第四章酶part2植保

1、chapter 4 enzyme 第四章第四章 酶酶本章主要内本章主要内容容4 酶的概述酶的概述4 酶的分类与命名酶的分类与命名4 酶的作用机理酶的作用机理4 影响酶促反应速度的因素影响酶促反应速度的因素4 调节酶类调节酶类4 核酶和抗体酶核酶和抗体酶 4 酶的分离提纯及酶的应用酶的分离提纯及酶的应用4 酶工程酶工程4 辅酶和维生素辅酶和维生素第五节第五节 调节酶类调节酶类别构酶别构酶同工酶同工酶共价修饰调节酶共价修饰调节酶酶原及其激活酶原及其激活一、别别( (变变) )构酶构酶别别( (变变) )构调节构调节：体内一些代谢物可与某些酶分子：体内一些代谢物可与某些酶分子活性中心外的部位可逆结合

2、，使酶构象改变从而活性中心外的部位可逆结合，使酶构象改变从而改变酶的活性，这种效应称变构效应。改变酶的活性，这种效应称变构效应。别别( (变变) )构酶构酶：某些寡聚酶的分子表面除活性中心：某些寡聚酶的分子表面除活性中心外，还有调节部位，当调节物结合到此部位时，外，还有调节部位，当调节物结合到此部位时，引起酶分子构象变化，导致酶活性改变，这类酶引起酶分子构象变化，导致酶活性改变，这类酶称别构酶。称别构酶。别别( (变变) )构构剂剂 1963年，年，monod等首次提出别构酶的概念。等首次提出别构酶的概念。monod认为别构酶应具备以下特征：认为别构酶应具备以下特征： 一般含有多个亚基一般含有

3、多个亚基; 别构剂（别构剂（allosteric effectors）能够结合于别构）能够结合于别构酶，并引起它的催化活性发生变化，这一点可能反酶，并引起它的催化活性发生变化，这一点可能反映了别构酶四级结构的改变。映了别构酶四级结构的改变。 现已证明，上述观点是正确的。现已证明，上述观点是正确的。（一）别构酶的性质及结构特点（一）别构酶的性质及结构特点1. 大都是寡聚酶，含有两个或两个以上的大都是寡聚酶，含有两个或两个以上的 亚基。具四级结构亚基。具四级结构 。2. 酶分子上含两个中心：活性中心和别构中心酶分子上含两个中心：活性中心和别构中心3. 具有别构效应具有别构效应4. 很多别构酶的动力

4、学曲线呈很多别构酶的动力学曲线呈s形曲线形曲线别构酶的特点别构酶的特点vs变构酶的变构酶的s形曲线形曲线变构激活变构激活变构抑制变构抑制变构酶变构酶米氏酶米氏酶二、变构酶的动力学性质二、变构酶的动力学性质正协同效应别构酶与米氏酶动力学比较正协同效应别构酶与米氏酶动力学比较 负协同效应别构酶与米氏酶动力学比较负协同效应别构酶与米氏酶动力学比较 为了解释别构酶的为了解释别构酶的s型动力学曲线，提出了模型：型动力学曲线，提出了模型：1）序变模型）序变模型2）齐变模型）齐变模型别构酶调节酶活性的机理别构酶调节酶活性的机理 1、对称或协同模型（、对称或协同模型（symmetry or concerted

5、 model，也称齐变模型、，也称齐变模型、mwc模型）模型） 1965年由年由monod、wyman和和changeux提出。提出。 该模型的要点该模型的要点 : : t r s2、序变模型（、序变模型（sequential model，也称，也称knf模型）模型） 1966年由年由koshland、nemethy和和filmer提出。提出。 该模型的要点该模型的要点 : :sss负协同效应负协同效应 t r t* s：底物底物蛋白激酶蛋白激酶a (无活性无活性)蛋白激酶蛋白激酶a (有活性有活性)campccccrrrr蛋白激酶蛋白激酶a的激活的激活二、二、同工同工酶酶v同工酶同工酶：指能

