酶09級(jí)臨床醫(yī)學(xué)課件-2

1、Enzyme第 三 章 酶Enzyme第 三 章 酶生物體內(nèi)各種化學(xué)反應(yīng)均在生物催化劑的催化下進(jìn)行。目前將生物催化劑分為兩類酶 、 核酶（脫氧核酶）目前認(rèn)為生物催化劑主要就是酶。生物體內(nèi)各種化學(xué)反應(yīng)均在生物催化劑的催化下進(jìn)行。酶（enzyme）的概念：由活C合成的、對(duì)其特異底物起高效催化作用的蛋白質(zhì)。酶（enzyme）的概念：酶學(xué)研究簡史公元前兩千多年，我國已有釀酒記載。一百余年前，Pasteur認(rèn)為發(fā)酵是酵母細(xì)胞生命活動(dòng)的結(jié)果。1877年，1首次提出Enzyme一詞。1897年，Buchner兄弟用不含細(xì)胞的酵母提取液，實(shí)現(xiàn)了發(fā)酵。1926年，Sumner首次從刀豆中提純出脲酶結(jié)晶。1982

2、年，Cech首次發(fā)現(xiàn)RNA也具有酶的催化活性，提出核酶(ribozyme)的概念。1995年，Jack W.Szostak研究室首先報(bào)道了具有DNA連接酶活性DNA片段，稱為脫氧核酶(deoxyribozyme)。酶學(xué)研究簡史公元前兩千多年，我國已有釀酒記載。第一節(jié)酶的分子結(jié)構(gòu)與功能The Molecular Structure and Function of Enzyme 第一節(jié)酶的分子結(jié)構(gòu)與功能The Molecular S酶的不同形式單體酶(monomeric enzyme)：僅只有一條多肽鏈;具有三級(jí)結(jié)構(gòu)的酶。寡聚酶(oligomeric enzyme)：由多個(gè)相同或不同亞基以非共價(jià)鍵

3、連接組成的酶。多酶體系(multienzyme system)：由幾種不同功能的酶彼此聚合形成的多酶復(fù)合物。酶的不同形式單體酶(monomeric enzyme)：僅只多功能酶多功能酶(multifunctional enzyme)或串聯(lián)酶(tandem enzyme)：一些多酶體系在進(jìn)化過程中由于基因的融合，多種不同催化功能存在于一條多肽鏈中，這類酶稱為多功能酶。多功能酶多功能酶(multifunctional enzym一、 酶的分子組成蛋白質(zhì)部分：酶蛋白 (apoenzyme)輔助因子(cofactor) 金屬離子小分子有機(jī)化合物全酶(holoenzyme) 結(jié)合酶 (conjugate

4、d enzyme):全酶 單純酶 (simple enzyme) : 僅有蛋白質(zhì)一、 酶的分子組成蛋白質(zhì)部分：酶蛋白 (apoenzyme)*各部分在催化反應(yīng)中的作用酶蛋白決定反應(yīng)的特異性輔助因子決定反應(yīng)的種類與性質(zhì)*各部分在催化反應(yīng)中的作用酶蛋白決定反應(yīng)的特異性小分子有機(jī)化合物的作用主要為由維生素類參與組成的物質(zhì)。功能：參與酶的催化過程,在反應(yīng)中傳遞電子、質(zhì)子及一些基團(tuán)。也稱為“遞氫體、遞電子體、氨基載體、?；d體等?！毙》肿佑袡C(jī)化合物的作用主要為由維生素類參與組成的物質(zhì)。小分子有機(jī)化合物在催化中的作用 小分子有機(jī)化合物在催化中的作用 金屬離子的作用最多見的輔助因子，23酶含有。常見有K+、

