第三章--酶(3)

1、商洛職業(yè)技術(shù)學(xué)院教案教案首頁課程名稱生物化學(xué)序次6專業(yè)班級(jí)2009級(jí)護(hù)理授課教師王文玉職稱副教授類型理論學(xué)時(shí)2授課題目(章,節(jié))第三章 酶 第四節(jié) 影響酶催化作用的因素第五節(jié) 酶的分類與命名第六節(jié) 酶與醫(yī)學(xué)教學(xué)目的與要求1.掌握底物濃度對(duì)酶促反應(yīng)速度的影響，Km與Vmax的意義。2.熟悉酶濃度對(duì)酶促反應(yīng)速度的影響。3.了解激活劑對(duì)酶催化作用的影響。4.掌握抑制劑對(duì)酶促反應(yīng)的影響。5.熟悉溫度、pH對(duì)酶促反應(yīng)的影響。6.熟悉酶與醫(yī)學(xué)的關(guān)系。教學(xué)重點(diǎn)1. 底物濃度對(duì)酶促反應(yīng)速度的影響，Km與Vmax2. 抑制劑對(duì)酶催化作用的影響。教學(xué)難點(diǎn)1. 底物濃度對(duì)酶促反應(yīng)速度的影響2. 競(jìng)爭(zhēng)性抑制與非競(jìng)爭(zhēng)抑

2、制教學(xué)方法和手段課堂講述和多媒體教學(xué)相結(jié)合復(fù)習(xí)內(nèi)容B族維生素與輔酶的關(guān)系（5分鐘）。使用教材全國(guó)醫(yī)藥類高職高專“十二五”規(guī)劃教材生物化學(xué)邱烈王文玉主編，第四軍醫(yī)大學(xué)衛(wèi)生出版社， 2010年1月第1版。實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)為本校自編生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)。教 案 續(xù) 頁基 本 內(nèi) 容輔助手段和時(shí)間分配第四節(jié) 影響酶催化作用的因素影響酶促反應(yīng)速度的因素主要有底物濃度、酶濃度、pH、溫度、激活劑和抑制劑等。當(dāng)研究某一因素對(duì)酶促反應(yīng)速度的影響時(shí)，應(yīng)保持反應(yīng)體系中的其他因素不變，單獨(dú)變動(dòng)待研究的因素。酶促反應(yīng)速度通常是指酶促反應(yīng)的初速度，此時(shí)反應(yīng)近乎單向進(jìn)行。一 、底物濃度對(duì)反應(yīng)速度的影響底物濃度對(duì)酶促反應(yīng)的影響呈矩形雙

3、曲線關(guān)系。1.當(dāng)S較低時(shí)，增加底物濃度，反應(yīng)速度隨S的增加而增加，兩者呈正比關(guān)系。2.隨著S濃度進(jìn)一步增加，反應(yīng)速度不再呈正比例增加，增加的幅度逐漸變小。3.當(dāng)S增加到一定程度時(shí) ，繼續(xù)增加S，反應(yīng)速度不再增加，達(dá)到最大。此反應(yīng)速度稱為最大反應(yīng)速度。這種現(xiàn)象可用中間產(chǎn)物學(xué)說解釋。在酶促反應(yīng)中產(chǎn)物的生成量與中間產(chǎn)物的濃度呈正比。（一）米-曼氏方程式1913年L.Michaelis和M.L.Menten提出了反應(yīng)速度與底物濃度關(guān)系的數(shù)學(xué)方程式，即著名的米-曼氏方程式，簡(jiǎn)稱米氏方程式（Michaelis equation）：（二）Km與Vmax的意義1Km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

4、濃度，其單位為mol/L。當(dāng)V1/2Vmax時(shí)，代入米氏方程得：2Km值是酶的特征性常數(shù)之一，Km只與酶的結(jié)構(gòu)、酶催化的底物和反應(yīng)環(huán)境（如pH、溫度等）有關(guān)，與酶的濃度無關(guān)。3Km可用來表示酶對(duì)底物的親和力。Km值愈小，表示達(dá)到最大反應(yīng)速度時(shí)所需的底物濃度愈低，酶與底物的親和力愈大。反之，Km值愈大，酶與底物的親和力則愈小。4. Km值可用來判斷酶的天然底物或最適底物。如果一種酶同時(shí)有幾種底物時(shí)，對(duì)每一種底物都有特定的Km，其中Km最小的底物則是該酶的天然底物或最適底物。5. Vmax是酶完全被底物飽和時(shí)的反應(yīng)速度，與酶濃度呈正比二、酶濃度的影響在酶促反應(yīng)體系中，當(dāng)?shù)孜餄舛却蟠蟪^酶濃度足以使

