酶的分子結(jié)構(gòu)與功能.ppt

1、酶的分子結(jié)構(gòu)與臨床,有些疾病的發(fā)病機理直接或間接和酶的異?；蛎富钚允艿揭种葡嚓P(guān)。 絡(luò)氨酸酶-白化病 許多疾病也可引起酶的異常，這種異常又使病情加重,酶的質(zhì)、量與活性的異常均可引起某些疾病,酶的不同形式,單體酶(monomeric enzyme)： 僅具有三級結(jié)構(gòu)的酶。 寡聚酶(oligomeric enzyme)： 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(multienzyme system)： 由幾種不同功能的酶彼此聚合形成的多酶復(fù)合物。 多功能酶(multifunctional enzyme) 或串聯(lián)酶(tandem enzyme)： 一些多酶體系在進化過程中由于基因的融合

2、，多種不同 催化功能存在于一條多肽鏈中，這類酶稱為多功能酶,酶的分子組成中常含有輔助因子,單純酶 (simple enzyme) 結(jié)合酶 (conjugated enzyme,小分子有機化合物是一些化學(xué)穩(wěn)定的小分子物質(zhì)，稱為輔酶 (coenzyme,主要作用是參與酶的催化過程，在反應(yīng)中傳遞電子、質(zhì)子或一些基團,小分子有機化合物的分子結(jié)構(gòu)中常含有維生素或維生素類物質(zhì)。 激素代謝障礙或維生素類物質(zhì)缺乏可引起某些酶的異常,金屬離子是最多見的輔助因子,1）參與催化反應(yīng)，傳遞電子； 2）在酶與底物間起橋梁作用； 3）穩(wěn)定酶的構(gòu)象； 4）中和陰離子，降低反應(yīng)的靜電斥力等,酶的工作原理,酶與一般催化劑的共同

3、點： 在反應(yīng)前后沒有質(zhì)和量的變化； 只能催化熱力學(xué)允許的化學(xué)反應(yīng)； 只能加速可逆反應(yīng)的進程，而不改變反應(yīng)的平衡點,同工酶,同工酶 (isoenzyme)是指催化相同的化學(xué)反應(yīng)，而酶蛋白的分子結(jié)構(gòu)理化性質(zhì)乃至免疫學(xué)性質(zhì)不同的一組酶。 同工酶是由不同基因編碼的多肽鏈，或由同一基因轉(zhuǎn)錄生成的不同mRNA所翻譯的不同多肽鏈組成的蛋白質(zhì)。 同工酶存在于同一種屬或同一個體的不同組織或同一細(xì)胞的不同亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)中，它使不同的組織、器官和不同的亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)具有不同的代謝特征。這為同工酶用來診斷不同器官的疾病提供了理論依據(jù),一）酶促反應(yīng)具有極高的效率 （二）酶促反應(yīng)具有高度的特異性 絕對特異性(absolute s

4、pecificity)：只能作用于特定結(jié)構(gòu)的底物，進行一種專一的反應(yīng)，生成一種特定結(jié)構(gòu)的產(chǎn)物 。如脲酶僅催化尿素水解。 相對特異性(relative specificity)：作用于一類化合物或一種化學(xué)鍵。如磷酸酶水解磷酸酯鍵。 立體結(jié)構(gòu)特異性(stereospecificity)：作用于立體異構(gòu)體中的一種。如糖代謝酶僅作用于D-葡萄糖,三）酶促反應(yīng)的可調(diào)節(jié)性,二、酶通過促進底物形成過渡態(tài)而提高反應(yīng)速率,一）酶比一般催化劑更有效地降低反應(yīng)活化能,誘導(dǎo)契合作用使酶與底物密切結(jié)合 鄰近效應(yīng)與定向排列使諸底物正確定位于酶的活性中心 表面效應(yīng)使底物分子去溶劑化,二）酶-底物復(fù)合物的形成有利于底物轉(zhuǎn)變成

