酶在生物體內(nèi)的重要性x課件

1、Enzyme第 七 章 酶1謝謝閱讀2020-5-23酶在生物體內(nèi)的重要性新陳代謝是生命活動的基礎，是生命活動最重要的特征。而構成新陳代謝的許多復雜而有規(guī)律的物質(zhì)變化和能量變化，都是在酶（enzyme）催化下進行的。生物的生長發(fā)育、繁殖、遺傳、運動、神經(jīng)傳導等生命活動都與酶的催化過程緊密相關，可以說，沒有酶的參與，生命活動一刻也不能進行。2謝謝閱讀2020-5-23生活中的酶SOD加酶洗衣粉唾液淀粉酶谷丙轉氨酶（谷草轉氨酶）3謝謝閱讀2020-5-23酶學研究簡史公元前兩千多年，我國已有釀酒記載,曲作“媒”（通假酶）催化谷物淀粉發(fā)酵。一百余年前，Pasteur認為發(fā)酵是酵母細胞生命活動的結果。

2、1833-1835年 Payen和Persoz從麥芽抽提物中制備出使淀粉糖化的物質(zhì)，后來稱為淀粉酶1836年 Theodor Schwann發(fā)現(xiàn)消化酶-胃蛋白酶1839-1897年 60年關于酵母的爭論，認為只有完整的活酵母才有發(fā)酵功能1877年，Kuhne首次提出Enzyme一詞。1894年 加酶食品的第一次商業(yè)化生產(chǎn)1897年，Buchner兄弟用不含細胞的酵母提取液，實現(xiàn)了發(fā)酵。1890年， Emil Fischer建立鑰匙-鎖理論 4謝謝閱讀2020-5-231908-1913年 在皮革軟化過程中酶取代糞便1926年，Sumner首次從刀豆中提純出脲酶結晶，科學家發(fā)現(xiàn)酶是蛋白質(zhì) 。19

3、41-1943年 生產(chǎn)胰島素和胰蛋白酶的新方法 1963年 堿性蛋白酶-洗滌劑用酶的突破 1965-1974年 淀粉工業(yè)的重大突破 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。1984-1986年 第一個由基因修飾的微生物 (GMO) 生產(chǎn)的酶 1992年 建立用于酶工業(yè)生產(chǎn)的克隆表達1995年，Jack W.Szostak研究室首先報道了具有DNA連接酶活性DNA片段，稱為脫氧核酶(deoxyribozyme)。5謝謝閱讀2020-5-23 酶的應用工業(yè)農(nóng)業(yè)生活醫(yī)學6謝謝閱讀2020-5-23酶的研究意義酶的高效和專一性是普通化學催化劑無法比擬的

4、，對酶研究的成果將給催化理論、催化劑設計、藥物設計、藥理、疾病診斷和治療以及遺傳變異等提供理論依據(jù)和新的認識。 7謝謝閱讀2020-5-23第一節(jié) 酶的概念目前將生物催化劑分為兩類蛋白質(zhì) 、 核酸酶是一類由活細胞產(chǎn)生的，對其特異底物具有高效催化作用生物大分子，絕大部分酶是蛋白質(zhì)。8謝謝閱讀2020-5-23關于酶化學本質(zhì)的分歧上世紀80年代初，Cech和Altman分別發(fā)現(xiàn)了具有催化活性的RNA，這引起了對酶定義的分歧。有人認為，“酶是具有催化活性的蛋白質(zhì)”，所以具有催化活性的RNA屬于一類新發(fā)現(xiàn)的具有催化活性的生物大分子，應該給它們起一個新的名字。也有人認為，“酶是具有催化活性的生物大分子”

5、，具有催化活性的RNA是酶新發(fā)現(xiàn)的成員，以前認為酶的化學本質(zhì)都是蛋白質(zhì)的概念是錯誤的。9謝謝閱讀2020-5-23對RNA型催化劑的命名Cech等人取RNA的詞頭（ribonucleic acid）和酶的詞尾（enzyme）將具有催化活性的RNA命名為“ribozyme”。從這個名稱來看，ribozyme是和enzyme并列的一類物質(zhì)，而不是屬于enzyme的一類物質(zhì)。在英漢生物學詞匯（第二版）中，對ribozyme的翻譯是這樣的：“核酶，核糖核酸擬酶，酶性核糖核酸”。ribozyme至今還沒有一個得到大家公認的準確譯名,目前最常用的是“核酶”。曾經(jīng)有人提出造一個新字來翻譯ribozyme，即

