維生素及第五酶

關(guān)于維生素及第五酶第1頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五第一節(jié)概述一基本營養(yǎng)要素1六大要素：糖類、蛋白質(zhì)、脂類、維生素、水、無機(jī)鹽類與微量元素2無機(jī)鹽：常量元素和微量元素3水第2頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五二維生素(vitamin)含義和生理功能1含義-既不是基礎(chǔ)物質(zhì)也不是能源物質(zhì)

概念：維持生物正常的生命過程所必需的一類微量低分子有機(jī)物，人體一般無法合成，必須從食物中供給。主要作為輔酶或輔基的成分調(diào)節(jié)機(jī)體代謝2生理功能-調(diào)節(jié)酶活性及代謝活性第3頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五3特點(diǎn)存在于天然食物中，除了其本身形式，還有可被機(jī)體利用的前體化合物形式（維生素原provitamin）參與體內(nèi)代謝過程的調(diào)節(jié)控制，但非機(jī)體結(jié)構(gòu)成分，也不提供能量一般不能在體內(nèi)合成或合成量太少（維生素Ｄ除外），必須由食物提供人體只需少量即可滿足生理需要，但絕不能缺少，否則可引起相應(yīng)的維生素缺乏癥第4頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五二維生素命名和分類1命名-不同方法（字母、化學(xué)本質(zhì)、生理功能）按字母順序排列，并下標(biāo)加以區(qū)別，又結(jié)合其化學(xué)結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、功能加以命名2分類-按溶解性分類水溶性維生素：主要有B族維生素（分布、溶解性相近）和維C脂溶性維生素：主要有維生素A、D、E、K，可蓄積第5頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五

脂溶性水溶性

維生素A（視黃醇）維生素B1

（硫胺素）

D（鈣化醇）B2

（核黃素）

E（生育酚）B5PP（煙酸、煙酰胺）

K（葉綠醌）B6

（吡哆醇、吡哆

醛、吡哆胺）

B12（鈷胺素）

B11葉酸

B3泛酸

B7生物素

維生素C（抗壞血酸）

第6頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五維生素原：在體內(nèi)能轉(zhuǎn)化為維生素的物質(zhì)同效維生素：結(jié)構(gòu)與之相似，具有其活性的物質(zhì)第7頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五第二節(jié)水溶性維生素一維生素B1與焦磷酸硫胺素（TPP）別名硫胺素，含有嘧啶環(huán)和噻唑環(huán)形成的輔酶：TPP是α-酮酸脫羧酶的輔酶VB1+ATP→TPP+AMP在堿中易破壞，參與α-酮酸的代謝第8頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五第9頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五

5′-NMP5′-NDP5′-NTPN=A、G、C、U

5′-dNMP5′-dNDP5′-dNTPN=A、G、C、T腺苷酸及其多磷酸化合物

AMPAdenosine

monophosphate

ADPAdenosine

diphosphate

ATPAdenosine

triphosphate回顧第10頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五維生素B1和焦磷酸硫胺素

焦磷酸硫胺素（thiaminpyrophosphate,TTP）第11頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五成人每天1.1-2.1mg，缺乏時(shí)產(chǎn)生丙酮酸及乳酸在血中含量增多缺乏表現(xiàn)：多發(fā)性神經(jīng)炎、皮膚麻木、心力衰竭、四肢無力、下肢水腫-腳氣病來源：豆類、糙米、牛奶、家禽

第12頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五二維生素B2與黃素輔酶

別名核黃素來源：谷物、酵母、乳、蛋水溶液呈黃綠色熒光，與含量呈正比第13頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五形成的輔酶：FMN(黃素單核苷酸)和FAD(黃素腺嘌呤二核苷酸)是脫氫酶的輔酶第14頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五FMN和FAD通過可逆加氫與脫氫實(shí)現(xiàn)遞氫作用FAD+2HFADH2FMN+2HFMNH2B2在酸性條件下對(duì)熱穩(wěn)定,在堿性條件下不穩(wěn)定成人每天需要1.1-2.1mg,人體缺乏時(shí)產(chǎn)生口舌炎、結(jié)膜炎等第15頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五三維生素PP（VB5）與輔酶別名：尼克酸和尼克酰胺（也稱煙酸和煙酰胺）來源：酵母、肉、乳、花生等形成的輔酶-多種氧化還原酶的輔酶NAD+：煙酰胺腺嘌呤二核苷酸，輔酶INADP+：煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸，輔酶II第16頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五NCOOH

尼克酸（nicotinicacid）NCONH2

尼克酰胺（nicotinamide）第17頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五第18頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五NAD+和NADP+

是多種氧化還原酶的輔酶，起傳遞氫的作用，缺乏時(shí)產(chǎn)生“癩皮病”NAD++2HNADH+H+NADP++2HNADPH+H+

第19頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五四泛酸（VB3）與輔酶A

別名：遍多酸來源：腸道細(xì)菌可以合成形成的輔酶：與巰基乙胺、核苷酸形成輔酶A(CoA-SH)輔酶A是酰基轉(zhuǎn)移酶的輔酶，它所含的巰基可與酰基形成巰酯，在代謝中起傳遞?；淖饔玫?0頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五第21頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五第22頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五五維生素B6與磷酸吡哆素

