酶-生物化学与分子生物学课件.ppt

1、Enzyme第第 三三 章章 酶酶 第第一一节节 酶的催化特点酶的催化特点 第第二二节节 酶的结构与功能酶的结构与功能 第三节第三节 酶促反应动力学酶促反应动力学 第四节第四节 酶的调节酶的调节 第五节第五节 酶与医学的关系酶与医学的关系 第六节第六节 酶的分类与命名酶的分类与命名概述概述（一）酶的概念（一）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。n目前将生物催化剂分为两类目前将生物催化剂分为两类:酶酶 和和 非酶生物催化剂（如：核酶）非酶生物催化剂（如：核酶）（二）酶的化学本质（二）酶的化学本质 1

2、 1大多数酶是蛋白质大多数酶是蛋白质19261926年美国年美国SumnerSumner得到了脲酶的结晶，并指出酶是蛋白质。得到了脲酶的结晶，并指出酶是蛋白质。19301930年年NorthropNorthrop等得到了胃蛋白酶、胰蛋白酶和胰凝乳蛋等得到了胃蛋白酶、胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶的结晶，并进一步证明了酶是蛋白质。白酶的结晶，并进一步证明了酶是蛋白质。J.B.SumnerJ.B.SumnerJ.H.NorthropJ.H.Northrop 20世纪世纪80年代发现某些年代发现某些RNA有催化活性，甚至有些有催化活性，甚至有些DNA也有催化活性，使酶是蛋白质的传统概念受到很大冲击。也有催化

3、活性，使酶是蛋白质的传统概念受到很大冲击。2 2某些某些RNARNA有催化活性有催化活性 1982年美国年美国T.Cech等人发现四膜虫的等人发现四膜虫的rRNA前体能在完全没前体能在完全没有蛋白质的情况下进行自我加工，即有蛋白质的情况下进行自我加工，即RNA有催化活性。有催化活性。Thomas Cech University of Colorado at Boulder,USA 1983年美国年美国S.Altman等研究等研究RNaseP（由（由20%蛋白质和蛋白质和80%的的RNA组成），发现组成），发现RNaseP中的中的RNA可催化可催化E.coli tRNA的前体加工。的前体加工。S

4、idney Altman Yale University New Haven,CT,USA Cech和和Altman各自独立地发现了各自独立地发现了RNA的催化活性，并的催化活性，并命名这一类酶为命名这一类酶为ribozyme（核酶）。（核酶）。两人因此共同获得了两人因此共同获得了1989年诺贝尔化学奖。年诺贝尔化学奖。3有些有些DNA也有催化活性也有催化活性 1995年年Cuenoud等发现有些等发现有些DNA分子亦具有催化分子亦具有催化活性。活性。第一节第一节 酶的催化特点酶的催化特点The CharacteristicThe Characteristic ofof Enzyme-Cata

5、lyzed Enzyme-Catalyzed ReactionReaction 只能催化热力学上允许的化学反应；只能催化热力学上允许的化学反应；反应前后本身不发生变化；反应前后本身不发生变化；能加快可逆反应的速度，但不改变反应的平衡点；能加快可逆反应的速度，但不改变反应的平衡点；加快反应速度的机制都是降低反应所需的活化能加快反应速度的机制都是降低反应所需的活化能。酶促反应的能力学基础酶促反应的能力学基础化学反应速率的依赖因素：化学反应速率的依赖因素：分子间碰撞频率分子间碰撞频率 有有效碰撞分子的百分数效碰撞分子的百分数几个概念：几个概念：能阈能阈:反应物分子发生化学变化所需最低能量反应物分子发

6、生化学变化所需最低能量 活化分子活化分子:含有高于反应能阈而能起反应的分子含有高于反应能阈而能起反应的分子 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供给能量，如加温、光照等供给能量，如加温、光照等降低活化能降低活化能酶的催化特点酶的催化特点高度的催化能力高度的催化能力高度的专一性高度的专一性高度的不稳定性高度的不稳定性可调节性可调节性（一）高度的催化能力（一）高度的催化能力 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。例例 ：2 2H H2 2O O2 22H2H2 2O+OO+O2 2 1mol H1mol H2 2O O2 2酶

