第三章酶-生物化学与分子生物学教研室课件.ppt
- 【下载声明】
1. 本站全部试题类文档,若标题没写含答案,则无答案;标题注明含答案的文档,主观题也可能无答案。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
2. 本站全部PPT文档均不含视频和音频,PPT中出现的音频或视频标识(或文字)仅表示流程,实际无音频或视频文件。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
3. 本页资料《第三章酶-生物化学与分子生物学教研室课件.ppt》由用户(晟晟文业)主动上传,其收益全归该用户。163文库仅提供信息存储空间,仅对该用户上传内容的表现方式做保护处理,对上传内容本身不做任何修改或编辑。 若此文所含内容侵犯了您的版权或隐私,请立即通知163文库(点击联系客服),我们立即给予删除!
4. 请根据预览情况,自愿下载本文。本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
5. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007及以上版本和PDF阅读器,压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 第三 生物化学 分子生物学 教研室 课件
- 资源描述:
-
1、目目 录录Enzyme第第 三三 章章 酶酶目目 录录J.B.Sumner目目 录录四膜虫的四膜虫的rRNA前体能在完全没有蛋前体能在完全没有蛋白质的情况下进行自我加工,发现白质的情况下进行自我加工,发现 Thomas Cech University of Colorado at Boulder,USA 目目 录录酶的概念酶的概念n酶是一类由活细胞产生的,酶是一类由活细胞产生的,对其特异底物对其特异底物具有高效催化作用的具有高效催化作用的蛋白质。蛋白质。目目 录录第二节第二节 酶的工作原理酶的工作原理第第 四四 节节 酶酶 的的 调调 节节第五节第五节 酶的命名与分类酶的命名与分类目目 录录目
2、目 录录酶的不同形式酶的不同形式目目 录录寡聚酶寡聚酶:(己糖激酶、(己糖激酶、3磷酸甘油醛脱氢酶等)磷酸甘油醛脱氢酶等)多酶体系多酶体系:多酶复合体目目 录录目目 录录一、一、酶的分子组成酶的分子组成蛋白质部分:酶蛋白蛋白质部分:酶蛋白 (apoenzyme)辅助因子辅助因子(cofactor)金属离子金属离子小分子有机化合物小分子有机化合物全酶全酶(holoenzyme)(simple enzyme)目目 录录 金属离子的作用金属离子的作用稳定酶的构象;稳定酶的构象;参与催化反应,传递电子;参与催化反应,传递电子;在酶与底物间起桥梁作用;在酶与底物间起桥梁作用;中和阴离子,降低反应中的静电
3、斥力等。中和阴离子,降低反应中的静电斥力等。金属酶金属酶(metalloenzyme)金属离子与酶结合紧密,提取过程中不易丢失(如羧基肽酶)金属离子与酶结合紧密,提取过程中不易丢失(如羧基肽酶)金属激活酶金属激活酶(metal-activated enzyme)金属离子为酶的活性所必需,与酶的结合不甚紧密。(己糖激酶)金属离子为酶的活性所必需,与酶的结合不甚紧密。(己糖激酶)n小分子有机化合物小分子有机化合物的作用的作用u在反应中起运载体的作用,传递电子、质子或在反应中起运载体的作用,传递电子、质子或其它基团。其它基团。目目 录录小分子有机化合物在催化中的作用小分子有机化合物在催化中的作用尼克
