生物化學ppt-第三章酶資料

1、生物化學ppt-第三章酶反應(yīng)總能量改變反應(yīng)總能量改變 非催化反應(yīng)活化能非催化反應(yīng)活化能 酶促反應(yīng)酶促反應(yīng) 活化能活化能 一般催化劑催一般催化劑催化反應(yīng)的活化能化反應(yīng)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 酶促反應(yīng)活化能的改變酶促反應(yīng)活化能的改變 活化能活化能：底物分子從初態(tài)轉(zhuǎn)變到活化態(tài)所需的能量底物分子從初態(tài)轉(zhuǎn)變到活化態(tài)所需的能量。 酶促反應(yīng)受多種因素的調(diào)控，以適應(yīng)機體對不酶促反應(yīng)受多種因素的調(diào)控，以適應(yīng)機體對不斷變化的內(nèi)外環(huán)境和生命活動的需要。其中包括三斷變化的內(nèi)外環(huán)境和生命活動的需要。其中包括三方面的調(diào)節(jié)。方面的調(diào)節(jié)。n 對酶生成與降解量的調(diào)節(jié)對酶生成與降解量的調(diào)節(jié)

2、n 酶催化效力的調(diào)節(jié)酶催化效力的調(diào)節(jié)n 通過改變底物濃度對酶進行調(diào)節(jié)等通過改變底物濃度對酶進行調(diào)節(jié)等1 結(jié)構(gòu)專一性結(jié)構(gòu)專一性 概念概念：酶對所催化的分子（酶對所催化的分子（底物底物，Substrate）化化學結(jié)構(gòu)的特殊要求和選擇學結(jié)構(gòu)的特殊要求和選擇 類別類別：絕對專一性絕對專一性和和相對專一性相對專一性絕對專一性絕對專一性 有的酶對底物的化學結(jié)構(gòu)要求非常嚴格，只作有的酶對底物的化學結(jié)構(gòu)要求非常嚴格，只作用于一種底物，不作用于其它任何物質(zhì)。用于一種底物，不作用于其它任何物質(zhì)。尿素 相對專一性相對專一性 有的酶對底物的化學結(jié)構(gòu)要求比上述絕對有的酶對底物的化學結(jié)構(gòu)要求比上述絕對專一性略低一些，它們

3、能作用于一類化合物或一種化學專一性略低一些，它們能作用于一類化合物或一種化學鍵。鍵。 1） 鍵專一性鍵專一性 有的酶只作用于一定的鍵，而對鍵有的酶只作用于一定的鍵，而對鍵 兩端的基團并無嚴格要求。兩端的基團并無嚴格要求。 2）基團專一性基團專一性 另一些酶，除要求作用于一定的鍵以外，另一些酶，除要求作用于一定的鍵以外，對鍵兩端的基團還有一定要求，往往是對其中一個基團對鍵兩端的基團還有一定要求，往往是對其中一個基團要求嚴格，對另一個基團則要求不嚴格要求嚴格，對另一個基團則要求不嚴格。2 立體異構(gòu)專一性概念概念：酶除了對底物分子的化學結(jié)構(gòu)有要求外，對：酶除了對底物分子的化學結(jié)構(gòu)有要求外，對其立體異

4、構(gòu)也有一定的要求其立體異構(gòu)也有一定的要求類別類別：旋光異構(gòu)專一性旋光異構(gòu)專一性和和幾何異構(gòu)專一性幾何異構(gòu)專一性旋光異構(gòu)專一性：旋光異構(gòu)專一性：幾何異構(gòu)專一性：幾何異構(gòu)專一性： 如：延胡索酸水化酶，只能催化延胡索酸即如：延胡索酸水化酶，只能催化延胡索酸即反反丁烯二酸水合生成蘋果酸及其逆反應(yīng)，對丁烯二酸水合生成蘋果酸及其逆反應(yīng)，對順順丁烯二酸沒有催化活性。丁烯二酸沒有催化活性。據(jù)酶分子據(jù)酶分子組成分類組成分類單純蛋白質(zhì)酶類：單純蛋白質(zhì)酶類：脲酶、蛋白酶、淀粉酶、核糖 核酸酶等結(jié)合蛋白質(zhì)酶類結(jié)合蛋白質(zhì)酶類酶蛋白質(zhì)酶蛋白質(zhì)輔助因子輔助因子（輔酶或輔基）（輔酶或輔基）金屬離子金屬離子金屬有機物金屬有機物

5、小分子有機物小分子有機物全酶(holoenzyme）= 酶蛋白 + 輔因子輔酶輔酶：與酶蛋白結(jié)合比較松弛，用透析法可以除去的小分子有機物。輔基輔基：與酶蛋白結(jié)合比較緊密，用透析法不易除去的小分子物質(zhì)。往 往以共價鍵和酶蛋白結(jié)合，如細胞色素氧化酶中的鐵卟啉、黃 素蛋白中的FAD等。單體酶單體酶：只有一條多肽鏈，屬于這一類的酶很少，一般是催化水解反應(yīng)的酶，相對分子質(zhì)量為13000一35000。寡聚酶寡聚酶：由幾個甚至幾十個亞基組成，這些亞基可以是相同的，也可以是不同的。亞基之間以非共價鍵結(jié)合。相對分子質(zhì)量從35000到幾百萬。多酶復合體多酶復合體：是由幾個酶聚合(嵌合)而成的復合體。相對分子質(zhì)量一

