王鏡巖生化課件4酶PPT學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1王鏡巖生化課件王鏡巖生化課件4酶酶第2頁/共70頁第3頁/共70頁第4頁/共70頁 ，純化步驟純化步驟 級分體積級分體積 （ml） 總蛋白總蛋白 （mg） 活力活力 （U） 比活比活（U/mg）粗提取液粗提取液 1860 6720 13440 2丙酮分級丙酮分級80960960015凝膠層析凝膠層析80300870029離子交換離子交換2290423047豬腎氨基?；父鱾€(gè)步驟純化數(shù)據(jù)豬腎氨基?；父鱾€(gè)步驟純化數(shù)據(jù)第5頁/共70頁無催無催化化催催化化反應(yīng)反應(yīng)劑劑產(chǎn)產(chǎn)物物自自由由能能活化活化能能過渡過渡態(tài)態(tài)自由能變自由能變化化自自由由能能第6頁/共70頁 第7頁/共70頁。第8頁/共70

2、頁第9頁/共70頁第10頁/共70頁第11頁/共70頁第12頁/共70頁第13頁/共70頁酶濃酶濃度度反反應(yīng)應(yīng)速速度度第14頁/共70頁第15頁/共70頁酶濃度固定，反應(yīng)速度與底物濃度之間的關(guān)系酶濃度固定，反應(yīng)速度與底物濃度之間的關(guān)系底物濃度底物濃度零級反應(yīng)零級反應(yīng)一級反應(yīng)一級反應(yīng)第16頁/共70頁： VmaxS （4.2） KmS第17頁/共70頁第18頁/共70頁第19頁/共70頁第20頁/共70頁第21頁/共70頁第22頁/共70頁第23頁/共70頁第24頁/共70頁 第25頁/共70頁 競爭性抑制劑一與酶結(jié)合就阻止了底物與酶的結(jié)合，所以說底物、抑制劑與酶的結(jié)合是競爭性的。競爭性抑制劑一

3、與酶結(jié)合就阻止了底物與酶的結(jié)合，所以說底物、抑制劑與酶的結(jié)合是競爭性的。 只要底物濃度濃度足夠大，酶仍然可以被底物飽和，就象沒有抑制劑存在時(shí)一樣，即最大反應(yīng)速度應(yīng)當(dāng)是不變的。只要底物濃度濃度足夠大，酶仍然可以被底物飽和，就象沒有抑制劑存在時(shí)一樣，即最大反應(yīng)速度應(yīng)當(dāng)是不變的。 因此在有競爭性抑制劑存在下，因此在有競爭性抑制劑存在下， 不變，但不變，但增加。增加。 吲哚是胰凝乳蛋白酶的競爭性，這是由于酶作用的底物吲哚是胰凝乳蛋白酶的競爭性，這是由于酶作用的底物Trp的側(cè)鏈中含有吲哚基。的側(cè)鏈中含有吲哚基。第26頁/共70頁第27頁/共70頁第28頁/共70頁第29頁/共70頁第30頁/共70頁第3

4、1頁/共70頁第32頁/共70頁第33頁/共70頁 另外，磺胺藥是以對氨基苯磺酰胺為主要成分的消炎藥（殺菌藥），它的結(jié)構(gòu)非常類似于細(xì)菌生長繁殖所需要的葉酸中對氨基苯甲酸，葉酸在二氫葉酸合成酶的催化下生成二氫葉酸，所以磺胺藥與葉酸競爭結(jié)合二氫葉酸合成酶，因此磺胺藥是細(xì)菌二氫葉酸合成酶的競爭性抑制劑。另外，磺胺藥是以對氨基苯磺酰胺為主要成分的消炎藥（殺菌藥），它的結(jié)構(gòu)非常類似于細(xì)菌生長繁殖所需要的葉酸中對氨基苯甲酸，葉酸在二氫葉酸合成酶的催化下生成二氫葉酸，所以磺胺藥與葉酸競爭結(jié)合二氫葉酸合成酶，因此磺胺藥是細(xì)菌二氫葉酸合成酶的競爭性抑制劑。 人由于可以直接從食物中獲得葉酸，所以基本上不受磺胺藥。