5、酶飽和時(shí)，反應(yīng)速度與酶濃度呈正比關(guān)系。即酶濃度越大，反應(yīng)速度越大。即=kE。三、溫度反應(yīng)速度的影響溫度對(duì)酶促反應(yīng)速度具有雙重影響。升高溫度一方面使酶促反應(yīng)速度加快；同時(shí)也使酶蛋白變性加速，使反應(yīng)速度減慢。綜合這兩方面因素，使酶促反應(yīng)速度最快時(shí)的環(huán)境溫度稱為酶的最適溫度。溫血?jiǎng)游矬w內(nèi)酶的最適溫度多在3540之間。環(huán)境溫度低于最適溫度時(shí)，升高溫度加快反應(yīng)速度這一效應(yīng)起主導(dǎo)作用。溫度每升高10，反應(yīng)速度可加快12倍。環(huán)境溫度高于最適溫度時(shí)，升高溫度，反應(yīng)速度則因酶蛋白變性而減慢。溫度升高到60以上時(shí)，大多數(shù)酶開始變性；80時(shí)，多數(shù)酶的變性不可逆轉(zhuǎn)。低溫使酶的活性降低但并不使酶破壞。溫度回升后，酶又能

6、恢復(fù)活性。臨床上低溫麻醉、酶、疫苗等生物制劑則低溫保存。四、pH反應(yīng)速度的影響pH對(duì)酶促反應(yīng)速度的影響，通常為一“鐘形”曲線，即pH過高或過低均可導(dǎo)致酶催化活性的下降。酶催化活性最高時(shí)溶液的pH值就稱為酶的最適pH。人體內(nèi)大多數(shù)酶的最適pH在6.58.0之間。 不同的酶最適pH不同，體內(nèi)大多數(shù)酶的最適pH接近中性。但也有例外，如胃蛋白酶的最適pH約為1.8，肝精氨酸酶最適pH為9.8。五、激活劑的影響使酶從無活性變?yōu)橛谢钚曰蚴姑富钚栽黾拥奈镔|(zhì)稱酶的激活劑。激活劑包括金屬離子（Mg2+、K+等）和小分子有機(jī)物（膽汁酸鹽等）。有的激活劑是酶促反應(yīng)必不可少的，如果缺乏酶將沒有活性，此類激活劑稱為必需

7、激活劑。大多數(shù)金屬離子屬此類。有些激活劑當(dāng)它們不存在時(shí)，酶仍有催化活性，但活性較低，加入激活劑后，酶的催化活性顯著提高，此類激活劑稱為非必需激活劑。如膽汁酸鹽對(duì)胰脂肪酶的激活。Cl-是唾液淀粉酶的非必需激活劑。六、抑制劑的影響凡能使酶活性降低而不引起酶蛋白變性的物質(zhì)統(tǒng)稱為酶的抑制劑(I)。其抑制作用可分為不可逆性抑制與可逆性抑制兩類。不可逆性抑制此類抑制劑與酶活性中心上的必需基團(tuán)以共價(jià)鍵結(jié)合，使酶失去活性，用透析、超濾等方法不能將其去除，酶活性難以恢復(fù)。這種抑制作用稱為不可逆抑制。例如農(nóng)藥1059、敵百蟲、敵敵畏等有機(jī)磷化合物能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。造成乙酰膽

8、堿在體內(nèi)積蓄，出現(xiàn)膽堿能神經(jīng)過度興奮而出現(xiàn)一系列中毒癥狀。解磷定能與有機(jī)磷殺蟲劑結(jié)合，使膽堿酯酶游離而恢復(fù)活性。低濃度的重金屬離子Hg2、Ag等及As3能與酶分子的巰基共價(jià)結(jié)合，使酶失活?；瘜W(xué)毒氣路易士氣是一種含砷的化合物，能抑制體內(nèi)巰基酶而引起人蓄中毒。二巰基丙醇或二巰基丁二酸分子中含有2個(gè)巰基，可與毒劑結(jié)合，使巰基酶的活性恢復(fù)而進(jìn)行解毒?？赡嫘砸种拼祟愐种苿┮苑枪矁r(jià)鍵與酶或酶-底物結(jié)合可逆性結(jié)合，使酶活性降低或喪失，用透析或超濾等方法能去除以直接，使酶恢復(fù)活性。1.競(jìng)爭(zhēng)性抑制 概念： 抑制劑和底物的結(jié)構(gòu)相似，可與底物競(jìng)爭(zhēng)同一酶的活性中心，從而阻礙酶與底物結(jié)合，使酶促反應(yīng)速度減慢，這種抑制稱