6、般都在幾百萬以上。據(jù)酶蛋白據(jù)酶蛋白特征分類特征分類核酶核酶：具有催化活性的RNA分子。* 每一種酶有一個編號每一種酶有一個編號,如乳酸脫氫酶（如乳酸脫氫酶（EC1.1.1.27） EC 1. 1. 1. 27 大類大類 亞類亞類 亞亞類亞亞類 序號序號 CH3CHCOOHNH2HOOCCH2CH2CCOOHOHOOCCH2CH2CHCOOHNH2CH3CCOOHOH2OCOOCH2CH3RRCOOHCH3CH2OHHOOCCH=CHCOOHH2OHOOCCH2CHCOOHOHOCH2OHOHOHOHOHOCH2OHCH2OHOHOHOH33333333335555555555BBBBBPPP+

7、POHPPBBBBPPPPPBP一些酶的命名舉例一些酶的命名舉例編號編號推薦名稱推薦名稱系系 統(tǒng)統(tǒng) 名名 稱稱催催 化化 的的 反反 應(yīng)應(yīng)EC1.4.1.3谷氨酸谷氨酸L-谷氨酸：谷氨酸：NAD+L-谷氨酸谷氨酸 + H2O + NAD+脫氫酶脫氫酶氧化還原酶氧化還原酶 -酮戊二酸酮戊二酸 + NH3 + NADHEC2.6.1.1 天冬氨酸氨天冬氨酸氨L-天冬氨酸：天冬氨酸： -酮酮L-天冬氨酸天冬氨酸+ -酮戊二酸酮戊二酸基轉(zhuǎn)移酶基轉(zhuǎn)移酶戊二酸氨基轉(zhuǎn)移酶戊二酸氨基轉(zhuǎn)移酶草酰乙酸草酰乙酸 +L-谷氨酸谷氨酸EC3.5.3.1 精氨酸酶精氨酸酶L-精氨酸脒基水解酶精氨酸脒基水解酶L-精氨酸精氨

8、酸 + H2O L-鳥氨酸鳥氨酸+ 尿素尿素EC4.1.2.13 果糖二磷酸果糖二磷酸D-果糖果糖1，6-二磷酸：二磷酸：D-果糖果糖1，6-二磷酸二磷酸醛縮酶醛縮酶D-甘油醛甘油醛3-磷酸裂合酶磷酸裂合酶磷酸二羥丙酮磷酸二羥丙酮 + D-甘油醛甘油醛3-磷酸磷酸EC5.3.1.9 磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖D-葡萄糖葡萄糖6-磷酸酮醇磷酸酮醇D-葡萄糖葡萄糖6-磷酸磷酸異構(gòu)酶異構(gòu)酶異構(gòu)酶異構(gòu)酶D-果糖果糖6-磷酸磷酸EC6.3.1.2 谷氨酰胺谷氨酰胺L-谷氨酸：氨連接酶谷氨酸：氨連接酶ATP + L-谷氨酸谷氨酸 + NH3合成酶合成酶ADP+磷酸磷酸 + L-谷氨酰胺谷氨酰胺編號編號推薦名稱推

9、薦名稱系系 統(tǒng)統(tǒng) 名名 稱稱催催 化化 的的 反反 應(yīng)應(yīng)EC1.4.1.3谷氨酸谷氨酸L-谷氨酸：谷氨酸：NAD+L-谷氨酸谷氨酸 + H2O + NAD+脫氫酶脫氫酶氧化還原酶氧化還原酶 -酮戊二酸酮戊二酸 + NH3 + NADHEC2.6.1.1 天冬氨酸氨天冬氨酸氨L-天冬氨酸：天冬氨酸： -酮酮L-天冬氨酸天冬氨酸+ -酮戊二酸酮戊二酸基轉(zhuǎn)移酶基轉(zhuǎn)移酶戊二酸氨基轉(zhuǎn)移酶戊二酸氨基轉(zhuǎn)移酶草酰乙酸草酰乙酸 +L-谷氨酸谷氨酸EC3.5.3.1 精氨酸酶精氨酸酶L-精氨酸脒基水解酶精氨酸脒基水解酶L-精氨酸精氨酸 + H2O L-鳥氨酸鳥氨酸+ 尿素尿素EC4.1.2.13 果糖二磷酸果糖二

