生物化学ppt-第三章酶资料

1、生物化学ppt-第三章酶反应总能量改变反应总能量改变 非催化反应活化能非催化反应活化能 酶促反应酶促反应 活化能活化能 一般催化剂催一般催化剂催化反应的活化能化反应的活化能 能能量量 反反 应应 过过 程程 底物底物 产物产物 酶促反应活化能的改变酶促反应活化能的改变 活化能活化能：底物分子从初态转变到活化态所需的能量底物分子从初态转变到活化态所需的能量。 酶促反应受多种因素的调控，以适应机体对不酶促反应受多种因素的调控，以适应机体对不断变化的内外环境和生命活动的需要。其中包括三断变化的内外环境和生命活动的需要。其中包括三方面的调节。方面的调节。n 对酶生成与降解量的调节对酶生成与降解量的调节

2、n 酶催化效力的调节酶催化效力的调节n 通过改变底物浓度对酶进行调节等通过改变底物浓度对酶进行调节等1 结构专一性结构专一性 概念概念：酶对所催化的分子（酶对所催化的分子（底物底物，Substrate）化化学结构的特殊要求和选择学结构的特殊要求和选择 类别类别：绝对专一性绝对专一性和和相对专一性相对专一性绝对专一性绝对专一性 有的酶对底物的化学结构要求非常严格，只作有的酶对底物的化学结构要求非常严格，只作用于一种底物，不作用于其它任何物质。用于一种底物，不作用于其它任何物质。尿素 相对专一性相对专一性 有的酶对底物的化学结构要求比上述绝对有的酶对底物的化学结构要求比上述绝对专一性略低一些，它们

3、能作用于一类化合物或一种化学专一性略低一些，它们能作用于一类化合物或一种化学键。键。 1） 键专一性键专一性 有的酶只作用于一定的键，而对键有的酶只作用于一定的键，而对键 两端的基团并无严格要求。两端的基团并无严格要求。 2）基团专一性基团专一性 另一些酶，除要求作用于一定的键以外，另一些酶，除要求作用于一定的键以外，对键两端的基团还有一定要求，往往是对其中一个基团对键两端的基团还有一定要求，往往是对其中一个基团要求严格，对另一个基团则要求不严格要求严格，对另一个基团则要求不严格。2 立体异构专一性概念概念：酶除了对底物分子的化学结构有要求外，对：酶除了对底物分子的化学结构有要求外，对其立体异

4、构也有一定的要求其立体异构也有一定的要求类别类别：旋光异构专一性旋光异构专一性和和几何异构专一性几何异构专一性旋光异构专一性：旋光异构专一性：几何异构专一性：几何异构专一性： 如：延胡索酸水化酶，只能催化延胡索酸即如：延胡索酸水化酶，只能催化延胡索酸即反反丁烯二酸水合生成苹果酸及其逆反应，对丁烯二酸水合生成苹果酸及其逆反应，对顺顺丁烯二酸没有催化活性。丁烯二酸没有催化活性。据酶分子据酶分子组成分类组成分类单纯蛋白质酶类：单纯蛋白质酶类：脲酶、蛋白酶、淀粉酶、核糖 核酸酶等结合蛋白质酶类结合蛋白质酶类酶蛋白质酶蛋白质辅助因子辅助因子（辅酶或辅基）（辅酶或辅基）金属离子金属离子金属有机物金属有机物

5、小分子有机物小分子有机物全酶(holoenzyme）= 酶蛋白 + 辅因子辅酶辅酶：与酶蛋白结合比较松弛，用透析法可以除去的小分子有机物。辅基辅基：与酶蛋白结合比较紧密，用透析法不易除去的小分子物质。往 往以共价键和酶蛋白结合，如细胞色素氧化酶中的铁卟啉、黄 素蛋白中的FAD等。单体酶单体酶：只有一条多肽链，属于这一类的酶很少，一般是催化水解反应的酶，相对分子质量为13000一35000。寡聚酶寡聚酶：由几个甚至几十个亚基组成，这些亚基可以是相同的，也可以是不同的。亚基之间以非共价键结合。相对分子质量从35000到几百万。多酶复合体多酶复合体：是由几个酶聚合(嵌合)而成的复合体。相对分子质量一