6、催化的相同化学反应，：指能催化的相同化学反应，但其分子结构、理化性质及生物学功但其分子结构、理化性质及生物学功能不完全相同的一组酶。能不完全相同的一组酶。ch3ccoohoch3ccooh hoh + nad+ nadh + h + +乳酸脱氢酶（乳酸脱氢酶（ldh）同工酶）同工酶:人体心人体心, ,肝和骨骼肌肝和骨骼肌ldhldh同工酶谱同工酶谱组织器官组织器官 ldh1 ldh2 ldh3 ldh4 ldh5 （ 占总占总 ldh活性的百分比）活性的百分比） 心心 3570 2845 216 06 05 肝肝 08 210 333 627 308 骨骼肌骨骼肌 110 418 838 93

7、6 4097正常血清正常血清 27.12.8 34.7 4.3 20.9 2.4 11.7 3.3 57 2.912345酶活性酶活性迁移位置迁移位置酶活性酶活性迁移位置迁移位置ab(a) ldh同工酶电泳图谱同工酶电泳图谱 (b)（a）正常人）正常人ldh同工酶电泳图谱同工酶电泳图谱,（b）心肌梗塞病人血清）心肌梗塞病人血清ldh同工酶电泳图谱同工酶电泳图谱 12345三、共价修饰调节酶三、共价修饰调节酶 酶的共价修饰调节：酶的共价修饰调节： 酶蛋白分子上的一些基团可与某种化学基酶蛋白分子上的一些基团可与某种化学基团发生可逆的共价结合，从而改变酶的活性。团发生可逆的共价结合，从而改变酶的活性

8、。 常见修饰方式：常见修饰方式： 磷酸化和去磷酸化、腺苷酰化磷酸化和去磷酸化、腺苷酰化/ /脱腺苷酰化，脱腺苷酰化，乙酰化乙酰化/ /脱乙酰化，尿苷酰化脱乙酰化，尿苷酰化/ /脱尿苷酰化，甲脱尿苷酰化，甲基化基化/ /脱甲基化，脱甲基化，s-s/shs-s/sh相互转变，共相互转变，共6 6种类型。种类型。 patpadpph2o蛋白激酶蛋白激酶磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸酶肌肉中磷酸化酶的磷酸化和去磷酸化过程：肌肉中磷酸化酶的磷酸化和去磷酸化过程：磷酸化酶磷酸化酶-b-b磷酸化酶磷酸化酶-a-a无活性无活性有活性有活性ppp酶促化学修饰对酶活性的调节酶促化学修饰对酶活性的调节 酶酶化学修饰类型化学

9、修饰类型酶活性改变酶活性改变糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶磷酸化酶磷酸化酶b激酶激酶糖原合成酶糖原合成酶丙酮酸脱羧酶丙酮酸脱羧酶磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶丙酮酸脱氢酶丙酮酸脱氢酶hmg-coa还原酶还原酶hmg-coa还原酶激酶还原酶激酶乙酰乙酰coa羧化酶羧化酶脂肪细胞甘油三脂脂肪酶脂肪细胞甘油三脂脂肪酶黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化酶磷酸化磷酸化/脱磷酸化脱磷酸化磷酸化磷酸化/脱磷酸化脱磷酸化磷酸化磷酸化/脱磷酸化脱磷酸化磷酸化磷酸化/脱磷酸化脱磷酸化磷酸化磷酸化/脱磷酸化脱磷酸化磷酸化磷酸化/脱磷酸化脱磷酸化磷酸化磷酸化/脱磷酸化脱磷酸化磷酸化磷酸化/脱磷酸化脱磷酸化磷酸化磷酸化/脱磷酸化脱磷酸化磷酸化

