0106H2O2Fe2+5622某些酶與普通催化劑催化效率的比較某些酶與

12、普通催化劑催化效率的比較 n酶的特異性酶的特異性 (specificity)二酶對(duì)底物具有高度的特異性二酶對(duì)底物具有高度的特異性只能作用于特定構(gòu)造的底物，進(jìn)展一種專注的反響，只能作用于特定構(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)物生成一種特定構(gòu)造的產(chǎn)物 。如脲酶僅能催化尿素水解。如脲酶僅能催化尿素水解生成生成CO2和和NH3。 有些具有絕對(duì)專注性的酶可以區(qū)分光學(xué)異構(gòu)體和立有些具有絕對(duì)專注性的酶可以區(qū)分光學(xué)異構(gòu)體和立體異構(gòu)體，只能催化一種光學(xué)異構(gòu)體或立體異構(gòu)體進(jìn)展體異構(gòu)體，只能催化一種光學(xué)異構(gòu)體或立體異構(gòu)體進(jìn)展反響。例如乳酸脫氫酶僅催化反響。例如乳酸脫氫酶僅催化L-乳酸脫氫生成丙酮酸

13、，乳酸脫氫生成丙酮酸，而對(duì)而對(duì)D-乳酸無作用。乳酸無作用。 2.相對(duì)專注性相對(duì)專注性(relative specificity) 有些酶對(duì)底物的專注性不是根據(jù)整個(gè)底物分子構(gòu)造，有些酶對(duì)底物的專注性不是根據(jù)整個(gè)底物分子構(gòu)造，而是根據(jù)底物分子中的特定的化學(xué)鍵或特定的基團(tuán)，因此而是根據(jù)底物分子中的特定的化學(xué)鍵或特定的基團(tuán)，因此可以作用于含有一樣化學(xué)鍵或化學(xué)基團(tuán)的一類化合物。例可以作用于含有一樣化學(xué)鍵或化學(xué)基團(tuán)的一類化合物。例如，消化系統(tǒng)中的蛋白酶僅對(duì)蛋白質(zhì)中肽鍵的氨基酸殘基如，消化系統(tǒng)中的蛋白酶僅對(duì)蛋白質(zhì)中肽鍵的氨基酸殘基種類有選擇性，而對(duì)詳細(xì)的底物蛋白質(zhì)種類無嚴(yán)厲要求種類有選擇性，而對(duì)詳細(xì)的底物蛋

14、白質(zhì)種類無嚴(yán)厲要求 。 三酶的活性與酶量具有可調(diào)理性三酶的活性與酶量具有可調(diào)理性酶促反響受多種要素的調(diào)控，以順應(yīng)機(jī)體酶促反響受多種要素的調(diào)控，以順應(yīng)機(jī)體對(duì)不斷變化的內(nèi)外環(huán)境和生命活動(dòng)的需求。對(duì)不斷變化的內(nèi)外環(huán)境和生命活動(dòng)的需求。磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1的活性受的活性受AMP的別構(gòu)激的別構(gòu)激活，而受活，而受ATP的別構(gòu)抑制。的別構(gòu)抑制。胰島素誘導(dǎo)胰島素誘導(dǎo)HMG-CoA復(fù)原酶的合成，而復(fù)原酶的合成，而膽固醇那么阻遏該酶合成。膽固醇那么阻遏該酶合成。 例例:四酶具有不穩(wěn)定性四酶具有不穩(wěn)定性酶的化學(xué)本質(zhì)主要是蛋白質(zhì)。在某些理化酶的化學(xué)本質(zhì)主要是蛋白質(zhì)。在某些理化要素如高溫、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿等的作用下，

