課件：酶理工大.ppt

第三章 酶與輔酶,生物體內(nèi)的新陳代謝是一切生命活動(dòng)的基礎(chǔ)。新陳代謝是由無(wú)數(shù)的復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)組成的，這些化學(xué)反應(yīng)幾乎都是在特異的生物催化劑-酶的驅(qū)動(dòng)下進(jìn)行的。沒(méi)有酶就沒(méi)有生命。 定義：酶是由活細(xì)胞產(chǎn)生的，具有催化功能的生物大分子物質(zhì)，其化學(xué)本質(zhì)絕大部分為蛋白質(zhì)，少數(shù)為核酸（核酶、脫氧核酶）。,第一節(jié) 酶生物催化劑,酶學(xué)研究簡(jiǎn)史,公元前兩千多年，我國(guó)已有釀酒記載。 一百余年前，Pasteur認(rèn)為發(fā)酵是酵母細(xì)胞生命活動(dòng)的結(jié)果。 1878年，Kuhne首次提出Enzyme一詞。 1897年，Buchner兄弟用不含細(xì)胞的酵母提取液，實(shí)現(xiàn)了發(fā)酵。 1926年，Sumner首次從刀豆中提純出脲酶結(jié)晶。證實(shí)酶的蛋白質(zhì)本質(zhì)，獲1946年諾貝爾獎(jiǎng)。 1982年，Cech首次發(fā)現(xiàn)RNA也具有酶的催化活性，提出核酶(ribozyme)的概念。Cech等獲得1989年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。 1995年，Jack W.Szostak研究室首先報(bào)道了具有DNA連接酶活性DNA片段，稱(chēng)為脫氧核酶(deoxyribozyme)。,二、酶的催化特點(diǎn) (一) 酶與一般催化劑的共性 1本身反應(yīng)前后無(wú)變化 酶與一般催化劑一樣，在化學(xué)反應(yīng)前后都沒(méi)有質(zhì)和量的改變。 2不改變化學(xué)反應(yīng)平衡常數(shù) 酶只催化熱力學(xué)允許的化學(xué)反應(yīng)，只能加速可逆反應(yīng)的進(jìn)程，而不改變反應(yīng)的平衡點(diǎn)，作用是縮短反應(yīng)達(dá)到平衡所需的時(shí)間。 3降低反應(yīng)的活化能 活化能指的是在一定條件下，能使l摩爾底物全部進(jìn)入活化態(tài)所需要的自由能(卡摩爾)。,活化能：底物分子從初態(tài)轉(zhuǎn)變到活化態(tài)所需的能量。,（二）酶的催化特性 1.反應(yīng)條件溫和 常溫、常壓、 pH近中性的水溶液酶易失活 2.高度的催化效率 酶催化效率比非催化反應(yīng)高108 1020倍；比一般催化劑高107 1013倍。 如：碳酸酐酶，每微摩爾每秒鐘6105微摩爾底物。,3.高度專(zhuān)一性 作為一種生物催化劑，酶對(duì)其作用的底物有一定的要求，即一種酶只作用于一種或一類(lèi)特定的底物。酶的專(zhuān)一性分為兩大類(lèi)：結(jié)構(gòu)專(zhuān)一性和立體異構(gòu)專(zhuān)一性 絕對(duì)專(zhuān)一性(absolute specificity)：只能作用于一種 特定結(jié)構(gòu)的底物，進(jìn)行一種專(zhuān)一的反應(yīng)，生成一種特定結(jié)構(gòu)的產(chǎn)物。如：脲酶：只催化水解尿素 相對(duì)專(zhuān)一性(relative specificity)：作用于一類(lèi)化合物或一種化學(xué)鍵。它可分為鍵專(zhuān)一性和基團(tuán)專(zhuān)一性?xún)煞N。如酯酶 水解酯鍵。如-D-葡萄糖苷酶，不僅要求水解-糖苷鍵，且-糖苷鍵的一端必須是葡萄糖，所以可水解蔗糖、麥芽糖。 立體結(jié)構(gòu)特異性(stereo specificity)：作用于立 體異構(gòu)體中的一種。,乳酸脫氫酶的底物和酶的三點(diǎn)附著（tree-point attachment）理論。D(-)乳酸由于-OH、 -COOH的 位置正好相反，因此造成與酶的的三個(gè)基團(tuán)不能完成結(jié)合，故而不能受酶的催化。,4酶的催化活性的可調(diào)節(jié)性 酶促反應(yīng)受多種因素的調(diào)控，以適應(yīng)機(jī)體對(duì)不斷變化的內(nèi)外環(huán)境和生命活動(dòng)的需要。其中包括三方面的調(diào)節(jié)。 對(duì)酶生成與降解量的調(diào)節(jié) 酶催化效力的調(diào)節(jié) 通過(guò)改變底物濃度對(duì)酶進(jìn)行調(diào)節(jié)等,三、 酶的分類(lèi) 1.根據(jù)組成成分,輔助因子分類(lèi) （按其與酶蛋白結(jié)合的緊密程度）,輔酶 (coenzyme): 與酶蛋白結(jié)合疏松，可用透析或超濾的方法除去。,輔基 (prosthetic group): 與酶蛋白結(jié)合緊密，不能用透析或超濾的方法除去。,金屬離子的作用 穩(wěn)定酶的構(gòu)象； 參與催化反應(yīng)，傳遞電子； 在酶與底物間起橋梁作用； 中和陰離子，降低反應(yīng)中的靜電斥力等。,小分子有機(jī)化合物的作用 在反應(yīng)中起運(yùn)載體的作用，傳遞電子、質(zhì)子或其它基團(tuán)。主要為水溶性的B族維生素參與組成。,小分子有機(jī)化合物在催化中的作用,結(jié)合酶的特點(diǎn)： 1、只有全酶才有活性。 2、一種酶只能有一種輔酶或輔基;不同的酶可有相同的輔酶或輔基： 如乳酸脫氫酶、蘋(píng)果酸脫氫酶、檸檬酸脫氫酶均以 NAD+ 作為輔酶。 3、全酶中的輔酶決定了酶所催化的類(lèi)型與性質(zhì)（反應(yīng)專(zhuān)一性），而酶蛋白決定了所催化的底物類(lèi)型（底物專(zhuān)一性）。,酶的分類(lèi) 2.根據(jù)的分子結(jié)構(gòu),單體酶(monomeric enzyme)：僅具有三級(jí)結(jié)構(gòu)的酶。 牛胰RNase 124a.a 單鏈 雞卵清溶菌酶 129a.a 單鏈 胰凝乳蛋白酶 三條肽鏈 寡聚酶(oligomeric enzyme)：由多個(gè)相同或不同亞基以非共價(jià)鍵連接組成的酶。 含相同亞基的寡聚酶： 蘋(píng)果酸脫氫酶（鼠肝），2個(gè)相同的亞基 含不同亞基的寡聚酶： 琥珀酸脫氫酶（牛心），2個(gè)亞基 絕大多數(shù)寡聚酶都含有偶數(shù)亞基，但個(gè)別含奇數(shù)個(gè)亞基，如熒光素酶含3個(gè)亞基。亞基之間靠次級(jí)鍵結(jié)合。,酶的分類(lèi)根據(jù)的分子結(jié)構(gòu),多酶體系(multienzyme system)：由幾種不同功能的酶彼此聚合形成的多酶復(fù)合物。 大腸桿菌丙酮酸脫氫酶復(fù)合體由三種酶組成： 丙酮酸脫氫酶（E1） 以二聚體存在 29600 二氫硫辛酸轉(zhuǎn)乙?；福‥2） 70000 二氫硫辛酸脫氫酶（E3） 以二聚體存在 256000 12個(gè)E1 二聚體 2496000 24個(gè)E2 單體 2470000 6個(gè)E3 二聚體 1256000 總分子量：560萬(wàn),酶的分類(lèi) 3.