《酶的作用原理》

第三章酶第一節(jié)酶的概述第二節(jié)酶的結(jié)構(gòu)與功能第三節(jié)酶的作用原理第四節(jié)酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)第五節(jié)酶的分類、命名及其活力單位第六節(jié)維生素和輔酶按此鍵返回封面1精選課件第一節(jié)酶的概述一、酶的概念酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的具有高度專一性和高效率催化作用的一類蛋白質(zhì)。是生物催化劑。酶概念擴(kuò)充：核酶酶學(xué)：研究酶的本質(zhì)及其作用規(guī)律的學(xué)問稱為酶學(xué)。按此鍵返回第一頁2精選課件二、酶的作用特點(diǎn)酶是一種催化劑，遵從一般催化劑的作用特點(diǎn)。酶的本質(zhì)是蛋白質(zhì)，具有與一般催化劑顯著不同的作用特點(diǎn)，包括：酶的作用特點(diǎn)1.高催化效率2.高度專一性3.可調(diào)節(jié)性4.不穩(wěn)定性3精選課件三、酶的專一性酶的專一性：一種酶只能作用于一種或一類作用物，或一定的化學(xué)鍵，催化其一定的化學(xué)反應(yīng)并生成一定的產(chǎn)物，這種現(xiàn)象稱為酶作用的專一性。酶作用的專一性分絕對專一性，相對專一性和立體異構(gòu)專一性4精選課件絕對專一性(absolutespecificity)：一種酶只能作用于一種天然底物，產(chǎn)生一定的反應(yīng)，生成一定的產(chǎn)物，稱為絕對專一性。相對專一性(relativespecificity)：一種酶作用于一類化合物或一型化學(xué)鍵，這種不太嚴(yán)格的專一性稱為相對專一性。5精選課件立體異構(gòu)專一性：酶對底物的催化作用不僅對化學(xué)基團(tuán)和化學(xué)鍵有專一性，而且有的酶對底物分子的構(gòu)型也有專一性，稱為立體異構(gòu)專一性。酶的專一性請轉(zhuǎn)下頁6精選課件第二節(jié)酶的結(jié)構(gòu)與功能酶的化學(xué)組成酶蛋白結(jié)構(gòu)：單體酶寡聚酶多酶復(fù)合體酶的活性中心酶的形式：酶原與酶原激活，同工酶

按此鍵返回第一頁7精選課件酶的化學(xué)組成單純酶(simpleenzyme):單純酶完全由

-氨基酸以一定排列順序組成結(jié)合酶(conjugatedenzyme):除含單純蛋白質(zhì)外還含有非蛋白質(zhì)部分。

酶蛋白（沒活性）：蛋白質(zhì)多肽鏈

全酶

``````（活性）輔助因子（沒活性）：金屬離子或小分子有機(jī)化合物。根據(jù)與酶蛋白結(jié)合的松緊程度又分為輔酶和輔基。8精選課件必需基團(tuán):酶分子中與酶活性有關(guān)的化學(xué)基團(tuán)稱為酶的必需基團(tuán)。酶的活性中心：必需基團(tuán)在酶分子的一定區(qū)域形成一定的空間排布，直接與底物結(jié)合并發(fā)揮其催化作用的部位稱為酶的活性中心。結(jié)合基團(tuán)酶的活性中心催化基團(tuán)9精選課件小分子有機(jī)化合物輔助因子輔酶------與酶蛋白結(jié)合得較松，用透析等方法可除去。輔基------與蛋白質(zhì)結(jié)合得比較牢固，不易與酶蛋白脫離10精選課件輔助因子的功能金屬離子的功能：維持酶的分子構(gòu)象傳遞電子起橋梁作用11精選課件12精選課件酶原與酶原的激活酶原的概念:有些酶最初由細(xì)胞內(nèi)合成及分泌時(shí),是一種無活性的酶的前身,稱為酶原。酶原的激活：酶原在一定條件下可以轉(zhuǎn)變?yōu)橛谢钚缘拿?。這一轉(zhuǎn)變過程稱為酶原激活。酶原激活時(shí)活性中心形成的過程。自身激活作用：酶原受其本身激活產(chǎn)物的催化而激活的過程。13精選課件胰蛋白酶原激活

