3.第三章 酶ppt課件

1、問(wèn)題問(wèn)題1：酶在哪里？：酶在哪里？問(wèn)題問(wèn)題2：酶的功能是什么？：酶的功能是什么？催化生化反應(yīng)催化生化反應(yīng)問(wèn)題問(wèn)題3：酶與檢驗(yàn)醫(yī)學(xué)有什么關(guān)系？：酶與檢驗(yàn)醫(yī)學(xué)有什么關(guān)系？二、酶的不同形式二、酶的不同形式蛋白質(zhì)部分：酶蛋白蛋白質(zhì)部分：酶蛋白 (apoenzyme) (apoenzyme)輔助因子輔助因子(cofactor) (cofactor) 金屬離子金屬離子小分子有機(jī)化合物小分子有機(jī)化合物全酶全酶(holoenzyme)(holoenzyme)(outline) 1.輔助因子類型輔助因子類型(1) 輔酶輔酶 (coenzyme)：與酶蛋白結(jié)合疏松，可用：與酶蛋白結(jié)合疏松，可用透析或超濾的方法除去

2、。透析或超濾的方法除去。 (2) 輔基輔基 (prosthetic group)：與酶蛋白結(jié)合緊密，：與酶蛋白結(jié)合緊密，不能用透析或超濾的方法除去。不能用透析或超濾的方法除去。4.金屬酶金屬酶(metalloenzyme) 其金屬離子與酶結(jié)合緊密，提取過(guò)程中不易丟其金屬離子與酶結(jié)合緊密，提取過(guò)程中不易丟失。失。 5.金屬激活酶金屬激活酶(metal-activated enzyme) 其金屬離子為酶的活性所必需，但與酶的結(jié)合其金屬離子為酶的活性所必需，但與酶的結(jié)合不甚緊密。不甚緊密。6.金屬離子的作用金屬離子的作用 (1) 穩(wěn)定酶的構(gòu)象。穩(wěn)定酶的構(gòu)象。 (2) 參與催化反應(yīng)，傳遞電子。參與催化

3、反應(yīng)，傳遞電子。 (3) 在酶與底物間起橋梁作用。在酶與底物間起橋梁作用。 (4) 中和陰離子，降低反應(yīng)中的靜電斥力等。中和陰離子，降低反應(yīng)中的靜電斥力等。7.小分子有機(jī)化合物的作用小分子有機(jī)化合物的作用 反應(yīng)中起運(yùn)載體作用，傳遞電子、質(zhì)子或其他基團(tuán)。反應(yīng)中起運(yùn)載體作用，傳遞電子、質(zhì)子或其他基團(tuán)。族維生素與輔酶或輔基的關(guān)系族維生素與輔酶或輔基的關(guān)系維生素維生素輔酶或輔基輔酶或輔基轉(zhuǎn)移的基團(tuán)轉(zhuǎn)移的基團(tuán)維生素維生素B1 (硫胺素硫胺素)焦磷酸硫胺素焦磷酸硫胺素(TPP)醛基醛基維生素維生素B2 (核黃素核黃素)黃素單核苷酸黃素單核苷酸(FMN)黃素腺嘌呤二核苷酸黃素腺嘌呤二核苷酸(FAD)氫原子氫

4、原子(質(zhì)子質(zhì)子)氫原子氫原子(質(zhì)子質(zhì)子)維生素維生素PP(尼克酰胺尼克酰胺)尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+，輔酶，輔酶)尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADP+ ，輔酶，輔酶)氫原子氫原子(質(zhì)子質(zhì)子)氫原子氫原子(質(zhì)子質(zhì)子)維生素維生素B6(吡哆醛，吡哆胺吡哆醛，吡哆胺)磷酸吡哆醛，磷酸吡哆胺磷酸吡哆醛，磷酸吡哆胺氨基氨基泛酸泛酸輔酶輔酶A?；；锼厣锼厣锼厣锼囟趸级趸既~酸葉酸四氫葉酸四氫葉酸一碳單位一碳單位維生素維生素B12 鈷胺素輔酶類鈷胺素輔酶類一碳單位一碳單位1.習(xí)慣命名法習(xí)慣命名法推薦名稱推薦名稱(1) 依據(jù)酶所催化的