別名：吡哆素，含有醇、醛、胺三種來源：卵黃、肝、腎臟、肉類形成的輔酶：磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺是轉(zhuǎn)氨酶、氨基酸脫羧酶、消旋酶的輔酶第23頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五維生素B6和磷酸吡哆醛、磷酸吡哆胺

(pyridoxol)(pyridoxal)(pyridoxamine)(pyridoxalphosphate)(pyridoxaminephosphate)第24頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五六生物素（VB7）別名：維生素H來源：卵黃、肝、腎臟、酵母生物素本身是羧化酶的輔酶生物素的功能是作為CO2的遞體，在生物合成中起傳遞和固定CO2的作用第25頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五生物素（維生素B7）為含硫維生素，其結(jié)構(gòu)可視為由尿素與硫戊烷環(huán)（噻吩）結(jié)合而成，并有一個(gè)C5酸支鏈。HNNHCO尿素部分HCCHH2CCHS硫戊烷環(huán)部分(CH2)4COOHC5酸根部分尿素環(huán)上的一個(gè)N可與CO2結(jié)合第26頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五七葉酸和葉酸輔酶別名：蝶酰谷氨酸，或維生素B11來源：植物葉片、酵母、肝腎葉酸還原成四氫葉酸(THFA，也稱輔酶F)，后者是一碳單位基團(tuán)轉(zhuǎn)移酶的輔酶，參與核苷酸的合成缺乏時(shí)產(chǎn)生貧血第27頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五第28頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五八維生素B12和輔酶B12別名：鈷胺素，唯一含金屬的維生素來源：肝、腎、瘦肉、魚、蛋VB12分子中與Co離子相連位置被5’-脫氧腺苷所取代，形成維生素B12輔酶主要功能：參與一碳集團(tuán)代謝缺乏：貧血第29頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五氰鈷胺素羥鈷胺素5′-脫氧腺苷鈷胺素甲基鈷胺素氰鈷胺素5,6-二甲基苯并咪唑第30頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五九維生素C別名：抗壞血酸來源：水果、蔬菜酸性穩(wěn)定，堿性破壞主要作用：參與體內(nèi)氧化還原作用：如使巰基酶中巰基處于還原態(tài)脯氨酸羧化酶的輔酶，促進(jìn)細(xì)胞質(zhì)的形成生理機(jī)能：抗壞血病第31頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五維生素C（抗壞血酸，ascorbicacid）抗壞血酸氧化酶還原型氧化型2H2H第32頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五第三節(jié)脂溶性維生素一維生素A維生素A分A1、A2兩種，是不飽和一元醇類維生素A1又稱為視黃醇，A2稱為脫氫視黃醇主要功能是維持上皮組織的健康和正常視覺來源及缺乏癥(夜盲癥)維生素A存在于動(dòng)物性食物中植物中β-胡蘿卜素（維生素A原）進(jìn)入動(dòng)物體后，受腸壁中的一種酶的作用而轉(zhuǎn)變成VA第33頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五二維生素D別名鈣化醇，由維生素D原經(jīng)紫外光激活后形成的促進(jìn)骨骼鈣化有D2、D3、D4、D5，其中D2、D3活性最高生物體內(nèi)D2和D3本身不具有生物活性。它們?cè)诟闻K和腎臟中進(jìn)行羥化后，形成1,25-二羥基維生素D。其中1,25-二羥基維生素D3是生物活性最強(qiáng)的第34頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五

UV自發(fā)轉(zhuǎn)變維生素D3肝腎1，25—二羥維生素D3前維生素D37—脫氫膽固醇25—羥維生素D3（膽鈣化醇）VD3的生成維生素D2（麥角鈣化醇）麥角甾醇VD2的生成第35頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五主要功能：促進(jìn)腸壁對(duì)鈣和磷的吸收，調(diào)節(jié)鈣磷代謝，有助骨骼鈣化和牙齒的形成來源：VD原-肝腎腦、卵黃、乳、魚肝油缺乏癥：佝僂病或軟骨病第36頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五第37頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五三維生素E別名生育酚有8種，其中以α-生育酚生物效價(jià)最高在食品中主要起抗氧化劑的作用，對(duì)細(xì)胞膜、細(xì)胞器及巰基酶有保護(hù)作用來源：植物油缺乏：不育第38頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五四維生素K維生素K是2-甲基萘醌的衍生物維生素K有3種，K1,K2,K3。其中K3是人工合成的促進(jìn)血液凝固促進(jìn)肝臟合成凝血酶原調(diào)節(jié)凝血因子Ⅶ、Ⅸ、Ⅹ的合成來源：植物、肝臟缺乏：凝血障礙第39頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五維生素K1維生素K2第40頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五五硫辛酸硫辛酸有兩種形式：硫辛酸（氧化型）和二氫硫辛酸（還原型）功能：氫載體?；d體酵母和微生物的生長因子第41頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五CHCH2CH2CH2CH2CSHH2CCH2SHOO-二氫硫辛酸（還原型）CHCH2CH2CH2CH2CS-SH2CCH2OO-硫辛酸（氧化型）第42頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五第五章酶化學(xué)第一節(jié)概述第二節(jié)酶結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系第三節(jié)酶催化反應(yīng)的機(jī)制第四節(jié)酶反應(yīng)動(dòng)力學(xué)第五節(jié)酶的分離純化及活力測定第六節(jié)多酶體系及調(diào)節(jié)酶第43頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五第一節(jié)概述一酶的概念1酶的概念–酶是生物催化劑酶（enzyme）是由生物活細(xì)胞產(chǎn)生的，具有催化功能的蛋白質(zhì)物質(zhì)的新陳代謝是通過化學(xué)反應(yīng)實(shí)現(xiàn)的化學(xué)反應(yīng)：體外條件強(qiáng)烈，體內(nèi)條件溫和，反應(yīng)速度迥異原因何在：催化劑—酶第44頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五2酶與一般催化劑(catalysts)的共同特點(diǎn)用量少而催化效率高不改變化學(xué)反應(yīng)的平衡點(diǎn)（加速反應(yīng)進(jìn)行，但不改變反應(yīng)性質(zhì)）可降低反應(yīng)的活化能反應(yīng)前后自身不發(fā)生變化（會(huì)因變性或者副反應(yīng)失去活力，但已經(jīng)催化大量底物轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)物，類似于鉑催化中毒）第45頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五E+SP+EES能量水平反應(yīng)過程GE1E2第46頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五3酶作為生物催化劑的特征催化效率高：

