生化第三章酶ppt课件

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1、结构构 掌握掌握酶的概念的概念与化学本与化学本质。酶的分子的分子组成，成，单纯酶、全全酶、酶蛋白、蛋白、酶的的辅助因子助因子的概念。的概念。维生素与常生素与常见辅助因子的助因子的对应关系、种关系、种类及其作用。及其作用。酶活性中心的概活性中心的概念，必需基念，必需基团的分的分类及其作用。及其作用。 功功能能掌握掌握 酶作作为生物催化生物催化剂的特点。的特点。熟悉熟悉酶特异性的分特异性的分类。酶促反促反应高效性的机高效性的机制。制。教学大纲对本章的要求教学大纲对本章的要求 P20 P20 影影响响酶作作用用因因素素掌掌握握底物底物浓度度对酶促反促反应影响的米曼氏方程、影响的米曼氏方程、Km与与V

2、max的概念及其意的概念及其意义。抑制抑制剂对酶促促反反应的影响，包括的影响，包括不可逆抑制的概念、特点不可逆抑制的概念、特点与常与常见实例，它与例，它与变性的区性的区别。可逆性抑制。可逆性抑制的分的分类，竞争性抑制、非争性抑制、非竞争性抑制与反争性抑制与反竞争性抑制的概念与争性抑制的概念与动力学特点，常力学特点，常见的的竞争争性抑制性抑制实例。例。熟熟悉悉底物底物浓度、度、酶浓度、温度、度、温度、pH值、激活、激活剂对酶促反促反应影响的特点影响的特点，最适温度和最适，最适温度和最适pH值的概念。的概念。 教学大纲对本章的要求教学大纲对本章的要求 酶活活性性调节掌掌握握酶活性活性调节的主要方式

3、，的主要方式，变构构调节与共价与共价修修饰调节的概念与作用特点，的概念与作用特点，变构构酶的概的概念与念与动力学特点。力学特点。掌握同工掌握同工酶、酶原的概原的概念，念，酶原激活的原激活的过程与生理意程与生理意义。熟熟悉悉熟悉同工熟悉同工酶的的实例例LDH，酶原激活的主要原激活的主要实例。例。 教学大纲对本章的要求 概概 述述一、概念：一、概念：酶是一是一类由活由活细胞胞产生的，能在体内或体外生的，能在体内或体外对其特异底物其特异底物发扬高效催化作用的蛋白高效催化作用的蛋白质。生物催化生物催化生物催化生物催化剂剂酶酶非非非非酶酶生物催化生物催化生物催化生物催化剂剂核核核核酶酶、脱氧核、脱氧核、

4、脱氧核、脱氧核酶酶n n酶的不同方式的不同方式:单体体酶(monomeric enzyme)：仅具具有有三三级构构造造的的酶。寡寡聚聚酶(oligomeric enzyme)：由由多多个个一一样或或不不同同亚基以非共价基以非共价键衔接接组成的成的酶。多多酶体体系系(multienzyme system)：由由几几种种不不同同功功能能的的酶彼此聚合构成的多彼此聚合构成的多酶复合物。复合物。多多功功能能酶(multifunctional enzyme) ：一一些些多多酶体体系系在在进化化过程程中中由由于于基基因因的的交交融融，多多种种不不同同催催化化功功能存在于一条多能存在于一条多肽链中，中，这类

5、酶称称为多功能多功能酶。底物底物底物底物S S S S或作用物或作用物或作用物或作用物 产产物物物物P P P P 酶促反响促反响 酶酶酶酶催催催催化化化化化化化化学学学学反反反反响响响响的的的的才才才才干干干干通通通通常常常常称称称称为为酶酶的的的的活活活活性性性性，其其其其衡量的衡量的衡量的衡量的规规范是范是范是范是酶酶促反响速率。促反响速率。促反响速率。促反响速率。酶酶促促促促反反反反响响响响速速速速率率率率可可可可在在在在适适适适宜宜宜宜的的的的反反反反响响响响条条条条件件件件下下下下，用用用用单单位位位位时间时间内底物的耗内底物的耗内底物的耗内底物的耗费费或或或或产产物的生成量来表示

6、。物的生成量来表示。物的生成量来表示。物的生成量来表示。 适宜的反响条件：温度、溶液适宜的反响条件：温度、溶液pH等。等。酶酶 底物底物 产产物物 单单位位位位时间时间内内内内 因此，反映因此，反映酶活力大小的尺度常用活力大小的尺度常用酶活性活性单位。位。它它反反映映在在规定定条条件件下下，酶促促反反响响在在单位位时间内内生生成成一一定定量量的的产物物或或耗耗费一一定定数数量量的的底底物物所所需需的的酶量。量。 单位位时间：用：用s、min或或h表示。表示。 产物生成量或耗物生成量或耗费底物的量：用底物的量：用mg、g 、mol等表示。等表示。酶的活性单位酶的活性单位 常用国常用国际单位和催量

7、位和催量单位两种。位两种。国国际单位位(IU)(IU)在特定的条件下，在在特定的条件下，在250C250C每分每分钟催化催化1mol1mol底底物物转化化为产物所需的物所需的酶量量为一个国一个国际单位。位。 催量催量单位位(katal)催量催量(1kat)是指在特定条件下，每秒是指在特定条件下，每秒钟使使mol底物底物转化化为产物所需的物所需的酶量。量。 kat与与IU之间的关系：之间的关系： 1Kat =6 107 IU反反反反 应应 时时 间间酶促反响进展曲线酶促反响进展曲线SSSSSSSSPPPPPPPP初速度初速度初速度初速度时间时间段段段段0 0 0 0第一第一节酶的分子构造与功能的

8、分子构造与功能The Molecular Structure and Function of Enzyme 辅助因子助因子小分子有机化合物小分子有机化合物金属离子：如：金属离子：如：CU+、Fe+、Zn+、Mn+等。等。单纯酶单纯酶：只含有氨基酸，不含其它物：只含有氨基酸，不含其它物：只含有氨基酸，不含其它物：只含有氨基酸，不含其它物质质。结合酶：酶蛋白和辅助因子共同组成。结合酶：酶蛋白和辅助因子共同组成。 酶酶结合酶全酶结合酶全酶 = = 酶蛋白酶蛋白 + + 辅助因子辅助因子 一、一、酶的分子的分子组成中常含有成中常含有辅助因子助因子n n全全全全酶酶分子中各部分在催化反响中的作用分子中各

9、部分在催化反响中的作用分子中各部分在催化反响中的作用分子中各部分在催化反响中的作用: :酶蛋白决蛋白决议反响的特异性反响的特异性辅助因子决助因子决议反响的种反响的种类与性与性质辅酶：与酶蛋白疏松结合，可用透析辅酶：与酶蛋白疏松结合，可用透析或超滤法将其分别。或超滤法将其分别。辅基：与酶蛋白严密结合，不能用透辅基：与酶蛋白严密结合，不能用透析、超滤法将其分别。析、超滤法将其分别。小分子小分子有机化合物有机化合物1 1、小分子有机化合物、小分子有机化合物其主要作用是参与其主要作用是参与酶的催化的催化过程，在反响中程，在反响中传送送电子、子、质子或一些基子或一些基团。辅酶的种的种类不多，且分子构造中

