ch06生物化学-酶.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,酶学研究历史,公元前两千多年，我国已有酿酒记载。,一百余年前，,Pasteur,认为发酵是酵母细胞生命活动的结果。,1877,年，,Kuhne,首次提出,Enzyme,一词。,1897,年，,Buchner,兄弟用不含细胞的酵母提取液，实现了发酵。,1926,年，,Sumner,首次从刀豆中提纯出脲酶结晶。,1982,年，,Cech,首次发现,RNA,也具有酶的催化活性，提出,核酶,(ribozyme),的概念。,1995,年，,Jack W.Szostak,研究室首先报道了具有,DNA,连接酶活性,DNA,片段，称为,脱氧核酶,(deoxyribozyme),。,酶的化学本质：蛋白质,酶是一类由活细胞产生的，对其特异底物具有高效催化作用的,蛋白质,。,目前将生物催化剂分为两类：,酶、非酶生物催化剂（核酶，脱氧核酶等）,概述,第一节 酶的分子结构,辅酶辅基与维生素及核苷酸的关系,辅助成分,作,用,维生素组分,核苷酸组分,NAD,+,（辅酶,）,递氢（脱氢酶）,尼克酰胺（,Vpp,B,5,）,AMP,NADP,+,（辅酶,）,CoA-SH,（辅酶,A,）,转移酰基,泛酸（,B,3,）,FH,4,（四氢叶酸）,转移一碳单位,叶酸（,B,11,）,磷酸吡哆醛,/,胺,转移氨基（转氨酶）、羧基（脱羧酶）,吡哆醛,/,胺（,B,6,）,焦磷酸硫胺素,TPP,转移醛基,硫胺素（,B,1,）,黄素腺嘌呤二核苷酸,FAD,递氢（脱氢酶）,核黄素（,B,2,）,AMP,FMN,（,黄素单核苷酸,）,二、酶的活性中心,(active site),必需基团：活性中心的必需基团、活性中心以外的必需基团,活性中心：底物结合部位催化部位,活性中心是酶与底物结合并表现催化作用的空间区域，大多由肽链上远隔的氨基酸残基提供必需基团，经肽链盘绕折叠，使之在三维空间相互接近，构成特定的空间构象，起催化中心作用。在结合酶中，辅基与辅酶也参与活性中心的组成。,1,结合部位,Binding site,酶分子中与底物结合的部位或区域一般称为结合部位。,酶分子中促使底物发生化学变化的部位称为,催化部位,通常将酶的结合部位和催化部位总称为酶的,活性部位或活性中心,结合部位决定酶的专一性,催化部位决定酶所催化反应的性质,2,催化部位（,catalytic site,）,亲核性基团：丝氨酸的羟基，半胱氨酸的巯基和组氨酸的咪唑基。,常见酶活性中心的基团,酸碱性基团：门冬氨酸和谷氨酸的羧基，赖氨酸的氨基，酪氨酸的酚羟基，组氨酸的咪唑基和半胱氨酸的巯基等。,酶分子中存在着一些可以与其他分子发生某种程度的结合的部位，从而引起酶分子空间构象的变化，对酶起激活或抑制作用。,3,调控部位,Regulatory site,必需基团：酶表现活性不可缺少的基团,活性中心的必需基团：结合、催化。,调节部位的必需基团,维持三维空间结构的必需基团,其它必需基团,活性中心的常见基团：,His,的咪唑基，,Ser,的羟基，,Cys,的巯基，,Glu,的,羧基,底 物,活性中心以外的必需基团,结合基团,催化基团,活性中心,三、酶按结构的分类,单体酶：只有一条多肽链,寡聚酶：具有多条多肽链,多功能酶（串联酶）：一个酶分子具有多种生物催化活性，由多酶体系在进化中基因融合形成,多酶体系：具有特定构象的多酶复合物,第二节 酶促反应的特点和机制,酶具有一般催化剂的特征：,只能进行热力学上允许进行的反应；,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；,自身不参与反应；,通过降低活化能加快化学反应速度。,过渡态,起始态,终态,能量,反应过程,化学反应速率的依赖因素：,分子间碰撞频率；,有,效碰撞分子的百分数。