生化多媒體酶

生化多媒體酶第一頁，共七十一頁，2022年，8月28日三、酶催化的特點(diǎn)

1酶的催化效率極高2具有高度的專一性3反應(yīng)條件溫和4酶的活性是受調(diào)節(jié)控制的5酶是活細(xì)胞中產(chǎn)生的,有胞外酶和胞外酶之分第二頁，共七十一頁，2022年，8月28日例2H2O2→2H2O+O2

反應(yīng)活化能非催化反應(yīng)75.24kJ/mol鈀催化反應(yīng)48.9kJ/molH2O2酶催化8.36kJ/mol第三頁，共七十一頁，2022年，8月28日第二節(jié)酶的分類與命名1961年國際酶學(xué)委員會(huì)（enzymecommission，EC）提出的酶的命名和分類方法。1992年國際生化協(xié)會(huì)（IUB）出版的《酶的命名》指出了已發(fā)現(xiàn)的3000多種酶。根據(jù)酶催化反應(yīng)的類型，將酶分為6類：1氧化還原酶類2轉(zhuǎn)移酶類3水解酶類4裂合（解）酶類5異構(gòu)酶類6合成酶類第四頁，共七十一頁，2022年，8月28日1.氧化還原酶類（oxido-reductases）

催化氧化還原反應(yīng)的酶，包括氧化酶類、脫氫酶類、過氧化氫酶、過氧化物酶等。（1）氧化酶類：催化底物脫氫，并氧化生成H2O或H2O22A·2H+O22A+2H2OA·2H+O2A+H2O2

例：鄰苯二酚氧化酶（EC1.10.3.1）

鄰苯二酚鄰苯醌第五頁，共七十一頁，2022年，8月28日（2）脫氫酶類：直接催化底物脫氫

A·2H+B

A+B·2H

例：乳酸脫氫酶（EC1.1.1.27）

乳酸丙酮酸第六頁，共七十一頁，2022年，8月28日2．轉(zhuǎn)移酶類（transferases）

催化基團(tuán)的轉(zhuǎn)移

例：谷丙轉(zhuǎn)氨酶（GPT）（EC2.6.1.2）第七頁，共七十一頁，2022年，8月28日3．水解酶類（hydrolases）催化水解反應(yīng)的酶

AB+H2O A·OH+BH

如：蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶、蔗糖酶等第八頁，共七十一頁，2022年，8月28日4．裂解（合）酶類（lyases）

從底物移去一個(gè)基團(tuán)而形成雙鍵或逆反應(yīng)

ABA+B

例1：第九頁，共七十一頁，2022年，8月28日例2：第十頁，共七十一頁，2022年，8月28日5．異構(gòu)酶類（isomerase）

催化分子異構(gòu)化反應(yīng)

例：第十一頁，共七十一頁，2022年，8月28日6．合成酶類（synthetases合成酶類，也稱連接酶，ligases）

將兩個(gè)小分子合成一個(gè)大分子，通常需要ATP供能

第十二頁，共七十一頁，2022年，8月28日

在每一大類酶中，又可根據(jù)不同的原則分為幾個(gè)亞類，每一個(gè)亞類再分為幾個(gè)亞亞類型，然后再把屬于同一亞亞類的酶按順序排好，就可以把各種酶排成一個(gè)表，即酶表第十三頁，共七十一頁，2022年，8月28日在每一大類酶中，又可根據(jù)不同的原則分為幾個(gè)亞類，每一個(gè)亞類再分為幾個(gè)亞亞類型，然后再把屬于同一亞亞類的酶按順序排好，這樣就可以把各種酶排成一個(gè)表，即酶表第十四頁，共七十一頁，2022年，8月28日

例如：乳酸脫氫酶

EC１．１．１．２７

葡萄糖激酶

EC２．７．１．１

酶學(xué)委員會(huì)

大類

亞類

亞亞類

順序號(hào)（二）酶的命名

國際酶學(xué)委員會(huì)建議，每一種酶都給以兩種名稱

系統(tǒng)名

習(xí)慣名1系統(tǒng)名：（準(zhǔn)確）

原則:底物名稱+反應(yīng)類型+“酶”