周轉(zhuǎn)數(shù)：水解酶≤10-102/s；氧化酶≥106-107/s例如，H2O2的分解：

2H2O22H2O+O2

鐵離子催化效率：6×10-4/s

血紅素催化效率：6×10-1/s

過氧化氫酶催化效率：6×106/s第47頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五高度專一性：一種酶只催化一種或一類反應(yīng)，作用于一種或一類相似的底物絕對(duì)專一性：只作用于一種底物，對(duì)酶所催化的鍵和成鍵兩端的基團(tuán)均有嚴(yán)格的要求，例如脲酶，DNA聚合酶

相對(duì)專一性鍵的專一性：對(duì)催化的反應(yīng)的鍵有要求，專一性比較低，如脂肪水解酶基團(tuán)專一性：要求嚴(yán)格的化學(xué)鍵，還對(duì)成鍵基團(tuán)的一側(cè)也有要求，如胰蛋白酶立體專一性：D/L第48頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五鍵專一性舉例：脂肪酶基團(tuán)專一性舉例：蛋白酶第49頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五消化道內(nèi)幾種蛋白酶的專一性（芳香）（堿性）（丙）胰凝乳蛋白酶胃蛋白酶彈性蛋白酶羧肽酶胰蛋白酶氨肽酶羧肽酶第50頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五第51頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五酶易失活：要求反應(yīng)條件溫和，凡是使蛋白質(zhì)變性的因素(如強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、高溫等)，都能夠使酶完全失去活性活力可調(diào)節(jié)：反饋調(diào)節(jié)、共價(jià)修飾調(diào)節(jié)、酶原激活、別構(gòu)調(diào)節(jié)、激素調(diào)節(jié)等有些酶需輔助因子第52頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五4酶是生物催化劑所有的酶都由生物體產(chǎn)生酶和生命活動(dòng)息息相關(guān)所有的生命活動(dòng)都有酶參加參與生理機(jī)能：乙酰膽堿酯酶-神經(jīng)清除轉(zhuǎn)化毒物、藥物：傳遞、放大遞質(zhì)信號(hào)：腺苷酸環(huán)化酶直接催化代謝反應(yīng)：...

苯丙氨酸羥化酶-酮尿；白化病第53頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五酶的組成和分布是生物進(jìn)化與組織功能分化的基礎(chǔ)不同生物有著不同的特征酶系、酶譜同一生物不同組織中酶的分布也不同同一類酶在不同組織中的含量也大不一樣在細(xì)胞乃至細(xì)胞器水平上，酶的組成和分布也不一致生物體對(duì)酶的合成、結(jié)構(gòu)、活性等，從各個(gè)水平進(jìn)行不斷的調(diào)節(jié)，以適應(yīng)生命自身的需要。第54頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五二酶的化學(xué)本質(zhì)-大多數(shù)酶都是蛋白質(zhì)

