第6章-酶的結構與功能

第6章-酶的結構與功能第一頁，共223頁。第6章酶的結構與功能第二頁，共223頁。第一節(jié)酶學概論人們對酶的認識起源于生產與生活實踐。夏禹時代，人們掌握了釀酒技術。公元前12世紀周朝，人們釀酒，制作飴糖和醬。春秋戰(zhàn)國時期已知用麴(曲)治療消化不良的疾病。酶者，酒母也一、酶的研究簡史第三頁，共223頁。酵素的發(fā)現(xiàn)（介紹）

尼羅河流域盛產小麥，古埃及人將小麥磨成粉，加入水、馬鈴薯及鹽拌在一起，擺在溫熱的地方，空氣中的酵母落入一塊未被烤過的面團中，面團竟慢慢地漲大起來，這種面團烤出來后非常松軟，從此人們便故意留一塊面團，讓酵母慢慢使它發(fā)大、變酸，再取一團作“面種”留待下次發(fā)面包。古埃及人只知道方法，卻不懂得其原理，因此一直認為這是神在暗中幫忙，而認定面包是“神的贈禮”

第四頁，共223頁。第五頁，共223頁。enzyme("inyeast")enzyme是希臘文en=in，

zyme=yeast第六頁，共223頁。西方國家19世紀對釀酒發(fā)酵過程進行了大量研究。直到1897年，德國巴克納Buchner兄弟用石英砂磨碎酵母細胞，制備了不含酵母細胞的抽提液，并證明此不含細胞的酵母提取液也能使糖發(fā)酵，說明發(fā)酵與細胞的活動無關。從而說明了發(fā)酵是酶作用的化學本質，為此Buchner獲得1911年諾貝爾化學獎。1896年,日本的高峰讓吉首先從米曲霉中制得高峰淀粉酶,用作消化劑,開創(chuàng)了有目的的進行酶生產和應用的先例。第七頁，共223頁。1878年,Kühne給酶一個統(tǒng)一的名詞，叫Enzyme，這個字來自希臘文，其意思“在酵母中”。后來對酶的作用機理及酶的本質做了深入研究，1894年，F(xiàn)isher提出了酶與底物作用的“鎖匙學說”1903年，Henri提出了酶與底物作用的“中間復合物學說”。1913年，Michaelis和Mentenn導出了米氏方程。1925年，Briggs和Handane提出了穩(wěn)態(tài)學說。1926年，Summer從刀豆中提取脲酶結晶。1930年，Northrop和Kunitz證實酶是一種蛋白質；Summer和Northrop1949年同獲諾貝爾獎第八頁，共223頁。80年代初發(fā)現(xiàn)了具有催化功能的RNA——核酶(ribozyme)，這一發(fā)現(xiàn)打破了酶是蛋白質的傳統(tǒng)觀念，開辟了酶學研究的新領域?，F(xiàn)已鑒定出4000多種酶，數(shù)百種酶已得到結晶，而且每年都有新酶被發(fā)現(xiàn)。第九頁，共223頁。二、酶的化學本質和組成1、酶的化學本質是蛋白質①經酸堿水解終產物是AA②能被蛋白酶水解而失活③酶可變性失活④酶是兩性電解質⑤具有不能通過半透膜等膠體性質⑥具有蛋白質的化學呈色反應化學本質是蛋白質第十頁，共223頁。第十一頁，共223頁。1982年T.Cech發(fā)現(xiàn)了第1個有催化活性的天然RNA——ribozyme（核酶），以后又陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了真正的RNA催化劑。第十二頁，共223頁。第十三頁，共223頁。

單純酶：只有蛋白質

結合酶（綴合酶）：脫輔酶+輔助因子輔助因子輔基輔酶{與酶結合緊與酶結合松全酶2、結合酶及其輔助因子根據(jù)化學組成：第十四頁，共223頁。羧肽酶第十五頁，共223頁。NADPH—脫氫酶的輔酶過氧化氫酶第十六頁，共223頁。脫輔酶：決定反應的專一性輔助因子：傳遞電子、原子或某些化學 基團的作用第十七頁，共223頁。單體酶：一般由一條肽鏈組成寡聚酶：為寡聚蛋白，≥2個亞基多酶復合體：幾種酶靠非共價鍵彼此嵌合而成。3、單體酶、寡聚酶、多酶復合體根據(jù)酶蛋白分子的特點：第十八頁，共223頁。二、酶的催化特性（1）與一般催化劑相同的特點

①提高反應速度，不改變平衡點;②只起催化作用，本身不消耗；③降低反應的活化能第十九頁，共223頁。（2）特性①.高效性反應速度是無酶催化或普通人造催化劑催化反應速度的108~1020倍；

