课件：结合酶辅酶或辅基作用.ppt

2004.1,酶,1,第六章 酶 ( Enzyme ),2004.1,酶,2,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 E S P (substrate) （product ）,2004.1,酶,3,本章讨论内容,酶的分子组成及活性 酶促反应的特点与机制 酶促反应动力学 酶的命名、分类和活性测定 酶与医学的关系,2004.1,酶,4,第一节 酶的分子结构 一. 酶的分子组成 二. 酶的活性中心,2004.1,酶,5,一. 酶的分子组成 单纯酶 酶 酶蛋白 结合酶 无机金属离子 （全酶） 辅助因子 辅酶 *低分子有机物 （ 最大活性形式） 辅基,2004.1,酶,6,辅酶与辅基的比较 辅酶以非共价键与酶蛋白结合（疏松） 可以用透析或超滤方法去除之； 低分子有机物 （辅因子） 辅基以共价键与酶蛋白结合 （紧密） 不能用透析或超滤方法去除之。 （辅酶和辅基中均含有B族维生素）,2004.1,酶,7,维生素与辅酶,2004.1,酶,8,相同的辅酶（基）与不同的酶蛋白结合成催化特异性不相同的结合酶。 举例： 乳酸脱氢酶（LDH） 苹果酸脱氢酶 酶蛋白不同， 有不同的催化特异性 ： L-乳酸 NAD+ 丙酮酸 + NADH + H+ 苹果酸 NAD+ 草酰乙酸 + NADH+H+,两者含相同辅酶： NAD+ （递氢体）,LDH,苹果酸脱氢酶,2004.1,酶,9,在酶促反应中： 酶蛋白作用：决定催化特异性； 结合酶 辅酶或辅基作用： 起传递电子、原子和某些基团的作 用，从而决定催化反应类型。,2004.1,酶,10,单体酶 寡聚酶 酶的存在形式 多酶体系 串联酶,2004.1,酶,11,在酶分子表面特定区域上有些特殊基团，可与底物结合，并催化底物转变为产物，这个区域称为酶的活性中心（active center）。,酶活性中心的必需基团（essential group） 结合基团 催化基团,二. 酶的活性中心,2004.1,酶,12,酶的活性中心示意图,活性中心必需基团 结合基团结合底物，形成酶-底物复合物ES； 催化基团催化底物转变为产物。,2004.1,酶,13,第二节 酶促反应的特点和机制,一. 酶促反应的特点 二. 酶促反应的机制 三. 酶原与酶原激活 四. 同工酶,2004.1,酶,14,一、酶促反应的特点 （与一般无机催化剂比较） 共性： 两者都能催化热力学上允许的化学反应； 用量少，催化效率高； 不改变反应的平衡点； 降低反应所需的活化能。 S S* P （V S*） 基态 活化分子 产物,活化能,快,2004.1,酶,15,2004.1,酶,16,高度的不稳定性,绝对特异性（脲酶） 相对特异性（酯酶） 立体异构特异性 （乳酸脱氢酶）,高度的催化效率,高度的特异性,酶活力的可调节性,特殊性（酶促反应的特点）,2004.1,酶,17,E + S ES E + P 2H2O2 2H2O + O2 需活化能 活化分子数 反应速度 无催化剂 73kJ/mol 少 慢 铂作催化剂 49kJ/mol 快 酶作催化剂 8kJ/mol 大大加快,外加一定能量,单位体积内,中间产物学说,2004.1,酶,18,二、酶促反应的机制,（一）决定酶作用高效率的机制,邻近效应与定向排列 表面效应 多元催化,2004.1,酶,19,（二）决定酶作用特异性的机制诱导契合学说,2004.1,酶,20,三. 酶原与酶原激活 1. 酶原(zymogen) 无活性的、酶的前体。 酶原激活 酶原激活举例（胰蛋白酶原的激活过程） 4. 意义 （1） 保护组织免遭自身消化； （2） 保证应激需要。