《酶与维生素》ppt课件

1、目目 录录酶的分子构造与功能酶的分子构造与功能 酶的命名与分类酶的命名与分类 酶促反响的特点与机制酶促反响的特点与机制 酶动力学酶动力学 酶活性调理酶活性调理 酶与生物医学的关系酶与生物医学的关系 维生素与辅酶维生素与辅酶 目目 录录酶的发现酶的发现1857年法国巴斯德年法国巴斯德-发酵是酵母细胞生命活动的结果发酵是酵母细胞生命活动的结果;1878年年Buchner等用酵母提取液实现了无细胞发酵，证明有等用酵母提取液实现了无细胞发酵，证明有生物催化剂的存在。生物催化剂的存在。1926年，年，Sumner从刀豆得到脲酶从刀豆得到脲酶urease结晶，并明确结晶，并明确其化学本质为蛋白质。其化学本

2、质为蛋白质。以后发现近万种酶，证明其化学本质都是蛋白质，因此，人以后发现近万种酶，证明其化学本质都是蛋白质，因此，人们不断以为生物催化剂的化学本质就是蛋白质。们不断以为生物催化剂的化学本质就是蛋白质。1980s，Cech和和Altman等人在研讨中发现，部分核酸也具等人在研讨中发现，部分核酸也具有催化作用，提出了核酶的概念，进一步扩展了生物催化剂有催化作用，提出了核酶的概念，进一步扩展了生物催化剂的范围。的范围。 目目 录录酶酶enzyme是生物催化剂是生物催化剂biocatalyst 体内生化反响均是由酶催化体内生化反响均是由酶催化 酶的偶联作用构成生物体内的代谢途径酶的偶联作用构成生物体内

3、的代谢途径SPE底物底物substrate产物产物 productSP1E1P2E2P3E3PxEx关键酶关键酶Key enzyme目目 录录第一节第一节 酶的分子构造与功能酶的分子构造与功能一、酶的分子组成一、酶的分子组成非蛋白部分：非蛋白部分：辅助因子辅助因子 (cofactor) 单纯酶单纯酶single enzyme纯蛋白纯蛋白结合酶结合酶conjugated enzyme 酶有机辅助因子又称为酶有机辅助因子又称为 辅酶辅酶 (coenzymes)，与维，与维生素生素(Vitamins)亲密相关。亲密相关。与酶蛋白结合严密，甚至是共价结合的辅助因子又被与酶蛋白结合严密，甚至是共价结合的

4、辅助因子又被称之为辅基称之为辅基(prosthetic groups) 目目 录录辅酶辅酶 与与 辅基辅基辅酶：在单一酶组成的反响体系中会随着酶促反响的进辅酶：在单一酶组成的反响体系中会随着酶促反响的进展不断被耗费，直到反响到达平衡，假设补充辅酶那么展不断被耗费，直到反响到达平衡，假设补充辅酶那么可以继续生成产物。可以继续生成产物。辅基：在酶促反响过程中通常不分开酶蛋白，在酶完成辅基：在酶促反响过程中通常不分开酶蛋白，在酶完成对底物的转化作用前后不会被耗费，本身构造也要恢复对底物的转化作用前后不会被耗费，本身构造也要恢复原状。在独立化学反响到达平衡后，补充辅基通常既不原状。在独立化学反响到达平

5、衡后，补充辅基通常既不能提高酶反响速度，也不能添加产物的生成。能提高酶反响速度，也不能添加产物的生成。目目 录录酶的必需基团酶的必需基团 essential groups：酶分子整体构：酶分子整体构象中对于酶发扬活性所必需的基团象中对于酶发扬活性所必需的基团 ；酶活性中心或活性部位酶活性中心或活性部位 active center，active site：酶的必需基团在在空间构造上彼此接近，组成：酶的必需基团在在空间构造上彼此接近，组成具有特定动态构象的部分空间构造，外形如口袋或裂穴，具有特定动态构象的部分空间构造，外形如口袋或裂穴，开口在酶分子外表，能与底物特异地结合并将之转化为开口在酶分子外

6、表，能与底物特异地结合并将之转化为产物；产物；二、酶的活性中心二、酶的活性中心 目目 录录底物结合基团底物结合基团substrate binding group：直接参：直接参与酶对底物的结合，构成酶与酶对底物的结合，构成酶-底物复合物底物复合物E-S complex；催化基团催化基团catalytic group：影响底物中某些化学：影响底物中某些化学键的稳定性或直接与底物发生化学反响，促进底物转变键的稳定性或直接与底物发生化学反响，促进底物转变成中间产物或产物。成中间产物或产物。必需基团必需基团essential groups目目 录录w1976国际生化学会国际生化学会IUB酶学委员会规定

7、：在特定的反酶学委员会规定：在特定的反响条件下，在响条件下，在25每分钟催化每分钟催化1mol底物转化为产物所需底物转化为产物所需的酶量为一个国际单位的酶量为一个国际单位 (international unit, IU)。w1979催量单位催量单位katal: 1催量催量1kat是指在对应条件下，是指在对应条件下，每秒钟使每秒钟使1mol底物转化为产物所需的酶量。底物转化为产物所需的酶量。w 1kat=6.0107 IU。w酶的比活性酶的比活性: w 为单位质量蛋白中的酶活性为单位质量蛋白中的酶活性(运用于酶提取运用于酶提取) 三、酶活性单位三、酶活性单位 目目 录录按照酶促反响的性质可分为六