5、底物命名，如淀粉酶等。依據(jù)酶所催化的底物命名，如淀粉酶等。(2) 依據(jù)催化反應(yīng)類型命名，如脫氫酶、轉(zhuǎn)氨酶等。依據(jù)催化反應(yīng)類型命名，如脫氫酶、轉(zhuǎn)氨酶等。(3) 綜合上述兩項(xiàng)原則命名，如乳酸脫氫酶等。綜合上述兩項(xiàng)原則命名，如乳酸脫氫酶等。 2. 系統(tǒng)命名法系統(tǒng)命名法系統(tǒng)名稱系統(tǒng)名稱(二二) 酶的分類酶的分類1.氧化還原酶類氧化還原酶類(oxidoreductases)2.轉(zhuǎn)移酶類轉(zhuǎn)移酶類 (transferases )3.水解酶類水解酶類 (hydrolases)4.裂解酶類裂解酶類 (lyases)5.異構(gòu)酶類異構(gòu)酶類( isomerases)6.合成酶類合成酶類 (ligases, synth

6、etases)(一一)酶的活性酶的活性 是指酶催化化學(xué)反應(yīng)的能力，其衡是指酶催化化學(xué)反應(yīng)的能力，其衡量的標(biāo)準(zhǔn)是酶促反應(yīng)速度。量的標(biāo)準(zhǔn)是酶促反應(yīng)速度。(三三)酶的活性單位酶的活性單位1. 國(guó)際單位國(guó)際單位(IU) 在特定的條件下，每分鐘催在特定的條件下，每分鐘催化化1mol底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物所需的酶量為一個(gè)國(guó)際底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物所需的酶量為一個(gè)國(guó)際單位。單位。 2. 催量單位催量單位 催量催量(kat)是指在特定條件下，每是指在特定條件下，每秒鐘使秒鐘使mol底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物所需的酶量。底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物所需的酶量。 3. kat與與IU的換算：的換算： 1 IU=16.6710-9 kat 酶的催化效率通常

7、比非催化反應(yīng)高酶的催化效率通常比非催化反應(yīng)高1081020倍，比一般催化劑高倍，比一般催化劑高1071013倍。倍。二、高度的特異性二、高度的特異性一種酶只能作用于一種立體異構(gòu)底物。一種酶只能作用于一種立體異構(gòu)底物。三、酶催化活性的可調(diào)節(jié)性三、酶催化活性的可調(diào)節(jié)性(一一) 對(duì)酶生成與降解量的調(diào)節(jié)。對(duì)酶生成與降解量的調(diào)節(jié)。(二二) 酶催化活性的調(diào)節(jié)。酶催化活性的調(diào)節(jié)。酶促反應(yīng)受多種因素的調(diào)控，以適應(yīng)機(jī)體酶促反應(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)。中包括三方面的調(diào)節(jié)。四、酶催化活性的不穩(wěn)定性四、酶催化活性的

8、不穩(wěn)定性 酶的本質(zhì)是蛋白質(zhì)，凡是影響蛋白質(zhì)酶的本質(zhì)是蛋白質(zhì)，凡是影響蛋白質(zhì)生物學(xué)活性的因素都能影響酶的活性。生物學(xué)活性的因素都能影響酶的活性?；钚灾行幕蚍Q活性部位活性中心或稱活性部位(active site)，指，指必需基團(tuán)在空間結(jié)構(gòu)上彼此靠近，組成具有必需基團(tuán)在空間結(jié)構(gòu)上彼此靠近，組成具有特定空間結(jié)構(gòu)的區(qū)域，能與底物特異結(jié)合并特定空間結(jié)構(gòu)的區(qū)域，能與底物特異結(jié)合并將底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物。將底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物。結(jié)合基團(tuán)結(jié)合基團(tuán)(binding group)(binding group)與底物相結(jié)合與底物相結(jié)合催化基團(tuán)催化基團(tuán)(catalytic group)(catalytic group)催化底物轉(zhuǎn)變

