中医药大学生物化学课件JC整理7-酶(3).ppt

1、目目 录录Enzyme第第 六六 章章 酶酶目目 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，对其特异对其特异底物具有高效催化作用的底物具有高效催化作用的蛋白质。蛋白质。目目 录录目目 录录目目 录录一、一、酶的化学本质及分子组成酶的化学本质及分子组成酶蛋白酶蛋白 (apoenzyme)：蛋白质部分：蛋白质部分辅助因子辅助因子(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)：脲酶、蛋白酶、淀粉酶目目 录录*各部分在催化反应中的作用各部分在催化反应中的作用目目 录录金属离子的作用金属离子的

2、作用：K+,Na+,Mg+K+,Na+,Mg+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，降低反应中的静电斥力等。中和阴离子，降低反应中的静电斥力等。小分子有机化合物小分子有机化合物的作用的作用在反应中起运载体的作用，传递电在反应中起运载体的作用，传递电子、质子或其它基团。子、质子或其它基团。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尼克克酰酰胺胺（维维生生素素PP之之一一）尼尼克克酰酰胺胺（维维生生素素PP之之一一）维维生生素素B2（核核黄黄素素）维维生生素素B2（核核黄

3、黄素素）维维生生素素B1（硫硫胺胺素素）泛泛酸酸硫硫辛辛酸酸维维生生素素B12生生物物素素吡吡哆哆醛醛（维维生生素素B6之之一一）叶叶酸酸NAD+（尼尼克克酰酰胺胺腺腺嘌嘌呤呤二二核核苷苷酸酸，辅辅酶酶I）NADP+（尼尼克克酰酰胺胺腺腺嘌嘌呤呤二二核核苷苷酸酸磷磷酸酸，辅辅酶酶II）FMN（黄黄素素单单核核苷苷酸酸）FAD（黄黄素素腺腺嘌嘌呤呤二二核核苷苷酸酸）TPP（焦焦磷磷酸酸硫硫胺胺素素）辅辅酶酶A（CoA）硫硫辛辛酸酸钴钴胺胺素素辅辅酶酶类类生生物物素素磷磷酸酸吡吡哆哆醛醛四四氢氢叶叶酸酸氢氢原原子子（质质子子）醛醛基基酰酰基基烷烷基基二二氧氧化化碳碳氨氨基基甲甲基基、甲甲烯烯基基、

4、甲甲炔炔基基、甲甲酰酰基基等等一一碳碳单单位位所所含含的的维维生生素素名名称称小小分分子子有有机机化化合合物物(辅辅酶酶或或辅辅基基)转转移移的的基基团团尼尼克克酰酰胺胺（维维生生素素PP之之一一）尼尼克克酰酰胺胺（维维生生素素PP之之一一）维维生生素素B2（核核黄黄素素）维维生生素素B2（核核黄黄素素）维维生生素素B1（硫硫胺胺素素）泛泛酸酸硫硫辛辛酸酸维维生生素素B12生生物物素素吡吡哆哆醛醛（维维生生素素B6之之一一）叶叶酸酸NAD+（尼尼克克酰酰胺胺腺腺嘌嘌呤呤二二核核苷苷酸酸，辅辅酶酶I）NADP+（尼尼克克酰酰胺胺腺腺嘌嘌呤呤二二核核苷苷酸酸磷磷酸酸，辅辅酶酶II）FMN（黄黄素素

5、单单核核苷苷酸酸）FAD（黄黄素素腺腺嘌嘌呤呤二二核核苷苷酸酸）TPP（焦焦磷磷酸酸硫硫胺胺素素）辅辅酶酶A（CoA）硫硫辛辛酸酸钴钴胺胺素素辅辅酶酶类类生生物物素素磷磷酸酸吡吡哆哆醛醛四四氢氢叶叶酸酸氢氢原原子子（质质子子）醛醛基基酰酰基基烷烷基基二二氧氧化化碳碳氨氨基基甲甲基基、甲甲烯烯基基、甲甲炔炔基基、甲甲酰酰基基等等一一碳碳单单位位所所含含的的维维生生素素名名称称小小分分子子有有机机化化合合物物(辅辅酶酶或或辅辅基基)转转移移的的基基团团目目 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）酶与辅助因子的对应关系酶与辅助因子的对应关系 辅酶辅酶(