8、大类：按照酶促反响的性质可分为六大类： 氧化复原酶类氧化复原酶类oxidoreductases 转移酶类转移酶类 (transfersaes) 水解酶类水解酶类 (hydrolases) 裂解酶类或裂合酶类裂解酶类或裂合酶类lyases异构酶类异构酶类 (isomerases)合成酶类或衔接酶类合成酶类或衔接酶类ligases 第二节第二节 酶的命名与分类酶的命名与分类 目目 录录1. 氧化复原酶类氧化复原酶类oxidoreductasesE.C. (enzyme commission) Number: 1.1 -OH 1.2 C=O 1.3 CH-CH一、酶的分类一、酶的分类 目目 录录2.

9、 转移酶类转移酶类 (transfersaes) E.C. Number: 2.1 C1 groups 2.2 aldehydic or ketonic residues 2.3 Acyltransferases 2.6 Aminotransferases 2.7 P-containing groups目目 录录3. 水解酶类水解酶类(hydrolases) E.C. Number 3.1 Cleaving ester linkage 3.1.1 Carboxylic ester hydrolases 3.1.3 Phosphoric monoester hyrolases目目 录录 4. 裂

10、解酶类或裂合酶类裂解酶类或裂合酶类lyases 5. 异构酶类异构酶类(isomerases) 目目 录录合成酶类或衔接酶类合成酶类或衔接酶类ligases E.C. Number 6.1 Forming C-O bonds 6.2 Forming C-S bonds 6.3 Forming C-N bonds 6.4 Forming C-C bonds 目目 录录 EC编编 号号 引荐称号引荐称号 系统称号系统称号 催化反响催化反响1.1.1.1 醇脱氢酶醇脱氢酶 乙醇乙醇: NAD+ 氧化复原酶氧化复原酶 乙醇乙醇+ NAD+ 乙醛乙醛+NADH+H+ 2.6.1.2 丙氨酸氨基转移酶丙氨

11、酸氨基转移酶 Glu:丙酮酸转氨酶丙酮酸转氨酶 Glu +丙酮酸丙酮酸 Ala +-酮戊二酸酮戊二酸 3.1.1.7 乙酰胆碱酯酶乙酰胆碱酯酶 乙酰胆碱水解酶乙酰胆碱水解酶 乙酰胆碱乙酰胆碱 + H2O 胆碱胆碱 + 乙酸乙酸4.2.1.2 延胡索酸酶延胡索酸酶 延胡索酸水化酶延胡索酸水化酶 延胡索酸延胡索酸+ H2O 琥珀酸琥珀酸5.3.1.1 磷酸丙糖异构酶磷酸丙糖异构酶 磷酸丙糖异构酶磷酸丙糖异构酶 3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮6.3.1.1 天冬酰胺合成酶天冬酰胺合成酶 天冬氨酸天冬氨酸: NH3: ATP合成酶合成酶 Asp + ATP + NH3 Asn +

12、ADP +Pi二、酶的命名二、酶的命名 目目 录录极高的催化效率极高的催化效率 高度专注性高度专注性对环境要素敏感对环境要素敏感活性可调理活性可调理 第三节第三节 酶促反响的特点与机制酶促反响的特点与机制 一、酶催化作用的特点一、酶催化作用的特点目目 录录 酶的高催化效率：降低反响的活化能酶的高催化效率：降低反响的活化能脲酶催化尿素水脲酶催化尿素水解速度比解速度比H+催催化作用高化作用高7106倍。倍。酶底物结合以酶底物结合以更高效率构成过更高效率构成过渡态，从而实现渡态，从而实现高效的催化作用。高效的催化作用。 目目 录录酶专注性或特异性酶专注性或特异性specificity 酶对底物具有明

13、确选择性，且只催化预定的化学反响，生酶对底物具有明确选择性，且只催化预定的化学反响，生成具有确定构造的产物，这种对底物的选择性和生成确成具有确定构造的产物，这种对底物的选择性和生成确定产物的性质称为酶专注性或特异性定产物的性质称为酶专注性或特异性 。特异性可按高低分：绝对专注性和相对专注性，特异性可按高低分：绝对专注性和相对专注性，如脲酶如脲酶urease仅能催化尿素水解生成仅能催化尿素水解生成CO2和和NH3；消化蛋白的胰蛋白酶、糜蛋白酶和弹性蛋白酶，均可水消化蛋白的胰蛋白酶、糜蛋白酶和弹性蛋白酶，均可水解多种蛋白质，但通常只断裂肽链中特定氨基酸对应的解多种蛋白质，但通常只断裂肽链中特定氨基

14、酸对应的肽键。肽键。 目目 录录蛋白水解酶中心部分空间构造与酶的专注性蛋白水解酶中心部分空间构造与酶的专注性 选择性水解多肽链中选择性水解多肽链中Arg/Lys的羧基肽键的羧基肽键 选择性水解肽链中选择性水解肽链中芳香族氨基酸芳香族氨基酸Phe、Tyr和和Trp残基的羧基肽键残基的羧基肽键内陷更浅，所以内陷更浅，所以只能作用于侧链只能作用于侧链较短的氨基酸残较短的氨基酸残基参与的肽键基参与的肽键 目目 录录立体异构体专注性立体异构体专注性 只能作用于立体异构体中的某一种，或生成产只能作用于立体异构体中的某一种，或生成产物只具有相应的某种立体构造。物只具有相应的某种立体构造。如：延胡索酸酶仅催化