6、“ ”，但沒有得到大家的認可。 10謝謝閱讀2020-5-23抗體酶(Abzymes)1986年，Schulz和Lerner兩個實驗室同時報道他們成功地得到了具有酶催化活性的抗體。這就是抗體酶?？贵w酶是用過渡態(tài)底物的類似物作為半抗原，免疫動物得到的抗體，這種抗體就可能具有酶活力。11謝謝閱讀2020-5-23 酶的催化特點The Characteristic and Mechanism of Enzyme-Catalyzed Reaction 12謝謝閱讀2020-5-23酶與一般催化劑的共同點在反應前后沒有質(zhì)和量的變化；只能催化熱力學允許的化學反應；只能加速可逆反應的進程，而不改變反應的平衡

7、點;用量少而催化效率高能降低反應活化能13謝謝閱讀2020-5-23催化過程與非催化過程自由能的變化14謝謝閱讀2020-5-23（一）酶促反應具有極高的效率 一、 酶促反應的特點比非催化反應高1081020倍，比一般催化劑高1071013倍。15謝謝閱讀2020-5-23一種酶僅作用于一種或一類化合物，或一定的化學鍵，催化一定的化學反應并生成一定的產(chǎn)物。酶的這種特性稱為酶的特異性或專一性。* 酶的特異性(specificity)（二）酶促反應具有高度的專一性16謝謝閱讀2020-5-23根據(jù)酶對其底物結構選擇的嚴格程度不同，酶的特異性可大致分為以下3種類型：絕對特異性(absolute sp

8、ecificity)：只能作用于特定結構的底物，進行一種專一的反應，生成一種特定結構的產(chǎn)物 。 相對特異性(relative specificity)：作用于一類化合物或一種化學鍵。立體結構特異性(stereo specificity)：作用于立體異構體中的一種，包括旋光異構專一性和幾何異構專一性17謝謝閱讀2020-5-23相對專一性族專一性或基團專一性： 它們只對反應鍵一側的基團有嚴格要求，而對反應鍵的另一側基團沒有要求，如-D-葡萄糖苷酶水解葡萄糖的糖苷鍵，而不管糖苷配基是什么。鍵專一性： 它們只對反應的鍵有要求，對鍵兩側的基團都沒有要求，如酯酶催化酯鍵的水解，而不管是乙酸乙酯還是丙酸甲

9、酯。 18謝謝閱讀2020-5-23-葡糖苷酶19謝謝閱讀2020-5-23（三）酶促反應的可調(diào)節(jié)性對酶生成與降解量的調(diào)節(jié)酶催化效力的調(diào)節(jié)通過改變底物濃度對酶進行調(diào)節(jié)等酶促反應受多種因素的調(diào)控，以適應機體對不斷變化的內(nèi)外環(huán)境和生命活動的需要。其中包括三方面的調(diào)節(jié)。20謝謝閱讀2020-5-23（四）反應條件溫和，易失活反應都是在常溫常壓下進行由于酶是蛋白質(zhì)，凡能使蛋白質(zhì)變性的因素都能使酶失活。失活因素：高溫、強酸、強堿等21謝謝閱讀2020-5-23（五）無副反應淀粉酶催化淀粉水解只產(chǎn)生麥芽糖和葡萄糖，而無其他化合物。22謝謝閱讀2020-5-23第二節(jié) 酶的命名與分類The Naming a

10、nd Classification of Enzyme23謝謝閱讀2020-5-23一、酶的命名1. 習慣命名法推薦名稱 1）根據(jù)作用的底物命名 2）根據(jù)催化反應的類型命名2. 國際系統(tǒng)命名法系統(tǒng)名稱系統(tǒng)名稱底物（兩種底物用“：”隔開）催化反應的類型24謝謝閱讀2020-5-23一些酶的命名舉例25謝謝閱讀2020-5-23二、酶的分類1.氧化還原酶類(oxidoreductases)2.轉移酶類 (transferases )3.水解酶類 (hydrolases)4.裂解酶類 (lyases)5.異構酶類( isomerases)6.合成酶類 (ligases, synthetases)26