10、磷酸化/脱磷酸化脱磷酸化-sh/-s-s-激活激活/抑制抑制激活激活/抑制抑制抑制抑制/激活激活抑制抑制/激活激活抑制抑制/激活激活抑制抑制/激活激活抑制抑制/激活激活激活激活/抑制抑制抑制抑制/激活激活激活激活/抑制抑制脱氢酶脱氢酶/氧化酶氧化酶四、四、 酶原和酶原的激活酶原和酶原的激活酶原：酶的无活性的前体酶原：酶的无活性的前体酶原的激活：由无活性的酶原转变为酶原的激活：由无活性的酶原转变为有活性的酶的过程。有活性的酶的过程。酶原激活的意义：在特定的环境和条酶原激活的意义：在特定的环境和条件下发挥作用。件下发挥作用。-s-s-x静电吸引静电吸引力或氢键力或氢键-s-s-xssss胰蛋白酶原

11、胰蛋白酶原胰蛋白酶胰蛋白酶六肽六肽+弹性蛋白酶原弹性蛋白酶原弹性蛋白酶弹性蛋白酶 + + 碎片碎片胰凝乳蛋白酶原胰凝乳蛋白酶原-胰凝乳蛋白酶胰凝乳蛋白酶 + +二肽二肽羧基肽酶原羧基肽酶原a a羧基肽酶羧基肽酶a + a + 碎片碎片肠激酶肠激酶自身催化自身催化肠激酶启动的酶原激活肠激酶启动的酶原激活第六节第六节 核酶和抗体酶核酶和抗体酶 1 1、核酶（、核酶（ribozyme） 2 2、抗体酶：指具有催化能力的蛋白质，其本质、抗体酶：指具有催化能力的蛋白质，其本质 是免疫球蛋白，兼有抗体和酶的双重特性。是免疫球蛋白，兼有抗体和酶的双重特性。第七节第七节 酶的分离纯化及应用酶的分离纯化及应用

12、一、酶分离纯化的一般原则一、酶分离纯化的一般原则 二、酶的应用二、酶的应用 1. 酶法分析的应用酶法分析的应用 2. 酶制剂的应用酶制剂的应用第八节第八节 酶工程酶工程 一、酶工程的概念及研究内容一、酶工程的概念及研究内容 二、酶工程的应用二、酶工程的应用 1. 自然酶自然酶 2. 化学修饰酶化学修饰酶 3. 固定化酶固定化酶 4. 人工酶人工酶第九节第九节 维生素与辅酶维生素与辅酶定义：定义：是维持机体正常生命活动不可缺少的一类小是维持机体正常生命活动不可缺少的一类小分子分子 有机化合物。有机化合物。分类：分类：（1）水溶性维生素）水溶性维生素 b族维生素、族维生素、vc、硫辛酸、硫辛酸 作

13、用：通过转变成辅酶对代谢起调节作用作用：通过转变成辅酶对代谢起调节作用 不易贮存，应随时摄入不易贮存，应随时摄入（2）脂溶性维生素：）脂溶性维生素： va、vd、ve、vk 在体内可直接参与代谢的调节作用在体内可直接参与代谢的调节作用 涉入太多会引起中毒涉入太多会引起中毒一、辅酶一、辅酶、和维生素和维生素pp（1）生物体内的活性形式：）生物体内的活性形式： nad+ ：烟酰胺：烟酰胺-腺嘌呤二核苷酸，又称为辅酶腺嘌呤二核苷酸，又称为辅酶i nadp+：烟酰胺：烟酰胺-腺嘌呤二核苷酸磷酸腺嘌呤二核苷酸磷酸,又称为辅酶又称为辅酶ii （2）功能：是多种重要脱氢酶的辅酶。）功能：是多种重要脱氢酶的辅