根據(jù)的反應(yīng)類(lèi)型,氧化-還原酶催化氧化-還原反應(yīng)。 主要包括脫氫酶(dehydrogenase)和氧化酶(Oxidase)。 如，乳酸(Lactate)脫氫酶催化乳酸的脫氫反應(yīng)。,(1) 氧化-還原酶,轉(zhuǎn)移酶催化基團(tuán)轉(zhuǎn)移反應(yīng)，即將一個(gè)底物分子的基團(tuán)或原子轉(zhuǎn)移到另一個(gè)底物的分子上。,(2) 轉(zhuǎn)移酶 Transferase,常見(jiàn)的有氨基轉(zhuǎn)移酶、甲基轉(zhuǎn)移酶、?；D(zhuǎn)移酶、醛基轉(zhuǎn)移酶及磷酸化酶。,水解酶催化底物的加水分解反應(yīng)。 主要包括淀粉酶、蛋白酶、核酸酶及酯酶等。 例如，脂肪酶(Lipase)催化的脂的水解反應(yīng)：,(3) 水解酶 hydrolase,裂合酶催化從底物分子中移去一個(gè)基團(tuán)或原子形成雙鍵的反應(yīng)及其逆反應(yīng)。 主要包括醛縮酶、水化酶及脫氨酶等。 例如， 延胡索酸水合酶催化的反應(yīng)。,(4) 裂解酶 Lyase（裂合酶）,異構(gòu)酶催化各種同分異構(gòu)體的相互轉(zhuǎn)化，即底物分子內(nèi)基團(tuán)或原子的重排過(guò)程。 例如，6-磷酸葡萄糖異構(gòu)酶催化生成6-磷酸果糖。,(5) 異構(gòu)酶 Isomerase,合成酶，又稱(chēng)為連接酶，能夠催化C-C、C-O、C-N 以及C-S 鍵的形成反應(yīng)。這類(lèi)反應(yīng)必須與ATP分解反應(yīng)相互偶聯(lián)。 A + B + ATP + H-O-H =A B + ADP +Pi 例如，丙酮酸羧化酶催化的反應(yīng)。 丙酮酸 + CO2 草酰乙酸,(6) 合成酶 Ligase or Synthetase,1,根據(jù)其催化底物來(lái)命名；如淀粉酶、蛋白酶 2,根據(jù)所催化反應(yīng)的性質(zhì)來(lái)命名；水解酶、脫氫酶 3,結(jié)合上述兩個(gè)原則來(lái)命名，如琥珀酸脫氫酶 4,有時(shí)在這些命名基礎(chǔ)上加上酶的來(lái)源或其它特點(diǎn)。如牛胰核糖核酸酶,四、酶的命名,1.習(xí)慣命名法,系統(tǒng)名稱(chēng)包括底物名稱(chēng)、構(gòu)型、反應(yīng)性質(zhì)，最后加一個(gè)酶字。 習(xí)慣名稱(chēng)：己糖激酶 系統(tǒng)名稱(chēng)：ATP :葡萄糖磷酸轉(zhuǎn)運(yùn)酶 習(xí)慣名稱(chēng):谷丙轉(zhuǎn)氨酶 系統(tǒng)名稱(chēng):丙氨酸：-酮戊二酸氨基轉(zhuǎn)移酶 酶催化的反應(yīng): 谷氨酸 + 丙酮酸 -酮戊二酸 + 丙氨酸 酶分類(lèi)號(hào)：（EC 2.7.1.1） 每一種酶用一個(gè)系統(tǒng)名稱(chēng)和一個(gè)酶分類(lèi)號(hào)表示。,2. 國(guó)際系統(tǒng)命名法, 國(guó)際系統(tǒng)分類(lèi)法及編號(hào)（EC編號(hào)） （1）按反應(yīng)性質(zhì)分六大類(lèi)，用1、2、3、4、5、6表示。 （2）根據(jù)底物中被作用的基團(tuán)或鍵的特點(diǎn)，將每一大類(lèi)分為若干個(gè)亞類(lèi)，編號(hào)用1、2、3 。 （3）每個(gè)亞類(lèi)又可分為若干個(gè)亞一亞類(lèi)，用編號(hào)1、2、3表示。 每一個(gè)酶的編號(hào)由4個(gè)數(shù)字組成，中間以“”隔開(kāi)。 第一個(gè)數(shù)字表示大類(lèi)，第二個(gè)數(shù)字表示亞類(lèi)，第三個(gè)表示亞-亞類(lèi)，第四個(gè)數(shù)字表示在亞-亞中的編號(hào)。,乙醇脫氫酶EC1.1.1.1 ， 乳酸脫氫酶EC1.1.1.27 ， 蘋(píng)果酸脫氫酶EC1.1.1.37 第一個(gè)數(shù)字表示大類(lèi)： 氧化還原 第二個(gè)數(shù)字表示反應(yīng)基團(tuán)：醇基 第三個(gè)數(shù)字表示電子受體：NAD+或NADP+ 第四個(gè)數(shù)字表示此酶底物：乙醇，乳酸，蘋(píng)果酸。,第二節(jié) 酶的作用機(jī)理,酶的活性中心,一、酶的活性中心,酶分子上具有一定空間構(gòu)象的部位，該部位直接與底物結(jié)合，并參與將底物轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)物的反應(yīng)過(guò)程，這一部位就稱(chēng)為酶的活性中心。,活性中心從功能上可分為結(jié)合部位和催化部位。 結(jié)合部位(Binding site)：酶分子中與底物結(jié)合的部位或區(qū)域一般稱(chēng)為結(jié)合部位。,催化部位(Catalytic site): 酶分子中促使底物發(fā)生化學(xué)變化的部位稱(chēng)為催化部位。 通常將酶的結(jié)合部位和催化部位總稱(chēng)為酶的活性部位或活性中心。 結(jié)合部位決定酶的專(zhuān)一性， 催化部位決定酶所催化反應(yīng)的性質(zhì)。,酶分子中存在的各種化學(xué)基團(tuán)并不一定都與酶的活性有關(guān)。其中那些與酶的活性密切相關(guān)的基團(tuán)做酶的必需基團(tuán)(essential group)。,結(jié)合基團(tuán) 活性中心內(nèi)必需基團(tuán) 催化基團(tuán) 活性中心外必需基團(tuán),主要包括： 親核性基團(tuán)：絲氨酸的羥基，半胱氨酸的巰基和組氨酸的咪唑基。,酶活性中心的必需基團(tuán),酸堿性基團(tuán)：門(mén)冬氨酸和谷氨酸的羧基，賴(lài)氨酸的氨基，酪氨酸的酚羥基等。,(1)活性中心只占酶的一小部分。 (2)酶活性中心是酶分子中具有三維結(jié)構(gòu)的區(qū)域，形成活性中心的氨基酸可能在一級(jí)結(jié)構(gòu)上相距較遠(yuǎn),(3)活性中心為裂縫，或?yàn)榘枷荩钊氲矫阜肿觾?nèi)部，常為氨基酸殘基的疏水基團(tuán)組成的。 (4)活性中心具有柔性。,酶促反應(yīng)：E + S = ES E + P 反應(yīng)速度快慢,則主要取決于反應(yīng)的活化能Ea。 催化劑的作用是降低反應(yīng)活化能Ea,從而起到提高反應(yīng)速度的作用,二、酶與底物分子的結(jié)合 1.活化能降低,從初態(tài)轉(zhuǎn)化為過(guò)渡態(tài)需要能量，即為活化能（Energy of activation EACT），活化能越大，中間產(chǎn)物越難形成，反應(yīng)越難進(jìn)行。,反應(yīng)過(guò)程中能的變化,在酶催化的反應(yīng)中，第一步是酶與底物形成酶底物中間復(fù)合物。當(dāng)?shù)孜锓肿釉诿缸饔孟掳l(fā)生化學(xué)變化后，中間復(fù)合物再分解成產(chǎn)物和酶。 E + S = E-S P + E 許多實(shí)驗(yàn)事實(shí)證明了ES復(fù)合物的存在。