酶作用机制和酶调节PPT课件.ppt

关于酶的作用机制和酶的调节第一张，PPT共一百零四页，创作于2022年6月一一.酶的活性部位酶的活性部位(active site)存在于酶分子表面的具有结合和催化底物形成产物的空间区域存在于酶分子表面的具有结合和催化底物形成产物的空间区域活性中心活性中心=结合基团结合基团+催化基团催化基团必必须须基基团团=结结合合基基团团+催催化化基基团团+活活性性中中心心外外必必须须基基团团（维维持活性中心存在的基团）持活性中心存在的基团）酶分子中促使底物发生化学变化的部位称为催化部位。酶分子中促使底物发生化学变化的部位称为催化部位。通通常常将将酶酶的的结结合合部部位位和和催催化化部部位位总总称称为为酶酶的的活活性性部部位位或或活活性中心性中心(active center)。结合部位决定酶的专一性结合部位决定酶的专一性催化部位决定酶所催化反应的性质催化部位决定酶所催化反应的性质第二张，PPT共一百零四页，创作于2022年6月酶的活性部位酶的活性部位 与催化作用相关的结构特点活性中心：活性中心：酶分子中直接和底物结合并起催化反酶分子中直接和底物结合并起催化反应的空间局限（部位）。应的空间局限（部位）。结合部位结合部位结合部位结合部位(Binding site)Binding site)：酶分子中与底物结合的部位酶分子中与底物结合的部位酶分子中与底物结合的部位酶分子中与底物结合的部位 或区域一般称为结合部位。或区域一般称为结合部位。或区域一般称为结合部位。或区域一般称为结合部位。第三张，PPT共一百零四页，创作于2022年6月（一）酶的活性部位的特点（一）酶的活性部位的特点（1 1）活活性性部部位位在在酶酶分分子子的的总总体体中中只只占占相相当当小小的的部部分分，通通常常只只占整个酶分子体积的占整个酶分子体积的1%-2%。（2 2）酶酶的的活活性性部部位位是是一一个个三三维维实实体体。酶酶的的活活性性取取决决于于活活性性中中心心的构象。的构象。（3 3）酶酶的的活活性性部部位位并并不不是是和和底底物物的的形形状状正正好好互互补补，而而是是在在酶酶和和底底物物结结合合的的过过程程中中，底底物物分分子子或或酶酶分分子子，有有时时是是两两者者的的构构象象同同时时发发生生了了一一定定的的变变化化后后才才互互补补的的，这这是是催催化化基基团团的的位置也正好在所催化底物键断裂和即将生成键的适当位置。位置也正好在所催化底物键断裂和即将生成键的适当位置。（4 4）酶的活性部位是位于酶分子表面的一个裂缝内。）酶的活性部位是位于酶分子表面的一个裂缝内。（5 5）底物通过次级键较弱的力结合到酶上。）底物通过次级键较弱的力结合到酶上。（6 6）酶活性部位具有柔性或可运动性。）酶活性部位具有柔性或可运动性。第四张，PPT共一百零四页，创作于2022年6月底底底底 物物物物 活性中心以外的活性中心以外的活性中心以外的活性中心以外的必需基团必需基团必需基团必需基团结合基团结合基团结合基团结合基团催化基团催化基团催化基团催化基团 活性中心活性中心活性中心活性中心 第五张，PPT共一百零四页，创作于2022年6月第六张，PPT共一百零四页，创作于2022年6月催化部位催化部位(Catalytic site):):酶分子中促使底酶分子中促使底物发生化学变化的部位称物发生化学变化的部位称为催化部位。为催化部位。l通常将酶的结合部位和通常将酶的结合部位和催化部位总称为酶的活催化部位总称为酶的活性部位或活性中心。性部位或活性中心。l结合部位决定酶的专一结合部位决定酶的专一性，性，l催化部位决定酶所催化催化部位决定酶所催化反应的性质。反应的性质。胰凝乳蛋白酶第七张，PPT共一百零四页，创作于2022年6月牛的胰蛋白酶第八张，PPT共一百零四页，创作于2022年6月第九张，PPT共一百零四页，创作于2022年6月（二）研究酶活性部位的方法（二）研究酶活性部位的方法第十张，PPT共一百零四页，创作于2022年6月第十一张，PPT共一百零四页，创作于2022年6月二酶催化反应的独特性质二酶催化反应的独特性质（1 1）酶酶反反应应可可分分成成两两类类，一一类类反反应应仅仅仅仅涉涉及及到到电电子子的的转移，这类反应的速率或转换数在转移，这类反应的速率或转换数在108s-1数数量量级级；另另一一类类反反应应涉涉及及到到电电子子和和质质子子两两者者或或其其他他基基团的转移，它们的速率在团的转移，它们的速率在103 s-1。