6、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 录录酶的分类（根据酶蛋白分子特点）酶的分类（根据酶蛋白分子特点）二、酶的活性中心二、酶的活性中心必需基团必需基团 (essential group)酶分子中氨基酸酶分子中氨基酸残基侧链的化学基团残基侧链的化学基团中，一些与酶活性密中，一些与酶活性密切相关的化学基团切相关的化学基团。常见常见-OH,-SH等等目目 录录或称活性部位或称活性部位(act

7、ive site)，指必需指必需基团在空间结构上彼此靠近，组成具基团在空间结构上彼此靠近，组成具有特定空间结构的区域，能与底物特有特定空间结构的区域，能与底物特异结合并将底物转化为产物。异结合并将底物转化为产物。酶的活性中心酶的活性中心(active center)目目 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。中心应有的空间构象所必需。活性中心外的必需基团活性中心外的必需基团底底 物物 活性中心以外活性中心以外的必需基团

8、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 目目 录录目目 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83、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 录录第第 二二 节节 酶促反应的特点与机理酶促反应的特点与机理The Characteristic and Mechanism of Enzyme-Catalyzed Reaction 目目 录录目目 录录一、一

9、、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酶和一般催化剂加速反应的机理都是降低反应的活化能的活化能(activation energy)。酶比一般催化剂。酶比一般催化剂更有效地降低反应的活化能。更有效地降低反应的活化能。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

10、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。目目 录录目目 录录一种酶仅作用于一种或一类化一种酶仅作用于一种或一类化合物，或一定的化学键，催化一合物，或一定的化学键，催化一定的化学反应并生成一定的产物。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或酶的这种特性称为酶的特异性或专一性专一性。*酶的特异性酶的特异性(specificity)（三）酶的高度特异性（专一性）（三）酶的高度特异性（专一性）目目 录录根据酶对其底物结构选择的严格程度不同，根

11、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：目目 录录（四）（四）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酶促反应受多种因素的调控(底物、激素、底物、激素、调节剂等调节剂等)，以适应机体对不断变化的内外环境，以适应机体对不断变化的内外环境和生命活动的需要。其中包括三方面的调节。和生命活动的需要。其中包括三方面的调节。目目 录录二、酶促反应的机理二、酶促反应的机理（一）酶（一）酶-

12、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、相互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。这一过程称为酶变形和相互适应，进而相互结合。这一过程称为酶-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 录录目目 录录目目 录录目目 录录 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暴露出酶的活性中心形成或暴

13、露出酶的活性中心 一个或几个特定的肽键断裂，一个或几个特定的肽键断裂，水解掉一个或几个短肽水解掉一个或几个短肽在特定条件下在特定条件下目目 录录赖赖缬缬天天天天天天天天甘甘异异赖赖缬缬天天天天天天天天缬缬组组丝丝甘甘异异缬缬组组丝丝目目 录录 酶原激活的生理意义酶原激活的生理意义避免细胞产生的酶对细胞进行自身消避免细胞产生的酶对细胞进行自身消化，并使酶在特定的部位和环境中发挥作化，并使酶在特定的部位和环境中发挥作用，保证体内代谢正常进行。用，保证体内代谢正常进行。有的酶原可以视为酶的储存形式。在有的酶原可以视为酶的储存形式。在需要时，酶原适时地转变成有活性的酶，需要时，酶原适时地转变成有活性的

14、酶，发挥其催化作用。发挥其催化作用。目目 录录四、四、同工酶同工酶(isoenzyme)*定义定义同工酶同工酶是指催化相同的化学反应，是指催化相同的化学反应，而酶蛋白的分子结构而酶蛋白的分子结构、理化性质乃理化性质乃至免疫学性质不同的一组酶。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 目目 录录*生理及临床意义生理及临床意义在代谢调节在代谢调节上上有重有重要的作用；要的作用；用于解释发用于解释发育过程中阶段特有育过程中阶段特有的代谢特征；的代谢特征；同工酶谱的同工酶谱的改变有助于对疾病改变有助于对疾病的诊断；的诊断；同工酶可以同工酶可以作为遗传标志，用作为遗传标志

