酶反应与酶抑制剂课件

1、酶反应与酶抑制剂1 第二节第二节 酶反应与酶抑制剂酶反应与酶抑制剂 酶酶: 酶是催化化学反应的天然存在的蛋白质。 （RNA也能催化化学反应） Sumner 1926年 第一个酶的晶体 jack bean urease，催化水解尿素 1960年William Stein 和Stanford Moore 对 ribonuclease A 的序列进行测定，并发展了蛋白 质的测序方法，1972 诺贝尔化学奖 酶反应与酶抑制剂2 时间:1961年3月 地点:台湾新竹县竹北乡 事件:多名小朋友发生不明原因的，主要症状 为发烧、脸色苍白、血尿及轻微黄疸，数 天内五名孩童病重相继死亡。 ? 酶反应与酶抑制剂3

2、 （1）确认患者为急性溶血性贫血 （2）男孩女孩生病比例为13:1 （3）病人生病前大多吃过蚕豆 酶反应与酶抑制剂4 临床类型 一、慢性非球形红细胞性溶血性贫血(CNSHA) 二、蚕豆病 三、新生儿高胆红素血症 四、药物性溶血 五、感染性溶血 葡萄糖一6一磷酸脱氢酶缺乏症（蚕豆症） Glucose-6-phosphate dehydrogenase deficiency 酶反应与酶抑制剂5 蚕豆或蚕豆花。本人或家族中有蚕豆病史者，应禁食蚕豆， 并避免接触蚕豆花粉 抗疟药(伯氨喹啉、戊奎等)； 磺胺类药(磺胺甲异恶唑，磺胺吡啶，对氨苯磺酰胺等)； 解热镇痛药； 其它(呋喃旦啶、呋喃唑酮、美兰，萘

3、，维生素K3等)及中 药(川莲，珍珠粉)。 酶反应与酶抑制剂6 HN N F O O RPd HN N H F O O HN N F OH O RPd Nu-Enz HN N O O RPd 酶反应与酶抑制剂7 2.2 酶蛋白的结构与作用 1) 酶是生命作用的重要催化剂，主要由蛋白质组成。 2)酶可以单独发挥功能,也有的还要与金属离子或辅酶配合 才能发挥其功能。辅酶只是松弛地结合在酶上，但有的辅 酶必须破坏化学键才能除去，称为补基。 3)酶有活性中心。在带有金属离子的酶内，金属离子往往处 在活性中心，例如单胺氧化酶有铜离子，血管紧张素转化 酶有锌离子。 4)底物与活性中心的结合/抑制剂能与活性

4、中心结合 酶反应与酶抑制剂8 1,400,000个分子/秒 碳酸酐酶 一个分子 催化 反应速率催化/未催化 =10E8倍 酶反应与酶抑制剂9 蛋白质的酶 单纯蛋白质的酶 结合蛋白质的酶 酶蛋白 apoenzyme 辅助因子 cofactor 辅助因子辅助因子 辅基 辅酶小分子有机化合物、金属离子，直接参加反应。 酶蛋白酶蛋白 决定反应特异性。 一种辅助因子可与多种酶蛋白结合；一种酶蛋白只能与一种辅助 因子结合。 酶反应与酶抑制剂10 酶的活性中心酶的活性中心 必需基团必需基团 酶分子中与催化作用直接相关、不可缺少的化学基团。 活性中心活性中心 酶分子中必需基团相对集中，构成一定空间结构区域，与

5、催化作用直 接相关。 酶原与酶原激活酶原与酶原激活 无活性的酶前身物称酶原。由无活性酶原转变为有活性酶的过 程称酶原激活。 同工酶同工酶 分子结构不同、理化性质也不同，但催化同一化学反应的一组酶，如乳 酸脱氢酶（LDH）。 别位酶别位酶 多亚基组成，其中有催化亚基、有调节亚基，小分子化合物结合调节亚 基后分子构象改变，引起催化活性改变。 酶反应与酶抑制剂11 组成酶蛋白的各种氨基酸带有不同官能团，成为蛋白螺旋的 各种侧链。 赖氨酸，精氨酸、组氨酸、丝氨酸、苏氨酸、酪氨酸、色 氨酸、天冬氨酸等带有极性基团，因而有亲水性。 有些是碱性基团，电离可生成阳离子（NH3），有些 是酸性基团，电离可生成阴