5、過渡態(tài),酶底物復(fù)合物,過渡態(tài),三）酶的催化機制呈多元催化作用,一般酸-堿催化作用(general acid-base catalysis) 質(zhì)子傳遞 2.共價催化作用(covalent catalysis) 酶與底物形成瞬間共價鍵，然后再水解 3.親核催化作用(nucleophilic catalysis) 酶活性中心提供電子給過渡態(tài)中間物,酶促反應(yīng)動力學(xué),酶促反應(yīng)動力學(xué)：研究各種因素對酶促反應(yīng)速率的影響，并加以定量的闡述。 影響因素包括：酶濃度、底物濃度、pH、溫度、抑制劑、激活劑等,一、底物濃度對反應(yīng)速率影響的作圖呈矩形雙曲線 二、底物足夠時酶濃度對反應(yīng)速率的影響呈直線關(guān)系 三、溫度對反應(yīng)

6、速率的影響具有雙重性 四、pH通過改變酶和底物分子解離狀態(tài)影響反應(yīng)速率 五、抑制劑可逆地或不可逆地降低酶促反應(yīng)速率 六、激活劑可加快酶促反應(yīng)速率,酶的調(diào)節(jié),一、調(diào)節(jié)酶實現(xiàn)對酶促反應(yīng)速率的快速調(diào)節(jié) （一）變構(gòu)酶通過變構(gòu)調(diào)節(jié)酶的活性 變構(gòu)調(diào)節(jié) (allosteric regulation,變構(gòu)效應(yīng)劑 (allosteric effector,變構(gòu)酶 (allosteric enzyme,變構(gòu)部位 (allosteric site,變構(gòu)酶常為多個亞基構(gòu)成的寡聚體，具有協(xié)同效應(yīng),酶的變構(gòu)調(diào)節(jié)是體內(nèi)代謝途徑的重要快速調(diào)節(jié)方式之一,二）酶的化學(xué)修飾調(diào)節(jié)是通過某些化學(xué)基團與酶的共價結(jié)合與分離實現(xiàn)的,三）酶原

7、的激活使無活性的酶原轉(zhuǎn)變成有催化活性的酶,三）酶原的激活使無活性的酶原轉(zhuǎn)變成有催化活性的酶,誘導(dǎo)作用(induction) 阻遏作用(repression,一）酶蛋白合成可被誘導(dǎo)或阻遏,溶酶體蛋白酶降解途徑（不依賴ATP的降解途徑） 非溶酶體蛋白酶降解途徑（又稱依賴ATP和泛素的降解途徑,二）酶降解的調(diào)控與一般蛋白質(zhì)降解途徑相同,酶與醫(yī)學(xué)的關(guān)系,一、酶和疾病密切相關(guān),有些疾病的發(fā)病機理直接或間接和酶的異?；蛎富钚允艿揭种葡嚓P(guān)。 許多疾病也可引起酶的異常，這種異常又使病情加重。 激素代謝障礙或維生素缺乏可引起某些酶的異常。 酶活性受到抑制多見于中毒性疾病,一）酶的質(zhì)、量與活性的異常均可引起某些疾病,2血清酶對某些疾病的診斷具有更重要的價值,三）酶和某些疾病的治療關(guān)系密切,許多藥物可通過抑制生物體內(nèi)的某些酶來達到治療目的。 通過阻斷相應(yīng)的酶活性，以達到遏制腫瘤生長的目的。 酶還可以直接用于治療目的,二、酶在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用領(lǐng)域廣泛,一）酶作為試劑用于臨床檢驗和科學(xué)研究,酶法分析即酶偶聯(lián)測定法(enzyme coupled assays)，是利用酶作為分析試劑，對一些酶的活性、底物濃度、激活劑、抑制劑等進行定量分析的一種方法,1酶法分析是以酶作為工具對化合物和酶活性進行定量分析的一種方法,2酶標(biāo)記測定法是酶學(xué)與免疫學(xué)相結(jié)合的一種測定方法,3工具酶廣泛地應(yīng)用于分子克隆領(lǐng)