15、反丁烯二酸即延胡索如：延胡索酸酶仅催化反丁烯二酸即延胡索酸水化成苹果酸，对顺丁烯二酸那么无作用。酸水化成苹果酸，对顺丁烯二酸那么无作用。 光学异构体专注性光学异构体专注性 如：乳酸脱氢酶如：乳酸脱氢酶LDH只能催化只能催化L-乳酸脱氢乳酸脱氢生成丙酮酸，而不能作用于生成丙酮酸，而不能作用于D-乳酸，催化丙酮乳酸，催化丙酮酸复原生成乳酸时，也只生成酸复原生成乳酸时，也只生成L-乳酸而不生成乳酸而不生成D-乳酸。乳酸。目目 录录酶的化学本质是蛋白质，其发扬活性依赖于其特有的空酶的化学本质是蛋白质，其发扬活性依赖于其特有的空间动态构象，因此酶只需在较温暖条件下才干有效发间动态构象，因此酶只需在较温暖

16、条件下才干有效发扬其催化作用。扬其催化作用。一切可改动蛋白质构象的物质和环境条件，如一切可改动蛋白质构象的物质和环境条件，如: 溶液中的溶液中的pH、反响体系的温度、有机溶剂、氧化剂等，都对酶、反响体系的温度、有机溶剂、氧化剂等，都对酶的活性有明显影响。的活性有明显影响。 酶活性对环境要素的敏感性酶活性对环境要素的敏感性 目目 录录生物细胞调控代谢生物细胞调控代谢-经过调理酶活性来实施，尤其是经过调理酶活性来实施，尤其是限速酶活性。限速酶活性。酶构造活性的调理酶构造活性的调理: 一是经过抑制剂和激动剂改动酶一是经过抑制剂和激动剂改动酶的活性，另一是经过化学共价修饰改动酶的构造以调的活性，另一是

17、经过化学共价修饰改动酶的构造以调理酶的活性，如酶的磷酸化或去磷酸化共价修饰而改理酶的活性，如酶的磷酸化或去磷酸化共价修饰而改动活性。动活性。酶总量活性的调理酶总量活性的调理:经过改动酶的表达量而影响酶经过改动酶的表达量而影响酶的总体活性，经过对酶生物合成的诱导与阻遏作用对的总体活性，经过对酶生物合成的诱导与阻遏作用对酶量进展调理。酶量进展调理。酶活性的可调理性酶活性的可调理性 目目 录录 各种酶详细的作用机制不尽一样，且还有许多不确定之处，但存各种酶详细的作用机制不尽一样，且还有许多不确定之处，但存有共性，即酶在催化反响过程中，都需求先与底物结合，构成有共性，即酶在催化反响过程中，都需求先与底

18、物结合，构成过渡态过渡态(transition state)复合物后，再转变为酶与产物的复合复合物后，再转变为酶与产物的复合物，再释放产物并复原酶分子，使酶分子可以再进展另一次催物，再释放产物并复原酶分子，使酶分子可以再进展另一次催化反响酶催化循环。化反响酶催化循环。 酶降低反响的活化能是经过与底物结合成酶底物复合物酶降低反响的活化能是经过与底物结合成酶底物复合物enzyme-substrate complex, ES复合物实现的。复合物实现的。 二、酶催化机制二、酶催化机制S EE - SPE目目 录录酶与底物相互接近时，经过相互诱导、相互变形和相互酶与底物相互接近时，经过相互诱导、相互变形

19、和相互顺应，才使酶与底物相互结合构成顺应，才使酶与底物相互结合构成ES复合物，此即诱导复合物，此即诱导契合学说契合学说(induced-fit theory) 酶与底物诱导契合酶与底物诱导契合 己糖激酶与葡萄糖结合的诱导契合己糖激酶与葡萄糖结合的诱导契合 目目 录录许多酶在催化过程中，先与底物分子共价结合，构成特殊的共价构许多酶在催化过程中，先与底物分子共价结合，构成特殊的共价构造的中间产物，再转变成终产物。造的中间产物，再转变成终产物。共价催化也常发生在双底物反响中，酶活性中心的结合基团可较某共价催化也常发生在双底物反响中，酶活性中心的结合基团可较某一底物更易攻击另一底物，首先构成以共价结合

20、的酶底物中间产物，一底物更易攻击另一底物，首先构成以共价结合的酶底物中间产物，再和第二种底物分子结合反响。再和第二种底物分子结合反响。共价催化主要有两类共价催化主要有两类: 亲核共价催化亲核共价催化(covalent nucleophilic catalysis)与亲电共价催化与亲电共价催化(covalent electrophilic catalysis)。 共价催化共价催化 亲核共价催化酶底物共价复合物的构成亲核共价催化酶底物共价复合物的构成目目 录录普通催化剂常仅有一种解离形状，只能进展酸催化，或碱催化；普通催化剂常仅有一种解离形状，只能进展酸催化，或碱催化； 酶是两性电解质，同一种酶经

