酶中職生物化學(xué)

酶中職生物化學(xué)2023/6/7第一頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二學(xué)習(xí)目標(biāo)掌握：1、酶的概念、組成及酶促反應(yīng)特點；2、酶的活性中心；3、同工酶的概念及其臨床應(yīng)用；4、競爭性抑制作用的概念及醫(yī)學(xué)意義。第二頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二主要內(nèi)容第一節(jié)酶的概念及酶促反應(yīng)特點第二節(jié)酶的組成、結(jié)構(gòu)與功能第三節(jié)影響酶促反應(yīng)速度的因素第四節(jié)酶與臨床醫(yī)學(xué)的關(guān)系第三頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二第四頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二

物質(zhì)代謝是生命活動的基本特征，包含的各種復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，幾乎都是在特異的酶催化下進行的。

沒有酶就沒有新陳代謝，也就沒有生命活動。第五頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二目前將生物催化劑分為兩類：酶：由活細胞合成的對其特異底物起高效

作用的蛋白質(zhì)。核酶：對核酸具有高效特異催化作用的核酶。第六頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二第一節(jié)

酶的概念及酶促反應(yīng)特點第七頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二酶：是由活細胞產(chǎn)生的具有催化作用的特殊蛋白質(zhì)。

又稱為生物催化劑。酶促反應(yīng)：由酶所催化的反應(yīng)。底物（Substrate，S）:在酶促反應(yīng)中被酶催化的物質(zhì)。產(chǎn)物（Product，P）:經(jīng)酶催化所產(chǎn)生的物質(zhì)。酶活性：酶所具有的催化能力。酶失活：酶喪失催化能力。一、酶的相關(guān)概念第八頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二酶是蛋白質(zhì)的證據(jù)：1酶的化學(xué)組成，氮16％。2在水溶液中發(fā)生兩性解離，有等電點。3水解產(chǎn)物為氨基酸。4凡使蛋白質(zhì)變性的因素作用于酶也使之變性。第九頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二（一）酶與一般催化劑的相同點①能加快化學(xué)反應(yīng)速度；②在催化反應(yīng)前后，沒有質(zhì)和量的改變；③只能催化熱力學(xué)上可能進行的反應(yīng)；④只能縮短反應(yīng)達到平衡的時間，但不能改變化學(xué)反應(yīng)的平衡點。二

酶促反應(yīng)特點第十頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二二

酶促反應(yīng)特點（二）酶與一般催化劑的不同點①高度的催化效率；②高度的專一性或特異性；（1）相對專一性（2）絕對專一性（3）立體異構(gòu)專一性③高度不穩(wěn)定性；④酶活性的可調(diào)節(jié)性。第十一頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二例2H2O2→2H2O+O2

1molH2O2酶能催化5×106molH2O2的分解1molFe3+

只能催化6×10-4molH2O2的分解以摩爾為單位進行比較，酶的催化效率比化學(xué)催化劑高107～1013倍，比非催化反應(yīng)高108～1020倍。1、高度的催化效率

主要原因:酶→降低反應(yīng)的活化能第十二頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二

活化能：分子從初態(tài)到達活化態(tài)所需要的能量。

活化能↓催化效率↑反應(yīng)總能量改變非催化反應(yīng)活化能酶促反應(yīng)活化能

一般催化劑催化反應(yīng)的活化能能量反應(yīng)過程底物產(chǎn)物酶促反應(yīng)活化能的改變第十三頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二一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)反應(yīng)并生成一定的產(chǎn)物。酶對底物的這種選擇性稱為酶的特異性或?qū)Ｒ恍浴７诸愊鄬Ｒ恍越^對專一性立體異構(gòu)專一性第十四頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二絕對專一性一種酶只能催化一種底物發(fā)生一種特定的化學(xué)反應(yīng)并生成一定的產(chǎn)物，即酶選擇全部結(jié)構(gòu)。如：第十五頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二相對專一性一種酶能催化一類化合物或一定的化學(xué)鍵，即酶只能選擇底物的部分結(jié)構(gòu)。如：第十六頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二立體異構(gòu)專一性當(dāng)?shù)孜锞哂辛Ⅲw異構(gòu)現(xiàn)象時，一種酶只對底物的某一立體異構(gòu)體具有催化作用，而對其他立體異構(gòu)體不起作用。第十七頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二這是酶的化學(xué)本質(zhì)（蛋白質(zhì)）所決定的，易受pH、溫度等理化因素的影響。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。第十八頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二（一）酶的分類：六大類1．氧化還原酶類（oxido-reductases）