例:乳酸

+NAD+

丙酮酸

+NADH+H+

系統(tǒng)名應(yīng)為：L-乳酸：NAD+氧化還原酶第十五頁，共七十一頁，2022年，8月28日2習(xí)慣名：原則:底物名稱+反應(yīng)類型+“酶”例：催化蛋白質(zhì)水解的酶稱為蛋白酶第三節(jié)酶的組成和結(jié)構(gòu)一

酶的化學(xué)本質(zhì)

1926年美國Sumner從刀豆中獲得了脲酶的結(jié)晶，并指出酶是蛋白質(zhì)。1930年Northrop等得到了胃蛋白酶、胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶的結(jié)晶，并進(jìn)一步證明了酶是蛋白質(zhì)。大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)（Mostenzymesareproteins）第十六頁，共七十一頁，2022年，8月28日酶是蛋白質(zhì)的證據(jù)1、酶對(duì)熱不穩(wěn)定。2、酶是兩性電解質(zhì)。3、其他引起Pr變性的理化因素，均能使酶喪失活性。4、酶具有膠體物質(zhì)的一系列特性。5、許多酶受蛋白水解酶作用而失活。6、酶的結(jié)晶均證明其催化活性與其Pr本性密切聯(lián)系。7、許多酶的AA序列已被陸續(xù)測(cè)定。第十七頁，共七十一頁，2022年，8月28日酶概念的發(fā)展：

20世紀(jì)80年代發(fā)現(xiàn)某些RNA有催化活性，還有一些抗體也有催化活性，甚至有些DNA也有催化活性，使酶是蛋白質(zhì)的傳統(tǒng)概念受到很大沖擊。

1982年美國切赫（T.Cech）等人發(fā)現(xiàn)四膜蟲（Tetrahymenathermophiea）的rRNA前體能在完全沒有蛋白質(zhì)的情況下進(jìn)行自我加工，發(fā)現(xiàn)RNA有催化活性

ThomasCechUniversityofColoradoatBoulder,USA

第十八頁，共七十一頁，2022年，8月28日1983年美國奧特曼（S.Altman）等研究RNaseP（由20%蛋白質(zhì)和80%的RNA組成），發(fā)現(xiàn)RNaseP中的RNA可催化E.colitRNA的前體加工。

SidneyAltmanYaleUniversityNewHaven,CT,USA

Cech和Altman各自獨(dú)立地發(fā)現(xiàn)了RNA的催化活性，并命名這一類酶為ribozyme（核酶），2人共同獲1989年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。

1995年發(fā)現(xiàn)有些DNA分子亦具有催化活性。第十九頁，共七十一頁，2022年，8月28日二

全酶的輔因子依據(jù)其化學(xué)組成把酶也分為兩大類：

簡(jiǎn)單蛋白質(zhì)（單純酶）：結(jié)合蛋白質(zhì)（結(jié)合酶）：?jiǎn)渭兠福喝绺鞣N水解酶僅由AA組成，不含其他組份。結(jié)合酶：如各種氧化還原酶類除AA以外還含有對(duì)熱穩(wěn)定的小分子化合物。前者稱酶蛋白，后者稱輔因子酶分子中的蛋白質(zhì)部分稱為酶蛋白(脫輔酶)

非蛋白質(zhì)部分稱為輔因子（cofactor）第二十頁，共七十一頁，2022年，8月28日全酶=酶蛋白+輔因子（二者結(jié)合才有活性）

金屬離子

①構(gòu)成酶活性中心②維持特定構(gòu)象酶的輔因子

輔基

小分子有機(jī)化合物

作為電子、原子或某些基團(tuán)的載體輔酶

參與反應(yīng)并促進(jìn)整個(gè)催化過程決定酶催化專一性的是酶的蛋白質(zhì)部分

三單體酶、寡聚酶和多酶體系

根據(jù)酶蛋白結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)，可將酶分為三類：?jiǎn)误w酶

寡聚酶

多酶體系1單體酶只有一條肽鏈的酶（全部為水解酶）2寡聚酶

由幾個(gè)或多個(gè)亞基組成的酶（大多為糖代謝酶）3多酶體系（多酶絡(luò)合物）幾個(gè)酶嵌合而成的絡(luò)合物

（丙酮酸脫H酶）第二十一頁，共七十一頁，2022年，8月28日四

活性部位與必需基團(tuán)