11、謝謝閱讀2020-5-23氧化還原酶類（oxido-reductases）氧化還原酶類是催化氧化還原反應的酶，又可分為氧化酶和脫氫酶兩類。（1）氧化酶類催化O2氧化底物的反應，生成H2O2或H2O。 AH2 + O2 A + H2O2 2AH2 + O2 2A + 2H2O（2）脫氫酶類需要輔酶（NAD+）或輔酶（NADP+）作為受氫體，催化底物氧化脫氫反應。 AH2 + NAD(P)+ A + NAD(P)H + H+27謝謝閱讀2020-5-23轉移酶類（transferases）轉移酶類催化基團從一個底物上轉到另一個底物上的反應。 AX + B A + BX28謝謝閱讀2020-5-23

12、水解酶類（hydrolases）水解酶類催化水解反應。 A-B + H2O A-OH + BH29謝謝閱讀2020-5-23裂合酶類（lyases）裂合酶類催化從底物上移去一個基團，而留下雙鍵的反應或其逆反應。 A-B A + B 30謝謝閱讀2020-5-23異構酶類（isomerases）異構酶類催化各種同分異構體之間的轉變。此類酶包括消旋酶、差向異構酶、順反異構酶、分子內(nèi)氧化還原酶、分子內(nèi)轉移酶和分子內(nèi)裂解酶等。 A B31謝謝閱讀2020-5-23合成酶類（ synthatases）合成酶類催化一切必須與ATP分解相偶聯(lián)，并由兩種物質(zhì)（雙分子）合成一種物質(zhì)的反應。 A + B + AT

13、P A-B + ADP +Pi 或 A + B + ATP A-B + AMP +Pii32謝謝閱讀2020-5-23命名：EC a.b.c.d表示含義：EC enzyme commisiona. 表示六大類中的某一類b. 每類酶中的亞類c. 表示亞亞類d. 在亞亞類中的排序按照系統(tǒng)分類命名法，一個酶只有一個名稱和編號 33謝謝閱讀2020-5-23第三節(jié)酶的分子結構與功能The Molecular Structure and Function of Enzyme 34謝謝閱讀2020-5-23酶的不同形式單體酶：僅具有三級結構的酶。寡聚酶：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

14、：由幾種不同功能的酶彼此聚合形成的多酶復合物。多功能酶或串聯(lián)酶：一些多酶體系在進化過程中由于基因的融合，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。35謝謝閱讀2020-5-23一、 酶的分子組成蛋白質(zhì)部分：酶蛋白 (apoenzyme)輔助因子(cofactor) 金屬離子小分子有機化合物全酶(holoenzyme)結合酶：蛋白質(zhì)+非蛋白質(zhì)基團轉移反應單純酶 ：純蛋白質(zhì)單純水解反應36謝謝閱讀2020-5-23*各部分在催化反應中的作用酶蛋白決定反應的特異性輔助因子決定反應的種類與性質(zhì)金屬酶(metalloenzyme)金屬離子與酶結合緊密，提取過程中不易丟失。 金屬激活酶(me

15、tal-activated enzyme) 金屬離子為酶的活性所必需，但與酶的結合不甚緊密。 37謝謝閱讀2020-5-23金屬離子的作用穩(wěn)定酶的構象；組成酶的活性中心； 參與催化反應，傳遞電子；在酶與底物間起橋梁作用；中和陰離子，降低反應中的靜電斥力等。小分子有機化合物的作用-Vit B 族、VitC 族在反應中起載體的作用，傳遞電子、質(zhì)子或其它基團。38謝謝閱讀2020-5-23小分子有機化合物在催化中的作用 39謝謝閱讀2020-5-23輔助因子分類（按其與酶蛋白結合的緊密程度） 輔酶 (coenzyme):與酶蛋白結合疏松，可用透析或超濾的方法除去。 輔基 (prosthetic gr

16、oup):與酶蛋白結合緊密，不能用透析或超濾的方法除去。40謝謝閱讀2020-5-23二、酶的活性中心必需基團(essential group)酶分子中氨基酸殘基側鏈的化學基團中，一些與酶活性密切相關的化學基團，包括COOH、-NH2、OH、-SH。41謝謝閱讀2020-5-23或稱活性部位(active site)，指必需基團在空間結構上彼此靠近，組成具有特定空間結構的區(qū)域，能與底物特異結合并將底物轉化為產(chǎn)物。酶的活性中心(active center)42謝謝閱讀2020-5-23溶菌酶的活性中心* 谷氨酸35和天冬氨酸52是催化基團；* 色氨酸62和63、天冬氨酸101和色氨酸108是結合

