酶促反應(yīng)的機(jī)制

1、酶促反應(yīng)的機(jī)制第1頁，共63頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)59分，星期三第一節(jié) 酶的分子結(jié)構(gòu)與功能酶是蛋白質(zhì)，同樣具有一、二、三甚至四級結(jié)構(gòu)。單體酶：僅具有三級結(jié)構(gòu)寡聚酶：多個相同或者不同的亞基多酶體系：有幾種不同的酶聚合多功能酶：多種不同催化功能在一條多肽鏈上。第2頁，共63頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)59分，星期三一、酶的分子組成單純酶：僅由多肽鏈構(gòu)成 酶蛋白結(jié)合酶輔酶 輔助因子 金屬離子輔基或小分子有機(jī)物（全酶） 第3頁，共63頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)59分，星期三酶蛋白決定反應(yīng)的特異性輔助因子決定反應(yīng)的種類與性質(zhì)金屬離子是最多見的輔助因子。小分子有機(jī)化合物是一些化學(xué)

2、穩(wěn)定的小分子物質(zhì)，主要作用是參與酶的催化過程，在反應(yīng)中傳遞電子，質(zhì)子或一些基團(tuán)。第4頁，共63頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)59分，星期三酶蛋白與輔助因子結(jié)合形成的復(fù)合物成為全酶。金屬酶：結(jié)合緊密金屬激活酶：不甚緊密輔酶：結(jié)合松散，可透析超濾去出接受基團(tuán)或質(zhì)子后離開酶蛋白。輔基：結(jié)合緊密，不可透析超濾去出，不離開酶蛋白。第5頁，共63頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)59分，星期三二、酶的活性中心必需基團(tuán)：酶分子氨基酸側(cè)鏈上一些與酶活性密切相關(guān)的化學(xué)基團(tuán)。酶的活性中心：酶分子一些一級結(jié)構(gòu)上可能相差很遠(yuǎn)的必需基團(tuán)，在空間上互相靠近，組成具有特定空間結(jié)構(gòu)的區(qū)域，能與底物特異性結(jié)合，并將底物催化

3、成產(chǎn)物。第6頁，共63頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)59分，星期三必需基團(tuán)有兩類：結(jié)合基團(tuán)：結(jié)合底物和輔酶催化基團(tuán)：影響底物的穩(wěn)定性酶的活性中心是酶分子中具有三級結(jié)構(gòu)的區(qū)域，如裂縫或凹陷，可由疏水性氨基酸的基團(tuán)組成疏水口袋。第7頁，共63頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)59分，星期三peptidesubstrateactive site Essential groups of enzyme out of active siteBinding groupCatalytic groupEssential groups of enzyme in active site第8頁，共63頁，2022

4、年，5月20日，20點(diǎn)59分，星期三溶菌酶的活性中心第9頁，共63頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)59分，星期三第二節(jié) 酶促反應(yīng)的特點(diǎn)和機(jī)制酶在化學(xué)反應(yīng)前后質(zhì)與量均未改變，只能加速可逆反應(yīng)的進(jìn)程，而不能改變反應(yīng)的平衡點(diǎn)。第10頁，共63頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)59分，星期三一、酶促反應(yīng)的特點(diǎn)（一）酶促反應(yīng)具有極高的效率降低活化能（二）酶促反應(yīng)具有高度的特異性絕對專一性相對專一性立體異構(gòu)專一性（三）酶促反應(yīng)的可調(diào)節(jié)性第11頁，共63頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)59分，星期三第12頁，共63頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)59分，星期三二、酶促反應(yīng)的機(jī)制（一）酶與底物復(fù)合物的形

5、成與誘導(dǎo)契合假說（二）酶促反應(yīng)的機(jī)制鄰近效應(yīng)與定向排列多元催化表面效應(yīng)第13頁，共63頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)59分，星期三誘導(dǎo)契合假說第14頁，共63頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)59分，星期三第二節(jié) 酶促反應(yīng)動力學(xué)酶促反應(yīng)動力學(xué)是研究梅促反應(yīng)速度及其影響因素的。因素包括：酶濃度，底物濃度，pH，溫度，抑制劑和激動劑等。第15頁，共63頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)59分，星期三一、底物濃度對反應(yīng)速度的影響第16頁，共63頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)59分，星期三米氏方程的修正ES 的生成速度 = k1 E S = k1 (E total -ES) S ES 的分解速