酶分子中的某些基團(tuán)若經(jīng)化學(xué)修飾（氧-還、酰化、烷化等）使其改變，則酶的活性喪失，這些基團(tuán)稱必需基團(tuán)。與酶的活性有關(guān)的基團(tuán)稱為必需基團(tuán)常見的必需基團(tuán)有：

Ser--OHHis咪唑基

Asp、Glu側(cè)鏈—COOHCys--SH酶的活性部位（或稱活心中心）酶分子中直接和底物結(jié)合，并和酶的催化作用直接有關(guān)的部位在酶活性部位上的基團(tuán)又可以分為兩類：①參與和底物結(jié)合的基團(tuán)稱為結(jié)合基團(tuán)②直接參與催化反應(yīng)的基團(tuán)稱為催化基團(tuán)第二十二頁，共七十一頁，2022年，8月28日

His57咪唑基Asp102—COOHSer195—OH第二十三頁，共七十一頁，2022年，8月28日五酶原的激活

1.概念:無催化活性的酶原轉(zhuǎn)變?yōu)橛谢钚悦傅倪^程2.實(shí)質(zhì):活性部位形成和暴露的過程

3.舉例:胃蛋白質(zhì)酶原的激活

胰蛋白質(zhì)酶原的激活第二十四頁，共七十一頁，2022年，8月28日第二十五頁，共七十一頁，2022年，8月28日六同工酶

1.概念:酶蛋白的分子結(jié)構(gòu)和組成有差異，但有相同的催化活性的一組酶2.舉例:

LDH（乳酸脫氫酶）

由四個(gè)亞基組成的寡聚酶，每個(gè)亞基的分子量約35000。亞基分為兩類：骨骼肌型（A或M）心肌型（B或H）

這兩種亞基可組成五種四聚體：H4、H3M、H2M2、HM3、M4第二十六頁，共七十一頁，2022年，8月28日組成和電泳行為

HHHH(LDH1)HHHM(LDH2)HHMM(LDH3)HMMM(LDH4)MMMM(LDH5)第二十七頁，共七十一頁，2022年，8月28日催化的反應(yīng)

乳酸丙酮酸LDH5骨骼肌:乳酸丙酮酸心肌:LDH1第二十八頁，共七十一頁，2022年，8月28日第四節(jié)

酶催化的特異性

立體異構(gòu)特異性

專一性（特異性)

鍵專一性

相對(duì)特異性

結(jié)構(gòu)特異性

基團(tuán)專一性

絕對(duì)特異性一結(jié)構(gòu)特異性1鍵專一性對(duì)底物分子中其所作用的鍵要求嚴(yán)格，而不管鍵兩端所連基團(tuán)的性質(zhì)2基團(tuán)專一性

要求底物具有特定的化學(xué)鍵，而且對(duì)鍵的一端所連基團(tuán)也有一定要求

3絕對(duì)專一性酶對(duì)作用的底物要求相當(dāng)嚴(yán)格，甚至只能催化一種底物進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)

第二十九頁，共七十一頁，2022年，8月28日二

立體異構(gòu)專一性酶只能催化對(duì)映異構(gòu)體的一種發(fā)生反應(yīng)，對(duì)另一種則無作用

第四節(jié)酶的作用機(jī)理一酶的催化作用與分子活化能

活化分子的數(shù)目越多，反應(yīng)速度越快常采用的是下列兩種方法增加活化分子數(shù)目1使反應(yīng)物吸收一定的能量。如光照、加熱使分子活化2使用適當(dāng)?shù)拇呋瘎?，降低反?yīng)的能閾

二中間產(chǎn)物學(xué)說

E+SESE+P第三十頁，共七十一頁，2022年，8月28日三誘導(dǎo)契合學(xué)說

底物誘導(dǎo)酶的構(gòu)象發(fā)生改變,使使E和S契合而結(jié)合成中間絡(luò)合物，并引起底物進(jìn)行反應(yīng)

第三十一頁，共七十一頁，2022年，8月28日四使酶具有高催化效率的因素(了解自學(xué))1鄰近定向效應(yīng)2張力和形變3酸堿催化4共價(jià)催化第五節(jié)酶促反應(yīng)速度及影響因素一