9、競(jìng)爭(zhēng)性抑制。 特點(diǎn)：（1）I與S的結(jié)構(gòu)相似，兩者競(jìng)爭(zhēng)同一酶的活性中心。 （2）I與酶的活性中心結(jié)合后，酶不能發(fā)揮催化作用。 （3）可通過增大S減弱或解除抑制。 （4）Vmax不變，Km增大。 原理：磺胺類藥物對(duì)某些細(xì)菌的抑制作用即是典型代表。根據(jù)競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用的特點(diǎn)，服用磺胺類藥物時(shí)必須保持血液中藥物的濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于對(duì)氨基苯甲酸的濃度，以達(dá)到有效的抑菌作用。對(duì)氨基苯甲酸 磺胺類藥物許多抗代謝物如抗癌藥氨甲蝶呤（MTX）、5-氟尿嘧啶（5-FU）、6-巰基嘌呤（6-MP）等，都是相應(yīng)酶的競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑，均通過競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用達(dá)到治療目的。2. 非競(jìng)爭(zhēng)性抑制 概念：抑制劑與底物的結(jié)構(gòu)不相似，不與底物競(jìng)爭(zhēng)

10、酶的活性中心，而是與酶的活性中心以外的必需基團(tuán)結(jié)合，使酶活性降低，這種抑制稱為非競(jìng)爭(zhēng)性抑制。特點(diǎn)：（1）抑制劑結(jié)構(gòu)與底物的分子結(jié)構(gòu)不相似。 （2）抑制劑與酶活性中心外的必需基團(tuán)結(jié)合。 （3）抑制作用的強(qiáng)弱取決于I，不能通過增加S減弱或解除抑制。 （4）Vmax降低，Km不變。ES轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)物的量減少，同時(shí)也使酶不能從中間產(chǎn)物中游離出第五節(jié) 酶的分類與命名一、酶的分類根據(jù)國(guó)際酶學(xué)委員會(huì)（IEC）的規(guī)定，按照酶促反應(yīng)性質(zhì)酶可分為6大類：1氧化還原酶類 2轉(zhuǎn)移酶類 3水解酶類 4裂解酶類5異構(gòu)酶類 6合成酶類（或連接酶類） 國(guó)際酶學(xué)委員會(huì)還根據(jù)酶所催化的化學(xué)鍵的特點(diǎn)和參加反應(yīng)的基團(tuán)的不同，將上述每一大

11、類又進(jìn)一步分為亞類、亞亞類。每種酶的分類編號(hào)均由4個(gè)數(shù)字組成，數(shù)字前冠以EC。編號(hào)中第1個(gè)數(shù)字表示該酶屬于哪一大類酶；第2個(gè)數(shù)字表示該酶屬于哪一亞類；第3個(gè)數(shù)字表示亞-亞類；第四個(gè)數(shù)字是此酶在亞-亞類中的排序。每個(gè)數(shù)字之間用“”分隔。如乳酸脫氫酶的編號(hào)為11127。二、酶的命名1.習(xí)慣命名法 根據(jù)酶催化的底物、反應(yīng)性質(zhì)以及酶的來源命名。習(xí)慣命名法簡(jiǎn)單，使用時(shí)間長(zhǎng)，但缺乏系統(tǒng)性。2. 系統(tǒng)命名法 國(guó)際酶學(xué)委員會(huì)以酶的分類為依據(jù)于1961年提出了系統(tǒng)命名法。規(guī)定每一種酶均有一個(gè)系統(tǒng)名稱。它標(biāo)明了酶的所有底物與反應(yīng)性質(zhì)，底物名稱之間用“：”分隔。系統(tǒng)命名法雖然合理，但名稱過長(zhǎng)，過于復(fù)雜。為了應(yīng)用方便

12、，國(guó)際酶學(xué)委員會(huì)又從每種酶的數(shù)個(gè)習(xí)慣名稱中選定一個(gè)簡(jiǎn)便實(shí)用的推薦名稱。第六節(jié) 酶與醫(yī)學(xué)一、酶與疾病的發(fā)生1.遺傳性疾病 至今已發(fā)現(xiàn)數(shù)千種先天性代謝病是由于遺傳性酶缺陷引起的。如酪氨酸酶缺乏會(huì)引起白化病。2.中毒性疾病 酶活性受抑制也將引起疾病。如有機(jī)磷農(nóng)藥中毒是由于膽堿酯酶活性受抑制所致；氰化物中毒是由于細(xì)胞色素氧化酶受抑制所致。二、酶與疾病的診斷1某些組織器官受損造成細(xì)胞破壞或細(xì)胞膜通透性增高，使細(xì)胞內(nèi)某些酶大量釋放入血。如急性肝炎時(shí)，血清丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶活性升高；急性胰腺炎時(shí)，血清和尿中淀粉酶活性升高。2細(xì)胞的轉(zhuǎn)換率或細(xì)胞的增殖增快使其特異的標(biāo)志性酶釋放入血。如前列腺癌患者血中酸性磷酸酶活

