生化-09級酶小分子合成大分子

新陳代謝的概

物質(zhì)代分解代 釋放能(大分子分解為小分子能量代滿滿足生命活動需EnzymeEnzymeandCo-用量少而催化效率高

1如過氧化氫酶催化HO2分解的速Fe2+催化其分解速度的8.3×109倍2、高度特異的化學(xué)鍵，催化一定的化學(xué)反應(yīng)并產(chǎn)生一定的產(chǎn)物的特性稱為酶的特異性或?qū)Ｒ恍?。根?jù)酶對其底物結(jié)構(gòu)選擇的嚴(yán)格程度不同特異性分為三種：絕對特異性、相對特異性、異構(gòu)特異性相對特異相對特異性：酶作用于一類化合物或一種化學(xué)鍵，這種特異性稱相對特異性。相對特異性分為 絕對特異絕對特異性：酶只能作用于特定結(jié)構(gòu)的底物，進行一種專一的反應(yīng)，生成一種特定 異構(gòu)特異性：酶僅作用于異構(gòu)體中的一種，酶對異構(gòu)物的這種選擇稱為立根據(jù)旋光異構(gòu)和幾何異構(gòu)的要求可分為旋光異構(gòu)特異性-精氨D-幾何異構(gòu)特異性：如延胡索酸酶僅催化反丁3、酶活性具可調(diào)節(jié)酶合成進行誘導(dǎo)或阻遏作用對酶進行的調(diào)節(jié)。因此體內(nèi)化學(xué)反應(yīng)得以有精確調(diào)控下進行。依據(jù)

二、酶是蛋白現(xiàn)的人工合成（RNase-124AA）問題：核酶18年aster認為酒的發(fā)酵是酵母(ast)細胞生命活動的結(jié)果，細胞破裂則失去發(fā)酵作用。母中(inyeast),中文：酵素→酶EduardBuchner是第一位提出酵素可以TheNobelPrizeinChemistry1907"forhisbiochemicalresearchesandhisdiscoveryofcell-freefermentation"EduardLandwirtschaftlicheHochschule(AgriculturalCollege)Berlin,1860-1860- 1930年Northrop得到胃蛋白酶結(jié)1946年Sumner和Northrop獲Nobel化學(xué)TheNobelPrizeinChemistry"forhisdiscoverythatenzymescanbecrystallized"

"fortheirpreparationofenzymesandvirproteinsinapureform" JamesBatc

John

1/2ofthe 1/4ofthe 1/4oftheCornellUniversityIthaca,NY,USA1887-

RockefellerInstituteforMedicalResearchPrinceton,NJ,USA1897-

RockefellerInstituteforMedicalResearchPrinceton,NJ,USA1904-第二節(jié)酶的結(jié)構(gòu)與功能酶。如：乳酸脫氫酶由亞基H、M形成的四聚體。酶彼此聚合形成的多酶復(fù)合物。如：酸脫氫酶由于的融合，形成由一條多肽鏈組成卻具有多酶按其分子組成分為：（見圖單純酶（simpleenzyme）：僅由氨基酸殘基構(gòu)成結(jié)合酶（conjugatedenzyme）：由蛋白質(zhì)和非蛋單純酶結(jié)合(全酶