10、常含有不多，且分子构造中常含有维生生素或素或维生素生素类物物质。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 P49/P21 P49/P212 2、金属离子存在的意义、金属离子存在的意义4 4中和阴离子，降低反响中的静电斥力。中和阴离子，降低反响中的静电斥力。 1 1作为酶活性中心的催化基因参与催化反响、传送作为酶活性中心的催化基因参与催化反响、传送电子；电子； 2 2作为衔接酶与底物的桥梁，便于酶对底物作为衔接酶与底物的桥梁，便于酶对底物起作用；起作用；3 3稳定酶的构象；稳定酶的构象；金属激活酶：金属离子为酶的活性所必需，但与金属激活酶：金属离子为酶的活性所必需，但与 酶的

11、结合不甚严密。酶的结合不甚严密。 金属酶：金属离子与酶结合严密，提取过程中不金属酶：金属离子与酶结合严密，提取过程中不易丧失。易丧失。金金金金属属属属离离离离子子子子金属离子作用金属离子作用第二第二节 酶的分的分类与命名与命名The Naming and The Naming and Classification of Classification of EnzymeEnzyme一一. .酶的分类酶的分类 1961 1961年国际酶学委员会年国际酶学委员会Enzyme Enzyme Committee, ECCommittee, EC根据酶所催化的反响类型和机根据酶所催化的反响类型和机理，把酶

12、分成理，把酶分成6 6大类：大类：1、氧化复原酶、氧化复原酶oxidoreductase2、转移酶、转移酶transferase3、水解酶、水解酶hydrolase4、裂解酶或裂合酶、裂解酶或裂合酶lyase5、异构酶、异构酶isomerase6、合成酶、合成酶synthease或衔接酶或衔接酶ligase 系统命名：包括一切底物的称号和反响类型。系统命名：包括一切底物的称号和反响类型。乳酸乳酸 + NAD+丙酮酸丙酮酸 + NADH + H+乳酸：乳酸：NAD+氧化复原酶氧化复原酶 惯用名：只取较重要的底物称号和反响类型。惯用名：只取较重要的底物称号和反响类型。乳酸：乳酸：NAD+NAD+氧

13、化复原酶氧化复原酶乳酸脱氢酶乳酸脱氢酶对于催化水解反响的酶普通在底物称号上对于催化水解反响的酶普通在底物称号上直接加上酶的称号，省去反响类型。直接加上酶的称号，省去反响类型。如蛋白酶、脂肪酶、磷酸酶等如蛋白酶、脂肪酶、磷酸酶等二、酶的命名二、酶的命名一些酶的命名举例一些酶的命名举例第三第三节酶促反响的特点与机制促反响的特点与机制一、一、酶催化作用的特点催化作用的特点 一催化效率极高：反响速度与非催化一催化效率极高：反响速度与非催化一催化效率极高：反响速度与非催化一催化效率极高：反响速度与非催化剂剂相比可提高相比可提高相比可提高相比可提高10810810201020，与普通催化，与普通催化，与普

14、通催化，与普通催化剂剂相比可提相比可提相比可提相比可提高高高高10710710131013。酶酶的催化的催化的催化的催化时时不需求不需求不需求不需求较较高的反响温高的反响温高的反响温高的反响温度。度。度。度。细菌繁衍一代、第一人工合成的蛋白质、实细菌繁衍一代、第一人工合成的蛋白质、实验室合成蛋白质需多少时间？验室合成蛋白质需多少时间？例如：例如： 蔗糖蔗糖 F + G F + G 此反响慢，几乎不能进展此反响慢，几乎不能进展 如在反响中加如在反响中加H+H+，反响速度较快，反响速度较快 如在反响中加蔗糖酶其速度相当快。如在反响中加蔗糖酶其速度相当快。1 1、酶为什么催化效率高？、酶为什么催化效

15、率高？ 酶酶催催化化效效率率很很高高的的缘缘由由是是比比普普通通催催化化剂剂更更有效地降低反响的活化能。有效地降低反响的活化能。活活化化能能：底底物物分分子子由由初初态态转转变变为为活活化化外外形形时时所所需需求求的的能能量量称称为为活活化化能能，单单位位是是：卡卡/ /克克分子。分子。酶的催化效率可用酶的转换数来表示。酶的催化效率可用酶的转换数来表示。酶酶的的转转换换数数：是是指指在在酶酶被被底底物物饱饱和和的的条条件件下下，每每个个酶酶分分子子每每秒秒钟钟将将底底物物转转化化为为产产物物的的分分子数。子数。 能能阈：反响物分子：反响物分子发生化学生化学变化所需最低能量。化所需最低能量。活化

16、分子：高于反响能活化分子：高于反响能阈能起反响的分子。能起反响的分子。酶促反响活化能的改动酶促反响活化能的改动反响反响总能量改能量改动 BA能能量量反反 应应 过过 程程 底物底物 产物产物 PB1普通初普通初始外形始外形B、B1、B2分分别为不同的活不同的活化外形化外形酶 B2非催化非催化剂催化催化剂2. 2. 酶为什么会降低活化能酶为什么会降低活化能 19131913年年最最早早由由MichaelisMichaelis和和MentenMenten提提出出。酶酶能能降降低低活活化化能能，加加快快反反响响速速度度，首首先先是是酶酶与与底底物物结结合构成复合物，其过程如下：合构成复合物，其过程如

17、下：底物底物S S+ + 酶酶E E SE SE 产物产物P P+ E + E 酶经过活性中心与底物结合酶经过活性中心与底物结合 在一级构造中，相隔较远在一级构造中，相隔较远的几个氨基酸残基在空间构造的几个氨基酸残基在空间构造上彼此接近、集中在一同所构上彼此接近、集中在一同所构成的一种特定的空间区域，它成的一种特定的空间区域，它能特异地与底物结合并催化底能特异地与底物结合并催化底物起反响，这一区域就称为酶物起反响，这一区域就称为酶的活性中心。的活性中心。 P49 /13 P49 /13酶活性中心概念酶活性中心概念 与底物与底物结结合合结结合基合基团团必需基团必需基团活性中心内活性中心内活性中心

18、外：活性中心外：维持和维护活性中心构象的基团维持和维护活性中心构象的基团发扬催化作用催化作用催化基催化基团活性中心的常活性中心的常见基基团：His的咪的咪唑基，基，Ser的的羟基，基，Cys的的巯基，基，Glu的的羧基基谷谷氨氨酸酸3535和和天天冬冬氨氨酸酸5252是催化基团；是催化基团；色色氨氨酸酸6262和和8383、天天冬冬氨氨酸酸101101和和色色氨氨酸酸108108是结合基团；是结合基团； A AF F为为底底物物多多糖糖链链的的糖糖基基，位位于于酶酶的的活活性性中心构成的裂隙中。中心构成的裂隙中。溶菌酶的活性中心溶菌酶的活性中心酶的催化机制酶的催化机制 P53 P531 1酶-

19、 -底物复合物的构成与底物复合物的构成与诱导契合契合酶酶与底物与底物与底物与底物诱导诱导契合契合契合契合酶酶底物复合物底物复合物底物复合物底物复合物 E + S E + P ES 酶酶与底物相互接近与底物相互接近与底物相互接近与底物相互接近时时，其构造相互，其构造相互，其构造相互，其构造相互诱导诱导、相互相互相互相互变变形和相互形和相互形和相互形和相互顺应顺应，进进而相互而相互而相互而相互结结合。合。合。合。这这一一一一过过程称程称程称程称为酶为酶与底物与底物与底物与底物诱导诱导契合的契合的契合的契合的结结合。合。合。合。3. 3. 酶经过哪些方法降低活化能？酶经过哪些方法降低活化能？该学说以

