《酶的结构和功能》PPT课件.ppt

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1、第二节第二节 酶的结构与功能酶的结构与功能 Structure and Function of Enzyme蛋白质部分：酶蛋白(apoenzyme)辅助因子(cofactor)金属离子小分子有机化合物全酶(holoenzyme)结合酶(conjugated enzyme)单纯酶 (simple enzyme)一一 酶的化学组成酶的化学组成 辅助因子分类（按其与酶蛋白结合的紧密程度）辅酶(coenzyme):与酶蛋白结合疏松，可用透析或超滤的方法除去。辅基(prosthetic group):与酶蛋白结合紧密，不能用透析或超滤的方法除去。金属离子的作用稳定酶的构象；酶活性中心的组成部分；在酶与底

2、物间起桥梁作用；小分子有机化合物的作用在反应中传递电子、质子或其它基团。维生素维生素(Vitamins）维生素(vitamin)是机体维持正常功能所必需，但在体内不能合成或合成量很少，必须由食物供给的一组低分子量有机物质。脂溶性维生素(lipid-soluble vitamin)水溶性维生素(water-soluble vitamin)分类维生素缺少症 维生素过多水溶性维生素及其辅酶（基）形式水溶性维生素及其辅酶（基）形式维生素辅酶（基）形式酶促反应中的主要作用硫胺素(B1)硫胺素焦磷酸酯(TPP)-酮酸氧化脱羧，醛基转移作用核黄素(B2)黄素单核苷酸(FMN)黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD)氢原

3、子转移 氢原子转移烟酰胺(PP)烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADP+)氢原子转移 氢原子转移吡哆醇(醛、胺)(B6)磷酸吡哆醛，磷酸吡哆醇氨基转移，脱羧作用泛酸辅酶A(CoA)，ACP酰基转移叶酸四氢叶酸一碳基团转移生物素生物素赖氨酸羧化作用钴胺素(B12)甲基钴胺素 5-脱氧腺苷钴胺素甲基转移硫辛酸硫辛酸赖氨酸酰基转移，氧化还原反应维生素C-羟基化反应辅助因子(B2)(B1)(PP)(B6)(叶酸)维生素维生素B1 维生素B1又名硫胺素(thiamine)体内活性形式为焦磷酸硫胺素(TPP)生化作用 TPP是 -酮酸氧化脱羧酶的辅酶。缺乏症：脚气病在神经传导中

4、起一定的作用，抑制胆碱酯酶的活性。（噻唑环）（噻唑环）（嘧啶环）（嘧啶环）维生素维生素B2 生化作用：FMN及FAD是体内氧化还原酶的辅基，主要起氢传递体的作用。缺乏症：口角炎，唇炎等。维生素B2又名核黄素(riboflavin)体内活性形式为黄素单核苷酸(FMN)黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD)二甲基异咯嗪核醇核黄素核黄素 FMN核黄素FADAMP维生素维生素PP 维生素PP包括烟酸(nicotinic acid)，尼克酸烟酰胺(nicotinamide)，尼克酰胺体内活性形式烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)，辅酶I烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADP+)，辅酶II生化作用NAD+及NADP+是体

5、内多种脱氢酶（如苹果酸脱氢酶、乳酸脱氢酶）的辅酶，起传递氢的作用。缺乏症癞皮病：皮炎(Dermatitis)，腹泻(Diarrhea)，痴呆(Dementia)。维生素维生素B6 维生素B6包括吡哆醇，吡哆醛及吡哆胺 体内活性形式为磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺磷酸吡哆醛(胺)是氨基酸转氨酶及脱羧酶的辅酶。泛酸泛酸 泛酸(pantothenic acid)又名遍多酸 体内活性形式为辅酶A(CoA)、酰基载体蛋白(ACP)生化作用 CoA及ACP是酰基转移酶的辅酶，参与酰基的转移作用。辅酶辅酶A(CoA)酰基载体蛋白酰基载体蛋白(ACP)2-巯基乙胺泛酸(泛解酸)生物素生物素生物素(biotin)是多种

6、羧化酶（如丙酮酸羧化酶）的辅酶，参与CO2的羧化过程。叶酸叶酸 叶酸(folic acid)在体内活性形式为四氢叶酸(FH4)生化作用：FH4是一碳单位转移酶的辅酶，参与一碳单位的转移。缺 乏 症：巨 幼 红 细 胞 贫 血（骨 髓 红 细 胞 DNA 合 成 减 少，细 胞 分 裂 速 度 降 低，细 胞体积变大）2-氨基氨基-4-羟基羟基-6-甲基喋啶甲基喋啶对氨基苯甲酸对氨基苯甲酸谷氨酸谷氨酸Folate维生素维生素B12生化作用：参与体内甲基转移作用缺乏症：巨幼红细胞贫血、神经疾患 维生素B12又称钴胺素(coholamine)体内活性形式为甲基钴胺素5-脱氧腺苷钴胺素硫辛酸硫辛酸硫辛