14、酶。（3）缺乏症：能维持神经组织的健康。）缺乏症：能维持神经组织的健康。 缺乏时表现出神经营养障碍，出现皮炎。即癞皮病。缺乏时表现出神经营养障碍，出现皮炎。即癞皮病。（4）分布：肉类、谷物、花生及酵母含量丰富。）分布：肉类、谷物、花生及酵母含量丰富。 玉米缺乏色氨酸，长期食用玉米，可能出现缺乏症。玉米缺乏色氨酸，长期食用玉米，可能出现缺乏症。 （肝脏可将色氨酸转变为烟酰胺）（肝脏可将色氨酸转变为烟酰胺） 尼克酸，烟酸（维生素尼克酸，烟酸（维生素vpp）nad+/nadh，烟酰胺腺嘌呤二核苷酸，烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（氧化（氧化/还原）还原）nadp+/nadph，烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸，烟酰胺

15、腺嘌呤二核苷酸磷酸（氧化（氧化/还原）。烟酰胺衍生物还原）。烟酰胺衍生物 ，传递氢和电子，传递氢和电子，氧化还原酶的辅酶。氧化还原酶的辅酶。 nnnnh2noooho p oohop oohoooh ohnnh2opohohonad+nadp+nnh2orhh2e-+h+2e-+h+二、二、 核黄素（核黄素（vb2）与黄素辅酶）与黄素辅酶（1）核黄素）核黄素(维生素维生素b2)在生物体内的活性形式：在生物体内的活性形式： fad(黄素黄素-腺嘌呤二核苷酸腺嘌呤二核苷酸) fmn(黄素单核苷酸黄素单核苷酸)（2）缺乏症：组织呼吸减弱，代谢强度降低。）缺乏症：组织呼吸减弱，代谢强度降低。 主要症状

16、为口腔发炎，舌炎、角膜炎、皮主要症状为口腔发炎，舌炎、角膜炎、皮 炎等。炎等。（3）功能：在脱氢酶催化的氧化）功能：在脱氢酶催化的氧化-还原反应中，还原反应中，起着电子和质子的传递体作用。起着电子和质子的传递体作用。（4）存在：小麦、青菜、黄豆、肝脏等。）存在：小麦、青菜、黄豆、肝脏等。 以以vb2，核黄素为基础形成，核黄素为基础形成两种辅基两种辅基fmn黄素单核苷黄素单核苷酸酸和和fad黄素黄素 腺嘌呤二核腺嘌呤二核苷酸苷酸。作用是传递氢和电作用是传递氢和电子。子。8796n10n5rnh142ohn3on10ohohnohn5oohnonnnnnh2oohohopooo-poo-fmnfa

17、dh2e-+2h+2e-+2h+三、脱羧辅酶和维生素三、脱羧辅酶和维生素b b1 1（1）硫胺素）硫胺素(维生素维生素b1) 以焦磷酸硫胺素以焦磷酸硫胺素(tpp)形式存在。形式存在。（2）缺乏症：表现出多发性神经炎、皮肤麻木、心力衰竭、）缺乏症：表现出多发性神经炎、皮肤麻木、心力衰竭、四肢无力、下肢水肿。四肢无力、下肢水肿。（3）功能：焦磷酸硫胺素是脱羧酶的辅酶，是催化酮酸的脱）功能：焦磷酸硫胺素是脱羧酶的辅酶，是催化酮酸的脱羧反应。羧反应。（4）存在：植物体内、尤其是谷物的外皮中含量最高。）存在：植物体内、尤其是谷物的外皮中含量最高。nnnh2h3cch2n+sch3ch2ch2opoop

