第03章·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,酶学研究简史,公元前两千多年，我国已有酿酒记载。,1850年，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。证实酶的,蛋白质本质,，获1946年诺贝尔奖。,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。Cech等获得1989年诺贝尔化学奖。,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),。,1,酶,enzyme,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,和,核酸,。,核酶,(,ribozyme,),：具有高效、特异催化作用的核酸，主要参与,RNA,的剪接。,2,几个有关名词,底物(substrate,S)：酶作用的物质。,产物(product,P)：反应生成的物质。,酶促反应：酶催化的反应。,酶活性：酶催化化学反应的能力。,3,一、酶的组成,三、,同工酶,二、,活性中心,6,酶的不同形式,单体酶(monomeric enzyme),寡聚酶(oligomeric enzyme),多酶体系(multienzyme system),多功能酶(multifunctional enzyme)或串联酶(tandem enzyme),7,多酶体系,多功能酶,脂肪酸合成酶,大肠杆菌,哺乳动物,8,一、酶的分子组成,结合酶,(conjugated enzyme),由蛋白质部分和非蛋白质部分结,合组成的酶,单纯酶,(simple enzyme),仅由氨基酸残基构成的酶,单纯酶和结合酶,9,酶蛋白(apoenzyme),辅助因子(cofactor),全酶,(holoenzyme),决定反应的特异性,决定反应的种类与性质,10,金属酶,(,metalloenzyme,),金属离子与酶结合紧密，提取过程中不易丢失。,金属激活酶,(metal-activated enzyme),金属离子为酶的活性所必需，但与酶的结合不甚紧密。,辅助因子(cofactor),金属离子,小分子有机化合物,11,金属离子的作用,参与催化反应，传递电子；,在酶与底物间起桥梁作用；,稳定酶的构象；,中和阴离子，降低反应中的静电斥力等。,12,小分子有机化合物是一些化学稳定的小分子物质，称为辅酶,(coenzyme),。,其主要作用是参与酶的催化过程，在反应中传递电子、质子或一些基团。,辅酶的种类不多，且分子结构中常含有维生素或维生素类物质。,13,NADH,14,辅酶（coenzyme）,凡与酶蛋白结合松散，用透析、超滤等方法能够除去的辅助因子。,辅基（prosthetic group）,凡与酶蛋白共价结合的辅酶，用透析、超滤等方法不能除去的辅助因子。,某些辅酶(辅基)在催化中的作用,转移的,基团,辅酶或辅基,名 称,所含维生素,氢原子,(质子),NAD,+,(尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸，辅酶I)NADP,+,(尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸，辅酶II),尼克酰胺,(维生素PP之一),氢原子,(质子),FMN(黄素单核苷酸)FAD(黄素腺嘌呤二核苷酸),维生素B,2,(核黄素),醛基,TPP(焦磷酸硫胺素),维生素B,1,(硫胺素),酰基,辅酶A(CoA),泛酸,烷基,钴胺素辅酶类,维生素B,12,氨基,磷酸吡哆醛、磷酸吡哆胺,维生素B,6,(吡哆醛，吡哆胺),二氧化碳,生物素,生物素,一碳单位,四氢叶酸,叶酸,15,辅酶中与酶蛋白共价结合的辅酶又称为辅基,(prosthetic group),。,辅基和酶蛋白结合紧密，不能通过透析或超滤等方法将其除去，在反应中不能离开酶蛋白，如,FAD,、,FMN,、生物素等。