猴塞雷

科学观察员
科学赐予人类相信真理的力量

生化酶讲义.ppt 90页

第3章酶一、各种酶的存在方式二、酶的分子组成三、维生素和辅因子二、影响酶反应速率(酶活性)的诱因③反竞争性抑制(非竞争性抑制) )抑制剂只与酶和底物产生的中间产物(ES)结合,导致中间产物的量急剧下降。动力学特性:Vmax 增加,Km 减少。第5章酶调控重点:化学修饰/变构调控、酶原及其活化、同工酶等概念。酶活性调节(快速调节) 酶浓度调节(慢速调节)酶蛋白合成诱导和抑制 酶蛋白降解、化学修饰、酶原活化的变构调节等酶调节 共价修饰/化学修饰概念:酶蛋白的各个功能基团经过在另一种酶的催化下发生可逆的共价修饰,导致酶活性发生变化。称为物理修饰调控,也称为共价修饰调控。主要形式:包括磷酸化和去磷酸化、乙酰化和去乙酰化、甲基化和去甲基化、腺苷酸化和去磷酸化等,其中磷酸化和去磷酸化是最常见的修饰。 一、 酶活性调节-快速调节 1. 酶的物理修饰(共价修饰) 酶磷酸化和脱乙酸修饰 2. 酶的变构调节(Allostericregulation) 概念:小分子物质和酶的某一部分活性中心外的蛋白质特异性结合,引起酶蛋白分子构型的改变,进而改变酶的活性。这种现象称为变构效应或变构效应。

变构调节的酶称为变构酶或变构酶。引起变构效应的小分子物质称为变构效应物。变构效应物结合的位点称为变构位点。酶活性中心所在的位点称为催化位点。变构酶的特点: ①变构酶一般是调节代谢的关键酶。它们控制着细胞内代谢途径的大门,催化的反应往往是不可逆的反应。 ②其动态特性不符合米氏方程,V与[S]的关系为S形曲线(米氏方程为圆双曲线)。 0.11 变构酶和米氏酶的动力学曲线比较 Zymogen:在细胞中合成并最初分泌的无活性酶的前体。酶活化:在一定条件下,将无活性的酶原转化为具有催化活性的酶的过程,本质上是酶的活性中心产生或暴露的过程。 3. 酶原及其活化生理意义:可以看作是生物体对酶活性的一种特殊调节方法,保证酶在需要的时候在合适的地方和合适的时间发挥作用,避免在需要时发生活性。不需要。组织细胞造成损害。酶也可以看作是酶的一种储存方法。常见示例:消化系统和凝血系统中的消化酶原和凝血酶原。胰蛋白酶原的活化过程二、 酶浓度的调节 酶蛋白合成的诱导和抑制是调节编码酶蛋白的基因的表达。在转录水平上促进酶生物合成的作用称为诱导;在转录水平上减少酶生物合成的作用称为抑制。

酶蛋白的降解酶蛋白的降解与通常的蛋白降解途径相同,主要包括溶酶体蛋白酶降解途径(ATP-independentdedependentdegradationpath)和非溶酶体蛋白酶降解途径(ATP和泛素依赖性降解途径) ) 降解途径)。 三、同工酶的定义:指催化相同化学反应但酶蛋白的分子结构、理化性质、免疫学性质和组织学分布不同的一组酶。位置:同工酶常存在于同一属或同一个体的不同组织中或同一细胞的不同亚细胞结构中。临床意义:用于临床诊断。例:乳酸脱氢酶(LDH) HHHHHHHMHHMMHMMMMMMM LDH1 (H4) LDH2 (H3M) LDH3 (H2M2) LDH4 (HM3) LDH5 (M4) 5种乳酸脱氢酶)酶(LDH15~LDH15)乳酸脱氢酶(LDH) LDH是第一个被发现的同工酶,是一种四聚体酶,有两种亚基:骨骼肌型(M型)和心肌型(H型),这两种亚基由五种同工酶组成不同比例的LDH1~LDH5 人心脏、肝脏和骨骼肌LDH同工酶谱组织器官LDH1LDH2LDH3LDH4LDH5(总LDH活性的比例) 心脏35~7028~452~160~60~5 肝脏0~82~103~336~2730 ~8 骨骼肌 1~104~188~389~3640~97 正常血浆 27.1±2.8 34. 7 ± 4.3 20.9 ± 2.4 11.7±3.357±2.9 心肌梗塞和疾病患者血浆LDH同工酶谱的临床意义变化1酶活性心肌梗塞酶谱、正常酶谱、肝病酶谱2 3 4 5第6类酶的命名和命名 根据酶是否对底物的立体异构体具有选择性,可以区分立体异构体的特异性。

