04 第三章 酶.ppt

第1页：第三章 酶

第三章酶酶的概念酶的分类与命名酶的化学本质酶的结构与功能的关系酶作用的专一性酶作用的机理酶促反应的速度和影响酶促反应速度的因素酶活力的测定与酶的制备酶的应用提要

第2页：第一节 酶的概念

酶的概念酶

活细胞产生的,能在体内或体外起同样催化作用的生物分子,又称生物催化剂(biocatalyst)

绝大多数的酶

蛋白质,称这类酶为enzyme;具有催化功能的RNA被称为核酶(ribozyme);具有催化功能的DNA被称为脱氧核酶(deoxyribozyme)

第3页：二、酶具有一般催化剂的特征

酶具有一般催化剂的特征

• 1.只能催化热力学上允许进行的反应;
• 2.可以缩短化学反应到达平衡的时间,而不改变反应的平衡点;
• 3.用量少,反应中本身不被消耗;
• 4.通过降低活化能加快化学反应速度。(图)

第4页：一般催化剂反应活化能反应总能量变化酶

一般催化剂反应活化能反应总能量变化酶促反应活化能非催化反应活化能初态终态能量改变活化过程酶促反应活化能的改变过渡态

第5页：三、酶的催化特性

酶的催化特性 高效性:通常比非生物催化剂的催化活性高106~1013倍。

2H2O22H2O + O21mol过氧化氢酶5×106mol H2O2/s1mol离子铁6×10-4mol H2O2/s75 34848 9768 372无催化剂胶态钯过氧化氢酶活化能(kJ/mol)催化剂不同催化剂存在下过氧化氢分解反应的活化能据计算,在25℃时活化能每减少4.184 kJ/mol(1 kCal/mol),反应速度可增高5.4倍。

第6页：酶与一般催化剂催化效率比较

酶与一般催化剂催化效率的比较：下表列出同一底物在酶催化与非酶催化下的反应速度常数。

说明：常用转换数（turnover number，TN，等于催化常数 kcat）表示酶的催化效率，大多数酶对天然底物的 kcat 变化范围为每秒 1～10⁴。

第7页：高度专一性

• 高度专一性:酶对底物具有严格的选择性。即:一种酶只能催化一种或一类结构相似的化合物发生一定的反应。
• 3.酶易失活:对环境条件极为敏感。
• 4.酶活性可被调节控制:(
• 1)酶浓度调节;(
• 2)激素调节;(
• 3)反馈抑制调节;为P所抑制A ―‖→ B → C → D → P(终产物)↑… … … … … … … …↑图通过终产物可逆的结合对途径中的第1个酶反馈抑制

第8页：酶胞外酶胞内酶

酶胞外酶胞内酶(

• 4)抑制剂和激活剂的调节;(
• 5)其他调节方式(别构调节、酶原的激活、酶的可逆共价修饰、同工酶)

第9页：第二节 酶的分类与命名

酶的分类与命名

• 一、酶的分类1961年国际酶学委员会(Enzyme Committee, EC)根据酶所催化的反应类型和机理,把酶分成6大类:
• 1.氧化还原酶类(oxido-reductases):催化氧化还原反应的酶。——主要是催化氢的转移或电子传递的氧化还原反应AH2 + BA+ BH2(
• 1)脱氢酶类:催化直接从底物上脱氢的反应。AH2+BA + BH2(需辅酶Ⅰ或辅酶Ⅱ)

第10页：氧化酶类①催化底物脱氢,并氧化生成

(

• 2)氧化酶类①催化底物脱氢,并氧化生成H2O2:AH2+ O2A + H2O2(需FAD或FMN)②催化底物脱氢,氧化生成H2O:2AH2+ O22A + 2H2O(
• 3)过氧化物酶ROO + H2O2RO + H2O + O2(
• 4)加氧酶(双加氧酶和单加氧酶)O2+OHOHC=OC=OOHOH(顺,顺-已二烯二酸)

第11页：RH+ O2+ 还原型辅助因子ROH

RH+ O2+ 还原型辅助因子ROH+ H2O+ 氧化型辅助因子(又称羟化酶)

• 2.转移酶类(transferases):催化分子间基团转移的酶。A·X+ BA + B·X根据X分成8个亚类:转移碳基、酮基或醛基、酰基、糖基、烃基、含氮基、含磷基和含硫基的酶。
• 3.水解酶类(hydrolases):催化水解反应的酶。AB + H2OAOH + BH水解酶类大都属于胞外酶,在生物体内分布最广,数量也多

第12页：裂解酶类

4. 裂解酶类(或裂合酶类, lyases):催化非水解性地除去分子中的基团及其逆反应的酶。

CH3C=OCOOHC—C键CH3C=OH+ CO2C—O键CH2COOHHO—CH—COOHHCCOOHHOOCCH+ H2OC—N键COOHCH—NH2CH2COOHCOOHCHHCCOOH+ NH3

第13页：异构酶:催化分子异构反应的酶。

• 异构酶(isomerases):催化分子异构反应的酶。AB常见的有消旋和变旋、醛酮异构、顺反异构和变位酶类。
• 6.合成酶类(或连接酶类, synthetases或ligases):催化有ATP参加的合成反应(即两个分子合成一个分子)的酶。A + B + ATPA·B + ADP +Pi

第14页：乳酸脱氢酶

乳酸脱氢酶EC

• 1.27第1大类,氧化还原酶第1亚类,氧化基团为CHOH第1亚亚类,H受体为NAD+该酶在亚亚类中的顺序号关于酶表:+ NAD++ NADH + H+举例:乳酸脱氢酶(EC1.1.1.
• 27)CH3C=OCOOHCH3CHOHCOOH

第15页：二、酶的命名两种命名方法

二、酶的命名两种命名方法:系统名、惯用名。

系统名:包括所有底物的名称和反应类型。

乳酸+ NAD+丙酮酸+ NADH + H+乳酸:NAD+ 氧化还原酶惯用名:只取一个较重要的底物名称和反应类型。乳酸:NAD+氧化还原酶乳酸脱氢酶对于催化水解反应的酶一般在酶的名称上省去反应类型。丙氨酸:-酮戊二酸氨基转移酶谷丙转氨酶

第16页：第三节 酶的化学本质

大多数酶

蛋白质1926年J.B.Sumner首次从刀豆制备出脲酶结晶,证明其为蛋白质,并提出酶的本质就是蛋白质的观点

第17页：1982年T.Cech发现了第1个有

• 1982年T.Cech发现了第1个有催化活性的天然RNA——ribozyme(核酶),以后Altman和Pace等又陆续发现了真正的RNA催化剂。核酶的发现不仅表明酶不一定都是蛋白质,还促进了有关生命起源、生物进化等问题的进一步探讨。
• 二、核酶(ribozyme)

第18页：Ribozymes的发现1981~1

1. Ribozymes的发现1981~1982年,Colorado大学的Cech等人研究Tetrahymena thermophiea(嗜热四膜虫)rRNA前体加工成熟时,发现具有催化活性(自我剪切功能)的天然RNA。

1983年,Altman等人在研究E. coliRNAse P 时发现M1 RNA 377 nucleotides (nt) 具有切割rRNA前体的功能

第19页：1986年,T. Cech又发现L1

一样的催化功能,本质上不

蛋白质而是RNA的生物大分子定义为Ribozymes

该发现曾被认为

生化领域内最令人鼓舞的发现之一,为此Cech和Altman共同荣获1989年度诺贝尔化学奖

第20页：rRNA前体的自我剪接与L19RNA

2. rRNA前体的自我剪接与L19RNA的催化作用Cech小组研究四膜虫26s rRNA基因转录时发现:在鸟苷(或5΄-GMP)和Mg2+存在下,几分钟内切去413nt的内含子片断成熟的rRNA +内含子(413nt)上述整个过程在没有任何蛋白质和酶的情况下进行rRNA前体(不稳定)