,16,二、酶的活性中心,酶分子中氨基酸残基侧链的化学基团中，一些与酶活性密切相关的化学基团。,必需基团,(essential group),17,酶的活性中心,(active center),或称,活性部位,(active site)，指,必需基团在空间结构上彼此靠近，组成具有特定空间结构的区域，能与底物特异,结合,并将底物,转化,为产物。,18,活性,中心,酶的活性中心,19,活性中心内的必需基团,结合基团,(,binding group,),与底物相结合,催化基团,(c,atalytic group),催化底物转变成产物,维持酶活性中心应有的空间构象所必需；,参与酶的调节,活性中心外的必需基团,构成酶活性中心的常见基团：,His,的咪唑基、,Ser,的,OH,、,Cys,的,SH,、,Glu,的,-COOH,。,20,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,21,溶菌酶的活性中心,22,溶菌酶的活性中心,*谷氨酸35和天冬氨酸52是催化基团；,*色氨酸62和63、天冬氨酸101和色氨酸108是结合基团；,*A,F,为底物多糖链的糖基，位于酶的活性中心形成的裂隙中。,63,23,小结 活性中心的特点,1.仅由几个氨基酸组成,2.是一个三维结构,3.位于酶分子内部的裂隙或凹陷内,4.底物通过次级键与酶结合,24,三、,同工酶,（isoenzyme）：,催化相同化学反应，但酶蛋白的分子结构、理化性质乃至免疫学性质不同的一组酶。,25,LDH由2种亚基构成的4聚体结构，共5个同工酶,M,型：骨骼肌型（,M,uscle）,H,型：心肌型（,H,eart）,乳酸脱氢酶,（LDH）,同工酶,26,临床意义,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,2,3,4,5,27,B,B,B,M,M,M,CK,1,(BB)CK,2,(MB)CK,3,(MM),脑 心肌 骨骼肌,肌酸激酶,(creatine kinase,CK),同工酶,28,第二节,酶的工作原理,The Mechanism of Enzyme,29,酶与一般催化剂的共同点,在反应前后没有质和量的变化；,只能催化热力学允许的化学反应；,通过降低活化能来加速反应,;,只能加速可逆反应的进程，而不改变反应的平衡点。,一、酶促反应的特点,30,酶与一般催化剂的不同点,（1）高效性,（2）特异性或专一性,（3）可调节性,（4）不稳定性,31,（一）酶促反应具有,极高的效率,酶的催化效率通常比非催化反应高,10,8,10,20,倍，比一般催化剂高,10,7,10,13,倍。,32,酶的催化效率可用酶的,转换数,(turnover number),来表示。酶的转换数是指在酶被底物饱和的条件下，每个酶分子每秒钟将底物转化为产物的分子数。,33,一种酶仅作用于一种或一类化合物，或一定的化学键，催化一定的化学反应并生成一定的产物。酶的这种选择性称为酶的特异性或专一性,。,酶的特异性(specificity),（二）酶促反应具有,高度的特异性,绝对特异性,(absolute specificity),相对特异性,(relative specificity),立体结构特异性,(,stereo specificity),34,绝对特异性,酶只作用于特定结构的底物，进行一种专一的反应，生成一种特定结构的产物,。,如：,35,相对特异性,酶作用于一类化合物或一种化学键。,如：,36,立体结构特异性,酶仅作用于立体异构体中的一种。,37,（三）,酶促反应的,可调节性,对酶生成与降解量的调节,酶催化效力的调节,通过改变底物浓度对酶进行调节等,38,(四)高度的,不稳定性,多数酶是蛋白质。,酶的作用条件一般应在,温和,的条件下，如中性pH、常温和常压下进行。,强酸、强碱、高温条件下易使酶失去活性。,39,二、酶的工作原理,1、活化能(activation energy),在化学反应中，使底物分子从,初态,转变到,活化态,所需的能量。