20、为酶外表并没有一种与底物互补的该学说以为酶外表并没有一种与底物互补的固定外形，而只是由于底物的诱导才构成了互补固定外形，而只是由于底物的诱导才构成了互补外形外形. .诱导契合学说诱导契合学说羧羧肽肽酶酶的的的的诱诱导导契契契契合合合合方方方方式式式式 底物底物NNE-HisPO-OOR2 2共价催化共价催化 酶与底物结合，构成特殊的共价构造的过渡酶与底物结合，构成特殊的共价构造的过渡中间产物，再转变成终产物。反响中有共价键构中间产物，再转变成终产物。反响中有共价键构成与断裂。成与断裂。+PSOOOORRNNE-HisHPSO-OOORRNNE-HisH+SO RH+亲核共价催化：酶亲核共价催化

21、：酶- -底物共价复合物的构成底物共价复合物的构成HOH3 3酸碱催化酸碱催化同一种同一种同一种同一种酶经酶经常兼有酸、碱双重催化作用，常兼有酸、碱双重催化作用，常兼有酸、碱双重催化作用，常兼有酸、碱双重催化作用，这这种催化基种催化基种催化基种催化基团团的的的的协协同作用可极大地提高催化效率。同作用可极大地提高催化效率。同作用可极大地提高催化效率。同作用可极大地提高催化效率。HO-HORCOORRHO-+酶酶是两性是两性是两性是两性电电解解解解质质，不同基，不同基，不同基，不同基团团其解离常数不一其解离常数不一其解离常数不一其解离常数不一样样，同种基，同种基，同种基，同种基团团在同一种在同一种

22、在同一种在同一种酶酶分子中所分子中所分子中所分子中所处处的微的微的微的微环环境不同，解离度也有差境不同，解离度也有差境不同，解离度也有差境不同，解离度也有差别别。HOCO-ORRCOOHR+OORR CHOHHOHHOCO-ORRHBHORCOOHR+B专注的酸碱催化注的酸碱催化总酸碱催化总酸碱催化B4) 4) 金属离子催化金属离子催化金属离子作用机制复金属离子作用机制复金属离子作用机制复金属离子作用机制复杂杂，目前主要有以下几种，目前主要有以下几种，目前主要有以下几种，目前主要有以下几种情况。情况。情况。情况。金属离子作金属离子作金属离子作金属离子作为酶为酶活性中心催化基活性中心催化基活性中

23、心催化基活性中心催化基团团直接参直接参直接参直接参与与与与传传送送送送电电子反响；子反响；子反响；子反响；金属离子与金属离子与金属离子与金属离子与酶结酶结合合合合稳稳定定定定酶酶空空空空间间构象，以构象，以构象，以构象，以坚坚持持持持酶酶活性；活性；活性；活性；金属离子改金属离子改金属离子改金属离子改动动部分部分部分部分环环境境境境负电负电荷，降低静荷，降低静荷，降低静荷，降低静电电排斥力而促排斥力而促排斥力而促排斥力而促进酶进酶与底物的与底物的与底物的与底物的结结合；合；合；合；金属离子作金属离子作金属离子作金属离子作为酶为酶的的的的辅辅助因子，便于助因子，便于助因子，便于助因子，便于酶对酶

24、对底底底底物的物的物的物的识别识别；5临近效应与定向陈列使多底物正确定临近效应与定向陈列使多底物正确定位于酶的活性中心位于酶的活性中心 这种种临近效近效应定向定向陈列列际上是将分子上是将分子间的的反响反响变成成类似于分子内的反响，从而提高反响似于分子内的反响，从而提高反响速率。速率。 酶的活性中心多是的活性中心多是酶分子内部的疏水分子内部的疏水“口袋口袋，酶反响在此疏水反响在此疏水环境中境中进展，使底物分子展，使底物分子脱溶脱溶剂化化 (desolvation)，排除周，排除周围大量水分子大量水分子对酶和底物分子中功能基和底物分子中功能基团的干的干扰性吸引和排性吸引和排斥，防止水化膜的构成，利

25、于底物与斥，防止水化膜的构成，利于底物与酶分子的分子的亲密接触和密接触和结合。合。这种景象称种景象称为外表效外表效应(surface effect)。 外表效应使底物分子去溶剂化外表效应使底物分子去溶剂化外表效外表效应(surface effect)： 疏水疏水“口袋口袋肽链肽链疏水口袋疏水口袋底物底物酶的活性中心常构成疏水的活性中心常构成疏水“口袋口袋胰蛋白胰蛋白胰蛋白胰蛋白酶酶胰糜蛋白胰糜蛋白胰糜蛋白胰糜蛋白酶酶弹弹性蛋白性蛋白性蛋白性蛋白酶酶水解部位水解部位水解部位水解部位水解部位水解部位水解部位水解部位水解部位水解部位水解部位水解部位COO- ( (二二二二) )高度特异性：高度特异性

26、：高度特异性：高度特异性： 一一种种酶酶只只作作用用于于一一类类物物质质或或一一定定的的化化学学键键进进展展一一定定的的化化学学反反响响，生生成成一一定定的的产产物物，称称为为酶酶的的特异性。特异性。一种酶只催化一种底物起反响。一种酶只催化一种底物起反响。 1、绝对特异性、绝对特异性(absolute specificity)：2、相对特异性、相对特异性(relative specificity)： 作用于一类化合物或一种化学键。作用于一类化合物或一种化学键。蔗蔗蔗蔗 糖糖糖糖棉子糖棉子糖棉子糖棉子糖6 66 6蔗蔗蔗蔗 糖糖糖糖 酶酶延胡索酸酶：作用于反式的丁烯二酸延胡索酸酶：作用于反式的丁

27、烯二酸3.3.立体异构特异性：立体异构特异性： 只能催化一种立体异构体进展反响。如：只能催化一种立体异构体进展反响。如： L- L-乳酸脱氢酶：作用于乳酸脱氢酶：作用于L-L-乳酸乳酸L- L- 乳酸脱氢酶的催化作用特异性乳酸脱氢酶的催化作用特异性CH3组组 HOCOOHL L- -乳酸乳酸 D D+ +乳酸乳酸 与与LDHLDH契合契合 不能在不能在LDHLDH中的三点结合中的三点结合精精OH组组HOOCCH3精精酶活性在活细胞内遭到精细严峻的调理和控制，酶活性在活细胞内遭到精细严峻的调理和控制，以顺应机体对不断变化的内外环境和生命活动的需以顺应机体对不断变化的内外环境和生命活动的需求。酶促

28、反响的调控包括：求。酶促反响的调控包括： 四酶活性的可调理性四酶活性的可调理性 1 1 1 1、酶酶生成与降解生成与降解生成与降解生成与降解 2 2 2 2、酶酶催化效能的催化效能的催化效能的催化效能的调调理理理理 3 3 3 3、经过经过改改改改动酶动酶表达量表达量表达量表达量对酶进对酶进展展展展调调理理理理 三酶的敏感性：很易受各种要素的影响，三酶的敏感性：很易受各种要素的影响，而使酶失去活性。而使酶失去活性。 第四第四节酶促反响促反响动力学力学Kinetics of Enzyme-Kinetics of Enzyme-Catalyzed Reaction Catalyzed Reacti