6、般都在几百万以上。据酶蛋白据酶蛋白特征分类特征分类核酶核酶：具有催化活性的RNA分子。* 每一种酶有一个编号每一种酶有一个编号,如乳酸脱氢酶（如乳酸脱氢酶（EC1.1.1.27） EC 1. 1. 1. 27 大类大类 亚类亚类 亚亚类亚亚类 序号序号 CH3CHCOOHNH2HOOCCH2CH2CCOOHOHOOCCH2CH2CHCOOHNH2CH3CCOOHOH2OCOOCH2CH3RRCOOHCH3CH2OHHOOCCH=CHCOOHH2OHOOCCH2CHCOOHOHOCH2OHOHOHOHOHOCH2OHCH2OHOHOHOH33333333335555555555BBBBBPPP+

7、POHPPBBBBPPPPPBP一些酶的命名举例一些酶的命名举例编号编号推荐名称推荐名称系系 统统 名名 称称催催 化化 的的 反反 应应EC1.4.1.3谷氨酸谷氨酸L-谷氨酸：谷氨酸：NAD+L-谷氨酸谷氨酸 + H2O + NAD+脱氢酶脱氢酶氧化还原酶氧化还原酶 -酮戊二酸酮戊二酸 + NH3 + NADHEC2.6.1.1 天冬氨酸氨天冬氨酸氨L-天冬氨酸：天冬氨酸： -酮酮L-天冬氨酸天冬氨酸+ -酮戊二酸酮戊二酸基转移酶基转移酶戊二酸氨基转移酶戊二酸氨基转移酶草酰乙酸草酰乙酸 +L-谷氨酸谷氨酸EC3.5.3.1 精氨酸酶精氨酸酶L-精氨酸脒基水解酶精氨酸脒基水解酶L-精氨酸精氨

8、酸 + H2O L-鸟氨酸鸟氨酸+ 尿素尿素EC4.1.2.13 果糖二磷酸果糖二磷酸D-果糖果糖1，6-二磷酸：二磷酸：D-果糖果糖1，6-二磷酸二磷酸醛缩酶醛缩酶D-甘油醛甘油醛3-磷酸裂合酶磷酸裂合酶磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮 + D-甘油醛甘油醛3-磷酸磷酸EC5.3.1.9 磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖D-葡萄糖葡萄糖6-磷酸酮醇磷酸酮醇D-葡萄糖葡萄糖6-磷酸磷酸异构酶异构酶异构酶异构酶D-果糖果糖6-磷酸磷酸EC6.3.1.2 谷氨酰胺谷氨酰胺L-谷氨酸：氨连接酶谷氨酸：氨连接酶ATP + L-谷氨酸谷氨酸 + NH3合成酶合成酶ADP+磷酸磷酸 + L-谷氨酰胺谷氨酰胺编号编号推荐名称推

9、荐名称系系 统统 名名 称称催催 化化 的的 反反 应应EC1.4.1.3谷氨酸谷氨酸L-谷氨酸：谷氨酸：NAD+L-谷氨酸谷氨酸 + H2O + NAD+脱氢酶脱氢酶氧化还原酶氧化还原酶 -酮戊二酸酮戊二酸 + NH3 + NADHEC2.6.1.1 天冬氨酸氨天冬氨酸氨L-天冬氨酸：天冬氨酸： -酮酮L-天冬氨酸天冬氨酸+ -酮戊二酸酮戊二酸基转移酶基转移酶戊二酸氨基转移酶戊二酸氨基转移酶草酰乙酸草酰乙酸 +L-谷氨酸谷氨酸EC3.5.3.1 精氨酸酶精氨酸酶L-精氨酸脒基水解酶精氨酸脒基水解酶L-精氨酸精氨酸 + H2O L-鸟氨酸鸟氨酸+ 尿素尿素EC4.1.2.13 果糖二磷酸果糖二

10、磷酸D-果糖果糖1，6-二磷酸：二磷酸：D-果糖果糖1，6-二磷酸二磷酸醛缩酶醛缩酶D-甘油醛甘油醛3-磷酸裂合酶磷酸裂合酶磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮 + D-甘油醛甘油醛3-磷酸磷酸EC5.3.1.9 磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖D-葡萄糖葡萄糖6-磷酸酮醇磷酸酮醇D-葡萄糖葡萄糖6-磷酸磷酸异构酶异构酶异构酶异构酶D-果糖果糖6-磷酸磷酸EC6.3.1.2 谷氨酰胺谷氨酰胺L-谷氨酸：氨连接酶谷氨酸：氨连接酶ATP + L-谷氨酸谷氨酸 + NH3合成酶合成酶ADP+磷酸磷酸 + L-谷氨酰胺谷氨酰胺一、一、酶的催化作用与分子活化能酶的催化作用与分子活化能二、二、酶催化的中间产物理论酶催化的中间产物

