生物化学课件本科生化 第三章 酶化学.ppt

,川北医学院 · 生物化学精品资源,第三章 酶,Chapter 3 Enzyme,sosoyjw,川北医学院 · 生物化学精品资源,掌握 ①酶、核酶、结合酶、单纯酶、同工酶、酶活性中心、酶原激活、Km和Vm的概念；②酶促反应的特点、维生素与辅酶关系；③底物浓度、温度、pH、抑制剂、激活剂对酶促反应速度的影响；④酶活性调节的方式。 熟悉 ①酶促反应机制； ②辅酶及金属离子的作用； 了解 ①酶与医学的关系；②酶的命名与分类原则。抗体酶、工具酶、固定化酶的概念,,川北医学院 · 生物化学精品资源,第一节 酶的催化性质,The catalytic properties of enzymes,sosoyjw,川北医学院 · 生物化学精品资源,sosoyjw,指酶对作用底物的严格选择性，一种酶只能对一种底物、一类化合物或一定化学键起催化作用。,指酶对底物的要求非常严格，只作用于特定结构的底物分子，进行一种专一的反应。,指酶对底物的要求相对较低，可作用于一类化合物或一种化学键。,指酶只作用于底物分子的一种立体异构体。,sosoyjw,sosoyjw,川北医学院 · 生物化学精品资源,酶的催化效率比非催化反应高108～1020倍，比一般催化剂高107～1013倍。,酶活力受到体内外多种因素的影响，酶活性可调：,酶生成与降解的调节 酶催化效力的调节 底物浓度对酶的调节 外界因素对酶的调节,sosoyjw,sosoyjw,川北医学院 · 生物化学精品资源,1. 习惯命名法,唾液淀粉酶、蔗糖酶 、胃蛋白酶…,2.系统命名法,比较复杂，日常生活中不多用。,sosoyjw,,川北医学院 · 生物化学精品资源,第二节 酶的组成与结构,Composition and structure of enzyme,sosoyjw,川北医学院 · 生物化学精品资源,sosoyjw,川北医学院 · 生物化学精品资源,定义：参与生物生长发育和代谢所必需的一类微量有机物质。,维生素A、D、K、E,维生素(vitamins)概况,sosoyjw,川北医学院 · 生物化学精品资源,几种维生素的辅酶形式,sosoyjw,川北医学院 · 生物化学精品资源,sosoyjw,活性中心(active center)：酶分子中直接与底物特异结合并催化底物转变为产物的特定空间结构区域。,sosoyjw,,川北医学院 · 生物化学精品资源,第三节 酶的作用机制,The action mechanism of enzyme,sosoyjw,川北医学院 · 生物化学精品资源,sosoyjw,酶和一般催化剂加速反应的机理都是降低反应的活化能(activation energy)。酶能更有效地降低反应的活化能。,sosoyjw,在催化过程中，酶与底物先生成共价结合的中间产物，后者再转变成终产物。,酶是两性电解质，因酶分子中处于不同的微环境，常兼有酸、碱双重催化作用。,酶将反应底物结合到酶的活性中心，相当于大大提高底物分子发生碰撞的几率。,酶将反应底物按特定顺序和特定空间定向结合 ，使反应基团准确定向。,sosoyjw,诱导契合假说(induced-fit hypothesis)：E与S相互接近时，其结构相互诱导、相互变形、相互适应，进而结合ES复合物。,,,sosoyjw,,川北医学院 · 生物化学精品资源,第四节 酶促反应动力学,Kinetics of Enzyme-Catalyzed Reaction,sosoyjw,川北医学院 · 生物化学精品资源,影响酶促反应的主要因素有：底物浓度 、酶浓度 、温度 、pH值 、激活剂和抑制剂等。,sosoyjw,一级反应,混合级反应,零级反应,［S ］很低时,［S］↑，V ↑；,［S ］较高时,［S］↑ ，V非正比↑；,［S ］很高时,［S］↑ ，V不再升高。,sosoyjw,,sosoyjw,川北医学院 · 生物化学精品资源,① Km等于酶促反应速度为最大反应速度一半时的底物浓度。,sosoyjw,川北医学院 · 生物化学精品资源,定义：Vm是酶完全被底物饱和时的反应速度。,Vmax与酶浓度[E]呈正比，而与底物浓度无关。,sosoyjw,川北医学院 · 生物化学精品资源,sosoyjw,sosoyjw,温度双重影响 温度升高，酶促反应速度升高；由于酶的本质是蛋白质，温度升高，可引起酶的变性，从而反应速度降低 。,* 低温的应用,sosoyjw,① pH值影响酶分子中极性基团的解离状态,② pH值影响底物及辅助因子的解离状态,③ pH值影响ES的解离状态,④ pH值影响酶的催化能力,sosoyjw,sosoyjw,,抑制剂(inhibitor) 指凡是能使酶的活性降低或尚失，但不引起酶分子变性的物质。