大学生物化学酶.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,二级,三级,四级,五级,*,酶,1,第一节 概述,定义,:,活细胞合成的具有催化功能的生物大,分子,(,绝大多数是蛋白质,),功能,:,作为生物催化剂,摧化生物体内所有化,学反应。是物质代谢必不可少的,.,本质,:,蛋白质,(,绝大多数,-,蛋白质在生命活动,中的重要体现,),、核酸（核酶）,2,酶促反应：,底物,S,：酶促反应中被酶催化的物质,产物,P:,催化反应中所生成的物质,乳酸脱氢酶,丙酮酸 乳酸,3,酶活性：,酶催化化学反应的能力,酶活性大小：指酶催化化学的反应速度,单位时间内底物的消耗量或产物的生成量,4,一、酶的化学组成,单纯酶：单纯蛋白质。只有氨基酸组成的肽,链（蛋白水解酶,-,消化道中的酶）,结合酶：结合蛋白。氨基酸残基,+,非蛋白成分,全酶,=,酶蛋白,+,辅助因子,催化活性 氨基酸残基 非蛋白成分,5,辅酶,：与酶蛋白连接是比较疏松,小分子有机化合物,辅基,：与酶蛋白连接是比较牢固,参与氧化还原反应的酶和基团需要辅基或辅酶进行电子或,辅助因子 氢的传送。在基团中大多含有,B,族维生素,。,金属酶：酶蛋白,+,金属离子 结合牢固,无机金属离子,（大多数）金属活化酶：不与酶蛋白结合在一起，,但酶发挥作用需金属离子参与。,稳定酶蛋白分子构象、作为酶活性中心一部分、本,身进行氧化还原传递电子、作为桥梁连接酶与底物、,中和阴离子，降低反应中的静电斥力,6,第二节 酶催化作用的特点,一）,酶具有,高效的催化活性,降低活化能的程度比一般催化剂大，催化效率比一般催化剂高（,10,7,10,13,）。,过氧化氢分解,：,催化剂 催化速度,铁离子,610,-4,mol/mol,离子,/,秒,血红素,610,-1,mol/mol/,秒,过氧化氢酶,610,6,mol/mol/,秒,7,二）酶的催化具有高度特异性,一般催化剂：在体外，大多数反应都可用相同,的催化剂,酶：只能一种或一类化学反应或一种化,学键,特异性表现在它对底物的选择和催化的特异性。它可从成千上万种反应物中找出自己作用的底物。,8,绝对,特异性：一个酶一个底物,相对,特异性：一个酶多种底物,特异性,催化一类具有相似结构或相同化学键的底物,立体异构,特异性：根据底物的立体构型进,行选择性地催化,9,三）酶的,高度不稳定性,由于大多数酶的本质是蛋白质，所以其作用必须在温和的条件下（常温、常压、合适的,pH,）。,所有影响蛋白质的因素都能影响酶的活性。,四）酶催化作用的,可调节性,体内有各种因素都可调节酶的催化能力,10,思考题：,酶是一个什么物质，在体内其什么作用？,在酶促反应中，底物、产物分别代表什么？,结合酶中的辅助因子主要是一些什么物质？,什么叫做辅基、辅酶,酶催化作用的特点是什么？,11,第三节,酶的作用机制及调节,酶的活性中心,酶分子中的必需基团（与酶活性有关的功能基团）通过空间构象折叠、盘绕相互靠近，形成一个能与底物特异性结合并催化底物转化为产物的特定区域,通常活性中心在分子的表面,12,功能基团：,1,结合基团：与底物结合,S+E ES,2,催化基团：催化底物反应转变产物（影响底物,中某些化学基团的稳定性）,3,必需基团：既有结合又有催化功能的基团,13,14,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,维持酶的空间构象所必需,14,酶原,：一些酶（大多数是蛋白酶）在细胞内合成时,及分泌时是没有催化活性的前体,实质：没有形成（暴露）酶的活性中心,酶原激活,：酶原在一定的条件下，在某种因素作用,下分子结构发生改变，暴露或形成酶的,活性中心，转变成具有活性酶的过程。,酶原与酶原激活,15,胰蛋白酶原激活过程：,在肠道，肽链的,N,端一个或几个特定的肽键断裂（肠激酶作用下），酶原的空间构象发生变化,形成酶的活性中心,。,16,酶原激活的生理意义：,1,、,避免产生酶的组织细胞自身被破坏,2,保证酶在特定部位与环境下和特定的条件下被激,活，发挥催化功能。,3,作为储存形式，需要的时候被激活,消化道酶原形式，保护消化管不被酶水解。血液中的凝血因子以酶原形式，防止血管内凝血。,17,催化同一种化学反应，但酶蛋白的分子结构、理化性质不同、免疫原性不同的一组酶。,部位：同一种属或同一个体的不同组织或同一细胞,的不同亚细胞结构。