催化氧化還原反應(yīng)的酶，包括氧化酶類、脫氫酶類、過氧化氫酶、過氧化物酶等。

三、酶的分類與命名2023/6/7第十九頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二（1）氧化酶類：催化底物脫氫，并氧化生成H2O或H2O2

。2A·2H+O22A+2H2OA·2H+O2A+H2O2

2023/6/7第二十頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二鄰苯二酚氧化酶（EC1.10.3.1，鄰苯二酚：氧氧化酶）

鄰苯二酚鄰苯醌例：2023/6/7第二十一頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二（2）脫氫酶類：直接催化底物脫氫A·2H+B

A+B·2H

例：乳酸脫氫酶（EC1.1.1.27，L-乳酸：NAD+氧化還原酶）

乳酸丙酮酸2023/6/7第二十二頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二2．轉(zhuǎn)移酶類（transferases）催化基團的轉(zhuǎn)移例：谷丙轉(zhuǎn)氨酶（GPT）（EC2.6.1.2，L-丙氨酸：

α—酮戊二酸氨基轉(zhuǎn)移酶）

2023/6/7第二十三頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二3．水解酶類（hydrolases）AB+H2O

A·OH+BH2023/6/7第二十四頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二4．裂合酶類（lyases）從底物移去一個基團而形成雙鍵或逆反應(yīng)ABA+B例1：2023/6/7第二十五頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二例2：2023/6/7第二十六頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二5．異構(gòu)酶類（isomerase）催化異構(gòu)化反應(yīng)例：2023/6/7第二十七頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二6．連接酶類（ligases,也稱synthetases合成酶類）將兩個小分子合成一個大分子，通常需要ATP供能。例：

2023/6/7第二十八頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二按組成分類：單體酶：僅具有三級結(jié)構(gòu)寡聚酶：由多個相同或不同亞基以非共價鍵連接組成的酶。多酶體系：由幾種不同功能的酶聚合形成的多酶復(fù)合物。多功能酶：多種不同催化功能存在一條多肽鏈上形成的酶。按分子組成分類：單純酶：僅由氨基酸殘基組成的多肽鏈構(gòu)成的酶。結(jié)合酶：由氨基酸殘基組成的多肽鏈部分和非氨基酸物質(zhì)組成2023/6/7第二十九頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二1．習(xí)慣命名法（recommendedname）（1）底物:淀粉酶、蛋白酶等（2）反應(yīng)性質(zhì)：脫氫酶、轉(zhuǎn)氨酶等（3）底物，反應(yīng)性質(zhì)：乳酸脫氫酶等（4）來源或其它特點：唾液淀粉酶、胃蛋白酶等（二）酶的命名2023/6/7第三十頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二

1961年國際酶學(xué)委員會（enzymecommission）提出的酶的命名和分類方法。每一個酶均有一個系統(tǒng)名稱，標(biāo)明酶的所有底物與反應(yīng)性質(zhì)。2．系統(tǒng)命名法（systematicname）2023/6/7第三十一頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二（1）標(biāo)明底物，催化反應(yīng)的性質(zhì)

G-6-P→F-6-PG-6-P異構(gòu)酶

例:2023/6/7第三十二頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二（2）兩個底物參加反應(yīng)時應(yīng)同時列出，中間用冒號（:）分開。如其中一個底物為水時，水可略去。

例1：丙氨酸+α-酮戊二酸→谷氨酸+丙酮酸

丙氨酸:α-酮戊二酸氨基轉(zhuǎn)移酶

例2：脂肪+H2O→脂酸+甘油脂肪水解酶

2023/6/7第三十三頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二第二節(jié)

酶的分子結(jié)構(gòu)與功能第三十四頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二1.按分子組成

單純酶：

僅由氨基酸構(gòu)成的酶。

結(jié)合酶：結(jié)合蛋白質(zhì)→化學(xué)本質(zhì)蛋白質(zhì)部分→酶蛋白非蛋白質(zhì)部分→輔助因子一、酶的分子組成全酶第三十五頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二2.按輔助因子與酶蛋白結(jié)合的緊密程度不同