（2）酶酶的的催催化化作作用用是是由由氨氨基基酸酸侧侧链链上上的的功功能能基基团团和辅酶为媒介。和辅酶为媒介。（3）酶催化反应的最适）酶催化反应的最适pH范围通常是狭小的。范围通常是狭小的。（4）与与底底物物相相比比，酶酶分分子子很很大大，而而活活性性部部位位通通常常只比底物稍大一些。只比底物稍大一些。（5）酶酶除除了了具具有有进进行行催催化化反反应应所所必必需需的的活活性性基基团团外外，还有别的特性。还有别的特性。第十二张，PPT共一百零四页，创作于2022年6月三三.影响酶催化效率的有关因素影响酶催化效率的有关因素多元催化多元催化多元催化多元催化(multielement catalysis)multielement catalysis)酶促反应通酶促反应通酶促反应通酶促反应通常是几个基元反应协同作用的结果，包括酸碱催化、常是几个基元反应协同作用的结果，包括酸碱催化、常是几个基元反应协同作用的结果，包括酸碱催化、常是几个基元反应协同作用的结果，包括酸碱催化、共价催化、金属离子催化等。共价催化、金属离子催化等。共价催化、金属离子催化等。共价催化、金属离子催化等。表面效应表面效应表面效应表面效应(surface surface effect)effect)酶的活性中心形成疏水性口袋，防止水酶的活性中心形成疏水性口袋，防止水分子干扰酶与底物的结合。分子干扰酶与底物的结合。第十三张，PPT共一百零四页，创作于2022年6月(1)临近定向效应临近定向效应l在酶促反应中，底物分子结合到酶的活性中心，一方面底物在在酶促反应中，底物分子结合到酶的活性中心，一方面底物在酶活性中心的有效浓度大大增加，另一方面，由于活性中心的酶活性中心的有效浓度大大增加，另一方面，由于活性中心的立体结构和相关基团的诱导和定向作用，使底物分子中参与反立体结构和相关基团的诱导和定向作用，使底物分子中参与反应的基团相互接近，并被严格定向定位，使酶促反应具有高效应的基团相互接近，并被严格定向定位，使酶促反应具有高效率和专一性特点。率和专一性特点。l l邻近效应邻近效应邻近效应邻近效应(proximity effect)proximity effect)与定向排列与定向排列与定向排列与定向排列(orientation arrange orientation arrange)邻近指底物汇聚于酶的活性中心，使酶活性中心的邻近指底物汇聚于酶的活性中心，使酶活性中心的邻近指底物汇聚于酶的活性中心，使酶活性中心的邻近指底物汇聚于酶的活性中心，使酶活性中心的底物浓度高于其它处，定向则指底物的敏感化学键与酶的底物浓度高于其它处，定向则指底物的敏感化学键与酶的底物浓度高于其它处，定向则指底物的敏感化学键与酶的底物浓度高于其它处，定向则指底物的敏感化学键与酶的催化基团正好对准，使反应加速进行。催化基团正好对准，使反应加速进行。催化基团正好对准，使反应加速进行。催化基团正好对准，使反应加速进行。l有利于提高反应速度；有利于提高反应速度；第十四张，PPT共一百零四页，创作于2022年6月定向效应包括定向效应包括 1)1)反反应应物物的的反反应应基基团团之之间间（双双底底物物反反应应基基团邻近）团邻近）2)2)酶的催化基团和底物反应基团之间酶的催化基团和底物反应基团之间活性中心内定向使反应变成分子内反应活性中心内定向使反应变成分子内反应第十五张，PPT共一百零四页，创作于2022年6月定向效应定向效应第十六张，PPT共一百零四页，创作于2022年6月(2)(2)“张力张力”和和“形变形变”l底物与酶结合诱导酶的分子构象变化，底物与酶结合诱导酶的分子构象变化，变化的酶分子又使底物分子的敏感键产变化的酶分子又使底物分子的敏感键产生生“张力张力”甚至甚至“形变形变”，从而促使酶，从而促使酶底物中间产物进入过渡态。底物中间产物进入过渡态。第十七张，PPT共一百零四页，创作于2022年6月诱导契合诱导契合第十八张，PPT共一百零四页，创作于2022年6月(3)(3)酸碱催化酸碱催化l酸酸-碱催化可分为狭义的酸碱催化可分为狭义的酸-碱催化和广义的酸碱催化和广义的酸-碱催化。酶参碱催化。酶参与的酸与的酸-碱催化反应一般都是广义的酸碱催化方式。碱催化反应一般都是广义的酸碱催化方式。l广义酸碱催化是指通过质子酸提供部分质子广义酸碱催化是指通过质子酸提供部分质子,或是通过质子碱或是通过质子碱接受部分质子的作用，达到降低反应活化能的过程。接受部分质子的作用，达到降低反应活化能的过程。