11、理论三、三、酶的活性中心和必需基团酶的活性中心和必需基团四、四、酶作用专一性机理酶作用专一性机理五、五、与酶的高效率有关的主要因素与酶的高效率有关的主要因素酶的催化机理是降低活化能酶的催化机理是降低活化能1kSE 1kES2kEP E+SP+ EES能能量量水水平平反应过程反应过程 G E1 E2 酶（酶（E）与底物（与底物（S）结合生成不稳定的中间结合生成不稳定的中间物（物（ES），），再分解成产再分解成产物（物（P）并释放出酶，使并释放出酶，使反应沿一个低活化能的反应沿一个低活化能的途径进行，降低反应所途径进行，降低反应所需活化能，所以能加快需活化能，所以能加快反应速度。反应速度。使底物靠

12、拢使底物分子产生应力使底物分子电荷变化必需基团必需基团(essential group)酶分子中氨基酸残基侧链酶分子中氨基酸残基侧链的化学基团中的化学基团中，一些与酶活性密一些与酶活性密切相关的化学基团切相关的化学基团。结合基团结合基团binding group催化基团催化基团(catalytic group)催化底物转变成产物催化底物转变成产物 位于活性中心以外，维持酶活性中心应有位于活性中心以外，维持酶活性中心应有的空间构象所必需。的空间构象所必需。 活性中心外的必需基团活性中心外的必需基团常见：常见：His His 咪唑基；咪唑基；Ser Ser 羟基；羟基； Cys Cys 巯基；巯基

13、；Glu Glu 羧基羧基底底 物物 活性中心以外活性中心以外的必需基团的必需基团结合基团结合基团催化基团催化基团 活性中心活性中心 AspHisSer活性中心重要基团活性中心重要基团: His57 , Asp102 , Ser195为为Tyr 248为为Arg 145为为Glu 270为底物为底物ZnZn 锁钥学说锁钥学说：将酶的活性中心比喻作锁孔，底物分：将酶的活性中心比喻作锁孔，底物分子象钥匙，底物能专一性地插入到酶的活性中心。子象钥匙，底物能专一性地插入到酶的活性中心。 诱导契合学说诱导契合学说：酶的活性中心在结构上具柔性，底：酶的活性中心在结构上具柔性，底物接近活性中心时，可诱导酶蛋

14、白构象发生变化，这物接近活性中心时，可诱导酶蛋白构象发生变化，这样就使酶活性中心有关基团正确排列和定向，使之与样就使酶活性中心有关基团正确排列和定向，使之与底物成互补形状有机的结合而催化反应进行。底物成互补形状有机的结合而催化反应进行。 1、 邻近与定向效应邻近与定向效应 2、 诱导契合与底物扭曲变形诱导契合与底物扭曲变形His57Asp102Ser195Asp102His57Ser195His57102AspSer195A.酶分子中的电荷中继网酶分子中的电荷中继网B.加上底物后，从加上底物后，从Ser转移一个质子给转移一个质子给His，带正电荷的咪唑基通过带负电荷的带正电荷的咪唑基通过带负电

15、荷的Asp静电静电相互作用被稳定相互作用被稳定Ser195102AspHis57底物底物六、胰凝乳蛋白酶的催化机理结合底物结合底物His57 质子供体质子供体形成共价形成共价ES复合物复合物C-N键断裂键断裂底物底物酰基产物释放酰基产物释放四面体中间物四面体中间物的瓦解的瓦解水亲核攻击水亲核攻击羧基产物释放羧基产物释放 酶原激活的机理酶原激活的机理酶酶 原原分子构象发生改变分子构象发生改变形成或形成或暴露出酶的活性中心暴露出酶的活性中心 一个或几个特定的一个或几个特定的肽键断裂肽键断裂，水解，水解掉一个或几个短肽掉一个或几个短肽在特定条件下在特定条件下赖赖缬缬天天天天天天天天甘甘异异赖赖缬缬天