10、磷酸D-果糖果糖1，6-二磷酸：二磷酸：D-果糖果糖1，6-二磷酸二磷酸醛縮酶醛縮酶D-甘油醛甘油醛3-磷酸裂合酶磷酸裂合酶磷酸二羥丙酮磷酸二羥丙酮 + D-甘油醛甘油醛3-磷酸磷酸EC5.3.1.9 磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖D-葡萄糖葡萄糖6-磷酸酮醇磷酸酮醇D-葡萄糖葡萄糖6-磷酸磷酸異構(gòu)酶異構(gòu)酶異構(gòu)酶異構(gòu)酶D-果糖果糖6-磷酸磷酸EC6.3.1.2 谷氨酰胺谷氨酰胺L-谷氨酸：氨連接酶谷氨酸：氨連接酶ATP + L-谷氨酸谷氨酸 + NH3合成酶合成酶ADP+磷酸磷酸 + L-谷氨酰胺谷氨酰胺一、一、酶的催化作用與分子活化能酶的催化作用與分子活化能二、二、酶催化的中間產(chǎn)物理論酶催化的中間產(chǎn)物

11、理論三、三、酶的活性中心和必需基團酶的活性中心和必需基團四、四、酶作用專一性機理酶作用專一性機理五、五、與酶的高效率有關(guān)的主要因素與酶的高效率有關(guān)的主要因素酶的催化機理是降低活化能酶的催化機理是降低活化能1kSE 1kES2kEP E+SP+ EES能能量量水水平平反應(yīng)過程反應(yīng)過程 G E1 E2 酶（酶（E）與底物（與底物（S）結(jié)合生成不穩(wěn)定的中間結(jié)合生成不穩(wěn)定的中間物（物（ES），），再分解成產(chǎn)再分解成產(chǎn)物（物（P）并釋放出酶，使并釋放出酶，使反應(yīng)沿一個低活化能的反應(yīng)沿一個低活化能的途徑進行，降低反應(yīng)所途徑進行，降低反應(yīng)所需活化能，所以能加快需活化能，所以能加快反應(yīng)速度。反應(yīng)速度。使底物靠

12、攏使底物分子產(chǎn)生應(yīng)力使底物分子電荷變化必需基團必需基團(essential group)酶分子中氨基酸殘基側(cè)鏈酶分子中氨基酸殘基側(cè)鏈的化學基團中的化學基團中，一些與酶活性密一些與酶活性密切相關(guān)的化學基團切相關(guān)的化學基團。結(jié)合基團結(jié)合基團binding group催化基團催化基團(catalytic group)催化底物轉(zhuǎn)變成產(chǎn)物催化底物轉(zhuǎn)變成產(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)象所必需。的空間構(gòu)象所必需。 活性中心外的必需基團活性中心外的必需基團常見：常見：His His 咪唑基；咪唑基；Ser Ser 羥基；羥基； Cys Cys 巰基；巰基

13、；Glu Glu 羧基羧基底底 物物 活性中心以外活性中心以外的必需基團的必需基團結(jié)合基團結(jié)合基團催化基團催化基團 活性中心活性中心 AspHisSer活性中心重要基團活性中心重要基團: His57 , Asp102 , Ser195為為Tyr 248為為Arg 145為為Glu 270為底物為底物ZnZn 鎖鑰學說鎖鑰學說：將酶的活性中心比喻作鎖孔，底物分：將酶的活性中心比喻作鎖孔，底物分子象鑰匙，底物能專一性地插入到酶的活性中心。子象鑰匙，底物能專一性地插入到酶的活性中心。 誘導契合學說誘導契合學說：酶的活性中心在結(jié)構(gòu)上具柔性，底：酶的活性中心在結(jié)構(gòu)上具柔性，底物接近活性中心時，可誘導酶蛋

14、白構(gòu)象發(fā)生變化，這物接近活性中心時，可誘導酶蛋白構(gòu)象發(fā)生變化，這樣就使酶活性中心有關(guān)基團正確排列和定向，使之與樣就使酶活性中心有關(guān)基團正確排列和定向，使之與底物成互補形狀有機的結(jié)合而催化反應(yīng)進行。底物成互補形狀有機的結(jié)合而催化反應(yīng)進行。 1、 鄰近與定向效應(yīng)鄰近與定向效應(yīng) 2、 誘導契合與底物扭曲變形誘導契合與底物扭曲變形His57Asp102Ser195Asp102His57Ser195His57102AspSer195A.酶分子中的電荷中繼網(wǎng)酶分子中的電荷中繼網(wǎng)B.加上底物后，從加上底物后，從Ser轉(zhuǎn)移一個質(zhì)子給轉(zhuǎn)移一個質(zhì)子給His，帶正電荷的咪唑基通過帶負電荷的帶正電荷的咪唑基通過帶負電