18、ohohoohcl-h2nn+sch3nch3npooohhoopoho硫胺素焦磷酸硫胺素tpphvb1，硫胺素经焦磷酸化转变，硫胺素经焦磷酸化转变为为tpp，焦磷酸硫胺素，焦磷酸硫胺素。它是。它是酮酸脱氢酶的辅酶。酮酸脱氢酶的辅酶。四、泛酸与辅酶四、泛酸与辅酶a（1）辅酶）辅酶a是生物体内代谢反应中乙酰化酶的辅酶，它的前体是生物体内代谢反应中乙酰化酶的辅酶，它的前体是维生素是维生素(b3)泛酸。泛酸。（2）功能：是传递酰基，是形成代谢中间产物的重要辅酶。）功能：是传递酰基，是形成代谢中间产物的重要辅酶。（3）分布：分布广泛，肠内细菌也可以合成，所以一般不缺乏。）分布：分布广泛，肠内细菌也可以

19、合成，所以一般不缺乏。泛酸（维生素泛酸（维生素b3） 是是coa（辅酶（辅酶a ）的组成成分。的组成成分。coa是脂酰基的载体。是脂酰基的载体。 nnnnh2noopohooopoohohohnhnoshohoohphoo巯基乙胺泛酸3-磷酸腺苷酸五、五、硫辛酸硫辛酸（1）硫辛酸是少数不属于维生素的辅酶。硫辛酸是）硫辛酸是少数不属于维生素的辅酶。硫辛酸是6,8-二硫辛酸，二硫辛酸， 有两种形式，即硫辛酸（氧化型）和二氢硫辛酸（还有两种形式，即硫辛酸（氧化型）和二氢硫辛酸（还原型）原型）.（2）硫辛酸是）硫辛酸是 -酮戊二酸脱氢酶系的辅酶之一，起传递酮戊二酸脱氢酶系的辅酶之一，起传递氢和转氢和转

20、 移酰基的作用。移酰基的作用。（3）肝、酵母中含量多）肝、酵母中含量多硫辛酸硫辛酸，含硫脂肪酸，有氧化和还原，含硫脂肪酸，有氧化和还原两种形式，既可以传递氢和电子，又两种形式，既可以传递氢和电子，又能转移脂酰基。能转移脂酰基。 六、六、 vb6与磷酸吡哆醛与磷酸吡哆醛（1）吡哆素）吡哆素(维生素维生素b6，包括吡哆醇、吡哆醛和吡哆胺，包括吡哆醇、吡哆醛和吡哆胺)。（2）磷酸吡哆素主要包括）磷酸吡哆素主要包括磷酸吡哆醛（磷酸吡哆醛（plp） 磷酸吡哆胺（磷酸吡哆胺（pmp）。）。（3）磷酸吡多素是转氨酶的辅酶，转氨酶通过磷酸吡多醛和磷酸）磷酸吡多素是转氨酶的辅酶，转氨酶通过磷酸吡多醛和磷酸 吡多

21、胺的相互转换，起转移氨基的作用。吡多胺的相互转换，起转移氨基的作用。（4）肠道细菌可以合成，一般不缺乏。长期酗酒和患结核病的）肠道细菌可以合成，一般不缺乏。长期酗酒和患结核病的 人应补充人应补充vb6。nh3chochoch2o p ohoohnh3choch2nh2ch2o p ohooh磷酸吡哆醛 磷酸吡哆胺七、七、生物素与羧化辅酶生物素与羧化辅酶(1)生物素的功能是作为生物素的功能是作为co2的传递体，在生物合成中起传递和固定的传递体，在生物合成中起传递和固定 co2的作用。的作用。(2)生物素是羧化酶的辅酶，它本身就是一种生物素是羧化酶的辅酶，它本身就是一种b族维生素族维生素b7。(3

22、)缺乏症：缺乏缺乏症：缺乏vb7，消瘦、皮炎、脱毛、神经过敏，一般不缺乏。，消瘦、皮炎、脱毛、神经过敏，一般不缺乏。hnnhcochh2cs(ch2)4cooh携带co2蛋白结合八、八、叶酸与四氢叶酸叶酸与四氢叶酸（1）四氢叶酸（）四氢叶酸（fh4、thf）是合成酶的辅酶，前体是维）是合成酶的辅酶，前体是维 生素生素b11。（2）四氢叶酸的主要作用是作为一碳基团，如）四氢叶酸的主要作用是作为一碳基团，如-ch3, -ch2-, -cho 等的载体，参与多种生物合成过程。等的载体，参与多种生物合成过程。（3）叶酸缺乏会导致贫血。）叶酸缺乏会导致贫血。（4）分布：青菜、肝、酵母等。）分布：青菜、肝

