基础生物化学第4章课件

第四章酶主要内容介绍酶的概念、作用特点和分类、命名，讨论酶的结构特征和催化功能以及酶的作用机理，讨论影响酶作用的主要因素。对酶工程和酶的应用作一般介绍。第一节酶的概述一、酶及生物催化剂概念的发展二、酶作用的特点三、酶专一性类型四、酶的化学本质二、酶作用的特点

极高的催化效率

高度的专一性

易失活

活性可调控

有的酶需辅助因子（简答题：简述酶与一般催化剂的异同）酶的化学本质及类别酶的化学本质是蛋白质的理论依据酶的类别：

据酶分子组成分类单纯蛋白质酶类结合蛋白质酶类酶蛋白质辅助因子金属离子金属有机物小分子有机物据酶蛋白特征分类单体酶寡聚酶多酶复合体酶专一性类型1结构专一性

概念：酶对所催化的分子（底物，Substrate）化学结构的特殊要求和选择

类别：绝对专一性和相对专一性2立体异构专一性

概念：酶除了对底物分子的化学结构有要求外，对其立体异构也有一定的要求类别：旋光异构专一性和几何异构专一性消化道内几种蛋白酶的专一性消化道蛋白酶作用的专一性第二节酶的命名和分类一、酶的命名：（一）习惯命名：（1）根据酶所催化的底物（及酶的来源）：淀粉酶、蛋白酶、胃蛋白酶（2）根据酶所催化反应的类型：水解酶、脱氢酶（3）根据酶所催化底物及反应类型：琥珀酸脱氢酶（二）国际系统命名要求包含酶作用的所有的底物名称和酶催化的反应类型多个底物之间用“：”隔开，水可以省略不写例如：L-乳酸：NAD+氧化还原酶3.水解酶类，（催化水解反应）4.裂合酶类，（催化从底物上移去一个一个基团而形成双键的反应及其逆反应）5.异构酶类，（催化各种同分异构体的相互转化）6.合成酶类，（催化一切和ATP相偶联并由两种物质合成一种物质的反应）酶的标码每一种酶有一个编号,如乙醇脱氢酶EC1.1.1.27

大类亚类亚亚类序号例如：EC1.1.1表示氧化还原酶作用CH-OH,H的受体为NAD+EC1.1.2表示氧化还原酶作用CH-OHH的受体为细胞色素EC1.1.3表示氧化还原酶作用CH-OHH的受体为O2EC1.2表示氧化还原酶作用醛基或酮基EC1.3表示氧化还原酶作用CH-CH,EC1.4表示氧化还原酶作用CH-NH2活力单位（activeunit）

习惯单位（U）:底物(或产物)变化量/单位时间酶活力单位：特定条件下1分钟内能转化1微摩尔底物的酶量或转化底物中1微摩尔有关基团的酶量特定条件：温度为25º其他条件（如PH和底物浓度）均采用最适条件比活力（specificactivity）酶含量的大小，也就是每毫克蛋白所具有的酶活力。量度酶纯度比活力=总活力单位总蛋白mg数=U(或IU)mg蛋白酶活力量度酶催化能力大小影响对酶反应速度的因素1、底物浓度2、酶浓度3、温度4、pH5、激活剂6、抑制剂二、底物浓度对酶促反应速度的影响----

米氏方程米氏方程:*当v=Vmax/2时，Km=[S]（Km的单位为浓度单位）*Km不是ES的单独解离常数，整个反应可能有一系列的ES生成，因此它代表整个反应中底物浓度和反应速度的关系;*是酶在一定条件下的特征物理常数，测定Km数值，可鉴别酶。*可近似表示酶和底物亲合力，Km愈小，E对S的亲合力愈大，

Km愈大，E对S的亲合力愈小。*在已知Km的情况下，应用米氏方程可计算任意[s]时的v，或任何v下的[s]。（用Km的倍数表示）

练习题：已知某酶的Km值为0.05mol.L-1，要使此酶所催化的反应速度达到最大反应速度的80％时底物的浓度应为多少？米氏常数的意义1Km11—=——.—+——

vVmax[S]Vmax米氏常数的测定---双倒数作图法四温度与酶反应速度的关系在达到最适温度以前，反应速度随温度升高而加快酶是蛋白质，其变性速度亦随温度上升而加快酶的最适温度不是一个固定不变的常数温度v五pH对酶反应速度的影响酶的最适pH：酶最大活力时的pH（不是常数）过酸过碱导致酶蛋白变性影响底物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最适pHvpH非专一性不可逆抑制剂不可逆抑制剂专一性不可逆抑制剂非专一性不可逆抑制剂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。类型：专一性不可逆抑制剂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，引起酶的活性丧失。实例：有机磷杀虫剂（解磷定/氯磷定）-Ser-OHPO-RO-ROX-Ser-OPO-RO-RO（二）可逆抑制作用

