酶教學講解課件-教學講解課件

第三章酶(Enzyme)

1ppt課件酶的概念:55

酶（enzyme，E）是一類由活細胞產生的、對其底物具有高度特異性和高度催化效能的蛋白質。2ppt課件第一節(jié)

酶的分子結構與功能

TheMolecularStructureandFunctionofEnzyme3ppt課件1234酶的化學本質是Pr，同樣具有1，2，3，4級結構4ppt課件一、酶的分子組成中常含有輔助因子蛋白質部分：酶蛋白(apoenzyme)輔助因子(cofactor)

金屬離子小分子有機化合物全酶(holoenzyme)結合酶(conjugatedenzyme)：由蛋白質部分和非蛋白質部分共同組成的酶單純酶(simpleenzyme)：僅含有蛋白質的酶稱為單純酶

5ppt課件全酶分子中各部分在催化反應中的作用:酶蛋白決定反應的特異性輔助因子決定反應的種類與性質

全酶=酶蛋白+輔助因子

(有催化活性)(無催化活性)(無催化活性)6ppt課件輔助因子分類：P56

輔酶

(coenzyme):與酶蛋白結合疏松，可用透

析或超濾的方法除去。

輔基

(prostheticgroup):與酶蛋白結合緊密，不能用透析或超濾的方法除去。輔助因子多為小分子的有機化合物或金屬離子。7ppt課件轉移的基團小分子有機化合物（輔酶或輔基）名稱所含的維生素氫原子（質子）NAD＋（煙酰胺腺嘌呤二核苷酸，輔酶I煙酰胺（維生素PP）之一NADP＋（煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸，輔酶II煙酰胺（維生素PP）之一FMN（黃素單核苷酸）維生素B2（核黃素）FAD（黃素腺嘌呤二核苷酸）維生素B2（核黃素）醛基TPP（焦磷酸硫胺素）維生素B1（硫胺素）?；o酶A（CoA）泛酸硫辛酸硫辛酸烷基鈷胺素輔酶類維生素B12二氧化碳生物素生物素氨基磷酸吡哆醛吡哆醛（維生素B6之一）甲基、甲烯基、甲炔基、甲?；纫惶紗挝凰臍淙~酸葉酸表3-1某些輔酶（輔基）在催化中的作用8ppt課件金屬離子的作用:P56參與催化反應，傳遞電子；在酶與底物間起橋梁作用；穩(wěn)定酶的構象；中和陰離子，降低反應中的靜電斥力等。金屬離子是最多見的輔助因子金屬酶、金屬激活酶9ppt課件二、酶的活性中心是酶分子中執(zhí)行其催化功能的部位酶的活性中心或活性部位（activesite）是酶分子中能與底物特異地結合并催化底物轉變?yōu)楫a物的具有特定三維結構的區(qū)域。

酶的活性中心(activecenter)：P5710ppt課件酶分子中氨基酸殘基側鏈的化學基團中，一些與酶活性密切相關的化學基團。必需基團(essentialgroup)：P5611ppt課件活性中心內的必需基團結合基團與底物相結合催化基團催化底物轉變成產物位于活性中心以外，維持酶活性中心應有的空間構象和（或）作為調節(jié)劑的結合部位所必需?；钚灾行耐獾谋匦杌鶊F12ppt課件底物活性中心以外的必需基團結合基團催化基團活性中心13ppt課件三、同工酶催化相同的化學反應

同工酶(isoenzyme):是指催化相同的化學反應，但酶蛋白的分子結構、理化性質乃至免疫學性質不同的一組酶。定義：P5914ppt課件HHHHHHHMHHMMHMMMMMMMLDH1

(H4)LDH2(H3M)LDH3(H2M2)LDH4(HM3)LDH5

(M4)1、乳酸脫氫酶的同工酶（LDH）由M，H兩種亞基組成，為4聚體，共有5種LDH的分布：LDH1：心肌；LDH5：骨骼肌，肝15ppt課件LDH同工酶紅細胞白細胞血清骨骼肌心肌肺腎肝脾LDH1

