临床医学生物化学：ppt酶

第三章酶

Enzyme第一节酶的概念酶是活细胞产生的，能在体内或体外发挥相同催化作用的一类具有活性中心和特殊结构的生物大分子，包括蛋白质和核酸，以蛋白质为主。核酶Ribozyme：有催化活性的RNA第二节酶作用的分子基础一.酶的化学组成*酶蛋白:决定酶催化作用的专一性。*辅助因子：参与具体反应，起传递基团、原子和电子的作用。二.酶的活性中心ActiveCenter1)由酶分子在空间位置上比较靠近的几个氨基酸残基或其上某些功能基团所组成。2)位于酶分子表面。3)酶分子结构中其它部分为酶活性中心形成提供结构基础。4)必需基团EssentialGroup：结合基团BindingGroup催化基团CatalyticGroup活性中心以外的必需基团三、酶的分子结构与催化活性的关系酶的分子结构的基础是其氨基酸的序列，它决定着酶的空间结构和活性中心的形成以及酶催化的专一性。四、酶原和酶原激活1）酶原Zymogen：有些酶在细胞内合成或刚分泌时，无催化活性，这种无催化活性的酶的前体称为酶原。2）酶原的激活Activationofzymogen某种物质（活化素）作用于酶原使之转变成有活性的酶的过程3）酶原激活的机理切断分子中特异肽键或去除部分肽段后有利于酶活性中心的形成3）酶原激活的生理意义保证合成酶的细胞本身不受蛋白酶的消化破坏在特定的生理条件和规定的部位受到激活并发挥其生理作用酶原激活是生物体内的一种重要的调控酶活性的方式五.同工酶Isoenzyme1）定义：能催化相同的化学反应但酶蛋白分子结构、理化性质和免疫原性有所不同的一群酶。在代谢调节上起着重要的作用；用于解释发育过程中阶段特有的代谢特征；同工酶谱的改变有助于对疾病的诊断；同工酶可以作为遗传标志，用于遗传分析研究。六.别构酶AllostericEnzyme*特点1.别构酶具四级结构，含多个亚基。2.别构剂一般为生理小分子物质（底物、终产物）。3.别构剂非共价结合于非催化部位-别构位点。4.催化位点与调节位点可位于不同亚基或同一亚基不同位置。5.别构酶常位于代谢通路开端或分支点。6.别构酶在细胞物质代谢的调节中发挥重要作用*反馈抑制Feed-backInhibition七.修饰酶

ModificationEnzyme1.定义:有些酶需要在其它酶的作用下，对酶分子结构进行修饰后才具有催化活性2.以共价修饰为主，最常见的是磷酸化修饰3.反应迅速，具有放大效应4.体内物质代谢调节的重要方式酶的磷酸化与脱磷酸化3.两种调节的比较别构调节共价修饰酶的催化不需要需要共价键改变没有有酶分子组成改变没有有调节作用代谢方向性改变代谢强度改变八、多酶复合体MultienzymeComplex与