6、度 = k-1 ES + kcat ES k1 (E total-ES) S=k-1ES+ kcat ES 第17頁，共63頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)59分，星期三經(jīng)整理： ES = = 設(shè)：Km = k1 E total Sk1 S + k-1+ kcatE total Sk-1+ kcatk1 + S k-1+ kcatk1第18頁，共63頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)59分，星期三則：當(dāng)反應(yīng)速度達(dá)到最大反應(yīng)速度的一半時： Km = Sv = kcat ES = kcat E total SKm + S第19頁，共63頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)59分，星期三V0 = k

7、cat ES. (2)ES = Etotal .（最大反應(yīng)速度應(yīng)該是所有酶均與底物結(jié)合時的速度）Vmax = kcat Etotal . (3) 米氏方程的推導(dǎo)第20頁，共63頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)59分，星期三正反應(yīng)速度為：Vf = k1 E S逆反應(yīng)速度為：Vr= k-1 ES在反應(yīng)達(dá)到平衡時，正反應(yīng)速度等與逆反應(yīng)速度：k1 E S = k-1 ES第21頁，共63頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)59分，星期三自由酶濃度等于總酶濃度減去結(jié)合酶k1 (E total -ES) S = k-1 ES(E total -ES) S k-1ES k1 =Ks ES = E total

8、 SKs + Sv = kcat ES = kcat E total SKs + S第22頁，共63頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)59分，星期三 Vmax = kcat Etotal v = 當(dāng) S Ks 時， v Vmax當(dāng) S Ks 時， v Vmax SKs + SVmax SKs與 S成正比第23頁，共63頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)59分，星期三Km 和Vmax 的意義Km1，反應(yīng)速度達(dá)到最大反應(yīng)速度一半是的底物濃度2，表示酶和底物的親和程度3，km是酶的特征常數(shù)之一Vmax 是酶完全被底物飽和時的反應(yīng)速度第24頁，共63頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)59分，星期三雙倒

9、數(shù)作圖法第25頁，共63頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)59分，星期三01/S雙倒數(shù)作圖法第26頁，共63頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)59分，星期三0SHanes-Woolf 作圖法第27頁，共63頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)59分，星期三Eadie-Hofstee作圖法（v對v/S作圖法）第28頁，共63頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)59分，星期三Vmax對Km作圖法第29頁，共63頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)59分，星期三表21 四種作圖法特征比較 作圖方式 斜率 縱軸截距 橫軸截距 1/v1/S Km/ Vmax1/ Vmax -1/KmS/vS 1/ Vmax

10、Km/ Vmax -Kmvv/S -KmVmaxVmax /KmVmaxKmv/S v S 第30頁，共63頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)59分，星期三二、酶濃度對反應(yīng)速度的影響隨著酶濃度的增加，反應(yīng)速度成正比變化。第31頁，共63頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)59分，星期三三、溫度對酶促反應(yīng)的影響第32頁，共63頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)59分，星期三四、pH 對酶促反應(yīng)的影響第33頁，共63頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)59分，星期三五、抑制劑對反應(yīng)速度的影響抑制劑：凡是能使酶的催化活性下降而不引起酶蛋白變性的物質(zhì)?？赡嫘砸种撇豢赡嫘砸种频?4頁，共63頁，2022年，

11、5月20日，20點(diǎn)59分，星期三（一）不可逆性抑制不可逆性抑制：抑制劑通常與酶的活性中心上的必需基團(tuán)以共價鍵結(jié)合，使酶失活。不能用透析，超濾等方法除去。第35頁，共63頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)59分，星期三農(nóng)藥可使酶失活解磷定可以解毒第36頁，共63頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)59分，星期三（二）可逆性抑制可逆性抑制：抑制劑通常與酶通過非共價鍵結(jié)合，使酶失活。能用透析，超濾等方法除去。競爭性抑制作用非競爭性抑制作用反競爭性抑制作用第37頁，共63頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)59分，星期三1，競爭性抑制作用競爭性抑制的反應(yīng)式競爭酶的活性中心第38頁，共63頁，2022年，5