5、Na+、Mg2+、Cu2+（Cu+）、Zn2+、Fe2+（Fe3+）等。金屬離子作用：作為酶活性中心的催化基團(tuán),參與催化反應(yīng)，傳遞電子。連接酶與底物的橋梁。穩(wěn)定酶的構(gòu)象。中和陰離子，降低反應(yīng)中靜電斥力。金屬離子的作用最多見的輔助因子，23酶含有。金屬酶(metalloenzyme)金屬離子與酶結(jié)合緊密，提取過程中不易丟失。 金屬激活酶(metal-activated enzyme) 金屬離子為酶的活性所必需，但與酶的結(jié)合不甚緊密。 金屬酶(metalloenzyme)輔助因子分類（按其與酶蛋白結(jié)合的緊密程度） 輔酶 (coenzyme):與酶蛋白結(jié)合疏松，可用透析或超濾的方法除去。 輔基 (p

6、rosthetic group):與酶蛋白結(jié)合緊密，不能用透析或超濾的方法除去。輔助因子分類 輔酶 (coenzyme): 輔基 (pr概念：必需基團(tuán)在空間結(jié)構(gòu)上彼此靠近，組成具有特定空間結(jié)構(gòu)的區(qū)域，能與底物特異結(jié)合并將底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物。也稱活性部位(active site)，二、酶的活性中心(active center)概念：必需基團(tuán)在空間結(jié)構(gòu)上彼此靠近，組成具有特定空間結(jié)構(gòu)的區(qū)必需基團(tuán)(essential group)酶分子中氨基酸殘基側(cè)鏈的化學(xué)基團(tuán)中，一些與酶活性密切相關(guān)的化學(xué)基團(tuán)。1.結(jié)合基團(tuán):與底物相結(jié)合2.催化基團(tuán):催化底物轉(zhuǎn)變成產(chǎn)物 3.活性中心外必需基團(tuán)：位于活性中心以外，維持酶

7、活性中心應(yīng)有的空間構(gòu)象所必需。必需基團(tuán)(essential group)酶分子中氨基酸殘基底 物 活性中心以外的必需基團(tuán)結(jié)合基團(tuán)催化基團(tuán) 活性中心 目 錄底 物 活性中心以外的必需基團(tuán)結(jié)合基團(tuán)催化基團(tuán) 活性中心 目活性部位（活性中心）的特點(diǎn)： 1.活性部位僅占酶的整個(gè)體積的相當(dāng)小的一部分。2.活性部位是個(gè)三維的實(shí)體。3.結(jié)合的專一性決定于活性部位中精確規(guī)定的原子的排列。4.大多數(shù)底物都以相當(dāng)弱的力結(jié)合在活性部位。5.活性部位往往是裂隙、裂縫或“口袋狀”等,且可深入酶分子內(nèi)部，并多為殘基的疏水基團(tuán)組成的疏水環(huán)境?；钚圆课唬ɑ钚灾行模┑奶攸c(diǎn)： 1.活性部位僅占酶的整個(gè)體注意：一般認(rèn)為，酶都具有活性

8、中心，即都有必需基因，當(dāng)然，有時(shí)某個(gè)必需基團(tuán)可同時(shí)具備結(jié)合與催化兩種功能。注意：一般認(rèn)為，酶都具有活性中心，即都有必需基因，當(dāng)然，有時(shí)酶09級(jí)臨床醫(yī)學(xué)課件_2酶09級(jí)臨床醫(yī)學(xué)課件_2HHHHHHHMHHMMHMMMMMMMLDH1 (H4)LDH2(H3M) LDH3(H2M2)LDH4(HM3)LDH5 (M4)乳酸脫氫酶的同工酶* 舉例：乳酸脫氫酶(LDH1 LDH5)HHHHHHHMHHMMHMMMMMMMLDH1LDH2 L酶09級(jí)臨床醫(yī)學(xué)課件_2心肌梗死和肝病病人血清LDH同工酶譜的變化1酶活性心肌梗死酶譜正常酶譜肝病酶譜2345LDH1高、LDH5正常或稍高可提示心肌疾患；反之可提