酶的相對(duì)分子質(zhì)量很大酶由氨基酸組成酶具兩性性質(zhì)酶的變性失活與水解第55頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五酶是蛋白質(zhì)的實(shí)驗(yàn)證據(jù)酶在電場中的泳動(dòng)性質(zhì)與蛋白質(zhì)一致活性-pH曲線和兩性離子的解離曲線相似蛋白質(zhì)的變性因素（紫外線、熱、表面活性劑、重金屬鹽、酸、堿等）也可以使酶發(fā)生同樣的變性失活強(qiáng)酸、強(qiáng)堿長時(shí)間處理酶可以產(chǎn)生氨基酸拓展第56頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五蛋白酶能使酶水解失活雙縮脲反應(yīng)也適用于酶用氨基酸可以合成具有催化作用的酶第57頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五關(guān)于酶本質(zhì)進(jìn)一步的發(fā)現(xiàn)先是，某些酶=蛋白質(zhì)+RNA（如核糖核酸酶P、磷酸果糖激酶等）蛋白質(zhì)和RNA分開后，均無活性一旦重組，活性恢復(fù)后來，某些酶（ribozyme）=RNA26SrRNA能夠自我催化，一旦反應(yīng)完成，就失去活力前述分離得到的RNA，也具有活性拓展第58頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五關(guān)于“酶的本質(zhì)是蛋白質(zhì)”絕大多數(shù)酶都是由蛋白質(zhì)構(gòu)成，并以蛋白質(zhì)為核心酶是生物催化劑≠生物催化劑是酶拓展第59頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五酶及生物催化劑概念的發(fā)展抗體酶……克隆酶、遺傳修飾酶蛋白質(zhì)工程新酶生物催化劑（Biocatalyst）蛋白質(zhì)類：Enzyme(天然酶、生物工程酶)核酸類：Ribozyme;Deoxyribozyme模擬生物催化劑（人工酶、模擬酶等）拓展第60頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五科學(xué)發(fā)展對(duì)酶概念的挑戰(zhàn)各種類似天然酶的催化劑的出現(xiàn)對(duì)酶的傳統(tǒng)概念提出了挑戰(zhàn)，在生物催化劑和化學(xué)催化劑之間架起了橋梁。例如模擬酶，它的來源和化學(xué)本質(zhì)象化學(xué)催化劑，但催化行為象生物催化劑(酶)，而且隨著模擬程度和水平的提高，其專一性和催化效率會(huì)愈來愈接近天然酶。自然界本身是一個(gè)整體，概念是人們認(rèn)識(shí)問題時(shí)人為劃分的，它受當(dāng)時(shí)科學(xué)水平的限制，一些對(duì)應(yīng)的概念間可能并沒有絕對(duì)的界限。隨著科學(xué)的發(fā)展，存在于生物催化劑與化學(xué)催化劑之間的鴻溝將會(huì)被填平。

拓展第61頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五三酶的組成和分類1酶的分類一：按照組成分類單純酶：如脲酶、胃蛋白酶、脂肪酶等。其活性僅僅決定于它的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)。這類酶屬于單純酶(簡單蛋白質(zhì))結(jié)合酶：如乳酶脫氫酶、細(xì)胞色素氧化酶等，除了需要蛋白質(zhì)而外，還需要非蛋白質(zhì)的小分子物質(zhì)，才有催化活性。這類酶屬于結(jié)合酶(結(jié)合蛋白質(zhì))。

第62頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五2酶的組成結(jié)合酶中的蛋白質(zhì)稱為酶蛋白；非蛋白質(zhì)的小分子物質(zhì)稱為輔助因子酶蛋白與輔助因子結(jié)合之后所形成的復(fù)合物，稱為“全酶”(holoenzyme)—只有全酶才有催化活性；將酶蛋白和輔因子分開后均無催化作用全酶＝酶蛋白十輔助因子輔助因子：分為輔酶（結(jié)合松弛，用透析法可以除去的小分子有機(jī)化合物）和輔基（結(jié)合緊密，用透析法不易除去的小分子有機(jī)化名物）第63頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五輔助因子金屬離子：如Zn2+、Mn2+、Mg2+、鐵離子、銅離子等小分子有機(jī)物：如鐵卟啉、NAD+、FAD+、FMN等第64頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五3酶的分類二：按照酶蛋白分子的特點(diǎn)分類單體酶：只有一條多肽鏈，分子量在13000-35000之間，如：胰蛋白酶、溶菌酶和胃蛋白酶等寡聚酶：由幾個(gè)甚至幾十個(gè)亞基組成，分子量在35000-幾百萬，例如：乳酸脫氫酶由4個(gè)亞基組成第65頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五多酶復(fù)合體：又稱多酶體系，是由幾種酶彼此嵌合而形成的復(fù)合體，分子量很大，一般在幾百萬，例如：丙酮酸脫氫酶復(fù)合體是由丙酮酸脫氫酶、二氫硫辛酸轉(zhuǎn)乙?；概c二氫硫辛酸脫氫酶彼此嵌合而成的。它有利于一系列反應(yīng)的連續(xù)進(jìn)行。第66頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五據(jù)酶分子組成分類單純蛋白質(zhì)酶類結(jié)合蛋白質(zhì)酶類（全酶）酶蛋白輔助因子金屬離子小分子有機(jī)物據(jù)酶蛋白特征分類單體酶寡聚酶多酶復(fù)合體酶的類別第67頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五4酶的分類三：按照催化的反應(yīng)分類國際酶學(xué)委員會(huì)（enzymecommission，EC)將所有的酶促反應(yīng)分為六大類：（1）氧化還原酶（2）轉(zhuǎn)移酶（3）水解酶（4）裂合酶（5）異構(gòu)酶（6）合成酶第68頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五四酶的系統(tǒng)命名和編號(hào)系統(tǒng)命名：要給出所有的反應(yīng)底物及反應(yīng)性質(zhì)例：果糖-二磷酸醛縮酶的系統(tǒng)命名為：D-果糖-1,6-二磷酸D-甘油醛-3-磷酸裂解酶。表明底物D-果糖-1,6-二磷酸被裂解產(chǎn)生D-甘油醛-3-磷酸例：轉(zhuǎn)氨酶（習(xí)慣名）→丙氨酸：α-酮戊二酸氨基轉(zhuǎn)移酶（系統(tǒng)名）習(xí)慣名稱簡便，故常用第69頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五分類中的六大類，分別用1，2，3，4，5，6表示，再依底物或基團(tuán)的性質(zhì)分為亞類，用1，2，…表示。亞類可再分，各數(shù)字之間可用“、”隔開。即用四位數(shù)字表示一個(gè)酶的編號(hào)。前面冠以“EC”酶學(xué)委員會(huì)例：E.C2.7.1.1—ATP:葡萄糖磷酸轉(zhuǎn)移酶第70頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五第二節(jié)酶結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系一酶一級(jí)結(jié)構(gòu)與催化功能的關(guān)系1必需基團(tuán)功能基團(tuán)≠必需基團(tuán)酶的必需基團(tuán)(essentialgroup)：關(guān)系到酶催化作用的基團(tuán)結(jié)合基團(tuán)-與底物結(jié)合催化基團(tuán)-促進(jìn)底物變化第71頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五2酶原激活酶原(zymogen)和酶原激活(zymogenactivation)體內(nèi)合成出來的酶，有時(shí)不具有生物活性，經(jīng)過一定作用后，構(gòu)象發(fā)生變化，形成活性中心，變成有活性的酶，這個(gè)過程稱為酶原激活第72頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五胰蛋白酶原胰蛋白酶六肽腸激酶活性中心胰蛋白酶原的激活示意圖