15、荷的Asp靜電靜電相互作用被穩(wěn)定相互作用被穩(wěn)定Ser195102AspHis57底物底物六、胰凝乳蛋白酶的催化機理結(jié)合底物結(jié)合底物His57 質(zhì)子供體質(zhì)子供體形成共價形成共價ES復合物復合物C-N鍵斷裂鍵斷裂底物底物?；a(chǎn)物釋放酰基產(chǎn)物釋放四面體中間物四面體中間物的瓦解的瓦解水親核攻擊水親核攻擊羧基產(chǎn)物釋放羧基產(chǎn)物釋放 酶原激活的機理酶原激活的機理酶酶 原原分子構(gòu)象發(fā)生改變分子構(gòu)象發(fā)生改變形成或形成或暴露出酶的活性中心暴露出酶的活性中心 一個或幾個特定的一個或幾個特定的肽鍵斷裂肽鍵斷裂，水解，水解掉一個或幾個短肽掉一個或幾個短肽在特定條件下在特定條件下賴賴纈纈天天天天天天天天甘甘異異賴賴纈纈天

16、天天天天天天天纈纈組組絲絲甘甘異異纈纈組組絲絲一一、酶促反應(yīng)速度的測定酶促反應(yīng)速度的測定 測定單位時間內(nèi)測定單位時間內(nèi)底物的消耗底物的消耗量量或或產(chǎn)物的成量產(chǎn)物的成量。二、影響二、影響酶反應(yīng)速度的酶反應(yīng)速度的因素因素斜率斜率=P/ t = V（初速度初速度）Pt當當S足夠過量，其它條件固定且無不利因素時，足夠過量，其它條件固定且無不利因素時，v=kE2、底物濃度底物濃度3、pH （最適最適 pH的概念）的概念）4、 溫度溫度 （最適溫度的概念）（最適溫度的概念）5、激活劑激活劑6、抑制劑抑制劑1、酶濃度、酶濃度1）、）、酶反應(yīng)速度與底物濃度的關(guān)系曲線酶反應(yīng)速度與底物濃度的關(guān)系曲線 （Micha

17、elisMenten曲線）曲線）2）、）、米氏方程的提出及推導米氏方程的提出及推導3）、）、米氏常數(shù)的意義米氏常數(shù)的意義4）、）、米氏常數(shù)的測定米氏常數(shù)的測定推導推導原則原則：從測定反應(yīng)的初速度、酶被底物飽和的現(xiàn)從測定反應(yīng)的初速度、酶被底物飽和的現(xiàn)象出發(fā)，按照象出發(fā)，按照 “穩(wěn)態(tài)平穩(wěn)態(tài)平 衡衡”假說的設(shè)想進行推導。假說的設(shè)想進行推導。1kSE 1kES2kEP SKSVvmmax121kkkKm米氏方程米氏方程:米氏常數(shù)米氏常數(shù): 121kkkESSESSEt令令：Kmkkk121將將（4）代入代入（3），則，則： SKSVvmmax1kES 1kES2kEP ESEt SESES生成速度生成

18、速度： SESEkvt11，ES分解速度分解速度：ESkESkv212即即： ESkESkSESEkt211則則： SSESESKmtE(1)經(jīng)整理得經(jīng)整理得： SKSEmtES由于酶促反應(yīng)速度由由于酶促反應(yīng)速度由ES決定，即決定，即ESkv22kvES，所以所以(2)將將（2）代入代入（1）得得： SKSEkvmt2 SKSEkmt2v(3)當酶反應(yīng)體系處于當酶反應(yīng)體系處于恒態(tài)恒態(tài)時時：21vv 當當Et=ES時時，mVv tmEkV2(4)所以所以 當當v=Vmax/2時，時，Km=S（ Km的單位為濃度單位的單位為濃度單位: ） *是酶在一定條件下的是酶在一定條件下的特征物理常數(shù)特征物理

19、常數(shù)，通過測定，通過測定Km的數(shù)值，可鑒別的數(shù)值，可鑒別酶。酶。* 當當k-1 k2 可近似表示酶和底物親合力，可近似表示酶和底物親合力，Km愈小，愈小，E對對S的親合的親合力愈大，力愈大，Km愈大，愈大，E對對S的親合力愈小的親合力愈小。*在已知在已知Km的情況下，應(yīng)用米氏方程可計算任意的情況下，應(yīng)用米氏方程可計算任意s時的時的v，或任何或任何v下的下的s。（。（用用Km的倍數(shù)表示）的倍數(shù)表示） 練習題：已知某酶的練習題：已知某酶的Km值為值為0.05mol.L-1，要使此酶所催化的反要使此酶所催化的反應(yīng)速度達到最大反應(yīng)速度的應(yīng)速度達到最大反應(yīng)速度的80時底物的濃度應(yīng)為多少？時底物的濃度應(yīng)為