9、示肝臟或骨骼肌疾患。心肌梗死和肝病病人血清LDH同工酶譜的變化1酶活性心肌梗死酶*生理及臨床意義1.在代謝調(diào)節(jié)上起著重要的作用；2.用于解釋發(fā)育過程中階段特有的代謝特征；3.同工酶譜的改變有助于對(duì)疾病的診斷；4.同工酶可以作為遺傳標(biāo)志，用于遺傳分析研究。*生理及臨床意義1.在代謝調(diào)節(jié)上起著重要的作用；第二節(jié) 酶的工作原理第二節(jié) 酶的工作原理酶與一般催化劑的共同點(diǎn)在反應(yīng)前后沒有質(zhì)和量的變化；只能催化熱力學(xué)允許的化學(xué)反應(yīng)；只能加速可逆反應(yīng)的進(jìn)程，而不改變反應(yīng)的平衡點(diǎn)。酶與一般催化劑的共同點(diǎn)（一）酶促反應(yīng)具有極高的效率（二）酶促反應(yīng)具有高度的特異性（三）酶促反應(yīng)的可調(diào)節(jié)性 酶與一般催化劑的不同點(diǎn)(酶

10、促反應(yīng)的特點(diǎn))（一）酶促反應(yīng)具有極高的效率酶與一般催化劑的不同點(diǎn)(酶促反應(yīng)一、 酶反應(yīng)特點(diǎn)酶是蛋白質(zhì)，是生物催化劑。所以有著與一般催化劑不同的地方。一、 酶反應(yīng)特點(diǎn)酶是蛋白質(zhì)，是生物催化劑。所以有著與一般催（一）酶反應(yīng)具有極高的效率通常比非催化反應(yīng)高1081020倍，比一般催化劑高1071013倍。（1010約為100億倍）例1：在0o時(shí)，mol過氧化氫酶能使5*10molH2O2分解為H2O和O2，而g的鐵離子只能使6*10mo-4H2O2分解，前者比后者快1010倍。例2：碳酸酐酶催化CO2溶解于血中比一般催化劑至少快1000萬倍，大約一個(gè)碳酸酐酶分子每秒鐘能使10萬個(gè)CO2分子與水結(jié)合。

11、（一）酶反應(yīng)具有極高的效率通常比非催化反應(yīng)高1081020（二）酶促反應(yīng)具有高度的特異性（專一性）概念：一種酶僅作用于一種或一類化合物，或一定的化學(xué)鍵，催化一定的化學(xué)反應(yīng)并生成一定的產(chǎn)物。酶的這種特性稱為酶的特異性或?qū)Ｒ恍?。（二）酶促反?yīng)具有高度的特異性（專一性）概念：一種酶僅作用于1.絕對(duì)特異性：只作用于一種底物（或數(shù)種結(jié)構(gòu)極其相似的底物），進(jìn)行一種專一的反應(yīng)，生成一種特定的產(chǎn)物。 如琥珀酸脫氫酶僅催化琥珀酸脫氫生成延胡索酸。2.相對(duì)特異性：作用于一類化合物或一種化學(xué)鍵。 如胰蛋白酶可水解多種蛋白質(zhì)。3.立體異構(gòu)特異性：僅作用于立體異構(gòu)中一類蛋白質(zhì)。 如人體（包括大部分食肉動(dòng)物）的淀粉酶只能

12、水解-1，4糖苷鍵；而不能水解-1，4糖苷鍵。1.絕對(duì)特異性：只作用于一種底物（或數(shù)種結(jié)構(gòu)極其相似的底物）（三）酶促反應(yīng)具有的可調(diào)節(jié)性酶促反應(yīng)受多種因素的調(diào)控，以適應(yīng)機(jī)體對(duì)不斷變化的內(nèi)外環(huán)境和生命活動(dòng)的需要。其中包括三方面的調(diào)節(jié)。對(duì)酶生成與降解量的調(diào)節(jié)酶催化效力的調(diào)節(jié)通過改變底物濃度對(duì)酶進(jìn)行調(diào)節(jié)等（三）酶促反應(yīng)具有的可調(diào)節(jié)性酶促反應(yīng)受多種因素的調(diào)控，以適二、酶通過促進(jìn)底物形成過渡態(tài)而提高速率二、酶通過促進(jìn)底物形成過渡態(tài)而提高速率(一)酶比一般催化劑更有效降低反應(yīng)的活化能與一般催化劑一樣，酶能降低反應(yīng)的活化能。即底物分子只需較少的能量使可進(jìn)入到活化狀態(tài)。酶比一般催化劑更有效地降低反應(yīng)的活化能。