7、能催化酶能催化 5 510106 6 molmol H H2 2O O2 2的分解的分解1 1mol Femol Fe3+3+只能催化只能催化 6 61010-4-4 mol Hmol H2 2O O2 2的分解的分解 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10108 810102020倍，倍，比一般催化剂高比一般催化剂高10107 710101313倍。倍。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。酶比一般催化剂能更有效地降低反应的活化能。酶比一般催化剂能更有效地降低反应的活化能。活化能。活化态活化态例例：2H2O22H

8、2O+O2 反反 应应活化能活化能非催化反应非催化反应335kJ/mol铂催化反应铂催化反应49.4kJ/molH2O2酶催化酶催化8.36kJ/mol要求底物具有特定的结构。酶的这种要求底物具有特定的结构。酶的这种特 性 称 为 酶 的 专 一 性 或 特 异 性特 性 称 为 酶 的 专 一 性 或 特 异 性。针对底物分子内部的化学键、催化针对底物分子内部的化学键、催化反应的类型、底物分子的立体结构。反应的类型、底物分子的立体结构。*酶的专一性酶的专一性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，酶的专一性可大致分为以下酶的专一性可大致分为以下3 3种类型

9、：种类型：绝对专一性绝对专一性：只能催化一种物质进行一种化只能催化一种物质进行一种化学反应的性质。（脲酶）学反应的性质。（脲酶）相对专一性相对专一性：催化同一类化合物或同一种化催化同一类化合物或同一种化学键进行化学反应的性质。（胰蛋白酶）学键进行化学反应的性质。（胰蛋白酶）立体异构专一性立体异构专一性：只对立体异构体中的一种只对立体异构体中的一种起催化作用。（淀粉酶）起催化作用。（淀粉酶）CONH2NH2H2O脲脲酶酶CO2 +2NH3CONH2NHCH3H2O脲脲酶酶X（三）高度不稳定性（三）高度不稳定性 酶是蛋白质，而大多蛋白质不稳定，酶是蛋白质，而大多蛋白质不稳定，如：其在强酸或强碱条件

10、下易变性。如：其在强酸或强碱条件下易变性。酶生成与降解量的调节酶生成与降解量的调节 酶活性的调节酶活性的调节 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。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。其中包括三方面的调节。第二节第二节酶的结构与功能酶的结构与功能The Structure and Function of Enzyme 一、一、酶的分子酶的分子组成组成蛋白质部分蛋白质部分酶蛋白酶蛋白 非蛋白质部分非蛋白质部分辅助因子辅助因子 金属离子金属离子

11、小分子有机化合物小分子有机化合物（全酶全酶）*各部分在催化反应中的作用各部分在催化反应中的作用q酶蛋白酶蛋白决定反应的特异性决定反应的特异性q辅助因子辅助因子决定反应的种类与性质决定反应的种类与性质 金属离子的作用金属离子的作用催化过程中传递电子；催化过程中传递电子；作为连接酶与底物的桥梁，便于酶对底物起作用；作为连接酶与底物的桥梁，便于酶对底物起作用；稳定酶的构象；稳定酶的构象；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。小分子有机化合物的作用小分子有机化合物的作用参与酶的催化反应，在反应中起运输载体的作用，传参与酶的催化反应，在反应中起运输载体的作用，传递电子、

12、质子或其它基团。递电子、质子或其它基团。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）

13、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

14、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（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

15、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 金属酶金属酶（金属离子为酶的一部分）（金属离子为酶的一部分）金属离子与酶结合牢固，提取过程中不易丢失。金属离子与酶结合牢固，提取过程中不易丢失。羧肽酶（羧肽酶（ZnZn2+2+）和黄嘌呤氧化酶（）和黄嘌呤氧化酶（MoMo6+6+）。）。金属活化酶（激活酶）金属活化酶（激活酶）金属离子为酶的活性所必需，但与酶的结合不甚金属离子为酶的活性所必需，但与酶的结合不甚紧密。紧密。各种激

