維生素以及第五酶

1、關于維生素及第五酶第一張，PPT共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月第一節(jié) 概述一 基本營養(yǎng)要素1 六大要素：糖類、蛋白質、脂類、維生素、水、無機鹽類與微量元素2 無機鹽：常量元素和微量元素3 水第二張，PPT共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月二 維生素(vitamin)含義和生理功能1 含義-既不是基礎物質也不是能源物質 概念：維持生物正常的生命過程所必需的一類微量低分子有機物，人體一般無法合成，必須從食物中供給。主要作為輔酶或輔基的成分調節(jié)機體代謝2 生理功能-調節(jié)酶活性及代謝活性第三張，PPT共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月3 特點存在于天然食物中，除了其本身形式，還有可被機體利用

2、的前體化合物形式（維生素原 provitamin）參與體內代謝過程的調節(jié)控制，但非機體結構成分，也不提供能量一般不能在體內合成或合成量太少（維生素除外），必須由食物提供人體只需少量即可滿足生理需要，但絕不能缺少，否則可引起相應的維生素缺乏癥第四張，PPT共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月二 維生素命名和分類1 命名-不同方法（字母、化學本質、生理功能）按字母順序排列，并下標加以區(qū)別，又結合其化學結構、性質、功能加以命名2 分類-按溶解性分類水溶性維生素：主要有B族維生素（分布、溶解性相近）和維C脂溶性維生素：主要有維生素A、D、E、K，可蓄積第五張，PPT共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月

3、 脂溶性 水溶性維生素A （視黃醇） 維生素B1 （硫胺素） D （鈣化醇） B2 （核黃素） E （生育酚） B5 PP （煙酸、煙酰胺） K （葉綠醌） B6 （吡哆醇、吡哆醛、吡哆胺） B12 （鈷胺素） B11 葉酸 B3 泛酸 B7 生物素 維生素C（抗壞血酸） 第六張，PPT共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月維生素原：在體內能轉化為維生素的物質同效維生素：結構與之相似，具有其活性的物質第七張，PPT共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月第二節(jié) 水溶性維生素一 維生素B1與焦磷酸硫胺素（TPP）別名硫胺素，含有嘧啶環(huán)和噻唑環(huán)形成的輔酶：TPP是-酮酸脫羧酶的輔酶 VB1+ATPTPP

4、+AMP在堿中易破壞，參與-酮酸的代謝第八張，PPT共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月第九張，PPT共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月 5-NMP 5-NDP 5-NTPN=A、G、C、U 5-dNMP 5-dNDP 5-dNTP N=A、G、C、T腺苷酸及其多磷酸化合物 AMP Adenosine monophosphate ADP Adenosine diphosphate ATP Adenosine triphosphate回顧第十張，PPT共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月維生素B1和焦磷酸硫胺素焦磷酸硫胺素 （thiamin pyrophosphate,TTP）第十一張，PPT

5、共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月成人每天1.1-2.1mg，缺乏時產生丙酮酸及乳酸在血中含量增多缺乏表現(xiàn)：多發(fā)性神經炎、皮膚麻木、心力衰竭、四肢無力、下肢水腫-腳氣病來源：豆類、糙米、牛奶、家禽 第十二張，PPT共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月二 維生素B2與黃素輔酶 別名核黃素來源：谷物、酵母、乳、蛋水溶液呈黃綠色熒光，與含量呈正比第十三張，PPT共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月形成的輔酶：FMN(黃素單核苷酸)和FAD(黃素腺嘌呤二核苷酸)是脫氫酶的輔酶第十四張，PPT共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月FMN和FAD通過可逆加氫與脫氫實現(xiàn)遞氫作用FAD + 2H FADH2F

6、MN + 2H FMNH2B2在酸性條件下對熱穩(wěn)定,在堿性條件下不穩(wěn)定成人每天需要1.1-2.1mg,人體缺乏時產生口舌炎、結膜炎等第十五張，PPT共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月三 維生素PP（VB5）與輔酶 別名：尼克酸和尼克酰胺（也稱煙酸和煙酰胺）來源：酵母、肉、乳、花生等形成的輔酶-多種氧化還原酶的輔酶NAD+：煙酰胺腺嘌呤二核苷酸，輔酶INADP+：煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸，輔酶II第十六張，PPT共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月NCOOH 尼克酸（nicotinic acid）NCONH2 尼克酰胺（nicotinamide）第十七張，PPT共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年