29、on 一、概念一、概念 研研讨各种要素各种要素对酶促反响速度的影响，促反响速度的影响，并加以定量的并加以定量的论述。述。 研研讨一种要素的影响一种要素的影响时，其他各要素均恒定。，其他各要素均恒定。影响要素包括有影响要素包括有影响要素包括有影响要素包括有 酶浓酶浓度、底物度、底物度、底物度、底物浓浓度、度、度、度、pHpHpHpH、温度、温度、温度、温度、 抑制抑制抑制抑制剂剂、激活、激活、激活、激活剂剂等。等。等。等。二、底物浓度对反响速度的影响二、底物浓度对反响速度的影响I.I.单底物、底物、单产物反响物反响II.II.酶促促反反响响速速度度普普通通在在规定定的的反反响响条条件件下下，用用

30、单位位时间内内底底物物的的耗耗费量量和和产物物的的生生成成量来表示量来表示III.III.反反响响速速度度取取其其初初速速度度，即即底底物物的的耗耗费量量很很小普通在小普通在55以内以内时的反响速度的反响速度IV.IV.底物底物浓度度远远大于大于酶浓度度研研讨前提前提SSV VVmaxVmax当底物当底物浓度度较低低时反响速度与底物反响速度与底物浓度成正比；反度成正比；反响响为一一级反响。反响。SSV VVmaxVmax随着底物随着底物浓度的增高度的增高反响速度不再成正比例加速；反响反响速度不再成正比例加速；反响为混合混合级反响。反响。SSV VVmaxVmax当底物当底物浓度高达一定程度度高

31、达一定程度反响速度不再添加，达最大速度；反响速度不再添加，达最大速度；反响反响为零零级反响反响底物浓度对酶促反响速度的影响底物浓度对酶促反响速度的影响 vVm0.30.2Vm 20.1SS与与v v关系：关系：当当SS很低很低时，SS与与v v成比例成比例- - 一一级反响反响当当SS较高高时，SS与与v v不成比例不成比例当当SS很高很高时，SS，v v不不变-零零级反响反响0 1 2 3 4 5 6 7 8 SKm中中间产物物解解释酶促反响中底物促反响中底物浓度和反响速率关系的度和反响速率关系的最合理学最合理学说是中是中间产物学物学说： E + S k1k2k3ESE + P一米曼氏方程式

32、提示一米曼氏方程式提示单底物反响的底物反响的动力学特性力学特性1913年年Michaelis和和Menten提提出出反反响响速速率率与与底底物物浓度度关关系系的的数数学学方方程程式式，即即米米曼曼氏氏方方程程式式，简称米氏方程式称米氏方程式 (Michaelis equation)。S：底物：底物浓度度V：不同：不同S时的反响速率的反响速率Vmax：最大反响速率：最大反响速率(maximum velocity) m：米氏常数：米氏常数(Michaelis constant) VmaxS Km + S 1. E与与S构构成成ES复复合合物物的的反反响响是是快快速速平平衡衡反反响响，而而ES分分解

33、解为E及及P的的反反响响为慢慢反反响响，反反响响速速率率取取决于慢反响即决于慢反响即 V = k2ES。 (1)2. S的的总浓度度远远大大于于E的的总浓度度，因因此此在在反反响的初始响的初始阶段，段，S的的浓度可以度可以为不不变即即S =St。当当反反响响是是单单底底物物反反响响时时；米米曼曼氏氏方方程程式式推导基于两个假设：推导基于两个假设：n米曼氏方程式推导过程：米曼氏方程式推导过程：ES的生成速率的生成速率 = ES的分解速率的分解速率K-1+k2= Km 米氏常数米氏常数 k1令：令：那么那么(2)(2)变为变为: (Et: (EtES) S = Km ES) S = Km ESES

34、(2)=(EtES)SK-1+k2ES k1整理得：整理得：k1 (EtES) S = k-1 ES + k2 ES当反响处于稳态时：当反响处于稳态时：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Et =ES，反响达最大速率，反响达最大速率Vmax = k2ES = k2Et (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：Vmax S Km + S V = 将将(3)(3)代入代入(1) (1) 得得k2EtS Km + S (4) V = 二二Km与与Vm是有意义的酶促反

35、响动力学参数是有意义的酶促反响动力学参数nKm值的推导值的推导nKm与与Vmax的意义的意义2Km + S VmaxS Vmax=当反响速率当反响速率当反响速率当反响速率为为最大反响速率一半最大反响速率一半最大反响速率一半最大反响速率一半时时：n Km值的推导值的推导Km = S Km值等于等于酶促反响速率促反响速率为最大反响速率一半最大反响速率一半时的底物的底物浓度，度，单位是位是mol/L。VmaxVmaxV VSSKmKmVmax/Vmax/2 2 1S - v曲曲线：呈矩形双曲：呈矩形双曲线2sKm(当当S很大很大时)，酶被底物被底物饱和，和， v Vmax，到达最大反响速率，再添加底

36、物，到达最大反响速率，再添加底物浓度度也不再影响反响速率。也不再影响反响速率。4v(1/2)Vmax时，sKm底物底物浓度度对酶促反响速率的特点：促反响速率的特点：1. 双倒数作图法双倒数作图法(double reciprocal plot)，又称为，又称为 林林-贝氏贝氏(Lineweaver- Burk)作作图法图法 1 Km 1 1 = + V Vmax S Vmax二酶动力学参数的测定二酶动力学参数的测定 Km值和值和Vmax值的测定值的测定1 1、双倒数作图法又称林、双倒数作图法又称林- -贝氏作图法贝氏作图法19341934 1 = Km 1 + 1 = Km 1 + 1 1 V

37、Vmax S V Vmax S VmaxVmax-1/Km 0 1/S1/V斜率斜率= Km/ Vmax1/Vmax2. Hanes2. Hanes作图法作图法斜率斜率= 1/VmKm/VmKm/VmKm/VmKm/Vm-KmS/VS/VS/VS/VSSSS在林在林在林在林贝贝氏方程根底上，两氏方程根底上，两氏方程根底上，两氏方程根底上，两边边同乘同乘同乘同乘SSSS 三三Km的意义的意义1. Km是是酶的特征性常数之一，只与的特征性常数之一，只与酶的构的构造、底物和反响造、底物和反响环境如，温度、境如，温度、pH、离子、离子强度度有关，与有关，与酶的的浓度无关。度无关。 Km值值定义：定义：

38、Km值等于酶促反响速率为最大反响速率值等于酶促反响速率为最大反响速率一半时的底物浓度。一半时的底物浓度。意义：意义：2. Km可近似表示酶对底物的亲和力；可近似表示酶对底物的亲和力；Km值值大表示亲和程度小，酶的催化活性低大表示亲和程度小，酶的催化活性低; Km值小表值小表示亲和程度大示亲和程度大,酶的催化活性高。酶的催化活性高。3. 从从km值可判别酶的专注性和天然底物。值可判别酶的专注性和天然底物。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。Km值最小值最小的底物，通常就是该酶的最适底物，也就是天然的底物，通常就是该酶的最适底物，也就是天然底物。底物。4. km还可以推