4、酰胺(维生素尼克酰胺(维生素PP之一)之一)尼克酰胺(维生素尼克酰胺(维生素PP之一)之一)维生素维生素B2(核黄素)(核黄素)维生素维生素B2(核黄素)(核黄素)维生素维生素B1(硫胺素)(硫胺素)泛酸泛酸硫辛酸硫辛酸维生素维生素B12生物素生物素吡哆醛(维生素吡哆醛(维生素B6之一)之一)叶酸叶酸NAD+(尼克酰胺腺嘌呤二核(尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸,辅酶苷酸,辅酶I)NADP+(尼克酰胺腺嘌呤二核(尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸,辅酶苷酸磷酸,辅酶II)FMN(黄素单核苷酸)(黄素单核苷酸)FAD(黄素腺嘌呤二核苷酸)(黄素腺嘌呤二核苷酸)TPP(焦磷酸硫胺素)(焦磷酸硫胺素)辅酶辅酶A(Co
5、A)硫辛酸硫辛酸钴胺素辅酶类钴胺素辅酶类生物素生物素磷酸吡哆醛磷酸吡哆醛四氢叶酸四氢叶酸氢原子(质子)氢原子(质子)醛基醛基酰基酰基烷基烷基二氧化碳二氧化碳氨基氨基甲基、甲烯基、甲基、甲烯基、甲炔基、甲酰基甲炔基、甲酰基等一碳单位等一碳单位所含的维生素所含的维生素名名称称小分子有机化合物小分子有机化合物(辅辅 酶酶 或或 辅辅 基基)转移的基团转移的基团尼克酰胺(维生素尼克酰胺(维生素PP之一)之一)尼克酰胺(维生素尼克酰胺(维生素PP之一)之一)维生素维生素B2(核黄素)(核黄素)维生素维生素B2(核黄素)(核黄素)维生素维生素B1(硫胺素)(硫胺素)泛酸泛酸硫辛酸硫辛酸维生素维生素B12生
6、物素生物素吡哆醛(维生素吡哆醛(维生素B6之一)之一)叶酸叶酸NAD+(尼克酰胺腺嘌呤二核(尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸,辅酶苷酸,辅酶I)NADP+(尼克酰胺腺嘌呤二核(尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸,辅酶苷酸磷酸,辅酶II)FMN(黄素单核苷酸)(黄素单核苷酸)FAD(黄素腺嘌呤二核苷酸)(黄素腺嘌呤二核苷酸)TPP(焦磷酸硫胺素)(焦磷酸硫胺素)辅酶辅酶A(CoA)硫辛酸硫辛酸钴胺素辅酶类钴胺素辅酶类生物素生物素磷酸吡哆醛磷酸吡哆醛四氢叶酸四氢叶酸氢原子(质子)氢原子(质子)醛基醛基酰基酰基烷基烷基二氧化碳二氧化碳氨基氨基甲基、甲烯基、甲基、甲烯基、甲炔基、甲酰基甲炔基、甲酰基等一碳单位等一碳单位
7、所含的维生素所含的维生素名名称称小分子有机化合物小分子有机化合物(辅辅 酶酶 或或 辅辅 基基)转移的基团转移的基团目目 录录*酶蛋白和辅助因子在催化反应中的作用酶蛋白和辅助因子在催化反应中的作用目目 录录辅助因子分类辅助因子分类(按其(按其与酶蛋白结合的紧密程度与酶蛋白结合的紧密程度)辅酶辅酶(coenzyme):与酶蛋白结合与酶蛋白结合疏松,可用疏松,可用透析或超滤的透析或超滤的方法除去。方法除去。辅基辅基(prosthetic group):与酶蛋白结合与酶蛋白结合紧密,不能用紧密,不能用透析或超透析或超滤的方法除去滤的方法除去。目目 录录二、酶的活性中心二、酶的活性中心目目 录录目目
8、录录结合基团结合基团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目目 录录酶酶必需基团必需基团非必需基团非必需基团活性中心活性中心活性中心外基团活性中心外基团结合基团结合基团催化基团催化基团目目 录录活性中心外活性中心外必需基团必需基团结合基团结合基团催化基团催化基团活性中心必需基团活性中心必需基团底物底物肽链肽链活性中心活性中心目目 录录一些酶活性中心的氨基酸残基一些酶活性中心
9、的氨基酸残基目目 录录溶菌酶的活性溶菌酶的活性中心中心*谷氨酸谷氨酸35和天和天冬氨酸冬氨酸52是催化是催化基团;基团;*色氨酸色氨酸62和和63、天冬氨酸天冬氨酸101和和色氨酸色氨酸108是结是结合基团;合基团;*AF为底物多为底物多糖链的糖基,位糖链的糖基,位于酶的活性中心于酶的活性中心形成的裂隙中。形成的裂隙中。目目 录录三、三、同工酶同工酶*定义定义同工酶同工酶(isoenzyme)是指催化相同的是指催化相同的化学反应,而酶蛋白的分子结构理化性化学反应,而酶蛋白的分子结构理化性质乃至免疫学性质不同的一组酶。质乃至免疫学性质不同的一组酶。目目 录录乳酸脱氢酶的同工酶乳酸脱氢酶的同工酶目