Husolic acid 酶 Fumaric acid (富马酸) 苹果酸 根据酶是否对底物的旋光异构体具有选择性,可以区分旋光异构体的特异性。乳酸、丙酮酸、乳酸脱氢酶的可调节性:酶促反应受多种诱导物调节,以适应机体对不断变化的内外环境和生命活动的需要。酶调节方法主要包括酶浓度和酶活性的调节。基本模式:细胞的各种内外环境诱导→调节酶活性和浓度→调节代谢等过程。不稳定性:大多数酶是蛋白质等生物大分子,因此酶通常处于温和的条件下。它们在中性pH值、常温常压下进行。强酸、强碱、高温条件容易使酶变性而失去活性。 . 二、 酶催化的机理(工作原理) 酶能比普通催化剂更有效地提高反应活化能。诱导拟合假说:是指当酶与底物接近时,它们的结构被诱导、变形和相互适应,然后相互结合形成E-S复合物。这种组合不同于锁钥匙的机械关系。酶的构型变化有利于与底物结合;底物也在酶的诱导下变形,处于不稳定的过渡态,容易受到酶的催化攻击。例:己糖激酶葡萄糖的空间构型变化 第4节 酶促反应动力学-影响酶促反应速率的诱因一、 相关基本概念 酶促反应动力学主要研究酶促反应速率及其诱导因素。研究的前提是:①在研究某种诱因对酶促反应速率的影响时,应固定其他诱因。 ②单底物单产物反应; ③反应速率的初始速率,即底物消耗量过小(一般在5%以内)。

Product 0 反应时间 酶促反应进程曲线 酶促反应速率 在规定的反应条件下,单位时间内底物的消耗量和产物的产量。通常用初速表示,即底物消耗大于反应期间平均速率的5%;此时底物含量变化对反应速率影响太小,反应速率相对恒定。酶活性是指酶的催化能力,是通过酶促反应的速率来判断的。酶活性测定在临床诊断等工作中具有重要意义。酶活性单位(实验课教学)是衡量酶活性大小的一个单位。即在规定条件下,单位时间(s、min或h)内产生一定量的产物(mg、μg、μmol等)或消耗一定数量的底物所需的酶量。底物含量 酶含量 pH 温度活化剂抑制剂 1. 底物含量对酶促反应速率的影响 [s] v Vm 0 当 [S] 低时,V 与 [S] 成正比;反应为一级反应。随着[S]的增加,V不再按比例加速;这是一个混合级别的反应。当[S]达到一定水平时,V达到最大值;这是一个零级反应。当其他因素不变且底物含量远小于酶含量时,底物含量变化对反应速率的影响曲线为圆双曲线。 1913年Michaelis和Menten提出了反应速率与底物含量关系的物理方程,即Michaelis方程,简称Michaelis方程。

Mie's equation: V= Vmax[S] Km + [S] [S]: 底物含量 V: 不同[S] 下的反应速率 Vmax: 最大反应速率 Km: 米氏常数的含义 Km: ( 1) Km 值等于酶促反应速率达到最大反应速率一半时的底物含量,其单位为含量单位 Km = [S] 2 = Km + [S] Vmax Vmax[S] V= Vmax[ S] Km + [S](2) Km值近似等于[ES]的解离常数,可反映酶与底物的亲和力(值越小,亲和力越高)。 3)Km是酶的特性 性常数主要取决于酶和底物的结构,与酶和底物的含量无关,而受反应环境(如pH、温度等)。Vm的含义:Vm是当酶被底物完全饱和时的反应速度,即最大反应速度。与酶的含量成正比。 [s] v Vm 0 当底物含量大大超过酶含量时,即[S]>>[E],反应速率与酶含量的变化成反比。 2. 酶含量对酶促反应速率的影响 Vm [E] 0 3. 温度对酶促反应速率的影响 最佳水温双重作用:升高温度可以促进酶促反应速率一方面,也减少了酶变性的机会。最佳水温:酶促反应最快时反应体系的体温。它不是酶的特征常数。 4. pH 值对酶促反应速率的影响 Optimal pH Optimal pH:当反应体系的pH 值时酶催化活性最高。