7、6月第十八張，PPT共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月NAD+和NADP+ 是多種氧化還原酶的輔酶，起傳遞氫的作用，缺乏時產生“癩皮病”NAD+ + 2H NADH + H+NADP+ + 2H NADPH + H+ 第十九張，PPT共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月四 泛酸（VB3）與輔酶A 別名：遍多酸來源：腸道細菌可以合成形成的輔酶：與巰基乙胺、核苷酸形成輔酶A (CoA-SH)輔酶A是酰基轉移酶的輔酶，它所含的巰基可與?；纬蓭€酯，在代謝中起傳遞?；淖饔玫诙畯?，PPT共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月第二十一張，PPT共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月第二十二張，PPT共一

8、百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月五 維生素B6與磷酸吡哆素 別名：吡哆素，含有醇、醛、胺三種來源：卵黃、肝、腎臟、肉類形成的輔酶：磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺是轉氨酶、氨基酸脫羧酶、消旋酶的輔酶第二十三張，PPT共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月維生素B6和磷酸吡哆醛、磷酸吡哆胺(pyridoxol)(pyridoxal)(pyridoxamine)(pyridoxal phosphate)(pyridoxamine phosphate)第二十四張，PPT共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月六 生物素（VB7）別名： 維生素H來源：卵黃、肝、腎臟、酵母生物素本身是羧化酶的輔酶

9、生物素的功能是作為CO2的遞體，在生物合成中起傳遞和固定CO2的作用第二十五張，PPT共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月 生物素（維生素B7）為含硫維生素，其結構可視為由尿素與硫戊烷環(huán)（噻吩）結合而成，并有一個C5酸支鏈。HNNHCO尿素部分HCCHH2CCHS硫戊烷環(huán)部分(CH2)4COOHC5酸根部分尿素環(huán)上的一個N可與CO2結合第二十六張，PPT共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月七 葉酸和葉酸輔酶別名：蝶酰谷氨酸，或維生素B11來源：植物葉片、酵母、肝腎葉酸還原成四氫葉酸(THFA，也稱輔酶F)，后者是一碳單位基團轉移酶的輔酶，參與核苷酸的合成缺乏時產生貧血第二十七張，PPT共一百五

10、十八頁，創(chuàng)作于2022年6月第二十八張，PPT共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月八 維生素B12和輔酶B12別名：鈷胺素，唯一含金屬的維生素來源：肝、腎、瘦肉、魚、蛋VB12分子中與Co離子相連位置被5-脫氧腺苷所取代，形成維生素B12輔酶主要功能：參與一碳集團代謝缺乏：貧血第二十九張，PPT共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月氰鈷胺素羥鈷胺素5-脫氧腺苷鈷胺素 甲基鈷胺素氰鈷胺素5,6-二甲基苯并咪唑第三十張，PPT共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月九 維生素C別名：抗壞血酸來源：水果、蔬菜酸性穩(wěn)定，堿性破壞主要作用： 參與體內氧化還原作用：如使巰基酶中巰基處于還原態(tài)脯氨酸羧化酶的輔酶，

11、促進細胞質的形成生理機能：抗壞血病第三十一張，PPT共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月維生素C（抗壞血酸，ascorbic acid）抗壞血酸氧化酶還原型氧化型2H2H第三十二張，PPT共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月第三節(jié) 脂溶性維生素一 維生素A維生素A分A1、A2兩種，是不飽和一元醇類維生素A1又稱為視黃醇，A2稱為脫氫視黃醇主要功能是維持上皮組織的健康和正常視覺來源及缺乏癥(夜盲癥 )維生素A存在于動物性食物中 植物中-胡蘿卜素（維生素A原）進入動物體后，受腸壁中的一種酶的作用而轉變成VA第三十三張，PPT共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月二 維生素D別名鈣化醇，由維生素D原經

12、紫外光激活后形成的促進骨骼鈣化有D2、D3、D4、D5，其中D2、D3活性最高生物體內D2和D3本身不具有生物活性。它們在肝臟和腎臟中進行羥化后，形成1,25-二羥基維生素D。其中1,25-二羥基維生素D3是生物活性最強的第三十四張，PPT共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月UV自發(fā)轉變維生素D3肝腎1，25二羥維生素D3前維生素D37脫氫膽固醇25羥維生素D3（膽鈣化醇）VD3的生成維生素D2 （麥角鈣化醇）麥角甾醇VD2的生成第三十五張，PPT共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月主要功能：促進腸壁對鈣和磷的吸收，調節(jié)鈣磷代謝，有助骨骼鈣化和牙齒的形成來源：VD原-肝腎腦、卵黃、乳、魚肝油缺