輔酶：與酶蛋白的結(jié)合疏松，可用透析或超濾的方法除去。輔基：與酶蛋白的結(jié)合緊密，不能用透析或超濾的方法除去。輔助因子的化學(xué)本質(zhì)：小分子有機化合物和金屬離子。一、酶的分子組成第三十六頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二3.輔助因子與酶蛋白的關(guān)系①完整的全酶才具有催化作用；②一種輔助因子可與多種酶蛋白結(jié)合組成多種不同催化功能的酶，而一種酶蛋白只能與一種輔助因子結(jié)合形成一種特異性的酶；③酶蛋白決定反應(yīng)的專一性輔助因子決定反應(yīng)的種類與性質(zhì)一、酶的分子組成第三十七頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二（一）必需基團

定義：與酶的活性密切相關(guān)為發(fā)揮酶催化作用所必需的化學(xué)基團。

常見的必需基團：

His的咪唑基Ser和Thr的羥基Cys的巰基Glu的γ-羧基二、酶的活性中心第三十八頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二（二）酶的活性中心由酶的必需基團在空間結(jié)構(gòu)集中在一起形成的，能與底物特異結(jié)合并將底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物的特定空間區(qū)域。

分類：二、酶的活性中心酶活性中心

結(jié)合部位（結(jié)合位）催化部位（催化位）第三十九頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二?

結(jié)合基團：

與底物相結(jié)合，使底物與酶形成復(fù)合物?

催化基團：

影響底物中某些化學(xué)鍵，催化底物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)并將其轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物不參與活性中心的組成，但為維持活性中心的空間構(gòu)象所必需。第四十頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二底物活性中心以外的必需基團結(jié)合基團催化基團活性中心第四十一頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二

酶原：

由活細胞合成分泌后，暫時沒有催化活性的酶的前身物質(zhì)。

酶原的激活：

在一定條件下，酶原轉(zhuǎn)變?yōu)橛谢钚缘拿傅倪^程。

實質(zhì)：酶的活性中心形成或暴露的過程。三、酶原與酶原的激活第四十二頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二

酶原激活的機理酶原分子構(gòu)象發(fā)生改變形成或暴露出酶的活性中心

一個或幾個特定的肽鍵斷裂，水解掉一個或幾個短肽在特定條件下第四十三頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二賴?yán)i天天天天甘異賴?yán)i天天天天纈組絲SSSS46183甘異纈組絲SSSS腸激酶胰蛋白酶活性中心胰蛋白酶原的激活過程第四十四頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二*酶原激活的生理意義：①避免某些細胞產(chǎn)生的蛋白酶對細胞進行自身消化，

對機體起保護作用。

例：消化系統(tǒng)的某些酶（胃蛋白酶）以酶原形式存在，避

免了細胞的自身消化。②保證酶原在其特定的部位與環(huán)境發(fā)揮其催化作用，

保證體內(nèi)物質(zhì)代謝正常進行。

例：血液中的凝血因子在血循環(huán)中以酶原的形式存在，防

止血管內(nèi)凝血，保證血液在正常情況下血液的暢通。血管內(nèi)皮損傷

→

釋放某些物質(zhì)

→

激活凝血因子

→凝血作用第四十五頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二定義：

指酶蛋白的分子結(jié)構(gòu)、理化性質(zhì)、免疫學(xué)特性均不同，但催化的化學(xué)反應(yīng)相同的一組酶。例：乳酸脫氫酶（LDH)

四聚體酶骨骼肌型（M型）亞基心肌型（H型）四、同工酶第四十六頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二HHHHHHHMHHMMHMMMMMMMLDH1

(H4)LDH2(H3M)LDH3(H2M2)LDH4(HM3)LDH5

(M4)乳酸脫氫酶的同工酶*乳酸脫氫酶(LDH1～

LDH5)亞基:分布:心肌細胞中較多肝、骨骼肌細胞中較多臨床意義：

心肌受損LDH1↑

肝細胞受損LDH5↑第四十七頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二12345酶活性遷移位置酶活性遷移位置ab(a)LDH同工酶電泳圖譜

(b)（a）正常人LDH同工酶電泳圖譜,（b）心肌梗塞病人血清LDH同工酶電泳圖譜12345第四十八頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二第三節(jié)