16、酶和核酸酶（各种激酶和核酸酶（MgMg2+2+）。）。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: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:与酶蛋白结合与酶蛋白结合紧密，不能用紧密，不能用透析或超滤的透析或超滤的方法除去方法除去。酶分子上结合底物并催化底物转变成产酶分子上结合底物并催化底物转变成产物的部位。物的部位。酶的必需基团在空间结构上彼此靠近，酶的必需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，其能与底物组成具有特定空间结构的区域，其能与底物特异结合并将底物转化为产物。这一

17、区域称特异结合并将底物转化为产物。这一区域称为酶的活性中心或活性部位。为酶的活性中心或活性部位。二二 酶的活性中心酶的活性中心(active center)(active center)：活性中心内的必需基团活性中心内的必需基团结合基团结合基团催化基团催化基团（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。中心应有的空间构象。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 溶菌酶的溶菌酶的活性中心活性中心*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；

18、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。一些酶活性中心的氨基酸残基一些酶活性中心的氨基酸残基 酶酶 残基总数残基总数 活性中心残基活性中心残基牛胰核糖核酸酶牛胰核糖核酸酶 124 His12,His119,Lys41溶菌酶溶菌酶 129 Asp52,Glu35牛胰凝乳蛋白酶牛胰凝乳蛋白酶 245 His57,Asp102,Ser195牛胰蛋白酶牛胰蛋白酶 238 His46,Asp90,Ser183木瓜蛋白酶木瓜蛋白酶 212

19、Cys25,His159 弹性蛋白酶弹性蛋白酶 240 His45,Asp93,Ser188枯草杆菌蛋白酶枯草杆菌蛋白酶 275 His46,Ser221碳酸酐酶碳酸酐酶 258 His93-Zn-His95,His117酶的不同形式酶的不同形式 单体酶：由单一肽链组成的具有完全催化活性的酶。单体酶：由单一肽链组成的具有完全催化活性的酶。寡聚酶：由多个相同或不同亚基以非共价键连接组成寡聚酶：由多个相同或不同亚基以非共价键连接组成的酶。的酶。多酶复合体：由几种不同功能的酶彼此聚合形成的复多酶复合体：由几种不同功能的酶彼此聚合形成的复合物。合物。多功能酶：一些多酶体系在进化过程中由于基因的融多功能

20、酶：一些多酶体系在进化过程中由于基因的融合，多种不同催化功能存在于一条多肽链中，这类酶合，多种不同催化功能存在于一条多肽链中，这类酶称为多功能酶。称为多功能酶。第三节第三节酶促反应动力学酶促反应动力学Kinetics of Enzyme-Catalyzed ReactionKinetics of Enzyme-Catalyzed Reaction 概念概念酶促反应动力学：研究酶促反应速度及酶促反应动力学：研究酶促反应速度及其影响因素。其影响因素。反应速度：用单位时间内底物减少的量反应速度：用单位时间内底物减少的量或产物增加的量来表示，常用初速度来或产物增加的量来表示，常用初速度来衡量。衡量。影

21、响酶促反应速度的因素：影响酶促反应速度的因素：底物浓度底物浓度S酶浓度酶浓度E反应温度反应温度pH 值值抑制剂抑制剂激活剂激活剂1、中间产物学说：、中间产物学说：E+S ES E+P k1 k2k3米氏方程的提出米氏方程的提出 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SEE-S复合物复合物abcabcES酶的诱导契合酶的诱导契合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。当底物浓度较低时当底物浓度较低时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。当底物浓度高达

22、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。19131913年年Michaelis和和Menten推导了米氏方程推导了米氏方程 SKSVvmmax 米米氏氏方方程程的的推推导导 121kkkESSESSEt令令：Kmkkk121将将（4）代入代入（3），则，则：SKSVvmmax1kES 1kES2kEP ESEt SESES生成速度生成速度：SESEkvt11，ES分解速度分解速度：ES