且絕無副反應；

②.專一性

酶的催化雙氧水裂解第二十頁，共223頁?！该复呋姆磻锘虼呋姆磻袊栏竦牡倪x擇性，也稱特異性。酶的專一性（specificity）酶催化的反應物稱為底物（substrate）第二十一頁，共223頁。絕對專一性：僅催化一種底物反應。相對專一性：能作用于和底物結構類似的物質族專一性—對鍵和鍵旁基團有要求又稱為基團專一性鍵專一性—僅對鍵有要求第二十二頁，共223頁。族專一性：可作用于一些結構很相似的底物，對鍵和鍵旁基團有要求RCOO-+ROH+H+′酯酶：R—C—O—R′+H2OOOCH2OHOHOHOH15α-葡萄糖苷酶OR+H2OOCH2OHOHOHOHOH15+ROH絕對專一性：只能作用于某一底物脲酶：H2N—C—NH2+H2OO2NH3+CO2鍵專一性：可作用于一類很相似的底物，僅對鍵有要求第二十三頁，共223頁。旋光異構專一性：

對構型有要求，只作用于D型或L型異構體

如：L-氨基酸氧化酶幾何異構專一性：

只作用于順式或反式異構體

如：延胡索酸（反丁烯二酸）酶立體異構專一性第二十四頁，共223頁。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二十五頁，共223頁。（1）鎖鑰學說——剛性構象（2）誘導契合學說（3）結構性質互補學說

——靜電效應、極性相同（4）三點附著學說

——立體異構專一性的酶與酶專一性有關的學說第二十六頁，共223頁。鎖鑰學說認為整個酶分子的天然構象是具有剛性結構的，酶表面具有特定的形狀。酶與底物的結合如同一把鑰匙對一把鎖一樣。第二十七頁，共223頁。誘導契合學說酶表面并沒有一種與底物互補的固定形狀，而只是由于底物的誘導才形成了互補形狀.

（Koshland，1958）：當?shù)孜锖兔附佑|時，可誘導酶分子的構象變化，使酶活性中心的各種基團處于和底物互補契合的正確空間位置，有利于催化。第二十八頁，共223頁。誘導契合機制（1）靠近定向

酶與底物靠近

定向

酶與底物相互誘導變形

契合形成中間產物

產物脫離靠近電性吸引、疏水作用定向底物酶第二十九頁，共223頁。（2）誘導契合誘導互補性結構變化契合活性中心催化基團進行催化第三十頁，共223頁。（3）產物脫離酶復原－催化劑第三十一頁，共223頁。羧肽酶的誘導契合模式第三十二頁，共223頁。③.溫和性常溫、常壓、中性④.可調節(jié)性第三十三頁，共223頁。國際系統(tǒng)命名法1、酶的命名反映：底物化學本質及酶的催化性質底物1：底物2+反應性質+酶四、酶的命名和分類第三十四頁，共223頁。乳酸+NAD+丙酮酸+NADH+H+乳酸：NAD+氧化還原酶當?shù)孜餅樗畷r，可省略第三十五頁，共223頁。

催化的底物名+酶催化反應類型+酶催化的底物名+反應類型+酶水解酶一般省去“水解”二字習慣名第三十六頁，共223頁。1961年國際酶學委員會（EnzymeCommittee,EC）根據(jù)酶所催化的反應類型和機理，把酶分成6大類：二、酶的國際系統(tǒng)分類和編號第三十七頁，共223頁。第三十八頁，共223頁。合成酶，又稱為連接酶，能夠催化C-C、C-O、C-N以及C-S鍵的形成反應。這類反應必須與ATP分解反應相互偶聯(lián)。例如，丙酮酸羧化酶催化的反應。

合成酶

LigaseorSynthetaseA+B+ATPA·B+ADP+Pi第三十九頁，共223頁。4位數(shù)字第一位：代表六大類反應類型第二位：亞類（作用的基團或鍵的特點）第三位：亞亞類（精確表示底物/產物的性質）第四位：在亞亞類中的序號乳酸脫氫酶

EC1.1.1.27第1大類，氧化還原酶第1亞類，氧化基團CHOH第1亞亞類，H受體為NAD+該酶在亞亞類中的編號酶的系統(tǒng)編號：第四十頁，共223頁。第二節(jié)酶動力學酶動力學（enzymekinetics）:

研究酶促反應速率及其變化規(guī)律和影響因素的科學。第四十一頁，共223頁。1、酶促反應速度的測量單位時間內底物的消耗量單位時間內產物的生成量一、酶促反應速率與酶活力第四十二頁，共223頁。產物濃度變化曲線提問：為什么反應速度會隨時間減??？答案：1.[S]降低；