第73頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五胰蛋白酶原胰蛋白酶六肽腸激酶胰蛋白酶對(duì)各種胰臟蛋白酶的激活作用

胰凝乳蛋白酶原胰凝乳蛋白酶彈性蛋白酶原彈性蛋白酶羧肽酶原羧肽酶第74頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五3共價(jià)修飾—改變一定基團(tuán)可使酶活性改變化學(xué)試劑與側(cè)鏈基團(tuán)結(jié)合、氧化、還原磷酸化/去磷酸化、乙酰化/去乙?；鹊?5頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五二酶活性與高級(jí)結(jié)構(gòu)的關(guān)系1活性中心-活性中心(activecenter)

/活性部位(activesite)：酶分子上必需基團(tuán)比較集中、形成一定構(gòu)象，并與酶活性直接相關(guān)的結(jié)構(gòu)結(jié)合中心-決定專一性；1-數(shù)個(gè)催化中心（catalyticcenter）：決定催化性質(zhì)；1個(gè)有的必需基團(tuán)在活性中心以外，參與維持構(gòu)象第76頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五AspHisSer胰凝乳蛋白酶的活性中心活性中心重要基團(tuán):His57,Asp102,Ser195第77頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五為Tyr248為Arg145為Glu270為底物ZnZn羧肽酶活性中心示意圖

第78頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五2酶高級(jí)結(jié)構(gòu)與活性的關(guān)系酶二、三級(jí)結(jié)構(gòu)變化可能導(dǎo)致酶的失活或者激活酶四級(jí)結(jié)構(gòu)與催化作用有關(guān)的酶：完整有作用；適當(dāng)分離的亞基保持各自的催化作用與代謝調(diào)節(jié)有關(guān)的酶：聚合/解聚可調(diào)節(jié)酶的活性狀態(tài)第79頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五3同工酶（同功酶，isozyme）概念：能催化相同的化學(xué)反應(yīng)，但其酶蛋白本身的分子結(jié)構(gòu)組成不同的一組酶由兩個(gè)或以上肽鏈聚合而成，理化、血清學(xué)、電泳性質(zhì)等不同是遺傳多態(tài)性的表現(xiàn)染色體多態(tài)性-親權(quán)鑒定蛋白質(zhì)多態(tài)性-血清運(yùn)鐵蛋白酶的多態(tài)性-同工酶抗原多態(tài)性-Rh等血型系統(tǒng)DNA多態(tài)性-酶切基因組DNA

第80頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五同工酶來源由于遺傳進(jìn)化與基因突變引起了一級(jí)結(jié)構(gòu)改變；由于酶蛋白在轉(zhuǎn)錄翻譯后發(fā)生了修飾、聚合、解離以及別構(gòu)變化第81頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五乳酸脫氫酶（LDH）同工酶形成示意圖