39、断某一代谢物在体内可以的还可以推断某一代谢物在体内可以的代谢途径。代谢途径。5. 从从km的大小，可以知道测定酶活力时所的大小，可以知道测定酶活力时所需的底物浓度。在进展酶活力测定时，通常用需的底物浓度。在进展酶活力测定时，通常用4km的底物浓度即可。的底物浓度即可。Vmax的意义的意义定义：定义： Vmax是酶完全被底物饱和时的反响是酶完全被底物饱和时的反响速度，与酶浓度成正比。速度，与酶浓度成正比。意义：意义： 1. Vmax=K2E。 即假设酶的总浓度知，即假设酶的总浓度知，可从可从Vmax计算酶的转换数，即动力学常数计算酶的转换数，即动力学常数K2。酶的转换数酶的转换数(turnove

40、r number):当酶被底物充分饱和时，单位时间内每个酶当酶被底物充分饱和时，单位时间内每个酶分子催化底物转变为产物的分子数。分子催化底物转变为产物的分子数。例：例：10-6mol/L碳酸碳酸酐酶溶液在溶液在1秒秒钟内催内催化生成化生成0.6mol/L H2CO3,那么每秒那么每秒钟每每1分子分子酶可催化生成可催化生成6 105个分子的个分子的H2CO3.意意义： 酶的的转换数可用来比数可用来比较每每单位位酶的的催化才干。催化才干。0 V V E E 当当SE时，时，Vmax = k2 E 酶浓度对反响速度的影响酶浓度对反响速度的影响 三、三、酶浓度度对反响速度的影响反响速度的影响当当SE，

41、酶可可被被底底物物饱和和的的情情况况下下，反反响响速速度度与与酶浓度成正比。度成正比。关系式为：关系式为：V = K2 Eq双重影响双重影响q温温度度升升高高，酶促促反反响响速速度度升升高高；由由于于酶的的本本质是是蛋蛋白白质，温温度度升升高高，可可引引起起酶的的变性性，从从而而反反响响速速度度降降低低 。 四、温度对反响速度的影响四、温度对反响速度的影响q最适温度最适温度 (optimum temperature)：q酶促反响速度最快促反响速度最快时的的环境温度。它不是境温度。它不是酶的特征性的特征性常数。它与反响常数。它与反响进展的展的时间有关。有关。* * 低温的运用低温的运用酶酶活活性

42、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 五、五、 pH pH经过改动酶和底物分子经过改动酶和底物分子解离外形影响反响速率解离外形影响反响速率q最适最适pH (optimum pH)：q酶催化活性最大催化活性最大时的的环境境pH。它不是。它不是酶的特的特征性常数。征性常数。q它受底物它受底物浓度、度、缓冲冲液种液种类与与浓度、以及度、以及酶纯度等要素的影响。度等要素的影响。pH pH对某些酶活性的影响对某些酶活性的影响 0246810酶酶活活性性胃蛋白酶胃蛋白酶 淀粉酶淀粉酶 胆碱酯酶胆碱酯酶 六、抑制六、抑制

43、剂可逆地或不可逆地降低可逆地或不可逆地降低酶促反响速率促反响速率酶酶的抑制的抑制的抑制的抑制剂剂：凡能使：凡能使：凡能使：凡能使酶酶的催化活性下降而不的催化活性下降而不的催化活性下降而不的催化活性下降而不引起引起引起引起酶酶蛋白蛋白蛋白蛋白变变性的物性的物性的物性的物质质。 不可逆性抑制不可逆性抑制不可逆性抑制不可逆性抑制可逆性抑制可逆性抑制可逆性抑制可逆性抑制竞争性抑制争性抑制 非非竞争性抑制争性抑制 反反竞争性抑制争性抑制(一一)不可逆抑制不可逆抑制irreversible inhibition概念：抑制概念：抑制概念：抑制概念：抑制剂剂通常以共价通常以共价通常以共价通常以共价键键与与与与

44、酶酶活性中心的活性中心的活性中心的活性中心的必需基必需基必需基必需基团团相相相相结结合合合合, , 使使使使酶酶失活。失活。失活。失活。举例举例有机磷化合物有机磷化合物 羟基酶羟基酶解毒剂解毒剂 - - - - 解磷定解磷定PAM重金属离子及砷化合物重金属离子及砷化合物 巯基酶巯基酶解毒剂解毒剂 - - - - 二巯基丙醇二巯基丙醇BAL羟基酶羟基酶: 以丝氨酸侧链上的羟基为必需基团的酶以丝氨酸侧链上的羟基为必需基团的酶有机磷农药有机磷农药(敌百虫、敌敌畏、对硫磷敌百虫、敌敌畏、对硫磷)不可逆抑不可逆抑制羟基酶的活性中心制羟基酶的活性中心解毒剂解毒剂- - - 解磷定解磷定(PAM)：路易士气

45、路易士气失活的酶失活的酶巯基酶巯基酶失活的酶失活的酶酸酸BALBAL巯基酶巯基酶BALBAL与砷剂结合物与砷剂结合物二可逆抑制二可逆抑制(reversible inhibition)： 抑制剂与酶蛋白以非共价方式结合，引起酶抑制剂与酶蛋白以非共价方式结合，引起酶活性暂时性丧失。抑制剂可以经过透析等方法被活性暂时性丧失。抑制剂可以经过透析等方法被除去，并且能部分或全部恢复酶的活性。除去，并且能部分或全部恢复酶的活性。 类型：类型：1 1、竞争性抑制、竞争性抑制 (competitive inhibition) (competitive inhibition)2 2、非竞争性抑制、非竞争性抑制 (

46、non-competitive I. (non-competitive I.3 3、反竞争性抑制、反竞争性抑制 (uncompetitive I.) (uncompetitive I.)1 1、竞争性抑制、竞争性抑制某些抑制剂的化学构造与底物类似，因此能某些抑制剂的化学构造与底物类似，因此能与底物竞争性结合酶的同一个活性中心与底物竞争性结合酶的同一个活性中心, ,从而妨从而妨碍酶碍酶- -底物复合物的构成，这种抑制造用称为竞底物复合物的构成，这种抑制造用称为竞争性抑制造用。争性抑制造用。定义定义+I IEIEIE + SE + SE + PE + PESESI IS S反响方式反响方式+ESI

47、ESEIPEE竞争抑制的特点竞争抑制的特点J抑抑制制程程度度取取决决于于抑抑制制剂剂与与酶酶的的相相对对亲亲和和力力及及底底物物浓浓度度, ,增增大大SS可可减减轻轻或或消消除除抑抑制制造用。造用。JI与与S构构造造类类似似，竞竞争酶的活性中心。争酶的活性中心。J动动力力学学特特点点：Vmax不不变变，表表观观Km增大。增大。 抑制抑制剂 无抑制剂无抑制剂 1/V 1/S J排斥性抑制。排斥性抑制。【举例】【举例】G 丙二酸与琥珀酸竞争琥珀酸脱氢酶丙二酸与琥珀酸竞争琥珀酸脱氢酶琥珀酸琥珀酸琥珀酸脱氢酶琥珀酸脱氢酶FADFADH2延胡索酸延胡索酸琥珀酸琥珀酸G 磺胺类药物的抑菌机制：磺胺类药物的