（H4）431227.10731443210LDH2

（H3M）444934.70243444425LDH3（H2M2）123320.95335121110LDH4

（HM3）1611.7160512720LDH5

（M4）005.7790120565表3-3人體各組織器官LDH同工酶譜（活性%）

16ppt課件由M，B兩種亞基組成，為2聚體，共有3種。2、肌酸激酶(CK)同工酶：P59-60分布：

CK1（BB），主要分布在腦；

CK2（MB），僅分布于心??；

CK3（MM），主要分布在骨骼肌。17ppt課件CK和LDH同工酶是診斷急性心肌梗死（AMI）的生化指標。P60

AMI發(fā)生3-6h后，血清CK2顯著升高，12-24h達高峰，3-4天周后恢復正常。是診斷AMI最敏感的指標。AMI發(fā)生12～24小時后，LDH1/LDH2比值升高，1-2周后恢復正常，可輔助判斷預后。心肌梗死病人血清LDH同工酶譜的變化18ppt課件第二節(jié)

酶的工作原理

TheMechanismofEnzymeAction19ppt課件（一）酶對底物具有極高的催化效率一、酶促反應的特點酶的催化效率通常比非催化反應高108～1020倍，比一般催化劑高107～1013倍。2H2O22H2O+O2FeCl3催化

H2O2酶催化2H2O22H2O+O2K=109K=10320ppt課件一種酶僅作用于一種或一類化合物，或一定的化學鍵，催化一定的化學反應并生成一定的產物。酶的這種特性稱為酶的特異性或專一性。酶的特異性(specificity):P60（二）酶對底物具有高度的特異性21ppt課件酶的特異性可分為兩種類型：P601.絕對專一性(absolutespecificity)只能作用于特定結構的底物，進行一種專一的反應，生成一種特定結構的產物。如脲酶僅能催化尿素水解生成CO2和NH3。

尿素脲酶脲酶甲基尿素22ppt課件2.相對專一性(relativespecificity):p60有些酶對底物的專一性不是依據(jù)整個底物分子結構，而是依據(jù)底物分子中的特定的化學鍵或特定的基團，因而可以作用于含有相同化學鍵或化學基團的一類化合物。如，消化系統(tǒng)中的蛋白酶僅對蛋白質中肽鍵的AA殘基種類有選擇性，而對具體的底物蛋白質種類無嚴格要求。23ppt課件（三）酶的活性與酶量具有可調節(jié)性酶促反應受多種因素的調控，以適應機體對不斷變化的內外環(huán)境和生命活動的需要。（四）酶具有不穩(wěn)定性24ppt課件二、酶通過促進底物形成過渡態(tài)而提高反應速率（一）酶比一般催化劑更有效地降低反應活化能酶和一般催化劑一樣，加速反應的作用都是通過降低反應的活化能實現(xiàn)的?；罨埽旱孜锓肿訌幕鶓B(tài)轉變到過渡態(tài)所需的能量。25ppt課件反應總能量改變非催化反應活化能酶促反應活化能

一般催化劑催化反應的活化能能量反應過程底物產物酶促反應活化能的改變

能量酶促反應活化能的改變

26ppt課件（二）酶與底物結合形成中間產物

酶底物復合物E+SE+PES(過渡態(tài))27ppt課件1.誘導契合作用使酶與底物密切結合（了解）P61

酶與底物相互接近時，其結構相互誘導、相互變形和相互適應，進而相互結合。這一過程稱為酶-底物結合的誘導契合(induced-fit)

。28ppt課件29ppt課件2.鄰近效應與定向排列使諸底物正確定位于酶的活性中心（自學）3.表面效應使底物分子去溶劑化（自學）（三）酶的催化機制呈多元催化作用（自學）30ppt課件酶促反應動力學：研究各種因素對酶促反應速率（ν）的影響，并加以定量的闡述。影響因素包括：底物濃度[S]、酶濃度[E]、pH、溫度(T)、抑制劑(I)、激活劑(A)等。ν的表示方法：單位時間內產物[P]