酶蛋輔助因

金屬離

金屬 輔金屬激活有機小分 輔輔助因子最為多見的是金屬離子含金屬離子的酶分為金屬酶：金屬離子與酶結(jié)合緊密,提取的過程中不易丟失,黃嘌呤氧化酶等。金屬激活酶：金屬離子雖為酶的活性所必需，卻不與酶直接結(jié)合，而是通過底物相連接。這類酶稱為金屬激活酶。如己糖激酶等。金屬離子在全酶中的作①傳電子：催化反應(yīng)、傳遞電子。架橋梁作為連接酶與底物的橋梁，便于酶對底物起作用。③穩(wěn)構(gòu)象：穩(wěn)定酶的構(gòu)象所必需④降斥力：斥力。小分子有機化合物在全酶中的作用輔助因子按其與酶蛋白結(jié)合的緊密程度與作用特點分為：輔酶和輔基。（透析法）輔酶：與酶蛋白結(jié)合疏松，可以用透析或超濾的方法除去。在兩個酶促反應(yīng)中充當(dāng)質(zhì)子或基團供體和受體的作用。如NADNADPFAD、FMN、生物酶的活性中心：酶的必需基團在空間結(jié)構(gòu)上彼此靠近，組成具有特定空間結(jié)構(gòu)、能與底物特異地結(jié)合并將底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物，這一區(qū)域稱為酶的活性中心或活性部位。（見圖）。酶的必需基團為必需基團。酶活性中心內(nèi)的必 有兩種結(jié)合基團與酶的一定構(gòu)象形成復(fù)合物；催化基團，其作用是影響底物中某些化學(xué)鍵的穩(wěn)定性，催化底物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)并將其轉(zhuǎn)變成產(chǎn)物。酶活性中心外的必需基團不參與活性中心的酶原：無活性酶的前體稱為酶酶原的激活的機制近N個或幾個特定的肽鍵斷裂—→分子構(gòu)象改—酶的活性中心形成(酶的活性中心或 程)。舉例：胰蛋白酶原（見圖酶可極大地降低反應(yīng)所需的活化11——E+E+

E+ E+2、酶為什么具有專一性 誘導(dǎo)契合假（*鎖鑰學(xué)說*三點附著說補結(jié)合，這一過程稱為酶—底物結(jié)合的誘導(dǎo)契合假說。見圖）1、“張力”與“形變同樣底物分子也會發(fā)生變形，使底物分鍵心.一方面底物在酶活性中心的有效濃度大大增加，有利于提高反應(yīng)速度。另一方面，由于活性中心的結(jié)構(gòu)和相關(guān)基團的誘導(dǎo)和定向作用，使底物分子中參與使酶促反應(yīng)具有高效率和專一性特點。3、多元催4、表面效之間形成水化膜，有利于酶與底物的密切接觸。一種酶的催化反應(yīng)常常是多種催化機制的綜合作用，所以酶促反應(yīng)具有極高的催化效率。第三節(jié)酶促反應(yīng)的速度和影響酶促反（一）酶反應(yīng)速度的測 影響酶反應(yīng)速度的因素底物濃度、酶濃度、溫度、、抑制劑、激活劑等。在其因素不變的情況下，底物濃度的變化對反應(yīng)速度的影響（見圖）解釋酶促反應(yīng)中底物濃度和反應(yīng)速度關(guān)系可用：中間產(chǎn)物學(xué)說。酶反應(yīng)速度與底物濃度的關(guān)用中間產(chǎn)物學(xué)說解釋底物濃度與反應(yīng)速度關(guān)系曲線的二相現(xiàn)象S+E ES