23、、酵母等。nnh2nohnnhhch2hhhnhconhchcoohch2ch2cooh九、九、 vb12与与b12辅酶辅酶（1）维生素）维生素b12又称为钴胺素。又称为钴胺素。5-脱氧腺苷钴氨素是脱氧腺苷钴氨素是 vb12在生物体内的活性形式，维生素在生物体内的活性形式，维生素b12辅酶。辅酶。（2）维生素）维生素b12辅酶的主要功能是作为变位酶的辅酶，辅酶的主要功能是作为变位酶的辅酶， 催化底物分子内基团催化底物分子内基团(主要为甲基主要为甲基)的变位反应。的变位反应。（3）肝、鱼、肉等且肠道细菌可以合成。）肝、鱼、肉等且肠道细菌可以合成。nnnnh2nonh2onh2nh2ooocooh

24、h2nonhorpoo-oonnhohhnh2hhoh氰钴胺酸：r= -cn羟钴胺酸：r= -oh甲钴胺酸：r= -ch35-脱氧腺苷钴胺酸：r=5-脱氧腺苷3+ 维生素维生素b12中心钴原子结合中心钴原子结合5-脱氧腺苷基称脱氧腺苷基称辅酶辅酶b12 ，为一些变位酶和转甲基酶的辅酶。为一些变位酶和转甲基酶的辅酶。 十、十、 维生素维生素c（1 1）称为抗坏血酸，缺乏时易患坏血病；过量容易产生尿）称为抗坏血酸，缺乏时易患坏血病；过量容易产生尿路结石。路结石。（2 2）vcvc的水溶液不稳定，热、碱、氧化剂均能使其破坏。的水溶液不稳定，热、碱、氧化剂均能使其破坏。（3 3）在体内参与氧化还原反应

25、，羟化反应。人体不能合成。）在体内参与氧化还原反应，羟化反应。人体不能合成。cccccch2ohohohohhohooccooohhohch2ohccc十一、维生素十一、维生素a（1）称为抗干眼病维生素）称为抗干眼病维生素（2） -胡萝卜素（胡萝卜素（va原）原）2va。（3）维生素维生素a分分a1, a2两种，是不饱和一元醇类。维生素两种，是不饱和一元醇类。维生素a1又称又称 为视黄醇，为视黄醇，a2称为脱氢视黄醇称为脱氢视黄醇（4）肝、蛋黄、胡萝卜、青菜、玉米中含量量较多。）肝、蛋黄、胡萝卜、青菜、玉米中含量量较多。ch2ohch2oha1a2十二、十二、 维生素维生素d（1）抗佝偻病的维生素）抗佝偻病的维生素（2）维生素）维生素d是固醇类化合物，主要有是固醇类化合物，主要有d2（麦角钙化醇）（麦角钙化醇）,d3（胆（胆 钙化醇）。它们由钙化醇）。它们由vd源源麦角固醇和胆固醇分别转化而来。麦角固醇和胆固醇分别转化而来。 （3）在生物体内，）在生物体内，d2和和d3本身不具有生物活性。它们在肝脏和肾本身不具有生物活性。它们在肝脏和肾 脏中进行羟化后，形成脏中进行羟化后，形成1，25-二羟基维生素二羟基维生素d。其中。其中1，25-二二 羟基维生素羟基维生素d3是生物活性最强的。是生物活性最强的。（4）调节钙磷的代谢，）调节钙磷的代谢， 使骨骼正常发育。使骨骼正常发育。