的增加或[S]

的減少。31ppt課件一、底物濃度對反應速率影響的作圖呈矩形雙曲線在其他因素不變的情況下，底物濃度對反應速率的影響呈矩形雙曲線關系。32ppt課件中間產物解釋酶促反應中底物濃度和反應速率關系的最合理學說是中間產物學說：

E+S

k1k2k3ESE+P（一）米－曼氏方程式揭示單底物反應的動力學特性33ppt課件

1913年Michaelis和Menten提出反應速度與底物濃度關系的定量關系，即米－曼氏方程式，簡稱米氏方程式(Michaelisequation)。[S]：底物濃度V：不同[S]時的反應速度Vmax：最大反應速度(maximumvelocity)

Ｋm：米氏常數(shù)(Michaelisconstant)

ＶVmax[S]Km+[S]＝──34ppt課件1)單底物、單產物反應；2)反應速率取其初速率，即底物的消耗量很?。ㄒ话阍?﹪以內）時的反應速率。3)當[S]>>[E]時，S的消耗可忽略不計。米－曼氏方程式推導基于假設：P65米－曼氏方程式推導過程：自學35ppt課件（二）Km與Vm是重要的酶促反應動力學參數(shù)1．Km值等于酶促反應速率為最大反應速率一半時的底物濃度當反應速率為最大反應速率一半時：Km=[S]2=Km+[S]VmaxVmax[S]VmaxV[S]KmVmax/236ppt課件2．Km值是酶的特征性常數(shù)

Km值的大小并非固定不變，它與酶的結構、底物結構、反應環(huán)境的pH、溫度和離子強度有關，而與酶濃度無關。酶的Km值多在10-6～10-2mol/L的范圍。對同一底物，不同的酶有不同的Km值；多底物反應的酶對不同底物的Km值不同，其中Km值最小者稱為該酶的最適底物。37ppt課件3．Km在一定條件下可表示酶對底物的親和力Km越大，表示酶對底物的親和力越小；Km越小，酶對底物的親和力越大。4．Vmax是酶被底物完全飽和時的反應速率當所有的酶均與底物形成ES時（即[ES]=[Et]），反應速率達到最大，即Vmax=k3[Et]。38ppt課件5．酶的轉換數(shù)（了解）當酶被底物完全飽和時（Vmax），單位時間內每個酶分子（或活性中心）催化底物轉變成產物的分子數(shù)稱為酶的轉換數(shù)（turnovernumber），單位是s-1。酶的轉換數(shù)可用來表示酶的催化效率。39ppt課件林-貝氏(Lineweaver-Burk)作圖法又稱為雙倒數(shù)作圖法(doublereciprocalplot).Vmax[S]Km+[S]V=（林－貝氏方程）+1/V=KmVmax1/Vmax1/[S]兩邊同取倒數(shù)（三）Ｋm值與Ｖmax常通過林-貝氏作圖法求取

-1/Km1/Vmax1/[S]1/V40ppt課件測定不同[S]的V，以1/V對1/[S]作圖，通過截距即可計算出Km與Vm。1/V41ppt課件二、酶濃度對反應速度的影響當[S]＞＞[E]，酶可被底物飽和的情況下，反應速度與酶濃度成正比。關系式為：V=K3[E]0V[E]當[S]>>[E]時，Vmax=k3[E]酶濃度對反應速度的影響

42ppt課件三、溫度對反應速度的影響具有雙重性最適溫度：P67酶促反應速率最快時反應體系的溫度稱為酶促反應的最適溫度(optimumtemperature)。酶活性0.51.02.01.50102030405060溫度oC溫度對淀粉酶活性的影響