10、目 录录乳酸脱氢酶同工酶的不同生理功能乳酸脱氢酶同工酶的不同生理功能心肌心肌骨骼肌骨骼肌丙酮酸丙酮酸葡萄糖葡萄糖ATP+CO2+H2O乳酸乳酸LDH5LDH1糖无氧酵解糖无氧酵解目目 录录*生理及临床意义生理及临床意义在代谢调节上起在代谢调节上起着重要的作用;着重要的作用;用于解释发育过用于解释发育过程中阶段特有的代谢程中阶段特有的代谢特征;特征;同工酶谱的改变同工酶谱的改变有助于对疾病的诊断;有助于对疾病的诊断;同工酶可以作为同工酶可以作为遗传标志,用于遗传遗传标志,用于遗传分析研究。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
11、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目目 录录第二节第二节 酶的工作原理酶的工作原理目目 录录目目 录录一、一、酶促反应的特点酶促反应的特点酶的催化效率通常比非催化反应高酶的催化效率通常比非催化反应高1081020倍,倍,比一般催化剂高比一般催化剂高1071013倍。倍。酶的催化不需要较高的反应温度。酶的催化不需要较高的反应温度。酶和一般催化剂加速反应的机理都是降低反应的酶和一般催化剂加速反应的机理都是降低反应的活化能活化能(activation energy)。酶比一般催化剂更有。酶比一般催化剂更有效地降低反应的活化能。效地降低反应的活化能。目
12、目 录录酶与一般催化剂催化效率的比较酶与一般催化剂催化效率的比较底物底物 催化剂催化剂 反应温度反应温度 反应速度常数反应速度常数脲素脲素 H+62 7.4 10-7 脲酶脲酶 21 5.0 106过氧化氢过氧化氢 Fe 2+22 56 过氧化氢酶过氧化氢酶 22 3.5 107 目目 录录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
13、态转变到活化态所需的能量。目目 录录过氧化氢分解反应所需活化能过氧化氢分解反应所需活化能目目 录录一种酶仅作用于一种或一类化合物,或一种酶仅作用于一种或一类化合物,或一定的化学键,催化一定的化学反应并生成一定的化学键,催化一定的化学反应并生成一定的产物。酶的这种特性称为酶的特异性一定的产物。酶的这种特性称为酶的特异性或专一性或专一性。*酶的特异性酶的特异性(specificity)(二)酶促反应具有高度的特异性(二)酶促反应具有高度的特异性目目 录录根据酶对其底物结构选择的严格程度不同,根据酶对其底物结构选择的严格程度不同,酶的特异性可大致分为以下酶的特异性可大致分为以下3 3种类型:种类型:
14、CONH2NH2H2O脲脲酶酶CO2 +2NH3CONH2NHCH3H2O脲脲酶酶X目目 录录A BR1COOR2+H2O酯酯酶酶R1COOH +R2OH酶对所作用的键及键一侧的基团的选择性,酶对所作用的键及键一侧的基团的选择性,A B 或或 A B如如-D-D-葡萄糖苷酶葡萄糖苷酶 OCH2OHOHOHOOHR目目 录录D-,L-立体异构专一性立体异构专一性 几何异构专一性几何异构专一性 CCHHHOOCCOOH+H2O延延胡胡索索酸酸水水化化酶酶CH2COOHCHOHCOOHL平果酸平果酸反丁烯二酸反丁烯二酸目目 录录(三)(三)酶促反应的可调节性酶促反应的可调节性 对酶生成与降解量的调节