影響酶促反應(yīng)速度的因素第四十九頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二酶促反應(yīng)速度（V）:

指單位時間內(nèi)反應(yīng)系統(tǒng)中底物的消耗量或產(chǎn)物的生產(chǎn)量。?影響酶促反應(yīng)速度的因素有：酶濃度底物濃度PH溫度激活劑抑制劑第五十頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二當(dāng)[S]＞＞[E]，酶可被底物飽和的情況下，反應(yīng)速度與酶濃度成正比。

V=k[E]0V[E]酶濃度對反應(yīng)速度的影響

第五十一頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二1，A---B[S]與V正比關(guān)系2，B---C[S]與V正變關(guān)系V逐漸下降3，C----[S]增加，V不變，達到最高，即Vmax在其他因素不變的情況下，底物濃度對反應(yīng)速度的影響呈矩形雙曲線關(guān)系。ABC第五十二頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二

1913年Michaelis和Menten提出反應(yīng)速度與底物濃度關(guān)系的數(shù)學(xué)方程式，即米－曼氏方程式，簡稱米氏方程式(Michaelisequation)。[S]：底物濃度V：不同[S]時的反應(yīng)速度Vmax：最大反應(yīng)速度Ｋm：米氏常數(shù)ＶVmax[S]Km+[S]＝第五十三頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二ABCKm＝[S]2＝Km+[S]VmaxVmax[S]ＶVmax[S]Km+[S]＝當(dāng)V=1/2VmaxKm值等于酶促反應(yīng)速率為最大反應(yīng)速率一半時的底物濃度，單位是mol/L。第五十四頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二定義：Km等于酶促反應(yīng)速率為最大反應(yīng)速率一半時的底物濃度。意義：Km是酶的特征性常數(shù)之一，可判斷E與S的親和力，二者呈負相關(guān)。Km可判斷E作用的天然底物。

Km最小的底物為E的天然底物?？膳袛郋對正逆兩相反應(yīng)的催化效率。Km值的意義第五十五頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二雙重效應(yīng)當(dāng)在較低溫度時，溫度升高，酶促反應(yīng)速度

升高；由于酶的本質(zhì)是蛋白質(zhì)，溫度升高到一定程度后，可引起酶的變性，從而反應(yīng)速度降低。

T>60℃酶開始變性T>80℃酶的變性不可逆最適溫度酶促反應(yīng)速度最快時的環(huán)境溫度。第五十六頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二←反應(yīng)速度溫血動物組織中的酶的最適溫度：35~40℃第五十七頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二酶的活性雖然隨溫度的下降而降低，但低溫一般不使酶破壞。溫度回升后，酶恢復(fù)活性。低溫麻醉：指在全麻作用下，用物理降溫法將患者的體溫下降到一定程度，使機體代謝率降低，提高組織對缺氧及阻斷血流情況下的耐受能力。在腦手術(shù)和心血管手術(shù)中有見。應(yīng)用：低溫保存酶制劑第五十八頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二0酶的活性pH

pH對某些酶活性的影響

胃蛋白酶246810葡萄糖—6—磷酸酶酶活性中心的必需基團往往僅在某一解離狀態(tài)時才最容易同底物結(jié)合或具有最大的催化作用。最適pH：酶催化活性最大時的環(huán)境pH。第五十九頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二

激活劑：

凡能使酶由無活性變?yōu)橛谢钚曰蚴姑富钚栽黾拥奈镔|(zhì)均稱為酶的激活劑。

大多數(shù)是金屬離子：Mg2+、K+、Mn2+第六十頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二酶的抑制劑：凡能降低酶活性而又不引起酶變性的物質(zhì)。方式：

通過與酶的活性中心內(nèi)或外的必需基團結(jié)合而抑制酶的催化活性。分類：（根據(jù)抑制劑與酶結(jié)合的緊密程度不同）

第六十一頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二（一）不可逆性抑制

定義：不可逆性抑制劑通常以共價鍵與酶活性中心的必需基團緊密結(jié)合，使酶失活。不能用透析、超濾除去,但可以用某些藥物或化學(xué)制劑進行化學(xué)解除，使酶活性恢復(fù)。第六十二頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二（1）羥基酶抑制劑??