多肽亞基mRNA四聚體結(jié)構(gòu)基因a

b乳酸脫氫酶同工酶電泳圖譜+–H4MH3M2H2M3HM4點(diǎn)樣線第82頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五不同組織中LDH同工酶的電泳圖譜LDH1(H4)LDH2(H3M)LDH3(H2M2)LDH4(HM3)LDH5(M4)心肌腎肝骨骼肌血清-+原點(diǎn)第83頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五第二節(jié)酶催化反應(yīng)的機(jī)制一酶促反應(yīng)的本質(zhì)1酶是催化劑—只影響反應(yīng)速率，而不改變反應(yīng)平衡點(diǎn)（1）加速反應(yīng)速率（2）只加速熱力學(xué)上可能進(jìn)行的反應(yīng)（3）只縮短達(dá)到平衡所需時(shí)間（4）正逆反應(yīng)都有催化作用第84頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五2加速反應(yīng)的本質(zhì)—降低活化能增加活化分子數(shù)的方法供能（絕對(duì)）降低活化能（相對(duì)）第85頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五E+SP+EES能量水平反應(yīng)過程GE1E2第86頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五3中間產(chǎn)物學(xué)說學(xué)說假設(shè)：酶與底物首先結(jié)合成一個(gè)中間產(chǎn)物，然后中間產(chǎn)物分解成為產(chǎn)物和游離的酶第87頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五中間產(chǎn)物學(xué)說的發(fā)展：該酶首先與底物結(jié)合成酶-底物復(fù)合物，然后轉(zhuǎn)變成酶-過渡態(tài)中間物復(fù)合物，然后，生成酶-產(chǎn)物復(fù)合物，最后從酶分子上釋放產(chǎn)物第88頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五實(shí)驗(yàn)證據(jù)光譜同位素電鏡X-射線ES＜E+SES穩(wěn)定性差，只能存在，不能分離出來第89頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五二酶反應(yīng)機(jī)制（一）酶作用專一性機(jī)制1鎖與鑰學(xué)說EmilFischer提出鎖與鑰學(xué)說。他認(rèn)為底物結(jié)構(gòu)必須與酶活性部位的結(jié)構(gòu)非常互補(bǔ)，就像鎖與鑰匙一樣，這樣，才能緊密結(jié)合，形成酶-底物復(fù)合物第90頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五酶專一性的鎖匙/鎖鑰學(xué)說第91頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五鎖匙/鎖鑰學(xué)說可以解釋酶的絕對(duì)專一性，但是不能解釋酶的相對(duì)專一性第92頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五2誘導(dǎo)契合學(xué)說概念：酶的活性中心在結(jié)構(gòu)上具柔性，當(dāng)?shù)孜锝咏钚灾行臅r(shí)，誘導(dǎo)酶蛋白構(gòu)象發(fā)生變化，使酶活性中心有關(guān)基團(tuán)正確排列和定向，最終酶與底物形成互補(bǔ)結(jié)合，產(chǎn)生酶-底復(fù)合物而催化反應(yīng)進(jìn)行第93頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五酶專一性的誘導(dǎo)契合學(xué)說第94頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五酶分子具有一定的柔順性酶的作用專一性不僅取決于酶和底物的結(jié)合，也取決于酶的催化基團(tuán)有正確的取位第95頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五ZnZnGlu270Tyr248Arg145底物

羧肽酶結(jié)合底物前后構(gòu)象變化第96頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五

第97頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五2酶作用高效性的機(jī)制（1）鄰近和定向效應(yīng)鄰近效應(yīng)：結(jié)合在酶活性部位上的A、B雙底物分子，二者的反應(yīng)基團(tuán)互相靠近。同時(shí)，底物的反應(yīng)基團(tuán)與活性部位的催化基團(tuán)互相靠近，大大增加了活性部位內(nèi)底物的有效濃度，從而使底物反應(yīng)速度大大地提高。第98頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五定向效應(yīng)：在酶活性部位中，催化基團(tuán)與底物分子反應(yīng)基團(tuán)之間，形成了正確的定向排列，利于分子間的反應(yīng)按正確的方向相互作用形成中間產(chǎn)物，從而降低了底物分子的活化能，增加了底物反應(yīng)速度第99頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五（2）底物形變

當(dāng)酶遇到它的專一性底物時(shí)不僅酶構(gòu)象受底物作用而變化，底物分子常常也受酶作用而變化酶中的某些基團(tuán)或離子可以使底物分子中內(nèi)敏感鍵中的某些基團(tuán)的電子云密度增高或降低，產(chǎn)生電子張力，使敏感鍵的一端更加敏感，更易于發(fā)生反應(yīng)有時(shí)甚至底物發(fā)生變形，使酶-底物復(fù)合物易于形成第100頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五（3）共價(jià)催化

某些酶分子的催化基團(tuán)可以通過共價(jià)鍵與底物分子結(jié)合形成不穩(wěn)定的共價(jià)中間產(chǎn)物，這個(gè)中間產(chǎn)物極易變成過渡態(tài)，因而大大降低了活化能，使反應(yīng)速度大為提高這種催化稱為共價(jià)催化親核催化親電子催化第101頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五親核催化親核基團(tuán)：化合物中能提供電子對(duì)的原子或基團(tuán)親核催化是指：酶活性中心的親核基團(tuán)提供一對(duì)電子，與底物分子中缺少電子具有部分正電荷的碳原子形成共價(jià)鍵，從而產(chǎn)生不穩(wěn)定的共價(jià)中間物第102頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五親電子催化親電子基團(tuán)：化合物中能接受電子對(duì)的原子，它是電子對(duì)的受體親電子催化是指：酶活性中心上的親電子基團(tuán)如-NH3+基、Fe2+等，從底物分子的親核原子上奪取一對(duì)電子，形成共價(jià)鍵．從而產(chǎn)生不穩(wěn)定的共價(jià)中間物第103頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五（4）酸堿催化