15、对酶生成与降解量的调节 酶催化效力的调节酶催化效力的调节 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酶促反应受多种因素的调控,以适应机体对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。其中包不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。括三方面的调节。目目 录录锁钥学说锁钥学说(lock and Key theory):1894年年 Fischer 提出认为整个酶分子的提出认为整个酶分子的天然构象是具有刚性结构的,酶表面具天然构象是具有刚性结构的,酶表面具有特定的形状。酶与底物的结合如同一有特定的形状。酶与底物的结合如同一把钥匙对一把锁
16、一样。把钥匙对一把锁一样。二、酶促反应的机理二、酶促反应的机理目目 录录(一)酶(一)酶-底物复合物的形成与诱导契合假说底物复合物的形成与诱导契合假说*诱导契合假说诱导契合假说(induced-fit hypothesis)酶底物复合物酶底物复合物 E+S E+P ES 酶与底物相互接近时,其结构相互诱导、酶与底物相互接近时,其结构相互诱导、相互变形和相互适应,进而相互结合。这一过相互变形和相互适应,进而相互结合。这一过程称为酶程称为酶-底物结合的诱导契合假说底物结合的诱导契合假说目目 录录目目 录录目目 录录羧肽酶的诱导契合模式羧肽酶的诱导契合模式 底物底物目目 录录(二)酶促反应的机制(二
17、)酶促反应的机制 1.邻近效应邻近效应(proximity effect)与定向排列与定向排列(orientation arrange)2.多元催化多元催化(multielement catalysis)3.表面效应表面效应(surface effect)目目 录录根据酶的组成成分根据酶的组成成分根据酶蛋白的特点和分子大小根据酶蛋白的特点和分子大小单纯酶单纯酶结合酶结合酶酶蛋白酶蛋白辅助因子辅助因子与酶蛋白结合程度与酶蛋白结合程度化学本质化学本质单体酶单体酶寡聚酶寡聚酶多酶体系、多功能酶多酶体系、多功能酶酶的组成酶的组成目目 录录酶酶必需基团必需基团非必需基团非必需基团活性中心活性中心活性中心
18、外基团活性中心外基团结合基团结合基团催化基团催化基团目目 录录目目 录录目目 录录 研究一种因素的影响时,其余各因素均恒定。研究一种因素的影响时,其余各因素均恒定。目目 录录一、底物浓度对反应速度的影响一、底物浓度对反应速度的影响研究前提研究前提v 在其他因素不变的情况下,底物浓度对反应在其他因素不变的情况下,底物浓度对反应速度的影响呈速度的影响呈矩形双曲线关系矩形双曲线关系。目目 录录当底物浓度较低时当底物浓度较低时反应速度与底物浓度成正比;反反应速度与底物浓度成正比;反应为一级反应。应为一级反应。目目 录录随着底物浓度的增高随着底物浓度的增高反应速度不再成正比例加速;反应反应速度不再成正比
19、例加速;反应为混合级反应。为混合级反应。目目 录录目目 录录当底物浓度高达一定程度当底物浓度高达一定程度反应速度不再增加,达最大速度;反应速度不再增加,达最大速度;反应为零级反应反应为零级反应目目 录录目目 录录(一)米曼氏方程式(一)米曼氏方程式酶促反应模式酶促反应模式中间产物学说中间产物学说E+S k1k2k3ESE+P目目 录录S:底物浓度底物浓度V:不同不同S时的反应速度时的反应速度Vmax:最大反应速度最大反应速度(maximum velocity)m:米氏常数米氏常数(Michaelis constant)VmaxS Km+S 目目 录录米曼氏方程式推导基于三个假设:米曼氏方程式推
20、导基于三个假设:1.反应处于初速度阶段产物生成很少,逆反应可反应处于初速度阶段产物生成很少,逆反应可不预考虑。不预考虑。2.S的总浓度远远大于的总浓度远远大于E的总浓度,因此在反应的的总浓度,因此在反应的初始阶段,初始阶段,S的浓度可认为不变即的浓度可认为不变即SS0。3.处于处于 E与与S形成形成ES复合物的反应是快速平衡反应,而复合物的反应是快速平衡反应,而ES分解为分解为E及及P的反应为慢反应,反应速度取决于慢的反应为慢反应,反应速度取决于慢反应即反应即 Vk3ES。(1)E+S k1k2k3ESE+P目目 录录推导过程推导过程K2+K3 Km(米氏常数)(米氏常数)K1令:令:则则(2