15、酶要素如高溫、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿等的作用下，酶會(huì)發(fā)生變性而失去催化活性。因此，酶促反響會(huì)發(fā)生變性而失去催化活性。因此，酶促反響往往都是在常溫、常壓和接近中性的條件下進(jìn)往往都是在常溫、常壓和接近中性的條件下進(jìn)展的。展的。一酶比普通催化劑更有效地降低反響活化能一酶比普通催化劑更有效地降低反響活化能酶和普通催化劑一樣，加速反響的作酶和普通催化劑一樣，加速反響的作用都是經(jīng)過降低反響的活化能用都是經(jīng)過降低反響的活化能 (activation energy) 實(shí)現(xiàn)的。實(shí)現(xiàn)的。 活化能：底物分子從基態(tài)轉(zhuǎn)變到過渡活化能：底物分子從基態(tài)轉(zhuǎn)變到過渡態(tài)所需的能量。態(tài)所需的能量。反響總能量改動(dòng)反響總能量改動(dòng) 非催化反響活化能

16、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) 過過 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) 二酶與底物結(jié)合構(gòu)成中間產(chǎn)物二酶與底物結(jié)合構(gòu)成中間產(chǎn)物 酶底物復(fù)合物酶底物復(fù)合物E + SE + PES酶與底物相互接近時(shí)，其構(gòu)造相互誘導(dǎo)、相酶與底物相互接近時(shí)，其構(gòu)造相互誘導(dǎo)、相互變形和相互順應(yīng)，進(jìn)而相互結(jié)合。這一過互變形和相互順應(yīng)，進(jìn)而相互結(jié)合。這一過程稱為酶程稱為酶- -底物結(jié)合的誘導(dǎo)契合底物結(jié)合的誘導(dǎo)契合(induced-fit) (induced-fit) 。羧肽酶的誘導(dǎo)契合方式羧肽酶的誘

17、導(dǎo)契合方式 底物底物酶在反響中將諸底物結(jié)合到酶的活性中心，使它酶在反響中將諸底物結(jié)合到酶的活性中心，使它們相互接近并構(gòu)成有利于反響的正確定向關(guān)系。們相互接近并構(gòu)成有利于反響的正確定向關(guān)系。這種臨近效應(yīng)這種臨近效應(yīng)(proximity effect)與定向陳列與定向陳列(orientation arrange)實(shí)踐上是將分子間的反響變實(shí)踐上是將分子間的反響變成類似于分子內(nèi)的反響，從而提高反響速率。成類似于分子內(nèi)的反響，從而提高反響速率。 n臨近效應(yīng)與定向陳列：臨近效應(yīng)與定向陳列：酶的活性中心多是酶分子內(nèi)部的疏水酶的活性中心多是酶分子內(nèi)部的疏水“口袋，口袋，酶反響在此疏水環(huán)境中進(jìn)展，使底物分子脫溶

18、劑酶反響在此疏水環(huán)境中進(jìn)展，使底物分子脫溶劑化化 (desolvation)，排除周圍大量水分子對(duì)酶和底，排除周圍大量水分子對(duì)酶和底物分子中功能基團(tuán)的干擾性吸引和排斥，防止水物分子中功能基團(tuán)的干擾性吸引和排斥，防止水化膜的構(gòu)成，利于底物與酶分子的親密接觸和結(jié)化膜的構(gòu)成，利于底物與酶分子的親密接觸和結(jié)合。這種景象稱為外表效應(yīng)合。這種景象稱為外表效應(yīng)(surface effect)。 3. 外表效應(yīng)使底物分子去溶劑化外表效應(yīng)使底物分子去溶劑化胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶和彈性蛋白酶活性中心胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶和彈性蛋白酶活性中心“口袋口袋 三酶的催化機(jī)制呈多元催化作用三酶的催化機(jī)制呈多元催化作用1親核

19、催化作用親核催化作用(nucleophilic catalysis) 2共價(jià)催化作用共價(jià)催化作用(covalent catalysis) 3親電催化親電催化electrophilic catalysis 1.酸酸-堿催化作用堿催化作用general acid-base catalysis 2.親核催化和親電子催化作用親核催化和親電子催化作用 胰凝乳蛋白酶的共價(jià)催化和酸胰凝乳蛋白酶的共價(jià)催化和酸-堿催化機(jī)制堿催化機(jī)制 當(dāng)?shù)孜餄舛容^低時(shí)：當(dāng)?shù)孜餄舛容^低時(shí)：反響速率與底物濃度成正比；反響為反響速率與底物濃度成正比；反響為一級(jí)反響。一級(jí)反響。隨著底物濃度的增高：隨著底物濃度的增高：反響速率不再成正比例