,2004.1,酶,21,胰蛋白酶原的激活过程,trypsin,2004.1,酶,22,四、 同工酶 （isoenzyme）,H型 乳酸脱氢酶（LDH） 四聚体, 5种同工酶 M型,2004.1,酶,23,LDH同工酶在人体各组织器官中的分布,同工酶百分比,组织器官 LDH 1 LDH2 LDH3 LDH4 LDH5 心肌 67 29 4 1 1 肾 52 28 16 4 1 肝 2 4 11 27 56 骨骼肌 4 7 21 27 41 红细胞 42 36 15 5 2 肺 10 20 30 25 15 胰腺 30 15 50 5 脾 10 25 40 25 5 子宫 5 25 44 22 4,2004.1,酶,24,LDH同工酶的功能,葡萄糖 丙酮酸 乳酸（LDH5：丙酮酸还原酶）,三羧酸循环 丙酮酸 乳酸（LDH1：乳酸脱氢酶）,经血液运输,NADH + H+,NAD+,氧化磷酸化,ATP,骨骼肌,心 肌,2004.1,酶,25,H型与M型亚基性质差别 H型亚基分子量小于M型亚基 H型亚基带电量多于M型亚基 LDH同工酶谱分析的临床意义： LDH1： 染色斑点大而深帮助诊断心肌梗塞； LDH5： 染色斑点大而深帮助诊断肝癌。,各类LDH有不同的分子量和带电量利用电泳技术可使彼此间分离开来,2004.1,酶,26,第三节 酶促反应动力学,酶浓度 E 底物浓度 S 温度 ( T ) 酸碱度 ( pH ) 抑制剂 i 激活剂 a,2004.1,酶,27,一、酶浓度对酶促反应速度的影响,条件：S E, E,2004.1,酶,28,二、底物浓度对酶促反应速度的影响,(一) 矩形双曲线图形,E + S ES E + P,中间复合物学说,2004.1,酶,29,1. 米氏常数（Km）意义： （ 1） = 1/2 Vmax， Km = S,（ 2） Km 可以近似地代表E与S的亲和力,Vmax. S （二） 米氏方程式 = Km + S,*Km越小，表示E与S亲和力越大； *对于多底物，Km越小者，为酶的最佳底物。,2004.1,酶,30,2. Km值和Vmax值的测定（双倒数作图法）,2019/8/5,31,可编辑,2004.1,酶,32,三、温度对酶促反应速度的影响,在一定温度范围内， T 酶活性 ， T 酶活性； T 超过一定范围时， 酶反而变性失活； 最适温度 酶活性最高、变性程度 最小时的温度。,2004.1,酶,33,四、pH对酶促反应速度的影响,pH： 影响酶活性中心上的必需基团和底物基团的解离程度 最适 pH 酶与底物处于最佳解离状态，利于形成【ES】,反应速度最大时的pH。 体外实验 选取相应pH的缓冲液,2004.1,酶,34,五、激活剂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。 （大部分是离子或简单的有机化合物） 必需激活剂 非必需激活剂 如，Cl-是唾液淀粉酶的激活剂,2004.1,酶,35,六、抑制剂对酶促反应速度的影响 巯基酶抑制剂 *专一性抑制 丝氨酸酶抑制剂 不可逆抑制 非专一性抑制 抑制作用 * 竞争性抑制作用 可逆性抑制 非竞争性抑制作用 反竞争性抑制作用,2004.1,酶,36,（一）不可逆抑制作用,irreversible inhibition i 以共价键与E活性中心上的必需基团 结合，从而抑制酶活性。这种i不能用透析、超滤等物理方法 除去。 常见抑制剂： 丝氨酸酶抑制剂 巯基酶抑制剂,2004.1,酶,37,1、巯基酶抑制剂,抑制剂：重金属离子：Ag+、Hg2+、砷剂（As3+）等,Cu2+: 是唾液淀粉酶的抑制剂,2004.1,酶,38,2、丝氨酸酶抑制剂,抑制剂：有机磷化合物,丝氨酸酶,解磷定,2004.1,酶,39,乙酰胆碱 + H2O,胆碱 + 乙酸,胆碱酯酶,有机磷杀虫剂,胆碱能神经过度兴奋,中毒,（心跳变慢、瞳孔缩小、流涎、多汗、呼吸困难）,2004.1,酶,40,（二）可逆性抑制作用,reversible inhibition i 与E或ES以非共价键结合，从而抑制酶活性。 这种i可用透析、超滤等方法除去。 * 竞争性抑制作用 分类： 非竞争性抑制作用 反竞争性抑制作用,2004.1,酶,41,1、竞争性抑制(competitive inhibition),i 结构与s 结构相似，互相竞争 与 酶活性中心结 合，从而抑制酶活性。