23、kESkv212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 恒恒态态法法KmS Km值等于值等于酶促反应速度为最大反应速度酶促反应速度为最大反应速度一半时的底物浓度一半时的底物浓度，单位是，单位是mol/Lmol/L。2Km+S Vmax VmaxSKm的意义的意

24、义Km是酶的特征性常数，在温度、是酶的特征性常数，在温度、PHPH、离子、离子强度恒定时，强度恒定时，Km只与只与E E、S S的性质有关，与的性质有关，与酶浓度酶浓度EE无关；无关；Km可近似表示酶与底物的亲和力；可近似表示酶与底物的亲和力；同一酶对于不同底物有不同的同一酶对于不同底物有不同的Km值。值。二、酶浓度对反应速度的影响二、酶浓度对反应速度的影响当当SE，酶被，酶被底物饱和的情况下，底物饱和的情况下，反应速度与酶浓度成反应速度与酶浓度成正比。正比。关系式为：关系式为：V=K3 E0 V E 当当SE时，时，V=k3 E 酶浓度对反应速度的影响酶浓度对反应速度的影响 q双重影响双重影

25、响一方面温度升高，酶促反一方面温度升高，酶促反应速度升高；另一方面温度升高，应速度升高；另一方面温度升高，又引起酶的变性，从而使反应速又引起酶的变性，从而使反应速度降低度降低 。三、温度对反应速度的影响三、温度对反应速度的影响*低温的应用低温的应用 高温的应用高温的应用酶酶活活性性0.50.51.01.02.02.01.51.50 10 20 30 40 50 60 0 10 20 30 40 50 60 温度温度 C C 温度对淀粉酶活性的影响温度对淀粉酶活性的影响 酶的最适温度酶的最适温度:酶活性最高时的酶活性最高时的温度温度 也即酶的催化效率最高也即酶的催化效率最高,酶促酶促反应速度最大

26、时的温度。反应速度最大时的温度。四、四、pHpH对反应速度的影响对反应速度的影响q酶的最适酶的最适pH：酶催化活性最高时的酶催化活性最高时的pH。0 0酶酶活活性性 pH pHpH对某些酶活性的影响对某些酶活性的影响 2 24 46 68 81010五、抑制剂对反应速度的影响五、抑制剂对反应速度的影响酶的抑制剂酶的抑制剂(inhibitor，I)凡使酶的活性下降而不引起酶变性凡使酶的活性下降而不引起酶变性的物质称为酶的抑制剂。其作用称为的物质称为酶的抑制剂。其作用称为抑制作用。抑制作用。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可逆性抑制可逆性抑制竞争性抑制竞争性抑制 非竞争性抑制非

27、竞争性抑制 抑制剂通过共价键与酶的活性中心相结合抑制剂通过共价键与酶的活性中心相结合,使使酶活性受到抑制酶活性受到抑制,不能用透析、超滤等物理方法除不能用透析、超滤等物理方法除去抑制剂使酶恢复活性去抑制剂使酶恢复活性.例例2 2：巯基酶的抑制：巯基酶的抑制 SH SE +Hg2+E Hg +2H+SH S SH Cl SE +As-CH=CHCl E As-CH=CHCl +2HCl SH Cl S例例2 2：巯基酶的抑制：巯基酶的抑制+反应模式反应模式竞争性抑制的特点：竞争性抑制的特点：I I与与S S分子结构相似；分子结构相似；VmaxVmax 不变，不变，KmKm增大；增大；抑制程度取决