16、天天天天天天天缬缬组组丝丝甘甘异异缬缬组组丝丝一一、酶促反应速度的测定酶促反应速度的测定 测定单位时间内测定单位时间内底物的消耗底物的消耗量量或或产物的成量产物的成量。二、影响二、影响酶反应速度的酶反应速度的因素因素斜率斜率=P/ t = V（初速度初速度）Pt当当S足够过量，其它条件固定且无不利因素时，足够过量，其它条件固定且无不利因素时，v=kE2、底物浓度底物浓度3、pH （最适最适 pH的概念）的概念）4、 温度温度 （最适温度的概念）（最适温度的概念）5、激活剂激活剂6、抑制剂抑制剂1、酶浓度、酶浓度1）、）、酶反应速度与底物浓度的关系曲线酶反应速度与底物浓度的关系曲线 （Micha

17、elisMenten曲线）曲线）2）、）、米氏方程的提出及推导米氏方程的提出及推导3）、）、米氏常数的意义米氏常数的意义4）、）、米氏常数的测定米氏常数的测定推导推导原则原则：从测定反应的初速度、酶被底物饱和的现从测定反应的初速度、酶被底物饱和的现象出发，按照象出发，按照 “稳态平稳态平 衡衡”假说的设想进行推导。假说的设想进行推导。1kSE 1kES2kEP SKSVvmmax121kkkKm米氏方程米氏方程:米氏常数米氏常数: 121kkkESSESSEt令令：Kmkkk121将将（4）代入代入（3），则，则： SKSVvmmax1kES 1kES2kEP ESEt SESES生成速度生成

18、速度： SESEkvt11，ES分解速度分解速度：ESkESkv212即即： ESkESkSESEkt211则则： SSESESKmtE(1)经整理得经整理得： SKSEmtES由于酶促反应速度由由于酶促反应速度由ES决定，即决定，即ESkv22kvES，所以所以(2)将将（2）代入代入（1）得得： SKSEkvmt2 SKSEkmt2v(3)当酶反应体系处于当酶反应体系处于恒态恒态时时：21vv 当当Et=ES时时，mVv tmEkV2(4)所以所以 当当v=Vmax/2时，时，Km=S（ Km的单位为浓度单位的单位为浓度单位: ） *是酶在一定条件下的是酶在一定条件下的特征物理常数特征物理

19、常数，通过测定，通过测定Km的数值，可鉴别的数值，可鉴别酶。酶。* 当当k-1 k2 可近似表示酶和底物亲合力，可近似表示酶和底物亲合力，Km愈小，愈小，E对对S的亲合的亲合力愈大，力愈大，Km愈大，愈大，E对对S的亲合力愈小的亲合力愈小。*在已知在已知Km的情况下，应用米氏方程可计算任意的情况下，应用米氏方程可计算任意s时的时的v，或任何或任何v下的下的s。（。（用用Km的倍数表示）的倍数表示） 练习题：已知某酶的练习题：已知某酶的Km值为值为0.05mol.L-1，要使此酶所催化的反要使此酶所催化的反应速度达到最大反应速度的应速度达到最大反应速度的80时底物的浓度应为多少？时底物的浓度应为

20、多少？ 基本原则基本原则： 将米氏方程变化成相当于将米氏方程变化成相当于y=ax+b的直线方程，的直线方程，再用作图法求出再用作图法求出Km。 例：例：双倒数作图法双倒数作图法（Lineweaver-Burk法）法） 米氏方程的双倒数形式：米氏方程的双倒数形式： 1 KmKm 1 1 = . + v Vmax S Vmax 1 KmKm 1 1 = . + v Vmax S Vmax 酶的最适酶的最适PH不是固定的不是固定的常数，其数值受酶的纯度、常数，其数值受酶的纯度、底物的种类和浓度、缓冲液底物的种类和浓度、缓冲液的种类和浓度等的影响。因的种类和浓度等的影响。因此酶的最适此酶的最适PH只在