21、常兼有酸、碱双重催化作用。酶是两性电解质，同一种酶经常兼有酸、碱双重催化作用。酸碱催化可分为两类：特异酸碱催化和普通酸碱催化。酸碱催化可分为两类：特异酸碱催化和普通酸碱催化。特异性催化由氢离子和氢氧根离子进展的催化，酶的催化速率特异性催化由氢离子和氢氧根离子进展的催化，酶的催化速率常数直接受缓冲溶液常数直接受缓冲溶液pH影响，但不受缓冲容量的影响。影响，但不受缓冲容量的影响。普通酸碱催化由酸碱分子参与的催化，在催化反响跃迁过程中，普通酸碱催化由酸碱分子参与的催化，在催化反响跃迁过程中，缓冲溶液可作为质子的受体或供体，因此酶的催化速率常数受缓冲缓冲溶液可作为质子的受体或供体，因此酶的催化速率常数

22、受缓冲容量影响。容量影响。 酸碱催化酸碱催化 酸碱催化酸碱催化 目目 录录全酶中金属离子的作用机制很复杂，目前主要有以下几个方面认识：全酶中金属离子的作用机制很复杂，目前主要有以下几个方面认识： (1)金属离子可作为酶活性中心的催化基团直接参与传送电子等催化金属离子可作为酶活性中心的催化基团直接参与传送电子等催化反响；反响；(2)金属离子与酶蛋白结合后，可稳定酶发扬其催化作用所需求的活金属离子与酶蛋白结合后，可稳定酶发扬其催化作用所需求的活性构象；性构象；(3)金属离子结合在酶蛋白上，经过中和酶与底物结合的部分环境的金属离子结合在酶蛋白上，经过中和酶与底物结合的部分环境的负电荷，以降低静电排斥

23、力而促进对底物的结合；负电荷，以降低静电排斥力而促进对底物的结合；(4)金属离子作为辅助底物经过特定方式衔接酶与底物，便于酶对底金属离子作为辅助底物经过特定方式衔接酶与底物，便于酶对底物的识别。物的识别。 金属离子催化金属离子催化 目目 录录在多分子反响中，反响物底物之间必需以正确的方向发生碰撞，才有在多分子反响中，反响物底物之间必需以正确的方向发生碰撞，才有能够构成具有所需求分子取向的过度态。满足此要求的碰撞称为有效碰撞。能够构成具有所需求分子取向的过度态。满足此要求的碰撞称为有效碰撞。底物和辅助因子按特定顺序和特定空间定向结合到酶的活性中心，使它们底物和辅助因子按特定顺序和特定空间定向结合

24、到酶的活性中心，使它们相互接近而获得有利于反响进展的正确定向，提高底物分子发生有效碰撞相互接近而获得有利于反响进展的正确定向，提高底物分子发生有效碰撞的几率，这种作用称为临近效应的几率，这种作用称为临近效应proximity。临近效应与外表效应临近效应与外表效应 咪唑催化的乙酸对硝基苯酯的水解反响，咪唑催化的乙酸对硝基苯酯的水解反响，分子内反响速度为分子间反响速度的分子内反响速度为分子间反响速度的24倍倍 。目目 录录化学反响速度和酶促反响速度化学反响速度和酶促反响速度底物浓度对酶促反响速度的影响底物浓度对酶促反响速度的影响 酶反响速度方程酶反响速度方程 米氏方程米氏方程酶浓度对反响速度的影响

25、酶浓度对反响速度的影响 温度对反响速度的影响温度对反响速度的影响pH对反响速度的影响对反响速度的影响 抑制剂对酶促反响速度的影响抑制剂对酶促反响速度的影响 激活剂对酶活性的影响激活剂对酶活性的影响 第四节第四节 酶动力学酶动力学 目目 录录initial rate 酶促反响进程曲线酶促反响进程曲线progress curve 一、化学反响速度和酶促反响速度一、化学反响速度和酶促反响速度测定化学反响速度常测定初速度测定化学反响速度常测定初速度 目目 录录二、底物浓度对酶促反响速度的影响二、底物浓度对酶促反响速度的影响 酶促反响速度的酶促反响速度的底物饱和景象底物饱和景象 目目 录录ES 生成速度

26、生成速度: vfVf = k1E S = k1 (ET-ES)SES 耗费速度耗费速度: vd稳态时稳态时: vf = vd Vd = k-1ES + k2ES= ES(k-1+ k2)k1 (ET-ES)S= ES(k-1+ k2) (ET-ES)S (k-1+ k2)ESk1= (k-1+ k2)/ k1 = Km -Michaelis Constatn ETS-ESS=KmES; ETS = ES (Km+S) ETSKm+ SES= v = k2ES; k2ET=Vmax Michaelis-Menten Equation:米氏方程米氏方程 v VmaxSKm+ S=目目 录录动力学行

27、为可以用米氏方程描画的酶又称为米氏酶动力学行为可以用米氏方程描画的酶又称为米氏酶 米氏常数米氏常数Km反映酶与底物的亲和力反映酶与底物的亲和力 米氏方程中动力学参数的意义米氏方程中动力学参数的意义 Km = S Km在数值上等于酶促反响速度为最大反响速度一半时对应在数值上等于酶促反响速度为最大反响速度一半时对应的底物浓度。的底物浓度。Km值也反映了酶对底物的亲和力：值也反映了酶对底物的亲和力：Km值愈大，反响达最大值愈大，反响达最大所需的底物浓度愈大，因此酶对底物的亲合力越小；所需的底物浓度愈大，因此酶对底物的亲合力越小；Km值值愈小，酶与底物的亲和力愈高。愈小，酶与底物的亲和力愈高。 目目