,能阈,:,反应物分子发生化学变化所需最低能量,活化分子,:,含有高于反应能阈而能起反应的分子,活化能,:,活化分子具有的高于平均水平的能量,供给能量，如加温、光照等,降低活化能,加快反应速度的方法：,几个概念：,酶与一般催化剂催化效率的比较,底物 催化剂 反应温度 反应速度常数,尿素,H,+,62 7.4,10,-7,脲酶,21 5.0,10,6,过氧化氢,Fe,2+,22 56,过氧化氢酶,22 3.5,10,7,酶的高催化效率,与不加催化剂相比提高,10,8,10,20,，与普通催化剂相比提高,10,7,10,13,一般催化剂,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,酶促反应降低活化能,过渡态,酶作用高效率的机制,1,、中间产物学说,在酶催化的反应中，第一步是酶与底物形成,酶底物中间复合物,。当底物分子在酶作用下发生化学变化后，分解成产物和酶。,E +S =E-S,P +E,许多实验事实证明了,E,S,复合物的存在。,E,S,复合物形成的速率与酶和底物的性质有关。,（,1,）酶,-,底物结合方式：,诱导契合,（,2,）底物的过渡状态,：张力效应,反应速度与形成的过渡状态稳定性密切相关,在酶催化的反应中，与酶的活性中心形成复合物的实际上是底物形成的过渡状态,酶与过渡状态的亲和力要大于酶与底物或产物的亲和力,+,-,+,-,稳定的底物,通过电荷等相互作用，底物张力变形激活形成过渡态,张力效应（,strain,）,-,-,+,+,张力学说,这是一个形成内酯的反应。当,R,CH,3,时，其反应速度比,R,H,的情况快,315,倍。,由于,-CH,3,体积比较大，与反应基团之间产生一种立体排斥张力，从而使反应基团之间更容易形成稳定的五元环过渡状态。,酶促反应：,E+S,ES,ES,EP,E+P,自由能变化决定反应方向。,活化能高低决定反应速度快慢。,催化剂的作用是降低反应活化能。,酶催化作用的本质是酶的活性中心与底物分子通过短程非共价力,(,如氢键,离子键和疏水键等,),的作用，形成,E-S,反应中间物，其结果使底物的,价键状态发生形变或极化,，起到激活底物分子和降低过渡态活化能作用。,(3),敏感键形变：降低活化能,酶,A,B,2,、邻近效应和定向效应,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，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，使酶促反应具有高效率和专一性特点。,举例,咪唑和对,-,硝基苯酚乙酸酯的反应是一个双分子氨解反应,.,实验结果表明，分子内咪唑基参与的氨解反应速度比相应的分子间反应速度大,24,倍。说明咪唑基与酯基的相对位置对水解反应速度具有很大的影响。,举例,3,、多元催化作用,酶的活性中心部位，一般都含有多个起催化作用的基团，这些基团在空间有特殊的排列和取向，可以对底物价键的形变和极化及调整底物基团的位置等起到协同作用，从而使底物达到最佳反应状态,。,(1),酸碱催化,酸,-,碱催化可分为狭义的酸,-,碱催化和广义的酸,-,碱催化。酶参与的酸,-,碱催化反应一般都是广义的酸碱催化方式。,广义酸碱催化是指通过质子酸提供部分质子,或是通过质子碱接受部分质子的作用，达到降低反应活化能的过程,。,酶催化反应机制类型,广义酸基团 广义碱基团（质子供体）（质子受体）,酶分子中可以作为广义酸、碱的基团：,His,是酶的酸碱催化作用中最活泼的一个催化功能团。,(2),共价催化,催化剂通过与底物形成反应活性很高的,共价过渡产物,，使反应活化能降低，从而提高反应速度的过程，称为共价催化,。,酶中参与共价催化的基团主要包括,His,的咪唑基，,Cys,的硫基，,Asp,的羧基，,Ser,的羟基等。,某些辅酶，如焦磷酸硫胺素和磷酸吡哆醛等也可以参与共价催化作用。,4,、表面效应,(surface effect),：,疏水,“,口袋,”,疏水口袋,肽链,底物,（,1,）,绝对特异性,：一种酶只作用于,一种底物,发生特定反应，生成一种产物。如：,酶促反应的高度特异性,H,2,NCNH,2,+H,2,O 2NH,3,+CO,2,O,脲酶,（,2,）,相对特异性,：,作用于,一类化合物,或,一种化学键,。如脂肪酶、磷酸酶和蛋白水解酶等。,包括键专一性和基团专一性,（,3,）,立体异构特异性,：,只能催化一种,立体异构体,进行反应。