E+ Km+（ Km+[S]的曲線，研究酶的動力學(xué)，得出V[S]的數(shù)學(xué)公式，稱米-曼方程式Km米-米-（1）根據(jù)中間產(chǎn)物學(xué)（（2）將反應(yīng)過程限于初速度，[S]超過[E][S]的變化在測定初速度的過程中可忽略不 底 中間產(chǎn) 產(chǎn)ES的生成速度=K1([E]-[ES]) ---ES的分解速度=K2[ES]+K3 ---當(dāng)反應(yīng)處于穩(wěn)態(tài)時，ES的生成速度=ES的分解速度，K1([E]-[ES])[S]=K2[ES]+K3經(jīng)整理([E]-[ES])[S]/[ES]=（K2+K3）/ Km=（K2+K3）/ Km為米氏常數(shù)，[ES]=[E][S]/(Km+[S] ---由于反應(yīng)速度取決于單位時間內(nèi)產(chǎn)物P的生成量，所V=K3將（5）式代入得 V=K3[E][S]/(Km+[S] ---當(dāng)?shù)孜餄舛群芨撸械拿付寂c底物生成中間產(chǎn)物（即][]時，反應(yīng)達最大速度。即max=3[=3[] 代入（6）式，得米氏方程式：VVmaxV=————Km+（二）Km與Vmax的意促反應(yīng)速度為最大速度一半時的底物濃度米氏方程式變換為整理整理得Km、在K2》K3特定情況下，Km=K2/K1，近似于ES的解離常數(shù)Ks，但不等同Ks。K表示酶對底物的親和力。Km值愈小，酶與底物的親和力愈大，酶的催化活性高，不要很高的底物催化活性低。、Km值是酶的特征性常數(shù)之一，只與酶的結(jié)構(gòu)，酶所催化的底物和反應(yīng)環(huán)境（如溫度，pH,離子強度）有關(guān)，與酶的濃度無關(guān)。不同的酶，Km值不同（見表）。范圍在16—10-2mmol／L之~~些酶的Km酶乳酸脫氫酸脫氫葡萄糖-6-磷酸脫氫β半乳糖苷底酸酸44、Vmax是酶完全被底物飽和時的反應(yīng)速度，動力學(xué)常數(shù)3稱為酶的轉(zhuǎn)換數(shù)，其定義是：當(dāng)酶被底物充分飽和時，單位時間內(nèi)每個酶（或酶活性中心）催化底物轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)物的分子數(shù)。（三）K（三）Km值和Vmax為了準(zhǔn)確又方便，許多學(xué)者將米曼方程式變換成直線形式，其中林貝氏（-rk作圖法）雙倒數(shù)作圖法應(yīng)用最廣。取米-曼方程式兩邊倒數(shù)，得下式1/V1/[S]作圖，即得一條直線（見圖此外，還有Hanes作圖法斜率-

二、二、 酶濃度對反應(yīng)速度的影四、pH四、pHpH影響極性基兩者有本質(zhì)區(qū)別（一）（一）抑制劑根據(jù)其作用的選擇性不同分為兩類專一性抑制劑：它僅僅與活性中心的有關(guān)基團反應(yīng)機 、敵百蟲、1059等非專一性抑制劑：它可以和一類或幾類基團反應(yīng)路易士（二）（二）可逆性抑制作用：是指抑制劑以非共價鍵與酶或酶-性降低或喪失。這類抑制劑采用透析、超濾等方法可除去，使酶恢性。可逆性抑制作用可分為三種類型①競爭性抑制作用、②非競爭性抑制作用③反競爭性抑制作用1、競爭性抑制作競爭性抑制作用抑制劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)與底物相似，能與底物竟?fàn)幟富钚灾行?，從而阻礙酶與底物結(jié)合形成中間產(chǎn)物，這種抑制作用稱競爭性抑制作用）抑制程度取決于抑制劑與酶的相對親和力與底物濃度的相對比例提高底物的競爭能力來消除。動力學(xué)參數(shù)特點：Vmax不變,Km增大（見圖斜率KmVmax舉例制。（見圖）③一些抗癌藥物（如5-F、6-MP）的抗癌作用機制也是競爭性抑制。(對氨基苯甲酸22非競爭性抑制作用：抑制劑與酶活性中心外影響酶對底物的催化作用，使酶底物—抑制劑復(fù)合物不能進一步釋放出產(chǎn)物。這種抑制作用稱為非競爭性抑制作用。見圖）動力學(xué)參數(shù)特點：Vmax減小，Km不變(見圖Vmax減小，Km不

舉例①別嘌呤醇（非競爭性抑制作用來抑制黃嘌呤氧化酶，從而降低尿酸的生成）②質(zhì)子化叔胺（R-NH3+類化合物是乙酰膽堿酯酶的非競爭性抑制劑。3、反競爭性抑制作反競爭性抑制作用抑制劑僅與酶和底物形成的中間產(chǎn)物（S）結(jié)合，使中間產(chǎn)物ES的量下降，既減少從中間產(chǎn)物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物的量，也減少從中間產(chǎn)物解離出游離酶和底物的量，這種抑制作用稱為反競爭性抑制作用。（見圖）動力學(xué)參數(shù)特點：Vmax及Km都減小（見圖Vmax及Km都減酶的激活劑酶活性：是指酶催化化學(xué)反應(yīng)的能力酶活性的衡量標(biāo)準(zhǔn)是酶促反應(yīng)速度的大小的產(chǎn)物或消耗一定數(shù)量的底物所需的酶量。催化1μmol底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物所需的酶量為一個國1催量（1kat）是指在特定條件下，每秒鐘使Kat與IU的換算：1IU＝16.67×10-酶的調(diào)