17、基團；* AF為底物多糖鏈的糖基，位于酶的活性中心形成的裂隙中。43謝謝閱讀2020-5-23活性中心內(nèi)的必需基團結合基團(binding group)與底物相結合催化基團(catalytic group)催化底物轉變成產(chǎn)物 位于活性中心以外，維持酶活性中心應有的空間構象所必需。活性中心外的必需基團 組氨酸殘基的咪唑基、絲氨酸殘基的羥基、半胱氨酸殘基的巰基、谷氨酸殘基的羧基是構成活性中心的常見基團。 44謝謝閱讀2020-5-23底 物 活性中心以外的必需基團結合基團催化基團 活性中心 45謝謝閱讀2020-5-23（一）酶的催化作用與活化能活化能概念：加速化學反應的兩條途徑：1.提高反應溫度

18、2.降低化學反應的能閾三、酶促反應的機理46謝謝閱讀2020-5-23（二）酶-底物復合物的形成與誘導契合假說酶底物復合物 E + S E + P ES 中間產(chǎn)物學說 1902年，Henri和Wurtz提出了酶底物復合物學說，該學說認為，當酶催化反應時，酶首先與底物結合，生成酶底物復合物，然后生成產(chǎn)物，并釋放出酶。反應用下式表示：47謝謝閱讀2020-5-23中間產(chǎn)物學說48謝謝閱讀2020-5-23酶底物中間復合物存在的證據(jù)電子顯微鏡和X光衍射直接觀察到酶與底物的復合物。酶與底物結合后光譜發(fā)生變化。酶的溶解度或熱穩(wěn)定性在加入底物后發(fā)生變化。分離到了酶底物復合物。超離心沉降過程中，可觀察到酶和

19、底物共沉降的現(xiàn)象。平衡透析時，觀察到底物濃度在半透膜兩側濃度不相同。 49謝謝閱讀2020-5-23*誘導契合假說(induced-fit hypothesis)1958年，D.E. Koshland提出誘導契合假說，具體內(nèi)容為：酶分子活性中心的結構原來并非和底物的結構互相吻合，但酶的活性中心是柔性的而非剛性的。酶與底物相互接近時，其結構相互誘導、相互變形和相互適應，進而相互結合。50謝謝閱讀2020-5-2351謝謝閱讀2020-5-23羧肽酶的誘導契合模式 底物52謝謝閱讀2020-5-23（三） 決定酶作用高效率的機制 1.底物的“接近”和“定向”效應2.誘導契合學說3.共價催化4. 多

20、元催化5. 表面效應53謝謝閱讀2020-5-23第四節(jié) 酶促反應動力學54謝謝閱讀2020-5-23概念研究各種因素對酶促反應速度的影響，并加以定量的闡述。影響因素酶濃度、底物濃度、pH、溫度、抑制劑、激活劑和變構劑等。 研究一種因素的影響時，其余各因素均恒定。55謝謝閱讀2020-5-23研究酶促反應動力學的意義在研究酶的結構與功能的關系以及酶的作用機制時，需要動力學提供實驗證據(jù).為了發(fā)揮酶催化反應的高效率，尋找最有利的反應條件.為了解酶在代謝中的作用和某些藥物的作用機制等.56謝謝閱讀2020-5-23一、底物濃度對反應速度的影響單底物、單產(chǎn)物反應酶促反應速度一般在規(guī)定的反應條件下，用單

21、位時間內(nèi)底物的消耗量和產(chǎn)物的生成量來表示反應速度取其初速度，即底物的消耗量很?。ㄒ话阍?以內(nèi)）時的反應速度底物濃度遠遠大于酶濃度研究前提 在其他因素不變的情況下，底物濃度對反應速度的影響呈矩形雙曲線關系。57謝謝閱讀2020-5-23當?shù)孜餄舛容^低時反應速度與底物濃度成正比；反應為一級反應。58謝謝閱讀2020-5-23隨著底物濃度的增高反應速度不再成正比例加速；反應為混合級反應。59謝謝閱讀2020-5-23當?shù)孜餄舛雀哌_一定程度反應速度不再增加，達最大速度；反應為零級反應60謝謝閱讀2020-5-23（一）米曼氏方程式中間產(chǎn)物 酶促反應模式中間產(chǎn)物學說E + S k1k2k3ESE + P