2.酶受到產物抑制

3.酶失活提問：用哪一個速度來表示該酶促反應的速度特征呢？反應初速度Vo反應初速度表示酶活力。第四十三頁，共223頁。2.酶的活力單位

酶單位（U）：在一定條件下、一定時間內、將一定量的底物轉化為產物所需的酶量。如：每小時催化1克底物每小時催化1ml某濃度溶液每分鐘催化1ug底物一定時間一定量底物一定條件下第四十四頁，共223頁。

在標準條件下（25℃，最適pH和最適底物濃度）一分鐘內催化1微摩爾底物轉化為產物所需的酶量。

1IU=1mol/min——酶活力單位標準化國際單位（IU）第四十五頁，共223頁。

在標準條件下（25℃，最適pH和最適底物濃度）每秒鐘催化1摩爾底物轉化為產物所需的酶量。

1Kat=1mol/s=60×106IUKat第四十六頁，共223頁。單位質量酶產品中的酶活力稱比活力。

u/mg酶蛋白

u/ml酶蛋白酶產品質量評價中常使用，一定程度上代表酶的純度。比活力(specificactivity)第四十七頁，共223頁。衡量分離提純效果的兩個指標：①總活力的回收——是表示提純過程中酶的損失情況②比活力提高的倍數(shù)——是表示提純方法的有效程度第四十八頁，共223頁。1、[S]對酶促反應速度的影響1903年，Henri一級反應：v=kc反應速率與反應物濃度的一次方成正比零級反應：v=kv與反應物濃度無關

二、[S]對酶促反應速率的影響第四十九頁，共223頁。反應初速度隨底物濃度變化曲線第五十頁，共223頁。酶促反應模式——中間產物學說

k1k3E+SESE+Pk2k4中間產物中間產物學說第五十一頁，共223頁。第五十二頁，共223頁。第五十三頁，共223頁。第五十四頁，共223頁。研究前提：測定的是反應初速度

—S消耗小于5%—P生成極少

—由P引起的逆反應不考慮[S]＞＞[E]—即使所有的E都生成ES，[S]降低仍可不記[ES]恒定：穩(wěn)態(tài)學說2、酶促反應的動力學方程1913,1913，MichaelisandMenten，快速平衡模型1925，BriggsandHaldane,穩(wěn)態(tài)模型第五十五頁，共223頁。穩(wěn)態(tài)時反應速度

V=k3[ES]ES的生成速度=消耗速度

k1[E][S]=k2[ES]+k3[ES]E的質量平衡方程

[E]=[Et]-[ES]E+SESP+Ek1k2k3V=V[S]Km+[S]米氏方程V=Vmax=k3[ES]max=k3[Et]Km=

k2+k3k1米氏常數(shù)第五十六頁，共223頁。

a.當[S]很小時V=V[S]/Km一級反應反應初速度隨底物濃度變化曲線米氏曲線V=Vmax[S]Km+[S]b.當[S]很大時V=Vmax[S]/[S]=Vmax

0

級反應混合級第五十七頁，共223頁。Km=?Km=[S]V=V[S]Km+[S]若V＝V/2V2＝V[S]Km+[S]1Km+[S]=2[S]3、米氏常數(shù)Km的意義第五十八頁，共223頁。

Km是酶的特性常數(shù)：

與pH

、溫度、離子強度、酶及底物種類有關，與酶濃度無關，可以鑒定酶。酶底物Km(mmol/L)脲酶尿素25溶菌酶6-N-乙酰葡萄糖胺0.006葡萄糖-6-磷酸脫氫酶6-磷酸-葡萄糖0.058胰凝乳蛋白酶苯甲酰酪氨酰胺2.5甲酰酪氨酰胺12.0乙酰酪氨酰胺32.0第五十九頁，共223頁。Km=

k2+k3k1Km≈k2（分離能力）/k1（親合能力）E+SESP+Ek1k2k3Km越小，親和力越強。[S]很小時，反應速度就能達到很大。第六十頁，共223頁?？梢耘袛嗝傅膶Ｒ恍院吞烊坏孜颣m值最小的底物——最適底物/天然底物1/Km近似表示酶對底物的親和力：1/Km越大、親和力越大第六十一頁，共223頁。Lineweaver-Burk雙倒數(shù)作圖法4、Km和Vmax的測定米氏方程變化1V=KmVmax·1[S]+1VmaxV=Vmax[S]Km+[S]以1/V~1/[S]作圖(Y=aX+b)縱截距=1/Vmax橫截距=-1/Km第六十二頁，共223頁。