ES復(fù)合物形成的速率與酶和底物的性質(zhì)有關(guān)。,2. 中間產(chǎn)物學(xué)說(shuō),3.鎖鑰學(xué)說(shuō),認(rèn)為整個(gè)酶分子的天然構(gòu)象是具有剛性結(jié)構(gòu)的，酶表面具有特定的形狀。酶與底物的結(jié)合如同一把鑰匙對(duì)一把鎖一樣,剛性模式：Emil Fisher提出,4.誘導(dǎo)契合學(xué)說(shuō),該學(xué)說(shuō)認(rèn)為酶表面并沒(méi)有一種與底物互補(bǔ)的固定形狀，而只是由于底物的誘導(dǎo)才形成了互補(bǔ)形狀.,柔性學(xué)說(shuō)：Koshland提出,1. 鄰近效應(yīng)和定向效應(yīng),鄰近效應(yīng)：酶與底物結(jié)合時(shí)，底物的敏感鍵逐漸靠近活性部位的催化基團(tuán)。提高了反應(yīng)基團(tuán)的有效濃度。 定向效應(yīng)：由于酶的構(gòu)象作用，底物的反應(yīng)基團(tuán)之間、酶與底物的反應(yīng)基團(tuán)之間正確取向的效應(yīng),三、影響酶催化效率的因素,* 誘導(dǎo)契合假說(shuō)(induced-fit hypothesis),酶底物復(fù)合物,酶與底物相互接近時(shí)，其結(jié)構(gòu)相互誘導(dǎo)、相互變形和相互適應(yīng)，進(jìn)而相互結(jié)合。這一過(guò)程稱(chēng)為酶-底物結(jié)合的誘導(dǎo)契合假說(shuō) 。,三、影響酶催化效率的因素,2.底物的形變,目 錄,廣義酸堿催化是指通過(guò)質(zhì)子酸提供部分質(zhì)子,或是通過(guò)質(zhì)子堿接受部分質(zhì)子的作用，達(dá)到降低反應(yīng)活化能的過(guò)程。 酶活性部位上的某些基團(tuán)可以作為良好的質(zhì)子供體或受體對(duì)底物進(jìn)行酸堿催化。 His 殘基的咪唑基是酶的酸堿催化作用中最活潑的一個(gè)催化功能團(tuán)。,廣義酸基團(tuán) 廣義堿基團(tuán) （質(zhì)子供體） （質(zhì)子受體）,3.酸堿催化,4. 共價(jià)催化,A-X+EA+X-E X-E+BB-X+E 催化劑通過(guò)與底物形成反應(yīng)活性很高的共價(jià)過(guò)渡產(chǎn)物，使反應(yīng)活化能降低，從而提高反應(yīng)速度的過(guò)程，稱(chēng)為共價(jià)催化。 酶中參與共價(jià)催化的基團(tuán)主要包括 His 的咪唑基，Cys 的硫基，Asp 的羧基，Ser 的羥基等。,5.活性中心的微環(huán)境,疏水環(huán)境 介電常數(shù)低，加強(qiáng)極性基團(tuán)間的作用。,酶催化反應(yīng)機(jī)制的實(shí)例 胰凝乳蛋白酶 Chymotrypsin(EC 3.4.4.5) 分子量25 kDa。由三個(gè)多肽鏈通過(guò)兩個(gè)二硫鍵連接。分子大小： 514040 A.。 有多個(gè)反平行-折疊區(qū)域，-螺旋很少。除去三個(gè)帶電荷的氨基酸殘基外其它所有帶電荷的氨基酸均位于分子表面上。 催化中心： Ser195， His57， Asp102,反應(yīng)分兩個(gè)階段; 第一階段： 快速酰化形成?；腹矁r(jià)中間物；(共價(jià)催化;酸堿催化）,Ser195對(duì)底物肽鍵的羰基碳發(fā)生親核攻擊，His57獲取質(zhì)子。,四面體中間過(guò)渡態(tài)形成(與C連接的四個(gè)原子成四面體),Ser195-His57-Asp102形成催化三聯(lián)體（catalytic triad） （Asp102穩(wěn)定過(guò)渡態(tài)中帶正電荷的His57 ）,肽鍵斷裂，帶氨基的產(chǎn)物游離；酰基-酶共價(jià)中間物形成。,第二階段開(kāi)始：水分子上的氧原子攻擊羰基碳,第二階段：?；腹矁r(jià)中間物慢速脫?；?His57獲得質(zhì)子，四面體中間物再次形成。,帶羧基的產(chǎn)物游離下來(lái)，酶恢復(fù)原狀。,反應(yīng)特征 活性中心：Ser195，His57，Asp102 反應(yīng)分兩步：快速?；吐倜擋；?。 快速酰化（共價(jià)催化，酸堿催化，通過(guò)四面體過(guò)渡態(tài)和Ser195-His57-Asp102催化三聯(lián)體完成） 慢速脫?；ü矁r(jià)催化，酸堿催化）,1.關(guān)于酶的敘述哪項(xiàng)是正確的？ -( ) A.所有的酶都含有輔酶或輔基 B.大部分酶都是蛋白質(zhì) C.都能增大化學(xué)反應(yīng)的平衡常數(shù)加速化學(xué)反應(yīng) D.都具有立體異構(gòu)專(zhuān)一性 2. 關(guān)于酶的活性中心的敘述，哪項(xiàng)不正確？ -( ) A.酶與底物接觸只限于酶分子上與酶活性有關(guān)的較小區(qū)域 B.必需基團(tuán)可位于活性中心之內(nèi)，也可位于活性中心之外 C.酶蛋白中主要是一級(jí)結(jié)構(gòu)相鄰的幾個(gè)氨基酸的殘基構(gòu)成酶 的活性中心 D.當(dāng)?shù)孜锓肿优c酶分子接觸時(shí)，可引起酶活性中心的構(gòu)象改變 3.結(jié)合酶類(lèi)必需由( )和( ) 結(jié)合后才具有活性，前者的作用是( ),后者的作用是( ) 。,B,C,4.L-精氨酸酶只能催化 L-精氨酸的水解反應(yīng)，而對(duì) D-精氨酸不起作用，這是因?yàn)樵撁妇哂? )專(zhuān)一性。 5.常見(jiàn)的酶活性中心的必需基團(tuán)有（ ） A半胱氨酸和胱氨酸的巰基 B組氨酸的咪唑基 C谷氨酸，天冬氨酸的側(cè)鏈羧基 D絲氨酸的羥基 6.酶分子中的催化基團(tuán)決定了酶的專(zhuān)一性。 ( ) 7.酶的絕對(duì)專(zhuān)一性是指： A.作用與一類(lèi)化合物，催化一種反應(yīng) B.作用于一種化學(xué)鍵，催化一種反應(yīng) C.作用于一種底物，催化一種反應(yīng) D.作用于一種立體構(gòu)型，催化一種反應(yīng),第三節(jié) 酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué) Kinetics of Enzyme-Catalyzed Reaction,一、酶促反應(yīng)速率的測(cè)定,（一）測(cè)定酶促反應(yīng)速度的初速度（initial velocity ） 酶促反應(yīng)產(chǎn)物濃度與反應(yīng)時(shí)間進(jìn)程曲線： 1. 隨著反應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng)，產(chǎn)物增加，加大了逆反應(yīng)的進(jìn)行； 2. 有可能產(chǎn)生產(chǎn)物抑制（反饋抑制）； 3. 酶部分失活。 只有初速度才代表酶的催化活力。 (底物消耗5%）。,（二）在最適條件下進(jìn)行測(cè)定 （pH，T，離子強(qiáng)度） （三）反應(yīng)體系中底物濃度要大大 超過(guò)酶量,概念 研究各種因素對(duì)酶促反應(yīng)速度的影響，并加以定量的闡述。 