28、录录Vmax和和k2kcat的意义的意义 在特定的酶促反响体系中，最大反响速度在特定的酶促反响体系中，最大反响速度Vmax是酶完全被底物是酶完全被底物 饱和时的反响速度，饱和时的反响速度， Vmax= k2E Vmax和和E 成线性关系，成线性关系， 所以所以Vmax同酶浓度同酶浓度E呈正比，而与底物浓度无关呈正比，而与底物浓度无关; 而直线的斜率为而直线的斜率为k2，为一级反响速率常数，表示当酶被底物饱，为一级反响速率常数，表示当酶被底物饱和时每秒钟每个酶分子转换底物的分子数，和时每秒钟每个酶分子转换底物的分子数，k2值越大，表示酶的值越大，表示酶的催化效率越高。催化效率越高。k2这个常数又

29、叫做转换数，通常称为催化常数这个常数又叫做转换数，通常称为催化常数catalytic canstant，Kcat。目目 录录酶动力学参数的测定酶动力学参数的测定 v VmaxSKm+ S=Lineweaver-Burk作图法作图法目目 录录三、酶浓度对酶促反响速度的影响三、酶浓度对酶促反响速度的影响 四、温度对反响速度的影响四、温度对反响速度的影响最适温度明显遭到测定要素的影响，不是酶的特征常数。最适温度明显遭到测定要素的影响，不是酶的特征常数。 目目 录录五、五、pH对反响速度的影响对反响速度的影响不同酶的最适不同酶的最适pH普通不同，但最适普通不同，但最适pH不是酶特征常数，它受底物种不是

30、酶特征常数，它受底物种类与浓度、缓冲离子种类与浓度以及酶的纯度等多种要素影响类与浓度、缓冲离子种类与浓度以及酶的纯度等多种要素影响 。目目 录录酶抑制剂：凡能使酶的催化活性下降而不引起酶蛋白质酶抑制剂：凡能使酶的催化活性下降而不引起酶蛋白质构象发生非常显著变化的物质称为酶抑制剂构象发生非常显著变化的物质称为酶抑制剂(inhibitor)。 据抑制剂与酶结合的严密程度和相互作用的化学本质，据抑制剂与酶结合的严密程度和相互作用的化学本质，酶的抑制造用分为可逆性抑制酶的抑制造用分为可逆性抑制 irreversible inhibition与不可逆性抑制与不可逆性抑制 irreversible inh

31、ibition。 六、抑制剂对反响速度的影响六、抑制剂对反响速度的影响目目 录录抑制剂以共价键与酶必需基团结合使酶失去活性，用透析、超滤等抑制剂以共价键与酶必需基团结合使酶失去活性，用透析、超滤等方法除去剩余抑制剂后，抑制效应不能逆转，这类作用称为不可逆方法除去剩余抑制剂后，抑制效应不能逆转，这类作用称为不可逆性抑制造用性抑制造用irreversible inhibition，抑制剂为不可逆抑制剂，抑制剂为不可逆抑制剂irreversible inhibitor。据抑制剂对酶分子上氨基酸残基反响的选择性，可以分为专注性不据抑制剂对酶分子上氨基酸残基反响的选择性，可以分为专注性不可逆抑制剂可逆抑

32、制剂 ( specific irreversible inhibitor )和非专注不可逆抑和非专注不可逆抑制剂制剂(non-specific irreversible inhibitor)。 不可逆性抑制造用不可逆性抑制造用 irreversible inhibition 目目 录录可逆抑制造用可逆抑制造用 reversible inhibition：抑制剂以非共：抑制剂以非共价键与酶或酶价键与酶或酶-底物复合物的特定区域可逆结合成复合底物复合物的特定区域可逆结合成复合物，并使酶活性降低甚至消逝，采用透析或超滤将未物，并使酶活性降低甚至消逝，采用透析或超滤将未结合抑制剂除去，那么抑制剂和酶蛋

33、白复合物解离，结合抑制剂除去，那么抑制剂和酶蛋白复合物解离，同时酶活性逐渐恢复。同时酶活性逐渐恢复。 据可逆抑制剂同酶结合后对酶动力学的改动，可逆抑据可逆抑制剂同酶结合后对酶动力学的改动，可逆抑制造用可分为：竞争性抑制、非竞争性抑制和反竞争制造用可分为：竞争性抑制、非竞争性抑制和反竞争性抑制。性抑制。 可逆抑制造用可逆抑制造用 reversible inhibition 目目 录录竞争性抑制造用竞争性抑制造用 competitive inhibitionSSmmaxKVV1 +KiISSmmaxKVV1 +KiI1 +KiI酶表观酶表观Km增大增大 酶表观酶表观Vmax不变不变目目 录录非竞争