第21页：四膜虫rRNA前体自我剪接机制-L1

四膜虫rRNA前体自我剪接机制-L19RNA的形成5΄-GMP(或G)的3΄-OH充当亲核基团攻击5΄断裂点5΄外显子的3΄-OH成为亲核基团,完成剪接反应

第22页：L19 RNA 的形成-19

L19 RNA 的形成-19nt

（本页以图示为主，源文件提取到的文字较少，建议对照原图说明）

第23页：L19

• L19 RNA:•具有高度的专一性•服从Michaelis-Menten动力学规律•Km=42×10-6 M (以C5为底物,催化其水解)kcat=33×10-3s-1kcat/Km= 10-3M-1
• L
• s-1与RNase A 极其相似•脱氧C5是其竞争性抑制剂Ki=260×10-6M这些都是经典酶催化作用特征

第24页：L-19 RNA核苷转移酶磷酸二酯酶

• L-19 RNA核苷转移酶磷酸二酯酶磷酸基转移酶磷酸酯酶L-19 RNA 具有多种酶的功能转核苷酸作用2CpCpCpCpC CpCpCpCpCpC+CpCpCpC(C
• 5)(C
• 6)(C
• 4)水解作用CpCpCpCpC CpCpCpC+pC(C
• 5)(C

第25页：转磷酸作用CpCpCpCpCp+Up

转磷酸作用CpCpCpCpCp+UpCpU CpCpCpCpC+UpCpUp(C

• 5)(C
• 5)去磷酸作用CpCpCpCpCp CpCpCpCpC+Pi(C
• 5)RNA限制性内切酶作用5 ' ~~~~~~~CpUpCpUpN~~~~~~~3 ' + G5 ' ~~~~~~~CpUpCpU +GpN~~~~3 ‘(与DNA限制性内切酶相似)与DNA限制性内切酶相似

第26页：RNase P1972年

3. RNase P1972年,在E. coli中首先发现RNase P;

1978年,S. Altman 发现:RNA(RNase P-RNA)蛋白质(RNase P-Protein)RNase P

第27页：1983年,Altman和Pace发

1983年,Altman和Pace发现:RNase P 可催化tRNA的加工单独的RNA部分就可催化tRNA加工tRNA前体5 '端成熟的tRNARNase PRNase P-RNA

第28页：RNase

RNase P(active)Protein(inactive)RNARNase P(active)10mM Mg2+720mM Mg2+(inactive)(active)分离出来的RNA分子体外转录的RNA分子均具有催化活性

第29页：Ribozyme发现的意义改变了人们

4、Ribozyme发现的意义改变了人们长期对生物催化剂的概念Enzymes Proteins生物催化剂Enzymes(Proteins)Ribozymes(RNAs)

第30页：对生命系统起源的争论有重要启示蛋白质

对生命系统起源的争论有重要启示蛋白质核酸??

第31页：Ribozymes可作为RNA限制性

,可用于特异切割DNA,

很有用的工具酶

第32页：Ribozymes作为抗病因子♠根据

Ribozymes作为抗病因子♠根据不同生物来源的靶RNA序列(只有含有GUX,其中X可以为A 、U和C中的任一个),作为底物设计不同的Ribozyme。

第33页：♠利用基因工程技术进行克隆

♠利用基因工程技术进行克隆,或作为目的基因转入到植物、动物和微生物中使其在体内表达,有效地抑制相应的靶RNA,从而达到抗病毒和基因治疗的目的。

♠人工合成它们的序列。

第34页：Sarver等人以HIV-1的gag

Sarver等人以HIV-1的gag RNA为靶分子设计了定点切割特异性的Ribozyme。

在无细胞体系中发现转录的Ribozyme能有效、精确地切割HIV-1 RNA。

构建Ribozyme基因在5’端为人肌动蛋白启动子和3’端为SV40 PolyA的哺乳动物表达载体中导入Hele CD4细胞中。当HIV-1病毒侵入转化的Hele CD4细胞,表现出明显的抗HIV-1的侵染能力——9个月无细胞毒性。

第35页：1995年,Jack

1995年,Jack W. Szostak 研究室首先报道了具有DNA连接酶活性的DNA片段,称之为脱氧核酶(deoxyribozyme),为生物催化剂的发展作出了新的贡献。

第36页：三、酶的辅因子酶单纯酶结合酶= 酶蛋白+

• 酶的辅因子酶单纯酶结合酶(全酶)= 酶蛋白+ 辅因子辅因子辅酶:与酶蛋白结合比较松驰的小分子有机物辅基:与酶蛋白结合比较紧密的小分子有机物金属离子★金属离子:(
• 1)作为酶活性部位的组成部分,(
• 2)帮助形成酶活性所必需的构象★辅酶或辅基:通常作为电子、原子或某些化学基团的传递载体★酶的催化专一性主要决定于酶蛋白部分

第37页：四、单体酶、寡聚酶和多酶复合物

单体酶、寡聚酶和多酶复合物

• 1.单体酶(monomeric enzyme):仅有一条多肽链的酶。——全部参与水解反应。
• 2.寡聚酶(oligomeric enzyme):由几个或多个亚基组成的酶。——亚基之间以非共价键结合,单个亚基没有催化活性。
• 3.多酶复合物(multienzyme system):几个酶靠非共价键镶嵌而成的复合物。——酶催化将底物转化为产物的一系列顺序反应, 有利于提高酶的催化效率并便于对酶的调控。

第38页：

第39页：丙酮酸脱氢酶系

丙酮酸脱氢酶系(E.coli):丙酮酸脱羧酶(EⅠ)二氢硫辛酸乙酰移换酶(EⅡ)二氢硫辛酸脱氢酶(EⅢ)EⅠEⅡEⅢ碱性EⅠEⅡEⅢ+EⅡEⅢ+脲

第40页：第四节 酶的结构与功能的关系

——它

酶行使催化功能的结构基础

第41页：必需基团活性部位维持酶的空间构象结合

必需基团活性部位维持酶的空间构象结合基团催化基团专一性催化性质

第42页：酶活性部位的特点

酶活性部位的特点

• 1.活性部位在酶分子整个体积中只占很小的一部分
• 2.活性部位是一个三维实体
• 3.底物通过较弱的键结合到酶分子上形成酶和底物的复合物(ES)
• 4.酶的活性部位是酶分子表面的一个裂隙或裂缝(——在所有已知结构的酶中都是位于酶分子的表面呈裂缝状)
• 5.活性部位有结合底物的专一性
• 6.酶活性部位具有柔性或可运动性

第43页：Binding

Binding of a substrate to an enzyme at theactive site

第44页：

第45页：举例

举例:胰凝乳蛋白酶•

• 1.酶特征:3条肽链(A,B,C),4个-S-S-, 由1条245AA肽链的酶原激活后形成的。•
• 2.活性中心:位于两条平行肽链的裂隙中,适合芳香族侧链进入。催化基团: Ser195, His57,Asp102(也参与底物结合)

第46页：( 胰凝乳蛋白酶)

( 胰凝乳蛋白酶)