15、，用于遗传分析研究。于遗传分析研究。病人血清病人血清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、酶浓度对反应速度的影响一、酶浓度对反应速度的影响0 V E 当当SE时，时，Vmax=k3 E 酶浓度对反应速度的影响酶浓度对反应速度的影响 目目 录录二、底物浓度对反应速度的影响二、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

16、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。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例加速；反应为混合级反应。为混合级反应。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）米氏方程式（一）米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 k1k2k3 E SE+P目目 录录

17、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)V max S Km+S 目目 录录米曼氏方程式推导基于两个假设：米曼氏方程式推导基于两个假设：E与与S形成形成ES复合物的反应是快速平衡反应，复合物的反应是快速平衡反应，而而ES分解为分解为E及及P的反应为慢反应，反应的反应为慢反应，反应速度取决于慢反应即速度取决于慢反应即 Vk3ES。(1)S的总浓度远远大于的总浓度远远大于E的总浓度，因此在反应的总浓度，因此在反应的初始阶段，的初始阶段，S的浓度可认为不

18、变即的浓度可认为不变即SSt。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)(2)变为变为:(EtES)S Km ES(2)(EtES)SK2+K3ES K1整理得：整理得：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

19、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度，单位是时的底物浓度，单位是mol/L。2Km+S Vmax VmaxS目目 录录（二）（二）Km与与Vmax的意义的意义目目 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（三）（三）m m值与值与maxmax值的测定值的测定m（林贝氏方程）（林贝氏方程）目目 录录2.双倒数作图法双倒数作图法-1/Km 目目 录录三、温度对反应速度的影响三、温度对反应速度

20、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 目目 录录四、四、pH对反应速度的影响对反应速度的影响q最适最适pH (optimum pH)：酶催化活性酶催化活性最大时的环最大时的环境境pH。0酶酶活活性性 pH pH对某些酶活性的影响对某些酶活性的影响 246810目目 录录五、抑制剂对反应速度的影响五、抑制剂对反应速度的影响 区别于酶的变性区别于酶的变

21、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目目 录录 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)反竞争性抑制反竞争性抑制 (uncompetitive inhibition)目目 录录(一一)目目 录录ESSAsCHCHCl+CH2SHCHSHCH2OHE

22、SHSH+CH2SCHSCH2OHAs CHCHClROROPOX+HOEROROPOOE+HXClAsClCHCHCl+ESHSHESAsSCHCHCl+2HCl有机磷化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目目 录录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 目目 录录.竞争性抑制作用竞争性抑制作用+反应模式反应模式目目 录录目目 录录 *特点特点b)b)抑制程度取决抑制程度取决于抑制剂与酶于抑制剂与酶的相对亲和力的相对亲和力及及底物浓度底物浓

23、度；a)I与与S结构类似，结构类似，竞争酶的活性竞争酶的活性中心；中心；c)动力学特点：动力学特点：Vmax不变，表不变，表观观Km增大。增大。抑制剂抑制剂 无抑制剂无抑制剂 1/V 1/S VSmaxVIK(1)SmKiiKI111m(1)VVKSVmaxmax目目 录录*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 丙丙 二二 酸酸琥珀酸琥珀酸琥珀酸脱氢酶琥珀酸脱氢酶FADFADH2延胡索酸延胡索酸目目 录录 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

24、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 物物目目 录录2.2.非竞争性抑制非竞争性抑制目目 录录*特点特点a)a)抑制剂与酶活性抑制剂与酶活性中心外的必需基中心外的必需基团结合，底物与团结合，底物与抑制剂之间无竞抑制剂之间无竞争关系；争关系；b)b)抑制程度取决抑制程度取决于抑制剂的浓于抑制剂的浓度度，与底物浓与底物浓度无关度无关；c)动力学特点：动力学特点：Vmax降低，表降低，表观观Km不变。不变。抑制剂抑制剂 1/V 1/S 无抑制剂无抑制剂 iiKI1