如：,L-,乳酸脱氢酶：作用于,L-,乳酸,延胡索酸酶：作用于反式的,丁烯二酸,组,HO,CH,3,COOH,组,HOOC,CH,3,OH,L,（,-,）乳酸,D,（,+,）乳酸,（与,LDH,契合）（不能在,LDH,中的三点结合）,精,精,L-,乳酸脱氢酶的催化作用特异性,酶作用专一性的机制,酶分子活性中心部位，一般都含有多个具有催化活性的手性中心，这些手性中心对底物分子构型取向起着诱导和定向的作用，使反应可以按单一方向进行。,酶能够区分对称分子中等价的潜手性基团。,“,三点结合,”,的催化理论,认为酶与底物的结合处至少有三个点，而且只有一种情况是完全结合的形式。只有这种情况下，不对称催化作用才能实现。,锁钥学说：,认为整个酶分子的天然构象是具有刚性结构的，酶表面具有特定的形状。酶与底物的结合如同一把钥匙对一把锁一样,诱导契合学说,该学说认为酶表面并没有一种与底物互补的固定形状，而只是由于底物的诱导才形成了互补形状,.,三、酶原和酶原的激活,酶原,(zymogen),：酶的无活性的前体,酶原的激活,：由无活性的酶原转变为有活性的酶的过程。,酶原激活的意义,：在特定的环境和条件下发挥作用；避免细胞自身消化；有的酶原可以视为酶的储存形式。,酶原激活的机理,:,酶 原,分子构象发生改变,形成或暴露出酶的活性中心,一个或几个特定的肽键断裂，水解掉一个或几个短肽,在特定条件下,赖,缬,天,天,天,天,甘,异,赖,缬,天,天,天,天,缬,组,丝,S,S,S,S,46,183,甘,异,缬,组,丝,S,S,S,S,肠激酶,胰蛋白酶,活性中心,胰蛋白酶原的激活过程,胰蛋白酶原,胰蛋白酶,六肽,+,弹性蛋白酶原,弹性蛋白酶,+,碎片,胰凝乳蛋白酶原,-,胰凝乳蛋白酶,+,二肽,羧基肽酶原,A,羧基肽酶,A+,碎片,肠激酶,自身催化,肠激酶启动的酶原激活,四、同工酶,定义：,同工酶,(isoenzyme),是指催化相同的化学反应，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。,H,H,H,H,H,H,H,M,H,H,M,M,H,M,M,M,M,M,M,M,LDH,1,(H,4,),LDH,2,(H,3,M),LDH,3,(H,2,M,2,),LDH,4,(HM,3,),LDH,5,(M,4,),乳酸脱氢酶的同工酶,举例,：,乳酸脱氢酶,(LDH,1,LDH,5,),人体心、肝和骨骼肌,LDH,同工酶谱,组织器官,LDH,1,LDH,2,LDH,3,LDH,4,LDH,5,（占总,LDH,活性的百分比）,心,3570 2845 216 06 05,肝,08 210 333 627 308,骨骼肌,110 418 838 936 4097,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,在代谢调节上起着重要的作用；,用于解释发育过程中阶段特有的代谢特征；,同工酶谱的改变有助于对疾病的诊断；,同工酶可以作为遗传标志，用于遗传分析研究。,心肌梗死和肝病病人血清,LDH,同工酶谱的变化,1,酶活性,心肌梗死酶谱,正常酶谱,肝病酶谱,2,3,4,5,1,2,3,4,5,酶活性,迁移位置,酶活性,迁移位置,a,b,(a),LDH,同工酶电泳图谱,(b),（,a,）正常人,LDH,同工酶电泳图谱,（,b,）心肌梗塞病人血清,LDH,同工酶电泳图谱,1,2,3,4,5,一、底物浓度对反应速度的影响,单底物、单产物反应,酶促反应速度一般在规定的反应条件下，用单位时间内底物的消耗量和产物的生成量来表示,反应速度取其初速度，即底物的消耗量很小（一般在,5,以内）时的反应速度,底物浓度远远大于酶浓度,研究前提,第三节 酶促反应动力学,产,物,0,时 间,初速度,酶促反应速度逐渐降低,酶促反应的时间进展曲线,在低底物浓度时,反应速度与底物浓度成正比，表现为一级反应特征。,当底物浓度达到一定值，几乎所有的酶都与底物结合后，反应速度达到最大值（,V,max,），此时再增加底物浓度，反应速度不再增加，表现为零级反应。,在其他因素不变的情况下，底物浓度对反应速度的影响呈,矩形双曲线关系,。