5、但細(xì)菌不能利用外源的葉酸。人由于可以直接從食物中獲得葉酸，所以基本上不受磺胺藥。但細(xì)菌不能利用外源的葉酸。第34頁/共70頁磺胺藥中的主要成分磺胺藥中的主要成分 葉葉 酸酸第35頁/共70頁第36頁/共70頁第37頁/共70頁第38頁/共70頁 胃蛋白酶胃蛋白酶鐘形曲鐘形曲線線第39頁/共70頁第40頁/共70頁第41頁/共70頁第42頁/共70頁第43頁/共70頁。第44頁/共70頁內(nèi)在途徑內(nèi)在途徑外在途徑外在途徑血管損傷血管損傷組織因組織因子子交聯(lián)的血纖維蛋白交聯(lián)的血纖維蛋白第45頁/共70頁第46頁/共70頁第47頁/共70頁第48頁/共70頁第49頁/共70頁第50頁/共70頁這種類型

6、的調(diào)節(jié)稱為反饋抑制。一個(gè)調(diào)節(jié)酶有一個(gè)位于它的催化中心以外的第二個(gè)配體結(jié)合部位，這個(gè)部位稱為調(diào)節(jié)部位。酶構(gòu)象的變化是與一個(gè)別構(gòu)激活劑或抑制劑和酶的調(diào)節(jié)部位的結(jié)合有關(guān)，這種構(gòu)象的變化傳遞給酶的活性部位，活性部位形狀的變化改變了酶的活性。這種類型的調(diào)節(jié)稱為反饋抑制。一個(gè)調(diào)節(jié)酶有一個(gè)位于它的催化中心以外的第二個(gè)配體結(jié)合部位，這個(gè)部位稱為調(diào)節(jié)部位。酶構(gòu)象的變化是與一個(gè)別構(gòu)激活劑或抑制劑和酶的調(diào)節(jié)部位的結(jié)合有關(guān)，這種構(gòu)象的變化傳遞給酶的活性部位，活性部位形狀的變化改變了酶的活性。第51頁/共70頁第52頁/共70頁第53頁/共70頁 。第54頁/共70頁第55頁/共70頁齊變模型齊變模型第56頁/共70頁

7、第57頁/共70頁第58頁/共70頁第59頁/共70頁第60頁/共70頁 第61頁/共70頁第62頁/共70頁第63頁/共70頁 要點(diǎn)歸納要點(diǎn)歸納 1. 酶是生物催化劑。酶的顯著特點(diǎn)是催化效率高，具有底物和反應(yīng)的特異性，以及可調(diào)節(jié)性。除了某些酶是生物催化劑。酶的顯著特點(diǎn)是催化效率高，具有底物和反應(yīng)的特異性，以及可調(diào)節(jié)性。除了某些RNA之外，絕大部分酶是蛋白質(zhì)，或是帶有輔助因子的蛋白質(zhì)。酶可以按照它們催化的反應(yīng)類型分為六大類：脫氫酶、轉(zhuǎn)移酶、水解酶、裂解酶、異構(gòu)酶和合成酶。之外，絕大部分酶是蛋白質(zhì)，或是帶有輔助因子的蛋白質(zhì)。酶可以按照它們催化的反應(yīng)類型分為六大類：脫氫酶、轉(zhuǎn)移酶、水解酶、裂解酶、

8、異構(gòu)酶和合成酶。 2. 比活是每毫克酶蛋白所具有的酶活力單位數(shù)，比活測定是酶純化的監(jiān)測指標(biāo)，對同一種酶來說，比活越高，酶的純度越高。比活是每毫克酶蛋白所具有的酶活力單位數(shù)，比活測定是酶純化的監(jiān)測指標(biāo)，對同一種酶來說，比活越高，酶的純度越高。 3. 酶也和其他催化劑一樣，可以通過降低反應(yīng)的活化能來提高反應(yīng)速度，使反應(yīng)快速達(dá)到平衡點(diǎn)，但酶不能改變平衡點(diǎn)酶也和其他催化劑一樣，可以通過降低反應(yīng)的活化能來提高反應(yīng)速度，使反應(yīng)快速達(dá)到平衡點(diǎn)，但酶不能改變平衡點(diǎn)。 第64頁/共70頁 4. 酶活性部位是一個(gè)具有三維結(jié)構(gòu)的疏水裂隙，除了含有疏水性氨基酸殘基，還含有少量的極性氨基酸殘基，極性氨基酸常常參與酶的催