13、活化能、活化分子：底物分子從初態(tài)轉(zhuǎn)變到活化態(tài)所需的能量稱為活化能;這時(shí)的底物分子也稱為活化分子。注意：活化能的改變并不與反應(yīng)速度呈簡單的線狀關(guān)系。(一)酶比一般催化劑更有效降低反應(yīng)的活化能與一般催化劑一樣，反應(yīng)總能量改變 非催化反應(yīng)活化能 酶促反應(yīng) 活化能 一般催化劑催化反應(yīng)的活化能 能量 反 應(yīng) 過 程 底物 產(chǎn)物 酶促反應(yīng)活化能的改變反應(yīng)總能量改變 非催化反應(yīng)活化能 酶促反應(yīng) 一般催化劑催能（二）酶和底物的結(jié)含有利于底物形成過渡態(tài)1.誘導(dǎo)契合酶與底物相互接近時(shí)，其結(jié)構(gòu)相互誘導(dǎo)、相互變形和相互適應(yīng)，進(jìn)而相互結(jié)合。這一過程稱為酶-底物結(jié)合的誘導(dǎo)契合假說。（二）酶和底物的結(jié)含有利于底物形成過渡態(tài)

14、1.誘導(dǎo)契合酶09級(jí)臨床醫(yī)學(xué)課件_22.鄰近效應(yīng)與定向排列： 酶特別是酶的活性中心能將諸底物集中在一起（鄰近效應(yīng)），使它們相互接近并形成有利于反應(yīng)的正確定向關(guān)系。（定向排列）實(shí)際上是使分子間的反應(yīng)變成類似于分子內(nèi)反應(yīng)，從而大大提高反應(yīng)速度。2.鄰近效應(yīng)與定向排列：鄰近效應(yīng)與定向排列：鄰近效應(yīng)與定向排列：3.表面效應(yīng)： 酶的活性中心多為疏水性“口袋”。疏水環(huán)境可排除水分子對(duì)酶和底物功能基團(tuán)的干擾性吸引或排斥，防止在底物與酶之間形成水化膜，有利于酶與底物的密切接觸。#22. 酶09級(jí)臨床醫(yī)學(xué)課件_2(三) 多元催化： 1. 酶是是兩性蛋白質(zhì)，常可兼有酸、堿雙重催化作用。(三) 多元催化： 1. 酶

15、是是兩性蛋白質(zhì)，?？?)專一酸堿催化水溶液中通過高反應(yīng)的H+和OH-進(jìn)行的酸堿催化，即強(qiáng)酸強(qiáng)堿催化細(xì)胞一般處于中性pH條件下， H+和OH-濃度很低，因此細(xì)胞環(huán)境中通常不是專一的酸堿催化 2)廣義酸堿催化由廣泛的質(zhì)子供體（酸）和質(zhì)受體（堿）參與的酸堿催化生理?xiàng)l件不是強(qiáng)酸強(qiáng)堿而是近于中性的環(huán)境，因此高反應(yīng)性的H+和OH-環(huán)境不存在因此廣義酸堿催化指的是細(xì)胞內(nèi)的弱酸弱堿參與的接受H+和提供H+的催化1)專一酸堿催化2.共價(jià)催化作用： 概念：很多酶的催化基團(tuán)在催化過程中通過和底物形成風(fēng)瞬間共價(jià)鍵而將底物激活，并很容易進(jìn)一步被水解形成產(chǎn)物和游離的酶。這種催化機(jī)制稱為。3.親核催化作用： 概念：酶活性中