9、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)有的空間位于活性中心以外，維持酶活性中心應(yīng)有的空間構(gòu)象所必需。構(gòu)象所必需。2.活性中心外的必需基團(tuán)活性中心外的必需基團(tuán)(二二)必需基團(tuán)必需基團(tuán) (essential group) 酶分子中氨基酸殘基側(cè)酶分子中氨基酸殘基側(cè)鏈的化學(xué)基團(tuán)中，一些與酶鏈的化學(xué)基團(tuán)中，一些與酶活性密切相關(guān)的化學(xué)基團(tuán)。活性密切相關(guān)的化學(xué)基團(tuán)。+底底 物物 活性中心以外活性中心以外的必需基團(tuán)的必需基團(tuán)結(jié)合基團(tuán)結(jié)合基團(tuán)催化基團(tuán)催化基團(tuán) 活性中心活性中心 (一一)酶原酶原 有些酶在細(xì)有些酶在細(xì)胞內(nèi)合成或初分胞內(nèi)合成或初分泌時(shí)無(wú)活性，此泌時(shí)無(wú)活性，此無(wú)活性前體稱為無(wú)活性

10、前體稱為酶原。酶原。(二二)酶原的激活酶原的激活 酶原在一定條酶原在一定條件下，水解掉一個(gè)件下，水解掉一個(gè)或幾個(gè)短肽，形成或幾個(gè)短肽，形成或暴露出活性中心，或暴露出活性中心，轉(zhuǎn)化為有活性酶的轉(zhuǎn)化為有活性酶的過(guò)程。過(guò)程。(三三)激活過(guò)程激活過(guò)程特定的肽鏈水解特定的肽鏈水解酶酶 原原分子構(gòu)象發(fā)生改變分子構(gòu)象發(fā)生改變酶的活性中心形成酶的活性中心形成在特定在特定條件下條件下賴賴?yán)i纈天天天天天天天天甘甘異異賴賴?yán)i纈天天天天天天天天纈纈組組絲絲甘甘異異纈纈組組絲絲(四四) 酶原激活的意義酶原激活的意義1.避免酶對(duì)細(xì)胞進(jìn)行自身消化，并使酶在特避免酶對(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。定的

11、部位和環(huán)境中發(fā)揮作用。2.有的酶原可以視為酶的儲(chǔ)存形式。在需要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?；饔?。(一一)活化分子與活化能活化分子與活化能反應(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(guò)過(guò) 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 1.活化能：底物分子從基態(tài)轉(zhuǎn)變到活化態(tài)所需的能量?；罨埽旱孜锓肿訌幕鶓B(tài)轉(zhuǎn)變到活化態(tài)所需的能量。2.活化分子：從基態(tài)轉(zhuǎn)變

12、到活化態(tài)的底物分子?；罨肿樱簭幕鶓B(tài)轉(zhuǎn)變到活化態(tài)的底物分子。(二二)酶催化作用機(jī)制酶催化作用機(jī)制1.酶作用的專一性假說(shuō)酶作用的專一性假說(shuō)（1鎖鑰學(xué)說(shuō)鎖鑰學(xué)說(shuō)（2誘導(dǎo)契合學(xué)說(shuō)誘導(dǎo)契合學(xué)說(shuō)酶底物復(fù)合物酶底物復(fù)合物 E + S E + P ES （1鎖鑰學(xué)說(shuō)鎖鑰學(xué)說(shuō)酶與底物相互接近時(shí)，其結(jié)構(gòu)相互誘導(dǎo)、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)相互變形和相互適應(yīng)，進(jìn)而相互結(jié)合。這一過(guò)程稱為酶程稱為酶- -底物結(jié)合的誘導(dǎo)契合假說(shuō)底物結(jié)合的誘導(dǎo)契合假說(shuō) 。（2誘導(dǎo)契合學(xué)說(shuō)誘導(dǎo)契合學(xué)說(shuō)2.鄰近效應(yīng)與定向排列鄰近效應(yīng)與定向排列3.多元催化多元催化4.表面效應(yīng)表面效應(yīng)一些代謝物

13、可與某些酶分子活性中心外的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)方式稱變構(gòu)調(diào)節(jié)。酶的催化活性，此種調(diào)節(jié)方式稱變構(gòu)調(diào)節(jié)。(influencing factor of Enzyme-Catalyzed Reaction)EEEEEEEEEEEE當(dāng)?shù)孜餄舛容^低時(shí)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)速度與底物濃度成正比。VS表示表示SaVSEEEEEEEEEEEE隨著底物濃度的增高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)速度不再成正比例加速。bVS當(dāng)?shù)孜餄舛雀哌_(dá)極大時(shí)當(dāng)?shù)孜餄舛雀哌_(dá)極大