,当底物浓度较低时,反应速度与底物浓度成正比；反应为一级反应。,S,V,Vmax,随着底物浓度的增高,反应速度不再成正比例加速；反应为混合级反应。,S,V,Vmax,当底物浓度高达一定程度,反应速度不再增加，达最大速度；反应为零级反,应,S,V,Vmax,两个假设：,E,与,S,形成,ES,复合物的反应是快速平衡反应，而,ES,分解为,E,及,P,的反应为慢反应，反应速度取决于慢反应即,V,k,3,ES,。,S,的总浓度远远大于,E,的总浓度，因此在反应的初始阶段，,S,的浓度可认为不变即,S,S,t,。,中间产物,酶促反应模式,中间产物学说,E+S,k,1,k,2,k,3,ES,E+P,1913,年,Michaelis,和,Menten,提出反应速度与底物浓度关系的数学方程式，即米曼氏方程式，简称米氏方程式,(Michaelis equation),。,S,：底物浓度,V,：不同,S,时的反应速度,V,max,：最大反应速度,(maximum velocity),m,：米氏常数,(Michaelis constant),V,max,S,K,m,+S,推导过程,:,游离酶浓度,=E-ES,ES,生成速度,=k,1,（,E-ES,）,S,ES,分解速度,=k,2,ES+k,3,ES,当稳态时：,ES,生成速度,=ES,分解速度,k,1,（,E-ES,）,S=k,2,ES+k,3,ES,（,E-ES,）,S,k,2,+k,3,ES k,1,ES,=,因,v=k,3,ES,，当所有,E,被,S,饱和时，即达到最大速度，此时,ES=E,，,Vmax=k,3,E,代入上式：,=,=Km,ES,Km+S,v=,k,3,ES,Km+S,Vmax S,Km+S,=,米,-,曼氏方程解释：,当,S,Km,时，,v=(Vmax/Km)S,即,v,与,S,成正比,当,SKm,时，,v Vmax,，即,S,而,v,不变,当反应速度为最大反应速度一半时,K,m,值的推导,K,m,S,K,m,值等于酶促反应速度为最大反应速度一半时的底物浓度，单位是,mol/L,。,2,K,m,+S,V,max,V,max,S,V,max,V,S,K,m,V,max,/2,k,m,=,（,k,2,+,k,3,)/,k,1,K,m,k,2,/,k,1,S +E,ES,E+P,k,m,可以看作,ES,的解离常数,k,s,：,k,m,=,k,s,=,SE,ES,当,k,m,大，说明,ES,容易解离，酶与底物结合的亲和力小。,米氏常数,Km,的意义,重要特征物理常数，,与酶浓度无关。不同的酶具有不同,K,m,值,物理意义：,Km,等于酶促反应速度为最大反应速度一半时的底物浓度。,Km,值只是在固定的底物，一定的温度和,pH,条件下，一定的缓冲体系中测定的，不同条件下具有不同的,Km,值。,K,m,值,近似等于,ES,的解离常数，可表示酶与底物之间的亲和力,：,K,m,值大表示亲和程度小，酶的催化活性低,;,K,m,值小表示亲和程度大,酶的催化活性高,从,k,m,可判断酶的专一性和天然底物,。,K,m,最小的底物，通常就是该酶的最适底物，也就是天然底物。,km,还可以推断某一代谢物在体内可能的代谢途径。,从,km,的大小，可以知道正确测定酶活力时所需的底物浓度。在进行酶活力测定时，通常用,4,k,m,的底物浓度即可。,米氏常数,Km,的意义,S,v,1000,k,m,0.999V,100,k,m,0.99V,10,k,m,0.91V,3,k,m,0.75V,1,k,m,0.50V,0.33,k,m,0.25V,0.10,k,m,0.091V,V,m,是酶完全被底物饱和时的反应速度，与酶浓度成正比。,Vmax=K,3,E,，如果酶的总浓度已知，可从,Vmax,计算,酶的转换数,，即动力学常数,K,3,。,酶的转换数,(turnover number):,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。