13、乏癥 ：佝僂病或軟骨病第三十六張，PPT共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月第三十七張，PPT共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月三 維生素E別名生育酚有8種，其中以 -生育酚生物效價最高在食品中主要起抗氧化劑的作用，對細胞膜、細胞器及巰基酶有保護作用來源：植物油缺乏：不育第三十八張，PPT共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月四 維生素K維生素K是2-甲基萘醌的衍生物維生素K有3種，K1,K2,K3。其中K3是人工合成的促進血液凝固促進肝臟合成凝血酶原調節(jié)凝血因子、的合成來源：植物、肝臟缺乏：凝血障礙第三十九張，PPT共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月維生素K1維生素K2第四十張，PPT共一

14、百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月五 硫辛酸硫辛酸有兩種形式：硫辛酸（氧化型）和二氫硫辛酸（還原型）功能：氫載體?；d體酵母和微生物的生長因子第四十一張，PPT共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月CHCH2CH2CH2CH2CSHH2CCH2SHOO-二氫硫辛酸（還原型）CHCH2CH2CH2CH2CS-SH2CCH2OO-硫辛酸（氧化型）第四十二張，PPT共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月第五章 酶化學第一節(jié) 概述第二節(jié) 酶結構與功能的關系第三節(jié) 酶催化反應的機制第四節(jié) 酶反應動力學第五節(jié) 酶的分離純化及活力測定第六節(jié) 多酶體系及調節(jié)酶第四十三張，PPT共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月第

15、一節(jié) 概述一 酶的概念 1 酶的概念酶是生物催化劑酶（enzyme）是由生物活細胞產生的，具有催化功能的蛋白質物質的新陳代謝是通過化學反應實現(xiàn)的 化學反應：體外條件強烈，體內條件溫和，反應速度迥異原因何在：催化劑酶第四十四張，PPT共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2 酶與一般催化劑(catalysts)的共同特點用量少而催化效率高不改變化學反應的平衡點（加速反應進行，但不改變反應性質）可降低反應的活化能反應前后自身不發(fā)生變化（會因變性或者副反應失去活力，但已經催化大量底物轉變?yōu)楫a物，類似于鉑催化中毒）第四十五張，PPT共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月E+SP+ EES能量水平反應過程G

16、E1E2第四十六張，PPT共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月3 酶作為生物催化劑的特征催化效率高： 周轉數(shù)：水解酶10-102/s；氧化酶106-107/s例如，H2O2的分解： 2 H2O2 2H2O+ O2 鐵離子催化效率：610-4/s 血紅素催化效率：610-1/s 過氧化氫酶催化效率：6106/s第四十七張，PPT共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月高度專一性：一種酶只催化一種或一類反應，作用于一種或一類相似的底物絕對專一性：只作用于一種底物，對酶所催化的鍵和成鍵兩端的基團均有嚴格的要求，例如脲酶，DNA聚合酶 相對專一性鍵的專一性：對催化的反應的鍵有要求，專一性比較低，如脂肪水解

17、酶基團專一性：要求嚴格的化學鍵，還對成鍵基團的一側也有要求，如胰蛋白酶立體專一性：D/L第四十八張，PPT共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月鍵專一性舉例：脂肪酶基團專一性舉例： 蛋白酶第四十九張，PPT共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月消化道內幾種蛋白酶的專一性（芳香）（堿性）（丙）胰凝乳蛋白酶胃蛋白酶彈性蛋白酶羧肽酶胰蛋白酶氨肽酶羧肽酶第五十張，PPT共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月第五十一張，PPT共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月酶易失活：要求反應條件溫和，凡是使蛋白質變性的因素(如強酸、強堿、高溫等)，都能夠使酶完全失去活性活力可調節(jié)：反饋調節(jié)、共價修飾調節(jié)、酶原激活、別構調

18、節(jié)、激素調節(jié)等有些酶需輔助因子第五十二張，PPT共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月4 酶是生物催化劑所有的酶都由生物體產生酶和生命活動息息相關所有的生命活動都有酶參加參與生理機能：乙酰膽堿酯酶-神經清除轉化毒物、藥物：傳遞、放大遞質信號：腺苷酸環(huán)化酶直接催化代謝反應：. 苯丙氨酸羥化酶-酮尿；白化病第五十三張，PPT共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月酶的組成和分布是生物進化與組織功能分化的基礎不同生物有著不同的特征酶系、酶譜同一生物不同組織中酶的分布也不同同一類酶在不同組織中的含量也大不一樣在細胞乃至細胞器水平上，酶的組成和分布也不一致生物體對酶的合成、結構、活性等，從各個水平進行不斷的調