胰蛋白酶原在腸激酶的催化下從N端水解掉一個(gè)六肽，導(dǎo)致其空間結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，使必需基團(tuán)組氨酸、絲氨酸、纈氨酸和異亮氨酸等殘基聚集在一起而形成活性中心，無活性的胰蛋白酶原（分子量24000）變成有活性的胰蛋白酶（分子量23200）。見下頁14精選課件15精選課件酶原激活的生理意義避免細(xì)胞產(chǎn)生的蛋白酶對細(xì)胞進(jìn)行自身消化或產(chǎn)生不良的后果，是酶在特定的部位和特定的條件發(fā)揮作用。保證體內(nèi)代謝和生理功能的正常進(jìn)行。16精選課件同工酶概念：同工酶是指在同一種屬或同一個(gè)體中催化相同的化學(xué)反應(yīng)而酶的分子結(jié)構(gòu)不同的一組酶。同工酶結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系哺乳動(dòng)物組織的LDH（乳酸脫氫酶）有五種分子形式，各同工酶均含有4個(gè)亞基，亞基有兩種形式，M型和H型。同工酶雖然催化的功能相同，但可有不同的功能。同工酶可分為原級(jí)同工酶（基因性）和次級(jí)（修飾性）同工酶。17精選課件18精選課件第三節(jié)酶的作用原理降低反應(yīng)的活化能中間復(fù)合物學(xué)說誘導(dǎo)契合學(xué)說酶作用機(jī)理的現(xiàn)代研究進(jìn)展趨近效應(yīng)和定向效應(yīng)張力作用酸堿催化作用共價(jià)催化作用按此鍵返回第一頁19精選課件降低活化能酶降低活化能的機(jī)制如下：1.趨近效應(yīng)與定向作用把A.B兩反應(yīng)物結(jié)合于酶活性中心，增加了兩者的接觸頻率，并使之正確定向。20精選課件

酶—底物復(fù)合物（ES）底物（S）——受酶催化的物質(zhì)產(chǎn)物（P）——化學(xué)反應(yīng)的最終生成物酶促反應(yīng)原理：ES——酶與底物復(fù)合物E+SESE+P證據(jù)：已獲得ES結(jié)晶X線衍射法描出ES圖象21精選課件化學(xué)反應(yīng):A+BA……BC+D反應(yīng)物(初態(tài))中間產(chǎn)物(過渡態(tài))產(chǎn)物(終態(tài))活化能(Eact):從初態(tài)轉(zhuǎn)化成過渡態(tài)所需的能量22精選課件23精選課件酶作用機(jī)理的現(xiàn)代進(jìn)展趨近效應(yīng)：底物分子進(jìn)入酶的活性區(qū)域與酶的必需基團(tuán)結(jié)合，使底物相互靠近并與催化基團(tuán)之間有正確的定向。張力作用：酶與底物結(jié)合后，酶活性的某些基團(tuán)可使底物敏感鍵產(chǎn)生“電子張力”不穩(wěn)定而容易發(fā)生反應(yīng)。酸堿催化作用：酶活性的某些基團(tuán)可作為質(zhì)子受體或質(zhì)子供體起著酸堿催化作用。共價(jià)催化作用：某些酶的親和基團(tuán)能與底物的親電基團(tuán)結(jié)合形成反應(yīng)活性很高的共價(jià)的ES復(fù)合物，使底物易被催化而化學(xué)鍵斷裂。24精選課件25精選課件右圖為糜蛋白酶水解多肽鏈的示意圖26精選課件第四節(jié)酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)概念是對酶促反應(yīng)速度及其影響因素進(jìn)行定量研究的科學(xué)。意義對研究酶的結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系、酶在物質(zhì)代謝中的作用、藥物和毒物的作用機(jī)理以及臨床應(yīng)用都有重要意義。按此鍵返回第一頁27精選課件影響酶促反應(yīng)的因素酶濃度

底物濃度溫度

PH

激活劑