12、月20日，20點(diǎn)59分，星期三 PABA FH2磺胺類藥物競爭性抑制酶的活性第39頁，共63頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)59分，星期三競爭性抑制作用競爭性抑制的動力學(xué)關(guān)系第40頁，共63頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)59分，星期三競爭性抑制的雙倒數(shù)作圖法競爭性抑制的 Hanes-Woolf 作圖法 第41頁，共63頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)59分，星期三競爭性抑制劑存在時，Vmax 不變，Km 值增大第42頁，共63頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)59分，星期三Dixon 作圖第43頁，共63頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)59分，星期三2，非競爭性抑制作用非競爭性抑制的

13、反應(yīng)式競爭酶的活性中心以外的必須基團(tuán)第44頁，共63頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)59分，星期三非競爭性抑制的雙倒數(shù)作圖法非競爭性抑制的 Hanes-Woolf 作圖法第45頁，共63頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)59分，星期三非競爭性抑制劑存在時，Vmax 降低，Km 值不變。第46頁，共63頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)59分，星期三3，反競爭性抑制作用反競爭性抑制的反應(yīng)式第47頁，共63頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)59分，星期三反競爭性抑制的雙倒數(shù)作圖法反競爭性抑制劑存在時，Vmax 降低，Km 亦降低。第48頁，共63頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)59分，星期三各

14、種可逆性抑制作用的比較結(jié)合部位Km Vmax無競爭劑Km Vmax競爭性抑制E 增大 不變 非競爭性抑制E , ES不變 減小反競爭性抑制ES減小減小 第49頁，共63頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)59分，星期三六、激活劑對反應(yīng)速度的影響激活劑：使酶從無活性變?yōu)橛谢钚曰蚴姑傅幕钚栽黾拥奈镔|(zhì)。必需激活劑非必需激活劑第50頁，共63頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)59分，星期三第四節(jié)、酶的調(diào)節(jié)一、酶活性的調(diào)節(jié)酶原的激活變構(gòu)酶酶的共價修飾調(diào)節(jié)第51頁，共63頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)59分，星期三酶原的激活：體內(nèi)的酶以無活性的酶原形式存在，在一定條件下，水解幾個肽鍵，使酶分子的構(gòu)象發(fā)生

15、改變，表現(xiàn)出活性。酶原的激活實(shí)際上是酶的活性中心形成和暴露的過程。第52頁，共63頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)59分，星期三變構(gòu)酶：催化亞基調(diào)節(jié)亞基變構(gòu)激活劑變構(gòu)抑制劑第53頁，共63頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)59分，星期三單底物酶與異構(gòu)酶的反應(yīng)速度曲線第54頁，共63頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)59分，星期三肌紅蛋白和血紅蛋白的結(jié)構(gòu)第55頁，共63頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)59分，星期三酶的共價修飾調(diào)節(jié)：可逆性的共價結(jié)合某些化學(xué)基團(tuán)，從而改變酶的活性。磷酸化脫磷酸化第56頁，共63頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)59分，星期三二、酶含量的調(diào)節(jié)（一）酶蛋白合成的調(diào)

16、節(jié)誘導(dǎo)阻遏（二）酶蛋白降解的調(diào)節(jié)第57頁，共63頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)59分，星期三三、同工酶同工酶：是指催化的化學(xué)反應(yīng)相同，但酶蛋白的分子結(jié)構(gòu)，理化性質(zhì)或免疫學(xué)性質(zhì)不同的一組酶如：乳酸脫氫酶第58頁，共63頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)59分，星期三第六節(jié) 酶與醫(yī)學(xué)的關(guān)系一、酶與疾病的關(guān)系二、酶與疾病的診斷三、酶與疾病的治療第59頁，共63頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)59分，星期三二、酶在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用（一）酶作為試劑用于臨床檢驗(yàn)（二）酶作為藥物用于臨床治療第60頁，共63頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)59分，星期三（三）酶作為工具用于科學(xué)研究和生產(chǎn)工具酶酶標(biāo)及測定，酶聯(lián)免疫測定 ELISA固定化酶抗體酶第61頁，共63頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)59分，星期三名詞解釋： 1，脂質(zhì)體2，內(nèi)在蛋白（整合蛋白）3，外周蛋白（外在蛋白）4，