三、pH對酶促反應速度的影響最適pH時的酶活力最大胃蛋白酶木瓜蛋白酶膽堿酯酶胰蛋白酶酶最適pH，因酶而異，大多數(shù)酶最適pH在7.0左右。相對酶活力過氧化氫酶胃蛋白酶胰蛋白酶精氨酸酶延胡索酸酶RNA酶提問：pH對酶活力產生影響的原因？第六十三頁，共223頁。pH對酶活力產生影響的原因？環(huán)境過酸、過堿使酶變性失活影響酶活性基團的解離影響底物的解離影響契合，影響催化第六十四頁，共223頁。上圖反映出溫度如何影響酶活力？產物累積量相對酶活％

最適溫度

最適溫度動物酶

35~40℃植物酶40~50℃微生物大部分

40~50℃?zhèn)€別高溫菌90℃以上

四、溫度對酶作用的影響第六十五頁，共223頁。提問：什么是激活劑？激活——活性提高劑——物質能提高（酶）活性的物質——

（酶）激活劑a.無機離子陽離子

K+、Ca2+、Na+、Mg2+、Zn2+等陰離子

Cl-、Br-等提問：機理？答案：穩(wěn)定活性中心、提高親和力。五、激活劑對酶作用的影響第六十六頁，共223頁。b.中等大小的有機分子1.某些還原劑如Vc、半胱氨酸、氰化物機理：還原酶活性中心的二硫鍵2.EDTA（乙二胺四乙酸）提問：機理？答案：解除重金屬抑制第六十七頁，共223頁。

六、抑制劑對酶的抑制作用失活作用：使酶Pr變性而引起酶活力喪失抑制作用：使酶活力下降但不引起變性抑制劑：能引起抑制作用的物質

第六十八頁，共223頁。

依據(jù)：能否用透析、超濾等物理方法除去抑制劑，使酶復活。不可逆抑制可逆抑制抑制作用的分類第六十九頁，共223頁。抑制劑與酶必需基團以牢固的共價鍵相連很多為劇毒物質重金屬、有機磷、有機汞、有機砷、氰化物、青霉素、毒鼠強等。不可逆抑制劑1、不可逆抑制作用：否第七十頁，共223頁。①有機磷化合物（敵百蟲、沙林、敵敵畏）與酶分子活性部位的絲氨酸羥基共價結合，從而使酶失活。(1)基團特異性抑制劑第七十一頁，共223頁。膽堿酯酶OHPOC2H5OC2H5S有機磷農藥部分第七十二頁，共223頁。膽堿乙?；改憠A酯酶膽堿乙酰膽堿積累導致神經中毒癥狀第七十三頁，共223頁。如何緊急救治？排毒洗胃、喝雞蛋清牛奶導泄、利尿血液透析（清除游離狀態(tài)毒物）解毒藥：解磷定第七十四頁，共223頁。ROOROOROXROO—EP+E—OHP+HX有機磷化合物羥基酶磷?；?失活)酸ROOROO—EP+-CHNOH磷?；?失活)N+CH3-CHNN+CH3OOROOR+E—OH

P解磷定解毒------解磷定(PAM)：第七十五頁，共223頁。②有機汞、有機砷化合物——與酶分子中-SH作用；

可通過加入過量巰基化合物解除。第七十六頁，共223頁。(2)底物類似物抑制劑甲苯磺酰苯丙氨酰甲基酮（TPCK）對胰凝乳蛋白酶的抑制第七十七頁，共223頁。(3)自殺型抑制劑第七十八頁，共223頁。N，N－二甲基炔丙胺對單加氧化酶的自殺抑制第七十九頁，共223頁。

抑制作用可通過透析等方法除去。原因：非共價鍵結合可逆抑制競爭性抑制非競爭性抑制2、可逆抑制作用：反競爭性抑制第八十頁，共223頁。①競爭性（Competitive)抑制第八十一頁，共223頁。I：抑制劑（inhibitor）第八十二頁，共223頁。第八十三頁，共223頁。第八十四頁，共223頁。第八十五頁，共223頁。利用競爭性抑制是藥物設計主要思路磺胺類藥抗菌機理（與對氨基苯甲酸是結構類似物）—競爭性抑制細菌葉酸形成，進而抑制細菌繁殖人通過食物中的葉酸直接補充，對人無毒害。第八十六頁，共223頁。中樞性鎮(zhèn)痛藥物的作用機制：阿片受體激動劑－－－競爭性替代PapaversomniferumL.第八十七頁，共223頁。生物堿麻醉—競爭性替代生物堿—嗎啡、海洛因、可卡因、尼古丁

嗎啡海洛因第八十八頁，共223頁。PainstimulationmorphiaanalgesiaE:腦啡肽SP：P物質中樞性鎮(zhèn)痛藥物的作用機制：生物堿競爭性替代腦肽—麻醉致幻腦肽(E)控制痛覺信號的釋放痛覺神經信號第八十九頁，共223頁。第九十頁，共223頁。競爭性：I與S與酶活性中心結合機會均等