影響因素包括有 酶濃度、底物濃度、pH、溫度、 抑制劑、激活劑等。, 研究一種因素的影響時(shí)，其余各因素均恒定。,1、底物濃度對(duì)反應(yīng)速度的影響：,酶濃度、pH、溫度恒定。 （一）底物濃度曲線：VS關(guān)系 呈矩形雙曲線，分三段： 1、當(dāng)S較低時(shí)，V 隨S增加而急劇增加，成正比關(guān)系，為一級(jí)反應(yīng)。 2、隨著S進(jìn)一步增高，V 不再成正比加速，V 增加的幅度逐漸下降。 3、繼續(xù)加大 S, V 不再增加，表現(xiàn)出零級(jí)反應(yīng)，酶 的活性中心被底物飽和。,二、底物濃度對(duì)反應(yīng)速度的影響,在其他因素不變的情況下，底物濃度對(duì)反應(yīng)速度的影響呈矩形雙曲線關(guān)系。,當(dāng)?shù)孜餄舛容^低時(shí),反應(yīng)速度與底物濃度成正比；反應(yīng)為一級(jí)反應(yīng)。,目 錄,隨著底物濃度的增高,反應(yīng)速度不再成正比例加速；反應(yīng)為混合級(jí)反應(yīng)。,目 錄,當(dāng)?shù)孜餄舛雀哌_(dá)一定程度,反應(yīng)速度不再增加，達(dá)最大速度；反應(yīng)為零級(jí)反應(yīng),目 錄,2.米氏方程式（重點(diǎn)）,中間產(chǎn)物,酶促反應(yīng)模式中間產(chǎn)物學(xué)說(shuō),S：底物濃度 V：不同S時(shí)的反應(yīng)速度 Vmax：最大反應(yīng)速度 m：米氏常數(shù),米式方程的導(dǎo)出： 1、 早年的米式方程基于快速平衡假說(shuō),因?yàn)檠芯康氖浅跛俣龋琍的量很小，由P+EES可以忽略不記。,游離的酶與底物形成ES的速度極快（快速平衡），而ES形成產(chǎn)物的速度極慢，（即 K1、K2 K3 ）,ES生成速度： k1（E0 - ES）S ES分解速度： k2ES+k3ES 以上兩個(gè)速度相等： k1（E0 - ES）S = k2ES+k3ES,2.用穩(wěn)態(tài)假說(shuō)推導(dǎo)米式方程： 穩(wěn)態(tài)：是指ES的生成速度與分解速度相等，即 ES恒定,Vmax=k3 ES=k3E0,（米氏常數(shù)）,當(dāng)Km及Vmax已知時(shí)，根據(jù)米氏方程可確定酶反應(yīng)速度與底物濃度的關(guān)系。,當(dāng)?shù)孜餄舛群芨?，將酶的活性中心全部飽和時(shí)，即E0ES，反應(yīng)達(dá)最大速度,米氏方程式推導(dǎo)基于兩個(gè)假設(shè)： E與S形成ES復(fù)合物的反應(yīng)是快速平衡反應(yīng)，而ES分解為E及P的反應(yīng)為慢反應(yīng)，反應(yīng)速度取決于慢反應(yīng)即 Vk3ES。 (1) S的總濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于E的總濃度，因此在反應(yīng)的初始階段，S的濃度可認(rèn)為不變即SSt。,當(dāng) S 很低時(shí) ( S Km )： 即酶促反應(yīng)V 與 底物濃度 S 成線性關(guān)系，表現(xiàn)為一級(jí)反應(yīng)。 當(dāng) S 很高時(shí)（S Km）： 說(shuō)明反應(yīng)速度已達(dá)最大值， 此時(shí)，酶活性部位全部被底物占據(jù)，反應(yīng)速度v與底物濃度S無(wú)關(guān)，表現(xiàn)為零級(jí)反應(yīng)。,當(dāng)反應(yīng)速度為最大反應(yīng)速度一半時(shí),Km值的推導(dǎo),Km S, Km值等于酶促反應(yīng)速度為最大反應(yīng)速度一半時(shí)的底物濃度，單位是mol/L。,(1) 當(dāng)=Vmax/2時(shí)，Km=S。因此，Km等于酶促反應(yīng)速度達(dá)最大值一半時(shí)的底物濃度。,3.Km和Vmax的意義,(2)Km是酶的特征性常數(shù)： 只與酶的性質(zhì)有關(guān)，與酶的濃度無(wú)關(guān)。 在一定條件下，某種酶的Km值是恒定的，但是當(dāng)pH、溫度、離子強(qiáng)度等條件改變時(shí)，Km也會(huì)改變。,(3) Km可用來(lái)判斷酶的最適底物： 當(dāng)酶有幾種不同的底物存在時(shí)，通過(guò)測(cè)定酶在不同底物存在時(shí)的Km值，Km值最小者，即為該酶的最適底物。,(5) 可根據(jù)Km計(jì)算某一底物濃度下反應(yīng)速度相當(dāng)于Vmax的百分率。 如當(dāng)S=3Km時(shí)代入米氏方程,(4) Km可以反映酶與底物親和力的大小。 Km越小，酶與底物的親和力越大。,(6) Km可幫助推斷某一代謝反應(yīng)的方向和途徑。 生物體的代謝作用往往是在多酶體系下進(jìn)行的，同一種底物可以被幾種不同的酶催化 如丙酮酸乳酸脫氫酶乳酸 Km=1.710-5 丙酮酸脫氫酶乙酰CoA Km=1.310-3 丙酮酸脫羧酶乙醛 Km=1.010-3 當(dāng)丙酮酸濃度較低時(shí)，不能同時(shí)被幾種酶作用，Km較小的酶促反應(yīng)占優(yōu)勢(shì)，所以可以推斷容易走乳酸脫氫酶催化丙酮酸形成乳酸的途徑。,Vmax 定義：Vm是酶完全被底物飽和時(shí)的反應(yīng)速度，與酶濃度成正比。 Vmax也是一個(gè)常數(shù)，與Km相似， 同一種酶對(duì)不同底物的Vmax也不同，pH、溫度和離子強(qiáng)度等因素也影響其大小。,意義：當(dāng)S很大時(shí)，Vmax= k3 E k3為一個(gè)一級(jí)反應(yīng)速率常數(shù)，表示當(dāng)酶被底物飽和時(shí)每秒鐘每分子酶轉(zhuǎn)換的底物分子數(shù)，即轉(zhuǎn)換數(shù)。 k3越大，表示酶的催化效率越高。,4.m值與max值的測(cè)定,1. 雙倒數(shù)作圖法(double reciprocal plot),雙倒數(shù)作圖法,斜率=Km/Vmax,-1/Km,1/Vmax,例題：1/v對(duì)1/S的雙倒數(shù)作圖得到的直線斜率為1.210-3min，在1/v軸上的截距為2.010-2ml.min/nmol，計(jì)算vmax和Km,作業(yè)：由過(guò)氧化氫酶催化地反應(yīng)得到如下的數(shù)據(jù) （1）計(jì)算vmax和Km （2）當(dāng)S=2.510-4nmol/(L.min)時(shí)，酶促反應(yīng)的速度是多少？,練習(xí) 1.向酶促反應(yīng)體系中增加酶的濃度時(shí)，可出現(xiàn)下列哪一種效應(yīng) （ ） A不增加反應(yīng)速度 B1/S對(duì)1/V作圖所得直線的斜率減少 CVmax保持不變 DV達(dá)到1/2Vmax時(shí)的底物濃度增大,2.