19、節(jié)，以適應生命自身的需要。第五十四張，PPT共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月二 酶的化學本質-大多數(shù)酶都是蛋白質 酶的相對分子質量很大酶由氨基酸組成酶具兩性性質酶的變性失活與水解第五十五張，PPT共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月酶是蛋白質的實驗證據(jù)酶在電場中的泳動性質與蛋白質一致活性-pH曲線和兩性離子的解離曲線相似蛋白質的變性因素（紫外線、熱、表面活性劑、重金屬鹽、酸、堿等）也可以使酶發(fā)生同樣的變性失活強酸、強堿長時間處理酶可以產生氨基酸拓展第五十六張，PPT共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月蛋白酶能使酶水解失活雙縮脲反應也適用于酶用氨基酸可以合成具有催化作用的酶第五十七張，PPT

20、共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月關于酶本質進一步的發(fā)現(xiàn)先是，某些酶=蛋白質+RNA （如核糖核酸酶P、磷酸果糖激酶等）蛋白質和RNA分開后，均無活性一旦重組，活性恢復后來，某些酶（ribozyme）=RNA26SrRNA能夠自我催化，一旦反應完成，就失去活力前述分離得到的RNA，也具有活性拓展第五十八張，PPT共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月關于“酶的本質是蛋白質”絕大多數(shù)酶都是由蛋白質構成，并以蛋白質為核心酶是生物催化劑生物催化劑是酶拓展第五十九張，PPT共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月酶及生物催化劑概念的發(fā)展抗體酶克隆酶、遺傳修飾酶蛋白質工程新酶生物催化劑（Biocatalys

21、t）蛋白質類： Enzyme (天然酶、生物工程酶)核酸類：Ribozyme ; Deoxyribozyme模擬生物催化劑（人工酶、模擬酶等）拓展第六十張，PPT共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月科學發(fā)展對酶概念的挑戰(zhàn)各種類似天然酶的催化劑的出現(xiàn)對酶的傳統(tǒng)概念提出了挑戰(zhàn)，在生物催化劑和化學催化劑之間架起了橋梁。例如模擬酶，它的來源和化學本質象化學催化劑，但催化行為象生物催化劑(酶)，而且隨著模擬程度和水平的提高，其專一性和催化效率會愈來愈接近天然酶。自然界本身是一個整體，概念是人們認識問題時人為劃分的，它受當時科學水平的限制，一些對應的概念間可能并沒有絕對的界限。隨著科學的發(fā)展，存在于生物催

22、化劑與化學催化劑之間的鴻溝將會被填平。 拓展第六十一張，PPT共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月三 酶的組成和分類1 酶的分類一：按照組成分類單純酶：如脲酶、胃蛋白酶、脂肪酶等。其活性僅僅決定于它的蛋白質結構。這類酶屬于單純酶(簡單蛋白質)結合酶：如乳酶脫氫酶、細胞色素氧化酶等，除了需要蛋白質而外，還需要非蛋白質的小分子物質，才有催化活性。這類酶屬于結合酶(結合蛋白質)。 第六十二張，PPT共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2 酶的組成結合酶中的蛋白質稱為酶蛋白；非蛋白質的小分子物質稱為輔助因子酶蛋白與輔助因子結合之后所形成的復合物，稱為“全酶”(holoenzyme) 只有全酶才有催化活

23、性；將酶蛋白和輔因子分開后均無催化作用全酶 酶蛋白 十 輔助因子輔助因子：分為輔酶（結合松弛，用透析法可以除去的小分子有機化合物）和輔基（結合緊密，用透析法不易除去的小分子有機化名物）第六十三張，PPT共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月輔助因子金屬離子：如Zn2+、Mn2+、Mg2+、鐵離子、銅離子等小分子有機物：如鐵卟啉、NAD+、FAD+、FMN等第六十四張，PPT共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月3 酶的分類二：按照酶蛋白分子的特點分類單體酶：只有一條多肽鏈，分子量在13 000-35 000之間，如：胰蛋白酶、溶菌酶和胃蛋白酶等寡聚酶：由幾個甚至幾十個亞基組成，分子量在35 000

24、-幾百萬，例如：乳酸脫氫酶由4個亞基組成第六十五張，PPT共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月多酶復合體：又稱多酶體系，是由幾種酶彼此嵌合而形成的復合體，分子量很大，一般在幾百萬，例如：丙酮酸脫氫酶復合體是由丙酮酸脫氫酶、二氫硫辛酸轉乙酰基酶與二氫硫辛酸脫氫酶彼此嵌合而成的。它有利于一系列反應的連續(xù)進行。第六十六張，PPT共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月?lián)阜肿咏M成分類單純蛋白質酶類結合蛋白質酶類（全酶）酶蛋白輔助因子金屬離子小分子有機物據(jù)酶蛋白特征分類單體酶寡聚酶多酶復合體酶的類別第六十七張，PPT共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月4 酶的分類三：按照催化的反應分類國際酶學委員會（en