,40,反应总能量改变,非催化反应活化能,酶促反应,活化能,一般催化剂催,化反应的活化能,能,量,反 应 过 程,底物,产物,酶促反应活化能的改变,41,42,过氧化氢分解反应所需活化能,催化剂,每摩尔需活化能,无,18 000cal,胶态钯,11 700cal,过氧化氢酶,2 000cal,43,2、过渡态理论,酶在催化前，与底物结合成一种不稳定的酶-底物复合物，催化以后，复合物迅速分解成酶和产物。,酶底物复合物,E+S,E+P,ES,44,锁钥学说,45,诱导契合,46,（1）诱导契合,(induced-fit),当酶和底物相互接近时，其结构相互 诱导、变形和适应，进而相互结合。这一过程称为酶和底物结合的诱导契合。,47,羧肽酶的诱导契合模式,底物,48,诱导契合学说,酶与底物结合释放的,结合能,是降低活化能的,主要能量来源,。,49,（2）邻近效应和定向排列,邻近效应：,就是酶可以结合底物使它们互相靠近。,定向效应：,就是酶可以将底物按有利于反应的方向进行排列。,50,（3）表面效应（疏水效应）,酶活性中心的疏水环境排除水分子对催化作用的干扰。,酶活性中心是酶分子中具有三维结构的区域，或为裂缝，或为凹陷，深入到酶分子内部，常为氨基酸残基的疏水基团组成的。,51,3、多元催化,酸碱催化：,酶活性中心的某些基团可以,提供质子或接受质子,，从而激活底物加速反应。,52,亲核亲电子催化（共价催化）：,酶活性中心的某些基团可以,提供电子或接受电子,，形成瞬间共价键，从而激活底物加速反应。,53,第三节,酶促反应动力学,Kinetics of Enzyme-Catalyzed Reaction,54,二、酶浓度的影响,一、底物浓度对反应速度的影响,三、温度的影响,四,、pH,的影响,五,、抑制剂,的影响,六,、激活剂,的影响,55,酶促反应动力学,研究各种因素对,酶促反应速度,的影响，并加以定量的描述。,影响因素包括有,底物浓度、酶浓度、,pH,、,温度、,抑制剂、激活剂等。,56,酶活力与酶促反应速度,单位：浓度/单位时间,酶促反应速度,=,单位时间,S,减少量或,P,增加量,57,单底物、单产物反应,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,研究前提,研究一种因素的影响时，其余各因素均恒定。,58,一、底物浓度对反应速度的影响,矩形双曲线,59,60,61,62,（一）米-曼氏方程式,中间产物学说,E+S,k,1,k,2,k,3,ES,E+P,63,64,米曼氏方程式推导基于两个假设：,反应刚刚开始，产物的生成量极少，逆反应可不予考虑。,S的变化可忽略不计。,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，,反应速率取决于慢反应即,V=,k,3ES。(1),65,米曼氏方程式推导过程：,ES的生成速率=ES的分解速率,k,2,+,k,3,=,K,m,（米氏常数）,k,1,令：,则,(2),变为:,(EES)S=,K,m,ES,(2),=,(EES)S,k,2,+,k,3,ES,k,1,整理得：,k,1(EES)S=,k,2 ES+,k,3 ES,当反应处于稳态时：,66,当底物浓度很高，将酶的活性中心全部饱和时，即,E=ES，,反应达最大速率,V,max,=,k,3,ES=,k,3,E,(5),ES=,ES,K,m,+S,(3),整理得:,将,(5),代入,(4),得米氏方程式：,V,max,S,K,m,+S,V=,将,(3),代入,(1),得,k,3,ES,K,m,+S,(4),V=,67,当v=V,max,/2时,K,m,S,1.,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,（二）,K,m,与V,max,的意义,68,2.K,m,可,近似,表示酶对底物的,亲和力,；,3.Km是酶的特征性常数,只与酶的结构、底物种类和反应条件有关，与酶和底物的浓度无关。