【教学课件】第六章酶(Enzyme).ppt
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1、第六章第六章 酶酶 (Enzyme)2004.11酶(酶(Enzyme)是由活细胞产生的具有催化作用的蛋白质,又称为生物催化剂(biocatalyst)。反应通式反应通式 E S P (substrate)(product)2004.12本章讨论内容本章讨论内容酶的分子组成及活性酶的分子组成及活性酶促反应的特点与机制酶促反应的特点与机制酶促反应动力学酶促反应动力学酶的命名、分类和活性测定酶的命名、分类和活性测定酶与医学的关系酶与医学的关系2004.13 第一节第一节 酶的分子结构酶的分子结构 一一.酶的分子组成酶的分子组成 二二.酶的活性中心酶的活性中心2004.14 一一.酶的分子组成酶的分
2、子组成 单纯酶单纯酶酶酶 酶蛋白酶蛋白 结合酶结合酶 无机金属离子无机金属离子 (全酶全酶)辅助因子辅助因子 辅酶辅酶 *低分子有机物低分子有机物 (最大活性形式最大活性形式)辅基辅基 2004.15 辅酶与辅基的比较辅酶与辅基的比较 辅酶辅酶以以非共价键非共价键与酶蛋白结合(与酶蛋白结合(疏松疏松)可以用透析或超滤方法去除之;可以用透析或超滤方法去除之;低分子有机物低分子有机物(辅因子)(辅因子)辅基辅基以以共价键共价键与酶蛋白结合与酶蛋白结合(紧密紧密)不能用透析或超滤方法去除之。不能用透析或超滤方法去除之。(辅酶和辅基中均含有(辅酶和辅基中均含有B族维生素)族维生素)2004.16维生素
3、与辅酶维生素与辅酶维生素维生素辅酶辅酶(基基)形式形式主要作用主要作用维生素维生素B1TPP传递羟乙基传递羟乙基维生素维生素B2FMN、FAD递氢体递氢体维生素维生素PPNAD+、NADP+递氢体递氢体维生素维生素B6磷酸吡哆醛(胺)磷酸吡哆醛(胺)氨基传递体氨基传递体泛酸泛酸辅酶辅酶A转移酰基转移酰基生物素生物素生物素生物素固定固定CO2叶酸叶酸四氢叶酸四氢叶酸一碳单位一碳单位 载体载体维生素维生素B12甲基甲基-B12转移甲基转移甲基硫辛酸硫辛酸硫辛酸硫辛酸递氢和转移酰基递氢和转移酰基维生素维生素C抗坏血酸抗坏血酸参与递氢及羟化反应参与递氢及羟化反应 2004.17 相同的辅酶(基)相同的
4、辅酶(基)与与不同的酶蛋白不同的酶蛋白结合成催化结合成催化特异性不相同的特异性不相同的结合酶结合酶。举例:举例:乳酸脱氢酶(乳酸脱氢酶(LDH)苹果酸脱氢酶苹果酸脱氢酶 酶蛋白不同,酶蛋白不同,有不同的催化特异性有不同的催化特异性:L-乳酸乳酸 NAD+丙酮酸丙酮酸+NADH+H+苹果酸苹果酸 NAD+草酰乙酸草酰乙酸+NADH+H+两者含相同辅酶两者含相同辅酶:NAD+(递氢体)(递氢体)LDH苹果酸脱氢酶苹果酸脱氢酶2004.18 在酶促反应中:在酶促反应中:酶蛋白作用酶蛋白作用:决定催化特异性;决定催化特异性;结合酶结合酶 辅酶或辅基作用辅酶或辅基作用:起传递电子、原子和某些基团的作起传
5、递电子、原子和某些基团的作 用,从而决定催化反应类型。用,从而决定催化反应类型。2004.19 单体酶 寡聚酶酶的存在形式酶的存在形式 多酶体系 串联酶2004.110 在酶分子表面特定区域上有些在酶分子表面特定区域上有些特殊基团特殊基团,可与,可与底物底物结合,结合,并催化底物并催化底物转变转变为产物,这个区域称为为产物,这个区域称为酶的活性中心(酶的活性中心(active center)。)。酶活性中心的酶活性中心的必需基团必需基团(essential group)1.结合基团结合基团2.催化基团催化基团 二二.酶的活性中心酶的活性中心 2004.111 酶的活性中心示意图酶的活性中心示意