21、一定条只在一定条件下才有意义。件下才有意义。 过酸过碱过酸过碱导致酶蛋白变性导致酶蛋白变性 影响底物分子解离状态影响底物分子解离状态 影响酶分子解离状态影响酶分子解离状态 影响酶的活性中心构象影响酶的活性中心构象pH最适最适 pHv 在达到最适温度以前，反在达到最适温度以前，反应速度随温度升高而加快应速度随温度升高而加快 酶是蛋白质，其变性速度酶是蛋白质，其变性速度亦随温度上升而加快亦随温度上升而加快 酶的最适温度不是一个固酶的最适温度不是一个固定不变的常数定不变的常数v温度温度类别类别 金属离子：金属离子：K+、Na+、 Mg2+、Cu2+、Mn2+、Zn2+、Se3+ 、 Co2+、Fe2

22、+ 阴离子：阴离子： Cl-、Br- 有机分子有机分子 还原剂：抗坏血酸、半胱氨酸、谷胱甘肽还原剂：抗坏血酸、半胱氨酸、谷胱甘肽 金属螯合剂：金属螯合剂：EDTA凡是能提高酶活性的物质，称为酶的激活剂（凡是能提高酶活性的物质，称为酶的激活剂（activator） 抑制作用的类型抑制作用的类型不可逆性抑制不可逆性抑制 (irreversible inhibition)可逆性抑制可逆性抑制 (reversible inhibition)：竞争性抑制竞争性抑制 (competitive inhibition)非竞争性抑制非竞争性抑制 (non-competitive inhibition)反竞争性抑

23、制反竞争性抑制 (uncompetitive inhibition) 区别于酶的变性区别于酶的变性 抑制剂对酶有一定选择性抑制剂对酶有一定选择性 引起变性的因素对酶没有选择性引起变性的因素对酶没有选择性 抑制剂作用于酶分子中的一类或几类基团，这些抑制剂作用于酶分子中的一类或几类基团，这些基团中包含了必需基团，因而引起酶失活。基团中包含了必需基团，因而引起酶失活。类型类型：ESSAsCHCHCl+CH2SHCHSHCH2OHESHSH+CH2SCHSCH2OHAsCHCHClROROPOX+HOEROROPOOE+HXClAsClCHCHCl+ ESHSHESAsSCHCHCl+2HCl有机磷化

24、合物有机磷化合物路易士气路易士气失活的酶失活的酶羟基酶羟基酶失活的酶失活的酶酸酸巯基酶巯基酶失活的酶失活的酶酸酸BAL(巯基酶巯基酶BAL与砷剂结合物与砷剂结合物 这类抑制剂选择性很强，它只能专一性地与这类抑制剂选择性很强，它只能专一性地与酶活性中心的某些基团不可逆结合，引起酶的活酶活性中心的某些基团不可逆结合，引起酶的活性丧失。性丧失。 实例：实例：有机磷杀虫剂有机磷杀虫剂-Ser-OH-Ser-OPO-RO-ROPO-RO-ROX竞争性抑制竞争性抑制非竞争性抑制非竞争性抑制反竞争性抑制反竞争性抑制 . 竞争性抑制作用+反应模式反应模式iKI111m(1)VVKSVmaxmax * * 特点

25、特点抑制程度取决于抑制剂与酶的相对亲和力及抑制程度取决于抑制剂与酶的相对亲和力及底物浓度底物浓度；I与与S结构类似，竞争酶的活性中心；结构类似，竞争酶的活性中心；动力学特点：动力学特点：Vmax不变不变，表观，表观Km增大增大。 * * 举例举例 丙二酸丙二酸与琥珀酸竞争琥珀酸脱氢酶与琥珀酸竞争琥珀酸脱氢酶COOH CH2 CH2COOH COOH COOH CH2 丙二酸丙二酸琥珀酸琥珀酸琥珀酸脱氢酶琥珀酸脱氢酶FADFADH2延胡索酸延胡索酸 磺胺类药物的抑菌机制磺胺类药物的抑菌机制与与对氨基苯甲酸对氨基苯甲酸竞争竞争二氢叶酸合成酶二氢叶酸合成酶二氢蝶呤啶二氢蝶呤啶 对氨基苯甲酸对氨基苯甲