9、化反應(yīng)。酶活性部位的可離子化和可反應(yīng)的氨基酸殘基形成酶的催化中心。酶活性部位是一個(gè)具有三維結(jié)構(gòu)的疏水裂隙，除了含有疏水性氨基酸殘基，還含有少量的極性氨基酸殘基，極性氨基酸常常參與酶的催化反應(yīng)。酶活性部位的可離子化和可反應(yīng)的氨基酸殘基形成酶的催化中心。 5. 酶催化的兩個(gè)主要模式是酸堿催化和共價(jià)催化。在酸堿催化中，活性部位的弱酸給出質(zhì)子，而堿接收質(zhì)子，質(zhì)子轉(zhuǎn)移可以促進(jìn)反應(yīng)進(jìn)行；在共價(jià)催化中，底物或底物中的質(zhì)子與酶共價(jià)結(jié)合形成反應(yīng)的中間產(chǎn)物。酶催化的兩個(gè)主要模式是酸堿催化和共價(jià)催化。在酸堿催化中，活性部位的弱酸給出質(zhì)子，而堿接收質(zhì)子，質(zhì)子轉(zhuǎn)移可以促進(jìn)反應(yīng)進(jìn)行；在共價(jià)催化中，底物或底物中的質(zhì)子與酶共

10、價(jià)結(jié)合形成反應(yīng)的中間產(chǎn)物。 6. 酶促反應(yīng)速度的提高很大程度上依賴于底物與酶的結(jié)合。底物靠近和定向于酶的活性部位，使得活性部位的反應(yīng)物濃度急劇增高，將大大加速酶促反應(yīng)的速度。底物誘導(dǎo)酶結(jié)合，一旦酶結(jié)合底物后又使底物變形，當(dāng)?shù)孜镞_(dá)到過渡態(tài)時(shí)，酶對底物的親和力最大，使反應(yīng)活化能降低，容易將底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物。酶促反應(yīng)速度的提高很大程度上依賴于底物與酶的結(jié)合。底物靠近和定向于酶的活性部位，使得活性部位的反應(yīng)物濃度急劇增高，將大大加速酶促反應(yīng)的速度。底物誘導(dǎo)酶結(jié)合，一旦酶結(jié)合底物后又使底物變形，當(dāng)?shù)孜镞_(dá)到過渡態(tài)時(shí)，酶對底物的親和力最大，使反應(yīng)活化能降低，容易將底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物。 第65頁/共70頁7. 酶動(dòng)

11、力學(xué)測定常常是測定反應(yīng)的起始速度。酶促反應(yīng)的第一步是形成非共價(jià)的酶酶動(dòng)力學(xué)測定常常是測定反應(yīng)的起始速度。酶促反應(yīng)的第一步是形成非共價(jià)的酶-底物復(fù)合物。酶促反應(yīng)相對于酶濃度是一級反應(yīng)，相對于底物濃度的變化表現(xiàn)出典型的雙曲線特征。當(dāng)酶被底物飽和時(shí)達(dá)到最大反應(yīng)速度底物復(fù)合物。酶促反應(yīng)相對于酶濃度是一級反應(yīng)，相對于底物濃度的變化表現(xiàn)出典型的雙曲線特征。當(dāng)酶被底物飽和時(shí)達(dá)到最大反應(yīng)速度Vmax 。米氏。米氏(Michaelis-Menten)方程描述了這樣的動(dòng)力學(xué)行為。方程描述了這樣的動(dòng)力學(xué)行為。8. 米氏常數(shù)米氏常數(shù)Km等于最大反應(yīng)速度一半時(shí)的底物濃度，等于最大反應(yīng)速度一半時(shí)的底物濃度，Km是酶的特征

12、常數(shù)。通過雙倒數(shù)作圖法很容易獲得是酶的特征常數(shù)。通過雙倒數(shù)作圖法很容易獲得Km和和Vmax。酶的催化常數(shù)（。酶的催化常數(shù)（kcat）或轉(zhuǎn)換數(shù)等于每個(gè)酶分子（或是每個(gè)活性部位）每秒鐘轉(zhuǎn)換底物（轉(zhuǎn)換成產(chǎn)物）的最大分子數(shù)，在數(shù)值上）或轉(zhuǎn)換數(shù)等于每個(gè)酶分子（或是每個(gè)活性部位）每秒鐘轉(zhuǎn)換底物（轉(zhuǎn)換成產(chǎn)物）的最大分子數(shù)，在數(shù)值上kcat等于等于Vmax除以總酶濃度。當(dāng)除以總酶濃度。當(dāng)kcat很小可以忽略時(shí)，很小可以忽略時(shí)，Km是酶對底物親和力的量度：是酶對底物親和力的量度：Km越小，表明酶對底物親和力越大。越小，表明酶對底物親和力越大。第66頁/共70頁 9. 酶促反應(yīng)速度受抑制劑的影響。酶抑制劑可分為可