,当,K,2,K,3,时，,K,m,K,s,69,酶,底物,Km(mmol/L),胰凝乳蛋白酶,苯甲,酰酪氨酰胺,2.5,甲,酰酪氨酰胺,12.0,乙,酰酪氨酰胺,32.0,Km,亲和力,Km最小的叫最适底物,70,4.,V,max,定义：V,m,是酶完全被底物饱和时的反应速度，与酶浓度成正比。,意义：V,max,=K,3,E,如果酶的总浓度已知，可从V,max,计算酶的转换数(turnover number)，即动力学常数K,3,。,71,定义 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。,意义 可用来比较每单位酶的催化能力。,酶的转换数,72,（三）Km和Vmax计算,矩形双曲线计算,求得仅为近似值,测定实验有困难,73,双倒数作图法,（林贝氏作图法）,74,双倒数作图法或林贝氏作图法,75,-Km,S,S/V,Km/Vmax,斜率=1/Vmax,Hanes作图法,76,二、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。,0,V,E,关系式为：,V=K,3,E,77,双重影响,三、温度对反应速度的影响,最适温度,(optimum temperature),：,酶促反应速度最快时的环境温度。,酶,活,性,0.5,1.0,2.0,1.5,0 10 20 30 40 50 60,温度,C,78,不同生物酶的最适温度,79,在美国黄石公园的温泉中存在一种嗜热的古细菌,不同生物酶的最适温度,80,海底火山口附近的一种极端嗜热菌,不同生物酶的最适温度,81,低温抑制酶活性的应用,低温冰箱,低温麻醉,82,四、pH对反应速度的影响,最适,pH (optimum pH),：,酶催化活性最大时的环境,pH,。,0,酶,活,性,pH,胃蛋白酶,淀粉酶,胆碱酯酶,2,4,6,8,10,83,五、抑制剂对反应速度的影响,酶的抑制剂,(inhibitor),凡能使酶的催化活性下降而不引起酶蛋白变性的物质统称为酶的抑制剂。,区别于酶的变性,抑制剂对酶有一定选择性，而变性的因素对酶没有选择性,84,抑制作用的类型,不可逆性抑制(irreversible inhibition),可逆性抑制,(reversible inhibition)：,竞争性抑制(competitive inhibition),非竞争性抑制(non-competitive inhibition),反竞争性抑制(uncompetitive inhibition),85,(一)不可逆性抑制作用,概念,抑制剂通常以,共价键,与,酶活性中心,的必需基团相结合，使酶失活，,不能,用透析、超滤等方法予以,除去,。,举例,有机磷化合物,羟基酶,解毒-解磷定(PAM),重金属离子及砷化合物,巯基酶,解毒-二巯基丙醇(BAL),86,有机磷化合物对羟基酶的抑制,87,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,88,(二)可逆性,抑制作用,(reversible inhibition),特点：,(1)非共价键,(2)易除去,(3)三种类型：,89,1.竞争性,抑制作用,(competitive inhibition),定义,抑制剂与底物的结构,相似,，能与底物竞争酶的,活性中心,，从而阻碍酶底物复合物的形成，使酶的活性降低。,90,+,I,E,I,E+S,E+P,ES,I,S,91,竞争性抑制,92,*特点,抑制程度取决于抑制剂与酶的相对亲和力及,S,；,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,。,抑制剂,无抑制剂,1/v,1/S,93,琥珀酸,琥珀酸脱氢酶,FAD,FADH,2,延胡索酸,94,磺胺药对细菌二氢叶酸合成酶的抑制,首 剂 倍 量,95,叶酸,FH,2,还原酶,NADPH+H,+,NADP,+,二氢叶酸,NADPH+H,+,NADP,+,四氢叶酸,FH,2,还原酶,3.抗代谢物的抗癌作用,96,2.