（本页以图示为主，源文件提取到的文字较少，建议对照原图说明）

第47页：胰凝乳蛋白酶活性部位三维结构图

胰凝乳蛋白酶活性部位三维结构图

第48页：S-S活性中心外必需基团结合基团催化

S-S活性中心外必需基团结合基团催化基团活性中心必需基团底物肽链活性中心酶活性中心示意图

第49页：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：下表列出几种酶的残基总数与活性中心残基组成。

说明：碳酸酐酶一行的源文本作“His93-Zn-His9”，按常见教材表述补全为 His93-Zn-His95，建议对照原课件核对。

第50页：二、酶原的激活没有活性的酶的前体称为酶原

• 酶原的激活没有活性的酶的前体称为酶原。酶原转变成有活性的酶的过程称为酶原的激活.该过程实质上是酶活性部位形成和暴露的过程。举例
• 1.胰蛋白酶原的激活胰蛋白酶是一个关键酶, 胰脏中酶原( 胰凝乳蛋白酶原, 弹性蛋白酶原, 羧肽酶原等) 的激活都要通过胰蛋白酶的作用。在胰脏中存在着较丰富的胰蛋白酶抑制剂, 抑制胰蛋白酶的活性。酶原在胰脏中提早活化是胰腺炎的特征,严重的可以致命。

第51页：S-S-X缬天天天天赖异甘缬组46

-S-S-X缬天天天天赖异甘缬组46丝183静电吸引力或氢键肠激酶胰蛋白酶胰蛋白酶原

第52页：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.保护组织器官本身免受酶的水解破坏;
• 2.保证酶在特定时空发挥催化作用;
• 3.酶原可视作酶的储存形式。如:凝血和纤维蛋白溶解酶类以酶原的形式在血液循环中运行,一旦需要便不失时机地转化为有活性的酶,发挥其对机体的保护作用。举例
• 2.胃蛋白酶原的激活

第53页：三、同工酶

• 同工酶(isoenzyme)——能催化相同的化学反应,但在蛋白质分子的结构、理化性质和免疫性能等方面都存在明显差异的一组酶,称为同工酶。酶蛋白差异源于:(
• 1)编码基因不同;(
• 2)加工过程不同,导致相同基因的转录产物mRNA或翻译产物不同。1959年Markert首次用电泳分离法发现动物的乳酸脱氢酶(lactate dehydrogenase, LDH)具有多种分子形式,并提出同工酶的概念。

第54页：乳酸脱氢酶同工酶

乳酸脱氢酶(LDH)同工酶:LDH1LDH2LDH3LDH4LDH5(H

• 4)(H3M) (H2M
• 2)(HM
• 3)(M
• 4)MH乳酸脱氢酶(LDH)

第55页：人体心肝骨骼肌LDH同工酶谱

人体心、肝和骨骼肌 LDH 同工酶谱：下表列出各组织器官中五种 LDH 同工酶占总活性的百分比。

说明：源文本中肝的 LDH5 作“30~8”、正常血清 LDH5 作“57±2.9”，疑为数字缺位与小数点错位，此处按常规教材值分别记为 30～85 与 5.7±2.9，建议对照原课件核对。

第56页：同工酶不仅存在于同一个体的不同组织中

• 同工酶不仅存在于同一个体的不同组织中,甚至同一组织、同一细胞的不同亚细胞结构中。♦♦♦同工酶研究的意义:
• 1.是研究代谢调节、分子遗传、生物进化、个体发育、细胞分化和癌变的有力工具;
• 2.是研究蛋白质结构与功能的好材料,在酶学、生物学、医学和农业中占有重要地位。举例: 心、肝病变引起血清LDH同工酶酶谱变化心脏疾病LDH1↑, LDH2↑; LDH3↓, LDH5↓急性肝炎LDH5↑明显原发性肝癌LDH3↑, LDH4↑, LDH5↑, LDH5>LDH4

第57页：第五节 酶作用的专一性酶的专一性就

pecificity)就

酶对它所作用的底物的严格的选择性

第58页：一、结构专一性

结构专一性

• 1.相对专一性:作用于一类化合物或一种化学键。如脂肪酶、磷酸酯酶和蛋白水解酶等。(
• 1)键专一性:只对其底物分子中所作用的键要求严格,而对键两端的基团没有选择性。酯酶:R—C—O—R′+H2OORCOO-+ ROH + H+′

第59页：基团专一性:酶对底物分子的要

( 基团(族)专一性:酶对底物分子的要求较高, 不仅要求底物具有一定的化学键,而且对键一端的基团有特殊要求。

OCH2OHOHOHOH15α-葡萄糖苷酶OR+H2OOCH2OHOHOHOHOH15+ROH

第60页：基团专一性胰蛋白酶

基团专一性胰蛋白酶

第61页：绝对专一性

2. 绝对专一性:只能作用于某一底物脲酶:H2N—C—NH2 + H2OO2 NH3+ CO2•凝血酶作为一种特殊的蛋白酶只作用于蛋白分子中精氨酸残基的羧基与甘氨酸残基形成的肽键。

——Arg-Gly——•过氧化氢酶

第62页：二、立体异构专一性当底物具有立体异构体时

• 立体异构专一性当底物具有立体异构体时,酶只能催化一种异构体发生某种化学反应,而对另一种异构体无作用。
• 1.旋光异构专一性如:乳酸脱氢酶只能催化L-乳酸脱氢变成丙酮酸;D-氨基酸氧化酶只能作用于各种D-氨基酸,催化其氧化脱氨;胰蛋白酶只作用于L-氨基酸残基构成的肽键或其衍生物。

第63页：乳酸脱氢酶

乳酸脱氢酶

（本页以图示为主，源文件提取到的文字较少，建议对照原图说明）

第64页：几何异构专一性•如琥珀酸脱氢酶只能催

2. 几何异构专一性(顺反异构专一性)•如琥珀酸脱氢酶只能催化丁二酸脱氢生成反-丁烯二酸的可逆反应。

FADH2FAD

第65页：延胡索酸酶

延胡索酸酶——顺反异构专一性•再如延胡索酸酶只能催化延胡索酸即反-丁烯二酸水合成苹果酸。

第66页：研究酶的专一性的意义理论上

有生理效用,而有机合成的

消旋混合物,若用酶可以进行不对称合成或不对称拆分,即得到单一构型的药物

第67页：第六节 酶的作用机制

ΔG=ΔH–TΔS(ΔG

总自由能的变化,ΔH是总热能的变化,ΔS是熵的变化)当ΔG>0,反应不能自发进行

第68页：促使化学反应进行的途径

促使化学反应进行的途径:

• 1.用加热或光照给反应体系提供能量。
• 2.使用催化剂降低反应活化能。酶和一般催化剂的作用就是降低化学反应所需的活化能,从而使活化分子数增多,反应速度加快。

第69页：二、中间产物学说

二、中间产物学说——关于酶催化高效性的假说(Henri 和Wurtz, 1903)E +SESE +P由于形成不稳定的ES, 可有效降低发生反应的活化能, 从而解释酶催化的高效性

第70页：中间产物存在的证据

中间产物存在的证据:

• 1.吸收光谱法(过氧化物酶与过氧化氢结合)
• 2.同位素32P标记底物法(磷酸化酶与葡萄糖结合)
• 3.电镜观察法(核酸与其聚合酶结合)H2O2+AH2A+2H2O过氧化物酶过氧化物酶+H2O2[过氧化物酶· H2O2][过氧化物酶· H2O2] + AH2过氧化物酶+A +2H2O