26、酸 谷氨酸谷氨酸二氢叶酸二氢叶酸合成酶合成酶二氢叶酸二氢叶酸COOH H2N SO2NHR H2N 磺磺 胺胺 类类 药药 物物* * 特点特点抑制剂与酶活性中心外的必需基团结合，抑制剂与酶活性中心外的必需基团结合，底物与抑制剂之间底物与抑制剂之间无竞争关系无竞争关系；抑制程度取决于抑制剂的浓度；抑制程度取决于抑制剂的浓度；动力学特点：动力学特点：Vmax降低降低，表观，表观Km不变不变。 抑制剂仅与酶和底物形成的中间产物结合，使抑制剂仅与酶和底物形成的中间产物结合，使ES的量下降。的量下降。* * 特点：特点：抑制剂只与酶底物复合物结合；抑制剂只与酶底物复合物结合；抑制程度取决与抑制剂的浓度

27、及抑制程度取决与抑制剂的浓度及底物的浓度底物的浓度；动力学特点：动力学特点：Vmax降低降低，表观，表观Km降低降低。 各种可逆性抑制作用的比较各种可逆性抑制作用的比较 动力学参数动力学参数表观表观Km Km增大增大不变不变减小减小最大速度最大速度Vmax不变不变降低降低降低降低林林-贝氏作图贝氏作图斜率斜率Km/Vmax增大增大增大增大不变不变纵轴截距纵轴截距1/Vmax不变不变增大增大增大增大横轴截距横轴截距-1/Km增大增大不变不变减小减小与与I结合的组分结合的组分EE、ESES作用特征作用特征无抑制剂无抑制剂竞争性抑制竞争性抑制非竞争性抑制非竞争性抑制反竞争性抑制反竞争性抑制一、一、

28、别构酶及别构酶及酶的别构（变构）效应酶的别构（变构）效应二、二、 酶的多种分子形式酶的多种分子形式 同工酶同工酶（isoenzyme）概念概念：有些酶分子表面除了具有有些酶分子表面除了具有活性中心外活性中心外，还存在被称，还存在被称为为调节位点调节位点（或变构位点）的调节物特异结合位点，调节物（或变构位点）的调节物特异结合位点，调节物结合到调节位点上引起酶的结合到调节位点上引起酶的构象发生变化构象发生变化，导致酶的活性提，导致酶的活性提高或下降，这种现象称为高或下降，这种现象称为别构效应别构效应（allosteric effect）,具有具有上述特点的酶称别构酶（上述特点的酶称别构酶（allo

29、steric enzyme）。）。动力学特点：不符合米曼方程双曲线。效应剂效应剂别别构构中中心心活性活性中心中心a-非调节酶非调节酶b-正协同别构酶正协同别构酶 的的S形曲线形曲线 综上所述，对于ATcase来说底物、CTP、ATP都是它的别构效应剂，可以通过别构效应影响酶的催化活性，从而有效地调节体内嘧啶核苷酸的生物合成。无催化活性构象无催化活性构象(T-型型)CCCCC C T T T T T T有催化活性构象有催化活性构象(R-型型) CC CCC CR R R R R RATP（正效应剂）正效应剂）CTP（负效应剂）负效应剂）SS SS SSSSSSSSSS亚基全部亚基全部处于处于R型

30、型亚基全部亚基全部处于处于T型型依次序变化依次序变化别构酶活性调节机理别构酶活性调节机理：序变模型序变模型和齐变模型和齐变模型S SSSS SSS SST状态（对称亚基）状态（对称亚基）T状态（对称亚基）状态（对称亚基）SSSS对称亚基对称亚基对称亚基对称亚基齐步变化齐步变化 概念概念：存在于同一种属或不同种属，同一个体的不同存在于同一种属或不同种属，同一个体的不同组织或同一组织、同一细胞，具有不同分子形式但却能催组织或同一组织、同一细胞，具有不同分子形式但却能催化相同的化学反应的一组酶，称之为同工酶化相同的化学反应的一组酶，称之为同工酶（isoenzymeisoenzyme） 类别类别：原级

31、同工酶；次级同工酶：原级同工酶；次级同工酶 实例：实例：乳酸脱氢酶乳酸脱氢酶 研究意义研究意义：作为遗传的标志；作为临床诊断指标；研究：作为遗传的标志；作为临床诊断指标；研究某些代谢调节机制某些代谢调节机制多肽多肽亚基亚基mRNA四聚体四聚体结构基因结构基因a b乳酸脱氢酶同乳酸脱氢酶同工酶电泳图谱工酶电泳图谱+H4MH3M2H2M3HM4点样线点样线LDH1(H4)LDH2(H3M)LDH3(H2M2)LDH4(HM3)LDH5(M4)心肌心肌 肾肾 肝肝 骨骼肌骨骼肌 血清血清-+原点原点* *生理及临床意义生理及临床意义在代谢调节上在代谢调节上起着重要的作用；起着重要的作用；用于解释发育