非竞争性抑制,(noncompetitive inhibition),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。,97,非竞争性抑制,98,*特点,抑制剂与酶活性中心外的必需基团结合；,抑制程度取决于,I,；,动力学特点：,V,max,，表观,K,m,不变。,抑制剂,1/v,1/S,无抑制剂,99,3.反竞争性抑制,(uncompetitive inhibition),抑制剂仅与酶和底物形成的中间产物结合，使ES的量下降。,100,反竞争性抑制,101,*特点,抑制剂只与,ES,结合；,抑制程度取决与,I,及,S,；,动力学特点：,V,max,，表观,K,m,。,抑制剂,1/V,1/S,无抑制剂,102,各种可逆性抑制作用的比较,作用特征,竞争性,抑制,非竞争性,抑制,反竞争性抑制,与I结合的组分,E,E、ES,ES,表观K,m,增大,不变,减小,V,max,不变,降低,降低,103,六,、激活剂的,影响,(一)概念,(activator),(二)分类,1.必需激活剂,2.非必需激活剂,104,七、酶活性测定与酶活性单位,1.足够量的底物浓度（20100Km),2.合适的缓冲体系,3.最适温度,4.必要的辅酶,5.必要的激活剂,6.去除抑制剂,7.迅速终止反应,（一）酶活性测定,105,（二）酶的活性单位与比活力,1个,国际单位(IU):,在标准条件下（30）,1分钟内催化1.0 微摩尔底物转变为产物的酶量。,106,催量单位(katal),催量(kat)是指在特定条件下，每秒钟使摩尔底物转化为产物所需的酶量。,kat与IU的换算：1 IU=16.6710,-9,kat,107,酶的比活力,(specific activity),每毫克蛋白所具有的酶活力(IU/mg Protein),108,第 四 节,酶 的 调 节,The Regulation of Enzyme,109,调节对象,关键酶,一般位于代谢途径的起始或分支处；,催化单向不可逆反应；,活性较低，活性最低者又称为限速酶；,是可调节酶。,110,调节方式,酶活性调节,酶含量调节,合成调节,降解调节,快速,慢速,变构调节,化学修饰,酶原激活,111,一,、酶活性的调节,(一)变构调节,(二)化学修饰,(三)酶原的激活,112,（一）变构调节,(allosteric regulation),变构效应剂,(,allosteric,effector,),变构激活剂,变构抑制剂,概念,变构酶,(,allosteric,enzyme),变构部位,(,allosteric,site),一些代谢物可与某些酶分子,活性中心以外,的部位,可逆,地结合，使酶,构象改变,，从而改变酶的催化活性，此种调节方式称变构调节。,113,变构效应剂+酶的调节亚基,酶的构象改变,酶的活性改变,（激活或抑制）,疏松,亚基聚合,紧密,亚基解聚,酶分子多聚化,114,蛋白激酶,A,的变构调节,115,变构调节,116,变构激活,变构抑制,变构酶的S形曲线,S,V,无变构效应剂,变构酶常为多个亚基构成的寡聚体，具有协同效应。,117,协同效应：,蛋白质分子（酶）中的1个亚基与其配体结合能影响其它亚基与配体（底物）结合能力的现象。,包括：,正协同效应和负协同效应,118,变构酶的特点,酶活性的改变通过酶,分子构象,的改变而实现；,酶的变构仅涉及,非共价键,的变化；,调节酶活性的因素多为,代谢物,；,为一,非耗能,过程；,无放大,效应。