第71页：三、诱导嵌合学说

诱导嵌合学说——关于酶作用专一性的假说 锁钥学说(Fisher,1890):酶的活性中心结构与底物的结构须非常吻合,如同锁和钥匙一样, 紧密结合成中间络合物。

第72页：底物S酶E酶-底物复合物E S锁钥学

底物S酶E酶-底物复合物E S锁钥学说

第73页：

第74页：诱导嵌合学说

2.诱导嵌合学说(Koshland,1958):酶活性中心的结构有一定的柔性, 当底物与酶分子结合时, 诱导酶蛋白的构象发生有利于与底物结合的变化, 使反应所需的催化基团和结合基团正确地排列和定向, 转入有效的作用位置, 这样才能使酶与底物完全吻合, 结合成中间产物。

第75页：诱导契合学说底物S酶E酶-底物复合物

诱导契合学说底物S酶E酶-底物复合物E S

第76页：

第77页：SEE-S复合物abcabcES诱导

SEE-S复合物abcabcES诱导契合学说

第78页：四、酶与反应的过渡态互补酶与底物的过渡态

• 酶与反应的过渡态互补酶与底物的过渡态互补,亲合力最强,释放出结合能使ES的过渡态能级降低, 有利于底物分子跨越能垒,加速酶促反应速度。
• 五、抗体酶(abzyme)——既是抗体又具有催化功能的蛋白质,是具有催化活性的抗体(catalytic antibody)。抗体酶于20世纪80年代后期才出现,其本质是免疫球蛋白, 但是在易变区被赋予了酶的属性,所以又称为“催化性抗体”。

第79页：抗体酶的产生

抗体酶的产生:用过渡态类似物作为半抗原(hapten),结合蛋白质成结合抗原,免疫动物制备单克隆抗体,从中筛选出有催化功能的抗体。

抗体酶的成功制备证明了过渡态理论的正确,进一步丰富了酶学内容,创造出在临床及制药工业等方面具有极好应用前景的新酶类。

第80页：酯酶的底物、过渡态及过渡态类似物的结

酯酶的底物、过渡态及过渡态类似物的结构底物过渡态过渡态类似物

第81页：六、使酶具有高催化效率的因素酶分子为酶的

• 使酶具有高催化效率的因素酶分子为酶的催化作用提供各种功能基团和形成特定的活性中心,酶与底物结合成中间产物,使分子间的催化反应转变为分子内的催化反应。
• 1.邻近定向效应酶与底物结合成中间产物过程中, 底物分子密集到活性中心区, 并使活性中心的催化基团与底物的反应基团之间正确定向排列所产生的效应。

第82页：在酶促反应中

在酶促反应中,底物分子结合到酶的活性中心,一方面底物在酶活性中心的有效浓度大大增加,使分子间反应近似于分子内的反应,有利于提高反应速度;

另一方面,由于活性中心的立体结构和相关基团的诱导和定向作用,使底物分子中参与反应的基团相互接近,并被严格定向定位,为分子轨道交叉提供了有利条件;

使底物进入过渡态时的熵变负值减小,反应活化能降低,从而大大地增加了酶-底物中间产物进入过渡态的几率,使酶促反应具有高效率和专一性特点。

第83页：酶AB靠近与定向作用

酶AB靠近与定向作用

第84页：

第85页：

第86页：“张力”与“形变”底物与酶的结合

2.“张力”与“形变”底物与酶的结合,不仅诱导酶分子发生构象变化, 同样底物分子也会发生扭曲变形,使底物分子的敏感键产生“张力”, 甚至“形变”,某些键的键能减弱, 从而促进酶-底物中间产物进入过渡态(降低了反应活化能)。

第87页：酸碱催化酶活性部位上的某些基团可以做

• 酸碱催化酶活性部位上的某些基团可以做为良好的质子供体或受体对底物进行酸碱催化。蛋白质中起酸或碱催化的功能基团有氨基、羧基、咪唑基、巯基和酚基。影响酸碱催化速度的2种因素:(
• 1)酸或碱的强度(pK); (
• 2)质子传递速度。His的咪唑基最活跃。

第88页：酶活性中心广义酸碱基团氨基酸残基广义

酶活性中心广义酸碱基团氨基酸残基广义酸的形式(质子供体)广义碱的形式(质子受体)

第89页：共价催化酶可以和底物生成不稳定的共价

是可以接受电子对的物质,

亲电物质;而碱则是可以提供电子对的物质,是亲核物质

第90页：Ser-OH

Ser-OH—CH2—S:H—CH2—O··:HCys-SH—CH2—C=CHHNNCH:His-咪唑基亲核基团(碱)亲电基团(酸)··

第91页：举例

• 举例——某些酶的活性中心及其作用机理•(一)溶菌酶(lysozyme)•1922年Fleming在鼻黏液中发现一种具有溶解细菌能力的酶,定名为溶菌酶。随后又在鸡蛋清中发现了这种酶,是自然界分布很广的一种酶。•酶分子特征:•1条肽链129 AA, 4个-S-S-•作用:水解细菌胞壁多糖•N-乙酰基葡萄糖——NAG •细菌胞壁多糖N-乙酰基胞壁酸——NAM 主要催化因素:
• Glu35 提供一质子对底物进行酸碱催化;
• 酶使底物分子的糖环发生形变(椅式→半椅式)

第92页：溶菌酶和底物的复合物

溶菌酶和底物的复合物

第93页：

第94页：溶菌酶酸、碱催化反应示意图

溶菌酶酸、碱催化反应示意图

第95页：

第96页：

第97页：羧肽酶A作用

• 羧肽酶A(carboxypeptidase A)作用:催化肽链C端肽键水解主要催化因素:
• “邻近”、“定向效应”;
• 酶与底物的“诱导契合”;
• Glu270、Zn2+对底物敏感肽键产生的电子张力。

第98页：羧肽酶

羧肽酶A

（本页以图示为主，源文件提取到的文字较少，建议对照原图说明）

第99页：

第100页：第七节 酶促反应的速度和影响酶促反应速度

酶促反应的速度和影响酶促反应速度的因素 酶反应速度的测量用一定时间内底物减少或产物生成的量表示酶促反应速度,单位为mol/min等。

测定反应的初速度:在酶促反应开始无任何干扰因素出现时, 短时间内酶的反应速度为反应初速度。

一般指反应底物消耗5%以内时的反应速率。酶反应过程曲线(图)

第101页：10 20 30 40 50 60

10 20 30 40 50 60 (min)产物生成量酶反应进程曲线反应速度逐渐降低的原因:①底物浓度的降低;

②产物的生成逐渐增大了逆反应;

③酶在反应中失活;④产物对酶的抑制

第102页：产物0时间初速度酶促反应速度逐渐降低

产物0时间初速度酶促反应速度逐渐降低酶促反应进程曲线斜率=c/t= v

第103页：二、影响酶促反应速度的因素

二、影响酶促反应速度的因素——酶促反应动力学酶促反应动力学:研究酶促反应速度及其影响因素的科学。

•酶浓度[E]•底物浓度[S]•反应温度•pH值•激活剂•抑制剂

第104页：v[E]o在有足够底物和其他条件不变

v[E]o在有足够底物和其他条件不变、无任何不利因素的情况下:v = k [E](一)酶浓度对酶作用的影响

第105页：底物浓度对酶促反应速度的影响vVm0

1、底物浓度对酶促反应速度的影响vVm0.30.2Vm20.10 1 2 3 4 5 6 7 8 [S][S]与v关系:当[S]很低时,[S]与v成比例——一级反应当[S]较高时,[S]与v不成比例-混合级反应当[S]很高时,[S],v不变——零级反应(二)底物浓度对酶作用的影响