V下降發(fā)生抑制Km增大親和力↓Vmax不變[S]增大，I結合機率減小第九十一頁，共223頁。Km變大，Vmax不變第九十二頁，共223頁。（2）反競爭性（Uncompetitive）抑制第九十三頁，共223頁。第九十四頁，共223頁。第九十五頁，共223頁。抑制物③第九十六頁，共223頁。Noncompetitiveinhibition第九十七頁，共223頁。第九十八頁，共223頁。第九十九頁，共223頁。V下降發(fā)生抑制Km不變親和力不受影響Vmax減小部分酶始終失活第一百頁，共223頁。Km不變，Vmax變小

第一百零一頁，共223頁。第一百零二頁，共223頁。第三節(jié)酶的催化機制酶的催化作用與分子活化能第一百零三頁，共223頁。酶的活性中心(activesite）局限在酶分子的特定部位——酶分子中直接和底物結合，并和酶催化作用直接有關的部位。

1、活性中心第一百零四頁，共223頁。

結合部位：與S結合決定酶促反應的專一性

催化部位：促進S發(fā)生化學變化決定酶促反應的類型

活性中心第一百零五頁，共223頁。第一百零六頁，共223頁。2、必需基團位于活性中心活性中心以外，穩(wěn)定分子構象必需基團非必需基團——與酶的催化活性直接相關的化學基團。常見：His咪唑基、Ser-OH、Gluγ-COOH、Cys-SH第一百零七頁，共223頁。第一百零八頁，共223頁。

一、“過渡態(tài)穩(wěn)定”學說第一百零九頁，共223頁。第一百一十頁，共223頁。第一百一十一頁，共223頁。第一百一十二頁，共223頁。第一百一十三頁，共223頁。二、酶穩(wěn)定過渡態(tài)的化學機制第一百一十四頁，共223頁。

僅僅是靠近還不夠，還需要酶和底物的反應基團在反應中彼此相互嚴格地定向，即酶活性中心的催化基團(氨基酸殘基上的基團)定向于底物的反應基團。只有既靠近又定向，底物分子才能迅速的形成過渡態(tài)，加速反應的進行。

靠近與定向A.酶的催化基團和底物的反應基團既不靠近，也不定向。B.兩個基團靠近，但不定向，不利于反應進行。C.兩個基團既靠近，又定向，有利于反應進行。1、鄰近效應和定向效應(proximityandorientation)

第一百一十五頁，共223頁。2、底物分子敏感鍵扭曲變形（distortion）

酶與底物結合后，酶分子中的某些基團或離子使底物敏感鍵中某些基團的電子云密度增加或降低，從而產生電子張力，使敏感鍵的一端更敏感，更易反應。第一百一十六頁，共223頁。第一百一十七頁，共223頁。

C＋=O－靠近電子云形變

定向極性專一性契合區(qū)H2+N＝C精氨酸C端確認區(qū)注意＋第一百一十八頁，共223頁。酶活性中心的一些基團在反應中，通過瞬時向S提供質子(質子供體)或從S接受質子(質子受體)穩(wěn)定過渡態(tài)，加快反應速度

——廣義的酸堿催化。3、廣義的酸堿催化(generalacid-basecatalysis)第一百一十九頁，共223頁。廣義酸基團（質子供體）廣義堿基團（質子受體）COOHCOO-NH3+NH2¨OHO-SHS-CCHNHN+HCHCCHNHN∶

CH蛋白質中作為廣義酸堿催化的功能基團第一百二十頁，共223頁。

His咪唑基pk=6.0,生理pH條件下，一半以酸性形式存在，一半以堿性形式存在，既可以作質子的供體又可以作質子的受體。第一百二十一頁，共223頁。第一百二十二頁，共223頁。堿催化＋酸催化第一百二十三頁，共223頁。穩(wěn)定活性中心吸附羧氧原子使肽鍵失穩(wěn)第一百二十四頁，共223頁。第一百二十五頁，共223頁。第一百二十六頁，共223頁。4、靜電催化第一百二十七頁，共223頁。第一百二十八頁，共223頁。第一百二十九頁，共223頁。5、共價催化(covalentcatalysis)——酶活性中心親電/親核基團參與S

敏感鍵斷裂的機制。親電基團——帶正電荷性質的基團親核基團——帶負電荷性質的基團第一百三十頁，共223頁。－OH的親核催化(胰蛋白酶)第一百三十一頁，共223頁。第一百三十二頁，共223頁。第一百三十三頁，共223頁。第一百三十四頁，共223頁。第一百三十五頁，共223頁。6、金屬催化第一百三十六頁，共223頁。第一百三十七頁，共223頁。7、活性中心是低介電微環(huán)境