32、用于解释发育过程中阶段特有的过程中阶段特有的代谢特征；代谢特征；同工酶谱同工酶谱的改的改变有助于对疾病的变有助于对疾病的诊断；诊断；同工酶可以作同工酶可以作为遗传标志，用于为遗传标志，用于遗传分析研究。遗传分析研究。心肌梗死和肝病病人血清心肌梗死和肝病病人血清LDHLDH同工酶谱的变化同工酶谱的变化1 1酶酶活活性性心肌梗死酶谱心肌梗死酶谱正常酶谱正常酶谱肝病酶谱肝病酶谱2 23 34 45 5磷酸化与脱磷酸化磷酸化与脱磷酸化（最常见）（最常见） 酶的磷酸化与脱磷酸化酶的磷酸化与脱磷酸化 酶蛋白酶蛋白SerThrTyrOH酶蛋白酶蛋白SerThrTyrOPATPADPPiH2O蛋白激酶蛋白激酶

33、蛋白磷酸酶蛋白磷酸酶活力单位活力单位（active unit） 习惯单位（习惯单位（U）: 底物底物(或产物或产物)变化量变化量 / 单位时间单位时间 国际单位（国际单位（IU）: 1moL变化量变化量 / 分钟分钟 Katal（Kat）：）：1moL变化量变化量 / 秒秒比活力比活力=总活力单位总活力单位总蛋白总蛋白mg数数= U(或或IU) mg蛋白蛋白量度酶催化能力大小量度酶催化能力大小转换系数转换系数（Kcat） 底物（底物（ moL）/ 秒秒每个酶分子每个酶分子量度酶纯度量度酶纯度比活力比活力（specific activity）量度转换效率量度转换效率 将酶学和工程学相结合，产生了

34、酶工程将酶学和工程学相结合，产生了酶工程( (enzyme enzyme engineering)engineering)这样一个新的领域。这样一个新的领域。 酶工程是围绕着酶所特有的生物催化性能使其在工酶工程是围绕着酶所特有的生物催化性能使其在工农业，医学及其它方面发挥作用的一门应用技术，是酶农业，医学及其它方面发挥作用的一门应用技术，是酶学基本原理与化学工程技术及学基本原理与化学工程技术及DNADNA重组技术有机结合的产重组技术有机结合的产物。广义地讲，酶工程还应包括酶的生产、分离和纯化：物。广义地讲，酶工程还应包括酶的生产、分离和纯化： 酶工程主要研究酶的生产、纯化、固定化技术、酶酶工程

35、主要研究酶的生产、纯化、固定化技术、酶分子结构的修饰和改造以及在工农业、医药卫生和理论分子结构的修饰和改造以及在工农业、医药卫生和理论研究等方面的应用。研究等方面的应用。一、化学酶工程一、化学酶工程 天然酶天然酶 固定化酶固定化酶 化学修饰酶化学修饰酶 人工模拟酶人工模拟酶二、生物酶工程二、生物酶工程 克隆酶克隆酶 突变酶突变酶 新酶新酶 将水溶性酶用物理或化学方法处理，固定于高分子支持物将水溶性酶用物理或化学方法处理，固定于高分子支持物(或载体或载体)上而成为不溶于水，但仍有酶活性的一种酶制剂形上而成为不溶于水，但仍有酶活性的一种酶制剂形式，称固定化酶式，称固定化酶(immobilized

36、enzyme)。包埋法包埋法 吸附法吸附法共价偶联法共价偶联法交联法交联法OHOHBrCNH2OOOC=N-EO-CO-NH-EOHO-C-NH-E NHOHH2N-E（多羟基载体）（多羟基载体）O-CONH2OH（惰性）（惰性）OOC=NH（活泼）（活泼）OC NOH OHC(CH2)3CHO戊二醛戊二醛H2N-EN -HC=N-E-N=CH（CH2）3-CH=N- E-NCHCH酶的改造酶的改造：功能基团的化学修饰酶功能基团的化学修饰酶 酶蛋白侧链的化学修饰酶蛋白侧链的化学修饰 酶分子内或间的交联反应酶分子内或间的交联反应酶的模拟酶的模拟：根据酶作用的原理摸拟酶的活性中心：根据酶作用的原理