34、性抑制造用非竞争性抑制造用 noncompetitive inhibition酶表观酶表观Vmax降低降低 酶表观酶表观Km 不变不变VmaxSV =(Km+ S)1 + KiIVmaxSV =(Km+ S)1 + KiI1 + KiI目目 录录反竞争性抑制造用反竞争性抑制造用 uncompetitive inhibition酶表观酶表观Km降低降低 酶表观酶表观Vmax降低降低 SSmmaxKVV1 +KiISS SmmaxKVV1 +KiI1 +KiI目目 录录经过特定机制使酶由无活性变为有活性或使酶活性添经过特定机制使酶由无活性变为有活性或使酶活性添加的物质称为酶激活剂加的物质称为酶激活

35、剂activator；酶的激活剂最常见的是金属离子，如酶的激活剂最常见的是金属离子，如Mg2+、K+、Mn2+等；等；有些酶没有激活剂那么没有活性，即此激活剂是酶发有些酶没有激活剂那么没有活性，即此激活剂是酶发扬催化作用必需的，称为必需激活剂；扬催化作用必需的，称为必需激活剂；有些酶在激活剂不存在时仍有一定的催化活性，这类有些酶在激活剂不存在时仍有一定的催化活性，这类激活剂称为非必需激活剂。激活剂称为非必需激活剂。 七、激活剂对酶活性的影响七、激活剂对酶活性的影响目目 录录除了酶活性可受抑制剂或激动剂的影响外，细胞可经除了酶活性可受抑制剂或激动剂的影响外，细胞可经过改动酶蛋白的构造来调理酶活性

36、，其中包括酶原的过改动酶蛋白的构造来调理酶活性，其中包括酶原的激活，同工酶构成，化学修饰和别构效应等。激活，同工酶构成，化学修饰和别构效应等。 第五节第五节 酶活性调理酶活性调理 目目 录录无活性的酶前体称做酶原无活性的酶前体称做酶原zymogen。酶原转变成有活性酶的过程称为酶原激活酶原转变成有活性酶的过程称为酶原激活zymogen acticvation，也称为酶解激活。，也称为酶解激活。酶原激活过程实践上是酶活性中心构成或暴露的过程。酶原激活过程实践上是酶活性中心构成或暴露的过程。 一、酶原激活一、酶原激活目目 录录同工酶同工酶isoenzyme：在同一个体内的可催化一样化学反响，而分：

37、在同一个体内的可催化一样化学反响，而分子构造、理化性质及免疫学特性不同的一组酶。子构造、理化性质及免疫学特性不同的一组酶。同工酶是生物进化顺应环境的产物，由不同基因编码，或从同一基因同工酶是生物进化顺应环境的产物，由不同基因编码，或从同一基因转录后，因翻译差别所得的不同多肽链组成。转录后，因翻译差别所得的不同多肽链组成。同工酶由于多肽链或亚基的特性差别，通常动力学特征不同。同工酶由于多肽链或亚基的特性差别，通常动力学特征不同。同工酶在机体内分布存在明显的组织特异性或亚细胞构造特异性。同工酶在机体内分布存在明显的组织特异性或亚细胞构造特异性。同工酶在组织或细胞内的定位通常和对应组织或细胞区域的代

38、谢作用同工酶在组织或细胞内的定位通常和对应组织或细胞区域的代谢作用相一致，但这些部位对代谢速率需求有一定差别，同工酶的构成是机相一致，但这些部位对代谢速率需求有一定差别，同工酶的构成是机体顺应组织细胞代谢需求的进化结果，也是机体调理酶活性的一种根体顺应组织细胞代谢需求的进化结果，也是机体调理酶活性的一种根本方式。本方式。 二、同工酶二、同工酶目目 录录LDH1 LDH2 LDH3 LDH4 LDH5乳酸脱氢酶乳酸脱氢酶lactate dehydrogenase, LDH同工酶为四聚体，同工酶为四聚体，有两种亚基，骨骼肌型有两种亚基，骨骼肌型M型和心肌型型和心肌型H型，受不同型，受不同基因的控制

39、。基因的控制。 心肌心肌肝脏肝脏肺肺同工酶的检测在临床医学具有重要的鉴别诊断价值同工酶的检测在临床医学具有重要的鉴别诊断价值目目 录录三、酶的共价修饰与级联效应三、酶的共价修饰与级联效应酶蛋白肽链上的一些基团在特定酶催化下可与某种化学酶蛋白肽链上的一些基团在特定酶催化下可与某种化学基团发生共价结合而被修饰，衔接在酶蛋白氨基酸残基基团发生共价结合而被修饰，衔接在酶蛋白氨基酸残基上的特定化学基团，也可以经过在对应酶作用下与其它上的特定化学基团，也可以经过在对应酶作用下与其它化合物反响而从酶蛋白上零落。这两种相反变化都能改化合物反响而从酶蛋白上零落。这两种相反变化都能改动酶的活性，此景象称为酶共价修

40、饰动酶的活性，此景象称为酶共价修饰covalent modification或化学修饰或化学修饰(chemical modification)。 PProOHProOP+目目 录录ProOHProOPATPADPProtein kinaseH2OPphosphoprotein phosphatasedephosphorylationphosphorylation目目 录录酶级联效应酶级联效应 酶的修饰需由另一种酶催化，由多种酶串联成一系列延续酶的修饰需由另一种酶催化，由多种酶串联成一系列延续的酶催化酶的修饰反响，可以使最终酶的催化效应获得极的酶催化酶的修饰反响，可以使最终酶的催化效应获得极度放