25、1I1m(1)(1)VVKSVKmaxmax目目 录录.反竞争性抑制反竞争性抑制目目 录录*特点：特点：a)a)抑制剂只与抑制剂只与酶底物复酶底物复合物结合；合物结合；b)b)抑制程度取抑制程度取决与抑制剂决与抑制剂的浓度及底的浓度及底物的浓度；物的浓度；c)动力学特点：动力学特点：Vmax降低，表降低，表观观Km降低。降低。抑制剂抑制剂 1/V 1/S 无抑制剂无抑制剂 目目 录录各种可逆性抑制作用的比较各种可逆性抑制作用的比较 动动力力学学参参数数表表观观Km Km增增大大不不变变减减小小最最大大速速度度Vmax不不变变降降低低降降低低林林-贝贝氏氏作作图图斜斜率率Km/Vmax增增大大增

26、增大大不不变变纵纵轴轴截截距距1/Vmax不不变变增增大大增增大大横横轴轴截截距距-1/Km增增大大不不变变减减小小与与I结结合合的的组组分分EE、ESES作作用用特特征征无无抑抑制制剂剂竞竞争争性性抑抑制制 非非竞竞争争性性抑抑制制反反竞竞争争性性抑抑制制目目 录录六、激活剂对反应速度的影响六、激活剂对反应速度的影响目目 录录第第 四四 节节 酶的命名、分类酶的命名、分类目目 录录一、酶的命名一、酶的命名1.习惯命名法习惯命名法推荐名称推荐名称2.系统命名法系统命名法系统名称系统名称目目 录录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

27、 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

28、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

29、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

30、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-谷氨酰胺谷氨酰胺目目 录录二、酶的分类二、酶的分类目目 录录酶的活性酶的活性酶的活性单位酶的活性单位是衡量酶活力大小的尺度，它反映在是衡量酶活力大小的尺度，它反映在规定条件下，酶促反应在单位时间（规定条件下，酶促反应在单位时间（s s、minmin或或h h）内生成一定量（内生成一定量（mgmg、gg、molmol等）的产物或消耗一等）的

31、产物或消耗一定数量的底物所需的酶量。定数量的底物所需的酶量。目目 录录国际单位国际单位(IU)在特定的条件下，每分钟催化在特定的条件下，每分钟催化1mol底物转化为产物所需的酶量为一个国际底物转化为产物所需的酶量为一个国际单位。单位。催量单位催量单位(katal)催量催量(kat)是指在特定条件下，每秒是指在特定条件下，每秒钟使钟使mol底物转化为产物所需的酶量。底物转化为产物所需的酶量。kat与与IU的换算：的换算：1 IU=16.6710-9 kat目目 录录第第 五五 节节酶与医学的关系酶与医学的关系目目 录录（一）（一）酶与疾病的发生酶与疾病的发生（二）（二）酶与疾病的诊断酶与疾病的诊

32、断（三）（三）酶与疾病的治疗酶与疾病的治疗白化病、消化不良；血糖测定等白化病、消化不良；血糖测定等一、酶与疾病的关系一、酶与疾病的关系目目 录录二、酶在医学上的其他应用二、酶在医学上的其他应用（一）酶作为试剂用于临床检验和科学研究（一）酶作为试剂用于临床检验和科学研究1酶法分析酶法分析 即酶偶联测定法即酶偶联测定法(enzyme coupled assays)，是利用酶作为分析试剂，对一些酶，是利用酶作为分析试剂，对一些酶的活性、底物浓度、激活剂、抑制剂等进行的活性、底物浓度、激活剂、抑制剂等进行定量分析的一种方法。定量分析的一种方法。目目 录录2酶标记测定法酶标记测定法 酶可以代替同位素与某

33、酶可以代替同位素与某些物质相结合，从而使该物质被酶所标记。些物质相结合，从而使该物质被酶所标记。通过测定酶的活性来判断被标记物质或与通过测定酶的活性来判断被标记物质或与其定量结合的物质的存在和含量。其定量结合的物质的存在和含量。3工具酶工具酶 除上述酶偶联测定法外，人们利除上述酶偶联测定法外，人们利用酶具有高度特异性的特点，将酶做为工用酶具有高度特异性的特点，将酶做为工具，在分子水平上对某些生物大分子进行具，在分子水平上对某些生物大分子进行定向的分割与连接。定向的分割与连接。目目 录录（二）酶作为药物用于临床治疗（二）酶作为药物用于临床治疗（三）酶的分子工程（三）酶的分子工程1固定化酶固定化酶

