生化多媒體酶

生化多媒體酶第一頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三三、酶催化的特點

1酶的催化效率極高2具有高度的專一性3反應條件溫和4酶的活性是受調節(jié)控制的5酶是活細胞中產(chǎn)生的,有胞外酶和胞外酶之分第二頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三例2H2O2→2H2O+O2

反應活化能非催化反應75.24kJ/mol鈀催化反應48.9kJ/molH2O2酶催化8.36kJ/mol第三頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三第二節(jié)酶的分類與命名1961年國際酶學委員會（enzymecommission，EC）提出的酶的命名和分類方法。1992年國際生化協(xié)會（IUB）出版的《酶的命名》指出了已發(fā)現(xiàn)的3000多種酶。根據(jù)酶催化反應的類型，將酶分為6類：1氧化還原酶類2轉移酶類3水解酶類4裂合（解）酶類5異構酶類6合成酶類第四頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三1.氧化還原酶類（oxido-reductases）

催化氧化還原反應的酶，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，編輯于2023年，星期三（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，編輯于2023年，星期三2．轉移酶類（transferases）

催化基團的轉移

例：谷丙轉氨酶（GPT）（EC2.6.1.2）第七頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三3．水解酶類（hydrolases）催化水解反應的酶

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，編輯于2023年，星期三4．裂解（合）酶類（lyases）

從底物移去一個基團而形成雙鍵或逆反應

ABA+B

例1：第九頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三例2：第十頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三5．異構酶類（isomerase）

催化分子異構化反應

例：第十一頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三6．合成酶類（synthetases合成酶類，也稱連接酶，ligases）

將兩個小分子合成一個大分子，通常需要ATP供能

第十二頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三

在每一大類酶中，又可根據(jù)不同的原則分為幾個亞類，每一個亞類再分為幾個亞亞類型，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表，即酶表第十三頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三在每一大類酶中，又可根據(jù)不同的原則分為幾個亞類，每一個亞類再分為幾個亞亞類型，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表，即酶表第十四頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三

例如：乳酸脫氫酶

EC１．１．１．２７

葡萄糖激酶

EC２．７．１．１

酶學委員會

大類

亞類

亞亞類

順序號（二）酶的命名

國際酶學委員會建議，每一種酶都給以兩種名稱

系統(tǒng)名

習慣名1系統(tǒng)名：（準確）

原則:底物名稱+反應類型+“酶”

例:乳酸

+NAD+

丙酮酸

+NADH+H+

系統(tǒng)名應為：L-乳酸：NAD+氧化還原酶第十五頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三2習慣名：原則:底物名稱+反應類型+“酶”例：催化蛋白質水解的酶稱為蛋白酶第三節(jié)酶的組成和結構一

酶的化學本質

1926年美國Sumner從刀豆中獲得了脲酶的結晶，并指出酶是蛋白質。1930年Northrop等得到了胃蛋白酶、胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶的結晶，并進一步證明了酶是蛋白質。大多數(shù)酶是蛋白質（Mostenzymesareproteins）J.B.SumnerJ.H.Northrop第十六頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三酶是蛋白質的證據(jù)1、酶對熱不穩(wěn)定。2、酶是兩性電解質。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)測定。第十七頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三酶概念的發(fā)展：

20世紀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的情況下進行自我加工，發(fā)現(xiàn)RNA有催化活性

ThomasCechUniversityofColoradoatBoulder,USA

第十八頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三1983年美國奧特曼（S.Altman）等研究RNaseP（由20%蛋白質和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年諾貝爾化學獎。

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，編輯于2023年，星期三二

全酶的輔因子依據(jù)其化學組成把酶也分為兩大類：

簡單蛋白質（單純酶）：結合蛋白質（結合酶）：單純酶：如各種水解酶僅由AA組成，不含其他組份。結合酶：如各種氧化還原酶類除AA以外還含有對熱穩(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部分稱為酶蛋白(脫輔酶)

非蛋白質部分稱為輔因子（cofactor）第二十頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三全酶=酶蛋白+輔因子（二者結合才有活性）

金屬離子

①構成酶活性中心②維持特定構象酶的輔因子

輔基

小分子有機化合物

作為電子、原子或某些基團的載體輔酶

參與反應并促進整個催化過程決定酶催化專一性的是酶的蛋白質部分

三單體酶、寡聚酶和多酶體系

根據(jù)酶蛋白結構上的特點，可將酶分為三類：單體酶

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

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

（丙酮酸脫H酶）第二十一頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三四

活性部位與必需基團

酶分子中的某些基團若經(jīng)化學修飾（氧-還、?；?、烷化等）使其改變，則酶的活性喪失，這些基團稱必需基團。與酶的活性有關的基團稱為必需基團常見的必需基團有：

Ser--OHHis咪唑基

Asp、Glu側鏈—COOHCys--SH酶的活性部位（或稱活心中心）酶分子中直接和底物結合，并和酶的催化作用直接有關的部位在酶活性部位上的基團又可以分為兩類：①參與和底物結合的基團稱為結合基團②直接參與催化反應的基團稱為催化基團第二十二頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三

His57咪唑基Asp102—COOHSer195—OH第二十三頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三五酶原的激活

1.概念:無催化活性的酶原轉變?yōu)橛谢钚悦傅倪^程2.實質:活性部位形成和暴露的過程

3.舉例:胃蛋白質酶原的激活

胰蛋白質酶原的激活第二十四頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三第二十五頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三六同工酶

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

LDH（乳酸脫氫酶）

由四個亞基組成的寡聚酶，每個亞基的分子量約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，編輯于2023年，星期三組成和電泳行為

HHHH(LDH1)HHHM(LDH2)HHMM(LDH3)HMMM(LDH4)MMMM(LDH5)第二十七頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三催化的反應