37、摸拟酶的活性中心和催化机理，用化学方法制备结构较简单和催化机理，用化学方法制备结构较简单,高效、高效、高选择性、稳定性能好的新型催化剂高选择性、稳定性能好的新型催化剂,可以是无机可以是无机化合物、有机化合物或小肽。化合物、有机化合物或小肽。酶的蛋白质结构功能酶的蛋白质结构功能新酶分子蓝图新酶分子蓝图选择性修选择性修饰方案饰方案突变酶突变酶 新酶新酶克隆酶克隆酶产品产品效用效用发发展展酶基因酶基因遗传设计遗传设计遗传修饰遗传修饰DNA重组重组技术技术DNA重组重组技术技术一、一、 维生素及其与辅酶的关系维生素及其与辅酶的关系 维生素维生素（vitamin）维持机体正常生命活动不可缺少维持机体正常

38、生命活动不可缺少的一类小分子有机化合物，人和动物不能合成它们，必须从的一类小分子有机化合物，人和动物不能合成它们，必须从食物中摄取。食物中摄取。 维生素可分为维生素可分为脂溶性脂溶性（A，D，K，E）和和水溶性水溶性两大类。两大类。 多数水溶性维生素作为辅酶的主要成分多数水溶性维生素作为辅酶的主要成分，或本身就是辅酶，或本身就是辅酶参与体内代谢过程。参与体内代谢过程。 维生素维生素 辅酶辅酶 功能功能1. B1(硫胺素硫胺素) TPP -酮酸氧化脱羧酮酸氧化脱羧2. B2(核黄素核黄素 ) FMN、FAD 氢载体氢载体3. PP 尼克酸（酰胺）尼克酸（酰胺） NAD+、NADP+ 氢载体氢载体

39、4. 泛酸（遍多酸）泛酸（遍多酸） CoASH 酰基载体酰基载体5. B6 吡哆醇（醛、酸）吡哆醇（醛、酸） 磷酸吡哆醇（醛）磷酸吡哆醇（醛） 转氨、脱羧、消旋转氨、脱羧、消旋6. 叶酸叶酸 FH4(THFA) 一碳基团载体一碳基团载体7. 生物素生物素 羧化辅酶羧化辅酶8. C（抗坏血酸）抗坏血酸） 氧化还原作用氧化还原作用硫辛酸硫辛酸 酰基载体、氢载体酰基载体、氢载体B12（氰钴氨素）氰钴氨素） 变位酶辅酶变位酶辅酶9. 一碳基团载体一碳基团载体 焦磷酸硫胺素焦磷酸硫胺素(TPP) TPP是催化丙酮酸或酮戊二酸脱羧反应酶的辅酶，又称脱羧辅酶。NNCH3CH2NH2SCHN+CH3CH2CH

40、2O POHOOPOOHOHTPP是是-酮酸氧化脱羧酶的辅酶，也是酮酸氧化脱羧酶的辅酶，也是转酮醇酶的辅酶。转酮醇酶的辅酶。在神经传导中起一定的作用，抑制胆在神经传导中起一定的作用，抑制胆碱酯酶的活性。碱酯酶的活性。脚气病，末梢神经炎脚气病，末梢神经炎FMNAMPFAD核核黄黄素素FMN +2H FMNH2FAD+2H FADH2辅酶辅酶A(CoA) 酰基载体蛋白酰基载体蛋白(ACP) CoA的结构式SHN+OCH2OPOOHPOOOHOOHOOPOHOHNNNNNH2OCH2OOHCONH2RNAD+：R为为 HPOOHOHNADP+：R为为尼克酰胺NAD(P)H+H+NAD(P)+2HNAD+及及NADP+是体内多种脱氢酶（如苹是体内多种脱氢酶（如苹果酸脱氢酶、乳酸脱氢酶）的辅酶，起果酸脱氢酶、乳酸脱氢酶）的辅酶，起传递氢的作用。传递氢的作用。癞皮病癞皮病生化作用生化作用生物素生物素(biotin)是多种是多种羧化酶羧化酶（如丙酮酸羧化酶）（如丙酮酸羧化