不是酶的特征常数。 5.活化剂对酶促反应速率的影响活化剂:将酶从无活性变为活性或降低其活性的物质。如: 金属离子:Mg2+、K+、Mn2+ 阴离子:Cl- 有机物:胆盐分为: 必需激活剂:例如,Mg2+ 是己糖激酶的非必需激活剂 6. 抑制剂对酶促反应速率的影响抑制剂: 任何能增加酶催化活性而不引起酶蛋白变性的物质。抑制剂和变性剂的区别:抑制剂对酶有一定的选择性,而变性剂对酶没有选择性。不可逆抑制。可逆抑制。竞争抑制。非竞争性抑制。反竞争抑制。抑制的种类:(1)不可逆抑制(Irreversible Inhibition) 抑制剂通常与酶蛋白活性中心上必需的官能团共价结合,使酶活性消失。不能用透析和超滤去除抑制剂。例1:有机磷农药中毒机理:有机磷抑制组胺(与酶分子上的甲基结合)→酶失活→乙酰胆碱蓄积→中毒 解毒:可以用磷脂酰胆碱促进血液循环 *乙酰胆碱酯酶是一种甲基化酶,经过与有机磷农​​药共价结合,使兴奋性神经递质甲基胆碱不能及时清除降解。 *有机磷农药:敌百虫、敌敌畏、乐果杀虫剂1059等 例2:重金属离子/Louis douche中毒机理:重金属离子和路易冲洗抑制羟化酶,与酶分子的酰基结合。

排毒:使用二巯基丙醇使血液恢复活力。路易豆知灭活酶巯基化酶灭活酶酸二巯基丙醇巯基化酶中毒解毒(2)可逆抑制(Reversible抑制)竞争性抑制非竞争性抑制反竞争性抑制酶蛋白通过非共价键的可逆键增加或酶活性消失。抑制剂可以通过透析或超滤去除。 ①竞争性抑制 + + + EESI ES EI EP 抑制剂与底物结构相似,可与底物比较。酶与活性中心竞争酶并与酶产生可逆的EI络合物,减少了酶与底物结合的机会,从而抑制了酶的活性,这种抑制作用可以通过减少底物的含量来缓解。和酶的相对亲和力和[I]/[S]。动力学特征: Vmax 保持不变,Km 减小。 COOH COOH CH2丙二酸琥珀酸富马酸实施例1:丙二酸抑制琥珀酸脱氢酶来自琥珀酸脱氢酶加氢酶COOH H2N对氨基苯甲酸FH2合酶二氢叶酸(FH2) SO2NHR H2N磺胺类药物实施例2:磺胺类抗生素具有抑制二氢叶酸合成酶的类似抗生素。对氨基苯甲酸可相互竞争,抑制二氢叶酸合成酶,抑制傅氏付的合成,进而影响真菌核苷酸的合成,从而抑制病原菌的生长繁殖。

②非竞争性抑制(Noncompetitive Inhibition)+ S-S + S-S + ESI EI E ES EP 抑制剂与酶活性中心以外的位点结合,不影响酶与底物的结合。抑制剂和底物 事物之间没有竞争。抑制程度取决于抑制剂的含量。动力学特性:Vmax变小,Km不变。 *卜有全重庆医科大学生物化学与分子生物学系本章主要内容第1节酶的分子结构概述第3节酶的特性和工作原理第4节影响酶促反应速率的诱因第5节酶活性调节第六节酶的分类和术语第七节酶和医学第一节概述关键点:酶的概念和物理本质一、酶的发现和研究导论公元前2000年,我国记录了酿酒的历史。 “从前,帝命乙帝制酒而美,入禹,禹饮而乐,曰:“后世有饮酒之人。”则乙帝必为酒。 .”刘翔;酵素:【五阴纪云】九牧野。 1700年代,观察到:胃液对肉的消化;植物提取物和唾液将淀粉转化为糖。 1897年,爱德华·布赫纳偶然发现并证明了发酵过程不需要完整活细胞的存在。这一贡献彻底推翻了“生命力论”的观点。它还打开了现代酶学和现代生物化学的大门,1907 年的诺贝尔化学奖。