有機磷農(nóng)藥中毒有機磷農(nóng)藥：敵百蟲、敵敵畏、1059等中毒機制：乙酰膽堿（Ach)

膽堿+乙酸有機磷農(nóng)藥中毒→抑制膽堿酯酶的活性

乙酰膽堿堆積→膽堿能神經(jīng)興奮癥狀解毒：解磷定（PAM）

注意：中毒的途徑、時間、量、搶救時機與方法例1：膽堿酯酶第六十三頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二第六十四頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二主要癥狀：1、惡心、嘔吐、腹痛腹瀉、多汗、流涎、視力模糊、瞳孔縮小、呼吸困難、支氣管分泌物增多，嚴(yán)重者出現(xiàn)肺水腫。

2、肌纖維震顫，肌肉跳動，牙關(guān)緊閉，頸項強直，全身抽搐等。

3、頭痛、頭昏、乏力、嗜睡、意識障礙、抽搐等。嚴(yán)重者出現(xiàn)腦水腫，或因呼吸衰竭而死亡。第六十五頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二

??

重金屬中毒重金屬離子：Hg2+Ag+

As3+（砷）Pb（鉛）中毒機制：

路易士氣（砷）+酶分子的巰基結(jié)合→中毒解毒：

二巰基丙醇（BAL）→恢復(fù)酶活性（2）巰基酶抑制劑例2：第六十六頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二路易士氣失活的酶巰基酶失活的酶酸BAL巰基酶BAL與砷劑結(jié)合物第六十七頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二定義:

抑制劑通常以非共價鍵與酶或酶-底物復(fù)合物可逆性的疏松結(jié)合，使酶的活性降低或喪失；抑制劑可用透析、超濾等方法除去。分類：

競爭性抑制

非競爭性抑制反競爭性抑制（二）可逆性抑制第六十八頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二1、競爭性抑制作用特點：I與S結(jié)構(gòu)相似，競爭酶的活性中心；I與E結(jié)合后，阻礙了E與S結(jié)合，從而使E不能發(fā)揮催化作用；由于抑制劑與酶的結(jié)合是可逆的，因此抑制程度的強弱取決于I與S的相對濃度和比例；增加S濃度，可減弱或消除此抑制作用。定義：有些抑制劑與底物的結(jié)構(gòu)相似，能與底物競爭酶的活性中心，從而阻礙酶－底物復(fù)合物的形成。這種抑制作用稱為競爭性抑制作用。第六十九頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二反應(yīng)模式+IEIE+SE+PESIS+++ESIESEIPEE第七十頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二

丙二酸對琥珀酸脫氫酶的抑制琥珀酸琥珀酸脫氫酶FADFADH2延胡索酸例第七十一頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二磺胺類藥物的抑菌機制例與對氨基苯甲酸競爭二氫葉酸合成酶第七十二頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二2、非競爭性抑制作用定義：有些抑制劑與酶活性中心外的必需基團相結(jié)合，不影響酶與底物的結(jié)合，酶和底物的結(jié)合也不影響酶與抑制劑的結(jié)合。底物和抑制劑之間無競爭關(guān)系。但酶-底物-抑制劑復(fù)合物(ESI)不能進一步釋放出產(chǎn)物。這種抑制作用稱作非競爭性抑制作用。第七十三頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二*反應(yīng)模式E+SESE+P+

S－S+

S－S+ESIEIEESEP+IEI+SEIS+I第七十四頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二特點：①抑制劑與酶活性中心外的必須基團結(jié)合，

底物與抑制劑之間無競爭關(guān)系。②I與S可同時結(jié)合與E，形成ESI復(fù)合物，

但不能釋放產(chǎn)物。③抑制程度的強弱取決于I的濃度。④增加S濃度，不能減弱或消除此抑制作用。2、非競爭性抑制作用第七十五頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二第四節(jié)

酶與臨床醫(yī)學(xué)的關(guān)系第七十六頁，共八十三頁，編輯于2023年，星期二一、酶與疾病的發(fā)生（一）遺傳性疾病

先天性或遺傳性缺陷使酶基因不能正常表達或表達異常，即表現(xiàn)為疾病。常見疾?。喊谆。ɡ野彼崦溉毕荩┬Q豆?。?-磷酸葡萄糖脫氫酶缺陷）第七十七頁，共八十三頁，編輯于20