20、多少？ 基本原則基本原則： 將米氏方程變化成相當于將米氏方程變化成相當于y=ax+b的直線方程，的直線方程，再用作圖法求出再用作圖法求出Km。 例：例：雙倒數(shù)作圖法雙倒數(shù)作圖法（Lineweaver-Burk法）法） 米氏方程的雙倒數(shù)形式：米氏方程的雙倒數(shù)形式： 1 KmKm 1 1 = . + v Vmax S Vmax 1 KmKm 1 1 = . + v Vmax S Vmax 酶的最適酶的最適PH不是固定的不是固定的常數(shù)，其數(shù)值受酶的純度、常數(shù)，其數(shù)值受酶的純度、底物的種類和濃度、緩沖液底物的種類和濃度、緩沖液的種類和濃度等的影響。因的種類和濃度等的影響。因此酶的最適此酶的最適PH只在

21、一定條只在一定條件下才有意義。件下才有意義。 過酸過堿過酸過堿導致酶蛋白變性導致酶蛋白變性 影響底物分子解離狀態(tài)影響底物分子解離狀態(tài) 影響酶分子解離狀態(tài)影響酶分子解離狀態(tài) 影響酶的活性中心構(gòu)象影響酶的活性中心構(gòu)象pH最適最適 pHv 在達到最適溫度以前，反在達到最適溫度以前，反應(yīng)速度隨溫度升高而加快應(yīng)速度隨溫度升高而加快 酶是蛋白質(zhì)，其變性速度酶是蛋白質(zhì)，其變性速度亦隨溫度上升而加快亦隨溫度上升而加快 酶的最適溫度不是一個固酶的最適溫度不是一個固定不變的常數(shù)定不變的常數(shù)v溫度溫度類別類別 金屬離子：金屬離子：K+、Na+、 Mg2+、Cu2+、Mn2+、Zn2+、Se3+ 、 Co2+、Fe2

22、+ 陰離子：陰離子： Cl-、Br- 有機分子有機分子 還原劑：抗壞血酸、半胱氨酸、谷胱甘肽還原劑：抗壞血酸、半胱氨酸、谷胱甘肽 金屬螯合劑：金屬螯合劑：EDTA凡是能提高酶活性的物質(zhì)，稱為酶的激活劑（凡是能提高酶活性的物質(zhì)，稱為酶的激活劑（activator） 抑制作用的類型抑制作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)：競爭性抑制競爭性抑制 (competitive inhibition)非競爭性抑制非競爭性抑制 (non-competitive inhibition)反競爭性抑

23、制反競爭性抑制 (uncompetitive inhibition) 區(qū)別于酶的變性區(qū)別于酶的變性 抑制劑對酶有一定選擇性抑制劑對酶有一定選擇性 引起變性的因素對酶沒有選擇性引起變性的因素對酶沒有選擇性 抑制劑作用于酶分子中的一類或幾類基團，這些抑制劑作用于酶分子中的一類或幾類基團，這些基團中包含了必需基團，因而引起酶失活?；鶊F中包含了必需基團，因而引起酶失活。類型類型：ESSAsCHCHCl+CH2SHCHSHCH2OHESHSH+CH2SCHSCH2OHAsCHCHClROROPOX+HOEROROPOOE+HXClAsClCHCHCl+ ESHSHESAsSCHCHCl+2HCl有機磷化

24、合物有機磷化合物路易士氣路易士氣失活的酶失活的酶羥基酶羥基酶失活的酶失活的酶酸酸巰基酶巰基酶失活的酶失活的酶酸酸BAL(巰基酶巰基酶BAL與砷劑結(jié)合物與砷劑結(jié)合物 這類抑制劑選擇性很強，它只能專一性地與這類抑制劑選擇性很強，它只能專一性地與酶活性中心的某些基團不可逆結(jié)合，引起酶的活酶活性中心的某些基團不可逆結(jié)合，引起酶的活性喪失。性喪失。 實例：實例：有機磷殺蟲劑有機磷殺蟲劑-Ser-OH-Ser-OPO-RO-ROPO-RO-ROX競爭性抑制競爭性抑制非競爭性抑制非競爭性抑制反競爭性抑制反競爭性抑制 . 競爭性抑制作用+反應(yīng)模式反應(yīng)模式iKI111m(1)VVKSVmaxmax * * 特點

25、特點抑制程度取決于抑制劑與酶的相對親和力及抑制程度取決于抑制劑與酶的相對親和力及底物濃度底物濃度；I與與S結(jié)構(gòu)類似，競爭酶的活性中心；結(jié)構(gòu)類似，競爭酶的活性中心；動力學特點：動力學特點：Vmax不變不變，表觀，表觀Km增大增大。 * * 舉例舉例 丙二酸丙二酸與琥珀酸競爭琥珀酸脫氫酶與琥珀酸競爭琥珀酸脫氫酶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制磺胺類藥物的抑菌機制與與對氨基苯甲酸對氨基苯甲酸競爭競爭二氫葉酸合成酶二氫葉酸合成酶二氫蝶呤啶二氫蝶呤啶 對氨基苯甲酸對氨基苯甲