48、抑菌机制：G与对氨基苯甲酸竞争二氢叶酸合成酶与对氨基苯甲酸竞争二氢叶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 对对氨基苯甲酸氨基苯甲酸氨基苯甲酸氨基苯甲酸 蝶呤蝶呤蝶呤蝶呤啶啶 FH4 FH4 谷氨酸谷氨酸谷氨酸谷氨酸二氢叶酸合成酶二氢叶酸合成酶 二氢叶酸复原酶二氢叶酸复原酶 磺胺药磺胺药 (-) 氨甲蝶呤氨甲蝶呤(-)FH2FH2有有些些抑抑制制剂与与酶活活性性中中心心外外的的必必需需基基团相相结合合，不不影影响响酶与与底底物物的的结合合，酶和和底底物物的的结合合也也不不影影响响酶与与抑抑制制剂的的结合合。底底物物和和抑

49、抑制制剂之之间无无竞争争关关系系。但但酶-底底物物-抑抑制制剂复复合合物物(ESI)不不能能进一一步步释放放出出产物物。这种种抑抑制制造造用用称称作非作非竞争性抑制造用。争性抑制造用。2.2.非非非非竞竞争性抑制造用的抑制争性抑制造用的抑制争性抑制造用的抑制争性抑制造用的抑制剂剂不改不改不改不改动酶对动酶对底底底底物的物的物的物的亲亲和力和力和力和力 n定定义E+SE+SESESE+PE+P+ +I IEI+S EI+S EIS EIS + +I I反响方式反响方式非竞争抑制的特点非竞争抑制的特点J抑抑制制剂剂与与酶酶活活性性中中心心外外的的必必需需基基团团结结合合，底底物物与与抑抑制制剂剂之

50、间无竞争关系之间无竞争关系J抑抑制制程程度度取取决决于于抑抑制制剂剂的的浓浓度度, ,不不能能经经过过增增大大底底物物浓浓度度的方法来消除。的方法来消除。J动动 力力 学学 特特 点点 ：Vmax降降低低，表表观观Km不变。不变。 抑制抑制剂 1 / V 1/S 无抑制剂无抑制剂 JJ是一种旁假是一种旁假是一种旁假是一种旁假设设无人式抑制无人式抑制无人式抑制无人式抑制v=VmaxS(1+I/Ki)Km + S抑抑制制剂仅与与酶和和底底物物构构成成的的中中间产物物(ES)结合合，使使中中间产物物ES的的量量下下降降。这样，既既减减少少从从中中间产物物转化化为产物物的的量量，也也同同时减减少少从从

51、中中间产物物解解离离出出游游离离酶和和底底物物的的量量。这种种抑抑制制造造用称用称为反反竞争性抑制造用。争性抑制造用。定定义3.3.反竞争性抑制造用的抑制剂仅与酶反竞争性抑制造用的抑制剂仅与酶- -底物底物复合物结合复合物结合 n反响方式反响方式E+SE+SE+P E+P ESES+ +I IESIESI+ESESESIEP 举例举例 氰化物或肼对芳香硫酸酯酶的抑制氰化物或肼对芳香硫酸酯酶的抑制P反竞争抑制的特点：反竞争抑制的特点：J抑抑制制剂剂只只与与酶酶底底物物复复合合物物结合结合J抑抑制制程程度度取取决决于于抑抑制制剂剂的的浓浓度度及及底物的浓度底物的浓度J动动力力学学特特点点：Vmax

52、降降低低，表表观观Km降低。降低。 抑制抑制剂 1/V 1/S 无抑制剂无抑制剂 JJ是一种条件性抑制是一种条件性抑制是一种条件性抑制是一种条件性抑制v=VmaxSKm +(1+I/Ki) S各种可逆性抑制造用的比较各种可逆性抑制造用的比较 三种可逆性抑制造用的特征曲线 抑制抑制剂 1/V 1/S 无抑制剂无抑制剂 抑制抑制剂 1 / V 1/S 无抑制剂无抑制剂 抑制抑制剂 无抑制剂无抑制剂 1/V 1/S 竞争性抑制造用竞争性抑制造用非竞争性抑制造用非竞争性抑制造用反竞争性抑制造用反竞争性抑制造用七、激活七、激活剂对反响速度的影响反响速度的影响&激活剂激活剂: 凡能使酶由无活性变为有活性或

53、使酶活凡能使酶由无活性变为有活性或使酶活性添加的物质。性添加的物质。&分类：分类：&必需激活剂：如，必需激活剂：如，Mg2+ 对己糖激酶对己糖激酶&非必需激活剂：如，非必需激活剂：如，Cl- 对淀粉酶对淀粉酶&大部分是一些无机离子和小分子有机物。如：金大部分是一些无机离子和小分子有机物。如：金属离子：属离子：Mg2+、K+、Mn2+、 Mg2+、Cu2+、Zn2+、Co2+等；阴离子：等；阴离子：Cl-、Br-、I-、CN-、NO3-、PO4-等；等； 有机物：有机物： 胆汁酸盐胆汁酸盐这些离子可与酶分子上的氨基酸侧链基团这些离子可与酶分子上的氨基酸侧链基团结合，可以是酶活性部位的组成部分，也

54、可以结合，可以是酶活性部位的组成部分，也可以作为辅酶或辅基的一个组成部分起作用；作为辅酶或辅基的一个组成部分起作用；普通情况下，一种激活剂对某种酶是激活普通情况下，一种激活剂对某种酶是激活剂，而对另一种酶那么起抑制造用；剂，而对另一种酶那么起抑制造用；对于同一种酶，不同激活剂浓度会产生不对于同一种酶，不同激活剂浓度会产生不同的作用。同的作用。第第 五五 节节 酶酶 活活 性性 调调 节节一、一、 酶原和原和酶原的激活原的激活酶酶原激活的意原激活的意原激活的意原激活的意义义：在特定的：在特定的：在特定的：在特定的环环境和条件下境和条件下境和条件下境和条件下发扬发扬作用；防止作用；防止作用；防止作

55、用；防止细细胞本身消化。胞本身消化。胞本身消化。胞本身消化。酶酶原：没有活性的原：没有活性的原：没有活性的原：没有活性的酶酶前体前体前体前体酶酶原的激活：由无活性的原的激活：由无活性的原的激活：由无活性的原的激活：由无活性的酶酶原原原原转变为转变为有活性有活性有活性有活性的的的的酶酶的的的的过过程。程。程。程。 酶原激活的本质酶原激活的本质:酶酶 原原分子构象发生改动分子构象发生改动构成或暴显露酶的活性中心构成或暴显露酶的活性中心 一个或几个特定的肽键断裂，水解一个或几个特定的肽键断裂，水解掉一个或几个短肽掉一个或几个短肽在特定条件下在特定条件下甘甘异异赖赖缬缬天天天天天天天天缬缬组组丝丝S

56、SS SS SS S464618183 3甘甘异异缬缬组组丝丝S SS SS SS S活性中心活性中心赖赖缬缬天天天天天天天天胰蛋白酶原的激活过程胰蛋白酶原的激活过程酶原激活的生理意义酶原激活的生理意义 1、维护消化器官：在特定的环境和部位发扬、维护消化器官：在特定的环境和部位发扬催化功能。催化功能。 2、酶的一种储存方式：一旦需求随时可转、酶的一种储存方式：一旦需求随时可转化成有活性的酶，发扬其对机体的维护作用。化成有活性的酶，发扬其对机体的维护作用。酶活性的活性的调理快速理快速调理理酶含量的调理缓慢调理酶含量的调理缓慢调理 调理方式理方式 调理理对象象 关关键酶二、二、 酶的共价修饰与级联