16、心有的基團(tuán)屬于親核基團(tuán)，可以提供電子給帶有部分正電荷的過渡態(tài)中間物，從而加速產(chǎn)物的生成。這種催化機(jī)制稱為。2.共價(jià)催化作用：第三節(jié)酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)Kinetics of Enzyme-Catalyzed Reaction第三節(jié)酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)Kinetics of Enzyme酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的概念是研究酶促反應(yīng)速度及其影響因素的科學(xué)。或者說：是研究各種因素對(duì)酶促反應(yīng)速度的影響，并加以定量的闡述的科學(xué)。影響因素包括有酶濃度、底物濃度、pH、溫度、抑制劑、激活劑等。 研究一種因素的影響時(shí)，其余各因素均 恒定。酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的概念是研究酶促反應(yīng)速度及其影響因素的科學(xué)。酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究的意義有助于闡明酶

17、的結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系，也可為酶作用機(jī)理的研究提供數(shù)據(jù)；有助于尋找最有利的反應(yīng)條件，以最大限度地發(fā)揮酶催化反應(yīng)的高效率；有助于了解酶在代謝中的作用或某些藥物作用的機(jī)理等。 因此對(duì)它的研究具有重要的理論意義和實(shí)踐意義。 酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究的意義有助于闡明酶的結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系，也可研究前提單底物、單產(chǎn)物反應(yīng)酶促反應(yīng)速度一般在規(guī)定的反應(yīng)條件下，用單位時(shí)間內(nèi)底物的消耗量和產(chǎn)物的生成量來表示反應(yīng)速度取其初速度，即底物的消耗量很?。ㄒ话阍?以內(nèi)）時(shí)的反應(yīng)速度底物濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于酶濃度研究前提單底物、單產(chǎn)物反應(yīng)從圖59顯然看出，在開始一段時(shí)間內(nèi)反應(yīng)速度幾乎維持恒定，亦即產(chǎn)物的生成量與時(shí)間成直線關(guān)系。但隨著時(shí)間的延長

18、，曲線斜率逐漸減少，反應(yīng)速度逐漸降低。產(chǎn)生這種現(xiàn)象可能的原因很多，如由于反應(yīng)的進(jìn)行使底物濃度降低，產(chǎn)物的生成而逐漸增大了逆反應(yīng)，酶本身在反應(yīng)中失活，產(chǎn)物的抑制等等，為了正確測(cè)定酶促反應(yīng)速度并避免以上因素的于擾，就必須只選定以上因素還來不及起作用時(shí)的速度，稱之為”反應(yīng)初速度”。從圖59顯然看出，在開始一段時(shí)間內(nèi)反應(yīng)速度幾乎維持恒定，亦一、底物濃度對(duì)反應(yīng)速度的影響一、底物濃度對(duì)反應(yīng)速度的影響一、底物濃度對(duì)反應(yīng)速度的影響一、底物濃度對(duì)反應(yīng)速度的影響2010.9.152010.9.15 底物濃度對(duì)反應(yīng)速度的影響在其他因素不變的情況下，底物濃度對(duì)反應(yīng)速度的影響呈矩形雙曲線關(guān)系。第三章 酶. 底物濃度對(duì)反

19、應(yīng)速度的影響在其他因素不當(dāng)?shù)孜餄舛容^低時(shí)反應(yīng)速度與底物濃度成正比；反應(yīng)為一級(jí)反應(yīng)。SVVmax目 錄當(dāng)?shù)孜餄舛容^低時(shí)反應(yīng)速度與底物濃度成正比；反應(yīng)為一級(jí)反應(yīng)。隨著底物濃度的增高反應(yīng)速度不再成正比例加速；反應(yīng)為混合級(jí)反應(yīng)。SVVmax目 錄隨著底物濃度的增高反應(yīng)速度不再成正比例加速；反應(yīng)為混合級(jí)反應(yīng)當(dāng)?shù)孜餄舛雀哌_(dá)一定程度反應(yīng)速度不再增加，達(dá)最大速度；反應(yīng)為零級(jí)反應(yīng)SVVmax目 錄當(dāng)?shù)孜餄舛雀哌_(dá)一定程度反應(yīng)速度不再增加，達(dá)最大速度；反應(yīng)為零1913年Michaelis和Menten提出反應(yīng)速度與底物濃度關(guān)系的數(shù)學(xué)方程式，即米曼氏方程式，簡稱米氏方程式(Michaelis equation)。S：