酶的最適溫度不是酶的特征性常數(shù)，它與反應進行的時間有關。43ppt課件四、pH通過改變酶和底物分子解離狀態(tài)影響酶促反應速率最適pH(optimumpH)：P68

pH對某些酶活性的影響最適pH不是酶的特征性常數(shù)。它受[S]、緩沖液種類與濃度、以及酶純度等因素的影響。44ppt課件五、抑制劑可降低酶促反應速率酶的抑制劑(inhibitor，I)：P68凡能使酶的催化活性下降而不引起酶蛋白變性的物質稱為酶的抑制劑。與酶的變性劑的區(qū)別：

抑制劑對酶有選擇性；變性因素對酶沒有選擇性。抑制作用的類型:1)不可逆性抑制(irreversibleinhibition)2)可逆性抑制(reversibleinhibition)45ppt課件(一)不可逆性抑制劑主要與酶共價結合

不可逆性抑制作用:P68-69抑制劑通常以共價鍵與酶活性中心的必需基團相結合，使酶失活。此類抑制劑不能用透析、超濾等方法予以去除。

46ppt課件有機磷化合物(敵百蟲、敵敵畏、樂果等）對膽堿酯酶的抑制乙酰膽堿膽堿+乙酸膽堿酯酶（興奮性N遞質）臨床搶救方法:注射乙酰膽堿拮抗劑阿托品和解毒劑解磷定47ppt課件Louisgas路易士氣(糜爛性毒劑)失活的酶巰基酶失活的酶酸BAL巰基酶BAL與砷劑結合物巰基酶抑制劑:Hg2+,Ag+,As3+,etc.48ppt課件（二）可逆性抑制劑與酶非共價結合*可逆性抑制作用(reversibleinhibition)：P69抑制劑通常以非共價鍵與酶或酶-底物復合物可逆性結合，使酶的活性降低或消失；抑制劑可用透析、超濾等方法除去。

競爭性抑制(competitiveinhibition)非競爭性抑制(non-competitiveinhibition)反競爭性抑制(uncompetitiveinhibition)*類型49ppt課件競爭性抑制劑與底物競爭結合酶的活性中心

抑制劑與底物的結構相似，能與底物競爭酶的活性中心，從而阻礙酶與底物形成中間產物

，這種抑制作用稱為競爭性抑制作用。競爭性抑制的概念（competitiveinhibition）：P6950ppt課件反應模式+IEIE+SE+PESIS+++ESIESEIPEE51ppt課件特點:P701）抑制程度主要取決于S與I的濃度比。

增加[S]，可減弱甚至消除抑制作用。2）動力學特點：Vm不變，Km增大。

無抑制劑

1/V

1/[S]

-1/Km1/Vm抑制劑↑52ppt課件*舉例:p70

丙二酸與琥珀酸競爭琥珀酸脫氫酶琥珀酸琥珀酸脫氫酶FADFADH2延胡索酸當丙二酸與琥珀酸濃度比達1:50時，抑制率達50%。53ppt課件磺胺類藥物的抑菌機制——與對氨基苯甲酸競爭二氫葉酸合成酶二氫蝶呤啶＋對氨基苯甲酸＋谷氨酸二氫葉酸合成酶二氫葉酸54ppt課件有些抑制劑與酶活性中心外的必需基團相結合，不影響酶與底物的結合，酶和底物的結合也不影響酶與抑制劑的結合。這種抑制作用稱作非競爭性抑制作用。非競爭性抑制劑結合活性中心之外的調節(jié)位點

*概念：P7055ppt課件E+SESE+P+

S－S+

S－S+ESIEIEESEP+IEI+SEIS+I反應模式56ppt課件*特點1）抑制程度取決于I的濃度；增加[S]并不消除I的抑制作用2）動力學特點：Vm降低，

Km不變。抑制劑↑

1/V1/[S]無抑制劑-1/Km1/Vm57ppt課件抑制劑僅與酶和底物形成的中間產物(ES)結合，使中間產物ES的量下降。這種抑制作用稱為反競爭性抑制作用。定義：P71反競爭性抑制劑的結合位點由底物誘導產生