14、時(shí)反應(yīng)速度不再增加，達(dá)最大速度。反應(yīng)速度不再增加，達(dá)最大速度。EEEEEEEEEEEEcE + S k1k2k3ESE + PS：底物濃度：底物濃度V：不同：不同S時(shí)的反應(yīng)速度時(shí)的反應(yīng)速度Vmax：最大反應(yīng)速度：最大反應(yīng)速度m：米氏常數(shù)：米氏常數(shù)VmaxS Km + S (1) Vmax是酶完全被底物飽和時(shí)的反應(yīng)速度，是酶完全被底物飽和時(shí)的反應(yīng)速度，與酶濃度成正比，與酶濃度成正比，Vmax=K3 E，如果酶的總濃度，如果酶的總濃度已知，可從已知，可從Vmax計(jì)算計(jì)算 動(dòng)力學(xué)常數(shù)動(dòng)力學(xué)常數(shù)K3。0 V E 當(dāng)當(dāng)SE時(shí)，時(shí)，Vmax = k3 E 酶濃度對(duì)反應(yīng)速度的影響酶濃度對(duì)反應(yīng)速度的影響 (二

15、二)最適溫度最適溫度酶促反應(yīng)速度最大時(shí)的環(huán)境酶促反應(yīng)速度最大時(shí)的環(huán)境溫度。溫度。(三三) 應(yīng)用意義應(yīng)用意義溫度溫度 C V0.51.02.01.50 10 20 30 40 50 60 溫度對(duì)淀粉酶活性的影響溫度對(duì)淀粉酶活性的影響 如生物樣本的低溫保存、如生物樣本的低溫保存、高溫高壓滅菌等。高溫高壓滅菌等。 四、四、 pH對(duì)反應(yīng)速度的影響對(duì)反應(yīng)速度的影響0V pH pH對(duì)某些酶活性的影響對(duì)某些酶活性的影響 246810(一一) 強(qiáng)酸、強(qiáng)堿強(qiáng)酸、強(qiáng)堿可使酶變性失活?？墒姑缸冃允Щ?。(二二) 最適最適pH 酶酶催化活性最大時(shí)的催化活性最大時(shí)的環(huán)境環(huán)境pH。(三三)體內(nèi)大部分酶體內(nèi)大部分酶最適最適p

16、H為中性，為中性，例外如例外如胃蛋白酶胃蛋白酶(一一) 遺傳性酶缺乏疾病，如白化病，蠶遺傳性酶缺乏疾病，如白化病，蠶豆病，苯丙酮酸尿癥等。豆病，苯丙酮酸尿癥等。(二二) 中毒性疾病，如有機(jī)磷中毒，氰化中毒性疾病，如有機(jī)磷中毒，氰化物中毒等。物中毒等。白化病，酪氨酸酶缺乏，不能將酪氨酸白化病，酪氨酸酶缺乏，不能將酪氨酸轉(zhuǎn)變成黑色素轉(zhuǎn)變成黑色素(一一)血清漿酶的測(cè)定血清漿酶的測(cè)定 1血清血清(漿漿)功能性酶的測(cè)定功能性酶的測(cè)定 2血清血清(漿漿)非功能性酶的測(cè)定非功能性酶的測(cè)定 在血漿中發(fā)揮其特異催化作用的酶，故稱血漿功能性酶，如卵磷脂膽固醇?；D(zhuǎn)移酶和脂蛋白酯酶等。 在血漿中的濃度很低，來(lái)自于全身各組織在血漿中的濃度很低，來(lái)自于全身各組織細(xì)胞，在血漿中沒(méi)有實(shí)際的功能，被稱做非功細(xì)胞，在血漿中沒(méi)有實(shí)際的功能，被稱做非功能性酶。能性酶。 如轉(zhuǎn)氨酶、淀粉酶等。如轉(zhuǎn)氨酶、淀粉酶等。 腫瘤標(biāo)志物腫瘤標(biāo)志物(二二) 同工酶同工酶(isoenzyme) 1.定義定義 是指催化相同的化學(xué)反應(yīng)，而酶蛋白是指催化相同的化學(xué)反應(yīng)，而酶蛋白的