57、效应酶的共价修饰与级联效应共价修饰共价修饰(covalent modification)(covalent modification)在其他酶的催化作用下，某些酶蛋白肽链上的一在其他酶的催化作用下，某些酶蛋白肽链上的一些基团可与某种化学基团发生可逆的共价结合，些基团可与某种化学基团发生可逆的共价结合，从而改动酶的活性，此过程称为共价修饰。从而改动酶的活性，此过程称为共价修饰。 常常常常见类见类型型型型磷酸化与脱磷酸化最常磷酸化与脱磷酸化最常磷酸化与脱磷酸化最常磷酸化与脱磷酸化最常见见乙乙乙乙酰酰化和脱乙化和脱乙化和脱乙化和脱乙酰酰化化化化甲基化和脱甲基化甲基化和脱甲基化甲基化和脱甲基化甲基化和

58、脱甲基化腺苷化和脱腺苷化腺苷化和脱腺苷化腺苷化和脱腺苷化腺苷化和脱腺苷化SHSHSHSH与与与与S S S SS S S S互互互互变变一酶共价修饰一酶共价修饰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二酶级联效应二酶级联效应磷酸化磷酸化去磷酸化去磷酸化腺腺苷苷酸酸环化化酶ATPcAMP第二信使第二信使 无活性无活性PKA 有活性有活性PKA ATP Mg 2+ 无活性的磷无活性的磷酸化酸化酶b激激酶 有活性的磷有活性的磷酸化酸化酶b激

59、激酶-P-P 无活性的无活性的磷酸化磷酸化酶b 有活性的有活性的磷酸化磷酸化酶a-P-PATP Mg 2+糖原磷酸化糖原磷酸化酶的激活与失活的激活与失活肾上上腺腺素素受受体体102104106 糖原糖原 葡萄糖葡萄糖108肾上腺素促上腺素促进肝糖原分解肝糖原分解级联放大效放大效应一一一一 变变构构构构酶酶 (allosteric enzyme) (allosteric enzyme) (allosteric enzyme) (allosteric enzyme)概念概念概念概念四、变构酶别构酶与变构调理四、变构酶别构酶与变构调理 变构酶是具有四级构造的多亚基的寡聚酶，在变构酶是具有四级构造的多

60、亚基的寡聚酶，在变构剂变构剂( (生理小分子物质生理小分子物质) )的作用下的作用下, ,酶分子的构象酶分子的构象发生细微的变化发生细微的变化, ,从而使酶的活性升高或降低从而使酶的活性升高或降低, , 这这类酶属变构酶。类酶属变构酶。二构造特点二构造特点: :1)1)多亚基的寡聚酶多亚基的寡聚酶 2) 2)有两个位点有两个位点 催化位点催化位点(catalytic site)(catalytic site) 变构位点变构位点(allosteric site)(allosteric site)一一一一 变变构构构构酶酶 (allosteric enzyme) (allosteric enzym

61、e) (allosteric enzyme) (allosteric enzyme)概念概念概念概念四、变构酶别构酶与变构调理四、变构酶别构酶与变构调理小小分分子子化化合合物物与与酶分分子子活活性性中中心心以以外外的的调理理亚基基特特异异结合合，引引起起酶蛋蛋白白分分子子构构象象变化化，从从而而改改动酶的的活活性性，这种种调理理称称为酶的的变构构调理理或或别构构调理。理。RRR： 调理理亚基基C： 催化催化亚基基cAMP蛋白激蛋白激酶PKA无活性无活性蛋白激蛋白激酶有活性有活性二构造特点二构造特点: :1)1)多亚基的寡聚酶多亚基的寡聚酶 2) 2)有两个位点有两个位点 催化位点催化位点(ca

62、talytic site)(catalytic site) 变构位点变构位点(allosteric site)(allosteric site)三变构剂三变构剂: :是生理小分子物质是生理小分子物质 ( (产物、底物、中间代谢物产物、底物、中间代谢物) ) 变构激活剂变构激活剂 (allosteric (allosteric activator)activator) 变构抑制剂变构抑制剂 (allosteric (allosteric inhibitor)inhibitor)变构酶的变构酶的S S形曲线形曲线酶变构调理特点：酶变构调理特点：4.4.变构酶在细胞物质变构酶在细胞物质代谢上的调理中

63、发扬重代谢上的调理中发扬重要作用要作用6-6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1-1磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1-1是变构酶是变构酶变构抑制剂：变构抑制剂： 高浓度高浓度ATPATP、拧檬酸、拧檬酸、H+H+变构激活剂：变构激活剂： AMP AMP、ADPADP、H3PO4H3PO4果糖果糖-1.6-1.6二磷酸二磷酸, , 果糖果糖- -2,62,6二磷酸、二磷酸、五、五、 酶含量的含量的调理理一酶蛋白合成的诱导和阻遏一酶蛋白合成的诱导和阻遏诱导作用诱导作用(induction)(induction)阻遏作用阻遏作用(repression)(repression)二酶降解的调控二酶降解的调控经过改

64、动酶分子降解速度调理细胞内酶含量，经过改动酶分子降解速度调理细胞内酶含量，这种调理主要来自于激素等信号的启动。这种调理主要来自于激素等信号的启动。第六第六节酶与医学的关系与医学的关系The Relation of Enzyme The Relation of Enzyme and Medicineand Medicine自学自学一、酶和疾病亲密相关一、酶和疾病亲密相关 一一酶的的质、量与活性的异常均可引起某些、量与活性的异常均可引起某些疾病疾病有些疾病的有些疾病的发病机理直接或病机理直接或间接和接和酶的的异常或异常或酶活性遭到抑制相关。活性遭到抑制相关。 许多疾病也可引起多疾病也可引起酶的异常

65、，的异常，这种异常种异常又使病情加重。又使病情加重。 激素代激素代谢妨碍或妨碍或维生素缺乏可引起某些生素缺乏可引起某些酶的异常。的异常。 酶活性遭到抑制多活性遭到抑制多见于中毒性疾病。于中毒性疾病。 在在2型糖尿病患者中，血谷氨酸增高会引起血型糖尿病患者中，血谷氨酸增高会引起血-谷氨谷氨酰转移移酶GGT程度升高，亮、程度升高，亮、赖、谷、谷引起谷丙引起谷丙转氨氨酶ALT程度升高，可程度升高，可预测2型糖型糖尿病尿病风险。 糖尿病患者中血浆游离丙氨酸、缬氨酸、亮糖尿病患者中血浆游离丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、蛋氨酸、氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、蛋氨酸、谷氨酸和赖氨酸

66、程度均升高，而甘氨酸程度降低。谷氨酸和赖氨酸程度均升高，而甘氨酸程度降低。 肝酶升高会导致肝酶升高会导致2型糖尿病者血氨基酸程度异常型糖尿病者血氨基酸程度异常二血清二血清二血清二血清酶对酶对某些疾病的某些疾病的某些疾病的某些疾病的诊诊断具有更重要的价断具有更重要的价断具有更重要的价断具有更重要的价值值血清酶血清酶酶水平的改变酶水平的改变病毒性病毒性肝炎肝炎胆管胆管阻塞阻塞肌营养肌营养不良不良急性心急性心肌梗死肌梗死急性胰急性胰腺炎腺炎肿瘤转移到肿瘤转移到其他其他肝肝骨骨胆碱酶酯胆碱酶酯 或或 有机磷化有机磷化合物中毒合物中毒 丙氨酸转氨酶丙氨酸转氨酶 或或 或或 天冬氨酸转氨酶天冬氨酸转氨酶