抑制劑28精選課件酶促反應(yīng)的初速度酶促反應(yīng)的速度：以一段時(shí)間內(nèi)反應(yīng)體系的底物減少量或產(chǎn)物的生成來表示。酶促反應(yīng)的初速度（v）：以底物轉(zhuǎn)化量<5%時(shí)的酶促反應(yīng)速度看作初速度。29精選課件30精選課件酶濃度對酶促反應(yīng)速度的影響當(dāng)?shù)孜餄舛萚S]>>[E]時(shí)v=K[E]反應(yīng)速度v與酶濃度[E]成正比關(guān)系31精選課件底物濃度對酶促反應(yīng)速度的影響V與[S]呈矩形雙曲線關(guān)系有底物飽和現(xiàn)象曲線a：S很低時(shí)，V與[S]成正比關(guān)系曲線b：不成正比關(guān)系，v增加變慢曲線c：有飽和現(xiàn)象見下圖32精選課件33精選課件米氏方程式及Km的意義

Vm+[S]V=——————

Km+[S]

Km：米氏常數(shù)

Vm：最大反應(yīng)速度34精選課件Km的意義概念：是酶促反應(yīng)速度為最大反應(yīng)速度一半時(shí)的底物濃度。單位是濃度。Km的基本意義：Km是酶的一種特征性常數(shù)，是鑒別酶的參數(shù)，與酶的性質(zhì)、底物種類及反應(yīng)條件有關(guān)，與酶的濃度無關(guān)。多數(shù)酶的Km值是10-6~10-12mol/L。在一定程度上代表酶與底物的催化效率反映酶與底物的親和力。Km親和力

35精選課件Km的實(shí)際意義鑒別酶確定最適底物確定酶活性測定所需的底物濃度36精選課件Km和Vm的測定雙倒數(shù)作圖法37精選課件PH對酶促反應(yīng)速度的影響最適PH“吊鐘形”曲線影響因素1.酶的活性中心的基團(tuán)的解離2.輔酶和輔基的解離3.底物的解離應(yīng)用38精選課件溫度對酶促反應(yīng)速度的影響最適溫度：酶活力最大時(shí)的反應(yīng)溫度。“吊鐘形”曲線影響因素1.在一定溫度范圍內(nèi)，Tv2.高溫酶會(huì)變性3.低溫可抑制酶活性應(yīng)用39精選課件激活劑對酶促反應(yīng)的影響激活劑:使酶由無活性變?yōu)橛谢钚曰蚴姑富钚栽黾拥奈镔|(zhì)稱為激活劑。分類1.必需激活劑：酶活性表現(xiàn)所必需的，多數(shù)為金屬離子。2.非必需激活劑：起提高酶活性作用的激活劑。40精選課件抑制劑對酶促反應(yīng)速度的影響抑制劑：使酶的活性下降而又不引起酶蛋白變性的物質(zhì)稱為酶的抑制劑。抑制作用：抑制劑使酶活性下降的現(xiàn)象稱為酶的抑制作用。是抑制劑對酶的活性中心直接或間接影響的結(jié)果。分類

不可逆性抑制作用可逆性抑制作用41精選課件不可逆抑制作用

不可逆性抑制作用：抑制劑以共價(jià)鍵與酶的必需基團(tuán)結(jié)合使酶的活性喪失。

E+I=EI

專一性抑制不可逆性抑制作用非專一性抑制42精選課件專一性抑制概念:專一性抑制是抑制劑選擇性地與酶活性中心以共價(jià)鍵結(jié)合。舉例：

1.有機(jī)磷農(nóng)藥與酶活性中心的絲氨酸羥基以酯鍵結(jié)合使酶失活。如膽堿酯酶與農(nóng)藥結(jié)合后被抑制,乙酰膽堿水解減弱,引起膽堿能神經(jīng)興奮.

2.解磷定(PAM)可使羥基酶與有機(jī)磷農(nóng)藥分離而恢復(fù)活性。43精選課件44精選課件非專一性抑制概念：非專一性抑制劑是抑制劑與酶分子上的某些上的某些基團(tuán)（如-SH）結(jié)合而抑制酶的活性，與抑制劑結(jié)合的集團(tuán)可位于活性中心內(nèi)或活性中心外。舉例：對氯汞苯甲酸，乙二胺四乙酸，重金屬離子，化學(xué)毒氣45精選課件可逆性抑制作用可逆性抑制：抑制劑以非共價(jià)鍵與酶結(jié)合，從而使酶活性下降或失活。抑制劑可用透析、超濾和稀釋等方法除去。分類競爭性抑制非競爭性抑制反競爭性抑制混合性抑制46精選課件競爭性抑制概念：抑制劑與底物競爭與酶的活性中心的相同的部位結(jié)合，從而阻礙底物與酶的結(jié)合，這種抑制作用稱為競爭性抑制作用。作用特點(diǎn)1.抑制劑與底物結(jié)構(gòu)相似,競爭酶的活性中心。2.抑制程度取決于抑制劑的濃度和與酶的親和力,又取決于底物的濃度和與酶的親和力,即[I]/[S]。3.動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)是Km增大,Vm不變。

47精選課件競爭性抑制作用

米氏方程式

E+S

ESE+P