34、(immobilized enzyme)将水溶性酶经物理或化学方法处理后，将水溶性酶经物理或化学方法处理后，成为不溶于水但仍具有酶活性的一种酶的衍成为不溶于水但仍具有酶活性的一种酶的衍生物。生物。固定化酶在催化反应中以固相状态作固定化酶在催化反应中以固相状态作用于底物，并保持酶的活性。用于底物，并保持酶的活性。目目 录录2抗体酶抗体酶3模拟酶模拟酶具有催化功能的抗体分子称为具有催化功能的抗体分子称为抗体酶抗体酶(abzyme)。模拟酶是根据酶的作用原理，利用有机模拟酶是根据酶的作用原理，利用有机化学合成方法，人工合成的具有底物结合部化学合成方法，人工合成的具有底物结合部位和催化部位的非蛋白质有

35、机化合物。位和催化部位的非蛋白质有机化合物。目目 录录（一）细胞（一）细胞膜及胞膜及胞内酶的隔离分布内酶的隔离分布代谢途径有关酶类常常组成多酶体系，分布于代谢途径有关酶类常常组成多酶体系，分布于细胞的某一区域细胞的某一区域 。目目 录录多酶体系在细胞内的分布多酶体系在细胞内的分布多多酶酶体体系系分分 布布糖糖酵酵解解胞胞液液磷磷酸酸戊戊糖糖途途径径糖糖异异生生糖糖原原合合成成三三羧羧酸酸循循环环线线粒粒体体氧氧化化磷磷酸酸化化线线粒粒体体胞胞液液胞胞液液胞胞液液目目 录录多多酶酶体体系系分分布布线线粒粒体体脂脂酸酸 氧氧化化脂脂酸酸合合成成胞胞液液内内质质网网、胞胞液液胆胆固固醇醇合合成成磷磷

36、脂脂合合成成内内质质网网DNA、RNA合合成成细细胞胞核核目目 录录 酶的隔离分布的意义酶的隔离分布的意义 各种代谢途径各种代谢途径在不同区域进行在不同区域进行。多多酶酶体体系系分分 布布蛋蛋白白质质合合成成多多种种水水解解酶酶溶溶酶酶体体线线粒粒体体、胞胞液液尿尿素素合合成成血血红红素素合合成成内内质质网网、胞胞液液线线粒粒体体、胞胞液液目目 录录 速度最慢，速度最慢，它的速度决定整个代谢途径的总速度，它的速度决定整个代谢途径的总速度，故又称其故又称其为为限速酶限速酶(limiting velocity enzymes)。催化单向反应不可逆或非平衡反应，它的活性决定催化单向反应不可逆或非平衡

37、反应，它的活性决定整个代谢途径的方向。前几步或分叉反应的酶。整个代谢途径的方向。前几步或分叉反应的酶。这类酶活性除受底物控制外，还受多种代谢物或这类酶活性除受底物控制外，还受多种代谢物或效应剂的调节。效应剂的调节。关键酶催化关键酶催化的反应具有以下特点：的反应具有以下特点：代谢途径是一系列酶促反应组成的，其速度及代谢途径是一系列酶促反应组成的，其速度及方向由其中的关键酶决定方向由其中的关键酶决定 。目目 录录例：糖代谢的关键酶例：糖代谢的关键酶目目 录录 快速调节快速调节 迟缓调节迟缓调节数秒、数分钟数秒、数分钟通过改变通过改变酶的活性酶的活性数小时、几天数小时、几天通过改变通过改变酶的含量酶

38、的含量 变构调节变构调节(allosteric regulation)化学修饰调节化学修饰调节(chemical modification)代谢调节主要是通过对关键酶活性的调节而实现的。代谢调节主要是通过对关键酶活性的调节而实现的。目目 录录1.变构调节的概念变构调节的概念小分子化合物与酶分子活性中心以外小分子化合物与酶分子活性中心以外的某一部位特异结合，引起酶蛋白分子构的某一部位特异结合，引起酶蛋白分子构象变化，从而改变酶的活性，这种调节称象变化，从而改变酶的活性，这种调节称为酶的为酶的变构调节变构调节或或别构调节别构调节。（二）关键酶的变构调节（二）关键酶的变构调节目目 录录被调节的酶称为