22、61謝謝閱讀2020-5-23米氏方程的推導令：將（4）代入（3），則：ES生成速度：，ES分解速度：即：則：(1)經(jīng)整理得：由于酶促反應速度由ES決定，即，所以(2)將（2）代入（1）得：(3)當酶反應體系處于恒態(tài)時：當Et=ES時，(4)所以 62謝謝閱讀2020-5-231913年Michaelis和Menten提出反應速度與底物濃度關系的數(shù)學方程式，即米曼氏方程式，簡稱米氏方程式(Michaelis equation)。S：底物濃度V：不同S時的反應速度Vmax：最大反應速度(maximum velocity) m：米氏常數(shù)(Michaelis constant) VmaxS Km +

23、 S 63謝謝閱讀2020-5-23當反應速度為最大反應速度一半時 Km值的推導KmS Km值等于酶促反應速度為最大反應速度一半時的底物濃度，單位是mol/L。2Km + S Vmax VmaxSVmaxVSKmVmax/2 64謝謝閱讀2020-5-23（二）Km與Vmax的意義 Km值 Km等于酶促反應速度為最大反應速度一半時的底物濃度。 意義：a) Km是酶的特征性常數(shù)之一；b) Km可近似表示酶對底物的親和力；c) 同一酶對于不同底物有不同的Km值。 65謝謝閱讀2020-5-23 Vmax定義：Vmax是酶完全被底物飽和時的反應速度，與酶濃度成正比。意義：Vmax=K3 E如果酶的總

24、濃度已知，可從Vmax計算 酶的轉換數(shù)(turnover number)，即動力學常數(shù)K3。66謝謝閱讀2020-5-23定義 當酶被底物充分飽和時，單位時間內(nèi)每個酶分子催化底物轉變?yōu)楫a(chǎn)物的分子數(shù)。意義 可用來比較每單位酶的催化能力。 酶的轉換數(shù)67謝謝閱讀2020-5-23Km與Vmax的測定雙曲線法雙倒數(shù)作圖法68謝謝閱讀2020-5-23二、酶濃度對反應速度的影響當SE，酶可被底物飽和的情況下，反應速度與酶濃度成正比。關系式為：V = K3 E0 V E 當SE時，Vmax = k3 E 酶濃度對反應速度的影響 69謝謝閱讀2020-5-23三、pH影響酶活力的機理1、影響酶分子、底物分

25、子、輔酶分子上 可解離基團，即影響基團的解離狀態(tài)；2、在最佳pH時，酶的活性中心、底物、輔酶的可解離基團的解離狀態(tài)就是酶與底物結合并催化底物發(fā)生變化的最佳解離狀態(tài)，酶的活力最高。70謝謝閱讀2020-5-23四、溫度對酶促反應速度的影響溫度與酶促反應速度的關系酶的最適溫度應用：利用最適溫度貨避免最適溫度71謝謝閱讀2020-5-23五、抑制劑對反應速度的影響酶的抑制劑(inhibitor)凡能使酶的催化活性下降而不引起酶蛋白 變性的物質(zhì)稱為酶的抑制劑。 區(qū)別于酶的變性 抑制劑對酶有一定選擇性 引起變性的因素對酶沒有選擇性72謝謝閱讀2020-5-23酶的抑制作用的意義1、藥物通過抑制酶的作用發(fā)

26、揮治療作用2、毒物中毒就是對酶抑制的結果73謝謝閱讀2020-5-23 抑制作用的類型不可逆性抑制 (irreversible inhibition)可逆性抑制 (reversible inhibition)：競爭性抑制 (competitive inhibition)非競爭性抑制 (non-competitive inhibition)反競爭性抑制 (uncompetitive inhibition)74謝謝閱讀2020-5-23(一) 不可逆性抑制作用* 概念抑制劑通常以共價鍵與酶活性中心的必需基團相結合，使酶失活。這種抑制不能用透析 等方法去除。 * 舉例有機磷化合物 羥基酶解毒 - -

27、 - 解磷定(PAM)重金屬離子及砷化合物 巰基酶解毒 - - - 二巰基丙醇(BAL) 75謝謝閱讀2020-5-23羥基酶的抑制羥基酶以絲氨殘基側酸鏈上的OH為必需基團的一類酶。有機磷通過共價鍵與羥基不可逆地結合，使酶磷酰化而失去活性。76謝謝閱讀2020-5-23巰基酶的抑制巰基酶是以半胱氨酸殘基側酸鏈上的SH為必需基團的一類酶。重金屬離子與巰基不可逆地結合，使酶失去活性。77謝謝閱讀2020-5-23酶抑制的解除失活酶BAL巰基酶BAL與砷劑結合物78謝謝閱讀2020-5-23（二） 可逆性抑制作用* 概念抑制劑通常以非共價鍵與酶或酶-底物復合物可逆性結合，使酶的活性降低或喪失；抑制劑