l酶活性部位上的某些基团可以作为良好的质子供体或受酶活性部位上的某些基团可以作为良好的质子供体或受体对底物进行酸碱催化。体对底物进行酸碱催化。pHis 残基的咪唑基是酶的酸碱催化作用中最活泼的一个催残基的咪唑基是酶的酸碱催化作用中最活泼的一个催化功能团。化功能团。第十九张，PPT共一百零四页，创作于2022年6月酸碱催化酸碱催化第二十张，PPT共一百零四页，创作于2022年6月 广义酸基团广义酸基团广义酸基团广义酸基团 广义碱基团广义碱基团广义碱基团广义碱基团 （质子供体）（质子供体）（质子供体）（质子供体）（质子受体（质子受体（质子受体（质子受体）第二十一张，PPT共一百零四页，创作于2022年6月第二十二张，PPT共一百零四页，创作于2022年6月第二十三张，PPT共一百零四页，创作于2022年6月第二十四张，PPT共一百零四页，创作于2022年6月(4)(4)共价催化共价催化l催化剂通过与底物形成反应活性很高的共价过渡催化剂通过与底物形成反应活性很高的共价过渡产物，使反应活化能降低，从而提高反应速度的产物，使反应活化能降低，从而提高反应速度的过程，称为共价催化。过程，称为共价催化。l酶中参与共价催化的基团主要包括酶中参与共价催化的基团主要包括 His 的咪唑的咪唑基，基，Cys 的巯基，的巯基，Asp 的羧基，的羧基，Ser 的羟基等。的羟基等。l某些辅酶，如焦磷酸硫胺素和磷酸吡哆醛等也可以某些辅酶，如焦磷酸硫胺素和磷酸吡哆醛等也可以参与共价催化作用。参与共价催化作用。第二十五张，PPT共一百零四页，创作于2022年6月共价催化共价催化第二十六张，PPT共一百零四页，创作于2022年6月（5）离子催化）离子催化第二十七张，PPT共一百零四页，创作于2022年6月酶的催化实例酶的催化实例溶菌酶溶菌酶第二十八张，PPT共一百零四页，创作于2022年6月溶菌酶的活性中心溶菌酶的活性中心*谷谷谷谷氨氨氨氨酸酸酸酸3535和和和和天天天天冬冬冬冬氨氨氨氨酸酸酸酸5252是是是是催催催催化化化化基基基基团团团团；*色色色色氨氨氨氨酸酸酸酸6262和和和和6363、天天天天冬冬冬冬氨氨氨氨酸酸酸酸101101和和和和色色色色氨氨氨氨酸酸酸酸108108是是是是结结结结合合合合基基基基团团团团；*A AFF为为为为底底底底物物物物多多多多糖糖糖糖链链链链的的的的糖糖糖糖基基基基，位位位位于于于于酶酶酶酶的的的的活活活活性性性性中中中中心心心心形形形形成的裂隙中。成的裂隙中。成的裂隙中。成的裂隙中。第二十九张，PPT共一百零四页，创作于2022年6月溶菌酶溶菌酶第三十张，PPT共一百零四页，创作于2022年6月第三十一张，PPT共一百零四页，创作于2022年6月溶溶菌菌酶酶第三十二张，PPT共一百零四页，创作于2022年6月溶菌酶溶菌酶溶菌酶第三十三张，PPT共一百零四页，创作于2022年6月溶菌酶溶菌酶溶菌酶第三十四张，PPT共一百零四页，创作于2022年6月葡萄糖残基结合于酶葡萄糖残基结合于酶D D位使葡萄糖基由椅式转为高级量维持的半椅式活化态位使葡萄糖基由椅式转为高级量维持的半椅式活化态D D位葡萄糖基环上氧原子未成键电子对向位葡萄糖基环上氧原子未成键电子对向C C1 1转移形成双键转移形成双键C C1 1-O-O间电子对转移至间电子对转移至O O成成O O-，O O-接受接受Glu35Glu35羧基之羧基之H H，C C1 1-O-O断裂，释放第一个产物断裂，释放第一个产物R-OHR-OHC C1 1因电子丢失呈正电状态，因电子丢失呈正电状态，Asp52Asp52电离的电离的O O-维持维持C C1 1的正电过渡态的正电过渡态因因Glu35Glu35之之OHOH间电子对转移至间电子对转移至O O，Glu35Glu35之之O O呈负电（未成键电子对）呈负电（未成键电子对）Glu35-OGlu35-O-攻击攻击H H2 2O O之之H H形成形成-OHOH，促使水电离产生促使水电离产生OHOH-葡萄糖葡萄糖C C1 1+与与OHOH-结合恢复低能量维持的稳定葡萄糖椅式构象并释放第二个产物结合恢复低能量维持的稳定葡萄糖椅式构象并释放第二个产物第三十五张，PPT共一百零四页，创作于2022年6月胰核糖核酸酶胰核糖核酸酶A第三十六张，PPT共一百零四页，创作于2022年6月胰核糖核酸酶胰核糖核酸酶A第三十七张，PPT共一百零四页，创作于2022年6月胰核糖核酸酶胰核糖核酸酶A