酶促反應(yīng)速度的測(cè)量

1酶促反應(yīng)速度的表示方法（1）單位時(shí)間內(nèi)底物的消耗量；（2）單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)物的生成量；酶促反應(yīng)速度一般指“初速度”。第三十二頁，共七十一頁，2022年，8月28日開始速度維持恒定然后曲線斜率逐漸減小，反應(yīng)速度降低。原因：底物濃度降低，酶失活，逆反應(yīng)增大，產(chǎn)物抑制。第三十三頁，共七十一頁，2022年，8月28日二

[E]對(duì)酶促反應(yīng)的影響

當(dāng)[S]>>[E]，其它條件固定，反應(yīng)系統(tǒng)中無E的抑制劑時(shí)V=k[E]第三十四頁，共七十一頁，2022年，8月28日三[S]對(duì)酶作用的影響

第三十五頁，共七十一頁，2022年，8月28日觀察曲線可知：1在底物濃度較低時(shí)，酶促反應(yīng)速度幾乎與[S]成正比，此時(shí)符合一級(jí)反應(yīng)：

2當(dāng)[S]較高時(shí)，[S]增加v也隨之升高，但不顯著。3當(dāng)[S]很大時(shí)，v幾乎不再增大，趨向于一個(gè)極限值，此時(shí)符合零級(jí)反應(yīng)底物濃度較低時(shí)，反應(yīng)速度與底物濃度成正比。（一級(jí)反應(yīng)）當(dāng)?shù)孜餄舛仁姑革柡蜁r(shí)，再增加濃度反應(yīng)速度幾乎不變（零級(jí)反應(yīng)）兩級(jí)中間的稱為混合級(jí)反應(yīng)。

第三十六頁，共七十一頁，2022年，8月28日米氏方程式由Michaelis和Menten于1913年根據(jù)中間產(chǎn)物學(xué)說推導(dǎo)。第三十七頁，共七十一頁，2022年，8月28日結(jié)果討論：①在底物濃度較低時(shí)，即[S]很小，Km>>[S]Km+[S]≈KmV=Vmax/Km[S]=k[S]反應(yīng)速度與底物濃度成正比,符合一級(jí)反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)方程②在底物濃度很高時(shí)[S]很大[S]>>KmKm+[S]≈[S]V=Vmax[S]°=Vmax反應(yīng)速度與底物濃度無關(guān),符合零級(jí)反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)方程③當(dāng)反應(yīng)速度等于最大反應(yīng)速度Vmax的一半時(shí),即v=1/2Vmax時(shí)

Km=[S]第三十八頁，共七十一頁，2022年，8月28日Km稱為米氏常數(shù):物理意義:Km是反應(yīng)速度為最大反應(yīng)速度一半時(shí)的底物濃度,單位為濃度單位

Km可用來表示E和S的親和力Km大，表示酶和底物的親和力弱Km小，表示該酶與底物的親和力強(qiáng)幾點(diǎn)說明:（1）Km是酶的一個(gè)特征性常數(shù)，只與酶的性質(zhì)有關(guān)，與酶的濃度無關(guān).（2）如酶能催化幾種不同的底物，對(duì)每種底物都有一個(gè)特定的Km值，其中Km值最小的稱該酶的最適底物。

第三十九頁，共七十一頁，2022年，8月28日米氏常數(shù)的求法雙倒數(shù)作圖法（Lineweaver-Burk作圖法）第四十頁，共七十一頁，2022年，8月28日四pH對(duì)酶作用的影響

酶表現(xiàn)最大活力時(shí)的pH值，叫做最適pH值機(jī)制:①過酸、過堿能使酶本身失活（變性）②pH改變影響酶分子活性部位基團(tuán)的解離，與底物結(jié)合能力下降③pH改變也影響底物分子的解離，使之不適于與酶結(jié)合，當(dāng)然反應(yīng)速度肯定會(huì)下降