酶含量的調(diào)

變構(gòu)調(diào)一、酶活性的調(diào)多酶體系：細胞中的一些酶催化的反應(yīng)常常成 反物正好是后一個酶反應(yīng)的底物，以這種方式限速酶最慢，控制著整個代謝通路進行速度的酶促，催化此步反應(yīng)關(guān)鍵酶。（一）酶原：無活性酶的前體稱為酶酶原的激活的機制近N個或幾個特定的肽鍵斷裂—→分子構(gòu)象改—酶的活性中心形成(酶的活性中心或 程)。舉例：胰蛋白酶原（見圖酶原的激活的意義 （二）（二）構(gòu)激活效應(yīng)。構(gòu)抑制效應(yīng)。（三）（三）酶的共價修飾的概酶蛋白肽鏈上的一些基團可與某種化學(xué)基這一過程稱為酶的共價修飾與脫甲基化、腺苷化與脫腺苷化，以及—SH三、同工同工酶：學(xué)會的分子結(jié)構(gòu)、理化性質(zhì)乃至免疫學(xué)性質(zhì)不同的一組酶。）舉例：①乳酸脫氫酶LDH（四聚體亞基：骨骼肌型亞基（M）和心肌型亞基（類型：LDH1（H4）、LDH2（3M）、LDH3（H2M2）、LDH4（HM3）、各種不同組 含量與分布比例不同（見圖②肌酸激酶（二聚體骨骼肌中含CK3（MM型CK2僅見于心肌同工酶的意義：臨 （見圖第五節(jié) 名與分一、酶名國際系統(tǒng)命名法舉例見二、酶的分類與 （EnzymeCommittee,EC）根據(jù)AH2+ A+脫氫酶類：催化直接從底物上脫氫的反應(yīng)AH2 氧化酶①催化底物脫氫，氧化生成AH2+O2A+H2O2（需FAD或②催化底物脫氫，氧化生成2AH2+O22A+過氧化物ROO+ RO+H2O+O2加氧酶（雙加氧酶和單加氧酶2O 2

RH+O2+還原型輔助因 ROH+H2O+氧化型輔助因（又稱羥化酶轉(zhuǎn)移酶類：催化化合物中某些基團的轉(zhuǎn)移A·X+BA水解酶類：催化加水分解作用AB+ AOH+裂解酶類：催化非水解性地除去基團而形成雙鍵的反

+

+

+異構(gòu)酶：催化各種異構(gòu)體之間的互 B常見的有消旋和變旋、醛酮異構(gòu)、順反異構(gòu)和變位酶類合成酶類：催化有ATP參加的合成反應(yīng)A+B+ A·B+ADP乳酸脫氫酶

第1大類，氧化還原第1亞類，氧化基團第1亞亞類，H受體為該酶在亞亞類中的流：系統(tǒng)名慣用名。系統(tǒng)名酸++ 酸+H+H+乳酸：NAD+氧化還原慣用名：只取一個較重要的底物名稱和反應(yīng)類型乳酸脫氫乳酸：NAD+氧化乳酸脫氫

一些 名舉推薦名稱系統(tǒng)名 催化反ECEC

L-α-酮

α-+NH3+NADHL-天冬氨酸+α-酮戊 +L-EC

L-+H2OL-+尿素的（治療藥物的~~些酶的Km酶乳酸脫氫酸脫氫葡萄糖-6-磷酸脫氫β半乳糖苷底酸酸(對氨基苯甲酸TheNobelPrizeinChemistry1907"forhisbiochemicalresearchesandhisdiscoveryofcell-freefermentation"EduardLandwirtschaftlicheHochschule(AgriculturalCollege)Berlin,1860- 1930年Northrop得到胃蛋白酶結(jié)1946年Sumner和Northrop獲Nobel化學(xué)TheNobelPrizeinChemistry"forhisdiscoverythatenzymescanbe