E+I=EIVm[S]v=——————————Km（1+[I]/Ki）+[S]1/v=Km/Vm（1+[I]/Ki）1/[S]+1/Vm

48精選課件49精選課件50精選課件反競爭性抑制

概念：抑制劑只與酶-底物復(fù)合物結(jié)合形成抑制劑-酶-底物復(fù)合物而抑制酶的活性，底物的存在是抑制劑與酶結(jié)合的先決條件，故稱此類抑制為反競爭性抑制。

E+S+I

ES+IESI死端復(fù)合物舉例多底物反應(yīng)51精選課件52精選課件非競爭性抑制概念

抑制劑與酶結(jié)合。使酶失去催化作用，但不與底物競爭，不影響酶與底物結(jié)合，Km值不變。E+IEIES+IESIEI+SSEI作用特點(diǎn)

Km不變Vm降低53精選課件54精選課件可逆性抑制與不可逆抑制的比較55精選課件第五節(jié)酶的命名、分類及其活力單位酶的命名

習(xí)慣命名法系統(tǒng)命名法氧化還原酶類轉(zhuǎn)移酶類酶的分類水解酶類裂解酶類異構(gòu)酶類合成酶類按此鍵返回第一頁56精選課件酶的活性單位概念

酶促反應(yīng)速度即酶活力是指單位時(shí)間內(nèi)底物的轉(zhuǎn)化量或產(chǎn)物的生成量。用“單位”表示。酶活力單位

慣用單位國際單位催量酶的比活力

指每毫克蛋白質(zhì)的酶制品所具有的酶活力。57精選課件第六節(jié)維生素和輔酶一、維生素的概念和分類二、水溶性維生素三、脂溶性維生素按此鍵返回第一頁58精選課件維生素概念：維生素是主要由食物或腸道細(xì)菌提供的維持生命和健康必須的微量低分子有機(jī)化合物的總稱。59精選課件維生素的分類維生素按其溶解度不同分為兩大類一.水溶性維生素:包括B族維生素(維生素B1、B2、PP、B6、B12、泛酸、葉酸和生物素共8種)和維生素C。二.脂溶性維生素:包括維生素A、D、E、K4種。60精選課件維生素B1與焦磷酸硫胺素維生素B1的基本結(jié)構(gòu)由嘧啶和噻唑通過亞甲基橋連結(jié)而成，分子中含硫和氨基，故又稱硫胺素(thiamine)。留意61精選課件維生素B1的輔酶形式硫胺素組成的輔酶是焦磷酸硫胺素(TPP+或TPP)合成硫胺素焦磷酸激酶硫胺素+ATP焦磷酸硫胺素+AMPMg2+62精選課件維生素B1的輔酶形式及其功能硫胺素組成的輔酶是焦磷酸硫胺素(TPP+或TPP)TPP在糖的有氧氧化中作為丙酮酸脫氫酶系和

-酮戊二酸脫氫酶系的輔酶,參與

-酮戊二酸的氧化脫羧反應(yīng);在磷酸戊糖途徑中作為轉(zhuǎn)酮基酶的輔酶.63精選課件維生素B1的功能及缺乏病功能TPP在糖的有氧氧化中作為丙酮酸脫氫酸系和

-酮戊二酸脫氫酶系的輔酶,參與

-酮戊二酸的氧化脫羧反應(yīng)。在磷酸戊糖途徑中作為轉(zhuǎn)酮基酶的輔酶。對膽堿酯酶的抑制。缺乏病維生素B1缺乏病通常稱為腳氣病。主要表現(xiàn)為神經(jīng)炎、心肌炎、食欲不振、消化不良等。64精選課件65精選課件維生素B2與黃素酶的輔基

維生素B2是由核醇和黃素(6，7-二甲基異咯嗪)縮合而成，故又稱核黃素。來源：動(dòng)植物，人體可合成66精選課件維生素B2組成的輔基核黃素組成的輔基為黃素單核苷酸(FMN)和黃素腺嘌呤二核苷酸(FAD).核黃素酶核黃素+ATPFMN+ADP

黃素核苷酸焦磷酸化酶FMN+ATPFAD+PPiMg2+67精選課件FMN和FAD的功能維生素B2在生物體內(nèi)以FMN和FAD的形式作為各種黃素酶的輔基。由于分子中的異咯嗪環(huán)上的第1位和第10位氮原子的加氫和脫氫而具有可逆的氧化還原特性。因此,在生物氧化和其他物質(zhì)代謝過程中,作為遞氫體而起遞氫作用。68精選課件維生素PP的結(jié)構(gòu)維生素PP的化學(xué)名稱為尼克酸或稱煙酸，是吡啶的衍生物。尼克酰胺可水解為尼克酸，所以也算作維生素PP的成員。來源：肉類，花生，可由色氨酸轉(zhuǎn)變而來。69精選課件維生素PP組成的輔酶維生素PP在體內(nèi)是組成脫氫酶的輔酶尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADP+)NADP+的組成NAD+的組成70精選課件.