39、被调节的酶称为变构酶变构酶或或别构酶别构酶(allosteric enzyme)使酶发生变构效应的物质，称为使酶发生变构效应的物质，称为变构效应剂变构效应剂(allosteric effector)变构激活剂变构激活剂 allosteric effector 引起酶活性引起酶活性增加增加的变构效应剂。的变构效应剂。变构抑制剂变构抑制剂 allosteric effector 引起酶活性引起酶活性降低降低的变构效应剂。的变构效应剂。目目 录录2.变构调节的机制变构调节的机制变构酶变构酶催化亚基催化亚基-结合底物结合底物调节亚基调节亚基-结合变构效应剂结合变构效应剂变构效应剂：变构效应剂：底物、终

40、产物、中间产物底物、终产物、中间产物其他小分子代谢物其他小分子代谢物 AMP ADP AMP ADP ATPATP3.变构调节的生理意义变构调节的生理意义目目 录录（三）酶的化学修饰调节（三）酶的化学修饰调节（共价修饰共价修饰）1.1.化学修饰的概念化学修饰的概念酶蛋白肽链上某些残基在酶的酶蛋白肽链上某些残基在酶的催化下结合或脱去某些特定的化学催化下结合或脱去某些特定的化学基团基团，从而引起酶活性改变，这种从而引起酶活性改变，这种调节称为酶的化学修饰调节称为酶的化学修饰。目目 录录2.化学修饰的主要方式化学修饰的主要方式磷酸化磷酸化 -去磷酸去磷酸乙酰化乙酰化 -脱乙酰脱乙酰甲基化甲基化 -去

41、甲基去甲基 SH 与与 S S 互变互变目目 录录酶的磷酸化与脱磷酸化酶的磷酸化与脱磷酸化-OHThrSerTyr酶蛋白酶蛋白H2OPi磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸酶 ATPADP蛋白激酶蛋白激酶ThrSerTyr-O-PO32-磷酸化的磷酸化的酶蛋白酶蛋白目目 录录3.3.化学修饰的特点化学修饰的特点酶蛋白的共价修饰是可逆的酶促反应，在酶蛋白的共价修饰是可逆的酶促反应，在不同酶的作用下，酶蛋白的活性状态可互不同酶的作用下，酶蛋白的活性状态可互相转变。催化互变反应的酶在体内可受调相转变。催化互变反应的酶在体内可受调节因素如激素的调控。节因素如激素的调控。具有具有及联及联放大效应，效率较变构调节高。放

42、大效应，效率较变构调节高。磷酸化与脱磷酸是最常见的方式磷酸化与脱磷酸是最常见的方式。同一个酶可以同时受变构调节和化学修饰调节。同一个酶可以同时受变构调节和化学修饰调节。目目 录录（四）酶量的调节（四）酶量的调节1.酶蛋白合成的诱导与阻遏酶蛋白合成的诱导与阻遏加速酶合成的化合物称为加速酶合成的化合物称为诱导剂诱导剂(inducer)减少酶合成的化合物称为减少酶合成的化合物称为阻遏剂阻遏剂(repressor)目目 录录 常见的诱导或阻遏方式常见的诱导或阻遏方式 底物对酶合成的诱导和阻遏底物对酶合成的诱导和阻遏 产物对酶合成的阻遏产物对酶合成的阻遏 激素对酶合成的诱导激素对酶合成的诱导 药物对酶合成的诱导药物对酶合成的诱导目目 录录 2.酶蛋白降解酶蛋白降解通过改变酶蛋白分子的降解通过改变酶蛋白分子的降解速度，也能调节酶的含量。速度，也能调节酶的含量。目目 录录内、外环境改变内、外环境改变机体相关组机体相关组织分泌织分泌激素激素激素与靶细胞激素与靶细胞上的受体结合上的受体结合靶细胞产生生物学靶细胞产生生物学效应，适应内外环效应，适应内外环境改变境改变激素作用机制激素作用机制二、激素水平的代谢调节二、激素水平的代谢调节