,酶的转换数可用来比较每单位酶的催化能力,V,m,的意义,Km,与,Vm,的测定,1,K,m 1 1,=,+,V,V,max S,V,max,1.,双倒数作图法,(double reciprocal plot),，又称为 林,-,贝氏,(Lineweaver-Burk),作图法,双倒数作图法,斜率,=,Km/Vmax,-1/,Km,1/,Vmax,2.Hanes,作图法,斜率,=1/Vm,Km/Vm,-Km,S/V,S,3.Eadie-Hofstee,作图法,Vm/Km,Vm,V,V/s,二、酶浓度对反应速度的影响,当,S,E,，反应速度与酶浓度成正比。,关系式为：,V=K,3,E,0,V,E,当,S,E,时，,V,max,=k,3,E,酶浓度对反应速度的影响,三、温度的影响,温度升高,酶促反应速度加快。,温度升高,酶的高级结构将发生变化或变性，导致酶活性降低甚至丧失。,大多数酶都有一个最适温度。在最适温度条件下,反应速度最大。,最适温度,(optimum temperature),：酶促反应速度最快时的环境温度。它不是酶的特征性常数,四、,pH,的影响,最适,pH,：酶具有最大的催化活性时的环境,pH,值。它不是酶的特征性常数,五、抑制剂对酶活性的影响,使酶的活性降低或丧失的现象，称为酶的抑制作用。,能够引起酶的抑制作用的化合物则称为抑制剂。,酶的抑制剂一般能够与酶以非共价或共价的方式形成比较稳定的复合体或结合物。,与酶变性的区别：抑制剂对酶有一定的选择性，而变性剂对酶没有选择性,抑制作用的机制,：,1.,抑制剂与酶结合成极稳定的络合物，从而减低或破坏酶的活性。,2.,破坏酶或辅基的活性基团或改变活性位的构象。如重金属,Ag,+,、,Hg,2+,和类金属,As,3+,破坏,SH,3.,夺取酶与底物结合的机会，从而减少酶的作用。（竞争性抑制剂）,4.,阻抑 反应的顺利进行（反馈抑制）,S +E,ES,E+P,E,v,1.,无抑制剂,2.,不可逆抑制剂,3.,可逆抑制剂,E,v,不可逆抑制剂的作用,I,E,v,可逆抑制剂的作用,I,抑制剂的作用方式,不可逆抑制,(irreversible inhibition),：,抑制剂与酶反应中心的活性基团以共价形式结合，引起酶的永久性失活。如有机磷毒剂二异丙基氟磷酸酯。,羟基酶,:,以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中心,RO O RO O,RO X RO,O,E,P +E,OH,P +HX,有机磷化合物 羟基酶 磷酰化酶,(,失活,),酸,RO O,RO O,E,P +-CHN,OH,磷酰化酶,(,失活,),N,+,CH,3,-CHN,N,+,CH,3,O OR,O,OR+E,OH,P,解磷定,解毒,-,解磷定,(PAM),：,路易士气,失活的酶,巯基酶,失活的酶,酸,BAL,巯基酶,BAL,与砷剂结合物,解毒,-,二巯基丙醇,(BAL):,可逆抑制,(reversible inhibition),：,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。抑制剂可以通过,透析等方法,被除去，并且能部分或全部恢复酶的活性。,类型：,竞争性抑制,(competitive inhibition),非竞争性抑制,(non-competitive I.,）,反竞争性抑制,(uncompetitive I.),1,、竞争性抑制,某些抑制剂的化学结构与底物相似，因而能与底物竟争与酶活性中心结合。当抑制剂与活性中心结合后，底物被排斥在反应中心之外，其结果是酶促反应被抑制了。,竞争性抑制通常可以通过增大底物浓度，即提高底物的竞争能力来消除。,对氨基苯甲酸,二氢蝶呤,FH,2,FH,4,谷氨酸,二氢叶酸合成酶 二氢叶酸还原酶,磺胺药,(-),氨甲蝶呤,(-),+,I,E,I,E+S,E+P,ES,反应模式,【,举例,】,丙二酸,与琥珀酸竞争琥珀酸脱氢酶,琥珀酸,琥珀酸脱氢酶,FAD,FADH,2,延胡索酸,琥珀酸,竞争性抑制,草酸,草酰乙酸,丙二酸,戊二酸,琥珀酸,延胡索酸,磺胺类药物的抑菌机制：,与,对氨基苯甲酸,竞争,二氢叶酸合成酶,二氢蝶呤啶 对氨基苯甲酸 谷氨酸,二氢叶酸,合成酶,二氢叶酸,竞争抑制的特点,抑制程度取决于抑制剂与酶的相对亲和力及底物浓度,I,与,S,结构类似，竞争酶的活性中心,动力学特点：,V,max,不变，表观,K,m,增大,抑制剂,无抑制剂,1/V,1/S,排斥性抑制,2,、非竞争性抑制,酶可同时与底物及抑制剂结合，引起酶分子构象变化，并导至酶活性下降。