28、于抑制程度取决于I I与与E E的亲和力的亲和力 ，以，以及及II和和SS的相对浓度比例。的相对浓度比例。磺胺类药物的抑菌机制磺胺类药物的抑菌机制二氢蝶呤啶二氢蝶呤啶 对氨基苯甲酸（对氨基苯甲酸（PABAPABA）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 物物细菌：细菌：PABAFH2合成酶合成酶FH2FH4*反应模式反应模式IIII非竞争性抑制的特点：非竞争性抑制的特点：1、I与与S分子结构不同；分子结构不同；2、Vmax 减小，减小，Km不变；不变；3、抑制程度取决于、抑制程度取决于I大小。大小。例：例：激活剂激

29、活剂:凡能使酶由无活性变为有活性凡能使酶由无活性变为有活性或使酶活性增加的物质。或使酶活性增加的物质。金属离子：金属离子：MgMg2+2+对己糖激酶对己糖激酶阴离子：阴离子：ClCl-对唾液淀粉酶对唾液淀粉酶有机物：有机物：胆汁酸盐胆汁酸盐六、激活剂对反应速度的影响六、激活剂对反应速度的影响第第 四四 节节 酶酶 的的 调调 节节The Regulation of EnzymeThe Regulation of Enzyme （一）酶的别构调节（一）酶的别构调节 别构剂别构剂一些代谢物分子可与酶一些代谢物分子可与酶活性中心之外活性中心之外的某部的某部位可逆地结合，引起位可逆地结合，引起酶的构象

30、改变酶的构象改变，从而改变酶，从而改变酶的活性，称为酶的别构效应或别构调节。的活性，称为酶的别构效应或别构调节。一一 酶活性的调节酶活性的调节 （二）酶的共价修饰调节（二）酶的共价修饰调节共价修饰共价修饰 酶蛋白的某些基团在其它酶的催化作用下，可与酶蛋白的某些基团在其它酶的催化作用下，可与某种化学基团发生可逆的共价结合，从而改变酶某种化学基团发生可逆的共价结合，从而改变酶的活性，此过程称为共价修饰或化学修饰。的活性，此过程称为共价修饰或化学修饰。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 -OHThrSerTyr酶蛋白酶蛋白H2OPi磷蛋白磷酸

31、酶磷蛋白磷酸酶 ATPADP蛋白激酶蛋白激酶ThrSerTyr-O-PO32-磷酸化磷酸化酶蛋白酶蛋白 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 酶原激活的实质：是酶的活性中心形成酶原激活的实质：是酶的活性中心形成或暴露的过程。或暴露的过程。酶原与酶原激活的生理意义：酶原与酶原激活的生理意义：1 1、保护组织器官本身免受酶的水解破坏，、保护组织器官本身免受酶的水解破坏，保证酶在特定时空发挥催化作用；保

32、证酶在特定时空发挥催化作用；2 2、酶原可视作酶的储存形式。、酶原可视作酶的储存形式。（一）酶蛋白合成的诱导和阻遏（一）酶蛋白合成的诱导和阻遏转录水平转录水平1 1、诱导诱导：在转录水平上促进酶生物合成的化合物称为：在转录水平上促进酶生物合成的化合物称为诱导剂诱导剂，诱导剂诱发酶蛋白生物合成的作用称为诱导剂诱发酶蛋白生物合成的作用称为诱导作用诱导作用。2 2、阻遏阻遏：在转录水平上减少酶生物合成的物质称为：在转录水平上减少酶生物合成的物质称为辅阻遏剂辅阻遏剂，辅阻遏剂与无活性的阻遏蛋白结合，影响基团的转录，称为辅阻遏剂与无活性的阻遏蛋白结合，影响基团的转录，称为 阻遏作用阻遏作用。酶蛋白合成的

33、诱导和阻遏是对代谢的缓慢而长效的调节。酶蛋白合成的诱导和阻遏是对代谢的缓慢而长效的调节。二、二、酶含量的调节酶含量的调节（二）酶蛋白降解的调控（二）酶蛋白降解的调控1 1、溶酶体蛋白酶降解途径溶酶体蛋白酶降解途径：在溶酶体内酸性在溶酶体内酸性条件下，多种蛋白酶把吞入溶酶体的细胞外条件下，多种蛋白酶把吞入溶酶体的细胞外来蛋白质和长半衰期的蛋白质进行降解。来蛋白质和长半衰期的蛋白质进行降解。2 2、非溶酶体蛋白酶降解途径非溶酶体蛋白酶降解途径：在细胞质中在细胞质中对细胞内的异常蛋白质和短半衰期蛋白进行对细胞内的异常蛋白质和短半衰期蛋白进行泛素标记，然后被蛋白酶水解。泛素标记，然后被蛋白酶水解。三、