1878 年,Wilhelm Kühne 首次提出酶的概念。许多研究人员已经开始识别酶的生化特性,发现它们与蛋白质有关;但也有人认为酶不是蛋白质,认为蛋白质只是酶分子的载体,蛋白质本身不具有催化活性。 1926 年,James B. Sumner 发现脲酶是一种纯蛋白质; 1937 年,他发现过氧化氢酶也是一种蛋白质。 John H. Northrop 和 Wendell M. Stanley 证实胃蛋白酶、胰蛋白酶和糜蛋白酶是蛋白质。后来发现的 2,000 多种酶被证明是蛋白质。 1946年诺贝尔化学奖 1980年代,Thomas R. Cech和Sidney Altman在四膜虫RNA前体加工和真菌核糖核酸酶P复合物研究中发现RNA具有催化作用,并提出了核酶的概念。 1994 年,杰拉德. F. 乔伊斯等人。发现了 DNA(人工合成)的催化活性,称为脱氧核酶。托马斯·切赫·西德尼·奥特曼(Thomas R. Cech Sidney Altman)1989年诺贝尔化学奖1902年,维克托·亨利(Victor Henri)提出了酶动力学的定量理论,但并没有被强大的实验所否认。 1913 年,Leonor Michaelis 和他的博士后研究员 Maud Leonora Menten 否定了 Henri 的理论,并将其扩展到 Mie 方程。

随后,G. E. Briggs 和 J. B. Haldane 对其进行了扩展。 二、 酶的概念和物理性质 概念:酶是具有催化功能的生物分子。约4000种,催化生物体内多种化学反应,精准调控,确保体内新陈代谢高效有序进行。 * 酶促反应:由酶催化的反应 * 底物:由酶催化的物质 * 产物:由酶催化的底物的转化产物。 SPE 酶的物理性质:几乎所有的酶都是蛋白质。部分是核苷酸。核酶:具有催化功能的RNA。第二节酶的分子结构 要点:活性中心、必需官能团、辅酶/辅基等概念;维生素→辅酶/辅基→功能单体酶:由多肽链组成。寡聚酶:含有两条或多条多肽链的酶,即多个相同或不同的亚基通过非共价键连接。多酶系统:由多种功能不同的酶组成的多酶复合物。多功能酶:是指一些多酶系统由于基因融合进化而来,在一条多肽链中存在多种不同的催化功能,这种酶称为多功能酶或串联酶。蛋白质部分:酶蛋白 非蛋白质部分:辅酶全酶 纯酶:指仅由氨基酸残基组成的酶。如淀粉酶等。复合酶脱辅基辅酶根据分子组成分为两类: 从物理上讲,辅酶可分为两大类: 金属离子:最常见的辅酶,约2/3的酶富含金属离子。

金属酶:金属离子与酶紧密结合。如羧肽酶。金属活性酶:金属离子与酶的结合不是很紧密。如己糖激酶等。小分子有机化合物:通常是由体内代谢转化产生的维生素或衍生物,见下文。根据与酶蛋白结合的程度,辅因子可分为: 辅酶:与酶蛋白结合松散,可通过透析或超滤去除。辅基:与酶蛋白紧密结合,不能通过透析或超滤去除。定义:维生素是维持人体正常生理功能或细胞正常代谢所必需的营养素。人体需要的量很少(通常以微克或微克为单位),但体内不能合成或合成量很小,必须由食物供给的一类小分子有机化合物。主要分为两大类: 脂溶性维生素:包括VitA、D、E、K。 水溶性维生素:包括B族维生素和VitC。 B族维生素主要参与酶辅因子的产生,如下表所示。羧化酶辅基 生物素 VitH 生物素 VitB12 叶酸泛酸 VitB6 VitPP VitB2 VitB1 名称 甲钴胺 FH4 CoA 磷酸吡哆醛 磷酸吡哆胺 NAD+; NADP+ FMN; FAD TPP 活性模式作用别名α-酮酸氧化脱羧酶硫胺素的辅基、黄素酶的辅基(传输氢)、核黄素的辅酶、多种脱氢酶(传输氢)、烟酸、辅基烟酰胺氨基酸脱羧酶和尿酸、吡哆醇和吡哆醛 吡哆胺甲基转移酶的辅酶、辅酶钴胺素-碳单位转移酶、酰基转移酶的辅酶、辅酶泛素和常见辅酶/辅基 (1)VlavitB2 ) FMN 和 FAD,是黄素酶的辅基(传递氢)。