第106页：用中间产物学说解释底物浓度与反应速度

用中间产物学说解释底物浓度与反应速度关系曲线的二相现象:S + EESE + P当底物浓度很低时,有多余的酶没与底物结合,随着底物浓度的增加,有更多的中间络合物生成,因而反应速度也不断增高。

当底物浓度很高时,体系中的酶全部与底物结合成中间产物,虽增加底物浓度也不会有更多的中间产物生成,因而反应速度几乎不变。

k1k2k3

第107页：米氏方程式

2. 米氏方程式(Michaelis-Menten equation)Leonor Michaelis 和Maud Menten(1913)根据中间产物学说推导了能够表示整个反应中底物浓度和反应速度关系的公式,称为米氏(米-曼氏)方程式:v =Vmax[S]Km+ [S]

第108页：米氏方程的三个假设中间产物学说

米氏方程的三个假设中间产物学说:E+ SESE+P( 反应开始,[P]很低,由P+E ES 可忽略不计,即:E+ SESE+Pk1k2k3k4k1k2k3

第109页：(2)E + S ES 为快速反应

(

• 2)E + S ES 为快速反应(快速平衡假说) (
• 3)ES E + P 为慢速反应(限速步骤) ,反应速度v决定于最慢的一步即K3

第110页：米氏方程推导过程

• 米氏方程推导过程:E +SESE+P[E] [S] [ES] [E] 游离酶浓度[E] = [E]t-[ES]ES生成速度v1= k1[E] [S]ES分解速度v2= k2 [ES] + k3 [ES]当稳态时:ES生成速度= ES分解速度v1 =v2k1 [E] [S] = k2 [ES] + k3 [ES] =(k2 + k
• 3)[ES]k1k2k3

第111页：∴[E] [S] k2+ k3[ES

• ∴[E] [S] k2+ k3[ES] k1=令k2+ k3k1=Km ,则[E] [S][ES]=Km (
• 1)用[E]t代表酶的总浓度,则[E]t=[E] +[ES]∴[E] =[E]t-[ES](
• 2)将(
• 2)代入(
• 1),得([E]t-[ES] )[S][ES]= Km

第112页：整理得

• 整理得:因为酶促反应速度v 由有效的酶浓度(即[ES])决定,所以v = k3[ ES ][ES] =[E]t[S]Km +[S](
• 3)∴[ ES ] =vk3(
• 4)将(
• 4)代入(
• 3),得vk3=[E]t[S]Km +[S]∴v =K3[ Et] [S ]Km +[S](

第113页：当所有的酶被底物饱和时

• 当所有的酶被底物饱和时,所有的酶都以ES形式存在,即[ Et] = [ ES ],此时即达到最大反应速度Vmax。所以Vmax= k3[ Et] (
• 6)将(
• 6)代入(
• 5)即得:v =Vmax[S]Km+[S](
• 7)或Km= [ S ]( ——1 ) (
• 8)Vmaxv或v= ——(9)1 +——VmaxKm[ S ]

第114页：Km=[S]

,Km的涵义(物理意义)

当反应速度为最大反应速度一半时的底物浓度

其单位

浓度单位,一般以mol/L或mmol/L表示

第115页：米氏常数意义

(1)Km

酶的一个特征性常数

第116页：从km可判断酶的专一性和天然底物。

时,Km最小的底物通常就

该酶的最适底物,也就是天然底物

第117页：∵km=

∵km= (k2+k

• 3)/k1Km ≈ k2/ k1∴km可以看作ES的解离常数ks:km= ks= ——[S][E][ES]km大,说明ES容易解离,酶与底物结合的亲和力小。Km小,则说明酶与底物的亲和力大。(
• 3)当k2>>k3时,km的大小可以近似地表示酶与底物的亲和力大小。S + EESE + Pk1k2k3

第118页：从km的大小,可以知道正确测定酶活

( 从km的大小,可以知道正确测定酶活力时所需的底物浓度。

v[S]1000 km0.999 V100 km0.99 V10 km0.91 V3 km0.75 V1 km0.50 V0.33 km0.25 V0.10 km0.091 V

第119页：从米氏方程中求得

从米氏方程中求得:当反应速度达到最大反应速度的90%,则90%Vmax= 100%Vmax [S] / (km+[S])v= ——Vmax· [S]km + [S]即[S] = 9km在进行酶活力测定时,通常用4 km的底物浓度即可(v= 0.8Vmax)。

第120页：km可以帮助推断某一代谢物在体内可

(

• 5)km可以帮助推断某一代谢物在体内可能的代谢途径。丙酮酸乳酸乙酰CoA乙醛乳酸脱氢酶(1.7×10-
• 5)丙酮酸脱氢酶(1.3×10-
• 3)丙酮酸脱羧酶(1.0×10-
• 3)当丙酮酸浓度较低时,代谢走哪条途径决定于km最小的酶。( ∵只有km值小的酶反应比较占优势)√

第121页：米氏常数可根据实验数据作图法直接求得

• 米氏常数可根据实验数据作图法直接求得:先测定不同底物浓度的反应初速度,从v与[S]的关系曲线求得Vmax,然后再从1/2 Vmax求得相应的[S]即为Km(近似值)。
• 4.Km值与Vmax值测定通常用Lineweaver-Burk作(林-贝氏)作图法(双倒数作图法)测定酶促反应的Km和Vmax。

第122页：1v斜率= km/Vmax1/ [S

(y= ax+ b)1v斜率= km/Vmax1/ [S]1/v1/Vmax-1/km

第123页：(三)pH对酶作用的影响

pH对酶作用的影响

• 2.最适pH
• 1.pH稳定性——酶表现最大活力的pH值。在一定的pH范围内酶是稳定的。

第124页：一些酶的最适pH 值酶最适pH胃蛋白

一些酶的最适pH 值酶最适pH胃蛋白酶1.8过氧化氢酶7.6胰蛋白酶7.7延胡索酸酶7.8核糖核酸酶7.8精氨酸酶9.8酶的最适pH只在一定条件下才有意义——酶的最适pH不是固定的常数,其数值受酶的纯度、底物种类和浓度、缓冲液种类和浓度等影响

第125页：pH影响酶活力的原因

pH影响酶活力的原因:

• 1.环境过酸、过碱可使酶的空间结构破坏,引起酶构象的改变,酶变性失活;
• 2.pH改变能影响酶分子活性部位上有关基团的解离,从而影响与底物的结合或催化;
• 3.pH影响底物有关基团的解离。

第126页：(四)温度对酶作用的影响两种不同影响

温度对酶作用的影响两种不同影响:

• 1.温度升高,反应速度加快;
• 2.温度升高,热变性速度加快。Tv最适温度

第127页：酶的最适温度

酶的最适温度不

一个固定的常数,其数值受底物种类、作用时间等因素影响而改变

第128页：激活剂对酶作用的影响

如Cl-

唾液淀粉酶的激活剂

第129页：抑制剂对酶作用的影响

甚至使酶丧失活性的物质,

抑制剂(inhibitor,I)

所引起的酶活力降低或丧失

抑制作用(inhibition)

第130页：不可逆抑制作用抑制剂与酶的结合是不可

制剂与酶的结合(共价键)

不可逆的,不能用透析、超滤等物理方法除去抑制剂使酶恢复活性

第131页：RO O

RO O RO ORO X ROO—EP + E—OHP + HX有机磷化合物羟基酶磷酰化酶(失活)例1:羟基酶的抑制羟基酶:有丝氨酸侧链上的羟基为必需基团的酶有机磷(敌百虫,敌敌畏,对硫磷)不可逆抑制羟基酶的活性