A第三十八张，PPT共一百零四页，创作于2022年6月胰胰核核糖糖核核酸酸酶酶A第三十九张，PPT共一百零四页，创作于2022年6月第四十张，PPT共一百零四页，创作于2022年6月羧肽酶羧肽酶A第四十一张，PPT共一百零四页，创作于2022年6月第四十二张，PPT共一百零四页，创作于2022年6月丝氨酸蛋白酶族丝氨酸蛋白酶族第四十三张，PPT共一百零四页，创作于2022年6月消化作用的丝氨酸蛋白酶消化作用的丝氨酸蛋白酶胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶和弹性蛋白酶是一组密切胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶和弹性蛋白酶是一组密切相关的水解酶类，它们的作用是水解肽链。相关的水解酶类，它们的作用是水解肽链。在胰脏内合成的是它们没有活性的酶原，然后被分在胰脏内合成的是它们没有活性的酶原，然后被分泌到消化道，并且仅仅在使用前被活化。这泌到消化道，并且仅仅在使用前被活化。这3 3种酶各种酶各有分工，每种酶在不同类型氨基酸侧链相邻的肽键有分工，每种酶在不同类型氨基酸侧链相邻的肽键处水解蛋白质链。处水解蛋白质链。胰蛋白酶在碱性氮基酸，即赖氨酸或精氨酸的羰基后胰蛋白酶在碱性氮基酸，即赖氨酸或精氨酸的羰基后侧切开肽链。胰凝乳蛋白酶在芳香氨基酸后侧切开肽侧切开肽链。胰凝乳蛋白酶在芳香氨基酸后侧切开肽链。弹性蛋白酶在它的水解位点上几乎没有选择，但链。弹性蛋白酶在它的水解位点上几乎没有选择，但是它趋向于优先切开与小的不带电荷的侧链相邻的肽是它趋向于优先切开与小的不带电荷的侧链相邻的肽键。键。第四十四张，PPT共一百零四页，创作于2022年6月丝氨酸蛋白酶族丝氨酸蛋白酶族第四十五张，PPT共一百零四页，创作于2022年6月丝氨酸蛋白酶族丝氨酸蛋白酶族第四十六张，PPT共一百零四页，创作于2022年6月丝氨酸蛋白酶族丝氨酸蛋白酶族第四十七张，PPT共一百零四页，创作于2022年6月丝氨酸蛋白酶族丝氨酸蛋白酶族第四十八张，PPT共一百零四页，创作于2022年6月丝氨酸蛋白酶族丝氨酸蛋白酶族第四十九张，PPT共一百零四页，创作于2022年6月丝氨酸蛋白酶族丝氨酸蛋白酶族第五十张，PPT共一百零四页，创作于2022年6月丝氨酸蛋白酶族丝氨酸蛋白酶族第五十一张，PPT共一百零四页，创作于2022年6月丝氨酸蛋白酶族丝氨酸蛋白酶族第五十二张，PPT共一百零四页，创作于2022年6月丝氨酸蛋白酶族丝氨酸蛋白酶族第五十三张，PPT共一百零四页，创作于2022年6月丝氨酸蛋白酶族丝氨酸蛋白酶族第五十四张，PPT共一百零四页，创作于2022年6月第五十五张，PPT共一百零四页，创作于2022年6月第五十六张，PPT共一百零四页，创作于2022年6月第五十七张，PPT共一百零四页，创作于2022年6月第五十八张，PPT共一百零四页，创作于2022年6月天冬氨酸蛋白酶族天冬氨酸蛋白酶族聚体第五十九张，PPT共一百零四页，创作于2022年6月天冬氨酸蛋白酶族天冬氨酸蛋白酶族第六十张，PPT共一百零四页，创作于2022年6月第六十一张，PPT共一百零四页，创作于2022年6月天冬氨酸蛋白酶族天冬氨酸蛋白酶族第六十二张，PPT共一百零四页，创作于2022年6月天冬氨酸蛋白酶族天冬氨酸蛋白酶族第六十三张，PPT共一百零四页，创作于2022年6月酶活性的调节酶活性的调节酶活力的改变可以通过增加或减少酶分子酶活力的改变可以通过增加或减少酶分子的个数，也可以通过提高或降低每一个酶的个数，也可以通过提高或降低每一个酶分子的催化能力来实现。前者牵扯到非常分子的催化能力来实现。前者牵扯到非常复杂的过程（激素复杂的过程（激素DNARNADNARNA蛋白质），蛋白质），是慢反应。后者在现成的酶分子上进行加工，是慢反应。后者在现成的酶分子上进行加工，是快反应，是酶活性调节的内容，这种调节是快反应，是酶活性调节的内容，这种调节一般有一般有5 5种方式：别构调节、酶原激活、共价种方式：别构调节、酶原激活、共价修饰、反馈调节、级联放大。修饰、反馈调节、级联放大。第六十四张，PPT共一百零四页，创作于2022年6月酶活性的调节控制酶活性的调节控制（一）别构调节（一）别构调节 (allosteric regulation)allosteric regulation)变构效应剂变构效应剂(allosteric effector)变构激活剂变构激活剂变构抑制剂变构抑制剂 变构酶变构酶(allosteric enzyme)变构部位变构部位(allosteric site)一一些些代代谢谢物物可可与与某某些些酶酶分分子子活活性性中中心心外外的的某某部部分分可可逆逆地地结结合合，使使酶酶构构象象改改变变，从从从从而而而而改改改改变变变变酶酶酶酶的催化活性，此种调节方式称别构调节。