26、酸 谷氨酸谷氨酸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* * 特點特點抑制劑與酶活性中心外的必需基團結(jié)合，抑制劑與酶活性中心外的必需基團結(jié)合，底物與抑制劑之間底物與抑制劑之間無競爭關(guān)系無競爭關(guān)系；抑制程度取決于抑制劑的濃度；抑制程度取決于抑制劑的濃度；動力學特點：動力學特點：Vmax降低降低，表觀，表觀Km不變不變。 抑制劑僅與酶和底物形成的中間產(chǎn)物結(jié)合，使抑制劑僅與酶和底物形成的中間產(chǎn)物結(jié)合，使ES的量下降。的量下降。* * 特點：特點：抑制劑只與酶底物復合物結(jié)合；抑制劑只與酶底物復合物結(jié)合；抑制程度取決與抑制劑的濃度

27、及抑制程度取決與抑制劑的濃度及底物的濃度底物的濃度；動力學特點：動力學特點：Vmax降低降低，表觀，表觀Km降低降低。 各種可逆性抑制作用的比較各種可逆性抑制作用的比較 動力學參數(shù)動力學參數(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不變不變增大增大增大增大橫軸截距橫軸截距-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爭性抑制競爭性抑制非競爭性抑制非競爭性抑制反競爭性抑制反競爭性抑制一、一、

28、別構(gòu)酶及別構(gòu)酶及酶的別構(gòu)（變構(gòu)）效應(yīng)酶的別構(gòu)（變構(gòu)）效應(yīng)二、二、 酶的多種分子形式酶的多種分子形式 同工酶同工酶（isoenzyme）概念概念：有些酶分子表面除了具有有些酶分子表面除了具有活性中心外活性中心外，還存在被稱，還存在被稱為為調(diào)節(jié)位點調(diào)節(jié)位點（或變構(gòu)位點）的調(diào)節(jié)物特異結(jié)合位點，調(diào)節(jié)物（或變構(gòu)位點）的調(diào)節(jié)物特異結(jié)合位點，調(diào)節(jié)物結(jié)合到調(diào)節(jié)位點上引起酶的結(jié)合到調(diào)節(jié)位點上引起酶的構(gòu)象發(fā)生變化構(gòu)象發(fā)生變化，導致酶的活性提，導致酶的活性提高或下降，這種現(xiàn)象稱為高或下降，這種現(xiàn)象稱為別構(gòu)效應(yīng)別構(gòu)效應(yīng)（allosteric effect）,具有具有上述特點的酶稱別構(gòu)酶（上述特點的酶稱別構(gòu)酶（allo

29、steric enzyme）。）。動力學特點：不符合米曼方程雙曲線。效應(yīng)劑效應(yīng)劑別別構(gòu)構(gòu)中中心心活性活性中心中心a-非調(diào)節(jié)酶非調(diào)節(jié)酶b-正協(xié)同別構(gòu)酶正協(xié)同別構(gòu)酶 的的S形曲線形曲線 綜上所述，對于ATcase來說底物、CTP、ATP都是它的別構(gòu)效應(yīng)劑，可以通過別構(gòu)效應(yīng)影響酶的催化活性，從而有效地調(diào)節(jié)體內(nèi)嘧啶核苷酸的生物合成。無催化活性構(gòu)象無催化活性構(gòu)象(T-型型)CCCCC C T T T T T T有催化活性構(gòu)象有催化活性構(gòu)象(R-型型) CC CCC CR R R R R RATP（正效應(yīng)劑）正效應(yīng)劑）CTP（負效應(yīng)劑）負效應(yīng)劑）SS SS SSSSSSSSSS亞基全部亞基全部處于處于R型

30、型亞基全部亞基全部處于處于T型型依次序變化依次序變化別構(gòu)酶活性調(diào)節(jié)機理別構(gòu)酶活性調(diào)節(jié)機理：序變模型序變模型和齊變模型和齊變模型S SSSS SSS SST狀態(tài)（對稱亞基）狀態(tài)（對稱亞基）T狀態(tài)（對稱亞基）狀態(tài)（對稱亞基）SSSS對稱亞基對稱亞基對稱亞基對稱亞基齊步變化齊步變化 概念概念：存在于同一種屬或不同種屬，同一個體的不同存在于同一種屬或不同種屬，同一個體的不同組織或同一組織、同一細胞，具有不同分子形式但卻能催組織或同一組織、同一細胞，具有不同分子形式但卻能催化相同的化學反應(yīng)的一組酶，稱之為同工酶化相同的化學反應(yīng)的一組酶，稱之為同工酶（isoenzymeisoenzyme） 類別類別：原級

31、同工酶；次級同工酶：原級同工酶；次級同工酶 實例：實例：乳酸脫氫酶乳酸脫氫酶 研究意義研究意義：作為遺傳的標志；作為臨床診斷指標；研究：作為遺傳的標志；作為臨床診斷指標；研究某些代謝調(diào)節(jié)機制某些代謝調(diào)節(jié)機制多肽多肽亞基亞基mRNA四聚體四聚體結(jié)構(gòu)基因結(jié)構(gòu)基因a b乳酸脫氫酶同乳酸脫氫酶同工酶電泳圖譜工酶電泳圖譜+H4MH3M2H2M3HM4點樣線點樣線LDH1(H4)LDH2(H3M)LDH3(H2M2)LDH4(HM3)LDH5(M4)心肌心肌 腎腎 肝肝 骨骼肌骨骼肌 血清血清-+原點原點* *生理及臨床意義生理及臨床意義在代謝調(diào)節(jié)上在代謝調(diào)節(jié)上起著重要的作用；起著重要的作用；用于解釋發(fā)育