竞争性抑制作用可逆抑制作用非竞争性抑制作用反竞争性抑制作用

竞争性抑制作用+IEIE+SESP+E

实例：磺胺药物的药用机理H2N--SO2NH2对氨基苯磺酰胺H2N--COOH对氨基苯甲酸对氨基苯甲酸谷氨酸蝶呤叶酸竞争性抑制曲线+IEI+SESIESP+EE+S+I实例：重金属离子（Cu2+、Hg2+、Ag+、Pb2+）

金属络合剂（EDTA、F-、CN-、N3-）非竞争性抑制作用非竞争性抑制曲线ESIESP+EE+S+I反竞争性抑制作用反竞争性抑制曲线

第四节酶的作用机理一、酶催化的中间产物理论二、酶的活性中心和必需基团三、酶作用专一性机理四、与酶的高效率有关的主要因素酶催化的中间产物理论酶（E）与底物（S）结合生成不稳定的中间物（ES），再分解成产物（P）并释放出酶，使反应沿一个低活化能的途径进行，降低反应所需活化能，所以能加快反应速度。E+SP+EES能量水平反应过程GE1E2酶的活性中心和必需基团酶分子中直接与底物结合，并和酶催化作用直接有关的区域叫酶的活性中心（activecenter）或活性部位（activesite），参与构成酶的活性中心和维持酶的特定构象所必需的基团为酶分子的必需基团。实例；胰凝乳蛋白酶（chymotrypsin）

羧肽酶（ribonuclease）胰凝乳蛋白酶的活性中心AspHisSer酶作用专一性机理锁钥学说：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。诱导契合学说：酶的活性中心在结构上具柔性，底物接近活性中心时，可诱导酶蛋白构象发生变化，这样就使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。酶专一性的“锁钥学说”酶专一性的“诱导契合学说”第五节酶的活性调节一、别构酶及酶的别构（变构）效应二、酶的多种分子形式

同工酶（isoenzyme）三、酶原的激活酶的别构（变构）效应概念：有些酶分子表面除了具有活性中心外，还存在被称为调节位点（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构象发生变化，导致酶的活性提高或下降，这种现象称为别构效应（allostericeffect）,具有上述特点的酶称别构酶（allostericenzyme）。实例：天冬氨酸转氨甲酰酶（anspartatetranscarbamoylase，ATCase）别构酶活性调节机理：序变模型和齐变模型酶的别构（变构）效应示意图别构中心活性中心效应剂a--非调节酶

b--正协同别构酶的S形曲线

别构酶的动力学曲线别构酶的序变模型如下SSSSSSSSSSSSSS亚基全部处于R型亚基全部处于T型依次序变化T状态（对称亚基）R状态（对称亚基）SSSSSSSSSSSSSS对称亚基对称亚基齐步变化酶的多种分子形式——同工酶概念：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化相同的化学反应的一组酶，称之为同工酶（isoenzyme）

类别：原级同工酶；次级同工酶实例：乳酸脱氢酶研究意义：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多肽亚基mRNA四聚体结构基因a

b乳酸脱氢酶同工酶形成示意图乳酸脱氢酶同工酶电泳图谱+–H4MH3M2H2M3HM4点样线LDH1(H4)LDH2(H3M)LDH3(H2M2)LDH4(HM3)LDH5(M4)心肌肾肝骨骼肌血清-+原点不同组织中LDH同工酶的电泳图谱酶原的激活在体内处于无活性状态的酶前身物（酶原，zymogen）在一定条件下被修饰转变成有活性的酶的过程称酶原的激活。其实质是酶原被修饰时形成了正确的分子构象和活性中心，由此可见酶分子的特定结构和酶的活性中心的形成是酶分子具有催化活性的基本保证。实例：胰蛋白酶原的激活第六节维生素和辅酶一、

维生素及其与辅酶的关系

维生素（vitamin）——维持机体正常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，必须从食物中摄取。维生素可分为脂溶性（A，D，K，E）和水溶性两大类。当人体缺乏某种维生素时，则相应代谢受阻，出现维生素缺乏症。多数水溶性维生素作为辅酶的主要成分，或本身就是辅酶参与体内代谢过程。二、

重要的水溶性维生素及相应辅酶重要的水溶性维生素及相应辅酶1维生素pp：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（NADP+）2维生素B2：黄素单核苷酸（FMN）黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD）3维生素B1：焦磷酸硫胺素（TTP）4泛酸：辅酶A（CoA）5

维生素B6：磷酸吡哆醛、磷酸吡哆胺6

叶酸：四氢叶酸（FH4）7生物素8维生素C9硫辛酸10维生素B12主要可溶性维生素和相应辅酶

维生素辅酶功能1.B1(硫胺素)TPPα-酮酸氧化脱羧2.B2(核黄素)FMN、FAD氢载体3.PP[尼克酸（酰胺）]

NAD+、NADP+氢载体4.泛酸（遍多酸）CoASH酰基载体5.B6

[吡哆醇（醛、酸）]磷酸吡哆醇