,119,代谢途径,变构酶,变构激活剂,变构抑制剂,糖酵解,己糖激酶,AMP、ADP、FDP、Pi,G-6-P,磷酸果糖激酶-1,FDP,柠檬酸,丙酮酸激酶,ATP，乙酰CoA,三羧酸循环,柠檬酸合酶,AMP,ATP，长链脂酰CoA,异柠檬酸脱氢酶,AMP，ADP,ATP,糖异生,丙酮酸羧化酶,乙酰CoA，ATP,AMP,糖原分解,磷酸化酶b,AMP，G-1-P，Pi,ATP，G-6-P,脂酸合成,乙酰辅酶A羧化酶,柠檬酸，异柠檬酸,长链脂酰CoA,氨基酸代谢,谷氨酸脱氢酶,ADP，亮氨酸，蛋氨酸,GTP，ATP，NADH,嘌呤合成,谷氨酰胺PRPP酰胺转移酶,AMP，GMP,嘧啶合成,天冬氨酸转甲酰酶,CTP，UTP,核酸合成,脱氧胸苷激酶,dCTP，dATP,dTTP,一些代谢途径中的变构酶及其变构效应剂,120,（二）酶的共价修饰调节,共价修饰,(covalent modification),在其他,酶的催化,下，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,，从而改变酶的活性，此过程称为共价修饰。,常见类型,磷酸化与脱磷酸化,（最常见）,乙酰化和脱乙酰化,甲基化和脱甲基化,腺苷化和脱腺苷化,SH,与,S,S,互变,121,酶的磷酸化与脱磷酸化,酶蛋白,Ser,Thr,Tyr,OH,酶蛋白,Ser,Thr,Tyr,O,P,ATP,ADP,Pi,H,2,O,蛋白激酶,蛋白磷酸酶,122,123,共价修饰调节的特点,受共价修饰的酶存在有（高）活性和无（低）活性两种形式；,具有瀑布效应（级联效应）；,是体内经济、有效的快速调节方式。,同一个酶可以同时受,变构,调节和,共价修饰,调节。,124,125,瀑布效应,126,（三）酶原与酶原的激活,酶原,(,zymogen,),有些酶在细胞内合成或初分泌时只是酶的,无活性前体,，此前体物质称为酶原。,酶原的激活,在一定条件下，酶原向有活性酶转化的过程。,127,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,128,胰蛋白酶原的激活过程,129,酶原激活的生理意义,1.避免细胞产生的酶对细胞进行自身消化,2.并使酶在特定的部位和环境中发挥作用，保证体内代谢正常进行。,3.酶原可以视为酶的储存形式。,130,二、酶含量的调节,（一）酶蛋白合成的诱导和阻遏,诱导作用(induction),阻遏作用(repression),（二）酶降解的调控,131,第五节 酶的分类与命名,The Classification and Naming of Enzyme,132,一、酶的分类,1.氧化还原酶类(oxidoreductases),2.转移酶类(transferases),3.水解酶类(hydrolases),4.裂解酶类(lyases),5.异构酶类(isomerases),6.合成酶类(ligases,synthetases),133,1、氧化还原酶类(oxidoreductases),催化底物转移电子、氢和分子氧的酶。,134,2、转移酶类(transferases),催化底物之间某些基团的转移或交换的酶。,135,3、水解酶类(hydrolases),催化底物加水分解的酶。,136,4、裂解酶类(lyases),催化底物移去或加上某些基团，并伴有双键的形成或断裂的酶。,137,5、异构酶类(isomerases),催化各种异构体之间相互转化的酶。,138,6、合成酶类(ligases,synthetases),催化几个底物合成某个产物，伴有能量参与（ATP、GTP等）的酶,139,合酶与合成酶的区别,（,1,）双键的变化：,合酶属于裂解酶，反应伴有双,键的断裂或生成，合成酶则没有双键的变化,（,2,）能量的参与：,合成酶的反应必须由,ATP,或,GTP,提供能量，合酶则不需要。,140,磷酸化酶、磷酸酶和激酶的区别,（,1,）磷酸化酶：,属于转移酶，转移磷酸基团。,（,2,）磷酸酶：,属于水解酶，水解磷酸基团。,（,3,）激酶：,属于磷酸化酶，由,ATP,提供磷酸基团,的磷酸化酶。,141,二、酶的命名,1、,习惯命名法,2、系统命名法,142,（1）底物反应类型：,最常用，如：,蛋白水解酶、乳酸脱氢酶,（2）水解酶：,直接用底物名称命名：脂肪酶、淀粉酶、蛋白酶,（3）有时在前面加来源：,血清谷丙转氨酶、唾液淀粉酶等,（4）有时在前面加特点：,碱性磷酸酶、酸性磷酸酶,1、,习惯命名法,143,2、系统命,名法,底物酶分类或者底物：底物酶分类,如：ATP：葡萄糖磷酸基团转移酶（葡萄糖激酶）,EC编号，EC就是Enzyme Commission,EC四个数字，如：葡萄糖激酶：EC 2.7.1.1,144,第六节,酶与医学的关系,The Relation of Enzyme and Medicine,145,一、酶和疾病密切相关,（一）酶的质、量与活性的异常均可引起某些疾病,有些疾病的发病机理直接或间接和酶的异常或酶活性受到抑制相关。