下列哪個(gè)不是推導(dǎo)米氏方程的假設(shè)條件（ ） A測(cè)定速度為反應(yīng)初速度，即S消耗E CES解離生成E+S的速度顯著快于ES形成P+E的速度，或稱(chēng)之為快速平衡學(xué)說(shuō) D當(dāng)反應(yīng)達(dá)到恒穩(wěn)狀態(tài)時(shí)，中間產(chǎn)物ES的形成速度不等于其解離速度,3下列酶促反應(yīng)的敘述哪些是正確的（ ）不定項(xiàng)選擇 A底物濃度過(guò)量和不受限制時(shí)，反應(yīng)速度與酶濃度成正比 B底物濃度過(guò)量時(shí)，反應(yīng)呈零級(jí)反應(yīng) C底物濃度低時(shí)，反應(yīng)速度與底物濃度成正比 D底物濃度與酶濃度相等時(shí)可達(dá)最大反應(yīng)速度,4.已知某種酶的 Km值為0.05mol/l，試問(wèn)要使此酶所催化的反應(yīng)速度達(dá)最大反應(yīng)速度的80%時(shí)底物濃度應(yīng)是多少？（ ） A0.04mol/l B0.8mol/l C0.2mol/l D0.05mol/l,5.本質(zhì)是Pr的酶活性中心常出現(xiàn)的殘基有Asp、Thr、Ser、 Glu等。（ ） 6. 輔酶與輔基的區(qū)別只在于它們與蛋白質(zhì)結(jié)合牢固程度不同，并無(wú)嚴(yán)格的界限。（ ）,三、酶濃度對(duì)反應(yīng)速度的影響,當(dāng)SE，酶可被底物飽和的情況下，反應(yīng)速度與酶濃度成正比。 關(guān)系式為：V = K3 E,1最適溫度及影響因素 溫度對(duì)酶促反應(yīng)速度的影響有兩個(gè)方面： 提高溫度，加快反應(yīng)速度。 提高溫度，酶變性失活。 顯示最大酶活力的溫度， 叫作最適溫度。大多數(shù)酶都有一個(gè)最適溫度。 溫度系數(shù)Q10：溫度升高10，反應(yīng)速度與原來(lái)的反應(yīng)速度之比，大多數(shù)酶的Q10一般為1-2。 溫血?jiǎng)游锏拿福钸m溫度3540，植物酶最適溫度4050，細(xì)菌Taq DNA聚合酶70。 最適溫度不是酶的特征常數(shù)，它與底物種類(lèi)、作用時(shí)間、pH、離子強(qiáng)度 等因素有關(guān)。,四、溫度對(duì)酶促反應(yīng)速度的影響,五、pH對(duì)反應(yīng)速度的影響,最適pH (optimum pH)： 使酶促反應(yīng)速度達(dá)到最大時(shí)的介質(zhì)pH。,pH影響酶活力的因素,影響酶蛋白構(gòu)象，過(guò)酸或過(guò)堿會(huì)使酶變性。 影響酶和底物分子解離狀態(tài)，尤其是酶活性中心的解離狀態(tài)，最終影響ES形成。 影響酶和底物分子中另外一些基團(tuán)解離，這些基團(tuán)的離子化狀態(tài)影響酶的專(zhuān)一性及活性中心構(gòu)象。,六、 激活劑對(duì)反應(yīng)速度的影響,能夠促使酶促反應(yīng)速度加快的物質(zhì)稱(chēng)為酶的激活劑。 酶的激活劑大多數(shù)是無(wú)機(jī)離子，如K+、Mg2+、Mn2+、Cl-等。,1、無(wú)機(jī)離子的激活作用 （1）金屬離子：K+ 、Na+、Mg2+ 、Zn2+、Fe 2+ 、Ca2+ （2）陰離子：Cl-、Br -、PO43- （3）氫離子 不同的離子激活不同的酶。 不同離子之間有拮抗作用和可替代作用，如Na+與K+、Mg2+與Ca2+之間常常拮抗，但Mg2+與Zn2+?？商娲?。 激活劑的濃度不同，作用不同 對(duì)于NADP+合成酶， Mg2+ (510)10-3mol/L 激活作用 Mg2+ 3010-3mol/L 酶活性下降,2、 簡(jiǎn)單有機(jī)分子的激活作用 還原劑（如Cys、還原型谷胱甘肽）能激活某些活性中心含有SH的酶。 金屬螯合劑（EDTA）能去除酶中重金屬離子，解除抑制作用。,3、蛋白酶對(duì)酶原的激活,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)活性前體，此前體物質(zhì)稱(chēng)為酶原。,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。,酶原激活的機(jī)理,胰蛋白酶原的激活過(guò)程,胰蛋白酶對(duì)胰臟蛋白酶原的激活,酶原激活的生理意義,避免細(xì)胞產(chǎn)生的酶對(duì)細(xì)胞進(jìn)行自身消化，并使酶在特定的部位和環(huán)境中發(fā)揮作用，保證體內(nèi)代謝正常進(jìn)行。 如出血性胰腺炎是由于蛋白酶在未進(jìn)入小腸時(shí)就被激活，造成蛋白酶水解自身胰腺細(xì)胞。 有的酶原可以視為酶的儲(chǔ)存形式。在需要時(shí)，酶原適時(shí)地轉(zhuǎn)變成有活性的酶，發(fā)揮其催化作用。,七、抑制劑對(duì)反應(yīng)速度的影響： 抑制劑（ inhibitor I ）：凡能使酶的催化活性下 降而不引起酶蛋白變性的物質(zhì)。 抑制劑多與活性中心內(nèi)、外必需基團(tuán)相結(jié)合，從 而抑制酶的活性。 根據(jù)抑制劑與酶結(jié)合的緊密程度不同，酶的抑制 作用可分為： 不可逆性抑制 可逆性抑制：競(jìng)爭(zhēng)性抑制、非競(jìng)爭(zhēng)性抑制、 反競(jìng)爭(zhēng)性抑制。,（一）不可逆性抑制作用 1、定義：抑制劑與酶的必需基團(tuán)以共價(jià)鍵相結(jié)合 而引起酶失活，不能用透析、超濾等方 法予以去除。 二者結(jié)合，可以是局限于活性中心上的必需基 團(tuán)專(zhuān)一性抑制劑 也可以不局限于活性中心上的必需基團(tuán)非專(zhuān) 一性抑制劑,2、舉例： 有機(jī)磷中毒： 作用于羥基酶，專(zhuān)一性抑制劑 有機(jī)磷化合物（農(nóng)藥敵百蟲(chóng)、敵敵畏、 1059等） 特異地與膽堿酯酶活性中心絲氨酸殘基的羥基結(jié) 合，使酶失活。 解磷定 (PAM) 可解除有機(jī)磷化合物對(duì)羥基酶的 抑制作用。,有機(jī)磷膽堿酯酶磷?；?乙酰膽堿 （活性 ） （失活） 磷?；饬锥?解磷定 神經(jīng)興奮 膽堿酯酶 中毒癥狀 （活性）, 有機(jī)砷、有機(jī)汞化合物： 作用于巰基酶, 非專(zhuān)一性抑制劑 化學(xué)毒氣路易士氣（芥子氣）是砷化物，可與酶 分子的巰基結(jié)合，抑制巰基酶的活性。 二巰基丙醇 (BAL) 又稱(chēng)抗路易士氣，含有兩個(gè)巰 基，可與毒劑結(jié)合，解除重金屬鹽引起的巰基酶 中毒。,路易士氣巰基酶 失活的酶 人畜中毒 （活性） BAL與砷劑結(jié)合物 二巰基丙醇 巰基酶 （活性）,(3)烷化物 含鹵素的烷化物（碘乙酸、碘乙酰胺、鹵乙酰苯等）常用于鑒定酶中巰基。 (4)氰化物、硫化物、CO 與含鐵卟啉的酶中的Fe2+結(jié)合，阻抑細(xì)胞呼吸 (5)青霉素 不可逆抑制糖肽轉(zhuǎn)肽酶(與轉(zhuǎn)肽酶活性部位Ser的OH結(jié)合，使酶失活),（二） 可逆性抑制作用,* 概念 抑制劑通常以非共價(jià)鍵與酶或酶-底物復(fù)合物可逆性結(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。,競(jìng)爭(zhēng)性抑制 非競(jìng)爭(zhēng)性抑制 反競(jìng)爭(zhēng)性抑制,* 類(lèi)型,. 