58ppt課件E+SE+PES+IESI++ESESESIEP反應模式59ppt課件*特點：1）I只與ES復合物結合.2)動力學特點：Vm降低，Km降低。

抑制劑↑

1/V1/[S]無抑制劑-1/Km1/Vm60ppt課件表3-7三種可逆性抑制作用的比較

61ppt課件第四節(jié)

酶的調節(jié)

TheRegulationofEnzyme

62ppt課件變構調節(jié)化學修飾調節(jié)調節(jié)方式：酶的快調節(jié)酶的慢調節(jié):酶含量調節(jié)一、調節(jié)酶實現(xiàn)對酶促反應速率的快速調節(jié)63ppt課件別構效應劑別構激活劑別構抑制劑

別構調節(jié)(allostericregulation)：P73別構部位:酶分子與別構效應劑結合的部位。一些代謝物可與某些酶分子活性中心外的某個部位可逆地結合，使酶構象改變，從而改變酶的催化活性，此種調節(jié)方式稱別構調節(jié)。（一）別構效應劑通過改變酶的構象而調節(jié)酶活性

一、酶活性的調節(jié)是對酶促反應速率的快速調節(jié)64ppt課件變構酶常為多個亞基構成的寡聚體，具有協(xié)同效應

變構激活變構抑制

變構酶的Ｓ形曲線[S]V

無變構效應劑

65ppt課件變構調節(jié)示意圖催化亞基66ppt課件（二）酶的化學修飾調節(jié)是通過某些化學基團與酶的共價結合與分離實現(xiàn)的化學修飾（chemicalmodification）調節(jié)的概念：P73酶蛋白肽鏈上的一些基團可在其他酶的催化下，與某些化學基團共價結合，同時又可在另一種酶的催化下，去掉已結合的化學基團，從而影響酶的活性，酶的這種調節(jié)方式稱為酶的共價修飾或化學修飾調節(jié)。

常見類型：P73磷酸化與脫磷酸化（最常見）67ppt課件-OHThrSerTyr酶蛋白H2OPi磷蛋白磷酸酶

ATPADP蛋白激酶-O-PO32-ThrSerTyr酶蛋白酶蛋白的磷酸化修飾與去修飾68ppt課件（三）酶原與酶原的激活酶原(zymogen)：P73有些酶在細胞內合成或初分泌、或在其發(fā)揮催化功能前處于無活性狀態(tài)，這種無活性的酶前體稱為酶原。酶原的激活：P73在一定條件下，酶原向有活性酶轉化的過程。

酶原激活的生理意義：69ppt課件70ppt課件

酶原激活的生理意義：P74消化道的蛋白酶以酶原的形式分泌可避免胰腺的自身消化和細胞外基質蛋白遭受蛋白酶的水解破壞，保證了酶在特定的部位和環(huán)境中發(fā)揮作用。有的酶原可以視為酶的儲存形式。在需要時，酶原適時地轉變成有活性的酶，發(fā)揮其催化作用，如血管內的凝血因子等。71ppt課件二、酶含量的調節(jié)包括對酶合成與分解速率的調節(jié)（自學）誘導作用(induction)

阻遏作用(repression)（一）酶蛋白合成可被誘導或阻遏72ppt課件第六節(jié)

酶與醫(yī)學的關系（自學）

TheRelationofEnzymeandMedicine

73ppt課件一、酶和疾病密切相關

（一）酶的質、量與活性的異常均可引起某些疾病有些疾病的發(fā)病機理直接或間接和酶的異?；蛎富钚允艿揭种葡嚓P(如酪氨酸酶缺乏導致的白化病)。許多疾病也可引起酶的異常，這種異常又使病情加重（如機械胰腺炎）。激素代謝障礙或維生素缺乏可引起某些酶的異常。酶活性受到