25、zyme commission，EC)將所有的酶促反應分為六大類：（1）氧化還原酶（2）轉移酶（3）水解酶（4）裂合酶（5）異構酶（6）合成酶第六十八張，PPT共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月四 酶的系統(tǒng)命名和編號系統(tǒng)命名：要給出所有的反應底物及反應性質例：果糖-二磷酸醛縮酶的系統(tǒng)命名為：D-果糖-1,6-二磷酸D-甘油醛-3-磷酸裂解酶。表明底物D-果糖-1,6-二磷酸被裂解產生D-甘油醛-3-磷酸例：轉氨酶（習慣名）丙氨酸：-酮戊二酸氨基轉移酶（系統(tǒng)名）習慣名稱簡便，故常用第六十九張，PPT共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月分類中的六大類，分別用1，2，3，4，5，6表示，再依底物或

26、基團的性質分為亞類，用1，2，表示。亞類可再分，各數(shù)字之間可用“、”隔開。即用四位數(shù)字表示一個酶的編號。前面冠以“EC”酶學委員會例：E.C2.7.1.1ATP:葡萄糖磷酸轉移酶第七十張，PPT共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月第二節(jié) 酶結構與功能的關系一 酶一級結構與催化功能的關系1 必需基團功能基團必需基團酶的必需基團(essential group)：關系到酶催化作用的基團結合基團-與底物結合催化基團-促進底物變化第七十一張，PPT共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2 酶原激活酶原(zymogen)和酶原激活(zymogen activation)體內合成出來的酶，有時不具有生物活性

27、，經過一定作用后，構象發(fā)生變化，形成活性中心，變成有活性的酶，這個過程稱為酶原激活第七十二張，PPT共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月胰蛋白酶原胰蛋白酶六肽腸激酶活性中心胰蛋白酶原的激活示意圖第七十三張，PPT共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月胰蛋白酶原胰蛋白酶六肽腸激酶胰蛋白酶對各種胰臟蛋白酶的激活作用胰凝乳蛋白酶原胰凝乳蛋白酶彈性蛋白酶原彈性蛋白酶羧肽酶原羧肽酶第七十四張，PPT共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月3 共價修飾改變一定基團可使酶活性改變化學試劑與側鏈基團結合、氧化、還原磷酸化/去磷酸化、乙?；?去乙?；鹊谄呤鍙?，PPT共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月二 酶活性與

28、高級結構的關系1 活性中心-活性中心(active center) /活性部位(active site)：酶分子上必需基團比較集中、形成一定構象，并與酶活性直接相關的結構結合中心-決定專一性；1-數(shù)個催化中心（catalytic center）：決定催化性質；1個有的必需基團在活性中心以外，參與維持構象第七十六張，PPT共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月AspHisSer胰凝乳蛋白酶的活性中心活性中心重要基團: His57 , Asp102 , Ser195第七十七張，PPT共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月為Tyr 248為Arg 145為Glu 270為底物ZnZn羧肽酶活性中心示意圖

29、第七十八張，PPT共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2 酶高級結構與活性的關系酶二、三級結構變化可能導致酶的失活或者激活酶四級結構與催化作用有關的酶：完整有作用；適當分離的亞基保持各自的催化作用與代謝調節(jié)有關的酶：聚合/解聚可調節(jié)酶的活性狀態(tài)第七十九張，PPT共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月3 同工酶（同功酶，isozyme）概念：能催化相同的化學反應，但其酶蛋白本身的分子結構組成不同的一組酶由兩個或以上肽鏈聚合而成，理化、血清學、電泳性質等不同是遺傳多態(tài)性的表現(xiàn)染色體多態(tài)性-親權鑒定蛋白質多態(tài)性-血清運鐵蛋白酶的多態(tài)性-同工酶抗原多態(tài)性-Rh等血型系統(tǒng)DNA多態(tài)性-酶切基因組DNA 第

30、八十張，PPT共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月同工酶來源由于遺傳進化與基因突變引起了一級結構改變；由于酶蛋白在轉錄翻譯后發(fā)生了修飾、聚合、解離以及別構變化第八十一張，PPT共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月乳酸脫氫酶（LDH）同工酶形成示意圖多肽亞基mRNA四聚體結構基因a b乳酸脫氫酶同工酶電泳圖譜+H4MH3M2H2M3HM4點樣線第八十二張，PPT共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月不同組織中LDH同工酶的電泳圖譜LDH1(H4)LDH2(H3M)LDH3(H2M2)LDH4(HM3)LDH5(M4)心肌 腎 肝 骨骼肌 血清-+原點第八十三張，PPT共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022