在酶活性中心上，有些催化基團(tuán)是質(zhì)子供體(酸催化基團(tuán))，可以向底物分子提供質(zhì)子，稱為酸催化；有些催化基團(tuán)是質(zhì)子受體(堿催化基團(tuán))，可以從底物分子上接受質(zhì)子，稱為堿催化當(dāng)酸催化基團(tuán)和堿催化基團(tuán)共同發(fā)揮催化作用時(shí)，可以大大提高底物反應(yīng)速度第104頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五在pH接近中性的生物體中，His咪唑基，一半以酸的形式存在，另一半以堿的形式存在，既可以作為質(zhì)子供體，又可以作為質(zhì)子受體，而且，反應(yīng)速度很快。因此，His咪唑基成為許多酶的酸堿催化基團(tuán)第105頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五（5）活性部位疏水空穴的影響某些化學(xué)反應(yīng)，在非極性(低介電常數(shù))的介質(zhì)中，其反應(yīng)速度比在極性(高介電常數(shù))介質(zhì)中的反應(yīng)速度快得多。酶分子的活性中心是位于非極性的空穴中的。因此非極性的空穴有利于提高酶促底物反應(yīng)速度第106頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五第三節(jié)酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)一酶促反應(yīng)的基本動(dòng)力學(xué)1底物濃度的影響—非線性的底物濃度低時(shí)，一級(jí)反應(yīng)底物增加到較高時(shí)，混合級(jí)反應(yīng)底物繼續(xù)增加到一定值時(shí)，零級(jí)反應(yīng)第107頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五在酶濃度、溫度、pH等條件固定不變的情況下，測定不同底物濃度下的反應(yīng)初速度(以下均稱為反應(yīng)速度)，用反應(yīng)速度(v)對(duì)底物濃度([S])作圖，便得到雙曲線第108頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五酶反應(yīng)速度與底物濃度的關(guān)系曲線第109頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五2米氏方程—定量表示底物濃度與酶反應(yīng)速率的關(guān)系1913年前后Michailis和Menten在前人工作的基礎(chǔ)上，作了大量的研究，提出了酶促動(dòng)力學(xué)的基本原理，用數(shù)學(xué)公式歸納為：max第110頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五米氏方程的推導(dǎo)中間產(chǎn)物學(xué)說米氏常數(shù)

Km為酶促反應(yīng)速率達(dá)到最大反應(yīng)速率一半時(shí)的底物濃度米氏方程

E+SES→P+E

k1

k2k-1←←

Km=────k2+k-1k1υ=─────Vmax〔S〕Km+〔S〕第111頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五Km與底物的關(guān)系：〔S〕?Km一級(jí)反應(yīng)〔S〕?

Kmυ=Vmax零級(jí)反應(yīng)〔S〕=Kmυ=0.5Vmaxυ=─────Vmax〔S〕Km+〔S〕υ=──VmaxKm〔S〕第112頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五方程曲線用活性中心、過渡態(tài)學(xué)說解釋：〔S〕小，酶活性中心沒有完全形成，故〔S〕↑，〔ES〕↑υ↑?！睸〕較大，不能完全與酶形成ES，故υ增加而非正比例。〔S〕極大，可完全形成ES，故〔S〕增加時(shí)υ不變第113頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五米氏常數(shù)的基本意義*

當(dāng)v=Vmax/2時(shí)，Km=[S]（Km的單位為濃度單位）*

是酶在一定條件下的特征物理常數(shù)，通過測定Km的數(shù)值，可鑒別酶（應(yīng)用是有條件的）*可近似表示酶和底物親合力，Km愈小，E對(duì)S的親合力愈大，Km愈大，E對(duì)S的親合力愈小*在已知Km的情況下，應(yīng)用米氏方程可計(jì)算任意[s]時(shí)的v，或任何v下的[s]練習(xí)題：已知某酶的Km值為0.5mol.L-1，要使此酶所催化的反應(yīng)速度達(dá)到最大反應(yīng)速度的80％時(shí)，底物的濃度應(yīng)為多少？

第114頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五酶的Km值在實(shí)際應(yīng)用中的意義鑒別酶計(jì)算一定速率下底物濃度判斷最適底物了解體內(nèi)底物濃度水平判斷反應(yīng)方向或趨勢判斷抑制類型第115頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五Km值的求法Lineweaver-Burk作圖（雙倒數(shù)圖）：將米氏方程式改寫為下列倒數(shù)形式該方程式相當(dāng)于y＝ax十b直線方程。實(shí)驗(yàn)時(shí)，選擇不同的[S]測定相對(duì)應(yīng)的V。然后，以1／[S]為橫坐標(biāo)，以1／v為縱坐標(biāo)作圖，繪出直線第116頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五第117頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五二酶濃度對(duì)酶反應(yīng)速度的影響在底物濃度大大超過酶濃度、溫度和pH固定不變、反應(yīng)體系中不含有抑制劑的情況下，酶反應(yīng)速度與酶濃度成正比第118頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五二溫度對(duì)酶反應(yīng)速度的影響在達(dá)到最適溫度以前，反應(yīng)速度隨溫度升高而加快