28、可用透析、超濾等方法除去。競爭性抑制非競爭性抑制反競爭性抑制 * 類型79謝謝閱讀2020-5-23. 競爭性抑制作用+IEIE + SE + PES反應模式定義抑制劑與底物的結構相似，能與底物競爭酶的活性中心，從而阻礙酶底物復合物的形成，使酶的活性降低。這種抑制作用稱為競爭性抑制作用。 80謝謝閱讀2020-5-23+EESIESEIE P81謝謝閱讀2020-5-23 * 特點抑制程度取決于抑制劑與酶的相對親和力及底物濃度；VI與S結構類似，競爭酶的活性中心；動力學特點：Vmax不變，表觀Km增大。 抑制劑 無抑制劑 1/V 1/S 82謝謝閱讀2020-5-23* 舉例 丙二酸與琥珀酸競

29、爭琥珀酸脫氫酶琥珀酸琥珀酸脫氫酶FADFADH2延胡索酸83謝謝閱讀2020-5-23 磺胺類藥物的抑菌機制與對氨基苯甲酸競爭二氫葉酸合成酶二氫蝶呤啶 對氨基苯甲酸 谷氨酸二氫葉酸合成酶二氫葉酸84謝謝閱讀2020-5-232. 非競爭性抑制* 反應模式E+SESE+P+ S S+ S S+ESIEIEESEP+IEI+S EIS +I85謝謝閱讀2020-5-23* 特點抑制劑與酶活性中心外的必需基團結合，底物與抑制劑之間無競爭關系；抑制程度取決于抑制劑的濃度；動力學特點：Vmax降低，表觀Km不變。 抑制劑 1 / V 1/S 無抑制劑 86謝謝閱讀2020-5-23. 反競爭性抑制* 反

30、應模式E+SE+P ES+IESI+ESESESIEP87謝謝閱讀2020-5-23* 特點：抑制劑只與酶底物復合物結合；抑制程度取決與抑制劑的濃度及底物的濃度；動力學特點：Vmax降低，表觀Km降低。 抑制劑 1/V 1/S 無抑制劑 88謝謝閱讀2020-5-23各種可逆性抑制作用的比較 89謝謝閱讀2020-5-23六、激活劑對反應速度的影響激活劑(activator)使酶由無活性變?yōu)橛谢钚曰蚴姑富钚栽黾拥奈镔|(zhì)。 必需激活劑 (essential activator) 非必需激活劑 (non-essential activator)90謝謝閱讀2020-5-23七、變構酶的協(xié)同效應變構酶

31、的概念：變構酶活性的S形曲線91謝謝閱讀2020-5-23第 五 節(jié) 酶 的 調(diào) 節(jié)The Regulation of Enzyme 92謝謝閱讀2020-5-23酶活性的調(diào)節(jié)（快速調(diào)節(jié)）酶含量的調(diào)節(jié)（緩慢調(diào)節(jié)） 調(diào)節(jié)方式 調(diào)節(jié)對象 關鍵酶的調(diào)節(jié)93謝謝閱讀2020-5-23一 、酶活性的調(diào)節(jié)（一）酶原與酶原的激活酶原 (zymogen)有些酶在合成后或初分泌時只是無活性的前體，此前體物質(zhì)稱為酶原。 酶原的激活在一定條件下，酶原向有活性酶轉化的過程。94謝謝閱讀2020-5-23 酶原激活的機理酶 原分子構象發(fā)生改變形成或暴露出酶的活性中心 一個或幾個特定的肽鍵斷裂，水解掉一個或幾個短肽在特定