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，編輯于2023年，星期三第四節(jié)

酶催化的特異性

立體異構特異性

專一性（特異性)

鍵專一性

相對特異性

結構特異性

基團專一性

絕對特異性一結構特異性1鍵專一性對底物分子中其所作用的鍵要求嚴格，而不管鍵兩端所連基團的性質2基團專一性

要求底物具有特定的化學鍵，而且對鍵的一端所連基團也有一定要求

3絕對專一性酶對作用的底物要求相當嚴格，甚至只能催化一種底物進行化學反應

第二十九頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三二

立體異構專一性酶只能催化對映異構體的一種發(fā)生反應，對另一種則無作用

第四節(jié)酶的作用機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使反應物吸收一定的能量。如光照、加熱使分子活化2使用適當?shù)拇呋瘎?，降低反應的能?/p>

二中間產(chǎn)物學說

E+SESE+P第三十頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三三誘導契合學說

底物誘導酶的構象發(fā)生改變,使使E和S契合而結合成中間絡合物，并引起底物進行反應

第三十一頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三四使酶具有高催化效率的因素(了解自學)1鄰近定向效應2張力和形變3酸堿催化4共價催化第五節(jié)酶促反應速度及影響因素一

酶促反應速度的測量

1酶促反應速度的表示方法（1）單位時間內底物的消耗量；（2）單位時間內產(chǎn)物的生成量；酶促反應速度一般指“初速度”。第三十二頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三開始速度維持恒定然后曲線斜率逐漸減小，反應速度降低。原因：底物濃度降低，酶失活，逆反應增大，產(chǎn)物抑制。第三十三頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三二

[E]對酶促反應的影響

當[S]>>[E]，其它條件固定，反應系統(tǒng)中無E的抑制劑時V=k[E]第三十四頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三三[S]對酶作用的影響

第三十五頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三觀察曲線可知：1在底物濃度較低時，酶促反應速度幾乎與[S]成正比，此時符合一級反應：

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

第三十六頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三米氏方程式由Michaelis和Menten于1913年根據(jù)中間產(chǎn)物學說推導。第三十七頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三結果討論：①在底物濃度較低時，即[S]很小，Km>>[S]Km+[S]≈KmV=Vmax/Km[S]=k[S]反應速度與底物濃度成正比,符合一級反應的動力學方程②在底物濃度很高時[S]很大[S]>>KmKm+[S]≈[S]V=Vmax[S]°=Vmax反應速度與底物濃度無關,符合零級反應的動力學方程③當反應速度等于最大反應速度Vmax的一半時,即v=1/2Vmax時

Km=[S]第三十八頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三Km稱為米氏常數(shù):物理意義:Km是反應速度為最大反應速度一半時的底物濃度,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幾點說明:（1）Km是酶的一個特征性常數(shù)，只與酶的性質有關，與酶的濃度無關.（2）如酶能催化幾種不同的底物，對每種底物都有一個特定的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，編輯于2023年，星期三米氏常數(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，編輯于2023年，星期三四pH對酶作用的影響

酶表現(xiàn)最大活力時的pH值，叫做最適pH值機制: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的解離，與底物結合能力下降③pH改變也影響底物分子的解離，使之不適于與酶結合，當然反應速度肯定會下降

五溫度對酶作用的影響

酶表現(xiàn)最大活力時的溫度為最適溫度

通常：動物體內酶的最適溫度在37--50℃

植物體內酶的最適溫度在50--60℃第四十一頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三六激活劑對酶作用的影響

凡是能提高酶活性的物質都稱為酶的激活劑。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酶作用的影響

凡是能使酶的必需基團或酶活性部位中的基團的化學性質改變而降低酶活力甚至使酶完全喪失活性的物質叫抑制劑，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，編輯于2023年，星期三

不可逆抑制作用

抑制作用

競爭性抑制作用

可逆抑制作用

非競爭性抑制作用反競爭必抑制作用

1不可逆抑制作用

I與E的結合為不可逆反應，I與E結合牢固，不能用透析法除去I而使酶恢復活力，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的結合是可逆反應，用透析等方法能除去抑制劑使E恢復活力，這種抑制作用叫可逆抑制作用

第四十三頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三（1）競爭性抑制作用定義:有些抑制劑與底物的結構相似，能和底物競爭酶的活性部位，妨礙底物與酶的結合，減少了酶與底物接觸機會，從而降低了酶的活力，這種抑制作用叫競爭性抑制作用方程式:從速度方程式可以看出：

(1)有競爭性抑制劑存在時，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，編輯于2023年，星期三第四十五頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三②當[Et]固定時，當[S]>>Km（1+[I]/Ki），也就是[S]使酶飽和時，v=Vmax，即最大反應速度不變

即

Km↑,Vmax不變機制:競爭性抑制作用可能是由于底物與抑制劑結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與酶結合后，而引起酶發(fā)生構象變化，產(chǎn)生不利于與另一個結合的構象

（2）非競爭性抑制劑作用

有些抑制劑和底物可同時結合在酶的不同部位上，形成ESI三元復合物。形成的三元復合物不能發(fā)生化學反應。這種作用稱為非競爭性抑制作用

第四十六頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三方程式: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結合，也可能是與維持酶分子構象的必需基團作用，而使酶的活性降低。②E與S或I的結合互不相關

EI+SESI

均不能轉化成產(chǎn)物

ES+IESI第四十七頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三第四十八頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三第四十九頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三應用：

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

二氫葉酸合成酶二氫葉酸還原酶對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，編輯于2023年，星期三第六節(jié)酶的制備和應用一酶的制備

1選材

（酶含量要高，易于分離）2破碎細胞（搗碎、砂磨、凍融、自溶等方法）

動物細胞較易破碎

細菌細胞較難破碎