由于这类物质并不是与底物竞争与活性中心的结合，所以称为非竞争性抑制剂。,如某些金属离子（,Cu,2+,、,Ag,+,、,Hg,2+,）以及,EDTA,等，通常能与酶分子的调控部位中的,-SH,基团作用，改变酶的空间构象，引起非竞争性抑制。,E+S,ES,E+P,+,I,E,I,+S,E,I,S,+,I,反应模式,非竞争抑制的特点,抑制剂与酶活性中心外的必需基团结合，底物与抑制剂之间无竞争关系,抑制程度取决于抑制剂的浓度,动力学特点：,V,max,降低，表观,K,m,不变。,抑制剂,1/V,1/S,无抑制剂,是一种旁若无人式抑制,v=,VmaxS,(,1+I/Ki,)Km+S,3,、反竞争性抑制（,uncompetitive inhibition,）,抑制剂只能与酶和底物的中间复合物结合，抑制酶活性。,反竞争性抑制的作用模式：,E+S,E+P,ES,+,I,ES,I,举例,氰化物或肼对芳香硫酸酯酶的抑制,反竞争抑制的特点：,抑制剂只与酶底物复合物结合,抑制程度取决于抑制剂的浓度及底物的浓度,动力学特点：,V,max,降低，表观,K,m,降低。,抑制剂,1/V,1/S,无抑制剂,是一种条件性抑制,v=,VmaxS,Km+(,1+I/Ki,)S,各种可逆性抑制作用的比较,六、激活剂对反应速度的影响,激活剂,:,凡能使酶由无活性变为有活性或使酶活性增加的物质。如：,金属离子：,Mg,2+,、,K,+,、,Mn,2+,阴离子：,Cl,-,有机物：胆汁酸盐,分类：,必需激活剂：如，,Mg,2+,对己糖激酶,非必需激活剂：如，,Cl,-,对淀粉酶,第四节 酶的命名、分类和活性测定,1,、习惯命名法,:,根据其催化底物来命名；,根据所催化反应的性质来命名；,结合上述两个原则来命名，,有时在这些命名基础上加上酶的来源或其它特点。,一、酶的命名,2,、,国际系统命名法,系统名称包括底物名称、构型、反应性质，最后加一个酶字,。,例如：,习惯名称,:,谷丙转氨酶,系统名称,:,丙氨酸：,-,酮戊二酸氨基转移酶,酶催化的反应,:,谷氨酸,+,丙酮酸,-,酮戊二酸,+,丙氨酸,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。,乳酸脱氢酶,EC 1.1.1.27,第,1,大类，氧化还原酶,第,1,亚类，氧化基团,CHOH,第,1,亚亚类，,H,受体为,NAD,+,该酶在亚亚类中的流水编号,二,.,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：,酶的分类,系统名称,编号,催化的反应,推荐名称,1.,氧化还原酶类,(S)-,乳酸：,NAD,+,-,氧化还原酶,EC1.1.1.27,(S)-,乳酸,+NAD,+,丙酮酸,+NADH+H,+,L-,乳酸脱氢酶,2.,转移酶类,L-,丙氨酸：,-,酮戊二酸氨基转移酶,EC2.6.1.2,L-,丙氨酸,+,-,酮戊二酸 丙酮酸,+L-,谷氨酸,丙氨酸转氨酶,3.,水解酶类,1,4-,-D-,葡聚糖,-,聚糖水解酶,EC3.2.1.1,水解有,3,个以上,1,4-,-D-,葡萄糖基的多糖中,1,4-,-D-,葡糖苷键,-,淀粉酶,4.,裂合酶类,D-,果糖,-1,6-,二磷酸,D-,甘油醛,-3-,磷酸裂合酶,EC4.1.2.13,D-,果糖,-1,6-,二磷酸 磷酸二羟丙酮,+D-,甘油醛,-3-,磷酸,果糖二磷酸醛缩酶,5.,异构酶类,D-,甘油醛,-3-,磷酸醛,-,酮,-,异构酶,EC5.3.1.1,D-,甘油醛,-3-,磷酸,磷酸二羟丙酮,丙糖磷酸异构酶,6.,连接酶类,L-,谷氨酸：氨连接酶（生成,ADP,）,EC6.3.1.2,ATP+L-,谷氨酸,+NH,3,ADP+P,i,+L-,谷氨酰胺,谷氨酸,-,氨连接酶,氧化,-,还原酶催化氧化,-,还原反应，催化氢的转移或电子传递。