41、大，这种效应称为酶级联效应度放大，这种效应称为酶级联效应enzyme cascade 目目 录录四、别构酶四、别构酶体内一些代谢物可以与对应酶分子活性中心或活性中体内一些代谢物可以与对应酶分子活性中心或活性中心以外的特定部位可逆地结合，使酶活性中心构象发心以外的特定部位可逆地结合，使酶活性中心构象发生改动，并改动其催化才干，这种效应称为酶的别构生改动，并改动其催化才干，这种效应称为酶的别构效应效应allosterism ；可表现出别构效应的酶称别构酶可表现出别构效应的酶称别构酶(allosteric enzyme) VS米氏酶别构酶VS米氏酶别构酶目目 录录五、酶含量的调理五、酶含量的调理DN

42、AmRNAPro诱导剂诱导剂(inducer)诱导作用诱导作用 induction 阻遏作用阻遏作用repression阻遏物阻遏物(repressor) E目目 录录一、酶与疾病的发生一、酶与疾病的发生二、酶与疾病的诊断二、酶与疾病的诊断 三、酶与疾病的治疗三、酶与疾病的治疗四、酶在生物医学研讨等方面的运用四、酶在生物医学研讨等方面的运用第六节第六节 酶与生物医学的关系酶与生物医学的关系目目 录录维生素是维持机体正常生命活动所必需的一类小分子维生素是维持机体正常生命活动所必需的一类小分子有机化合物，但在体内不能合成，或合成量甚微，不有机化合物，但在体内不能合成，或合成量甚微，不能满足机体需求

43、，必需由食物供应。能满足机体需求，必需由食物供应。维生素种类多，按溶解度不同可分为水溶性维生素维生素种类多，按溶解度不同可分为水溶性维生素water soluble vitamin和脂溶性维生素和脂溶性维生素lipid soluble vitamin。在人体内维生素或其代谢产物可以作为辅酶参与物质在人体内维生素或其代谢产物可以作为辅酶参与物质代谢作用，有些还具有激素样的特殊作用。代谢作用，有些还具有激素样的特殊作用。 第七节第七节 维生素与辅酶维生素与辅酶目目 录录水溶性维生素水溶性维生素: B族维生素、维生素族维生素、维生素C和硫辛酸等，和硫辛酸等，B族维生素有族维生素有B1、B2、B6、P

44、P、泛酸、生物素、叶、泛酸、生物素、叶酸和酸和B12，都属于含氮化合物。，都属于含氮化合物。水溶性维生素容易随尿排出，摄入过量时不易发生蓄水溶性维生素容易随尿排出，摄入过量时不易发生蓄积中毒，另外也因体内储存较少，如继续摄入量过低，积中毒，另外也因体内储存较少，如继续摄入量过低，易呵斥体内缺乏，并致代谢异常。易呵斥体内缺乏，并致代谢异常。 一、水溶性维生素与辅酶一、水溶性维生素与辅酶 目目 录录表表4-1 主要有机辅助因子和其在酶催化过程中转移的基团主要有机辅助因子和其在酶催化过程中转移的基团氢氢原原子子 被转移基团被转移基团 辅酶或辅基辅酶或辅基 所含维生素所含维生素 NAD+尼克酰胺腺嘌呤

45、二核苷酸尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸 尼克酰胺尼克酰胺(VitPP) NADP+尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸 尼克酰胺尼克酰胺(VitPP) FMN黄素单核苷酸黄素单核苷酸 核黄素核黄素VitB2 FAD黄素腺嘌呤二核苷酸黄素腺嘌呤二核苷酸 核黄素核黄素VitB2 硫辛酸硫辛酸 硫辛酸硫辛酸 醛基醛基 TPP焦磷酸硫胺素焦磷酸硫胺素 硫胺素硫胺素VitB1酰基酰基 辅酶辅酶ACoASH 泛酸泛酸 烷基烷基 钴胺素辅酶类钴胺素辅酶类 钴胺素钴胺素VitB12二氧化碳二氧化碳 生物素生物素 生物素生物素氨基氨基 磷酸吡哆醛磷酸吡哆醛 吡哆醛吡哆醛VitB6一碳单位一碳单位 四氢叶

46、酸四氢叶酸 叶酸叶酸 目目 录录OHOHOCONH2NO-POO-OCH2ONNNNNH3OHOHOPOOCH2Vpp尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸NAD+尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸NADP+OH 假设为假设为OPO32-,那么为那么为NADP+尼克酰胺尼克酰胺(VitPP)NR+CONH2NRCONH2HH+2H+2H+H+2e-2e目目 录录NNNHNCH2H3CH3COO (CHOH)3CH2OPOO-POO-OCH2 ONNNNH3NOOH OHVB2AMPFMNFAD黄素单核苷酸黄素单核苷酸 (FMN)黄素腺嘌呤二核苷酸黄素腺嘌呤二核苷酸 (F