20、加速；反響為反響速率不再成正比例加速；反響為混合級(jí)反響。混合級(jí)反響。當(dāng)?shù)孜餄舛雀哌_(dá)一定程度：當(dāng)?shù)孜餄舛雀哌_(dá)一定程度：反響速率不再添加，達(dá)最大速率；反反響速率不再添加，達(dá)最大速率；反響為零級(jí)反響響為零級(jí)反響n研討前提：研討前提： 解釋酶促反響中底物濃度和反響速率關(guān)系的解釋酶促反響中底物濃度和反響速率關(guān)系的最合理學(xué)說是中間產(chǎn)物學(xué)說：最合理學(xué)說是中間產(chǎn)物學(xué)說： E + S k1k2k3ESE + P 1913年年Michaelis和和Menten提出反響速率與底物提出反響速率與底物濃度關(guān)系的數(shù)學(xué)方程式，即米曼氏方程式，簡(jiǎn)濃度關(guān)系的數(shù)學(xué)方程式，即米曼氏方程式，簡(jiǎn)稱米氏方程式稱米氏方程式 (Michae

21、lis equation)。S：底物濃度：底物濃度V：不同：不同S時(shí)的反響速率時(shí)的反響速率Vmax：最大反響速率：最大反響速率(maximum velocity) m：米氏常數(shù)：米氏常數(shù)(Michaelis constant) VmaxS Km + S E與與S構(gòu)成構(gòu)成ES復(fù)合物的反響是快速平衡反響，復(fù)合物的反響是快速平衡反響，而而ES分解為分解為E及及P的反響為慢反響，反響速率的反響為慢反響，反響速率取決于慢反響即取決于慢反響即 V = k3ES。 (1)S的總濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于的總濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于E的總濃度，因此在反響的的總濃度，因此在反響的初始階段，初始階段，S的濃度可以為不變即的濃度可以為不變即

22、S =St。 米曼氏方程式推導(dǎo)基于兩個(gè)假設(shè)：米曼氏方程式推導(dǎo)基于兩個(gè)假設(shè)：k2+k3= Km 米氏常數(shù)米氏常數(shù) k1令：令：那么那么(2)(2)變?yōu)樽優(yōu)? (Et: (EtES) S = Km ESES) S = Km ES(2)=(EtES)Sk2+k3ES k1整理得：整理得：k1 (EtES) S = k2 ES + k3 ES 當(dāng)反響處于穩(wěn)態(tài)時(shí)：當(dāng)反響處于穩(wěn)態(tài)時(shí)：當(dāng)?shù)孜餄舛群芨?，將酶的活性中心全部飽和時(shí)，當(dāng)?shù)孜餄舛群芨?，將酶的活性中心全部飽和時(shí)，即即Et =ES，反響達(dá)最大速率，反響達(dá)最大速率Vmax = k3ES = k3Et (5)ES = EtSKm + S(3) 整理得整理得:

23、 :將將(5)(5)代入代入(4)(4)得米氏方程式：得米氏方程式：Vmax S Km + S V = 將將(3)(3)代入代入(1) (1) 得得k3EtS Km + S (4) V = 1Km值等于酶促反響速率為最大反響速率一半值等于酶促反響速率為最大反響速率一半時(shí)的底物濃度時(shí)的底物濃度 Km = S 2=Km + S Vmax VmaxS2Km值是酶的特征性常數(shù)值是酶的特征性常數(shù) Km值的大小并非固定不變，它與酶的構(gòu)值的大小并非固定不變，它與酶的構(gòu)造、底物構(gòu)造、反響環(huán)境的造、底物構(gòu)造、反響環(huán)境的pH、溫度和離子、溫度和離子強(qiáng)度有關(guān)，而與酶濃度無關(guān)。酶的強(qiáng)度有關(guān)，而與酶濃度無關(guān)。酶的Km值