酶活性中心周圍環(huán)境是一個非極性環(huán)境，即低介電環(huán)境，在低的介電環(huán)境中排斥水分子，酶的催化基團和底物分子的敏感鍵之間有很大的反應力，有助于加速酶促反應。第一百三十八頁，共223頁。8、胰凝乳蛋白酶的催化機理第一百三十九頁，共223頁。第一百四十頁，共223頁。第一百四十一頁，共223頁。第一百四十二頁，共223頁。第一百四十三頁，共223頁。第一百四十四頁，共223頁。第一百四十五頁，共223頁。第一百四十六頁，共223頁。第一百四十七頁，共223頁。第四節(jié)酶活性調節(jié)酶的調節(jié)酶量的調節(jié)酶活性的調節(jié)第一百四十八頁，共223頁。別構酶：具有別構現(xiàn)象的酶別構劑：能使酶分子發(fā)生別構作用的物質一、別構調控當?shù)孜锘蛐锖兔阜肿由系南鄳课唤Y合后，會引起酶分子構象改變從而影響酶的催化活性，這種效應稱別構效應（allostericreglation）

。第一百四十九頁，共223頁。別構激活劑別構抑制劑1、別構酶的特點（1）多亞基寡聚酶（2）有活性中心、別構調節(jié)中心第一百五十頁，共223頁。效應物（調節(jié)物、別構劑）底物其他對酶活性影響促進同促反應正協(xié)同效應異促反應正協(xié)同效應抑制同促反應負協(xié)同效應異促反應負協(xié)同效應（3）第一百五十一頁，共223頁。別構調控效應（allostericreglation）

當?shù)孜锘蛐锖兔阜肿由系南鄳课唤Y合后，會引起酶分子構象改變從而影響酶的催化活性，這種效應稱別構效應。第一百五十二頁，共223頁。（4）別構酶動力學：S形曲線底物也是調節(jié)物不服從米氏方程第一百五十三頁，共223頁。（5）別構酶通常是系列反應酶系統(tǒng)的第一個酶，或處于代謝途徑分支上的酶第一百五十四頁，共223頁。E.coli天冬氨酸轉氨甲酰酶ATP別構激活劑CTP別構抑制劑第一百五十五頁，共223頁。氨甲酰磷酸第一百五十六頁，共223頁。別構酶調節(jié)酶活性的機理1、對稱或協(xié)同模型（symmetryorconcertedmodel,也稱齊變模型、MWC模型）1965年由Monod、Wyman和Changeux提出。該模型的要點:第一百五十七頁，共223頁。2、序變模型（sequentialmodel，也稱KNF模型）1966年由Koshland、Nemethy和Filmer提出。該模型的要點:第一百五十八頁，共223頁?！ㄟ^其它酶對其多肽鏈上的某些基團進行可逆的共價修飾，使酶處于活性/非活性的互變狀態(tài)，從而調節(jié)酶活性。二、共價修飾第一百五十九頁，共223頁。酶酶-P蛋白激酶，磷酸化磷酸酶，脫磷酸化酶的活性形式：可能是磷酸化也可能是脫磷酸化蛋白質的磷酸化第一百六十頁，共223頁。實質：酶活性部位形成和暴露的過程。三、酶原激活酶原：酶的無活性的前體。酶原激活：無活性的酶原在一定條件下，切掉部分肽段后變成有活性的酶的過程。第一百六十一頁，共223頁。胰蛋白酶的激活纈天天天天賴異纈甘組SS絲SS腸激酶（激活作用）纈天天天天賴異甘組SS絲纈SS活性中心胰蛋白酶原胰蛋白酶為什么不直接以酶形式存在呢？保護正常組織不受傷害?；钚圆课坏谝话倭摚?23頁。第一百六十三頁，共223頁。胰凝乳蛋白酶的激活過程第一百六十四頁，共223頁。胰蛋白酶原胰蛋白酶六肽+彈性蛋白酶原彈性蛋白酶+碎片胰凝乳蛋白酶原α-胰凝乳蛋白酶+二肽羧基肽酶原A羧基肽酶A+碎片腸激酶自身催化腸激酶啟動的酶原激活第一百六十五頁，共223頁。第一百六十六頁，共223頁。酶原存在的生物學意義:保護自身組織不被水解機體調控的一種形式第一百六十七頁，共223頁。四、調節(jié)蛋白的結合與解離抑制蛋白如：絲氨酸蛋白酶抑制劑激活蛋白如：周期蛋白第一百六十八頁，共223頁。第五節(jié)維生素與輔酶一、維生素(vitamin)