67、碱性磷酸酶碱性磷酸酶 骨疾病，骨疾病，骨折骨折酸性磷酸酶酸性磷酸酶 或或 前列腺癌前列腺癌乳酸脱氢酶乳酸脱氢酶 或或 巨幼红细巨幼红细胞性贫血胞性贫血肌酸激酶肌酸激酶 脂酶脂酶 小肠穿孔小肠穿孔小肠穿孔小肠穿孔淀粉酶淀粉酶 -谷氨酰转移酶谷氨酰转移酶 三同工酶分析有助于疾病的鉴别诊断三同工酶分析有助于疾病的鉴别诊断定义：同工酶定义：同工酶isoenzymeisoenzyme是指催化一样是指催化一样的化学反响，而酶蛋白的分子构造、理化性质乃的化学反响，而酶蛋白的分子构造、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。 举举例例例例 ：乳酸脱：乳酸脱：乳酸脱：乳酸脱氢酶氢酶(LDH

68、1(LDH1 LDH5) LDH5)H HH HH HH HH HH HH H MMH HH HMMMMH HMMMMMMMMMMMMMMLDHLDH1 1 (H4) (H4)LDHLDH2 2(H3M(H3M) ) LDH3 LDH3(H2M2(H2M2) )LDHLDH4 4(HM3(HM3) )LDH5LDH5 (M4) (M4) PH=8.6 快 慢 电泳速度依次递减 人体心、肝和骨骼肌人体心、肝和骨骼肌LDH同工同工酶谱组织器官器官 LDH1 LDH2 LDH3 LDH4 LDH5 占占总 LDH活性的百分比活性的百分比 心心 3570 2845 216 06 05 肝肝 08 21

69、0 333 627 308 骨骼肌骨骼肌 110 418 838 936 4097正常血清正常血清 27.12.8 34.7 4.3 20.9 2.4 11.7 3.3 57 2.9生理及临床意义生理及临床意义在代谢调理上起着重在代谢调理上起着重要的作用；要的作用；用于解释发育过程中用于解释发育过程中阶段特有的代谢特征；阶段特有的代谢特征；同工酶谱的改动有助同工酶谱的改动有助于对疾病的诊断；于对疾病的诊断；同工酶可以作为遗传同工酶可以作为遗传标志，用于遗传分析标志，用于遗传分析研讨。研讨。心肌梗死和肝病病人血清心肌梗死和肝病病人血清心肌梗死和肝病病人血清心肌梗死和肝病病人血清LDHLDHLDH

70、LDH同工同工同工同工酶谱酶谱的的的的变变化化化化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酶活性酶活性心肌梗死酶谱时间变化心肌梗死酶谱时间变化3-3-磷酸甘油脱氢酶磷酸甘油脱氢酶3 3小时达顶峰小时达顶峰门冬氨酸转移酶门冬氨酸转移酶12-4812-48小时达顶峰小时达顶峰磷酸肌酸激酶磷酸肌酸激酶24-3624-36小时达顶峰小时达顶峰LDHLDH3-43-4天后增高天后增高时间时间三、三、酶和某些疾病的治和某些疾病的治疗关系关系亲密密许多药物可经过抑制生物体内的某些酶来到许多药物可经过抑制生物体内的某些酶来到达治疗目的。达治疗目的。 经

71、过阻断相应的酶活性，以到达遏制肿瘤生经过阻断相应的酶活性，以到达遏制肿瘤生长的目的。长的目的。 酶还可以直接用于治疗目的。酶还可以直接用于治疗目的。 酶与疾病的治与疾病的治疗 替代治替代治疗：消化不良：消化不良-胃胃酶、胰、胰酶 抗菌治抗菌治疗：磺胺：磺胺药 对症治症治疗：预防血栓构成防血栓构成-尿激尿激酶、链激激酶、纤溶溶酶 抗癌治抗癌治疗：MTXFH2MTXFH2复原复原酶四、酶在医学上的运用领域广泛四、酶在医学上的运用领域广泛一一酶作作为试剂用于用于临床床检验和科学研和科学研讨酶法法分分析析即即酶偶偶联测定定法法(enzyme coupled assays)，是是利利用用酶作作为分分析析

72、试剂，对一一些些酶的的活活性性、底底物物浓度度、激激活活剂、抑抑制制剂等等进展展定量分析的一种方法。定量分析的一种方法。1 1酶法分析是以法分析是以酶作作为工具工具对化合物和化合物和酶活性活性进展展定量分析的一种方法定量分析的一种方法2 2酶标志测定法是酶学与免疫学相结合的一种酶标志测定法是酶学与免疫学相结合的一种测定方法测定方法酶标志志测定定法法是是利利用用酶检测的的敏敏感感性性对无无催催化化活活性性的的蛋蛋白白质进展展检测的的一一种种方方法法。酶可可以以替替代代同同位位素素与与某某些些物物质相相结合合，从从而而使使该物物质被被酶所所标志志。经过测定定酶的的活活性性来来判判别被被其其定定量量

73、结合的物合的物质的存在和含量。的存在和含量。当当前前运运用用最最多多的的是是酶联免免疫疫测定定法法enzyme-linked immunosorbent assay, ELISA。3 3工具酶广泛地运用于分子克隆领域工具酶广泛地运用于分子克隆领域除除上上述述酶偶偶联测定定法法外外，人人们利利用用酶具具有有高高度度特特异异性性的的特特点点，将将酶做做为工工具具，在在分分子子程程度度上上对某某些些生生物物大大分分子子进展展定定向向的的分分割与割与衔接。接。 二二酶的分子工程是方的分子工程是方兴未艾的未艾的酶工程学工程学酶酶分分子子工工程程主主要要是是利利用用物物理理、化化学学或或分分子子生生物物学

74、学方方法法对对酶酶分分子子进进展展改改造造，包包括括对对酶酶分分子子中中功功能能基基团团进进展展化化学学修修饰饰、酶酶的的固固定定化化、抗抗体体酶酶等等等等，以以顺顺应应医医药药业业、工工业业、农农业业等等的某种需求。的某种需求。1 1 1 1固定化固定化固定化固定化酶酶是固相是固相是固相是固相酶酶 固固定定化化酶酶immobilized enzyme是是将将水水溶溶性性酶酶经经物物理理或或化化学学方方法法处处置置后后，成成为为不不溶于水但仍具有酶活性的酶衍生物。溶于水但仍具有酶活性的酶衍生物。固固定定化化酶酶在在催催化化反反响响中中以以固固相相外外形形作作用用于于底底物物，并并坚坚持持酶酶的

75、的高高度度特特异异性性和和催催化化的的高高效率。效率。 2 2抗体酶是具有酶活性的抗体抗体酶是具有酶活性的抗体将将底底物物的的过过渡渡态态类类似似物物作作为为抗抗原原，注注入入动动物物体体内内产产生生抗抗体体，那那么么抗抗体体在在构构造造上上与与过过渡渡态态类类似似物物相相互互顺顺应应并并可可相相互互结结合合。该该抗抗体体便便具具有有能能催催化化该该过过渡渡态态反反响响的的酶酶活活性性。当当抗抗体体和和底底物物结结合合时时，就就可可使底物转变为过渡态进而发生催化反响。使底物转变为过渡态进而发生催化反响。这这种种具具有有催催化化功功能能的的抗抗体体分分子子称称为为抗抗体体酶酶(abzyme)。