,许多疾病也可引起酶的异常，这种异常又使病情加重。,激素代谢障碍或维生素缺乏可引起某些酶的异常。,酶活性受到抑制多见于中毒性疾病。,146,（二）酶的测定有助于对许多疾病的诊断,1酶活性测定和酶活性单位是定量酶的基础,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率。,酶促反应速率,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。,147,2血清酶对某些疾病的诊断具有更重要的价值,血清酶,酶水平的改变,病毒性肝炎,胆管阻塞,肌营养不良,急性心肌梗死,急性胰腺炎,肿瘤转移到,其他,肝,骨,胆碱酶酯,或,有机磷化合物中毒,丙氨酸转氨酶,或,或,天冬氨酸转氨酶,碱性磷酸酶,骨疾病，骨折,酸性磷酸酶,或,前列腺癌,乳酸脱氢酶,或,巨幼红细胞性贫血,肌酸激酶,脂酶,小肠穿孔小肠穿孔,淀粉酶,-,谷氨酰转移酶,148,（三）酶和某些疾病的治疗关系密切,许多药物可通过抑制生物体内的某些酶来达到治疗目的。,通过阻断相应的酶活性，以达到遏制肿瘤生长的目的。,酶还可以直接用于治疗目的。,149,二、酶在医学上的其他应用,（一）酶作为试剂用于临床检验和科学研究,1酶法分析,即酶偶联测定法(enzyme coupled assays)，是利用酶作为分析试剂，对一些酶的活性、底物浓度、激活剂、抑制剂等进行定量分析的一种方法。,150,2酶标记测定法,酶可以代替同位素与某些物质相结合，从而使该物质被酶所标记。通过测定酶的活性来判断被标记物质或与其定量结合的物质的存在和含量。,3工具酶,除上述酶偶联测定法外，人们利用酶具有高度特异性的特点，将酶做为工具，在分子水平上对某些生物大分子进行定向的分割与连接。,151,（二）酶作为药物用于临床治疗,（三）酶的分子工程,1固定化酶(immobilized enzyme),将水溶性酶经物理或化学方法处理后，成为不溶于水但仍具有酶活性的一种酶的衍生物。固定化酶在催化反应中以固相状态作用于底物，并保持酶的活性。,152,2抗体酶,3模拟酶,具有催化功能的抗体分子称为抗体酶(abzyme)。,模拟酶是根据酶的作用原理，利用有机化学合成方法，人工合成的具有底物结合部位和催化部位的非蛋白质有机化合物。,153,小 结,154,第一节 酶的组成与结构,第二节 酶的工作原理,第三节 酶促反应动力学,第四节 酶的调节,155,第一节 酶的组成与结构,二、酶的活性中心,一、酶的分子组成,三、同工酶,156,第二节 酶的工作原理,二、,酶促反应机制,一、,酶催化作用的特点,157,第三节 酶促反应动力学,二、酶浓度的影响,一、底物浓度对反应速度的影响,三、温度的影响,四,、pH,的影响,五,、抑制剂,的影响,六,、激活剂,的影响,158,第四节 酶的调节,二、酶含量的调节,一、酶活性的调节,159,复习题,1.酶的作用特点是什么？,2.结合酶中酶蛋白与辅助因子的关系是什么？,3.何谓活性中心、酶原、酶原激活、变构调节、共价修饰、同工酶、诱导契合学说。,4.何谓Km？有何意义？,5.影响酶促反应的因素有哪些？各有何影响？,6.比较三种可逆性抑制作用对酶促反应影响的异同。,7.简述磺胺类药物作用的生化机制。,160,8.乳酸脱氢酶和醇脱氢酶均以NAD,+,为辅酶。肌肉组织中含丰富的乳酸脱氢酶；肝脏中含丰富的醇脱氢酶。试分析下述体系中反应能否进行？,A.乳酸+肌肉匀浆,B.乳酸+煮沸的肌肉匀浆,C.乳酸+煮沸的肝匀浆,D.乳酸+透析后的肌肉匀浆,E.乳酸+透析后的肌肉匀浆+煮沸的肝匀浆,161,