是維持機體正常生命活動不可缺少的一類微量小分子有機化合物。不是能量物質，也不是結構物質

第一百六十九頁，共223頁。1519年，葡萄牙航海家麥哲倫率領的遠洋船隊從南美洲東岸向太平洋進發(fā)。三個月后，有的船員牙床破了，有的船員流鼻血，有的船員渾身無力，待船到達目的地時，原來的200多人，活下來的只有35人，人們對此找不出原因。1734年，在開往格陵蘭的海船上，有一個船員得了嚴重的壞血病，當時這種病無法醫(yī)治，其他船員只好把他拋棄在一個荒島上。待他蘇醒過來，用野草充饑，幾天后他的壞血病竟不治而愈了。諸如此類的壞血病，曾奪去了幾十萬英國水手的生命。1747年英國海軍軍醫(yī)林德總結了前人的經驗，建議海軍和遠征船隊的船員在遠航時要多吃些檸檬，他的意建被采納，從此未曾發(fā)生過壞血病。但那時還不知檸檬中的什么物質對壞血病有抵抗作用。1912年，波蘭科學家豐克，經過千百次的試驗，終于從米糠中提取出一種能夠治療腳氣病的白色物質。這種物質被豐克稱為"維持生命的營養(yǎng)素"，簡稱Vitamin(維他命），也稱維生素。第一百七十頁，共223頁。(1906年英國)純化飼料礦物質、蛋白質、脂肪、核酸、糖純化飼料+極微量牛奶牛奶中存在需要量極少，但生存必需的食物輔助因子——維生素動物合成某些維生素的功能退化，必須依靠植物和微生物提供，一旦缺乏：病/死

說明？第一百七十一頁，共223頁。二、維生素的分類

依據(jù)溶解性分為：水溶性：VB族、VC

脂溶性：

VA

、VD、VE、VK功能：水溶性V—輔酶

脂溶性V—調控某些生物機能

第一百七十二頁，共223頁。三、水溶性維生素（一）VB1(硫胺素）化學結構嘧啶環(huán)+噻唑環(huán)第一百七十三頁，共223頁。存在形式：TPP（硫胺素焦磷酸）第一百七十四頁，共223頁。功能脫羧酶的輔酶第一百七十五頁，共223頁。VB2H化學結構二甲基異咯嗪核糖醇？鍵相連核苷鍵AMP

FMNVB2FAD（二）VB2（核黃素）第一百七十六頁，共223頁。存在形式核黃素單核苷酸

FMN

核黃素腺嘌呤二核苷酸FAD功能：脫氫酶輔酶，傳遞H第一百七十七頁，共223頁。（三）VPP（煙酰胺/尼克酰胺VB3）化學結構煙酰胺NAD+磷酸NADP+O第一百七十八頁，共223頁。存在方式煙酰胺腺嘌呤二核苷酸（輔酶I）NAD+煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（輔酶Ⅱ）NADP+功能：脫氫酶輔酶，傳遞H第一百七十九頁，共223頁。第一百八十頁，共223頁。（四）泛酸/遍多酸化學結構泛解酸β丙氨酸VB3存在方式輔酶A（CoA~SH）巰基乙胺泛酸VB53`.5`-ADP第一百八十一頁，共223頁。功能——?；D移酶輔酶，傳遞酰基在脂類與糖類代謝中起重要的作用H2O脂酰CoAH+第一百八十二頁，共223頁。（五）VB6又稱吡哆素，包括吡哆醇、吡哆醛、吡哆胺NCH2OHCH2OHHOH3C

吡哆醇(pyridoxol)NCH2OHCHOHOH3C

吡哆醛(pyridoxal)NCH2OHCH2NH2HOH3C

吡哆胺(pyridoxamine)第一百八十三頁，共223頁。功能：氨基酸代謝中參與轉氨反應：第一百八十四頁，共223頁。（六）生物素（VB7）HNNHCO尿素部分HCCHH2CCHS硫戊烷環(huán)部分(CH2)4COOHC5酸根部分生物素（biotin）尿素環(huán)上的一個N可與CO2結合第一百八十五頁，共223頁。功能：生物素是多種羧化酶的輔酶，在CO2固定反應中起重要作用。人體一般不會缺乏。第一百八十六頁，共223頁。（七）VB11（葉酸－造血維生素）

化學結構

2-氨基-4-羥基-6-亞甲基蝶呤對氨基苯甲酸谷氨酸葉酸—蝶酰谷氨酸蝶酸第一百八十七頁，共223頁。存在形式——四氫葉酸谷氨酸葉酸功能：轉移一碳單位四氫葉酸5678第一百八十八頁，共223頁。（八）VB12和B12輔酶維生素B12是含鈷的化合物，又稱鈷胺素(cyanocobalamine)在自然界中只有微生物能合成維生素B12；人體中VB12的吸收需要胃壁細胞分泌的糖蛋白（內因子），兩者結合后才能被小腸吸收。第一百八十九頁，共223頁。氰鈷胺素咕啉環(huán)二甲基苯并咪唑核苷酸5‘脫氧腺苷5‘脫氧腺苷鈷胺素甲基鈷胺素第一百九十頁，共223頁。功能：1.促進某些化合物的異構作用。2.