的催化活性，此种调节方式称别构调节。的催化活性，此种调节方式称别构调节。的催化活性，此种调节方式称别构调节。第六十五张，PPT共一百零四页，创作于2022年6月别构酶别构酶(Allosteric enzyme)的特点：的特点：1）寡聚酶，由多亚基组成，包括催化部位和调节）寡聚酶，由多亚基组成，包括催化部位和调节（别构）部位；（别构）部位；2）具有别构效应。）具有别构效应。别构中心结合了效应物（效应物）别构中心结合了效应物（效应物）后，导致酶的构象发生改变，影响了活性中心对底物的后，导致酶的构象发生改变，影响了活性中心对底物的催化作用催化作用 相同（均为底物）：同促效应（相同（均为底物）：同促效应（相同（均为底物）：同促效应（相同（均为底物）：同促效应（homotropic homotropic effecteffect）不同（效应调节物）：异促效应不同（效应调节物）：异促效应不同（效应调节物）：异促效应不同（效应调节物）：异促效应（heterotropic heterotropic effecteffect）根据别构物性质根据别构物性质根据别构物性质根据别构物性质正协同效应正协同效应正协同效应正协同效应（positive cooperative effectpositive cooperative effect）负协同效应负协同效应负协同效应负协同效应（negative cooperative effectnegative cooperative effect）根据别构物结合根据别构物结合根据别构物结合根据别构物结合后对后继别构后对后继别构后对后继别构后对后继别构物的影响物的影响物的影响物的影响第六十六张，PPT共一百零四页，创作于2022年6月p别构酶举例别构酶举例（1）天冬氨酸转氨甲酰酶，简称天冬氨酸转氨甲酰酶，简称ATCase第六十七张，PPT共一百零四页，创作于2022年6月（1 1）天冬氨酸）天冬氨酸转转氨甲氨甲酰酰酶酶（ATCaseATCase）这是嘧啶合成途径的第一个酶，受到这是嘧啶合成途径的第一个酶，受到CTP的反馈抑制，的反馈抑制，可被可被ATP激活。激活。Asp、氨甲酰磷酸均有正同促效应，氨甲酰磷酸均有正同促效应，CTP有异促效应，可使酶的有异促效应，可使酶的S形程度增大，即形程度增大，即Rs值减小值减小。ATP使使Rs增大，当达到饱和时即成为双曲线。增大，当达到饱和时即成为双曲线。ATP和和CTP都只改变酶都只改变酶的亲和力，而不影响的亲和力，而不影响Vm。琥珀酸是天冬氨酸的类似物，在天冬琥珀酸是天冬氨酸的类似物，在天冬氨酸浓度高时是竞争性抑制剂，而当天冬氨酸不足时则可模拟天氨酸浓度高时是竞争性抑制剂，而当天冬氨酸不足时则可模拟天冬氨酸的正调控变构作用而成为激活剂。此酶共冬氨酸的正调控变构作用而成为激活剂。此酶共12个亚基，其中个亚基，其中催化和调节亚基各催化和调节亚基各6个。分子结构为个。分子结构为2个个C3中间夹着中间夹着3个个R2，活活性中心位于两个催化亚基中间。别构中心位于调节亚基的远端，性中心位于两个催化亚基中间。别构中心位于调节亚基的远端，通过变构影响催化亚基的活性。通过变构影响催化亚基的活性。第六十八张，PPT共一百零四页，创作于2022年6月天冬氨酸天冬氨酸转转氨甲氨甲酰酰酶酶（ATCase）动力学特征动力学特征：双底物反应，固定氨甲酰磷酸，变化：双底物反应，固定氨甲酰磷酸，变化Asp，其其s-v图为图为S形，是别构酶。形，是别构酶。效应物效应物：S（同促）、同促）、ATP（正协同，异促）、正协同，异促）、CTP（负协同，异促）负协同，异促）。第六十九张，PPT共一百零四页，创作于2022年6月（2）3-磷酸甘油醛脱氢酶磷酸甘油醛脱氢酶共四个亚基，共四个亚基，Km1和和Km2都较小，易与都较小，易与NAD结合，即在低底物浓度时反应较快；而结合，即在低底物浓度时反应较快；而Km3则增大了则增大了100倍，很难与倍，很难与NAD反应。这反应。这是由构象变化引起的。在生物体内，当是由构象变化引起的。在生物体内，当NAD不足时可以保证酵解的进行，而当不足时可以保证酵解的进行，而当NAD过多时则供给其它反应，避免造成酸过多时则供给其它反应，避免造成酸中毒。