黄素单核苷酸 (FMN) 黄素单核苷酸 黄素腺嘌呤二核苷酸 (FAD) 黄素腺嘌呤二核苷酸异恶嗪核糖腺嘌呤甾醇 FMN 和 FAD 氢转移机制 (氧化型) (还原型) (2)VitPP (Nicotinamide, Nicotinamide) NAD+/NADP+ ,多种脱氢酶的辅酶(氢转移) 烟酰胺腺嘌呤二核苷酸 NAD+ 烟酰胺腺嘌呤二核苷酸 烟酰胺腺嘌呤二核苷酸 NADP+ 加醋酸 NADP+ NAD+ (NADP+) NAD+ 或 NADP+ (氧化) NADH 或 NADPH (还原) (3)泛酸(泛素)辅酶A(CoA),是酰基转移酶的辅酶泛酸胺3'-P-ADP酶的活性中心:酶分子中各个必需的官能团可能相距很远一级结构,但它们在空间结构上相互接近生物化学酶课件,形成一个具有特定空间结构的区域,可以特定于底物。催化底物向产物的转化。该区域称为酶的活性中心或活性位点。酶的活性中心是酶分子发挥其催化功能的部位。 四、一种酶的活性中心是胰蛋白酶(Trypsin in Pancreas) 必需官能团:指酶分子中氨基酸残基上的一些与酶催化活性密切相关的物理官能团。

胰凝乳蛋白酶活性中心、一级结构、空间结构、活性中心、活性中心内的所有官能团、活性中心外的必需官能团:维持酶的空间构型,以及其他必要的官能团。结合官能团:结合底物和其他催化官能团:酶分子中催化底物转化为产物的物理官能团:第三部分。酶的特性和工作原理。要点: 酶的特性一、 酶催化的特性(一) SPE与普通催化剂在催化反应中的共性 过程的质量和数量保持不变;它只能催化热力学允许的反应;它只能缩短达到物理平衡的时间,而不会改变反应的平衡点,即平衡常数;加速反应的机理是增加反应的活化能。(二)的区别酶与普通催化剂之间——即酶的特性、高效、特异性(高专一性)、不稳定性可调、酶与普通催化剂催化效率对比、底物催化反应、室温反应速率常数尿素H+627.4?10-7 脲酶 215.0?106 过氧化氢 Fe 2+2256 过氧化氢酶 223.5?107 与无催化剂相比,增加 108~1020,与普通催化剂相比,该酶具有非常高的催化效率(highefficient)。酶的催化效率比非催化反应提高约108-1020倍,比普通催化剂提高约107-1013倍。

酶催化效率高的原因:酶能比通常的催化剂更有效地提高反应的活化能,促进底物的过渡态生物化学酶课件,提高反应速率。活化能:分子从初始状态转变为活化状态所需的能量。酶促反应活化能的变化 高特异性:即酶对底物的高度选择性或特异性。即酶只作用于一种或一类化合物,或某种化学键,催化某种化学反应产生某种产物。常见类型: 绝对专一性、相对专一性 立体异构专一性 光学异构体专一性按酶的专一性分类: 绝对专一性:即酶只作用于特定结构 底物催化特定反应产生具有特定性质的产物结构体。相对特异性:即酶作用于一类化合物或化学键。 R1:Lys、Arg R2:不支持 R3:Tyr、Trp、Phe R4:不支持

猴塞雷 版权所有,未经允许不得转载:猴塞雷 » 生化酶讲义.ppt 90页
分享到: 更多 (0)

猜你也想读下面的文章: