最新大专生物化学酶教学课件.ppt

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1、1 1酶的概念及特性酶的概念及特性定义：定义：酶是活细胞所产酶是活细胞所产生的具有催化活性的生物生的具有催化活性的生物大分子，包括蛋白质及核大分子，包括蛋白质及核酸，又名酸，又名生物催化剂生物催化剂。核糖酶核糖酶：具有催化作用的：具有催化作用的RNARNA。作业一：酶的概念是什么？作业一：酶的概念是什么？绝对特异性绝对特异性酶只作用于特定结构的底物，进行一种专一酶只作用于特定结构的底物，进行一种专一的反应，生成一种特定结构的产物的反应，生成一种特定结构的产物 。如：如： OCNH2NH2+ H2O2NH3 + CO2尿素脲酶OCNHNH2+ H2O甲基尿素CH3脲酶相对特异性相对特异性酶作用于

2、一类化合物或一种化学键。酶作用于一类化合物或一种化学键。如：如：OHOHHHOHHOHCH2OHHCH2OHHCH2OHOHHHOHOO11OHOHHHOHHOHCH2HCH2OHHCH2OHOHHHOHOO11OOOHHHHOHHOHCH2OHH1蔗糖棉子糖蔗糖酶立体结构特异性立体结构特异性酶仅作用于立体异构体中的一种。酶仅作用于立体异构体中的一种。(三三) 高度的高度的不稳定性不稳定性 多数酶是蛋白质。多数酶是蛋白质。 酶的作用条件一般应在酶的作用条件一般应在温和温和的条件下，如中的条件下，如中性性pHpH、常温和常压下进行。、常温和常压下进行。 强酸、强碱、高温条件下易使酶失去活性。强酸

3、、强碱、高温条件下易使酶失去活性。 （四）（四）酶促反应的酶促反应的可调节性可调节性 对酶生成与降解量的调节对酶生成与降解量的调节 酶催化效力的调节酶催化效力的调节 通过改变底物浓度对酶进行调节等通过改变底物浓度对酶进行调节等酶的分类酶的分类1 1、根据酶参与的反应性质分类：、根据酶参与的反应性质分类：1) 1) 氧化还原酶类氧化还原酶类 ：AHAH2 2+B+B A+BHA+BH2 22)2) 转移酶类转移酶类 ：AR+B A+BRAR+B A+BR3 3）水解酶类）水解酶类: AB+H: AB+H2 2O AOH+BHO AOH+BH4 4）裂合酶类）裂合酶类: AB A+B: AB A+

4、B5 5）异构酶类）异构酶类: A B: A B6 6）连接酶类（合成酶类）连接酶类（合成酶类）: : A+B+ATP AB+ADP+Pi A+B+ATP AB+ADP+Pi2 2酶的分类与命名酶的分类与命名 氧化氧化- -还原酶催化氧化还原酶催化氧化- -还原反应。还原反应。 主要包括脱氢酶主要包括脱氢酶(dehydrogenase)(dehydrogenase)和氧化酶和氧化酶(Oxidase)(Oxidase)。 如乳酸如乳酸(Lactate)(Lactate)脱氢酶催化乳酸的脱氢反应。脱氢酶催化乳酸的脱氢反应。1 1）氧化）氧化- -还原酶类还原酶类 Oxido-reductasesC

5、 H3C H C O O HO HNA D+H+C H3C C O O HONA DH 转移酶催化基团转移反应，即将一个底物转移酶催化基团转移反应，即将一个底物分子的基团或原子转移到另一个底物的分分子的基团或原子转移到另一个底物的分子上。子上。例如，谷丙转氨酶催化的氨基转移反应。例如，谷丙转氨酶催化的氨基转移反应。2 2） 转移转移( (移换移换) )酶类酶类 TransferasesTransferasesCH3CHCOOHNH2HOOCCH2CH2CCOOHOHOOCCH2CH2CHCOOHNH2CH3CCOOHO 水解酶催化底物的加水分解反应。水解酶催化底物的加水分解反应。 主要包括淀粉

6、酶、蛋白酶、核酸酶及脂酶等。主要包括淀粉酶、蛋白酶、核酸酶及脂酶等。 例如，脂肪酶例如，脂肪酶( (Lipase) )催化的脂的水解反应：催化的脂的水解反应：3 3） 水解酶类水解酶类 hydrolaseshydrolasesH2OCOOCH2CH3RR COOHCH3CH2OH主要包括醛缩酶、水化酶（脱水酶）及脱氨主要包括醛缩酶、水化酶（脱水酶）及脱氨酶等。酶等。裂合酶催化从底物分子中移去一个基团或原裂合酶催化从底物分子中移去一个基团或原子而形成双键的反应及其逆反应。子而形成双键的反应及其逆反应。例如，苹果酸裂合酶即延胡索酸水合酶催化例如，苹果酸裂合酶即延胡索酸水合酶催化的反应。的反应。4

7、4）裂合（裂解）酶类）裂合（裂解）酶类 LyaseLyaseHOOCCH=CHCOOHH2OHOOCCH2CHCOOHOH 异构酶催化各种同分异构体的相互转化，异构酶催化各种同分异构体的相互转化，即底物分子内基团或原子的重排过程。即底物分子内基团或原子的重排过程。例如，例如，6-6-磷酸葡萄糖异构酶催化的反应磷酸葡萄糖异构酶催化的反应5 5）异构酶类）异构酶类 IsomerasesIsomerases 合成酶，又称为连接酶，能够催化合成酶，又称为连接酶，能够催化C-CC-C、C-OC-O、C-N C-N 以及以及C-S C-S 键的形成反应。这类反应必须键的形成反应。这类反应必须与与ATPAT

8、P分解反应相互偶联。分解反应相互偶联。 A + B + ATP + H-O-H =A-B + ADP + Pi A + B + ATP + H-O-H =A-B + ADP + Pi 例如，丙酮酸羧化酶催化的反应。例如，丙酮酸羧化酶催化的反应。 丙酮酸丙酮酸 + + COCO2 2 草酰乙酸草酰乙酸6 6） 合成酶类合成酶类 Ligases or SynthetasesLigases or Synthetases 在合成分泌后定位于细胞内（主要是胞在合成分泌后定位于细胞内（主要是胞液内）发生作用的酶，大多数的酶属于此类。液内）发生作用的酶，大多数的酶属于此类。 在合成后分泌到细胞外发生作用的酶

9、，在合成后分泌到细胞外发生作用的酶，主要为水解酶。主要为水解酶。 主要分布在生物膜上，如原生质膜、各主要分布在生物膜上，如原生质膜、各种细胞器的膜和内质网上等，发生作用的酶。种细胞器的膜和内质网上等，发生作用的酶。3、根据酶的组成成分分类4. 4. 根据酶的结构特点及分子组成形式根据酶的结构特点及分子组成形式 单体酶单体酶 ：只含一条肽链，分子量小，大多只含一条肽链，分子量小，大多 数水解酶属于此类。数水解酶属于此类。 寡聚酶寡聚酶：由相同或不同的若干亚基构成。由相同或不同的若干亚基构成。 每条肽链是一个亚基，单独的亚基无酶的每条肽链是一个亚基，单独的亚基无酶的 活力。如乳酸脱氢酶含四个亚基。

10、活力。如乳酸脱氢酶含四个亚基。 多酶复合体：多酶复合体： 若干个功能相关的酶彼此嵌合形成的复合若干个功能相关的酶彼此嵌合形成的复合 体。每个单独的酶都具有活性，当它们形成体。每个单独的酶都具有活性，当它们形成 复合体时，可催化某一特定的链式反应，如复合体时，可催化某一特定的链式反应，如 脂肪酸合成酶复合体，含有六个酶及一个非脂肪酸合成酶复合体，含有六个酶及一个非 酶蛋白质。酶蛋白质。 、 酶的命名1、习惯命名法、习惯命名法 底物底物+酶：酶：蛋白酶 来源来源+底物底物+酶：酶：胃蛋白酶 反应性质反应性质+酶：酶：水解酶 底物底物+反应性质反应性质+酶：酶：琥珀酸脱氢酶缺点：缺点：一酶多名，多酶

11、一名一酶多名，多酶一名2、系统命名法、系统命名法“底物底物+反应性质反应性质+酶酶”(如果底物不只一个，应全部列如果底物不只一个，应全部列出，用冒号隔开出，用冒号隔开)举例：举例：乙醇乙醇NAD+乙醛乙醛NADHH+系统名：系统名：乙醇：乙醇：NAD氧化还原酶氧化还原酶习惯名：习惯名：乙醇脱氢酶乙醇脱氢酶丙氨酸丙氨酸-酮戊二酸酮戊二酸丙酮酸谷丙酮酸谷氨酸氨酸系统名：系统名：丙氨酸：丙氨酸：-酮戊二酸氨基转移酶酮戊二酸氨基转移酶习惯名：习惯名：谷丙转氨酶谷丙转氨酶3、酶的编号、酶的编号“EC酶大类号酶大类号亚类号亚类号亚亚类亚亚类号号序号序号”乳酸脱氢酶 EC 1. 1. 1. 27第第1大类，

12、氧化还原酶大类，氧化还原酶第第1亚类，氧化基团亚类，氧化基团CHOH第第1亚亚类，亚亚类，H受体为受体为NAD+该酶在亚亚类中的流水编号该酶在亚亚类中的流水编号酶类检索表酶类检索表编号编号推荐名称推荐名称系系 统统 名名 称称催催 化化 的的 反反 应应EC1.4.1.3谷氨酸谷氨酸L-谷氨酸：谷氨酸：NAD+L-谷氨酸谷氨酸 + H2O + NAD+脱氢酶脱氢酶氧化还原酶氧化还原酶 -酮戊二酸酮戊二酸 + NH3 + NADHEC2.6.1.1 天冬氨酸氨天冬氨酸氨L-天冬氨酸：天冬氨酸： -酮酮L-天冬氨酸天冬氨酸+ -酮戊二酸酮戊二酸基转移酶基转移酶戊二酸氨基转移酶戊二酸氨基转移酶草酰乙

13、酸草酰乙酸 +L-谷氨酸谷氨酸EC3.5.3.1 精氨酸酶精氨酸酶L-精氨酸脒基水解酶精氨酸脒基水解酶L-精氨酸精氨酸 + H2O L-鸟氨酸鸟氨酸+ 尿素尿素EC4.1.2.13 果糖二磷酸果糖二磷酸D-果糖果糖1，6-二磷酸：二磷酸：D-果糖果糖1，6-二磷酸二磷酸醛缩酶醛缩酶D-甘油醛甘油醛3-磷酸裂合酶磷酸裂合酶磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮 + D-甘油醛甘油醛3-磷酸磷酸EC5.3.1.9 磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖D-葡萄糖葡萄糖6-磷酸酮醇磷酸酮醇D-葡萄糖葡萄糖6-磷酸磷酸异构酶异构酶异构酶异构酶D-果糖果糖6-磷酸磷酸EC6.3.1.2 谷氨酰胺谷氨酰胺L-谷氨酸：氨连接酶谷氨酸：氨连

14、接酶ATP + L-谷氨酸谷氨酸 + NH3合成酶合成酶ADP+磷酸磷酸 + L-谷氨酰胺谷氨酰胺编号编号推荐名称推荐名称系系 统统 名名 称称催催 化化 的的 反反 应应EC1.4.1.3谷氨酸谷氨酸L-谷氨酸：谷氨酸：NAD+L-谷氨酸谷氨酸 + H2O + NAD+脱氢酶脱氢酶氧化还原酶氧化还原酶 -酮戊二酸酮戊二酸 + NH3 + NADHEC2.6.1.1 天冬氨酸氨天冬氨酸氨L-天冬氨酸：天冬氨酸： -酮酮L-天冬氨酸天冬氨酸+ -酮戊二酸酮戊二酸基转移酶基转移酶戊二酸氨基转移酶戊二酸氨基转移酶草酰乙酸草酰乙酸 +L-谷氨酸谷氨酸EC3.5.3.1 精氨酸酶精氨酸酶L-精氨酸脒基水

15、解酶精氨酸脒基水解酶L-精氨酸精氨酸 + H2O L-鸟氨酸鸟氨酸+ 尿素尿素EC4.1.2.13 果糖二磷酸果糖二磷酸D-果糖果糖1，6-二磷酸：二磷酸：D-果糖果糖1，6-二磷酸二磷酸醛缩酶醛缩酶D-甘油醛甘油醛3-磷酸裂合酶磷酸裂合酶磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮 + D-甘油醛甘油醛3-磷酸磷酸EC5.3.1.9 磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖D-葡萄糖葡萄糖6-磷酸酮醇磷酸酮醇D-葡萄糖葡萄糖6-磷酸磷酸异构酶异构酶异构酶异构酶D-果糖果糖6-磷酸磷酸EC6.3.1.2 谷氨酰胺谷氨酰胺L-谷氨酸：氨连接酶谷氨酸：氨连接酶ATP + L-谷氨酸谷氨酸 + NH3合成酶合成酶ADP+磷酸磷酸 + L-

16、谷氨酰胺谷氨酰胺一些酶的命名举例一些酶的命名举例底底 物物 活性中心以外活性中心以外的必需基团的必需基团结合基团结合基团催化基团催化基团 活性中心活性中心 3 3酶的分子结构酶的分子结构 酶酶分分子子活性中心活性中心活性中心外的必需基团活性中心外的必需基团非必需基团非必需基团结合基团结合基团催化基团催化基团必需基团必需基团酶的活性中心酶的活性中心：酶分子中能直接与：酶分子中能直接与底物分子结合并催化底物发生化学底物分子结合并催化底物发生化学反应的反应的空间空间部位称为酶的活性中心，部位称为酶的活性中心，又称为酶的活性部位又称为酶的活性部位结合部位结合部位：决定底物的专一性：决定底物的专一性催化

17、部位催化部位：决定反应的专一性：决定反应的专一性活性中心外的必需基团活性中心外的必需基团：维持酶特有：维持酶特有 的空间结构的空间结构小结小结 活性中心的特点活性中心的特点1. 仅由几个氨基酸组成仅由几个氨基酸组成2. 是一个三维结构是一个三维结构3. 位于酶分子内部的裂隙或凹陷内位于酶分子内部的裂隙或凹陷内4. 底物通过次级键与酶结合底物通过次级键与酶结合溶菌酶的活性溶菌酶的活性中心中心* 谷氨酸谷氨酸35和天和天冬氨酸冬氨酸52是催化是催化基团；基团；* 色氨酸色氨酸62和和83、天冬氨酸天冬氨酸101和和色氨酸色氨酸108是结是结合基团；合基团；* AF为底物多为底物多糖链的糖基，位糖链

18、的糖基，位于酶的活性中心于酶的活性中心形成的裂隙中。形成的裂隙中。锁钥学说锁钥学说诱导契合学说诱导契合学说降低反应的活化能降低反应的活化能中间产物学说中间产物学说4 4酶的作用机制酶的作用机制u酶与一般催化剂的共同点酶与一般催化剂的共同点 在反应前后没有质和量的变化；在反应前后没有质和量的变化； 只能催化热力学允许的化学反应；只能催化热力学允许的化学反应； 通过降低活化能来加速反应通过降低活化能来加速反应; 只能加速可逆反应的进程，而不改变只能加速可逆反应的进程，而不改变反应的平衡点。反应的平衡点。酶促反应的特点酶促反应的特点 “锁钥学说锁钥学说”（FischerFischer，1890189

19、0）：酶的）：酶的活性中心结构与底物的结构互相吻合，活性中心结构与底物的结构互相吻合，紧密结合成中间络合物。紧密结合成中间络合物。 认为整个酶分子的天然构象是具有刚性认为整个酶分子的天然构象是具有刚性结构的，酶表面具有特定的形状。酶与结构的，酶表面具有特定的形状。酶与底物的结合如同一把钥匙对一把锁一样底物的结合如同一把钥匙对一把锁一样诱导契合学说诱导契合学说 （KoshlandKoshland，19581958）该学说认为酶表面）该学说认为酶表面并没有一种与底物互补的固定形状，而并没有一种与底物互补的固定形状，而只是由于底物的诱导才形成了互补形状只是由于底物的诱导才形成了互补形状. .“诱导契

20、合诱导契合”假说：假说：1)1)酶在结合底物前具有特定的形状酶在结合底物前具有特定的形状, ,酶酶分子的活性中心结构并不与底物分子的分子的活性中心结构并不与底物分子的结构互相吻合。结构互相吻合。2)2)酶的活性部位是柔性的，可改变构象，酶的活性部位是柔性的，可改变构象，使其发生有利于与底物结合的变化，酶使其发生有利于与底物结合的变化，酶与底物在此基础上互补契合，生成酶与底物在此基础上互补契合，生成酶底物复合物，进行反应。底物复合物，进行反应。3)3)酶的构象变化是可逆的，酶与底物结酶的构象变化是可逆的，酶与底物结合生成产物后，酶又可回到原有构象。合生成产物后，酶又可回到原有构象。羧肽酶的诱导契

21、合模式羧肽酶的诱导契合模式 底物底物目目 录录反应总能量改变反应总能量改变 非催化反应活化能非催化反应活化能 酶促反应酶促反应 活化能活化能 一般催化剂催一般催化剂催化反应的活化能化反应的活化能 能能量量 反反 应应 过过 程程 底物底物 产物产物 酶促反应活化能的改变酶促反应活化能的改变 过氧化氢分解反应所需活化能过氧化氢分解反应所需活化能催化剂催化剂每摩尔需活化能每摩尔需活化能无无18 000cal胶态钯胶态钯11 700cal过氧化氢酶过氧化氢酶2 000cal中间产物学说：中间产物学说： 酶如何降低化学反应的活化能酶如何降低化学反应的活化能 ：中间产物学说中间产物学说 中间产物学说认为

22、：酶在催化化学反应时，酶与底物首先形成不稳定的中间物，然后分解酶与产物。即酶将原来活化能很高的反应分成两个活化能较低的反应来进行，因而加快了反应速度。 S + E ES P + ES + E ES P + E底物底物 酶酶 中间产物中间产物 产物产物 中间产物存在的证据：中间产物存在的证据：1.1.同位素同位素3232P P标记底物法标记底物法（磷酸化酶与葡萄糖结合）；（磷酸化酶与葡萄糖结合）；2.2.吸收光谱法（过氧吸收光谱法（过氧 化物酶与过氧化氢结合）。化物酶与过氧化氢结合）。52酶促反应动力学酶促反应动力学Kinetics of Enzyme-Catalyzed Reaction 53

23、q酶促反应动力学酶促反应动力学研究研究酶促反应速率酶促反应速率及其及其影响因素影响因素q影响因素包括有影响因素包括有底物浓度、酶浓度、底物浓度、酶浓度、pH、温度、温度、抑制剂、激活剂等。抑制剂、激活剂等。作业三：影响酶促反应速率的作业三：影响酶促反应速率的因素有哪些？因素有哪些？研究意义研究意义 摸索条件摸索条件 探寻机理探寻机理55酶活力与酶促反应速度酶活力与酶促反应速度单位：浓度单位：浓度/单位时间单位时间酶促反应速度酶促反应速度=单位时间单位时间S 减少量或减少量或P 增加量增加量56 单底物、单产物反应单底物、单产物反应 反应速度取其初速度，即底物的消耗反应速度取其初速度，即底物的消

24、耗量很小（一般在量很小（一般在5以内）时的反应以内）时的反应速度速度 研究一种因素的影响时，其余各研究一种因素的影响时，其余各因素均恒定。因素均恒定。酶活力酶活力：又名酶活性，指酶加速其所催：又名酶活性，指酶加速其所催化的化学反应速度的能力。化的化学反应速度的能力。酶活力单位：酶活力单位：在最适条件下在最适条件下(25(25，最适最适pHpH，饱合底物浓度，饱合底物浓度) )，每分钟催化，每分钟催化1mol1mol底物转化为产物的酶量为一个酶底物转化为产物的酶量为一个酶活力单位活力单位(U)(U)。在最适条件下，每秒钟在最适条件下，每秒钟催化催化1mol1mol底物转化为产物的酶量为一个底物转

25、化为产物的酶量为一个酶活力单位酶活力单位(Kat)(Kat)，又称，又称1 1催量催量。 1Kat =6 1Kat =6 10107 7U U 酶的比活力：酶的比活力：每单位酶蛋白所具每单位酶蛋白所具有的酶活力单位数。用有的酶活力单位数。用U/mgU/mg酶蛋白酶蛋白或或U/mlU/ml酶制剂来表示。比活力越大，酶制剂来表示。比活力越大，酶的活力越大。酶的活力越大。 酶浓度 对酶促反应速度的影响 底物浓度 对酶促反应速度的影响 抑制剂 对酶促反应速度的影响 激活剂 对酶促反应速度的影响 pH值 对酶促反应速度的影响 温度 对酶促反应速度的影响各因素对酶反应速度的各因素对酶反应速度的影响影响1

26、1、酶浓度对反应速度的影响、酶浓度对反应速度的影响 在有在有足够底物足够底物，而又不受其，而又不受其他因素影响的情况下，酶的反他因素影响的情况下，酶的反应速度应速度(v)(v)与酶浓度成与酶浓度成正比正比。 v=kE v=kE (k (k为反应速度常数，为反应速度常数，EE为酶为酶浓度浓度) )2 2、底物浓度对反应速度的影响、底物浓度对反应速度的影响1913年年Michaelis和和Menten提出提出米氏方程米氏方程作业四：抄写米氏方程，写出作业四：抄写米氏方程，写出其中各项的意义其中各项的意义米氏常数米氏常数K Km m：指当反应速度达指当反应速度达到到V Vmaxmax一半时的底物浓度

27、。一半时的底物浓度。K Km m的意义：的意义：1 1、K Km m是酶的一个特征性常数是酶的一个特征性常数K Km m只与酶的性质有关，与酶只与酶的性质有关，与酶浓度浓度无关无关 K Km m只是在一定的底物、一定的温只是在一定的底物、一定的温度和度和pHpH条件下测定的，条件不同，条件下测定的，条件不同， K Km m值不同。值不同。2 2、 K Km m可近似表示酶与底物的亲可近似表示酶与底物的亲和力和力K Km m越小，表示酶与底物的亲和越小，表示酶与底物的亲和力越大，反之亦然力越大，反之亦然如果一个酶有多个底物，则如果一个酶有多个底物，则K Km m最小的底物是该酶的最适底物最小的底

28、物是该酶的最适底物3 3、 如果代谢途径中各酶的如果代谢途径中各酶的K Km m值值已知，已知，K Km m值最大的酶是限速酶。值最大的酶是限速酶。4 4、在可逆反应中，两个、在可逆反应中，两个K Km m值中值中最小的反应方向是该酶促反应最小的反应方向是该酶促反应的主要方向。的主要方向。6768抑制剂对反应速度的影响抑制剂对反应速度的影响酶的抑制剂酶的抑制剂(inhibitor)凡能凡能使酶的催化活性下降使酶的催化活性下降而而不引起酶蛋不引起酶蛋白变性白变性的物质统称为酶的抑制剂。的物质统称为酶的抑制剂。 区别于酶的变性区别于酶的变性抑制剂对酶抑制剂对酶有一定选择性有一定选择性，而变性的因素

29、对酶没有选择性而变性的因素对酶没有选择性69 抑制作用的类型抑制作用的类型不可逆性抑制不可逆性抑制 (irreversible inhibition)可逆性抑制可逆性抑制 (reversible inhibition)：竞争性抑制竞争性抑制 (competitive inhibition)非竞争性抑制非竞争性抑制 (non-competitive inhibition)反竞争性抑制反竞争性抑制 (uncompetitive inhibition)70(一一) 不可逆性抑制作用不可逆性抑制作用概念概念抑制剂通常以抑制剂通常以共价键共价键与与酶活性中心的必需酶活性中心的必需基团基团相结合，使酶失活

30、，相结合，使酶失活，不能不能用透析、超滤等用透析、超滤等方法予以方法予以除去除去。 举例举例有机磷化合物有机磷化合物 羟基酶羟基酶解毒解毒 - - - 解磷定解磷定(PAM)重金属离子及砷化合物重金属离子及砷化合物 巯基酶巯基酶解毒解毒 - - - 二巯基丙醇二巯基丙醇(BAL) 71+ E OHROPOXROROPOOROE+ HX有机磷化合物磷酰化酶酸E OHORPOORNCH3CHNOH+NCH3CHNO+解磷定羟基酶有机磷化合物对羟基酶的抑制有机磷化合物对羟基酶的抑制72(二二)可逆性可逆性抑制作用抑制作用(reversible inhibition) 特点：特点：(1)非共价键非共价

31、键(2)易除去易除去透析、超滤等透析、超滤等(3)三种类型：三种类型：731.竞争性竞争性抑制作用抑制作用(competitive inhibition) 定义定义抑制剂与底物的结构抑制剂与底物的结构相似相似，能与底，能与底物竞争酶的物竞争酶的活性中心活性中心，从而阻碍酶底物，从而阻碍酶底物复合物的形成，使酶的活性降低。复合物的形成，使酶的活性降低。74+75竞争性抑制竞争性抑制76 * * 特点特点抑制程度取决抑制程度取决于抑制剂与酶于抑制剂与酶的相对亲和力的相对亲和力及及S；I与与S结构类似，结构类似，竞争酶的活性竞争酶的活性中心；中心；动力学特点：动力学特点：Vmax不变，表不变，表观观

32、Km。 抑制剂抑制剂 无抑制剂无抑制剂 1/v 1/S VSmaxVIK(1) SmKiiKI111m(1)VVKSVmaxmax77COOH CH2 CH2COOH COOH COOH CH2 丙二酸丙二酸琥珀酸琥珀酸琥珀酸脱氢酶琥珀酸脱氢酶FADFADH2延胡索酸延胡索酸78磺胺药对细菌二氢叶酸合成酶的抑制磺胺药对细菌二氢叶酸合成酶的抑制Glu +H2NCOOH +二氢蝶呤FH2合成酶FH2FH4H2NSO2NHR磺胺药氨甲蝶呤PABAFH2还原酶首首 剂剂 倍倍 量量792. 非竞争性抑制非竞争性抑制(noncompetitive inhibition) 抑制剂与酶活性中心外的必需基团结

33、合，抑制剂与酶活性中心外的必需基团结合，底物与抑制剂之间无竞争关系。底物与抑制剂之间无竞争关系。80非竞争性抑制非竞争性抑制81* 特点特点抑制剂与酶活性抑制剂与酶活性中心外的必需基中心外的必需基团结合；团结合；抑制程度取决于抑制程度取决于I；动力学特点：动力学特点：Vmax，表观，表观Km不变。不变。 抑制剂抑制剂 1/v 1/S 无抑制剂无抑制剂 iiKI11I1m(1)(1)VVKSVKmaxmax823. 反竞争性抑制反竞争性抑制(uncompetitive inhibition) 抑制剂仅与酶和底物形成的中间产抑制剂仅与酶和底物形成的中间产物结合，使物结合，使ES的量下降。的量下降。

34、83反竞争性抑制反竞争性抑制84* 特点特点抑制剂只与抑制剂只与ES结合；结合；抑制程度取抑制程度取决 与 决 与 I 及及S；动力学特点：动力学特点：Vmax，表观，表观Km。 抑制剂抑制剂 1/V 1/S 无抑制剂无抑制剂 85各种可逆性抑制作用的比较各种可逆性抑制作用的比较 作用特征作用特征竞争性竞争性抑制抑制非竞争性非竞争性抑制抑制反竞争性反竞争性抑制抑制与与I结合的组分结合的组分EE、ESES表观表观Km增大增大不变不变减小减小Vmax不变不变降低降低降低降低4 4、激活剂对酶促反应速度的影响、激活剂对酶促反应速度的影响1 1）定义：）定义：提高酶活性的物质提高酶活性的物质( (其中

35、大部其中大部分是离子或简单的有机化合物分是离子或简单的有机化合物) )和使非和使非活性酶原变为活性酶的物质。活性酶原变为活性酶的物质。2 2）特点：）特点：激活剂的作用是相对的，通激活剂的作用是相对的，通常酶对激活剂有一定的选择性，且有常酶对激活剂有一定的选择性，且有一定的浓度要求。一定的浓度要求。激活剂激活剂5 5、pHpH值对酶促反应速度的影响值对酶促反应速度的影响 动物体内多数酶的最适动物体内多数酶的最适pHpH值接近中性，值接近中性，但也有例外，如胃蛋白酶的最适但也有例外，如胃蛋白酶的最适pHpH约约1.81.8，肝精氨酸酶最适肝精氨酸酶最适pHpH约为约为9.8(9.8(见下表见下表

36、) )。最适最适pHpH酶的酶的pIpI 一些酶的最适一些酶的最适pHpH 6 6、温度对酶促反应速度的影响、温度对酶促反应速度的影响 酶的最适酶的最适温度：温度：在在一定温度一定温度范围内，范围内，反应速度反应速度达到最大达到最大时的温度时的温度91酶活性的调控机制酶活性的调控机制别构调节别构调节酶原激活酶原激活别构调节（变构调节） 酶分子的别构部位酶分子的别构部位( (调节部位调节部位) )与某与某些化合物结合后，引起酶的构象的轻些化合物结合后，引起酶的构象的轻微改变，进而改变酶的活性状态，酶微改变，进而改变酶的活性状态，酶的这种调节作用称为的这种调节作用称为别构调节别构调节，具有，具有别

37、构调节的酶称别构调节的酶称别构酶别构酶，凡能使酶分，凡能使酶分子发生别构作用的物质称为子发生别构作用的物质称为别构剂别构剂（效应剂）（效应剂）。94蛋白激酶蛋白激酶A的变构调节的变构调节95变构调节96变构酶的变构酶的S形曲线形曲线n变构酶常为多个亚基构成的寡聚体，具变构酶常为多个亚基构成的寡聚体，具有协同效应。有协同效应。9798（二）（二） 酶的共价修饰调节酶的共价修饰调节共价修饰共价修饰(covalent modification)在其他在其他酶的催化酶的催化下，酶蛋白肽链上的一些基下，酶蛋白肽链上的一些基团可与某种化学基团发生可逆的团可与某种化学基团发生可逆的共价结合共价结合，从，从而

38、改变酶的活性，此过程称为共价修饰。而改变酶的活性，此过程称为共价修饰。磷酸化与脱磷酸化磷酸化与脱磷酸化（最常见）（最常见）992ATP2ADP磷酸化酶b 激酶2Pi2H2O磷蛋白磷酸酶PPPPPP磷酸化酶b（二聚体） 无活性磷酸化酶b（二聚体） 有活性磷酸化酶b（四聚体） 低活性100受共价修饰的酶存在有（高）活性和无（低受共价修饰的酶存在有（高）活性和无（低）活性两种形式；）活性两种形式；催化正、逆转化所需的其他酶往往不同催化正、逆转化所需的其他酶往往不同是体内经济、有效的快速调节方式。是体内经济、有效的快速调节方式。 同一个酶可以同时受同一个酶可以同时受变构变构调节和调节和共价共价修饰修饰

39、调节。调节。101瀑布效应（级联放大效应）瀑布效应（级联放大效应）102（三）酶原与酶原的激活（三）酶原与酶原的激活 酶原酶原 (zymogen)有些酶在细胞内合成或初分泌时只是有些酶在细胞内合成或初分泌时只是酶的酶的无活性前体无活性前体，此前体物质称为酶原。，此前体物质称为酶原。 酶原的激活酶原的激活在一定条件下，酶原向有活性酶转化在一定条件下，酶原向有活性酶转化的过程。的过程。103 酶原激活的机理酶原激活的机理酶酶 原原分子构象发生改变分子构象发生改变形成或暴露出酶的活性中心形成或暴露出酶的活性中心 一个或几个特定的肽键断裂，一个或几个特定的肽键断裂，水解掉一个或几个短肽水解掉一个或几个

40、短肽在特定条件下在特定条件下104胃蛋白酶原的激活过程 胃蛋白酶原的激活过程 107 酶原激活的生理意义酶原激活的生理意义1. 避免细胞产生的酶对细胞进行避免细胞产生的酶对细胞进行自身消化自身消化2. 并使酶在特定的部位和环境中并使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。发挥作用，保证体内代谢正常进行。3. 酶原可以视为酶的储存形式。酶原可以视为酶的储存形式。108（一）酶蛋白合成的诱导和阻遏（一）酶蛋白合成的诱导和阻遏诱导作用诱导作用(induction)阻遏作用阻遏作用(repression)（二）酶降解的调控（二）酶降解的调控3. 3. 同工酶同工酶(isoenzyme)(

41、isoenzyme) 能催化相同的化学反应，但在蛋白质能催化相同的化学反应，但在蛋白质分子的结构、理化性质和免疫性能等方面分子的结构、理化性质和免疫性能等方面都存在明显差异的一组酶。都存在明显差异的一组酶。乳酸脱氢酶乳酸脱氢酶 （LDH）MHMM MMM4HMMMM3HMMHHM2H2MHHHMH3HHHHH4* *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程中阶段特有的代谢程中阶段特有的代谢特征；特征；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；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

42、，用于遗传分析研究。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酶谱正常酶谱正常酶谱肝病酶谱肝病酶谱2 23 34 45 5一、材料预处理及破碎细胞一、材料预处理及破碎细胞1、物理粉碎法、物理粉碎法2、化学法、化学法1 1、物理粉碎法、物理粉碎法（1 1）研磨）研磨（2 2）机械捣碎）机械捣碎（3 3）高压法）高压法（4 4）爆破性减压法）爆破性减压法（5 5）快速冰冻融化法）快速冰冻融化法2、化学法、化学法（1 1）渗透作用）渗透作用（2 2）干燥处理）干燥处理（3 3）自溶）自溶（4 4）溶菌酶处理）溶

43、菌酶处理（5 5）酶处理）酶处理（6 6）表面活性剂处理）表面活性剂处理（7 7）其他）其他二、抽提二、抽提1 1、PHPH2 2、盐、盐3 3、温度、温度4 4、抽提液用量、抽提液用量5 5、其他、其他三、酶溶液的净化与脱色三、酶溶液的净化与脱色1 1、使用絮凝剂、使用絮凝剂2 2、脱色、脱色四、浓缩四、浓缩1 1、冷冻干燥法、冷冻干燥法2 2、蒸发法、蒸发法3 3、超过滤、超过滤五、酶分离纯化的基本过程五、酶分离纯化的基本过程1 1、酶分离纯化方法的选择、酶分离纯化方法的选择2 2、酶分离纯化过程中的一些数据、酶分离纯化过程中的一些数据3 3、结晶、结晶六、酶的制剂与保存六、酶的制剂与保存

44、1 1、酶制剂、酶制剂2 2、酶的保存、酶的保存一、酶在食品工业上的应用一、酶在食品工业上的应用（一）酶作为试剂用于临床检验和科学研究（一）酶作为试剂用于临床检验和科学研究1 1酶法分析酶法分析 即酶偶联测定法即酶偶联测定法(enzyme (enzyme coupled assays)coupled assays)，是利用酶作为分析试，是利用酶作为分析试剂，对一些酶的活性、底物浓度、激活剂，对一些酶的活性、底物浓度、激活剂、抑制剂等进行定量分析的一种方法。剂、抑制剂等进行定量分析的一种方法。2 2酶标记测定法酶标记测定法 酶可以代替同位素与某酶可以代替同位素与某些物质相结合，从而使该物质被酶所

45、标记。些物质相结合，从而使该物质被酶所标记。通过测定酶的活性来判断被标记物质或与通过测定酶的活性来判断被标记物质或与其定量结合的物质的存在和含量。其定量结合的物质的存在和含量。 3 3工具酶工具酶 除上述酶偶联测定法外，人们利除上述酶偶联测定法外，人们利用酶具有高度特异性的特点，将酶做为工用酶具有高度特异性的特点，将酶做为工具，在分子水平上对某些生物大分子进行具，在分子水平上对某些生物大分子进行定向的分割与连接。定向的分割与连接。（二）酶作为药物用于临床治疗（二）酶作为药物用于临床治疗三、酶的分子工程三、酶的分子工程1 1固定化酶固定化酶 (immobilized enzyme)(immobi

46、lized enzyme)将水溶性酶经物理或化学方法处理后，成为将水溶性酶经物理或化学方法处理后，成为不溶于水但仍具有酶活性的一种酶的衍生物。不溶于水但仍具有酶活性的一种酶的衍生物。 固固定化酶在催化反应中以固相状态作用于底物，并定化酶在催化反应中以固相状态作用于底物，并保持酶的活性。保持酶的活性。2 2抗体酶抗体酶3 3模拟酶模拟酶具有催化功能的抗体分子称为抗体酶具有催化功能的抗体分子称为抗体酶(abzyme) (abzyme) 。模拟酶是根据酶的作用原理，利用有机化学模拟酶是根据酶的作用原理，利用有机化学合成方法，人工合成的具有底物结合部位和催化合成方法，人工合成的具有底物结合部位和催化部位的非蛋白质有机化合物。部位的非蛋白质有机化合物。