24、多在值多在10-610-2mol/L的范圍。的范圍。 酶酶 底物底物 Km（mol/L）己糖激酶（腦）己糖激酶（腦）ATP4 10 4D-葡萄糖葡萄糖5 10 5D-果糖果糖1.5 10 3碳酸酐酶碳酸酐酶HCO3 2.6 10 2胰凝乳蛋白酶胰凝乳蛋白酶甘氨酰酪氨酰甘氨酸甘氨酰酪氨酰甘氨酸1.08 10 1N-苯甲酰酪氨酰胺苯甲酰酪氨酰胺2.5 10 3 -半乳糖苷酶半乳糖苷酶D-乳糖乳糖4.0 10 3過氧化氫酶過氧化氫酶H2O22.5 10 2溶菌酶溶菌酶己己-N-乙酰氨基葡糖乙酰氨基葡糖6.0 10 3某些酶對(duì)其底物的某些酶對(duì)其底物的Km 3Km在一定條件下可表示酶對(duì)底物的親和力在一定

25、條件下可表示酶對(duì)底物的親和力 Km越大，表示酶對(duì)底物的親和力越?。辉酱?，表示酶對(duì)底物的親和力越小；Km越小，酶對(duì)底物的親和力越大。越小，酶對(duì)底物的親和力越大。 4Vmax是酶被底物完全飽和時(shí)的反響速率是酶被底物完全飽和時(shí)的反響速率 當(dāng)一切的酶均與底物構(gòu)成當(dāng)一切的酶均與底物構(gòu)成ES時(shí)即時(shí)即ES = Et，反響速率到達(dá)最大，即，反響速率到達(dá)最大，即Vmax = k3 Et。 5酶的轉(zhuǎn)換數(shù)酶的轉(zhuǎn)換數(shù) 當(dāng)酶被底物完全飽和時(shí)當(dāng)酶被底物完全飽和時(shí)Vmax，單位，單位時(shí)間內(nèi)每個(gè)酶分子或活性中心催化底物轉(zhuǎn)時(shí)間內(nèi)每個(gè)酶分子或活性中心催化底物轉(zhuǎn)變成產(chǎn)物的分子數(shù)稱為酶的轉(zhuǎn)換數(shù)變成產(chǎn)物的分子數(shù)稱為酶的轉(zhuǎn)換數(shù)turno

26、ver number，單位是，單位是s-1。 酶的轉(zhuǎn)換數(shù)可用來表示酶的催化效率。酶的轉(zhuǎn)換數(shù)可用來表示酶的催化效率。林貝氏方程林貝氏方程三三m值與值與max常經(jīng)過林常經(jīng)過林-貝氏作圖法求取貝氏作圖法求取 -1/Km2. Hanes作圖法作圖法-Km 0 VE當(dāng)當(dāng)SE時(shí)，時(shí)，Vmax = k3 E酶濃度對(duì)反響速率的影響酶濃度對(duì)反響速率的影響npH對(duì)某些酶對(duì)某些酶活性的影響活性的影響n酶的抑制區(qū)別于酶的變性：酶的抑制區(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 引起變性的要素對(duì)酶沒有選擇性引起變性的要素對(duì)酶沒有選擇性凡能使酶的催化活性下降而不引起酶蛋白凡能使酶的催化活性下降而不引起

27、酶蛋白 變性的物質(zhì)稱為酶的抑制劑。變性的物質(zhì)稱為酶的抑制劑。n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) (competitive inhibition)非競(jìng)爭(zhēng)性抑制非競(jìng)爭(zhēng)性抑制 (non-competitive inhibition) (non-competitive inhibition)反競(jìng)爭(zhēng)性抑制反競(jìng)爭(zhēng)性抑制 (uncompetitive inhibition) (uncompetitiv