13、性增加。3.酶的合成增加或清除受阻。如佝僂病患者，成骨細(xì)胞活性增強(qiáng)，合成堿性磷酸酶增加；肝硬化時(shí)血清堿性磷酸酶不能及時(shí)清除，膽管阻塞時(shí)該酶不能及時(shí)排泄，均引起血清中該酶活性增高。4酶的合成障礙或活性受抑制。如肝功能嚴(yán)重受損時(shí)，凝血酶原、等凝血因子合成減少，血中的含量降低；有機(jī)磷酸農(nóng)藥中毒時(shí)，紅細(xì)胞中膽堿酯酶活性降低。三、酶與疾病的治療臨床上許多藥物對(duì)疾病的治療時(shí)通過抑制生物體內(nèi)某些酶的活性來發(fā)揮作用的。如6-巰基嘌呤、5-氟尿嘧啶等抑制核酸代謝途徑中相關(guān)酶的活性，從而達(dá)到抑制腫瘤細(xì)胞增殖的目的。前述磺胺類藥物就是抑制了敏感菌體內(nèi)的二氫葉酸合成酶而達(dá)到治療目的。酶還可作為藥物用于臨床治療。如幫助

14、消化的藥物胃蛋白酶、胰蛋白酶、胰淀粉酶等；用于消炎的藥物溶菌酶、菠蘿蛋白酶等；防止血栓形成以及溶解血栓的藥物鏈激酶、尿激酶和纖溶酶等。然而酶是蛋白質(zhì)，有抗原性，因此酶作為藥物在應(yīng)用上受到一定限制。四、酶與醫(yī)學(xué)研究1.作為試劑用于臨床檢驗(yàn) 檢測(cè)體液中某些化學(xué)成分和酶活性的改變，從而幫助診斷某些疾病。2.作為工具酶用于科研17分鐘幻燈片：底物濃度對(duì)酶促反應(yīng)速度的影響幻燈片：米氏方程及Km值3分鐘5分鐘溫度對(duì)酶促反應(yīng)速度的影響5分鐘幻燈片：pH對(duì)酶促反應(yīng)速度的影響5分鐘20分鐘幻燈片：有機(jī)磷農(nóng)藥對(duì)膽堿酯酶活性抑制反應(yīng)式幻燈片：有機(jī)磷農(nóng)藥對(duì)膽堿酯酶活性抑制反應(yīng)式路易士氣對(duì)巰基酶的抑制幻燈片：競(jìng)爭(zhēng)性抑制

15、的概念、反應(yīng)過程及特點(diǎn)磺胺類藥物的作用機(jī)制幻燈片：非競(jìng)爭(zhēng)抑制的概念、機(jī)制及特點(diǎn)反競(jìng)爭(zhēng)抑制的概念、機(jī)制及特點(diǎn)10分鐘酶的分類幻燈片：一些酶的命名舉例。5分鐘10分鐘 教 案 末 頁小 結(jié)10分鐘底物對(duì)反應(yīng)速度德影響呈矩形雙曲線的關(guān)系，可用米氏方程式表示。Km為酶促反應(yīng)速度為最大反應(yīng)速度一半時(shí)的底物濃度，Km值可用來表示酶對(duì)底物的親和力和用來判斷酶的天然底物或最適底物。酶促反應(yīng)速度最快時(shí)的環(huán)境溫度稱酶的最適溫度。在某一pH時(shí)，酶活性最大，此環(huán)境pH稱酶的最適pH。凡能使酶從無活性變?yōu)橛谢钚曰蚴姑富钚栽黾拥奈镔|(zhì)稱酶的激活劑。凡能使酶活性下降而不引起酶蛋白變性的物質(zhì)統(tǒng)稱酶的抑制劑，其抑制作用可分為不可逆性抑制與可逆性抑制。可逆性抑制作用包括競(jìng)爭(zhēng)性抑制、非競(jìng)爭(zhēng)性抑制和反競(jìng)爭(zhēng)性抑制。酶與醫(yī)學(xué)關(guān)系非常密切。酶的異常引起許多疾