32、條件下95謝謝閱讀2020-5-23賴纈天天天天甘異賴纈天天天天纈組絲SSSS46183甘異纈組絲SSSS腸激酶胰蛋白酶活性中心胰蛋白酶原的激活過程96謝謝閱讀2020-5-23 酶原激活的生理意義-自我保護功能避免細胞產(chǎn)生的酶對細胞進行自身消化，并使酶在特定的部位和環(huán)境中發(fā)揮作用，保證體內(nèi)代謝正常進行。有的酶原可以視為酶的儲存形式。在需要時，酶原適時地轉變成有活性的酶，發(fā)揮其催化作用。97謝謝閱讀2020-5-23（二）變構酶變構效應劑 (allosteric effector)變構激活劑變構抑制劑 變構調(diào)節(jié) (allosteric regulation) 變構酶 (allosteric e

33、nzyme) 變構部位 (allosteric site)一些代謝物可與酶分子活性中心外的部位可逆地結合，使酶構象改變，從而改變酶的催化活性，此種調(diào)節(jié)方式稱變構調(diào)節(jié)。98謝謝閱讀2020-5-23變構酶常為多個亞基構成的寡聚體，具有協(xié)同效應 變構激活變構抑制 變構酶的形曲線S V 無變構效應劑 99謝謝閱讀2020-5-23天冬氨酸轉氨甲酰酶（aspartate transcarbamylase，ATCase） ATCase是嘧啶生物合成途徑的第一個酶，底物對酶的結合有正協(xié)同性。該反應途徑的終產(chǎn)物CTP是ATCase的反饋抑制劑，抑制程度可達90%，這種抑制是降低酶對底物的親和力，但不影響最大

34、反應速度。而ATP是ATCase的激活劑，可增加酶對底物的親和力，也不影響最大反應速度。 100謝謝閱讀2020-5-23ATCase催化的反應式101謝謝閱讀2020-5-23ATP和CTP對ATCase活性的影響曲線ATP可阻遏CTP的抑制作用，它們競爭同一結合位點。102謝謝閱讀2020-5-23（三） 酶的共價修飾調(diào)節(jié)共價修飾(covalent modification)在其他酶的催化作用下，某些酶蛋白肽鏈上的一些基團可與某種化學基團發(fā)生可逆的共價結合，從而改變酶的活性，此過程稱為共價修飾。 常見類型磷酸化與脫磷酸化（最常見）乙?；兔撘阴；谆兔摷谆佘栈兔撓佘栈疭H與SS互

35、變103謝謝閱讀2020-5-23 酶的磷酸化與脫磷酸化 -OHThrSerTyr酶蛋白H2OPi磷蛋白磷酸酶 ATPADP蛋白激酶ThrSerTyr-O-PO32-酶蛋白104謝謝閱讀2020-5-23二、 酶含量的調(diào)節(jié)（一）酶蛋白合成的誘導和阻遏誘導作用(induction)阻遏作用(repression)（二）酶降解的調(diào)控細胞內(nèi)酶蛋白處在不斷更新中，是動態(tài)平衡的。105謝謝閱讀2020-5-23三、同工酶 同工酶就是催化同一反應，但酶分子形式不同的一組酶。酶分子不同可以表現(xiàn)為肽鏈的氨基酸序列不同或寡聚酶的亞基組成不同。最典型的同工酶是動物體內(nèi)的乳酸脫氫酶（lactate dehydrog

36、enase，LDH），它是亞基組成不同的一組酶。 同工酶中的不同成員可在不同的組織中表達，或在不同的發(fā)育階段表達?？捎糜谶z傳分析。雖然它們催化相同的反應，但它們的酶學性質(zhì)可以不同，在代謝中發(fā)揮著不同的作用。 106謝謝閱讀2020-5-23乳酸脫氫酶同工酶 從各種組織中得到的LDH分子量都是140103，由4個亞基組成，亞基有兩種，一種為肌肉型（M），一種為心肌型（H），這兩種亞基在氨基酸組成上有較大差別，H型富含酸性氨基酸，M型富含堿性氨基酸，因此很容易利用電泳分開。107謝謝閱讀2020-5-23乳酸脫氫酶催化的反應 108謝謝閱讀2020-5-23HHHHHHHMHHMMHMMMMMMM

37、LDH1 (H4)LDH2(H3M) LDH3(H2M2)LDH4(HM3)LDH5 (M4)乳酸脫氫酶的同工酶* 舉例：乳酸脫氫酶(LDH1 LDH5)109謝謝閱讀2020-5-23乳酸脫氫酶同工酶酶譜 110謝謝閱讀2020-5-23第六節(jié) 酶的活力測定和酶的分離純化111謝謝閱讀2020-5-23一、酶活力的測定和酶活性單位酶的活性是指酶催化化學反應的能力，其衡量的標準是酶促反應速度。酶促反應速度可在適宜的反應條件下，用單位時間內(nèi)底物的消耗或產(chǎn)物的生成量來表示。 酶的活性單位是衡量酶活力大小的尺度，它反映在規(guī)定條件下，酶促反應在單位時間（s、min或h）內(nèi)生成一定量（mg、g、mol等