13、逆和不可逆抑制劑?？赡嬉种苿┡c酶非共價(jià)結(jié)合，可逆抑制包括競爭性抑制（酶促反應(yīng)速度受抑制劑的影響。酶抑制劑可分為可逆和不可逆抑制劑。可逆抑制劑與酶非共價(jià)結(jié)合，可逆抑制包括競爭性抑制（Km增加，而增加，而Vmax不變）、反競爭性抑制（不變）、反競爭性抑制（Km和和Vmax都成比例地減少）、非競爭性抑制（都成比例地減少）、非競爭性抑制（Vmax減少，減少，Km不變）；不可逆抑制劑與酶活性部位的功能基團(tuán)共價(jià)結(jié)合。利用不可逆抑制劑處理酶，有可能獲得活性部位氨基酸殘基的信息和解釋酶催化的機(jī)制。不變）；不可逆抑制劑與酶活性部位的功能基團(tuán)共價(jià)結(jié)合。利用不可逆抑制劑處理酶，有可能獲得活性部位氨基酸殘基的信息和解

14、釋酶催化的機(jī)制。 10. 酶促反應(yīng)受酶促反應(yīng)受pH和溫度的影響，大多數(shù)酶都存在一個(gè)最適和溫度的影響，大多數(shù)酶都存在一個(gè)最適pH和最適溫度，但最適和最適溫度，但最適pH和最適溫度都不是酶的特征常數(shù)。在最適和最適溫度都不是酶的特征常數(shù)。在最適pH和最適溫度下酶促反應(yīng)具有最大反應(yīng)速度，大多數(shù)酶的反應(yīng)速度和最適溫度下酶促反應(yīng)具有最大反應(yīng)速度，大多數(shù)酶的反應(yīng)速度-pH以及反應(yīng)速度以及反應(yīng)速度-溫度曲線是鐘形曲線。溫度曲線是鐘形曲線。 第67頁/共70頁 11. 許多蛋白酶都是以酶原形式合成的，在合適的條件下酶原通過有選擇的蛋白水解被激活，這一過程稱為酶原激活。血液凝固取決于酶原激活的級聯(lián)反應(yīng)和許多凝血因

15、子。級聯(lián)反應(yīng)是一個(gè)信號放大的過程。許多蛋白酶都是以酶原形式合成的，在合適的條件下酶原通過有選擇的蛋白水解被激活，這一過程稱為酶原激活。血液凝固取決于酶原激活的級聯(lián)反應(yīng)和許多凝血因子。級聯(lián)反應(yīng)是一個(gè)信號放大的過程。 12. 某些酶是調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)代謝速度的關(guān)鍵酶。在反饋抑制中，途徑的終產(chǎn)物往往抑制該途徑的第一個(gè)酶。一些稱為別構(gòu)酶的調(diào)節(jié)酶的活性受到特殊的調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)劑可逆地結(jié)合在別構(gòu)酶的調(diào)節(jié)部位（常常是底物結(jié)合部位以外的部位）。調(diào)節(jié)劑可以是抑制劑或激活劑；調(diào)節(jié)劑也可以是底物本身或其他代謝物。某些酶是調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)代謝速度的關(guān)鍵酶。在反饋抑制中，途徑的終產(chǎn)物往往抑制該途徑的第一個(gè)酶。一些稱為別構(gòu)酶的調(diào)節(jié)

16、酶的活性受到特殊的調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)劑可逆地結(jié)合在別構(gòu)酶的調(diào)節(jié)部位（常常是底物結(jié)合部位以外的部位）。調(diào)節(jié)劑可以是抑制劑或激活劑；調(diào)節(jié)劑也可以是底物本身或其他代謝物。 第68頁/共70頁 13. 別構(gòu)酶一般都是寡聚酶。別構(gòu)酶表現(xiàn)出的動(dòng)力學(xué)曲線是別構(gòu)酶一般都是寡聚酶。別構(gòu)酶表現(xiàn)出的動(dòng)力學(xué)曲線是S形。別構(gòu)調(diào)節(jié)劑通過控制形。別構(gòu)調(diào)節(jié)劑通過控制R（對底物親和性高的構(gòu)象）（對底物親和性高的構(gòu)象） T（對底物親和性低的構(gòu)象）的比例改變調(diào)節(jié)酶的（對底物親和性低的構(gòu)象）的比例改變調(diào)節(jié)酶的Km或或vmax值。其他調(diào)節(jié)酶的活性也可以通過共價(jià)修飾調(diào)節(jié)，常見的共價(jià)修飾是酶的磷酸化。磷酸化常發(fā)生在酶活性部位的絲氨酸、蘇氨酸和酪氨