促進甲基轉移作用。3.

維持SH的還原型狀態(tài)。4.

促進核酸和蛋白質的生物合成。5.

維持造血機構的正常運轉。6.

促進上皮組織細胞的新生。第一百九十一頁，共223頁。壞血/病——

毛細管脆弱、易碎表現(xiàn)為牙齦發(fā)炎出血，皮膚出現(xiàn)小血斑、VC防治壞血病——抗壞血酸化學結構——酸性多羥基化合物（九）VC（抗壞血酸）只能通過食物獲取第一百九十二頁，共223頁。功能——

1.抗壞血?。ūＷo細胞膜）

2.氫傳遞體

第一百九十三頁，共223頁。第一百九十四頁，共223頁。第一百九十五頁，共223頁。（十）硫辛酸

辛：八

H2C-CH2-HC（CH2）4—COOH||SHSH第一百九十六頁，共223頁。

H2C-CH2-HC（CH2）4—COOH

S—S功能：酰基的載體，在轉?；衅鹱饔玫谝话倬攀唔?，共223頁。四、脂溶性維生素（一）

VA（視黃醇）動物催化植物中的β-胡蘿卜素轉化而來化學結構：

不飽和一元醇

(脂類中萜類衍生物）VA1

VA2第一百九十八頁，共223頁。存在形式：視紫紅質（含視黃醛的糖蛋白）棒狀細胞細胞膜上視紫紅質的電腦模擬圖視黃醛功能：暗視野下感光缺乏：夜盲癥、影響發(fā)育等第一百九十九頁，共223頁。第二百頁，共223頁。（二）

VD人體皮膚中的7-脫氫膽固醇VD3功能：1.促進Ca2+在骨骼中沉積VD

紫外線230~300nm固醇衍生物第二百零一頁，共223頁。

缺乏：佝僂病、嚴重蛀牙、

軟骨病、老年性骨質疏松癥多喝奶制品！2.幫助吸收VA煙霧會遮斷制造VD的太陽光；強烈日曬灼傷后，皮膚停止制造VD。第二百零二頁，共223頁。第二百零三頁，共223頁。（三）

VE（生育酚）功能：影響生殖

抗氧化－養(yǎng)顏缺乏：死胎、細胞異型一種典型的生育酚化學結構植物性食物中含量豐富很少缺乏第二百零四頁，共223頁。第二百零五頁，共223頁。（四）

VK（凝血維生素）化學結構124第二百零六頁，共223頁。功能：促進凝血血纖維蛋白質促凝血蛋白原血漿凝血酶磷脂、Ca2+凝血酶原維生素K凝血酶不溶性血纖維蛋白凝塊來源：各種食物、腸道中微生物的合成，

不易缺乏電子傳遞體第二百零七頁，共223頁。分離純化方法同蛋白質純化類似：1.選材：酶含量豐富的新鮮生物材料2.破碎：因材料而異3.抽提：低溫下以水或低鹽緩沖液抽提4.分離及純化：粗分級，細分級分離5.結晶6.保存：低溫下酶粉可長期保存注意低濃度酶溶液易變性第六節(jié)酶的研究方法一、酶的分離純化第二百零八頁，共223頁。酶的制備過程中，每步都應進行鑒定，常用的鑒定指標為：回收率％＝每次總活力×100/第一次總活力純化倍數(shù)=每次比活力/第一次比活力

產率第二百零九頁，共223頁。1、稱取25mg蛋白酶粉配制成25ml酶溶液，從中取出0.1ml酶液，以酪蛋白為底物，用Folin-酚比色法測定酶活力，得知每小時產生1500μg酪氨酸。另取2ml酶液，用凱氏定氮法測得蛋白質為0.2mg，若以每分鐘產生1μg酪氨酸的酶量為1個活力單位計算，根據(jù)以上數(shù)據(jù)，求出：（1）1ml酶液中所含蛋白質量及活力單位。（2）比活力。（3）1g酶制劑的總蛋白含量及總活力。2、某酶的初提取液經過一次純化后，經測定得到下列數(shù)據(jù)：試計算比活力、百分產量及純化倍數(shù)。體積/ml活力單位/（U/ml）蛋白質/（mg/ml）初提取液（NH4)2SO4鹽析1205200810104第二百一十頁，共223頁。二、酶工程——酶制劑在工業(yè)上的大規(guī)模生產及應用。

酶分子的化學修飾

固定化酶

人工酶酶的理性設計定向進化

抗體酶第二百一十一頁，共223頁。第二百一十二頁，共223頁。對天然酶進行化學修飾、固定化處理，利用化學合成