6、图活性中心活性中心必需基团必需基团结合基团结合基团结合结合底物,形成底物,形成酶酶-底底物复合物物复合物ES;催化基团催化基团催化催化底物转变为底物转变为产物产物。2004.112第二节第二节 酶促反应的特点和机制酶促反应的特点和机制 一一.酶促反应的特点酶促反应的特点 二二.酶促反应的机制酶促反应的机制 三三.酶原与酶原激活酶原与酶原激活 四四.同工酶同工酶2004.113 一、酶促反应的特点一、酶促反应的特点 (与一般无机催化剂比较)(与一般无机催化剂比较)共性:共性:1.两者都能催化热力学上允许的化学反应;两者都能催化热力学上允许的化学反应;2.用量少,催化效率高;用量少,催化效率高;3
7、.不改变反应的平衡点;不改变反应的平衡点;4.降低反应所需的降低反应所需的活化能活化能。S S*P (V S*)基态基态 活化分子活化分子 产物产物 活化能活化能 快快2004.1142004.115高度的不稳定性高度的不稳定性1.绝对特异性(绝对特异性(脲酶脲酶)2.相对特异性(相对特异性(酯酶酯酶)3.立体异构特异性立体异构特异性 4.(乳酸脱氢酶乳酸脱氢酶)高度的催化效率高度的催化效率 高度的高度的特异性特异性 酶活力的可调节性酶活力的可调节性特殊性特殊性(酶促反应的特点酶促反应的特点)2004.116 E +S ES E +P 2H2O2 2H2O+O2 需活化能需活化能 活化分子数活
8、化分子数 反应速度反应速度无催化剂无催化剂 73kJ/mol 少少 慢慢铂作催化剂铂作催化剂 49kJ/mol 快快酶作催化剂酶作催化剂 8kJ/mol 大大加快大大加快外外加加一一定定能能量量 单位体积内单位体积内中间产物学说中间产物学说2004.117二、酶促反应的机制二、酶促反应的机制(一)(一)决定酶作用高效率的机制决定酶作用高效率的机制邻近效应与定向排列邻近效应与定向排列表面效应表面效应多元催化多元催化2004.118(二)(二)决定酶作用特异性的机制决定酶作用特异性的机制诱导契合学说诱导契合学说E +S ES E +P2004.119 三三.酶原与酶原激活酶原与酶原激活1.酶原酶原
9、(zymogen)无活性的、酶的前体。无活性的、酶的前体。2.酶原激活酶原激活 3.酶原激活举例酶原激活举例(胰蛋白酶原的激活过程胰蛋白酶原的激活过程)4.意义意义 (1)保护组织免遭自身消化;保护组织免遭自身消化;(2)保证应激需要。保证应激需要。2004.120胰蛋白酶原的激活过程胰蛋白酶原的激活过程丝丝组组缬缬天天天天天天天天赖赖异异缬缬甘甘缬缬异异组组丝丝缬缬天天天天天天天天赖赖S-SSSSSS-S离子键离子键或氢键或氢键六肽六肽肠激酶肠激酶胰胰蛋蛋白白酶酶原原胰胰蛋蛋白白酶酶 trypsin2004.121四、四、同工酶同工酶 (isoenzyme)H型型 乳酸脱氢酶(乳酸脱氢酶(L
10、DH)四四聚体聚体,5种同工酶种同工酶 M型型LDH1LDH2LDH3LDH4LDH5H4H3MH2M2HM3M42004.122LDH同工酶在人体各组织器官中的同工酶在人体各组织器官中的分布分布同工酶百分比同工酶百分比组织器官组织器官 LDH 1 LDH2 LDH3 LDH4 LDH5心肌心肌 67 29 4 1 1 肾肾 52 28 16 4 1 肝肝 2 4 11 27 56骨骼肌骨骼肌 4 7 21 27 41红细胞红细胞 42 36 15 5 2肺肺 10 20 30 25 15胰腺胰腺 30 15 50 5脾脾 10 25 40 25 5子宫子宫 5 25 44 22 42004.