NAD+或NADP+的功能

NAD+或NADP+是許多不需氧脫氫酶的輔酶,其結(jié)構(gòu)中所含的尼克酰胺的吡啶環(huán)可逆地加氫和脫氫反應(yīng),進(jìn)行遞氫作用,是氧化還原作用中的遞氫體和遞電子體,參與物質(zhì)代謝和生物氧化過程。71精選課件維生素PP缺乏病人體缺乏維生素PP會(huì)引起癩皮病。此病常以“三D”在癥狀為特征,即皮炎(dermatitis)、腹瀉(diarrhea)、癡呆(dementia)。請聽解釋72精選課件維生素B6的結(jié)構(gòu)維生素B6包括三種化合物，即吡哆醇、吡哆醛和吡哆酸，它們都是吡啶的衍生物。73精選課件維生素B6組成的輔酶及其功能維生素B6主要在腦肝腎等組織中磷酸化生成三種磷酸酯，其中磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺酶在轉(zhuǎn)氨反應(yīng)中可以互變，所以可作為轉(zhuǎn)氨酶和氨基酸脫羧酶的輔酶而參與代謝。74精選課件泛酸的結(jié)構(gòu)泛酸是-丙氨酸借肽鍵與,二羥,二甲基丁酸縮合而成的一種酸性物質(zhì)，因自然界中普遍存在，故又名遍多酸。75精選課件

泛酸組成的輔酶和輔基及功能泛酸是輔酶A(HSCoA)和酰基載體蛋白(ACP)的輔基的組成成分。輔酶A是?；d體,作為各種?；D(zhuǎn)移酶的輔酶,在糖.脂類.氨基酸代謝中轉(zhuǎn)運(yùn)乙?；爸；淖饔??；d體蛋白在脂肪酸合成中轉(zhuǎn)運(yùn)脂?；?起著十分重要的作用.76精選課件77精選課件生物素的結(jié)構(gòu)自然界存在的生物素至少有兩種:-生物素和-生物素,它們都是咪唑衍生物,也可看作是噻吩和尿素結(jié)合的駢環(huán),其結(jié)構(gòu)基本相同,只是側(cè)鏈羧基位置不同。.78精選課件生物素與羧化酶生物素在羧化酶合成酶催化下,其側(cè)鏈羧基與酶蛋白多肽鏈賴氨酸殘基的

-氨基以肽相連,形成羧化酶.生物素在酶促羧化反應(yīng)中起固定CO2和羧基傳遞體的作用.79精選課件80精選課件葉酸的結(jié)構(gòu)葉酸(FA)亦稱蝶酰谷氨酸(PGA),它由蝶酸和谷氨酸結(jié)合而成,而蝶酸又是由2-氨基-4-羥基-6-甲基蝶呤啶和對氨基甲酸構(gòu)成.81精選課件82精選課件83精選課件葉酸的輔酶形式四氫葉酸的形成

二氫葉酸還原酶葉酸+NADPH+二氫葉酸+維生素C二氫葉酸還原酶FH2+NADPH+FH4+維生素C84精選課件四氫葉酸(FH4)的功能四氫葉酸是葉酸的輔酶形式,即是體內(nèi)“一碳基團(tuán)”轉(zhuǎn)移酶系中的輔酶.可傳遞一碳單位,如甲基,亞甲基,亞氨甲基,甲?；?參與嘌呤核苷酸和脫氧胸腺嘧啶核苷酸的合成及某些氨基酸的特殊代謝.葉酸缺乏最突出的表現(xiàn)是巨幼紅細(xì)胞性貧血,患者紅細(xì)胞體積大而且含血紅蛋白量增多,但紅細(xì)胞數(shù)量減少.85精選課件維生素B12維生素B12又稱鈷胺素,含有金屬元素鈷,有多種形式,如:5‘-脫氧腺苷鈷胺素甲基鈷胺素羥鈷胺素86精選課件維生素

維生素B12的來源、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)來源：微生物，動(dòng)物體（肝臟）吸收：小腸內(nèi)吸收,與內(nèi)因子結(jié)合。通過回腸的受體使B12進(jìn)入粘膜，內(nèi)因子釋放入腸腔。B12由血漿轉(zhuǎn)鈷胺素蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)經(jīng)門靜脈到肝臟儲(chǔ)存并轉(zhuǎn)運(yùn)到各組織。另唾液腺和胃腺分泌一些與