第132页：RO

RO ORO O—EP +-CHNOH磷酰化酶(失活)N+CH3-CHNN+CH3P解磷定O OROOR +E—OH常见的这类羟基酶如:胰凝乳蛋白酶,乙酰胆碱酯酶二异丙基氟磷酸

第133页：SHSE + Hg2+E Hg +

SHSE + Hg2+E Hg + 2H+SHSSHClSE + As-CH=CHCl E As-CH=CHCl + 2HClSHClS巯基酶路易士气例2:巯基酶的抑制E-SH + ICH2COOH → E-S-CH2COOH + HI碘乙酸、碘乙酰胺、对-氯汞苯甲酸(有机汞)、有机砷化合物是对巯基酶的不可逆抑制剂

第134页：SE Hg +SCOONaCHSHC

SE Hg +SCOONaCHSHCHSHCOONaSHE + HgSHCOONaCHSCHSCOONa二巯基丁二酸钠SCH2OH SHCH2OHE As-CH=CHCl + CHSHE + CHS SCH2SH SHCH2SAs-CH=CHCl二巯基丙醇解毒方法:

第135页：可逆抑制作用 抑制剂与酶以非共价键结

酶活性的降低或丧失,结合

可逆的,能够通过透析、超滤等物理方法使酶恢复活性

第136页：可采用动力学方法鉴别可逆抑制作用和不

可采用动力学方法鉴别可逆抑制作用和不可逆抑制作用[E]vabca. 反应体系中不加I。

b. 反应体系中加入一定量的不可逆抑制剂。

c. 反应体系中加入一定量的可逆抑制剂。图可逆/不可逆抑制剂的区别(一)

第137页：[E]v不可逆抑制剂的作用[E]v可

[E]v不可逆抑制剂的作用(b)[E]v可逆抑制剂的作用(a)[I ]→[I]图可逆/不可逆抑制剂的区别(二)

第138页：(1)竞争性抑制

( 竞争性抑制(competitive inhibition)•概念抑制剂(I)与底物(S)竞争酶的活性中心(结合部位),从而影响底物与酶的正常结合,降低了酶的催化活力。

可逆抑制类型:竞争性抑制(competitive inhibition)非竞争性抑制(non-competitive inhibition)反竞争性抑制(uncompetitive inhibition)

第139页：SSEEIIEE+ P无I有I•竞争

SSEEIIEE+ P无I有I•竞争性抑制的底物浓度曲线(Michaelis-Menten 图)v•竞争性抑制作用过程[S]不反应

第140页：竞争性抑制的动力学方程

竞争性抑制的动力学方程:V =Vmax[S]Km(1+[I]/Ki)+[S]1v=KmVmax(1+) +[I]Ki1 [S]1 Vmax•竞争性抑制的特征曲线:[ I]正常1v1 [S]1 Vmax-1Km(1+ )[I] Ki-1 Km

第141页：竞争性抑制的特点

竞争性抑制的特点:•I与S分子结构相似;

•Vmax 不变,表观Km增大;

•抑制程度取决于I与E的亲和力,以及[ I ]和[S]的相对浓度比例,能用增大[S]的办法克服。

第142页：COOHCH2CH2COOH琥珀酸脱

COOHCH2CH2COOH琥珀酸脱氢酶+ FAD + FADH2COOHCHCHCOOH琥珀酸延胡索酸对氨基苯甲酸二氢蝶呤FH2FH4谷氨酸二氢叶酸合成酶二氢叶酸还原酶对氨基苯磺酰胺(I) 氨甲蝶呤(I)例:COOHCH2COOH丙二酸(-)鸟氨酸或赖氨酸竞争性抑制精氨酸酶的作用。

第143页：竞争性抑制

竞争性抑制

（本页以图示为主，源文件提取到的文字较少，建议对照原图说明）

第144页：举例

醇治疗甲醇中毒的原理,就

竞争性抑制作用

第145页：竞争性抑制作用的可能机制

竞争性抑制作用的可能机制:?——底物与抑制剂结合在酶分子的同一部位上——底物或抑制剂中的一个与酶结合后,引起酶构象的变化,而不利于与另一个结合

第146页：(2)非竞争性抑制

( 非竞争性抑制(non-competitive inhibition)•概念底物和抑制剂同时结合在酶的不同部位上,两者没有竞争作用,但形成的ESI不能进一步转变为产物。

也称作混合型抑制作用( mixedinhibition )。

•非竞争性抑制作用过程:SSEEEE+ PSESIIII

第147页：[S]v无I有Ikm非竞争性抑制的底

[S]v无I有I(′)km非竞争性抑制的底物浓度曲线V/2v= ——Vmax1+[I] / ki· [S]km+ [S]——

第148页：非竞争性抑制的动力学方程

非竞争性抑制的动力学方程:1v=KmVmax(1+ )+[I]Ki1 [S]1 Vmax(1+ )[I]Ki•非竞争性抑制的特征曲线:1v正常[I]1 [S]-1 Km1 Vmax(1+ )[I]Kiv= ——Vmax1+[I] / ki· [S]km+ [S]

第149页：非竞争性抑制的特点

非竞争性抑制的特点:

• 1.I与S分子结构不同;
• 2.Vmax减小,表观Km不变;
• 3.抑制程度取决于[ I ]大小,不能用增大[S]的办法克服。例:
• 1.Ag +、Cu 2+、Hg 2+、Pb 2+及F-、CN-、N3-等对酶的抑制
• 2.质子化的叔胺(R3NH+)对乙酰酯酶的抑制

第150页：非竞争性抑制作用的可能机制

非竞争性抑制作用的可能机制:?——抑制剂作用于酶活性部位中的催化基团——抑制剂与维持酶分子构象的必需基团作用,使酶的活性降低

第151页：不可逆失活类似非竞争性抑制作用•如果

不可逆失活类似非竞争性抑制作用•如果一种抑制剂与酶不可逆结合,则该抑制剂被归类为失活剂(inactivator)。

失活剂确实在所有[S]值上降低有效的[E]T(因而也降低Vmax)水平,而不改变Km。

所以,不可逆失活作用的双倒数作图与非竞争性抑制作用的作图相似(直线在1/ [S]轴上相交)。化学修饰酶特定氨基酸残基的试剂可作为酶的失活剂。

第152页：(3)反竞争性抑制

( 反竞争性抑制(uncompetitive inhibition)•概念抑制剂仅与酶和底物的中间复合物结合而抑制酶活性。

•反竞争性抑制作用过程:EEE+ PEIISSS

第153页：反竞争性抑制作用

反竞争性抑制作用——抑制剂必须在酶与底物结合后才能进一步形成ESI复合物。

[S]vkm′kmVmax2′Vmax2反竞争性抑制的底物浓度曲线v=Vmax1 + —[I]ki· [S]km1+ ——[I]ki+ [S]

第154页：反竞争性抑制的动力学方程

反竞争性抑制的动力学方程:V =Vmax [S]Km+(1+[I]/Ki) [S]1v=KmVmax(1+)[I]Ki1 [S]1 Vmax•反竞争性抑制的特征曲线:[ I ]正常1v1 [S]1 Vmax-1Km[I] Ki+(1+ )-1 Km1 Vmax(1+)[I] Ki

第155页：反竞争性抑制的特点

反竞争性抑制的特点:

• 1.I与S分子结构不同, I 只与ES 结合
• 2.Vmax和表观Km都减小;(存在I时,不仅不排斥E和S的结合,反而增加二者的亲和力,这与竞争性抑制作用恰恰相反)
• 3.抑制程度取决于[ I ]和[ES]二者的浓度,不能用增大[S]的办法克服。例如:肼类化合物对胃蛋白酶、氰化物对芳香硫酸酯酶的抑制

第156页：反竞争性抑制作用的可能机制

反竞争性抑制作用的可能机制:?——抑制剂(I)只与ES复合物结合的现象,可能是底物与酶的结合改变了酶的构象,或抑制剂直接与和酶键合在一起的底物反应——反竞争性抑制剂不影响酶与底物的结合,但它可能使活性中心变形,从而导致酶的催化失活

第157页：竞争性抑制作用总结

竞争性抑制作用总结:3种可逆抑制作用图示竞争性抑制剂只同自由(游离)酶结合

第158页：非竞争性抑制作用非竞争性抑制剂既能同

非竞争性抑制作用非竞争性抑制剂既能同自由酶结合又能同ES结合

第159页：反竞争性抑制作用反竞争性抑制剂只能同

反竞争性抑制作用反竞争性抑制剂只能同ES结合

第160页：总结:不同类型可逆抑制作用的米氏方程

总结:不同类型可逆抑制作用的米氏方程和常数类型方程式VmaxKm无抑制剂竞争性抑制非竞争性抑制反竞争性抑制v =Vmax·[S]Km+[S]v =Vmax·[S]Km(1+ )+[S][I]Kiv =Vmax·[S](Km+[S]) (1+ )v =Vmax·[S]Km+[S][I]Ki(1+ )[I]KiVmaxKm不变不变增加减小减小减小

第161页：三、酶活性的调节控制

三、酶活性的调节控制——酶的别构(变构)效应非共价调节——酶的别构调节共价调节不可逆共价调节——酶原的激活可逆共价调节——酶的共价修饰酶活性的调节控制

第162页：别构酶:具有别构效应的酶。

通常能对反应起调节作用,

调节酶的一种

响酶的催化活性,这种效应

别构效应别构效应剂:引起别构效应的物质

第163页：别构激活剂

• 别构激活剂:凡是和酶分子结合后使酶反应速度加快的别构效应剂(亦称正效应剂)别构抑制剂:(亦称负效应剂)★别构酶的主要特点:
• 1.一般是寡聚酶;别构酶的组成:两个部位活性部位:与底物结合并完成催化作用调节部位:与别构效应剂结合,调节酶活性

第164页：2. 具有别构效应;两个部位的位置

• 2.具有别构效应;两个部位的位置:在不同亚基上(通常)在同一亚基的不同部位上正效应剂通常是别构酶的底物
• 3.υ对[S] 作图不服从米-曼氏(Michaelis-Menten)关系式,不呈直角双曲线,而是S形曲线(正协同)或表观双曲线(负协同)。(图)负效应剂一般是代谢反应序列的终产物

第165页：协同效应

协同效应:指一个配体与酶蛋白结合后,可以影响另一配体与酶蛋白的结合•正协同效应:指一分子配体与酶结合后可促进下一分子配体的结合,使酶对配体的亲和力增高,即酶愈饱和对配体的结合愈容易•负协同效应:指一分子配体与酶结合后可使酶对下一分子配体的亲和力降低,即酶愈饱和对配体的结合愈困难。

负协同效应可以使酶的反应速率对外界环境中底物浓度的变化不敏感。

第166页：别构酶与非调节酶动力学曲线的比较

• 别构酶与非调节酶动力学曲线的比较Rs=[S]0.9[S]0.11、非调节酶(米氏酶);
• 2.正协同效应的别构酶
• 3.负协同效应的别构酶

第167页：典型的米氏酶Rs=81具有正协同效应

典型的米氏酶Rs=81具有正协同效应的别构酶Rs<81具有负协同效应的别构酶Rs >81n为Hill系数(又称协同系数)符合米氏方程的酶n = 1具有正协同效应的别构酶n > 1具有负协同效应的别构酶n < 1协同指数(饱和比值):•Rs=位点被90%饱和时的底物浓度(S90%Vmax)位点被10%饱和时的底物浓度(S90%Vmax)= 811/n

第168页：由米氏方程有

由米氏方程有所以,符合米氏方程动力学的非别构酶的Rs=81v=Vmax[S]Km+[S]所以有v= 0.9Vm =Vm[S]0.9Km+[S]0.9即有[S]0.9=9km同理[S]0.1=19km

第169页：别构酶举例

别构酶举例——大肠杆菌(E. coli)天冬氨酸转氨甲酰酶(简称ATCase)ATCase有二个底物和CTP、ATP二个别构效应剂——Asp、ATP是别构激活剂,CTP是别构抑制剂

第170页：ATCase•ATCase的相对分子

ATCase(天冬氨酸转氨甲酰酶)•ATCase的相对分子质量是310 000,由12条多肽链组成•每个调节亚基上有两个别构效应剂(CTP、ATP)的结合部位完整有活性的酶催化亚基(三聚体)调节亚基(二聚体)

第171页：ATCase中的亚基排列俯视垂直底物

ATCase中的亚基排列俯视垂直底物、CTP、ATP都可以使ATCase产生别构效应——ATP是激活剂、CTP是抑制剂

第172页：[Asp]v

[Asp]v

（本页以图示为主，源文件提取到的文字较少，建议对照原图说明）

第173页：别构激活剂会使曲线更接近双曲线

会使曲线更接近双曲线,但

只降低K0.5而不改变Vmax,这样就导致固定底物浓度下反应速度的升高;别构抑制剂会增加K0.5,使底物饱和曲线更接近S形

第174页：别构酶的意义底物、CTP

别构酶的意义底物、CTP、ATP都是ATCase的别构效应剂,对于ATCase来说,即意味着它们可以通过别构效应影响它的催化能力(活性)负协同效应:对于保证体内一些重要反应稳定连续地进行很有意义正协同效应:对增强底物灵敏地调节酶活性很有意义

第175页：别构酶S形动力学曲线在细胞代谢中的意

• 别构酶S形动力学曲线在细胞代谢中的意义——可在一个狭窄的底物或调节物浓度范围内严格地控制酶的活力:(
• 1)减少底物原料消耗(
• 2)避免终末产物堆积(
• 3)使底物浓度在曲线陡段最敏感总之,别构酶是代谢过程中的关键酶,在代谢中起重要的调节作用;在生物体内,它们一般是催化多酶体系反应序列中的第一步反应或是位于代谢途径的分叉处。

第176页：第八节 酶活力的测定与酶的制备

酶活力的测定与酶的制备

• 一、酶活力的测定
• 1.酶活力•酶的活力是酶加速其所催化的化学反应速度的能力•测定酶的活力本质上就是测定酶促反应进行的速度,其大小用在一定条件下所催化某一反应的反应速率来表示。•酶促反应速度越大,酶的活力就越强;•反之,反应速度越小,酶的活力就越弱

第177页：酶反应速度的测量

酶反应速度的测量(

• 1)测量单位时间内底物的消耗量。(
• 2)测量单位时间内产物的生成量。产物生成量时间

第178页：测定酶活力时必须要注意

测定酶活力时必须要注意:(

• 1)测定的反应速度必须是反应初速度。否则,不可能得到准确结果(
• 2)酶反应速度受环境条件的影响。在测定酶活力时,要维持在一套固定条件下进行

第179页：产物生成量的测定

产物生成量的测定(

• 1)当酶与底物混合,开始反应后,于不同时间由反应混合物中取出一定量样品,停止酶的作用,然后分析样品中底物或产物的量,即可计算酶反应进行的速度或酶的活力。(
• 2)若酶反应的底物或产物之一具有光吸收性质,可使酶反应直接在分光光度计中进行,不需停止酶作用,而直接连续取得读数,可方便地计算出酶的活力。