28、e inhibition)根據(jù)抑制劑和酶結(jié)合的嚴(yán)密程度不同，根據(jù)抑制劑和酶結(jié)合的嚴(yán)密程度不同，酶的抑制造用分為：酶的抑制造用分為： n概念概念n舉例舉例抑制劑通常以共價(jià)鍵與酶活性中心的抑制劑通常以共價(jià)鍵與酶活性中心的必需基團(tuán)相結(jié)合，使酶失活。此類抑制劑必需基團(tuán)相結(jié)合，使酶失活。此類抑制劑不能用透析、超濾等方法予以去除。不能用透析、超濾等方法予以去除。 ROROPOX+HOEROROPOOE+HX有機(jī)磷化合物有機(jī)磷化合物羥基酶羥基酶失活的酶失活的酶酸酸* * 膽堿酯酶膽堿酯酶* * 解毒劑解毒劑如：解磷定碘化醛肟甲基吡啶，如：解磷定碘化醛肟甲基吡啶，PAMPAM 阿托品阿托品* * 路易斯氣與糜

29、爛性毒劑路易斯氣與糜爛性毒劑ClAsClCHCHCl+ ESHSHESAsSCHCHCl+2HCl路易士氣路易士氣巰基酶巰基酶失活的酶失活的酶酸酸失活的酶失活的酶BAL巰基酶巰基酶BAL與砷劑結(jié)合物與砷劑結(jié)合物ESSAsCHCHCl+CH2SHCHSHCH2OHESHSH+CH2SCHSCH2OHAsCHCHCl競(jìng)爭(zhēng)性抑制競(jìng)爭(zhēng)性抑制非競(jìng)爭(zhēng)性抑制非競(jìng)爭(zhēng)性抑制反競(jìng)爭(zhēng)性抑制反競(jìng)爭(zhēng)性抑制 n類型類型n概念概念n反響方式反響方式+ESIESEIPEEn特點(diǎn)特點(diǎn)抑制程度取決于抑制程度取決于抑制劑與酶的相對(duì)抑制劑與酶的相對(duì)親和力及底物濃度；親和力及底物濃度；I與與S構(gòu)造類似，競(jìng)構(gòu)造類似，競(jìng)爭(zhēng)酶的活性中心；爭(zhēng)

30、酶的活性中心；動(dòng) 力 學(xué) 特 點(diǎn) ：動(dòng) 力 學(xué) 特 點(diǎn) ：Vmax不變，表觀不變，表觀Km增大。增大。 抑制劑抑制劑 無抑制劑無抑制劑1/V 1/S VSmaxVIK(1) SmKiiKI111m(1)VVKSVmaxmaxn舉例舉例丙二酸與琥珀酸競(jìng)爭(zhēng)琥珀酸脫氫酶丙二酸與琥珀酸競(jìng)爭(zhēng)琥珀酸脫氫酶COOH 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延胡索酸延胡索酸磺胺類藥物的抑菌機(jī)制磺胺類藥物的抑菌機(jī)制與對(duì)氨基苯甲酸競(jìng)爭(zhēng)二氫葉酸合成酶與對(duì)氨基苯甲酸競(jìng)爭(zhēng)二氫葉酸合成酶二氫蝶呤啶二氫蝶呤啶 對(duì)氨基苯甲酸對(duì)氨基苯甲酸 谷氨酸谷氨酸

31、二氫葉酸二氫葉酸合成酶合成酶二氫葉酸二氫葉酸COOH H2N SO2NHR H2N 磺磺 胺胺 類類 藥藥 物物+ S S+ S S+ESIEIEESEPn特點(diǎn)特點(diǎn)抑制劑與酶活性中抑制劑與酶活性中心外的必需基團(tuán)結(jié)心外的必需基團(tuán)結(jié)合，底物與抑制劑合，底物與抑制劑之間無競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系；之間無競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系；抑制程度取決于抑抑制程度取決于抑制劑的濃度；制劑的濃度；動(dòng) 力 學(xué) 特 點(diǎn) ：動(dòng) 力 學(xué) 特 點(diǎn) ：Vmax降低，表觀降低，表觀Km不變。不變。 抑制劑抑制劑1 / V 1/S 無抑制劑無抑制劑 iiKI11I1m(1)(1)VVKSVKmaxmaxn定義定義反競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑的結(jié)合位點(diǎn)由底物誘導(dǎo)產(chǎn)生反競(jìng)爭(zhēng)性抑