,功能,:,参与代谢的调节,同工酶,18,比较重要的同工酶,:,LDH(,乳酸脱氢酶,),乳酸脱氢酶,丙酮酸 乳酸,结构,:,两种亚基以不同比例组成五种四聚体形,式。单个亚基无活性,.,19,两种亚基分别有两个基因位点决定,M:,基因位点在第,11,号染色体上,H:,基因位点在第,12,号染色体上,五种同工酶,:,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,),20,结构不同，分布不同，含量不同,在正常血清中都有一定量。但如组织发生病变，,会导致血清酶谱改变，便于临床诊断。,21,22,22,酶催化作用机制,酶降低反应的活化能,化学反应基础：参与反应的分子间有效碰撞,活化分子：具有足够能量的反应分子,活化能：活化分子具有的足够能量平均,水平能量,23,酶催化作用的机制,-,中间产物学说：,ES,形成，降低反应活化能，使原先低于活化能阈,的分子也成为活化分子，碰撞反应的分子多了，反应速度加快了。,一般催化剂：增加温度，使更多的反应物分子获得所需的活化能,24,代谢途径的关键酶（限速酶）,限速酶,：催化限速反应的酶为限速酶。,关键酶：催化单向反应，,决定代谢途径方向的酶,E1 E2 E3 E4,A B C D P,25,思考题：,酶的活性中心定义。,什么叫做酶的必需基团，有几类，分别是指什么？,酶原与酶原激活，有什么意义？,关键酶、限速酶的定义,26,研究各种因素对酶促反应速度的影响,第四节,影响酶催化作用的因素,酶浓度、,底物浓度,、温度、,pH,、激活剂、,抑制剂,条件：研究某一因素对酶促反应速度的影响，,其它因素保持不变。保持反应在,初速度,的状态,27,其它条件不变，只改变底物浓度，观察对反应,速度的影响,。,底物浓度对反应速度的影响,底物饱和：酶的活性中心已被底物全部占据，速度,不再增加，达到极限,Vm,28,S+E ES E+P,米曼氏方程式：根据中间产物学说推导出,V=,V=1/2Vm,Km+S,VmS,Vm VmS,2 Km+S,Km+S=2 VmS/Vm,Km,=2S-S,=S,29,Km,与,Vm,的,意义：,1.,Km,（米氏常数）,是酶促反应速度为最,大反应速度一半时的,底物浓度,2.,表示酶与底物亲和力。两者成反比。,Km,值越大，酶与底物亲和力越小。,30,3,Km,值是酶的特征性常数,与酶的结构、底物和反应环境有关，与酶的浓度无关,31,当,S,E Vm=KE,反应速度与酶浓度成正比。,酶,浓度对反应速度的影响,32,温度对反应速度的影响,酶活性,两种效应的影响：,1,活性随着温度升高而增高,2,温度到达一定高度时，酶活性随温度升高而降低，继而失活。与酶的本质是蛋白质有关。,33,低温时：酶活性受到抑制，随着温度上升，活性恢,复。,高温时：酶活性丧失，随着温度降低，活性不能恢,复。因为酶蛋白已变性。,34,最适温度：,酶促反应到达最大值时的温度。,温度对酶促反应影响的临床意义,:,低温对标本的保存、低温麻醉在临床手术中的应用。,高温灭菌的原理,35,最适温度与时间的关系,36,pH,影响酶蛋白、底物分子、辅酶分子中的电离基团解离。,pH,对酶反应速度的影响,在不同的,pH,下，同一种酶催化活性是不同的。,37,最适,pH,：酶促反应达到最大值时的,pH,在这状态下，酶活性中心、底物、辅酶所呈现的解离状态是酶与底物结合并催化反应的最佳解离状态。,每种酶都有自己的最适,pH,。偏离最适,pH,，酶的催化活性就降低,38,最适,pH,受底物浓度、缓冲液种类和浓度、酶的纯度等因素影响。,生物体内绝大多数酶最适的,pH,都在中性？,39,激活剂对反应速度的影响,激活剂,-,使酶由无活性或低活性变为有活性或高,活性的物质,组分：无机离子或简单的有机化合物,功能：,维持稳定酶蛋白空间结构,作为酶与底物之间的连接点,作为辅助因子的一部分构成酶的活性中心,40,必需激活剂,-,在酶促反应中比不可少的，可使无活,性的酶转变成有活性的酶。,（大部分是一些金属离子）,非必需激活剂,-,一些酶本身有活性，但比较低，加了,激活剂后，催化活性显著提高。,（大多是有机化合物类物质。,41,抑制剂对反应速度的影响,抑制剂：凡能有选择性地使酶活性降低或丧失但,不能使酶蛋白变性的物质,抑制作用：直接或间接影响酶活性中心，使酶,的活性降低或丧失的作用。