競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用,反應(yīng)模式,定義 抑制劑與底物的結(jié)構(gòu)相似，能與底物競(jìng)爭(zhēng)酶的活性中心，從而阻礙酶底物復(fù)合物的形成，使酶的活性降低。這種抑制作用稱(chēng)為競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用。,特點(diǎn)： 1.I 與 S 結(jié)構(gòu)類(lèi)似, 與酶活性中心上的同一部位結(jié)合。 2.I 的存在阻礙 E 與 S 結(jié)合, E 和 S 親和力, Km 。 3.抑制程度取決于 I 與 E 的相對(duì)親和力大小 （ Ki ）及 I / S 比值：Ki 越大，抑制程度越輕；S I 時(shí)，抑制解除，Vmax 不 變。 4.動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)：Vmax 不變，Km 。,* 舉例,丙二酸與琥珀酸競(jìng)爭(zhēng)琥珀酸脫氫酶,蝶呤 對(duì)氨基苯甲酸 Glu,二氫葉酸合成酶,二氫葉酸,四氫葉酸,嘌呤核苷酸,二氫葉酸還原酶,一碳單位,磺胺類(lèi)藥物,磺胺類(lèi)藥物的抗菌機(jī)理：,TMP,2、非競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用 有些抑制劑可與酶活性中心外的必需基團(tuán)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。底物與抑制劑之間無(wú)競(jìng)爭(zhēng) 關(guān)系，但酶底物抑制劑復(fù)合物 ( ESI ) 不能進(jìn) 一步釋放出產(chǎn)物。,2. 非競(jìng)爭(zhēng)性抑制,* 反應(yīng)模式,非競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑的特點(diǎn)： 1.I 與 S 結(jié)構(gòu)上無(wú)類(lèi)似性，可逆性結(jié)合在酶的不同部位 (活性中心外)，I 既能與 E 結(jié)合，也能與 ES 復(fù)合物結(jié)合成 ESI 化合物。 2.I 的存在并不影響 E 與 S的結(jié)合，Km 不變。 3.抑制程度取決于 I，與 S 無(wú)關(guān)，S不能解除抑制，Vmax。 4.動(dòng)力學(xué)特點(diǎn) ：Km 不變，Vmax。,3、反競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用 有些抑制劑僅與酶和底物形成的中間產(chǎn)物 ES 結(jié) 合，使中間產(chǎn)物 ES 的量下降，既減少?gòu)闹虚g產(chǎn) 物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物的量，也同時(shí)減少?gòu)闹虚g產(chǎn)物解離 出游離酶和底物的量。,. 反競(jìng)爭(zhēng)性抑制,* 反應(yīng)模式,反競(jìng)爭(zhēng)抑制的 特點(diǎn)： 1.I 只與 ES 復(fù)合物結(jié)合。 2.I 的存在促進(jìn)了 E 與 S 的結(jié)合，E 與S 親和，Km。 3.增加 S ，抑制程度, Vmax。 4.動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)：Km，Vmax。,各種可逆性抑制作用的比較,1對(duì)酶的抑制劑的敘述哪些是正確的（ ） A抑制程度與底物濃度無(wú)關(guān)時(shí)呈非競(jìng)爭(zhēng)性抑制 B與酶可逆結(jié)合的抑制均呈競(jìng)爭(zhēng)性抑制 C抑制程度取決于底物和抑制劑相對(duì)比例時(shí)呈競(jìng)爭(zhēng)性抑制 D與酶不可逆結(jié)合的抑制均呈非競(jìng)爭(zhēng)性抑制,2下面關(guān)于最適溫度的論述，正確的是（ ） A溫度遠(yuǎn)低于最適溫度時(shí)，酶實(shí)際上處于失活狀態(tài)，但未變性 B最適溫度是酶的特征常數(shù) C不同底物的最適溫度不同 D在最適溫度以上，隨溫度增高，反應(yīng)速度加快,3.將具有絕對(duì)專(zhuān)一性的酶與底物的關(guān)系，比喻為鎖和鑰匙的關(guān)系還比較恰當(dāng).（ ） 4.米氏常數(shù)是酶的特征常數(shù)，與酶的底物無(wú)關(guān)。（ ）,AC,A,5 二巰基丙醇能夠解除有機(jī)汞、有機(jī)砷化合物的毒性，說(shuō)明此類(lèi)重金屬抑制劑作用于（ ） A-SH B-OH C-NH2 D-COOH 6.有機(jī)磷農(nóng)藥所結(jié)合的膽堿酯酶上的基團(tuán)是（ ） A-COOH B-SH C-OH D-NH2,7關(guān)于酶的抑制作用的敘述，正確的是（ ） A可逆抑制作用是指加入大量底物后可解除抑制劑對(duì)酶活性的抑制 B不可逆抑制作用是指用化學(xué)手段無(wú)法消除的抑制作用 C非專(zhuān)一性不可逆抑制劑對(duì)酶活性的抑制作用可用于了解酶的必需基團(tuán)的種類(lèi) D非競(jìng)爭(zhēng)性抑制屬于不可逆抑制作用,8.改變酶促反應(yīng)體系中的pH，往往影響到酶活性部位的解離狀態(tài)，故對(duì)Vmax有影響，但不影響Km。（ ）,A,C,C,9.在下列pH對(duì)酶反應(yīng)速度的影響作用的敘述中，正確的是（ ） A所有酶的反應(yīng)速度對(duì)pH的曲線都表現(xiàn)為鐘罩形 B最適pH 值是酶的特征常數(shù) CPH不僅影響酶蛋白的構(gòu)象，還會(huì)影響底物的解離，從而影響ES復(fù)合物的形成與解離 D針對(duì)pH對(duì)酶反應(yīng)速度的影響，測(cè)酶活只要嚴(yán)格調(diào)整pH為最適pH，而不需緩沖體系,10.關(guān)于酶的激活劑的敘述錯(cuò)誤的是（ ） A激活劑可能是無(wú)機(jī)離子，中等大小有機(jī)分子和具蛋白質(zhì)性質(zhì)的大分子物質(zhì) B激活劑對(duì)酶不具選擇性 CMg2+是多種激酶及合成酶的激活劑 D作為輔助因子的金屬離子不是酶的激活劑,C,B,變構(gòu)效應(yīng)劑,變構(gòu)調(diào)節(jié) (allosteric regulation),變構(gòu)酶,變構(gòu)部位),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)象改變，從而改變酶的催化活性，此種調(diào)節(jié)方式稱(chēng)變構(gòu)調(diào)節(jié)。,八、酶的別構(gòu)調(diào)節(jié),1.酶的別構(gòu)（變構(gòu)）效應(yīng)： 別構(gòu)酶(Allosteric enzyme)的特點(diǎn)： (1)一般是寡聚酶，由多亞基組成，包括催化部位和調(diào)節(jié)（別構(gòu)）部位 (2)具有別構(gòu)效應(yīng)。