,sosoyjw,sosoyjw,川北医学院 · 生物化学精品资源,可逆抑制作用的类型包括竞争性抑制作用、非竞争性抑制作用、和反竞争性抑制作用几种类型。,sosoyjw,川北医学院 · 生物化学精品资源,,(1)竞争性抑制的作用模式图,,sosoyjw,川北医学院 · 生物化学精品资源,,sosoyjw,川北医学院 · 生物化学精品资源,①I与S结构类似，竞争酶的活性中心；②抑制程度取决于I浓度，I与酶的相对亲和力以及S浓度；③动力学特点：Vmax不变，表观Km增大，直线在纵轴上相交于一点，在横轴上的截距缩短。,,,,sosoyjw,川北医学院 · 生物化学精品资源,sosoyjw,川北医学院 · 生物化学精品资源,sosoyjw,川北医学院 · 生物化学精品资源,①I与S结构不同，I与S结合在酶的不同部位；②抑制程度取决于［I］，I与酶的亲和力，与［S］无关；③动力学特点：Km不变，表观Vmax下降，直线在横轴上相交于一点，在纵轴上的截距增加。,sosoyjw,川北医学院 · 生物化学精品资源,sosoyjw,川北医学院 · 生物化学精品资源,sosoyjw,川北医学院 · 生物化学精品资源,,①I不能与E直接结合，I只能与ES结合；②抑制程度取决于［I］和［S］，I与ES的亲和力；③动力学特点：Km与表观Vmax同倍下降，直线在横轴上和纵轴上的截距增加。,sosoyjw,川北医学院 · 生物化学精品资源,,,,,与底物浓度关系,直线间关系,横轴截距,纵轴截距,斜率,表观Vmax,表观Km,结合I的酶组分,正相关,平行,增大,增大,不变,,降低,降低,,ES,,,-1/Km,1/Vmax,Km/Vmax,,Vmax,Km,,,,负相关,交于纵轴,缩短,不变,增大,,不变,增大,,E活性中心,,不相关,交于横轴,不变,增大,增大,,降低,不变,,E活性中心外,,,,,,,,,,,,,川北医学院 · 生物化学精品资源,第五节 酶活性的调节,The Regulation of Enzyme activity,sosoyjw,川北医学院 · 生物化学精品资源,sosoyjw,定义：指体内一些小分子代谢物可以与酶分子活性中心以外特定部位可逆地结合，导致酶构象发生改变，从而影响酶催化能力的作用,正别构效应(positive allosteric effect),负别构效应(negative allosteric effect),,sosoyjw,川北医学院 · 生物化学精品资源,sosoyjw,川北医学院 · 生物化学精品资源,①一般为寡聚酶(多为偶数亚基)。 ②别构剂多为底物、产物或中间产物及类似物。 ③酶促动力学不符合米曼氏方程，为S形曲线。 ④别构酶一般受多种物质的激活或抑制。 ⑤别构调节不需能量。,sosoyjw,sosoyjw,川北医学院 · 生物化学精品资源,sosoyjw,sosoyjw,,,sosoyjw,,川北医学院 · 生物化学精品资源,第六节 酶与医学的关系,The Relation between The Enzyme and Medicine,sosoyjw,川北医学院 · 生物化学精品资源,1. 酶与疾病的发生 （1）酶的先天性缺陷是先天性疾病的重要病因。 酪氨酸酶缺乏引起白化病； 苯丙氨酸羟化酶缺乏引起苯丙酮尿症； 葡萄糖-6-磷酸脱氢酶缺陷引起溶血性贫血…,（2）酶原异常激活或酶活性异常可引起疾病。 急性胰腺炎是由于胰蛋白酶原在胰腺中被激 活，胰腺细胞遭到水解破坏所致。,sosoyjw,川北医学院 · 生物化学精品资源,1. 疾病与血清酶活性异常,②细胞半寿期缩短或细胞增殖加快，细胞内特异性标志酶释放入血，血清中酶活性。,①组织细胞受损，细胞膜通透性增高，细胞内酶大量释放入血，血清中酶活性。,例如，前列腺癌病人血清酸性磷酸酶含量↑,sosoyjw,川北医学院 · 生物化学精品资源,2. 同工酶与疾病诊断,sosoyjw,sosoyjw,1. 酶作为药物用于临床治疗,消化辅助治疗：胃蛋白酶、胰蛋白酶、胰脂肪酶等…,血栓防治治疗：链激酶、尿激酶、纤溶酶等…,化脓伤口清创净化：胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶、溶菌酶、木瓜蛋白酶、菠萝蛋白酶等…,2. 酶作为药物靶点用于临床治疗,磺胺类药物抑制二氢叶酸合成酶，抑制细菌生长繁殖…,抗癌药如氨甲蝶呤(MTX)、5-氟尿嘧啶(5-FU) 等，分别抑制四氢叶酸、脱氧胸苷酸的合成，降低肿瘤细胞核酸和蛋白的合成速度，从而抑制肿瘤细胞的生长。,sosoyjw,川北医学院 · 生物化学精品资源,