6、离子（COO），有些氨基 酸带有甲基，异丙基等烃基，是亲脂而疏水的基团。 苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸、组氨酸等带有苯基或杂环芳 香体系，这些都是电子体系的平面结构。 酶反应与酶抑制剂12 2.3 酶催化反应的化学过程 酶催化的代谢反应的特色：快速专一，催化反应的过程主要是质子 或电子的转移。 例1：核糖核酸在NaOH和酶催化下水解 O OH Base H O P CH2 OH O O CH2 O OH Base H O O O O Base H O CH2 P OH O O OH Base H O CH2 OH O O OHO P CH2 OHOH O O 第 一 步 OH 第 二步 OH ：

7、- 酶反应与酶抑制剂13 O O P CH2 O O H Base O O O O O P CH2 O O H Base O O O O O CH2 H Base O P OO O OH O O CH2 H Base O P OO O O O P CH2 O H Base OH OH O O H H :H :A- - HB- 酶 :H- :A- HB- 酶 - - :A- 酶 :H- :A- 酶 :A- HB- 酶 ：B ：B O 酶反应与酶抑制剂14 例2.磺胺药物在体内的代谢催化 磺胺药物在体内的代谢催化，转化反应为氨基乙酰化 H2NSO2NH2 CH3COOH H2NSO2NHCOCH3

8、+ H2O 酶反应与酶抑制剂15 N N His H CO Asp HO OO H CH3 N N His H O CO Asp H O H O CO Ser CH3 SO2NH2NH2 N H N His O CO Asp H N H SO2NH2 OSer CO CH3 N N His H O CO Asp HOSer NH2SO2 NHCO CH3 O Ser (57) (102) (195) H2O 酶反应与酶抑制剂16 对所催化的反应来说，酶蛋白的氨基酸所带官能团，分别 起着不同作用： （1）如第一例的A与B，或第二例的羧基，羟基，咪唑基， 实际参与了催化反应，可说是酶的活性中心。

9、（2）另有一些基团，本身虽未参与反应，却将底物（如前 例的核糖核酸或磺胺）结合在活性部位附近，以利反应 （3）还有一些基团并不与底物结合，但相互作用保持了酶 蛋白的构象，使活性构象有一定空间排列，对酶的作用也 是必要的。 （4）酶蛋白的另一些基团可能不起重要作用。 酶反应与酶抑制剂17 2.4 药物与酶的结合力 药物如抑制酶的作用,必须能与酶牢固地结合,结合通过 两者的一些原子或基团产生结合力. (1)共价键 :少数药物如烷化剂、酰化剂等,可与受体产 生共价键结合,例如甲氮芥可与活性氢(如SH，NH)进行烷 化反应。 另外如砷/汞化合物与酶巯基的结合 CH3N CH2CH2Cl CH2CH2C

10、l H3CN CH2 CH2 CH2CH2Cl CH3N CH2CH2Cl CH2CH2R RH + 酶反应与酶抑制剂18 (2)离子键离子键 药物分子内的羧基或磺酰基与酶分子的 阳离子;脂肪胺可与蛋白质的羧基或核酸的磷酸基 作用。 (3)氢键氢键 药物与酶分子中所带的羰基，酯基，酰 胺基，醚基，酯基，羟基等可形成氢键，成氢键 后体系的能量降低。不过，这些基团在体液中与 水分子也可形成氢键，药物与酶结合时，也同时 解离与水分子的氢键，就部分抵销了与酶生成氢 键所降低的能量。 酶反应与酶抑制剂19 （4）范德华引力 范德华引力是较弱的力，但若 干基团间产生的引力加在一起，也可积小成大。 此外，药物的非极性部分与酶的非极性部分靠 近时，将其水分子挤出，也可降低体系的能量， 使复合物更趋稳定，这种作用称疏水性结合。 （5）电荷转移 共轭体系的电子易于流动，当药 物与受体上的苯基、杂环基、羰基等共轭基团 并行时，电子产生流动，生成电荷转移复合物。 酶反应与酶抑制剂20 HCO3 CO