,主要包括脱氢酶,(dehydrogenase),和氧化酶,(Oxidase),。,如，乳酸,(Lactate),脱氢酶催化乳酸的脱氢反应。,1,、氧化,-,还原酶,Oxidoreductase,A,H,2,+,B,（,O,2,）,A+BH,2,（,H,2,O,2,，,H,2,O,）,（,1,）脱氢酶类,：催化直接从底物上脱氢的反应,A,H,2,+,B,A+BH,2,（需辅酶,或辅酶,）,（,2,）氧化酶类,催化底物脱氢，氧化生成,H,2,O,2,：,AH,2,+O,2,A+,H,2,O,2,（需,FAD,或,FMN,）,催化底物脱氢，氧化生成,H,2,O,：,2AH,2,+O,2,2A+2,H,2,O,（,3,）过氧化物酶,ROO+H,2,O,2,RO+H,2,O+O,2,（,4,）加氧酶（双加氧酶和单加氧酶）,O,2,+,OH,OH,C=O,C=O,OH,OH,（顺，顺,-,已二烯二酸）,R,H,+,O,2,+,还原型辅助因子,R,O,H,+H,2,O,+,氧化型辅助因子,（又称,羟化酶,）,转移酶催化基团转移反应，即将一个底物分子的基团或原子转移到另一个底物的分子上。,根据,X,分类：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。,例如，谷丙转氨酶催化的氨基转移反应。,2,、转移酶,Transferase,A,X,+B,A+B,X,水解酶催化底物的加水分解反应。,主要包括淀粉酶、蛋白酶、核酸酶及脂酶等。,例如，脂肪酶,(Lipase),催化的脂的水解反应：,3,、水解酶,hydrolase,AB+,H,2,O,A,O,H,+B,H,裂合酶催化从底物分子中移去一个基团或原子形成双键的反应及其逆反应。,主要包括醛缩酶、水化酶及脱氨酶等。,例如，延胡索酸水合酶催化的反应。,4,、裂合酶,Lyase,异构酶催化各种同分异构体的相互转化，即底物分子内基团或原子的重排过程。,例如，,6-,磷酸葡萄糖异构酶催化的反应,5,、异构酶,Isomerase,A,B,合成酶，又称为连接酶，能够催化,C-C,、,C-O,、,C-N,以及,C-S,键的形成反应。这类反应必须与,ATP,分解反应相互偶联。,例如，丙酮酸羧化酶催化的反应。,丙酮酸,+,CO,2,草酰乙酸,6,、合成酶,Ligase or Synthetase,A+B+ATP,AB+ADP+Pi,核酶是唯一的非蛋白酶。它是一类特殊的,RNA,，能够催化,RNA,分子中的磷酸酯键的水解及其逆反应。,7,、核酶（催化核酸）,ribozyme,酶的活性,是指酶催化化学反应的能力，其衡量的标准是酶促反应速度。,酶促反应速度,可在适宜的反应条件下，用单位时间内底物的消耗或产物的生成量来表示。,酶的活性单位,是衡量酶活力大小的尺度，它反映在规定条件下，酶促反应在单位时间（,s,、,min,或,h,）内生成一定量（,mg,、,g,、,mol,等）的产物或消耗一定数量的底物所需的酶量。,三、酶活性的测定,国际单位,(IU),在特定的条件下，每分钟催化,1,mol,底物转化为产物所需的酶量为一个国际单位。,催量单位,(katal),催量,(kat),是指在特定条件下，每秒钟使,mol,底物转化为产物所需的酶量。,kat,与,IU,的换算：,1 IU=16.6710,-9,kat,1Kat=6,10,7,IU,一、酶与疾病的发生：,酶的数量、结构、位置及其调节改变,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,蛋白酶 炎症,第五节 酶与医学的关系,2,、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,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,3,、酶与疾病的治疗,替代治疗,：消化不良,-,胃酶、胰酶,抗菌治疗,：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,：,MTXFH,2,还原酶,