多酶体系MultienzymeSystem有些酶以物理的形式聚合在一起成为多酶复合体，是生物体提高酶催化效率的一种措施。体内物质代谢的各条途径有许多酶共同参与，依次完成反应过程，在结构上无彼此关联，称为多酶体系九、多功能酶MultifunctionalEnzyme酶分子中存在多种催化活性部位的酶，比多酶复合体更有效第三节酶促反应的特点和作用机制一.酶促反应的特点1.加速化学反应，但不改变反应的平衡2.高效性:更有效地降低反应的活化能*活化能activationenergy：使底物分子从基态转变为活化态所需的最低能量3.高度特异性a.绝对特异性b.相对特异性c.立体异构特异性4.不稳定性及可调节性二.酶促反应的作用机制1.酶底物复合物的形成2.酶底物的过渡状态互补3.酶促反应作用机制（1）邻近效应与定向排列（2）多元催化（3）表面效应第四节酶促反应动力学一.初速度反应刚开始的短时间内，时间进程曲线为直线时的反应速度。影响因素:酶浓度、底物浓度、pH、温度、抑制剂、激活剂等二.酶浓度的影响v=K[E]三.底物浓度的影响1.底物浓度与反应速度的关系(矩形双曲线)[S]很低：[S]↑，v↑[S]增加，[S]↑↑，v↑[S]很大，v→Vm当底物浓度较低时反应速率与底物浓度成正比；反应为一级反应。随着底物浓度的增高反应速率不再成正比例加速；反应为混合级反应。当底物浓度高达一定程度酶被底物所饱和，反应速率不再增加，达最大速率；反应为零级反应。2.米-曼氏(Michaelis-Menten)方程1913年Michaelis和Menten提出反应速率与底物浓度关系的数学方程式，即米-曼氏方程式，简称米氏方程式(Michaelisequation)。[S]：底物浓度V：不同[S]时的反应速率Vmax：最大反应速率(maximumvelocity)Ｋm：米氏常数(Michaelisconstant)*中间复合物学说：K1K3E+S↔ES→E+PK2v=K3[ES]3.米氏常数Km（MichaelisConstant）的意义1）Km是酶的特征性常数，只与酶的性质和酶所催化的底物和反应环境有关2）v=1/2Vm时，Km=[S]。3）Km与酶和底物的亲和力成反比。4）酶的转换数K3：当酶被底物充分饱和时，单位时间内每个酶分子（或活性中心）催化底物转变为产物的分子数VmaxK3＝▁▁▁▁［E］4.Km和Vmax值的测定双倒数作图法四.温度的影响1.两个相反的温度效应温度↑酶促反应加快酶蛋白变性2.酶的最适温度OptimumTemperature：酶促反应达到最大值时的温度。哺乳动物组织中酶的最适温度多在35～40℃之间TaqDNA聚合酶最适温度为72℃*低温的应用:一般的酶在低温下活性降低，但酶本身不被破坏，其活性可随温度的回升而恢复。低温保存酶和菌种等生物制品低温麻醉五.pH的影响酶的催化作用与活性基团的电离状态、底物分子及辅酶与辅基的电离状态有关*酶的最适pH（optimumpH）：酶活性最高时的pH值。五.激活剂Activator的影响激活剂：能提高酶活性，加速酶促反应进行的物质1.无机离子激活剂：Mg2＋，Zn2＋，Cl－2.小分子有机化合物：半胱氨酸、谷胱甘肽3.生物大分子激活剂：蛋白激酶六.抑制剂Inhibitor的影响抑制剂：使酶活力降低的物质，不包括强酸、强碱＊抑制作用可逆抑制ReversibleInhibition不可逆抑制IrreversibleInhibition１.不可逆抑制：以共价键与酶结合；不能用透析、超滤去除抑制剂。1）非专一性不可逆性抑制作用抑制剂与酶的一类或几类基团结合，不区分结合的基团属必需基团或非必需基团例如：重金属离子与巯基酶解毒方法：二巯基丙醇或丁二酸钠2）专一性不可逆性抑制作用专一作用于必需基团例如：羟基酶有机磷农药中毒2.可逆性抑制：非共价键疏松结合，超滤、透析可去除抑制剂。竞争性抑制CompetitiveInhibition有些酶的结构与酶的底物结构相似，可与底物竞争酶的活性中心，从而阻碍酶与底物结合成中间产物，这种抑制作用称为竞争性抑制作用。磺胺类药物的抑菌机制与对氨基苯甲酸竞争二氢叶酸合成酶动力学方程式

Vmax[S]v=▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁Km（1+[I]/Ki）+[S]特点：大概是后面那张表吧。非竞争性抑制NoncompetitiveInhibition动力学方程式：Vmax[S]v=▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁(Km＋[S])(1+[I]/Ki)反竞争性抑制IncompetitiveInhibition动力学方程式：Vmax[S]v=▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁Km+[S]（1+[I]/Ki）4）三种可逆性抑制的区别竞争性抑制非竞争性抑制反竞争性抑制抑制剂结构相似不一定相似不一定相似I结合组分EE或ESESI结合部位活性中心活性中心外活性中心外增加底物浓度解除抑制不能解除不能解除Vm不变减小减小Km增加不变减小一、核酶是具有催化活性的RNA具有催化活性的RNA称为核酶（ribozyme）。根据核酶的分子大小，可将核酶分为小分子核酶和大分子核酶。第五节其他类型的生物催化剂（一）小分子核酶主要有锤头核酶、发夹核酶1.锤头核酶（hammerheadribozyme）发现于植物类病毒、拟病毒锤头核酶的组成部分：由高度保守的核苷酸组成的催化核心（catalyticcore）三个双螺旋茎（I、II和III）对剪切点的识别序列UH（H为除G以外的核苷酸）核酶对RNA的剪切作用核酶通过与底物RNA的碱基互补形成酶-底物复合物，进而转化成酶-底物过渡态复合物，最后断裂成二个产物。2.发夹核酶（hairpinribozyme）来自烟草斑纹病毒卫星RNA、I型菊苣黄色花斑病毒发夹核酶催化连接反应活性是剪切反应活性的10倍；相反，锤头核酶催化剪切反应的活性是其连接反应活性的100倍。二、抗体酶(abz