11、123LDH同工酶的同工酶的功能功能葡萄糖葡萄糖 丙酮酸丙酮酸 乳酸(乳酸(LDH5:丙酮酸还原酶丙酮酸还原酶)三羧酸循环三羧酸循环 丙酮酸丙酮酸 乳酸(乳酸(LDH1:乳酸脱氢酶乳酸脱氢酶)经血液运输经血液运输NADH+H+NAD+氧化磷酸化氧化磷酸化ATP骨骼肌骨骼肌心心 肌肌2004.124H型与型与M型亚基性质差别型亚基性质差别 H型亚基型亚基分子量分子量小于小于M型亚基型亚基 H型亚基型亚基带电量带电量多于多于M型亚基型亚基 LDH同工酶谱分析的同工酶谱分析的临床意义:临床意义:LDH1:染色斑点大而深染色斑点大而深帮助诊断帮助诊断心肌梗塞;心肌梗塞;LDH5:染色斑点大而深染色斑点
12、大而深帮助诊断帮助诊断肝癌。肝癌。各类各类LDHLDH有不同的分子有不同的分子量和带电量量和带电量利用利用电泳技电泳技术可使术可使彼此间分离开来彼此间分离开来2004.125第三节第三节 酶促反应动力学酶促反应动力学 酶浓度酶浓度 E 底物浓度底物浓度 S 温度温度(T)酸碱度酸碱度(pH)抑制剂抑制剂 i 激活剂激活剂 a2004.126一、一、酶浓度酶浓度对酶促反应速度的影响对酶促反应速度的影响条件:条件:S E E酶浓度酶浓度反反应应速速度度E2E12004.127二、二、底物浓度底物浓度对酶促反应速度的影响对酶促反应速度的影响Km(一一)矩形双曲线图形矩形双曲线图形E+S ES E +
13、P 中间复合物学说中间复合物学说2004.128 1.米氏常数(米氏常数(Km)意义意义:(1)=1/2 Vmax,Km=S (2)Km 可以近似地代表可以近似地代表E与与S的的亲和力亲和力 Vmax.S (二)(二)米氏方程式米氏方程式 =Km +S *Km越小,表越小,表示示E与与S亲和力越大;亲和力越大;*对于多底物,对于多底物,Km越小者,为酶的越小者,为酶的最佳底物最佳底物。2004.129 2.Km值和值和Vmax值的测定值的测定(双倒数作图法双倒数作图法)2004.130三、三、温度温度对酶促反应速度的影响对酶促反应速度的影响在一定温度范围内,在一定温度范围内,T T 酶活性酶活
14、性 ,T T 酶活性酶活性;T T 超过一定范围时,超过一定范围时,酶反而变性失活;酶反而变性失活;最适温度最适温度酶活性最高、变性程度酶活性最高、变性程度 最小时的温度。最小时的温度。2004.131四、四、pH对酶促反应速度的影响对酶促反应速度的影响pHpH:影响酶活性中心上的影响酶活性中心上的必需必需基团基团和和底物基团底物基团的解离程的解离程度度最适最适 pHpH酶与底物处于最佳解离状酶与底物处于最佳解离状态,利于形成态,利于形成【ESES】,反反应速度最大时的应速度最大时的pHpH。体外实验体外实验选取选取相应相应pHpH的的缓冲液缓冲液6 最适最适PH 10 PH反反应应速速度度/
15、相相对对活活力力胰蛋白酶胰蛋白酶2004.132五、五、激活剂激活剂对酶促反应速度的影响对酶促反应速度的影响凡能提高酶活性的物质,统称为酶的激活剂。凡能提高酶活性的物质,统称为酶的激活剂。(大部分是离子或简单的有机化合物)(大部分是离子或简单的有机化合物)必需激活剂必需激活剂非必需激活剂非必需激活剂 如,如,Cl-是唾液淀粉酶的激活剂是唾液淀粉酶的激活剂2004.133 六、六、抑制剂抑制剂对酶促反应速度的影响对酶促反应速度的影响 巯基酶抑制剂巯基酶抑制剂 *专一性抑制专一性抑制 丝氨酸酶抑制剂丝氨酸酶抑制剂 不可逆抑制不可逆抑制 非专一性抑制非专一性抑制抑制作用抑制作用 *竞争性抑制作用竞争
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