中毒。第七十张，PPT共一百零四页，创作于2022年6月酶活性的调节控制酶活性的调节控制-别构调节别构调节第七十一张，PPT共一百零四页，创作于2022年6月第七十二张，PPT共一百零四页，创作于2022年6月酶活性的调节控制酶活性的调节控制-别构调节别构调节第七十三张，PPT共一百零四页，创作于2022年6月别构调节别构调节糖酵解糖酵解第七十四张，PPT共一百零四页，创作于2022年6月酶活性的调节控制酶活性的调节控制-别构调节别构调节第七十五张，PPT共一百零四页，创作于2022年6月第七十六张，PPT共一百零四页，创作于2022年6月由于变构酶动力学不符合米氏酶的动力学，所以当反应速度达由于变构酶动力学不符合米氏酶的动力学，所以当反应速度达到最大速度一半时的底物的浓度，不能用到最大速度一半时的底物的浓度，不能用Km表示，而代之以表示，而代之以K 0.5表示。表示。判断米氏酶和别构酶的简单方法判断米氏酶和别构酶的简单方法通过通过Rs值（饱和比值）值（饱和比值）Rs位点被位点被90%饱和时的底物浓度饱和时的底物浓度 81 1/n 位点被位点被10%饱和时的底物浓度饱和时的底物浓度Rs81 米氏酶米氏酶Rs81 别构酶，负协同效应别构酶，负协同效应Rs1 别构酶，正协同效应别构酶，正协同效应n1 别构酶，负协同效应别构酶，负协同效应第七十七张，PPT共一百零四页，创作于2022年6月别构效应的生理意义别构效应的生理意义：酶对底物量的变化十分敏感。酶对底物量的变化十分敏感。比如：对米氏酶而言，比如：对米氏酶而言，S90Vm/S10Vm81，意思是意思是S提高了提高了81倍，倍，v才提高才提高9倍，说明倍，说明酶对酶对S的变化很迟钝。的变化很迟钝。而对于一般的别构酶而言，而对于一般的别构酶而言，S90Vm/S10Vm3，意思是意思是S只要提高了只要提高了3倍，倍，v就能提就能提高高9倍，说明酶对倍，说明酶对S的变化很敏感。的变化很敏感。别构酶经加热或用化学试剂等处理，可引起别构酶解离，别构酶经加热或用化学试剂等处理，可引起别构酶解离，失去调节活性，称为失去调节活性，称为脱敏作用。脱敏作用。脱敏后的酶表现脱敏后的酶表现为米氏酶的动力学为米氏酶的动力学双曲线。双曲线。第七十八张，PPT共一百零四页，创作于2022年6月生理意义生理意义(1)(1)在变构酶的在变构酶的S S形曲线中段，底物浓度稍有降低，形曲线中段，底物浓度稍有降低，酶的活性明显下降，多酶体系催化的代谢通路可酶的活性明显下降，多酶体系催化的代谢通路可因此而被关闭；反之，底物浓度稍有升高，则酶因此而被关闭；反之，底物浓度稍有升高，则酶活性迅速上升，代谢通路又被打开，因此可以快活性迅速上升，代谢通路又被打开，因此可以快速调节细胞内底物浓度和代谢速度。速调节细胞内底物浓度和代谢速度。(2)(2)变构抑制剂常是代谢通路的终产物，变构酶常处变构抑制剂常是代谢通路的终产物，变构酶常处于代谢通路的开端，通过反馈抑制，可以及早地调节于代谢通路的开端，通过反馈抑制，可以及早地调节整个代谢通路，减少不必要的底物消耗。整个代谢通路，减少不必要的底物消耗。第七十九张，PPT共一百零四页，创作于2022年6月别构效应的机制别构效应的机制-齐变模型（齐变模型（MWC）别构酶中的一条亚基结合了效应物之后，构象发生改变，别构酶中的一条亚基结合了效应物之后，构象发生改变，导致其它所有亚基的构象一起变化，从而影响酶的催化导致其它所有亚基的构象一起变化，从而影响酶的催化活性。此模型适应于活性中心和别构中心分别处于不同活性。此模型适应于活性中心和别构中心分别处于不同亚基上的别构酶。血红蛋白的功能可以用此模型解释。亚基上的别构酶。血红蛋白的功能可以用此模型解释。1）是由确定数目的亚基组成的寡聚酶，有一个对称轴）是由确定数目的亚基组成的寡聚酶，有一个对称轴2）每一个亚基对一种配体（或调节物）只有一个结合位点）每一个亚基对一种配体（或调节物）只有一个结合位点3）每种亚基有两种构象状态，）每种亚基有两种构象状态，R型和型和T型。构象的转变采取同型。构象的转变采取同步协同方式。如果一亚基从步协同方式。