酶是蛋白質(zhì)，其變性速度亦隨溫度上升而加快酶的最適溫度不是一個(gè)固定不變的常數(shù)第119頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五使反應(yīng)速度達(dá)到最大值的溫度被稱為最適溫度動(dòng)物體內(nèi)各種酶的最適溫度一般在37-40℃，接近它們的體溫植物酶的最適溫度稍高，在40℃-45℃之間從細(xì)菌中分離出的某些酶，如TaqDNA聚合酶的最適溫度可達(dá)70℃第120頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五應(yīng)用高溫能使酶變性失活，一般在80℃以上，幾乎全部的酶變性失活-殺菌低溫雖然也能使酶活性降低，但是，不破壞酶分子構(gòu)象低溫麻醉生物制品、菌種、植物種子、精液的低溫保存第121頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五三pH對(duì)酶反應(yīng)速度的影響過酸過堿導(dǎo)致酶蛋白變性影響底物分子解離狀態(tài)影響酶分子解離狀態(tài)影響酶的活性中心構(gòu)象第122頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五體內(nèi)大多數(shù)酶的最適pH一般為6.5-8.0。但也有例外，例如：胃蛋白酶的最適pH為1.5，肝精氨酸酶的最適pH為9.8酶的最適pH不是一個(gè)常數(shù)。它的大小與底物的種類和濃度、緩沖液的性質(zhì)與濃度、介質(zhì)的離子強(qiáng)度、溫度、反應(yīng)時(shí)間有關(guān)在測定某種酶的活力時(shí)，采用該酶的最適pH，并用適當(dāng)?shù)木彌_液維持最適pH第123頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五四激活劑對(duì)酶反應(yīng)速率的影響激活劑/活化劑（activator）：凡能使酶活性增加進(jìn)而加快酶反應(yīng)速度的物質(zhì)類別金屬離子：K+、Na+、Mg2+、Cu2+、Mn2+、Zn2+、Se3+、Co2+、Fe2+陰離子：

Cl-、Br-

有機(jī)分子還原劑：抗壞血酸、半胱氨酸、谷胱甘肽金屬螯合劑：EDTA第124頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五激活劑的作用是相對(duì)的一種酶的激活劑對(duì)另一種來講，可能是抑制劑不同濃度的激活劑對(duì)酶活性的影響也不同，往往是低濃度下起激活作用，高濃度下起抑制作用第125頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五四抑制劑對(duì)酶反應(yīng)速率的影響1抑制作用-不同于失活和去激活酶活性的降低分三類失活作用（inactivation）：理化因素破壞次級(jí)鍵，構(gòu)象改變，酶蛋白被非特異（無選擇性）的變性去激活作用（deactivation）：EDTA去除酶所需的二價(jià)離子，降低酶活性抑制作用（inhibition）：酶蛋白未被變性，但其必需基團(tuán)（包括輔助因子）被改變，使酶活性被選擇性降低第126頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五2抑制作用的類型-可逆和不可逆抑制（1）不可逆抑制（irreversibleinhibition）抑制劑與酶活性中心必需基團(tuán)牢固的共價(jià)結(jié)合，難以去除非專一性不可逆抑制：作用于不同基團(tuán)或不同酶第127頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五專一性不可逆抑制：作用于一種基團(tuán)或一類酶-有機(jī)汞、有機(jī)磷（2）可逆抑制（reversibleinhibition）抑制劑與酶蛋白以非共價(jià)鍵可逆結(jié)合，可以被去除（透析、超濾）分為競爭性抑制、非競爭性抑制、（反競爭性抑制）第128頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五競爭性抑制：抑制劑與底物競爭，從而阻止底物與酶的結(jié)合酶的活性中心不能同時(shí)既與抑制劑作用又與底物作用競爭性抑制劑具有與底物相類似的結(jié)構(gòu)，與酶形成可逆的復(fù)合物，但此復(fù)合物不可能分解成產(chǎn)物，酶反應(yīng)速度因此下降

最常見的一種可逆抑制作用可以通過加入大量的底物來消除競爭性抑制劑對(duì)酶活性的抑制作用第129頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五回顧第130頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五第131頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五細(xì)菌體內(nèi)的葉酸合成酶能夠催化對(duì)氨基苯甲酸變成葉酸磺胺類藥物由于與對(duì)氨基苯甲酸的結(jié)構(gòu)非常相似，因此對(duì)葉酸合成酶有競爭性抑制作用人和畜禽能夠利用食物中的葉酸，而細(xì)菌不能利用外源的葉酸，必須自己合成一旦合成葉酸的反應(yīng)受阻，則細(xì)菌由于缺乏葉酸，便停止生長繁殖第132頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五非競爭性抑制：底物和抑制劑可以同時(shí)與酶結(jié)合，兩者沒有競爭作用抑制劑和底物分別結(jié)合在酶的不同部位上，形成三元復(fù)合物，該三元復(fù)合物不能進(jìn)一步分解為產(chǎn)物，使酶不能催化底物反應(yīng)第133頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五第134頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五反競爭性抑制：抑制劑不與酶單獨(dú)結(jié)合，只與酶-底物復(fù)合物結(jié)合，形成三元復(fù)合物，不能進(jìn)一步形成產(chǎn)物，導(dǎo)致酶活性下降拓展第135頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五第136頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五競爭性抑制作用非競爭性抑制作用競爭性非競爭性抑制作用機(jī)理示意圖底物與酶專一性結(jié)合第137頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五競爭性抑制曲線

3抑制作用的動(dòng)力學(xué)第138頁，共158頁，2023年，2月20日，星期五非競爭性抑制曲線第139