47、AD) NNNHNH3CH3CROONHNOOHNNH3CH3CR_2H+2HFMNFMNH2FADFADH2或或目目 录录VB1噻唑嘧啶NSCH3CH2CH2O POO-O P O-OONNH3CNH2CH2焦磷酸硫胺素焦磷酸硫胺素TPPNNNNNH3CH2NHCH2SHCOCH2CH2NHCOCHCH3CCH2OPOOO-POO-OOHCH3CH2OOHOPO32-泛酸巯基乙胺AMP4磷酸泛酰巯基乙胺(ACP 酰基载体蛋白)泛酸泛酸:COA目目 录录维生素维生素B1(硫胺素硫胺素, thiamine)缺乏时，导致神经组织能量缺乏，同时磷缺乏时，导致神经组织能量缺乏，同时磷酸戊糖途径代谢妨碍

48、，使神经细胞膜鞘磷脂合成受影响，典型病症是酸戊糖途径代谢妨碍，使神经细胞膜鞘磷脂合成受影响，典型病症是外周多发性神经炎，四肢肌肉麻木萎缩，消化道那么出现胃肠蠕动缓外周多发性神经炎，四肢肌肉麻木萎缩，消化道那么出现胃肠蠕动缓慢，消化不良，食欲不振等病症，总称为脚气病慢，消化不良，食欲不振等病症，总称为脚气病(beriberi)。维生素维生素B2(核黄素核黄素,riboflavin缺乏时，可引起口角炎、唇炎、舌炎、缺乏时，可引起口角炎、唇炎、舌炎、阴囊炎、眼睑炎等症。阴囊炎、眼睑炎等症。胺维生素胺维生素PP(尼克酸和烟酰尼克酸和烟酰)缺乏引起糙皮病缺乏引起糙皮病pellagra，主要表现为，主要表

49、现为暴露于阳光的皮肤出现对称性皮炎、腹泻和痴呆。暴露于阳光的皮肤出现对称性皮炎、腹泻和痴呆。维生素维生素B6 (吡哆醇吡哆醇pyridoxine,吡哆醛吡哆醛pyridoxal, 吡哆胺吡哆胺pyridoxamine) 促进神经递质的生成，利于神经兴奋与抑制的调理。临床上常用维生促进神经递质的生成，利于神经兴奋与抑制的调理。临床上常用维生素素B6治疗神经官能症、小儿惊厥和妊娠呕吐。治疗神经官能症、小儿惊厥和妊娠呕吐。 维生素与临床维生素与临床目目 录录叶酸叶酸(folic acid, FA) 蝶呤啶蝶呤啶 对氨基苯甲酸对氨基苯甲酸 谷氨酸谷氨酸 10FH4为一碳单位载体，其分子内部为一碳单位载

50、体，其分子内部N5、N10 两个氮原子能与各两个氮原子能与各种方式的一碳单位结合。种方式的一碳单位结合。一碳单位在体内参与多种物质的合成，如嘌呤、嘧啶核苷酸等。一碳单位在体内参与多种物质的合成，如嘌呤、嘧啶核苷酸等。叶酸缺乏，叶酸缺乏，DNA合成原料减少，骨髓幼红细胞合成原料减少，骨髓幼红细胞DNA合成受阻，合成受阻，细胞分裂速度降低，细胞体积增大，构成巨幼红细胞性贫血。细胞分裂速度降低，细胞体积增大，构成巨幼红细胞性贫血。 目目 录录因因B12与叶酸之间的亲密与叶酸之间的亲密关系，缺乏关系，缺乏B12的个体也的个体也经常表现出经常表现出FH4缺乏的病缺乏的病症，出现巨幼红细胞性症，出现巨幼红

51、细胞性贫血。贫血。 B12缺乏可干扰脂肪酸合缺乏可干扰脂肪酸合成，导致脂肪酸合成异成，导致脂肪酸合成异常，甚至引起髓鞘变性常，甚至引起髓鞘变性退化，出现进展性脱髓退化，出现进展性脱髓鞘等神经组织病变鞘等神经组织病变 维生素维生素B12 (钴胺素钴胺素cobalamine) 目目 录录维生素维生素C作为多种羟化酶的辅助因子，参与体内多种作为多种羟化酶的辅助因子，参与体内多种羟化反响胶原合成，激素转化等；羟化反响胶原合成，激素转化等；维生素维生素C具复原性，有抗氧化作用解毒等；具复原性，有抗氧化作用解毒等； 维生素维生素C缺乏时患坏血病，由于胶原蛋白合成妨碍，缺乏时患坏血病，由于胶原蛋白合成妨碍，

52、使微血管通透性添加，柔韧性降低，血管易于破裂，使微血管通透性添加，柔韧性降低，血管易于破裂，出现皮下出血、伤口和溃疡不愈。出现皮下出血、伤口和溃疡不愈。 维生素维生素C (抗坏血酸抗坏血酸, ascorbic acid) 目目 录录脂溶性维生素包括脂溶性维生素包括A、D、E、K四种，它们不溶于水，四种，它们不溶于水，只溶于脂溶剂。只溶于脂溶剂。脂溶性维生素在食物中与脂类共存，共吸收。吸收后脂溶性维生素在食物中与脂类共存，共吸收。吸收后的脂溶性维生素与脂蛋白或某些特殊蛋白结合而运输。的脂溶性维生素与脂蛋白或某些特殊蛋白结合而运输。脂溶性维生素可在体内储存，排泄缓慢，假设脂溶性脂溶性维生素可在体内储存，排泄缓慢，假设脂