指酶和一個(gè)配體（底物，調(diào)節(jié)物）結(jié)合后可以影響酶和另一個(gè)配體（底物）的結(jié)合能力。,相同（均為底物）：同促效應(yīng),不同（效應(yīng)調(diào)節(jié)物）：異促效應(yīng),根據(jù)配體結(jié)合后對(duì) 后繼配體的影響,根據(jù)配體性質(zhì),正協(xié)同效應(yīng),負(fù)協(xié)同效應(yīng),動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)：不符合米曼方程雙曲線。,觀察變構(gòu)酶的底物濃度對(duì)酶促反應(yīng)速度影響時(shí)，可發(fā)現(xiàn)S為一“S”形曲線。這是由于底物對(duì)變構(gòu)酶存在同促正協(xié)同效應(yīng)。,別構(gòu)酶舉例：天冬氨酸轉(zhuǎn)氨甲酰酶，簡(jiǎn)稱(chēng)ATCase,第 4 節(jié) 酶活力的測(cè)定,酶活性: 指酶催化一定化學(xué)反應(yīng)的能力 酶是否存在、含量多少-不直接用重量或體積表示， 用酶活力表示 1酶活力與酶反應(yīng)速度 酶活力用反應(yīng)速度表示酶催化的反應(yīng)速度愈快， 酶活力愈高；速度愈慢酶的活力愈低,一、 酶活力的測(cè)定,所以研究酶的反應(yīng)速度以酶促反應(yīng)的初速度為準(zhǔn)。,一般以測(cè)定產(chǎn)物為好-底物濃度為量，測(cè)定不準(zhǔn)確；產(chǎn)物從無(wú)到有，準(zhǔn)確。,2酶的活力單位,是表示酶量多少的單位， 1個(gè)酶活力國(guó)際單位（IU）: 特定條件下,在1分鐘內(nèi)能轉(zhuǎn)化1微摩（mol）底物的酶量. 條件：溫度25攝氏度,其它條件(pH及底物濃度)均采用最適條件。 “催量”，即Katal 每秒鐘能使1mol/L底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物所需酶量。 1Kat=60106IU,3酶的比活力 酶含量大小，即每毫克蛋白所具有的酶活力單位. 單位：活力U/毫克蛋白o(hù)r 活力U/克 or 活力U/ml） 對(duì)同一種酶來(lái)說(shuō)，比活力愈高，表示酶純度越高。 4酶的轉(zhuǎn)換數(shù)kcat 每秒鐘每個(gè)酶分子轉(zhuǎn)換底物的微摩爾數(shù)（mol） 5.回收率=某純化操作后的總活力/某純化操作前的總活力 純化倍數(shù)=每次比活力/第一次比活力,練習(xí) 1.從肝細(xì)胞中提取的一種蛋白水解酶的粗提液300ml，含有150mg蛋白質(zhì)，總活力為360單位。經(jīng)過(guò)一系列純化步驟后得到的4ml酶制品(含有0.08mg蛋白),總活力為288單位，整個(gè)純化過(guò)程的收率是多少？純化了多少倍？,2.某酶制劑的比活力為42單位1mg蛋白，每ml含12mg蛋白質(zhì)，計(jì)算當(dāng)?shù)孜餄舛冗_(dá)到飽和時(shí)，1ml反應(yīng)液中含： （1）20l酶制劑時(shí)的反應(yīng)初速度 （2）5l酶制劑時(shí)的反應(yīng)初速度（單位為國(guó)際活力單位）； （3）該酶制劑在使用前是否需要稀釋?zhuān)?每ml酶制劑含有4212=504活力單位,（1）20ul酶制劑含有2010-3504=10.08活力單位 酶促反應(yīng)速率為10.08umol/ml.min （2）5ul酶制劑含有510-3504=2.52活力單位,第 五 節(jié) 維生素與輔酶,概 述,定義 維生素(vitamin)是機(jī)體維持正常功能所必需，但在體內(nèi)不能合成或合成量很少，必須由食物供給的一組低分子量有機(jī)物質(zhì)。,分類(lèi):,共同特點(diǎn) 均為非極性疏水的異戊二烯衍生物 不溶于水，溶于脂類(lèi)及脂肪溶劑 在食物中與脂類(lèi)共存，并隨脂類(lèi)一同吸收 吸收的脂溶性維生素在血液與脂蛋白及某些特殊結(jié)合蛋白特異結(jié)合而運(yùn)輸 種類(lèi) VitA, VitD, VitE, VitK,脂溶性維生素,一、維生素A（抗干眼病維生素）,天然形式：A1（視黃醇） A2（3-脫氫視黃醇） 活性形式 ：視黃醇、視黃醛、視黃酸 動(dòng)物肝臟中，尤其是魚(yú)肝中含量最多 維生素A原：-胡蘿卜素,（一）化學(xué)本質(zhì)與性質(zhì),（二）生化作用及缺乏癥 1. 生化作用 構(gòu)成視覺(jué)細(xì)胞內(nèi)感光物質(zhì)（見(jiàn)后圖） 參與糖蛋白的合成，維持上皮組織的分化與健全 其他作用，如影響細(xì)胞的分化 2. 缺乏癥 夜盲癥，干眼病，皮膚干燥等,視紫紅質(zhì),視蛋白,11-順視黃醛,全反視黃醛,暗處,光,視紫紅質(zhì)的合成、分解與視黃醛的關(guān)系,二 、維生素D（抗佝僂病維生素）,種類(lèi)：VitD2（麥角鈣化醇） VitD3（膽鈣化醇） VitD2原：麥角固醇 VitD3原： 7-脫氫膽固醇 麥角固醇VitD2 膽固醇7-脫氫膽固醇VitD3 VitD3的活性形式： 1, 25- (OH)2-VitD3 植物中不存在VD,但有VD原,（一）化學(xué)本質(zhì)和性質(zhì),肝25-羥化酶,維生素D3 （膽鈣化醇）,腎,骨,胎盤(pán)中的 1-羥化酶,1, 25-二羥維生素D3 （1, 25-二羥膽鈣化醇）,在體內(nèi)的轉(zhuǎn)變,24, 25-二羥維生素D3 （24, 25-二羥膽鈣化醇）,腎,骨,胎盤(pán)、軟骨 中的24-羥化酶,1. 生化作用 調(diào)節(jié)鈣磷代謝，維持血鈣和血磷水平，從而維持牙齒和骨骼的正常生長(zhǎng)和發(fā)育。,2. 缺乏癥 兒童佝僂病 成人軟骨病 動(dòng)物肝臟、魚(yú)肝油、蛋黃中含量豐富,（二）生化作用及缺乏癥,三、維生素E (抗不育維生素),（一）化學(xué)本質(zhì)與性質(zhì) 種類(lèi)：生育酚，生育三烯酚 易自身氧化，故能保護(hù)其他物質(zhì)。 （二）生化作用及缺乏癥 生化作用： 1. 抗氧化作用 2. 維持生殖機(jī)能 在麥胚油、玉米油、花生油含量較高,四、維生素K（凝血維生素）,（二）生化作用及缺乏癥 1.生化作用：促進(jìn)凝血酶原的合成 2. 缺乏表現(xiàn): 易出血，貧血和凝血時(shí)間長(zhǎng) 蛋黃、苜蓿、綠色蔬菜和動(dòng)物肝臟含豐富維生素K，另外人體腸道可以合成，故一般不會(huì)缺乏。,（一）化學(xué)本質(zhì)及性質(zhì),天然形式：K1、K2 人工合成：K3、K4,共同特點(diǎn) 易溶于水，故易隨尿液排出。 體內(nèi)不易儲(chǔ)存，必須經(jīng)常從食物中攝取。,種類(lèi) B族維生素（ VB1、VB2、 VB6、 VB12 ） 維生素C、Vpp、泛酸、葉酸、肌醇,水溶性維生素,一、維生素B1（抗神經(jīng)炎維生素）,維生素B1又名硫胺素, 體內(nèi)活性形式為焦磷酸硫胺素(TPP),（一）化學(xué)本質(zhì)及性質(zhì),焦磷酸硫胺素(TPP),TPP是-酮酸氧化脫羧酶的輔酶，也是轉(zhuǎn)酮醇酶的輔酶。 