,2004.1,酶,42,丙二酸对琥珀酸脱氢酶的竞争性抑制,琥珀酸脱氢酶,（-）,succinate,fumarate,malonate,2004.1,酶,43,磺胺类药物的竞争性抑制作用,磺胺药与PABA相互竞争与FH2合成酶结合,(p-aminobenzoic acid, PABA）,sulfa drugs,2004.1,酶,44,PABA,二氢蝶呤啶,谷氨酸,FH2合成酶,磺胺类药物,FH2,FH2还原酶,MTX,FH4,相互竞争,相互竞争,磺胺类药物的抑菌机理,（-）,（-）,氨甲蝶呤（methotrexate, MTX）,促进核酸 的合成,2004.1,酶,45,竞 争 性 抑 制 作 用 特 点 1. i与S结构相似； 2. i与S互相竞争与 酶 活性中心结合； 3. 抑制程度取决于i 和S的相对比例； 4. S，可以减少或去除抑制作用。 （Km， Vmax不变）,2004.1,酶,46,2、非竞争性抑制作用(non-competitive inhibition),i 和 s 结构不相似，两者互不干扰同时与酶结 合， 从而抑制酶活性。 E + S ES E + P + + I I EI + S ESI,2004.1,酶,47,非竞争性抑制作用特点,1. i与S结构不相似； 2. i与S互不干扰同时与 酶 结合； 3. 抑制程度只取决于i的浓度； 4. S，不能去除抑制作用。 （Km不变， Vmax）,2004.1,酶,48,3、反竞争性抑制作用,抑制剂仅与酶-底物复合物ES结合， 使酶失去催化活性。,2004.1,酶,49,第四节 酶的命名、分类和 酶活性测定 酶的命名和分类 （一）习惯命名法 根据底物命名； 2. 根据反应类型命名 根据底物反应类型命名 （二）系统命名（国际酶学委员会规定，IEC） 系统名称 酶的分类与编号 习惯名称 （所有底物反应性质） 1 6 大类 底物 反应类型 1、2亚类 / 大类 1、2亚亚类 / 亚类 酶的特定编号 / 亚亚类,4个数字,乳酸:NAD+氧化还原酶(EC 1.1.1.27), 乳酸脱氢酶,2004.1,酶,50,酶的分类与编号,氧化还原酶类 转移酶类 水解酶类 裂解酶类（裂合酶类） 异构酶类 合成酶类（连接酶类）,每种酶的分类编号均有4个数字组成,2004.1,酶,51,二. 酶活性测定 1. 酶活性：酶催化某一化学反应的能力 常用单位时间内底物的减少量或产物的生成量来表示酶活性大小。 2. 酶活性单位(u): 1) 国际单位 25，最适PH，最适底物浓度，每分钟转化1mol底 物所需的酶量定为1个 国际单位（IU） 催量(Kat)： 每秒钟使1mol底物转化为产物所需的酶量 Kat与IU的换算： 1Kat = 6 x 107 IU,2004.1,酶,52,酮戊二酸 丙氨酸 谷氨酸 丙酮酸 (37,pH 7.4，30 min.) GPT/ALT活性单位定义： 1 ml血清在37、pH7.4条件下、催化底物发生转氨反应30min., 产生2.5g丙酮酸定为1个谷丙转氨酶单位（U）。 丙酮酸含量（ g ） 1 2.5 g 0.1 3. 酶的比活性(u/mg.Pr),ALT / GPT,X,= GPT (U/ ml 血清),2) 实用单位 根据实验条件而决定酶活性单位（如，GPT）,2004.1,酶,53,第五节 酶与医学的关系,酶与某些疾病发生的关系 酶在疾病诊断上的应用 酶在疾病治疗中的应用,2004.1,酶,54,一、酶与某些疾病发生的关系,酶缺陷所致的疾病,酪氨酸酶缺陷 白化病 6-磷酸葡萄糖脱氢酶缺陷 蚕豆病 苯丙氨酸羟化酶缺陷 苯丙酮酸尿症,酶活性被抑制所致疾病,有机磷农药中毒抑制胆碱酯酶 重金属离子抑制巯基酶 氰化物抑制细胞色素氧化酶,2004.1,酶,55,皮肤乳白色，毛发淡黄或银白色，瞳孔淡红，虹膜淡灰或淡红，半透明视网膜缺乏色素。,酪氨酸酶缺陷白化病,2004.1,酶,56,智力低下，60%患儿有脑电图异常，头发细黄，皮肤色淡和虹膜淡黄色，惊厥，尿有“发霉”臭味或鼠尿味。,苯丙氨酸羟化酶缺陷苯丙酮酸尿症,2004.1,酶,57,同型半胱氨酸尿症,多发性血栓形成，晶体脱位，身体瘦长，蜘蛛样指（趾），轻中度智力低下,2004.1,酶,58,二、酶在疾病诊断上的应用,2004.1,酶,59,2004.1,酶,60,三、酶在疾病治疗中的应用,消化酶类 抗炎清创酶类