21、)(2)变为变为:(EtES)S Km ES(2)(EtES)SK2+K3ES K1整理得:整理得:E+S k1k2k3ESE+P目目 录录当底物浓度很高,将酶的活性中心全部饱和时,当底物浓度很高,将酶的活性中心全部饱和时,即即EtES,反应达最大速度反应达最大速度VmaxK3ESK3Et (5)ES EtSKm+S(3)整理得整理得:将将(5)(5)代入代入(4)(4)得米氏方程式:得米氏方程式:VmaxS Km+S V 将将(3)(3)代入代入(1)(1)得得K3EtS Km+S(4)V目目 录录KmS Km值等于酶促反应速度为最大反应速度一半值等于酶促反应速度为最大反应速度一半时的底物浓
22、度,单位是时的底物浓度,单位是mol/L。2Km+S Vmax VmaxS目目 录录米氏方程的几个特点从米氏方程中可以看出:从米氏方程中可以看出:当当S Km时,时,反应速率达到,反应速率达到最大,并与底物浓度无关,属零级反应;最大,并与底物浓度无关,属零级反应;当当S=Km时,时,所以,所以,Km的意的意义是使反应速率达到最大反应速率一半时的底义是使反应速率达到最大反应速率一半时的底物浓度。物浓度。mmKSVvmmVSSVv2 2mmVSSVvVKm+S VmaxS目目 录录(二)(二)Km与与Vmax的意义的意义 酶名称酶名称 底物底物 Km(mmol/L)过氧化氢酶过氧化氢酶 H2O2
23、25胰糜蛋白酶胰糜蛋白酶甘氨酰酪氨酰甘氨酸甘氨酰酪氨酰甘氨酸 108半乳糖苷酶半乳糖苷酶 D-乳糖乳糖 4.0己糖激酶己糖激酶 D-果糖果糖 1.5 ATP 0.4 D-葡萄糖葡萄糖 0.015亲和力不同KmS2S1S3 S1 S2 S3Vmax1/2目目 录录意义:意义:Vmax=K3 E如果酶的总浓度已知,可从如果酶的总浓度已知,可从Vmax计算计算 酶的酶的转换数转换数(turnover number),即动力学常数,即动力学常数K3。目目 录录目目 录录(三)(三)m m值与值与maxmax值的测定值的测定(林贝氏方程)(林贝氏方程)目目 录录2.Hanes作图法作图法-Km (林贝氏
24、方程)(林贝氏方程)目目 录录例例题题目目 录录 vVm0.30.2Vm 20.10 1 2 3 4 5 6 7 8 10-6 S丙酮酸丙酮酸 M/20minVm=0.36 1/2Vm=0.18 Km=3.2 10-6 M解:解:1、v对对S作图法作图法:目目 录录解解2、1/v 对对1/S作图法:作图法:目目 录录7654321-4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 51/v1/S -1/Km=-2.85 10 5 Km=3.51 10-6 1/Vm=2.55 ;Vm=0.39目目 录录二、酶浓度对反应速度的影响二、酶浓度对反应速度的影响0 V E 当当SE时,时,Vmax=k3 E 酶
25、浓度对反应速度的影响酶浓度对反应速度的影响 目目 录录三、温度对反应速度的影响三、温度对反应速度的影响q最适温度最适温度 (optimum temperature):酶促反应速度最快时的酶促反应速度最快时的环境温度。环境温度。*低温的应用低温的应用酶酶活活性性0.51.02.01.50 10 20 30 40 50 60 温度温度 C 温度对淀粉酶活性的影响温度对淀粉酶活性的影响 贮存生物制品、菌种等贮存生物制品、菌种等 v低温时由于活化分子数目减少,反应速度降低,低温时由于活化分子数目减少,反应速度降低,但温度升高后,但温度升高后,酶活性又可恢复酶活性又可恢复。临床上的低温麻醉临床上的低温麻
展开阅读全文