五溫度對(duì)酶作用的影響

酶表現(xiàn)最大活力時(shí)的溫度為最適溫度

通常：動(dòng)物體內(nèi)酶的最適溫度在37--50℃

植物體內(nèi)酶的最適溫度在50--60℃第四十一頁，共七十一頁，2022年，8月28日六激活劑對(duì)酶作用的影響

凡是能提高酶活性的物質(zhì)都稱為酶的激活劑。例：

Cl-

是唾液淀粉酶的激活劑

Mn2+

是醛縮酶的激活劑

Mg2+

是Rnase的激活劑

Mg2+、Mn2+、Co2+

是羧化酶的激活劑七抑制劑對(duì)酶作用的影響

凡是能使酶的必需基團(tuán)或酶活性部位中的基團(tuán)的化學(xué)性質(zhì)改變而降低酶活力甚至使酶完全喪失活性的物質(zhì)叫抑制劑，常用I（inhibitor）表示，其作用稱為抑制作用

第四十二頁，共七十一頁，2022年，8月28日

不可逆抑制作用

抑制作用

競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用

可逆抑制作用

非競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用反競(jìng)爭(zhēng)必抑制作用

1不可逆抑制作用

I與E的結(jié)合為不可逆反應(yīng)，I與E結(jié)合牢固，不能用透析法除去I而使酶恢復(fù)活力，這種抑制作用叫做不可逆抑制作用2可逆的抑制作用

I與E的結(jié)合是可逆反應(yīng)，用透析等方法能除去抑制劑使E恢復(fù)活力，這種抑制作用叫可逆抑制作用

第四十三頁，共七十一頁，2022年，8月28日（1）競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用定義:有些抑制劑與底物的結(jié)構(gòu)相似，能和底物競(jìng)爭(zhēng)酶的活性部位，妨礙底物與酶的結(jié)合，減少了酶與底物接觸機(jī)會(huì)，從而降低了酶的活力，這種抑制作用叫競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用方程式:從速度方程式可以看出：

(1)有競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑存在時(shí)，Km′是原Km的1+[I]/Ki倍，而且Km′值將隨[I]的增加而增大第四十四頁，共七十一頁，2022年，8月28日第四十五頁，共七十一頁，2022年，8月28日②當(dāng)[Et]固定時(shí)，當(dāng)[S]>>Km（1+[I]/Ki），也就是[S]使酶飽和時(shí)，v=Vmax，即最大反應(yīng)速度不變

即

Km↑,Vmax不變機(jī)制:競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用可能是由于底物與抑制劑結(jié)合在酶分子的同一部位上，也可能是由于底物或抑制劑中的一個(gè)與酶結(jié)合后，而引起酶發(fā)生構(gòu)象變化，產(chǎn)生不利于與另一個(gè)結(jié)合的構(gòu)象

（2）非競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑作用

有些抑制劑和底物可同時(shí)結(jié)合在酶的不同部位上，形成ESI三元復(fù)合物。形成的三元復(fù)合物不能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。這種作用稱為非競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用

第四十六頁，共七十一頁，2022年，8月28日方程式:從速度方程式可以看出:①抑制劑是與酶活性部位中的催化基團(tuán)結(jié)合，也可能是與維持酶分子構(gòu)象的必需基團(tuán)作用，而使酶的活性降低。②E與S或I的結(jié)合互不相關(guān)

EI+SESI

均不能轉(zhuǎn)化成產(chǎn)物

ES+IESI第四十七頁，共七十一頁，2022年，8月28日第四十八頁，共七十一頁，2022年，8月28日第四十九頁，共七十一頁，2022年，8月28日應(yīng)用：

①有機(jī)磷農(nóng)藥能專一地抑制乙酰膽堿酯酶活力，使昆蟲體內(nèi)乙酰膽堿不能分解造成大量積累，影響神經(jīng)傳導(dǎo)，使昆蟲功能失調(diào)，失去知覺而死亡②磺胺藥物對(duì)磺胺類藥物敏感的細(xì)菌生長繁殖時(shí):

二氫葉酸合成酶二氫葉酸還原酶對(duì)氨基苯甲酸二氫葉酸四氫葉酸(磺胺類藥物)(為生長必須)第五十頁，共七十一頁，2022年，8月28日第六節(jié)酶的制備和應(yīng)用一酶的制備

1選材

（酶含量要高，易于分離）2破碎細(xì)胞（搗碎、砂磨、凍融、自溶等方法）

動(dòng)物細(xì)胞較易破碎