,种类：不可逆抑制、可逆抑制,（,根据抑制剂与酶的结合程度）,42,一）,不可逆抑制,抑制剂与酶的必需基团以共价键牢固结合，使,酶的活性丧失。用一般生化方法（透析、超滤等）,不能去除抑制剂，需用特殊的药物去除，才能,使酶活性恢复。,43,重金属中毒（,Hg,2+,、,Ag,2+,、,Pb,2+,）,以,-SH,为必需基团的一类酶上，一些金属离子很容易结合在酶分子的活性巯基上，使酶活性被抑制。,解除这种抑制：需采用一些多个巯基的高浓度化合物,44,巯基酶,二巯基丙醇,路易士气,45,有机磷中毒,以丝氨酸侧链上的羟基为必需基团的一类酶，,羟基易磷酸化，酶活性被抑制,胆碱酯酶上的羟基被有机磷农药磷酸化后活性被抑制，不能水解乙酰胆碱，造成乙酰胆碱积蓄，引起副交感神经兴奋，呈现中毒症状,46,解磷定的作用：解除磷酸化。使酶恢复活性。,47,二）,可逆抑制,抑制剂与酶分子以,非共价键结合,引起酶活性抑制或丧失。结合疏松，可逆。,一般生化方法能去除抑制剂而恢复酶活性。,48,竞争性抑制,（抑制剂与酶结合位点与底物结,合位点相同）,EI,49,特点,抑制程度取决于抑制剂和底物的浓度之比,I,与,S,结构类似，竞争酶的活性中心；,酶的抑制作用可被高浓度,底物,所减低或解除,S,I,，,ES,，酶活性,抑制剂与酶的活性中心结合后，酶失去催化活性,50,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,51,生理意义,：临床药物的选择,典型的,磺胺药抗菌机理,：,细菌在生长繁殖时，不能利用环境中的叶酸，只能在自己菌体内合成,52,抑菌原理：,磺胺药结构与对氨基苯甲酸相似，竞争,FH,2,合成,酶，使之不能进一步转变成,FH,4,细菌缺乏原料，核苷酸量，细菌生长受到抑制。,人能利用食物中的叶酸，所以磺胺药对人的核苷酸合成不受影响。,在服药的初期，磺胺药要加倍。,某些抗癌药物的设计也是根据这一原理,53,2),非竞争性抑制,（抑制剂与酶结合位点,与底物与酶结合位点不在同一个部位）,但酶,-,底物,-,抑制剂复合物,(ESI),不能进一步释放出产物,54,特点,：,（,1,）,抑制剂与底物结构不相似，两者没有竞争作用,（,2,）抑制剂结合在活性中心以外的部位，引起酶活,性的抑制,(3,）,抑制剂浓度增加，使反应体系中,E,、,ES,下降，,造成整个酶促反应速度降低，,v,下降。,（,4,）底物浓度的增加，不能解除抑制。,55,思考题：,影响酶催化作用的因素有哪些？,米氏常数反应了哪种因素对酶活性的影响？,米氏常数的定义及意义,有机磷农药中毒属于哪一种抑制,比较一下竞争性抑制与非竞争性抑制的特点,磺胺药的作用是抑菌还是杀菌？,56,遗传性疾病,基因突变，酶分子缺陷，引起的疾病,酶,与疾病的发生,白化病：酪氨酸酶缺陷，黑色素不能生成，产生的,疾病,第五节 酶与医学的关系,57,RBC,中,6-,磷酸葡萄糖脱氢酶缺陷,NADPH,还原型,GSH RBC,膜完整性,溶血性贫血,蚕豆病,-,某些人体内,6-,磷酸葡萄糖脱氢酶缺陷，吃了蚕豆诱发溶血性贫血,58,酶活性受到抑制,中毒性疾病,煤气中毒，一氧化碳抑制了呼吸链中的细胞,色素氧化酶的活性,重金属中毒、农药中毒等,59,酶与疾病的诊断,测定体液中酶的含量，诊断某些脏器的疾病,ALT,、,AST,、淀粉酶、同工酶等,60,酶与疾病治疗,利用酶制品治疗疾病,酶与医学研究,利用酶为工具,61,思考题,酶促反应的初速度不受哪一因素影响：,A,S,B,E,C,pH,D,时间,E,温度,关于米氏常数,Km,的说法，哪个是正确的：,A,饱和底物浓度时的速度,B,在一定酶浓度下，最大速度的一半,C,饱和底物浓度的一半,D,速度达最大速度半数时的底物浓度，,E,降低一半速度时的抑制剂浓度,62,作为催化剂的酶分子，具有下列哪一种能量效应,?,A,增高反应活化能,B,降低反应活化能,C,产物能量水平,D,产物能量水平,E,反应自由能,63,磺胺药物治病原理是：,A,直接杀死细菌,B,细菌生长某必需酶的竞争性抑制剂,C,细菌生长某必需酶的非竞争性抑制剂,D,细菌生长某必需酶的不可逆抑制剂,E,分解细菌的分泌物,酶原激活的实质是：,A,激活剂与酶结合使酶激活,B,酶蛋白的变构效应,C,酶原分子一级结构发生改变从而形成或暴露出酶的活性中心,D,酶原分子的空间构象发生了变化而一级结构不变,E,以上都不对,64,此课件下载可自行编辑修改，供参考！,感谢您的支持，我们努力做得更好！,65,