32、制劑的結(jié)合位點(diǎn)由底物誘導(dǎo)產(chǎn)生 +ESESESIEPn特點(diǎn)：特點(diǎn)：抑制劑只與酶底抑制劑只與酶底物復(fù)合物結(jié)合；物復(fù)合物結(jié)合；抑制程度取決與抑制程度取決與抑制劑的濃度及底抑制劑的濃度及底物的濃度；物的濃度；動(dòng) 力 學(xué) 特 點(diǎn) ：動(dòng) 力 學(xué) 特 點(diǎn) ：Vmax降低，表觀降低，表觀Km降低。降低。 抑制劑抑制劑 1/V 1/S 無抑制劑無抑制劑 各種可逆性抑制造用的比較各種可逆性抑制造用的比較 動(dòng)力學(xué)參數(shù)動(dòng)力學(xué)參數(shù)表觀表觀Km Km增大增大不變不變減小減小最大速度最大速度Vmax不變不變降低降低降低降低林林-貝氏作圖貝氏作圖斜率斜率Km/Vmax增大增大增大增大不變不變縱軸截距縱軸截距1/Vmax不變不

33、變?cè)龃笤龃笤龃笤龃髾M軸截距橫軸截距-1/Km增大增大不變不變減小減小與與I結(jié)合的組分結(jié)合的組分EE、ESES作用特征作用特征無抑制劑無抑制劑競(jìng)爭(zhēng)性抑制競(jìng)爭(zhēng)性抑制非競(jìng)爭(zhēng)性抑制非競(jìng)爭(zhēng)性抑制反競(jìng)爭(zhēng)性抑制反競(jìng)爭(zhēng)性抑制n定義定義使酶由無活性變?yōu)橛谢钚曰蚴姑富钚允姑赣蔁o活性變?yōu)橛谢钚曰蚴姑富钚蕴砑拥奈镔|(zhì)稱為激活劑添加的物質(zhì)稱為激活劑(activator)。n種類種類n調(diào)理方式調(diào)理方式n調(diào)理對(duì)象：關(guān)鍵酶調(diào)理對(duì)象：關(guān)鍵酶別構(gòu)激活劑別構(gòu)激活劑別構(gòu)抑制劑別構(gòu)抑制劑n 別構(gòu)調(diào)理別構(gòu)調(diào)理 (allosteric regulation)n別構(gòu)酶別構(gòu)酶 (allosteric enzyme)n別構(gòu)部位別構(gòu)部位 (allo

34、steric site)一些代謝物可與某些酶分子活性中心外的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(jié)合，使酶構(gòu)象改動(dòng)，從而改動(dòng)某部分可逆地結(jié)合，使酶構(gòu)象改動(dòng)，從而改動(dòng)酶的催化活性，此種調(diào)理方式稱別構(gòu)調(diào)理。酶的催化活性，此種調(diào)理方式稱別構(gòu)調(diào)理。一、酶活性的調(diào)理是對(duì)酶促反響速一、酶活性的調(diào)理是對(duì)酶促反響速率的快速調(diào)理率的快速調(diào)理酶的別構(gòu)調(diào)理是體內(nèi)代謝途徑的重要快速酶的別構(gòu)調(diào)理是體內(nèi)代謝途徑的重要快速調(diào)理方式之一。調(diào)理方式之一。n共價(jià)修飾共價(jià)修飾(covalent modification) 磷酸化與脫磷酸化最常見磷酸化與脫磷酸化最常見 乙?；兔撘阴；阴；兔撘阴；?甲基化和脫甲基化甲

35、基化和脫甲基化 腺苷化和脫腺苷化腺苷化和脫腺苷化 SHSH與與S SS S互變互變n 常見類型常見類型酶的化學(xué)修飾是體內(nèi)快速調(diào)理的另一種重要方式。酶的化學(xué)修飾是體內(nèi)快速調(diào)理的另一種重要方式。酶的磷酸化與脫磷酸化酶的磷酸化與脫磷酸化-OHThrSerTyr酶蛋白酶蛋白H2OPi磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸酶 ATPADP蛋白激酶蛋白激酶ThrSerTyr-O-PO32-酶蛋白酶蛋白n酶原酶原 (zymogen)n酶原的激活酶原的激活n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，水解一個(gè)或幾個(gè)特定的肽鍵