第180页：酶活力单位

• 酶活力单位——表示酶量多少的单位为了统一酶的单位,国际生化协会酶学委员会于1964年建议:在一定条件下(温度保持在30℃,其他条件如pH和底物浓度等,均应采用最适条件),(
• 1)一分钟内能转化1μmol 底物的酶量称为一个酶单位(U)。(
• 2)如果底物有一个以上可被作用的键,则一个酶单位表示1分钟使1μmol有关基团转化的酶量。(
• 3)如果是两个相同的分子参加反应,则每分钟催化2μmol底物转化的酶量称为一个酶单位

第181页：1972年,国际生化协会酶学委员会推

一个“Katal”单位

在一定条件下1秒钟内转化1mol底物所需要的酶量

第182页：酶的比活力•比活力

比活力•比活力(比活性)

每单位质量样品中(酶蛋白)的酶活力单位数,即每mg蛋白质中所含的U数或每kg蛋白质中含的kat数;•有时用单位体积中的酶活力单位表示比活力

即表示酶的含量(纯度),

表示酶制剂纯度的一个指标

第183页：二、酶的制备•不同使用目的

二、酶的制备•不同使用目的,要求酶制剂的纯度高低不同,如科学研究常需要高度纯化甚至制成结晶•酶绝大多数是蛋白质,故一般常用的酶的分离纯化方法,也就是常用来分离纯化蛋白质的方法•特别需要注意:酶具有催化活性,在整个提纯过程中,要防止强酸、强碱、高温和剧烈搅拌等,以避免酶活力的损失

第184页：酶的分离纯化步骤

酶的分离纯化步骤 选材:选用酶含量高的材料工业上大多采用微生物发酵的方法来获得大量酶制剂。

优点:不受气候、地理条件的限制,动、植物体内的酶大多可从微生物体内找到,微生物繁殖快,产酶量也丰富。

还可以通过选育菌种来提高酶的产量和用廉价原料大量生产。

第185页：生物体所产生的酶有胞内酶和胞外酶

• 生物体所产生的酶有胞内酶和胞外酶之分,所以在处理方法上有所不同。•如果是胞内酶则需要先用捣碎、砂磨、冻融或自溶等方法将细胞破坏,然后再用适当的盐溶液或缓冲液把酶提取出来——抽提•如果是胞外酶,则无需破坏细胞的手续,而直接用体液如唾液、胃液、乳汁或微生物的发酵液进行纯化
• 2.破碎细胞:机械破壁,化学破壁,酶破壁,冻融破壁等

第186页：抽提: 用适当的盐溶液或缓冲液把酶提

抽提: 用适当的盐溶液或缓冲液把酶提取出来

• 4.分离及纯化一些常用的分离纯化酶的方法:(
• 1)盐析法最常用的盐是硫酸铵、氯化钠和硫酸钠等(
• 2)有机溶剂沉淀法乙醇、丙酮等能与水互溶的有机溶剂,在不同的浓度下能沉淀不同的蛋白质,因此可用来纯化酶。此法分辨能力高,提纯效果好。但高浓度的有机溶剂常引起酶活力的丧失,同时整个操作过程都应该严格控制在低温进行

第187页：吸附法一些吸附剂如淀粉、氧化铝、硅

( 吸附法一些吸附剂如淀粉、氧化铝、硅藻土、磷酸钙及羟基磷灰石可选择性地吸附酶,故可以用于酶的纯化;

一般在弱酸性或中性环境中,在酶液中加入吸附剂,经搅拌,酶即被吸附在吸附剂的表面上;

过滤分离后,再用较高pH 的高浓度盐溶液把酶从吸附剂上洗脱下来,即可达到纯化酶的目的。

第188页：其他方法凝胶过滤法和超离心法-利用

( 其他方法凝胶过滤法和超离心法-利用分子大小不同离子交换法-根据不同蛋白质分子在某一pH环境中荷电性质不同亲和层析法-利用酶具有和底物或竞争性抑制剂结合的功能

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第193页：判断分离提纯方法的好坏

• 判断分离提纯方法的好坏,一般用两个指标来衡量:一是总活力的回收——得率(回收率)二是比活力提高的倍数总活力的回收是表示提纯过程中酶的损失情况;比活力提高的倍数则表示提纯方法的有效程度。
• 5.保存:低温干燥保存

第194页：第九节 酶的应用工业上酶应用的优点

酶的应用工业上酶应用的优点:

• 1.酶的催化效率高,专一性强,不发生副反应。
• 2.酶作用条件温和。
• 3.酶及其反应产物大多无毒性。

第195页：固定化酶就是把水溶性酶经物理或化学方

固定化酶就

把水溶性酶经物理(吸附法与包埋法)或化学方法(共价偶联法与交联法)处理后,使酶与惰性载体结合或将酶包埋起来成为一种不溶于水的状态

第196页：酶在医学上的应用

酶在医学上的应用——酶工程:酶的生产、制备和应用。

( 酶与疾病的发生酶缺乏或异常引起的疾病酶疾病苯丙氨酸羟化酶苯丙酮酸尿症6-磷酸葡萄糖脱氢酶蚕豆病酪氨酸酶白化病细胞色素氧化酶氰化物中毒胆碱酯酶有机磷中毒

第197页：(2)酶与疾病的诊断

( 酶与疾病的诊断——血清酶活性测定临床诊断部分常用酶酶主要临床应用谷丙转氨酶肝实质疾患谷草转氨酶心肌梗塞、肝实质疾患胆碱酯酶有机磷中毒乳酸脱氢酶心肌疾患、肝实质疾患淀粉酶胰腺疾病碱性磷酸酶骨病、肝胆疾患胰蛋白酶(原) 胰腺疾病肌酸激酶心肌梗塞、肌肉疾患醛缩酶肌肉疾病酸性磷酸酶前列腺癌、骨病γ谷氨酰转移酶肝实质病变、酒精中毒5′核苷酸酶肝胆疾患山梨醇脱氢酶肝实质病变

第198页：酶与疾病的治疗•替代治疗:消化不良

(

• 3)酶与疾病的治疗•替代治疗:消化不良——胃酶、胰酶•抗菌治疗:清创——糜蛋白酶、胰蛋白酶、磺胺药•对症治疗:预防血栓形成——尿激酶、链激酶、纤溶酶•抗癌治疗:氨甲喋呤—FH2还原酶•调整代谢,纠正紊乱:单胺氧化酶抑制剂——抑郁症(
• 4)酶与检验分析—检验分析试剂酶用于科学研究——改造和研发新酶(如抗体酶、人工模拟酶)

第199页：本章着重介绍酶的化学本质、结构

• 本章着重介绍酶的化学本质、结构、特性和功能、酶反应动力学,对别构酶(调节酶)、同工酶、多酶体系、固相酶等术语的含义和重要性也作了必要的介绍。在学习本章时应注意:
• 1.首先认识绝大多数酶的本质是蛋白质,同一般蛋白质有共同之处,也有不同之处。从结构上与一般蛋白质的共同点去理解酶的理化性质;从不同点去理解酶的特异性、催化作用和催化机理。
• 2.结合酶的化学本质和催化机制学习各种影响酶反应速度的因素。提要

第200页：END

END

（本页以图示为主，源文件提取到的文字较少，建议对照原图说明）