32、用于解釋發(fā)育過程中階段特有的過程中階段特有的代謝特征；代謝特征；同工酶譜同工酶譜的改的改變有助于對疾病的變有助于對疾病的診斷；診斷；同工酶可以作同工酶可以作為遺傳標志，用于為遺傳標志，用于遺傳分析研究。遺傳分析研究。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 23 34 45 5磷酸化與脫磷酸化磷酸化與脫磷酸化（最常見）（最常見） 酶的磷酸化與脫磷酸化酶的磷酸化與脫磷酸化 酶蛋白酶蛋白SerThrTyrOH酶蛋白酶蛋白SerThrTyrOPATPADPPiH2O蛋白激酶蛋白激酶

33、蛋白磷酸酶蛋白磷酸酶活力單位活力單位（active unit） 習慣單位（習慣單位（U）: 底物底物(或產(chǎn)物或產(chǎn)物)變化量變化量 / 單位時間單位時間 國際單位（國際單位（IU）: 1moL變化量變化量 / 分鐘分鐘 Katal（Kat）：）：1moL變化量變化量 / 秒秒比活力比活力=總活力單位總活力單位總蛋白總蛋白mg數(shù)數(shù)= U(或或IU) mg蛋白蛋白量度酶催化能力大小量度酶催化能力大小轉(zhuǎn)換系數(shù)轉(zhuǎn)換系數(shù)（Kcat） 底物（底物（ moL）/ 秒秒每個酶分子每個酶分子量度酶純度量度酶純度比活力比活力（specific activity）量度轉(zhuǎn)換效率量度轉(zhuǎn)換效率 將酶學和工程學相結(jié)合，產(chǎn)生了

34、酶工程將酶學和工程學相結(jié)合，產(chǎn)生了酶工程( (enzyme enzyme engineering)engineering)這樣一個新的領(lǐng)域。這樣一個新的領(lǐng)域。 酶工程是圍繞著酶所特有的生物催化性能使其在工酶工程是圍繞著酶所特有的生物催化性能使其在工農(nóng)業(yè)，醫(yī)學及其它方面發(fā)揮作用的一門應(yīng)用技術(shù)，是酶農(nóng)業(yè)，醫(yī)學及其它方面發(fā)揮作用的一門應(yīng)用技術(shù)，是酶學基本原理與化學工程技術(shù)及學基本原理與化學工程技術(shù)及DNADNA重組技術(shù)有機結(jié)合的產(chǎn)重組技術(shù)有機結(jié)合的產(chǎn)物。廣義地講，酶工程還應(yīng)包括酶的生產(chǎn)、分離和純化：物。廣義地講，酶工程還應(yīng)包括酶的生產(chǎn)、分離和純化： 酶工程主要研究酶的生產(chǎn)、純化、固定化技術(shù)、酶酶工程

35、主要研究酶的生產(chǎn)、純化、固定化技術(shù)、酶分子結(jié)構(gòu)的修飾和改造以及在工農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥衛(wèi)生和理論分子結(jié)構(gòu)的修飾和改造以及在工農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥衛(wèi)生和理論研究等方面的應(yīng)用。研究等方面的應(yīng)用。一、化學酶工程一、化學酶工程 天然酶天然酶 固定化酶固定化酶 化學修飾酶化學修飾酶 人工模擬酶人工模擬酶二、生物酶工程二、生物酶工程 克隆酶克隆酶 突變酶突變酶 新酶新酶 將水溶性酶用物理或化學方法處理，固定于高分子支持物將水溶性酶用物理或化學方法處理，固定于高分子支持物(或載體或載體)上而成為不溶于水，但仍有酶活性的一種酶制劑形上而成為不溶于水，但仍有酶活性的一種酶制劑形式，稱固定化酶式，稱固定化酶(immobilized

36、enzyme)。包埋法包埋法 吸附法吸附法共價偶聯(lián)法共價偶聯(lián)法交聯(lián)法交聯(lián)法OHOHBrCNH2OOOC=N-EO-CO-NH-EOHO-C-NH-E NHOHH2N-E（多羥基載體）（多羥基載體）O-CONH2OH（惰性）（惰性）OOC=NH（活潑）（活潑）OC NOH OHC(CH2)3CHO戊二醛戊二醛H2N-EN -HC=N-E-N=CH（CH2）3-CH=N- E-NCHCH酶的改造酶的改造：功能基團的化學修飾酶功能基團的化學修飾酶 酶蛋白側(cè)鏈的化學修飾酶蛋白側(cè)鏈的化學修飾 酶分子內(nèi)或間的交聯(lián)反應(yīng)酶分子內(nèi)或間的交聯(lián)反應(yīng)酶的模擬酶的模擬：根據(jù)酶作用的原理摸擬酶的活性中心：根據(jù)酶作用的原理