在神經(jīng)傳導(dǎo)中起一定的作用，抑制膽堿酯酶的活性。,（二）生化作用及缺乏癥,1. 生化作用,2. 缺乏癥 腳氣病，末梢神經(jīng)炎,二、維生素B2（核黃素）,（二）生化作用及缺乏癥 生化作用：FMN及FAD是體內(nèi)氧化還原酶的輔基，主要起氫傳遞體的作用。 缺乏癥：口角炎，唇炎，舌炎等。 肝臟、蛋黃、酵母、豆類(lèi)和蔬菜中都含有,（一）化學(xué)本質(zhì)及性質(zhì) 維生素B2又名核黃素 體內(nèi)活性形式為黃素單核苷酸(FMN) 黃素腺嘌呤二核苷酸(FAD),Vit B2,FMN,AMP,FAD,VB2廣泛存在于乳類(lèi)、蛋類(lèi)、肉類(lèi)、谷類(lèi)等。VB2是啤酒中唯一一種含量多的維生素 。 加工、烹飪和儲(chǔ)藏食物過(guò)程中VB2有不同程度的損失。精米中大部分丟失。VB2對(duì)光十分敏感，牛奶中的損失大多是由于光照造成的，因此宜用深色玻璃瓶來(lái)盛裝牛奶。由于VB2在堿性溶液中加熱極易破壞，因而在加工時(shí)應(yīng)避免使用小蘇打等堿性物質(zhì)。,三、泛酸和CoA,（一）化學(xué)本質(zhì)及性質(zhì) 泛酸(pantothenic acid)又名遍多酸 體內(nèi)活性形式為輔酶A(CoA) ?；d體蛋白(ACP) （二）生化作用及缺乏癥 CoA及ACP是?；D(zhuǎn)移酶的輔酶，參與?；霓D(zhuǎn)移作用。 酵母、肝、腎、花生等中含量較多 ，人體腸道可合成，一般不會(huì)缺乏,四、維生素PP,維生素PP包括 尼克酸(nicotinic acid)，煙酸 尼克酰胺(nicotinamide)，煙酰胺,體內(nèi)活性形式 尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+) 尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADP+),（一）化學(xué)本質(zhì)及性質(zhì),Vpp：尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD+） 尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADP+）,OH若為OPO32-,則為NADP+,1. 生化作用 NAD+及NADP+是體內(nèi)多種脫氫酶（如蘋(píng)果酸脫氫酶、乳酸脫氫酶）的輔酶，起傳遞氫的作用。 * 煙酸可維持神經(jīng)系統(tǒng)的正常功能,（二）生化作用及缺乏癥,2. 缺乏癥 癩皮病(皮膚上黑紅色斑點(diǎn)、口炎、腸胃功能失常) 人體可利用色氨酸合成煙酸，大多數(shù)蛋白質(zhì)都含有色氨酸。 玉米不含色氨酸,五、維生素B6,（一）化學(xué)本質(zhì)及性質(zhì) 維生素B6包括吡哆醇，吡哆醛及吡哆胺 體內(nèi)活性形式為磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺,（二）生化作用及缺乏癥 磷酸吡哆醛是氨基酸轉(zhuǎn)氨酶及脫羧酶的輔酶 酵母、蛋黃、肝臟、肉類(lèi)，人體也可合成,目 錄,六、生物素（維生素B7或維生素H）,生化作用 生物素(biotin)是多種羧化酶（如丙酮酸羧化酶）的輔酶，參與CO2的羧化過(guò)程。,與羧基結(jié)合生 成羧基生物素,與賴(lài)氨酸殘基-氨基結(jié)合成生物胞素,目 錄,七、葉酸,生化作用：FH4是一碳單位轉(zhuǎn)移酶的輔酶，參與一碳單位的轉(zhuǎn)移。 缺乏癥：巨幼紅細(xì)胞貧血,（一）化學(xué)本質(zhì)及性質(zhì),（二）生化作用及缺乏癥,葉酸(folic acid)又稱(chēng)蝶酰谷氨酸 體內(nèi)活性形式為四氫葉酸(FH4),葉酸,二氫葉酸還原酶,NADPH+H+,NADP+,二氫葉酸,二氫葉酸還原酶,NADPH+H+,NADP+,四氫葉酸,5, 6, 7, 8-四氫葉酸,目 錄,八、維生素C,生化作用：參與氧化還原反應(yīng)，參與體內(nèi)羥化應(yīng)，促進(jìn)膠原蛋白的合成，促進(jìn)鐵的吸收。 缺乏癥：壞血病,（二）生化作用及缺乏癥,維生素C,脫氫維生素C,目 錄,八、維生素B12,生化作用：參與體內(nèi)甲基轉(zhuǎn)移作用，變位酶反應(yīng) 缺乏癥：巨幼紅細(xì)胞貧血、神經(jīng)疾患 肝臟、牛奶、肉類(lèi)中含量豐富,（一）化學(xué)本質(zhì)及性質(zhì),維生素B12又稱(chēng)鈷胺素 體內(nèi)活性形式為甲基鈷胺素 5 -脫氧腺苷鈷胺素,（二）生化作用及缺乏癥,R：5-脫氧腺苷 5-脫氧腺苷鈷胺素,目 錄,十、硫辛酸,生化作用 硫辛酸(lipoic acid)是硫辛酸乙酰轉(zhuǎn)移酶的輔酶，起轉(zhuǎn)?；饔谩?氧化型,還原型,3酶原所以沒(méi)有活性是因?yàn)椋?A酶蛋白肽鏈合成不完全 B活性中心未形成或未暴露 C酶原是普通的蛋白質(zhì) D缺乏輔酶或輔基 E是已經(jīng)變性的蛋白質(zhì) 4.有機(jī)磷殺蟲(chóng)劑作為乙酰膽堿脂酶的抑制劑是作用于酶活性中心的： A. 巰基 B. 羥基 C. 羧基 D. 咪唑基,1.最適 pH 是酶的特征常數(shù)。 ( ) 2.丙二酸對(duì)琥珀酸脫氫酶的抑制效應(yīng)是 ( ) A.Vmax降低,Km不變 B.Vmax不變,Km降低 C.Vmax不變,Km增加 D.Vmax降低,Km 增加,5.關(guān)于pH對(duì)酶活性的影響， 項(xiàng)不對(duì)。 A. 影響必需基團(tuán)解離狀態(tài) B. 也能影響底物的解離狀態(tài) C. 酶蛋白在一定的pH范圍內(nèi)發(fā)揮最高活性 D. 破壞蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu),8.常見(jiàn)的酶活性中心的必需基團(tuán)有： A半胱氨酸和胱氨酸的巰基 B組氨酸的咪唑基 C谷氨酸，天冬氨酸的側(cè)鏈羧基 D絲氨酸的羥基 9.維生素B2在體內(nèi)可轉(zhuǎn)化為哪種成分？ A.NAD+ B.CoASH C.TPP D.FAD 10.缺乏維生素D與下列哪種病癥有關(guān)？ A.口角炎 B. 腳氣病 C.壞血病 D.佝僂病 11.含有金屬元素的維生素是： A.B2 B.B6 C.PP D.B12,6. 關(guān)于溫度對(duì)酶活性的影響，下列哪項(xiàng)敘述不對(duì)？ A.最適溫度使酶的特征常數(shù) B.溫度降低酶促反應(yīng)減慢 C.高溫能使大多數(shù)酶變性 D.在一定范圍內(nèi)溫度可加速酶促反應(yīng) 7.關(guān)于酶的非競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用的說(shuō)法哪些是正確的？ A增加底物濃度能減少抑制劑的影響 BVm降低 C抑制劑結(jié)構(gòu)與底物無(wú)相似之處 DKm值不變,14.下列哪種維生素具有抗氧化作用？ A.硫胺素 B.核黃素 C.鈷胺素 D.生育酚 15.與血液凝固有關(guān)的維生素是： A. 維生素A B.維生素D C.維生素K D