如果一亚基从T态变为态变为R态，则其它亚基几乎同态，则其它亚基几乎同时转变成时转变成R态，不存在态，不存在TR杂合态杂合态4）当蛋白质由一构象状态转变为另一构象状态时，其分子对称性保）当蛋白质由一构象状态转变为另一构象状态时，其分子对称性保持不变持不变第八十张，PPT共一百零四页，创作于2022年6月别构效应的机制别构效应的机制-序变模型（序变模型（KNF）别构酶中的一条亚基结合了效应物之后，构象发生改变，并导别构酶中的一条亚基结合了效应物之后，构象发生改变，并导致其相邻的亚基的构象发生改变，这种构象变化依次传递，从致其相邻的亚基的构象发生改变，这种构象变化依次传递，从而影响酶的催化活性。此模型适应于活性中心和别构中心同处而影响酶的催化活性。此模型适应于活性中心和别构中心同处于一条亚基上的别构酶。于一条亚基上的别构酶。1）当配体不存在时，别构酶只有一种构象状态存在（）当配体不存在时，别构酶只有一种构象状态存在（T）2）别构酶的构象是以序变方式进行的，当配体与一个亚基别构酶的构象是以序变方式进行的，当配体与一个亚基结合后，可引起该亚基构象发生变化，并使邻近亚基易结合后，可引起该亚基构象发生变化，并使邻近亚基易于发生同样的构象变化，有各种于发生同样的构象变化，有各种TR型杂合态型杂合态3）亚基间的相互作用可能是正协同效应，也可能是负协同）亚基间的相互作用可能是正协同效应，也可能是负协同效应效应第八十一张，PPT共一百零四页，创作于2022年6月（二）（二）反馈调节反馈调节在一条代谢途径中，其中间产物，尤其是终产物，在一条代谢途径中，其中间产物，尤其是终产物，对第一步反应的酶活性进行的调节就是反馈调节。对第一步反应的酶活性进行的调节就是反馈调节。有短反馈（有短反馈（D对对E 1）、）、长反馈（长反馈（G对对E1）、）、正反馈正反馈（加速）、负反馈（抑制，默认）（加速）、负反馈（抑制，默认）A-E1-B-E2-C-E3-D-E4-E-E5-F-E6-G至于反馈调节的方式，可以是别构效应，也可以是其至于反馈调节的方式，可以是别构效应，也可以是其它方式它方式。第八十二张，PPT共一百零四页，创作于2022年6月 （三三）酶原（酶原（zymogenzymogen）的激活）的激活 酶原激活的生理意义酶原激活的生理意义酶原激活的生理意义酶原激活的生理意义 避免细胞产生的酶对细胞进行自身消化，并使避免细胞产生的酶对细胞进行自身消化，并使酶在特定的部位和环境中发挥作用，保证体内代谢酶在特定的部位和环境中发挥作用，保证体内代谢正常进行。正常进行。有的酶原可以视为酶的储存形式。在有的酶原可以视为酶的储存形式。在需要时，酶原适时地转变成有活性的酶发挥其催化需要时，酶原适时地转变成有活性的酶发挥其催化作用。作用。第八十三张，PPT共一百零四页，创作于2022年6月酶活性的调节控制酶活性的调节控制酶原激活酶原激活第八十四张，PPT共一百零四页，创作于2022年6月某些酶原的激活过程某些酶原的激活过程酶原 激活条件 活化的酶 水解掉的肽段胃蛋白酶原 H+或胃蛋白酶 胃蛋白酶 六个多肽片段胰蛋白酶原 肠激酶或胰蛋白酶 胰蛋白酶 六肽糜蛋白酶原A 胰蛋白酶糜蛋白酶 -糜蛋白酶 两个二肽羧肽酶原A 胰蛋白酶 羧肽酶A 几个碎片弹性蛋白酶原 胰蛋白酶 弹性蛋白酶 几个碎片第八十五张，PPT共一百零四页，创作于2022年6月酶活性的调节控制酶活性的调节控制酶原激活酶原激活第八十六张，PPT共一百零四页，创作于2022年6月第八十七张，PPT共一百零四页，创作于2022年6月胃蛋白酶原的激活胃蛋白酶原的激活第八十八张，PPT共一百零四页，创作于2022年6月第八十九张，PPT共一百零四页，创作于2022年6月胰蛋白酶原的激活胰蛋白酶原的激活胰蛋白酶原进入小肠后，受肠激酶或胰蛋白酶本身的激活，第6位赖氨酸与第7位异亮氨酸残基之间的肽键被切断，水解掉一个六肽，酶分子空间构象发生改变，产生酶的活性中心，于是胰蛋白酶原变成了有活性的胰蛋白酶第九十张，PPT共一百零四页，创作于2022年6月赖赖缬缬天天天天天天天天甘甘异异赖赖缬缬天天天天天天天天缬缬组组丝丝S SS SS SS S464618183 3甘甘异异缬缬组组丝丝S SS SS SS S肠激酶肠激酶肠激酶肠激酶胰蛋白酶胰蛋白酶胰蛋白酶胰蛋白酶活性中心活性中心活性中心活性中心胰蛋白酶原的激活过程胰蛋白酶原的激活过程胰蛋白酶原的激活过程胰蛋白酶原的激活过程第九十一张，PPT共一百零四页，创作于2022年6月酶原激活的级联反应酶原激活的级联反应-凝血机制凝血机制第九十二张，PPT共一百零四页，创作于2022年6月（四四）共价修饰）共价修饰(covalent modification)在在在在其其其其他他他他酶酶酶酶的的的的催催催催化化化化作作作作用用用用下下下下，某某某某些些些些酶酶酶酶蛋蛋蛋蛋白白白白肽肽肽肽链链链链上上上上的的的的一一一一些些些些基基基基团团团团可可可可与与与与某某某某种种种种化化化化学学学学基基基基团团团团发发发发生生生生可可可可逆逆逆逆的的的的共共共共价价价价结结结结合合合合，从从从从而而而而改改改改变变变变酶的活性，此过程称为共价修饰。