38、）的產(chǎn)物或消耗一定數(shù)量的底物所需的酶量。 112謝謝閱讀2020-5-23酶活力 酶的定量是以其催化能力的大小來衡量的，稱為酶活力。 在酶催化反應過程中，底物的量逐漸減少，產(chǎn)物的量逐漸增加，通過檢測單位時間底物的減少量或產(chǎn)物的增加量，可以測出酶催化能力的大小，也就是酶活力的大小。 113謝謝閱讀2020-5-23酶活力的指標 由于底物的初始量往往較大，在短時間內(nèi)底物濃度變化的相對值很小，不容易準確測定。而產(chǎn)物是從無到有，在短時間內(nèi)產(chǎn)物濃度變化的相對值很大，所以常以單位時間產(chǎn)物濃度的增加作為衡量酶活力的指標。 114謝謝閱讀2020-5-23酶活力測定對反應時間的要求 在試管反應中，隨著酶反應的

39、進行，產(chǎn)物濃度逐漸增加，底物濃度逐漸減少，逆反應逐減增強；酶由于變性，活力也會逐漸下降；反應條件也會逐漸偏離最適條件。因此，隨著時間的推移，反應速率會逐漸下降。若經(jīng)過較長時間的酶反應再測定產(chǎn)物的增加量，單位時間的產(chǎn)物增加量就會減少；而只經(jīng)過短時間的反應就測定產(chǎn)物的增加量，單位時間的產(chǎn)物增加量就較高。后者才能反應出酶活力的實際水平。115謝謝閱讀2020-5-23酶活力測定對反應時間的要求 測定酶活力時，應測定其初速率。但反應的時間又不能太短，時間太短產(chǎn)物積累量太少，達不到檢測靈敏度所要求的量。因此，一般要求在底物的轉化率不超過5%的時間內(nèi)測定反應的產(chǎn)物量，產(chǎn)物的積累量應能夠較準確地測量出來。1

40、16謝謝閱讀2020-5-23（一） 酶的活力單位 酶的活力單位有多種定義，其共同的定義是：在一定條件下，單位時間內(nèi)將一定量的底物轉化成產(chǎn)物所需的酶量。這樣，對于一個酶制劑來說，就可以用含有多少單位的酶來表示其酶活力。 117謝謝閱讀2020-5-23酶活力的國際單位國際單位（IU）的定義： 在最適反應條件（溫度25）下，每分鐘內(nèi)催化1mol底物轉化為產(chǎn)物所需的酶量為一個活力單位，即1IU = 1mol/min。118謝謝閱讀2020-5-23酶活力的實用單位 在實際工作中，人們還是習慣用一些與國際單位不同的單位來表示酶活力。實際上，有些酶活力無法用國際單位來表示。如-淀粉酶的活力單位為每小時

41、催化1g可溶性淀粉液化所需要的酶量，也有用每小時催化1ml 2%的可溶性淀粉液化所需要的酶量為1個單位的。 119謝謝閱讀2020-5-23一種大的酶活力單位 1972年，為了方便工業(yè)上使用，國際酶學委員會又推薦了一個大的酶活力單位，即Katal，規(guī)定為：在最適條件下，每秒鐘催化1mol底物轉化為產(chǎn)物所需的酶量為1Katal。1Kat = 60106 IU120謝謝閱讀2020-5-23（二） 酶的比活力 酶的比活力或稱比活性，用每mg蛋白質(zhì)所含的酶活力單位數(shù)表示，即U/mg protein。比活力是衡量酶純度的指標。 酶制品的純度一般都用比活力大小來表示，比活力越高，表明每越純。121謝謝閱讀2020-5-23（三） 酶活性中心的轉換數(shù)定義：酶的轉換數(shù)是指單位時間內(nèi)（如每秒）每催化中心所轉換的底物分子數(shù)，或每摩爾活性中心單位時間轉換底物的摩爾數(shù)。意義：表示酶促反應的速度122謝謝閱讀2020-5-23（四）酶活力的測定方法分光光度法