34、三、同工酶同工酶*定义定义同工酶同工酶(isoenzyme(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。乳酸脱氢酶的同工酶乳酸脱氢酶的同工酶CH3CCOOHOCH3CCOOH HOH+NAD+NADH+H +*生理及临床意义生理及临床意义 同工酶谱有助于对疾病的同工酶谱有助于对疾病的诊断；诊断；同工酶可以作为遗传标志，同工酶可以作为遗传标志，用于遗传分析研究。用于遗传分析研究。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

35、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第五节第五节酶与医学的关系酶与医学的关系The Relation of Enzyme and MedicineThe Relation of Enzyme and Medicine一、一、酶活性测定和酶活性单位酶活性测定和酶活性单位酶的活性酶的活性 酶促反应速度的表示：酶促反应速度的表示：可在适宜的反应条件下，可在适宜的反应条件下，用单位时间内底物用单位时间内底物的消耗或产物的生成量来表示。的消耗或产物的生成量来表示。国际单位国际单位(IU)(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

36、1 1 mol mol 底物底物转化为产物所需的酶量为一个国际单位。转化为产物所需的酶量为一个国际单位。酶的活性单位酶的活性单位 是衡量酶活力大小的尺度，它反应在规定条是衡量酶活力大小的尺度，它反应在规定条件下，酶促反应在单位时间（件下，酶促反应在单位时间（s s、minmin或或h h）内生成）内生成一定量（一定量（mgmg、gg、molmol等）的产物或消耗一定等）的产物或消耗一定数量的底物所需的酶量。数量的底物所需的酶量。细胞受损或通透性增加，酶入血：细胞受损或通透性增加，酶入血：胰腺炎、肝炎胰腺炎、肝炎；酶受抑制，活性酶受抑制，活性：有机磷中毒；有机磷中毒；代谢障碍，相关酶活性改变：代

37、谢障碍，相关酶活性改变：佝偻病佝偻病；酶本身代谢障碍，排泄器官阻塞：酶本身代谢障碍，排泄器官阻塞：胆管梗阻胆管梗阻；制造酶的器官病变：制造酶的器官病变：肝功下降；肝功下降；癌症患者：酶活性癌症患者：酶活性 或或 ：前列腺癌；前列腺癌；同工酶谱分析：同工酶谱分析：有助于疾病定位有助于疾病定位三、酶在医学上的其他应用三、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 1酶法分析酶法分析 即酶偶联测定法即酶偶联测定法(enzyme(enzyme coupled assays)coupled assays)，是利用酶作为分析试剂，是利用酶作为分析试剂

38、，对一些酶的活性、底物浓度、激活剂、抑制对一些酶的活性、底物浓度、激活剂、抑制剂等进行定量分析的一种方法。剂等进行定量分析的一种方法。2 2酶标记测定法酶标记测定法 酶可以代替同位素与某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 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

39、，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。（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 1固定化酶固定化酶 (immobilized enzyme)(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。2 2抗体酶抗体酶3 3模拟酶模拟酶具有催化功能的抗体分子称具

40、有催化功能的抗体分子称为抗体酶为抗体酶(abzyme(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机化合物。位和催化部位的非蛋白质有机化合物。一、酶的分类一、酶的分类1 1、氧化还原酶（、氧化还原酶（oxidoreductaseoxidoreductase）2 2、转移酶（、转移酶（transferasetransferase）3 3、水解酶（、水解酶（hydrolasehydrolase）4 4、裂解酶（或裂合酶、裂解酶（或裂合酶lyaselyase）5