7、酸(lipoic acid)是硫辛酸乙酰转移酶的辅酶，起转移酰基作用。（硫辛酰胺）维生素维生素C生化作用：参与氧化还原反应；参与体内羟化反应（胶 原蛋白的合成、胆固醇的代谢、芳香族氨基 酸的代谢）；促进铁的吸收缺乏症：坏血病（胶原蛋白合成障碍，可出现皮下出血、肌肉脆弱等症）维生素C又称L-抗坏血酸(ascorbic acid)1717世世纪纪，一一篇篇航航海海日日记记中中记记载载到到“有有些些人人完完全全丧丧失失了了力力量量，更更有有许许多多人人皮皮肤肤上上布布满满了了点点状状的的紫紫色色血血斑斑，逐逐渐渐影影响响到到肘肘、膝膝、股股、肩肩、臂臂和和颈颈部部，他他们们口口有有臭臭味味，牙牙龈龈

8、发发红红、剥剥落落，甚至牙根也暴露于外甚至牙根也暴露于外”。维生素C脱氢维生素C二二 酶的不同形式酶的不同形式单体酶(monomeric enzyme)：仅具有三级结构的酶。一般由一条多肽链组成。寡聚酶(oligomeric enzyme)：由多个相同或不同亚基以非共价键连接组成的酶。多酶体系(multienzyme complex)：由几种不同功能的酶彼此聚合形成的多酶复合物。三三 酶的活性中心酶的活性中心 必需基团(essential group)酶分子中氨基酸残基侧链基团中，一些与酶活性密切相关的化学基团。酶的活性中心(active center)或称活性部位(active site)，

9、指必需基团在空间结构上彼此靠近，组成具有特定空间结构的区域，能与底物特异结合并将底物转化为产物的部位。活性中心内的必需基团结合基团(binding group)与底物相结合催化基团(catalytic group)催化底物转变成产物 His Ser Cys Lys Glu Asp位于活性中心以外，维持酶活性中心应有的空间构象所必需。活性中心外的必需基团底底 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 酶活性中心的特点酶活性中心的特点 1、活活性性中中心心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，通常只占整个酶分子

10、体积的通常只占整个酶分子体积的1%2%。某些某些酶酶活性部位的活性部位的AA残基残基酶酶AA残基数残基数活性部位的活性部位的AA残基残基核糖核酸核糖核酸酶酶124His12,His119,Lys41溶菌溶菌酶酶129Asp52,Glu35胰凝乳蛋白胰凝乳蛋白酶酶241His57,Asp102,Ser195胃蛋白胃蛋白酶酶348Asp32,Asp215木瓜蛋白木瓜蛋白酶酶212Cys25,His159羧肽羧肽酶酶A307Arg127,Glu270,Tyr248,Zn2+2、酶的活性中心是一个三维实体。破坏酶的空间构象对酶的活性有何影响？破坏酶的空间构象对酶的活性有何影响？底底 物物 结合基团结合

11、基团催化基团催化基团 F=Q1Q2/r2F：离子间作用力，Q：所带电荷:介电常数，r:电荷基团间距3、酶的活性中心位于酶分子表面一个裂缝（crevice)内。4、酶的活性中心是柔性的。5、底物通过次级键较弱的力结合到酶上。氢键、盐键、疏水作用力、范德华力四四 酶原与酶原的激活酶原与酶原的激活 酶原(zymogen)有些酶在细胞内合成或初分泌时只是酶的无活性前体，必须经过适当的改变才能变成有活性的酶，此前体物质称为酶原。酶原的激活 在一定条件下，酶原向有活性酶转化的过程。酶原激活的过程酶 原分子构象发生改变形成或暴露出酶的活性中心 一个或几个特定的肽键断裂，水解掉一个或几个短肽在特定条件下赖赖缬

12、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 酶原激活的生理意义避免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。有的酶原作为酶的储存形式。第二节第二节 酶的结构与功能酶的结构与功能 小结小结根据酶的化学组成，将酶分为单纯酶和结合酶，结合酶由酶蛋白和辅助因子组成。根据辅助因子与酶蛋白结合的紧密程度，将辅助因子分为辅酶和辅基。维生素以其活性形式作为酶的辅酶（基）。根据酶结构，将酶分为单体酶、寡聚酶和多酶体系。酶的活性中心由必需基团构成。活性中心内的必需基团包括结合基团和催化基团。活性中心外的必需基团是维持酶活性中心构象所必需的。酶活性中心在酶分子体积中占很小的比例；是一个三维实体；位于酶分子表面一个裂缝中；酶的活性中心是柔性的；底物通过次级键结合到酶上。酶的前体物质称为酶原。