37、摸擬酶的活性中心和催化機理，用化學方法制備結(jié)構(gòu)較簡單和催化機理，用化學方法制備結(jié)構(gòu)較簡單,高效、高效、高選擇性、穩(wěn)定性能好的新型催化劑高選擇性、穩(wěn)定性能好的新型催化劑,可以是無機可以是無機化合物、有機化合物或小肽?；衔?、有機化合物或小肽。酶的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)功能酶的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)功能新酶分子藍圖新酶分子藍圖選擇性修選擇性修飾方案飾方案突變酶突變酶 新酶新酶克隆酶克隆酶產(chǎn)品產(chǎn)品效用效用發(fā)發(fā)展展酶基因酶基因遺傳設(shè)計遺傳設(shè)計遺傳修飾遺傳修飾DNA重組重組技術(shù)技術(shù)DNA重組重組技術(shù)技術(shù)一、一、 維生素及其與輔酶的關(guān)系維生素及其與輔酶的關(guān)系 維生素維生素（vitamin）維持機體正常生命活動不可缺少維持機體正常

38、生命活動不可缺少的一類小分子有機化合物，人和動物不能合成它們，必須從的一類小分子有機化合物，人和動物不能合成它們，必須從食物中攝取。食物中攝取。 維生素可分為維生素可分為脂溶性脂溶性（A，D，K，E）和和水溶性水溶性兩大類。兩大類。 多數(shù)水溶性維生素作為輔酶的主要成分多數(shù)水溶性維生素作為輔酶的主要成分，或本身就是輔酶，或本身就是輔酶參與體內(nèi)代謝過程。參與體內(nèi)代謝過程。 維生素維生素 輔酶輔酶 功能功能1. B1(硫胺素硫胺素) TPP -酮酸氧化脫羧酮酸氧化脫羧2. B2(核黃素核黃素 ) FMN、FAD 氫載體氫載體3. PP 尼克酸（酰胺）尼克酸（酰胺） NAD+、NADP+ 氫載體氫載體

39、4. 泛酸（遍多酸）泛酸（遍多酸） CoASH 酰基載體?；d體5. B6 吡哆醇（醛、酸）吡哆醇（醛、酸） 磷酸吡哆醇（醛）磷酸吡哆醇（醛） 轉(zhuǎn)氨、脫羧、消旋轉(zhuǎn)氨、脫羧、消旋6. 葉酸葉酸 FH4(THFA) 一碳基團載體一碳基團載體7. 生物素生物素 羧化輔酶羧化輔酶8. C（抗壞血酸）抗壞血酸） 氧化還原作用氧化還原作用硫辛酸硫辛酸 ?；d體、氫載體?；d體、氫載體B12（氰鈷氨素）氰鈷氨素） 變位酶輔酶變位酶輔酶9. 一碳基團載體一碳基團載體 焦磷酸硫胺素焦磷酸硫胺素(TPP) TPP是催化丙酮酸或酮戊二酸脫羧反應(yīng)酶的輔酶，又稱脫羧輔酶。NNCH3CH2NH2SCHN+CH3CH2CH

40、2O POHOOPOOHOHTPP是是-酮酸氧化脫羧酶的輔酶，也是酮酸氧化脫羧酶的輔酶，也是轉(zhuǎn)酮醇酶的輔酶。轉(zhuǎn)酮醇酶的輔酶。在神經(jīng)傳導中起一定的作用，抑制膽在神經(jīng)傳導中起一定的作用，抑制膽堿酯酶的活性。堿酯酶的活性。腳氣病，末梢神經(jīng)炎腳氣病，末梢神經(jīng)炎FMNAMPFAD核核黃黃素素FMN +2H FMNH2FAD+2H FADH2輔酶輔酶A(CoA) 酰基載體蛋白?；d體蛋白(ACP) CoA的結(jié)構(gòu)式SHN+OCH2OPOOHPOOOHOOHOOPOHOHNNNNNH2OCH2OOHCONH2RNAD+：R為為 HPOOHOHNADP+：R為為尼克酰胺NAD(P)H+H+NAD(P)+2HNAD+及及NADP+是體內(nèi)多種脫氫酶（如蘋是體內(nèi)多種脫氫酶（如蘋果酸脫氫酶、乳酸脫氫酶）的輔酶，起果酸脫氫酶、乳酸脫氫酶）的輔酶，起傳遞氫的作用。傳遞氫的作用。癩皮病癩皮病生化作用生化作用生物素生物素(biotin)是多種是多種羧化酶羧化酶（如丙酮酸羧化酶）（如丙酮酸羧化