41、 5、异构酶（、异构酶（isomeraseisomerase）6 6、合成酶（、合成酶（syntheasesynthease）或连接酶（）或连接酶（ligaseligase）第六节第六节 酶的命名与分类酶的命名与分类二、酶的命名二、酶的命名 习惯命名习惯命名：由发现者命名，常以底物名、反应：由发现者命名，常以底物名、反应性质以及酶的来源命名；性质以及酶的来源命名；系统命名系统命名（19611961年国际酶学委员会确定）每一年国际酶学委员会确定）每一个酶由下列三种表示：个酶由下列三种表示：1 1、系统名称：底物名、系统名称：底物名+反应性质反应性质 （底物名之间用（底物名之间用“：”隔开）隔开）

42、2 2、分类编号：、分类编号：EC+EC+四个数字四个数字 3 3、推荐名：选一个习惯名（实用、简单）、推荐名：选一个习惯名（实用、简单）教学大纲一、概述 掌握酶的概念掌握酶的概念。（一）掌握酶催化作用的特点掌握酶催化作用的特点。（二）掌握单纯酶、结合酶、全酶、酶蛋白、掌握单纯酶、结合酶、全酶、酶蛋白、辅助因子的概念辅助因子的概念。熟悉辅助因子的分类、各自的作用、辅酶及辅基的概念。（三）了解酶的命名和分类。二、酶的结构特点及催化原理 （一）掌握活性中心及必需基团的概念掌握活性中心及必需基团的概念。了解活性中心的组成及常见的必需基团。掌握酶原及酶原激活的概念掌握酶原及酶原激活的概念并了解其机理、

43、实例及意义。（二）了解酶催化的原理（降低反应的活化能）。三、影响酶促反应速度的因素三、影响酶促反应速度的因素 （一）熟悉米氏方程、（一）熟悉米氏方程、KmKm的含义及意义。的含义及意义。了解米氏常数的求法。了解米氏常数的求法。（二）（二）掌握酶浓度对掌握酶浓度对V V的影响。的影响。（三）熟悉温度对（三）熟悉温度对V V的影响及机理。的影响及机理。掌握最适温度的概念。掌握最适温度的概念。（四）熟悉（四）熟悉PHPH对对V V的的影响及机理影响及机理.掌握最适掌握最适PHPH的概念。的概念。（五）熟悉激活剂对（五）熟悉激活剂对V V的影响。的影响。掌握抑制剂、可逆性抑制、不可逆性抑制、掌握抑制剂

44、、可逆性抑制、不可逆性抑制、竞争性抑制、非竞争性抑制的概念。竞争性抑制、非竞争性抑制的概念。熟悉竞争性抑制、非竞争性抑制、巯基酶抑熟悉竞争性抑制、非竞争性抑制、巯基酶抑制、羟基酶抑制的典型实例及应用。制、羟基酶抑制的典型实例及应用。四、酶在体内存在的几种形式四、酶在体内存在的几种形式（一）了解单体酶、寡聚酶、多酶复合体。（一）了解单体酶、寡聚酶、多酶复合体。（二）（二）掌握同工酶的概念掌握同工酶的概念并熟悉同工酶的重要实例并熟悉同工酶的重要实例（LDHLDH）。）。（三）（三）掌握别构效应、共价修饰调节的概念。掌握别构效应、共价修饰调节的概念。熟悉别构酶、修饰酶的概念。了解重要实例。熟悉别构酶、修饰酶的概念。了解重要实例。（四）了解结构酶与诱导酶。（四）了解结构酶与诱导酶。五、酶在医药上的应用五、酶在医药上的应用（一）熟悉常用酶活力单位的含义及比活力。（一）熟悉常用酶活力单位的含义及比活力。（二）了解酶在医药研究及疾病诊断治疗上的应用。（二）了解酶在医药研究及疾病诊断治疗上的应用。小测验名词解释u酶的活性中心u酶原及酶原的激活