酶的活性，此过程称为共价修饰。酶的活性，此过程称为共价修饰。酶的活性，此过程称为共价修饰。能进行共价修饰的酶称为共价调节酶。能进行共价修饰的酶称为共价调节酶。能进行共价修饰的酶称为共价调节酶。能进行共价修饰的酶称为共价调节酶。共价修饰的特点：共价修饰的特点：1）在修饰过程中，酶的活性在无活性（或低活性）与在修饰过程中，酶的活性在无活性（或低活性）与有活性（或高活性）两种状态中改变。有活性（或高活性）两种状态中改变。2 2）共价修饰的互变是由不同的酶催化的。）共价修饰的互变是由不同的酶催化的。3 3）属于酶活性的快速调节。）属于酶活性的快速调节。4 4）由激素信号启动的共价修饰会引起级联放大效应。）由激素信号启动的共价修饰会引起级联放大效应。第九十三张，PPT共一百零四页，创作于2022年6月常见类型常见类型磷酸化与脱磷酸化（最常见）磷酸化与脱磷酸化（最常见）磷酸化与脱磷酸化（最常见）磷酸化与脱磷酸化（最常见）乙酰化和脱乙酰化乙酰化和脱乙酰化乙酰化和脱乙酰化乙酰化和脱乙酰化 甲基化和脱甲基化甲基化和脱甲基化 腺苷化和脱腺苷化腺苷化和脱腺苷化腺苷化和脱腺苷化腺苷化和脱腺苷化 SHSH与与与与SS互变互变互变互变第九十四张，PPT共一百零四页，创作于2022年6月酶活性的调节控制酶活性的调节控制-共价修饰共价修饰第九十五张，PPT共一百零四页，创作于2022年6月酶酶活活性性的的调调节节控控制制 共共价价修修饰饰第九十六张，PPT共一百零四页，创作于2022年6月酶活性的调节控制酶活性的调节控制-共价修饰共价修饰第九十七张，PPT共一百零四页，创作于2022年6月蛋白激酶第九十八张，PPT共一百零四页，创作于2022年6月同工酶同工酶概述概述同同工工酶酶(isoenzyme)isoenzyme)是是指指催催化化相相同同的的化化学学反反应应，但但酶酶蛋蛋白白的的分分子子结结构构，理理化化性性质质，免免疫疫学学性性质质等等不不同的一组酶。同的一组酶。同工酶都是寡聚酶。同工酶都是寡聚酶。同同工工酶酶存存在在于于同同一一种种属属或或同同一一个个体体的的不不同同组组织织或或同一细胞的不同亚细胞结构中。同一细胞的不同亚细胞结构中。同工酶是长期进化的产物。同工酶是长期进化的产物。同同工工酶酶对对进进化化，发发育育与与细细胞胞分分化化等等的的研研究究有有重重要要意义。意义。同工酶可用于疾病的诊断。同工酶可用于疾病的诊断。第九十九张，PPT共一百零四页，创作于2022年6月同工酶同工酶乳酸脱氢酶乳酸脱氢酶(lactate dehydrogenase,LDH)lactate dehydrogenase,LDH)第一百张，PPT共一百零四页，创作于2022年6月例：例：乳酸脱氢酶乳酸脱氢酶(LDH1 LDH5)H HH HH HH HH HH HH H MMH HH HMMMMH HMMMMMMMMMMMMMMLDHLDH1 1 (H(H4 4)LDHLDH2 2(H(H3 3M)M)LDHLDH3 3(H(H2 2MM2 2)LDHLDH4 4(HM(HM3 3)LDHLDH5 5 (M(M4 4)乳酸脱氢酶的同工酶乳酸脱氢酶的同工酶乳酸脱氢酶的同工酶乳酸脱氢酶的同工酶第一百零一张，PPT共一百零四页，创作于2022年6月生理及临床意义生理及临床意义生理及临床意义生理及临床意义 在代谢调节上起在代谢调节上起在代谢调节上起在代谢调节上起着重要的作用；着重要的作用；着重要的作用；着重要的作用；用于解释发育过用于解释发育过用于解释发育过用于解释发育过程中阶段特有的代谢程中阶段特有的代谢程中阶段特有的代谢程中阶段特有的代谢特征；特征；特征；特征；同工酶谱的改变同工酶谱的改变同工酶谱的改变同工酶谱的改变有助于对疾病的诊断；有助于对疾病的诊断；有助于对疾病的诊断；有助于对疾病的诊断；同工酶可以作为同工酶可以作为同工酶可以作为同工酶可以作为遗传标志，用于遗传遗传标志，用于遗传遗传标志，用于遗传遗传标志，用于遗传分析研究。分析研究。分析研究。分析研究。心肌梗死和肝病病人血清心肌梗死和肝病病人血清LDHLDH同工酶谱的变化同工酶谱的变化1 1酶酶活活性性心肌梗死酶谱心肌梗死