31、年6月第二節(jié) 酶催化反應的機制一 酶促反應的本質1 酶是催化劑只影響反應速率，而不改變反應平衡點（1）加速反應速率（2）只加速熱力學上可能進行的反應（3）只縮短達到平衡所需時間（4）正逆反應都有催化作用第八十四張，PPT共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2 加速反應的本質降低活化能增加活化分子數(shù)的方法供能（絕對）降低活化能（相對）第八十五張，PPT共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月E+SP+ EES能量水平反應過程GE1E2第八十六張，PPT共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月3 中間產物學說學說假設：酶與底物首先結合成一個中間產物，然后中間產物分解成為產物和游離的酶第八十七張，PPT共一

32、百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月中間產物學說的發(fā)展：該酶首先與底物結合成酶-底物復合物，然后轉變成酶-過渡態(tài)中間物復合物，然后，生成酶-產物復合物，最后從酶分子上釋放產物第八十八張，PPT共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月實驗證據(jù)光譜同位素電鏡X-射線ESE+SES穩(wěn)定性差，只能存在，不能分離出來第八十九張，PPT共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月二 酶反應機制（一）酶作用專一性機制1 鎖與鑰學說Emil Fischer提出鎖與鑰學說。他認為底物結構必須與酶活性部位的結構非?；パa，就像鎖與鑰匙一樣，這樣，才能緊密結合，形成酶-底物復合物第九十張，PPT共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月酶

33、專一性的鎖匙/鎖鑰學說第九十一張，PPT共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月鎖匙/鎖鑰學說可以解釋酶的絕對專一性，但是不能解釋酶的相對專一性第九十二張，PPT共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2 誘導契合學說概念：酶的活性中心在結構上具柔性，當?shù)孜锝咏钚灾行臅r，誘導酶蛋白構象發(fā)生變化，使酶活性中心有關基團正確排列和定向，最終酶與底物形成互補結合，產生酶-底復合物而催化反應進行第九十三張，PPT共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月酶專一性的誘導契合學說第九十四張，PPT共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月酶分子具有一定的柔順性酶的作用專一性不僅取決于酶和底物的結合，也取決于酶的催化基團有正確

34、的取位第九十五張，PPT共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月ZnZnGlu270Tyr248Arg145底物 羧肽酶結合底物前后構象變化第九十六張，PPT共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月 第九十七張，PPT共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2 酶作用高效性的機制（1）鄰近和定向效應鄰近效應：結合在酶活性部位上的A、B雙底物分子，二者的反應基團互相靠近。同時，底物的反應基團與活性部位的催化基團互相靠近，大大增加了活性部位內底物的有效濃度，從而使底物反應速度大大地提高。第九十八張，PPT共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月定向效應：在酶活性部位中，催化基團與底物分子反應基團之間，形成了正確的

35、定向排列，利于分子間的反應按正確的方向相互作用形成中間產物，從而降低了底物分子的活化能，增加了底物反應速度第九十九張，PPT共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月（2）底物形變 當酶遇到它的專一性底物時不僅酶構象受底物作用而變化，底物分子常常也受酶作用而變化酶中的某些基團或離子可以使底物分子中內敏感鍵中的某些基團的電子云密度增高或降低，產生電子張力，使敏感鍵的一端更加敏感，更易于發(fā)生反應有時甚至底物發(fā)生變形，使酶-底物復合物易于形成第一百張，PPT共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月（3）共價催化 某些酶分子的催化基團可以通過共價鍵與底物分子結合形成不穩(wěn)定的共價中間產物，這個中間產物極易變成過渡

36、態(tài)，因而大大降低了活化能，使反應速度大為提高這種催化稱為共價催化親核催化親電子催化第一百零一張，PPT共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月親核催化親核基團：化合物中能提供電子對的原子或基團親核催化是指：酶活性中心的親核基團提供一對電子，與底物分子中缺少電子具有部分正電荷的碳原子形成共價鍵，從而產生不穩(wěn)定的共價中間物第一百零二張，PPT共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月親電子催化親電子基團：化合物中能接受電子對的原子，它是電子對的受體親電子催化是指：酶活性中心上的親電子基團如-NH3+基、Fe2+等，從底物分子的親核原子上奪取一對電子，形成共價鍵從而產生不穩(wěn)定的共價中間物第一百零三張，PPT共