36、斷裂，水解掉一個(gè)或幾個(gè)短肽掉一個(gè)或幾個(gè)短肽在特定條件下在特定條件下酶原酶原激活因素激活因素激活形式激活形式激活部位激活部位胃蛋白酶原胃蛋白酶原H+或胃蛋或胃蛋白酶白酶胃蛋白酶六肽胃蛋白酶六肽胃腔胃腔胰凝乳蛋白酶原胰凝乳蛋白酶原胰蛋白酶胰蛋白酶胰凝乳蛋白酶兩個(gè)二肽胰凝乳蛋白酶兩個(gè)二肽小腸腔小腸腔彈性蛋白酶原彈性蛋白酶原胰蛋白酶胰蛋白酶彈性蛋白酶幾個(gè)肽段彈性蛋白酶幾個(gè)肽段小腸腔小腸腔羧基肽酶原羧基肽酶原A胰蛋白酶胰蛋白酶羧基肽酶羧基肽酶A幾個(gè)肽段幾個(gè)肽段小腸腔小腸腔某些酶原的激活需水解掉一個(gè)或幾個(gè)肽段某些酶原的激活需水解掉一個(gè)或幾個(gè)肽段 n 酶原激活的生理意義酶原激活的生理意義防止細(xì)胞產(chǎn)生的酶對(duì)細(xì)

37、胞進(jìn)展本身消化，防止細(xì)胞產(chǎn)生的酶對(duì)細(xì)胞進(jìn)展本身消化，并使酶在特定的部位和環(huán)境中發(fā)揚(yáng)作用，保證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。體內(nèi)代謝正常進(jìn)展。有的酶原可以視為酶的儲(chǔ)存方式。在需求有的酶原可以視為酶的儲(chǔ)存方式。在需求時(shí)，酶原適時(shí)地轉(zhuǎn)變成有活性的酶，發(fā)揚(yáng)其催時(shí)，酶原適時(shí)地轉(zhuǎn)變成有活性的酶，發(fā)揚(yáng)其催化作用?；饔?。一酶蛋白合成可被誘導(dǎo)或阻遏一酶蛋白合成可被誘導(dǎo)或阻遏 氧化復(fù)原酶類氧化復(fù)原酶類 (oxidoreductases) 轉(zhuǎn)移酶類轉(zhuǎn)移酶類 (transferases ) 水解酶類水解酶類 (hydrolases) 裂解酶類裂解酶類 (lyases) 異構(gòu)酶類異構(gòu)酶類

38、(isomerases) 合成酶類合成酶類 (synthetases, ligases)n根據(jù)酶反響的類型，酶可分為六大類，根據(jù)酶反響的類型，酶可分為六大類，其排序如下其排序如下:酶的分類酶的分類催化的化學(xué)催化的化學(xué)反應(yīng)舉例反應(yīng)舉例系統(tǒng)名稱系統(tǒng)名稱EC編編號(hào)號(hào)推薦名推薦名稱稱氧化還原酶氧化還原酶類類乙醛乙醛 + NADH + H+乙醇：乙醇：NAD+ 氧化還原氧化還原酶酶EC 1.1.1.1乙醇脫氫乙醇脫氫酶酶轉(zhuǎn)移酶類轉(zhuǎn)移酶類草酰乙酸草酰乙酸 +L-谷谷氨酸氨酸L-天冬氨酸：天冬氨酸： -酮戊二酮戊二酸酸 氨基轉(zhuǎn)移酶氨基轉(zhuǎn)移酶EC 2.6.1.1天冬氨酸天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶轉(zhuǎn)氨酶水解酶類水解酶類 D-葡萄糖葡萄糖 + H3PO4D-葡糖葡糖-6-磷酸水解酶磷酸水解酶EC 3.1.3.9葡糖葡糖6-磷磷酸酶酸酶 裂解酶類裂解酶類 磷酸二羥丙酮磷酸二羥丙酮 + 醛醛酮糖