37、一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月（4）酸堿催化 在酶活性中心上，有些催化基團是質子供體(酸催化基團)，可以向底物分子提供質子，稱為酸催化；有些催化基團是質子受體(堿催化基團)，可以從底物分子上接受質子，稱為堿催化當酸催化基團和堿催化基團共同發(fā)揮催化作用時，可以大大提高底物反應速度第一百零四張，PPT共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月在pH接近中性的生物體中，His咪唑基，一半以酸的形式存在，另一半以堿的形式存在，既可以作為質子供體，又可以作為質子受體，而且，反應速度很快。因此，His咪唑基成為許多酶的酸堿催化基團第一百零五張，PPT共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月（5）活性部位疏水空穴

38、的影響某些化學反應，在非極性(低介電常數(shù))的介質中，其反應速度比在極性(高介電常數(shù))介質中的反應速度快得多。酶分子的活性中心是位于非極性的空穴中的。因此非極性的空穴有利于提高酶促底物反應速度第一百零六張，PPT共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月第三節(jié) 酶促反應動力學一 酶促反應的基本動力學1 底物濃度的影響非線性的底物濃度低時，一級反應底物增加到較高時，混合級反應底物繼續(xù)增加到一定值時，零級反應第一百零七張，PPT共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月在酶濃度、溫度、pH等條件固定不變的情況下，測定不同底物濃度下的反應初速度(以下均稱為反應速度)，用反應速度(v)對底物濃度(S)作圖，便得到雙

39、曲線第一百零八張，PPT共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月酶反應速度與底物濃度的關系曲線第一百零九張，PPT共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2 米氏方程定量表示底物濃度與酶反應速率的關系1913年前后Michailis和Menten在前人工作的基礎上，作了大量的研究，提出了酶促動力學的基本原理，用數(shù)學公式歸納為：max第一百一十張，PPT共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月米氏方程的推導中間產物學說米氏常數(shù) Km為酶促反應速率達到最大反應速率一半時的底物濃度米氏方程 E+S ES P+E k1 k2 k-1 Km= k2 +k-1 k1 = VmaxSKm + S 第一百一十一張，PPT

40、共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月Km與底物的關系：SKm 一級反應S Km = Vmax 零級反應S= Km =0.5 Vmax = VmaxSKm + S = VmaxKmS第一百一十二張，PPT共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月方程曲線用活性中心、過渡態(tài)學說解釋：S小，酶活性中心沒有完全形成 ，故S，ES。S較大，不能完全與酶形成ES，故增加而非正比例。S極大，可完全形成ES ，故S增加時不變第一百一十三張，PPT共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月米氏常數(shù)的基本意義* 當v=Vmax/2時，Km=S（ Km的單位為濃度單位）* 是酶在一定條件下的特征物理常數(shù)，通過測定Km的數(shù)值，可

41、鑒別酶（應用是有條件的）* 可近似表示酶和底物親合力，Km愈小，E對S的親合力愈大，Km愈大，E對S的親合力愈小* 在已知Km的情況下，應用米氏方程可計算任意s時的v，或任何v下的s 練習題：已知某酶的Km值為0.5mol.L-1，要使此酶所催化的反應速度達到最大反應速度的80時，底物的濃度應為多少？ 第一百一十四張，PPT共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月酶的Km值在實際應用中的意義鑒別酶計算一定速率下底物濃度判斷最適底物了解體內底物濃度水平判斷反應方向或趨勢判斷抑制類型第一百一十五張，PPT共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月Km值的求法Lineweaver-Burk作圖（雙倒數(shù)圖）：將

42、米氏方程式改寫為下列倒數(shù)形式該方程式相當于yax十b直線方程。實驗時，選擇不同的S測定相對應的V。然后，以1S為橫坐標，以1v為縱坐標作圖，繪出直線第一百一十六張，PPT共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月第一百一十七張，PPT共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月二 酶濃度對酶反應速度的影響在底物濃度大大超過酶濃度、溫度和pH固定不變、反應體系中不含有抑制劑的情況下，酶反應速度與酶濃度成正比第一百一十八張，PPT共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月二 溫度對酶反應速度的影響 在達到最適溫度以前，反應速度隨溫度升高而加快 酶是蛋白質，其變性速度亦隨溫度上升而加快 酶的最適溫度不是一個固定不變的常

43、數(shù)第一百一十九張，PPT共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月使反應速度達到最大值的溫度被稱為最適溫度動物體內各種酶的最適溫度一般在37-40，接近它們的體溫植物酶的最適溫度稍高，在40-45 之間從細菌中分離出的某些酶，如TaqDNA聚合酶的最適溫度可達70第一百二十張，PPT共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月應用高溫能使酶變性失活，一般在80以上，幾乎全部的酶變性失活-殺菌低溫雖然也能使酶活性降低，但是，不破壞酶分子構象低溫麻醉生物制品、菌種、植物種子、精液的低溫保存第一百二十一張，PPT共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月三 pH對酶反應速度的影響過酸過堿導致酶蛋白變性影響底物分子解離狀

44、態(tài)影響酶分子解離狀態(tài)影響酶的活性中心構象第一百二十二張，PPT共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月體內大多數(shù)酶的最適pH一般為6.5-8.0。但也有例外，例如：胃蛋白酶的最適pH為1.5，肝精氨酸酶的最適pH 為9.8酶的最適pH不是一個常數(shù)。它的大小與底物的種類和濃度、緩沖液的性質與濃度、介質的離子強度、溫度、反應時間有關在測定某種酶的活力時，采用該酶的最適pH，并用適當?shù)木彌_液維持最適pH第一百二十三張，PPT共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月四 激活劑對酶反應速率的影響激活劑/活化劑（activator）：凡能使酶活性增加進而加快酶反應速度的物質類別 金屬離子：K+、Na+、 Mg2+

45、、Cu2+、Mn2+、Zn2+、Se3+ 、 Co2+、Fe2+ 陰離子： Cl-、Br- 有機分子 還原劑：抗壞血酸、半胱氨酸、谷胱甘肽 金屬螯合劑：EDTA第一百二十四張，PPT共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月激活劑的作用是相對的一種酶的激活劑對另一種來講，可能是抑制劑不同濃度的激活劑對酶活性的影響也不同，往往是低濃度下起激活作用，高濃度下起抑制作用第一百二十五張，PPT共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月四 抑制劑對酶反應速率的影響1 抑制作用-不同于失活和去激活酶活性的降低分三類失活作用（inactivation）：理化因素破壞次級鍵，構象改變，酶蛋白被非特異（無選擇性）的變性去激

46、活作用（deactivation）：EDTA去除酶所需的二價離子，降低酶活性抑制作用（inhibition）：酶蛋白未被變性，但其必需基團（包括輔助因子）被改變，使酶活性被選擇性降低第一百二十六張，PPT共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2 抑制作用的類型-可逆和不可逆抑制（1）不可逆抑制（irreversible inhibition）抑制劑與酶活性中心必需基團牢固的共價結合，難以去除非專一性不可逆抑制：作用于不同基團或不同酶第一百二十七張，PPT共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月專一性不可逆抑制：作用于一種基團或一類酶-有機汞、有機磷（2）可逆抑制（reversible inhibit

47、ion）抑制劑與酶蛋白以非共價鍵可逆結合，可以被去除（透析、超濾）分為競爭性抑制、非競爭性抑制、（反競爭性抑制）第一百二十八張，PPT共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月競爭性抑制：抑制劑與底物競爭，從而阻止底物與酶的結合酶的活性中心不能同時既與抑制劑作用又與底物作用競爭性抑制劑具有與底物相類似的結構，與酶形成可逆的復合物，但此復合物不可能分解成產物，酶反應速度因此下降 最常見的一種可逆抑制作用可以通過加入大量的底物來消除競爭性抑制劑對酶活性的抑制作用第一百二十九張，PPT共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月回顧第一百三十張，PPT共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月第一百三十一張，PPT共一

48、百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月細菌體內的葉酸合成酶能夠催化對氨基苯甲酸變成葉酸磺胺類藥物由于與對氨基苯甲酸的結構非常相似，因此對葉酸合成酶有競爭性抑制作用人和畜禽能夠利用食物中的葉酸，而細菌不能利用外源的葉酸，必須自己合成一旦合成葉酸的反應受阻，則細菌由于缺乏葉酸，便停止生長繁殖第一百三十二張，PPT共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月非競爭性抑制：底物和抑制劑可以同時與酶結合，兩者沒有競爭作用抑制劑和底物分別結合在酶的不同部位上，形成三元復合物，該三元復合物不能進一步分解為產物，使酶不能催化底物反應第一百三十三張，PPT共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月第一百三十四張，PPT共一百五十八

49、頁，創(chuàng)作于2022年6月反競爭性抑制：抑制劑不與酶單獨結合，只與酶-底物復合物結合，形成三元復合物，不能進一步形成產物，導致酶活性下降拓展第一百三十五張，PPT共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月第一百三十六張，PPT共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月競爭性抑制作用非競爭性抑制作用競爭性非競爭性抑制作用機理示意圖底物與酶專一性結合第一百三十七張，PPT共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月競爭性抑制曲線3 抑制作用的動力學第一百三十八張，PPT共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月非競爭性抑制曲線第一百三十九張，PPT共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月反競爭性抑制曲線第一百四十張，PPT共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月有無抑制劑存在時酶促反應的動力學情況 第一百四十一張，PPT共一百五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月第五節(jié) 酶的分離純化與活性測定一 酶的分離純化1