20、底物濃度V：不同S時(shí)的反應(yīng)速度Vmax：最大反應(yīng)速度(maximum velocity) m：米氏常數(shù)(Michaelis constant) VmaxS Km + S （一）米曼氏方程式1913年Michaelis和Menten提出反應(yīng)速度與底酶促反應(yīng)模式中間產(chǎn)物學(xué)說 目前，解釋酶促反應(yīng)中底物濃度和反應(yīng)速度關(guān)系的最多見的是中間產(chǎn)物學(xué)說。E + S k1k2k3ESE + P酶首先與底物結(jié)合生成“酶-底物復(fù)合物”，此復(fù)合物再分解為產(chǎn)物和游離的酶。 ES: 中間產(chǎn)物酶促反應(yīng)模式中間產(chǎn)物學(xué)說 目前，解釋酶促反應(yīng)中米曼氏方程式推導(dǎo)基于兩個(gè)假設(shè)：E與S形成ES復(fù)合物的反應(yīng)是快速平衡反應(yīng)，而ES分解為E

21、及P的反應(yīng)為慢反應(yīng)，反應(yīng)速度取決于慢反應(yīng)即 Vk3ES。 (1)S的總濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于E的總濃度，因此在反應(yīng)的初始階段，S的濃度可認(rèn)為不變即SSt。 米曼氏方程式推導(dǎo)基于兩個(gè)假設(shè)：推導(dǎo)過程穩(wěn)態(tài)：是指ES的生成速度與分解速度相等，即 ES恒定。 K1 (EtES) SK2 ES + K3 ESK2+K3 Km （米氏常數(shù)） K1令：則(2)變?yōu)? (EtES) S Km ES(2)(EtES)SK2+K3ES K1整理得：推導(dǎo)過程穩(wěn)態(tài)：是指ES的生成速度與分解速度相等，即 ES當(dāng)?shù)孜餄舛群芨?，將酶的活性中心全部飽和時(shí)，即EtES，反應(yīng)達(dá)最大速度VmaxK3ESK3Et (5)ES EtSKm + S

22、(3) 整理得:將(5)代入(4)得米氏方程式：VmaxS Km + S V 將(3)代入(1) 得K3EtS Km + S (4) V當(dāng)?shù)孜餄舛群芨撸瑢⒚傅幕钚灾行娜匡柡蜁r(shí)，即EtES如何理解此方程：此方程只有兩個(gè)變量：反應(yīng)速度V與底物濃度S。此方程就是求解兩者關(guān)系即雙曲線軌跡的方程。Vmax是容易理解的，而米氏常數(shù)Km有何意義？如何理解此方程：當(dāng)反應(yīng)速度為最大反應(yīng)速度一半時(shí) Km值的推導(dǎo)KmS Km值等于酶促反應(yīng)速度為最大反應(yīng)速度一半時(shí)的底物濃度，單位是mol/L。2Km + S Vmax VmaxSVmaxVSKmVmax/2 當(dāng)反應(yīng)速度為最大反應(yīng)速度一半時(shí) Km值的推導(dǎo)KmS （二）

23、Km與Vmax的意義（二）Km與Vmax的意義酶09級(jí)臨床醫(yī)學(xué)課件_2酶09級(jí)臨床醫(yī)學(xué)課件_2酶09級(jí)臨床醫(yī)學(xué)課件_2（三）m值與max值的測(cè)定因?yàn)榈孜餄舛惹€是矩形雙曲線,很難精確地測(cè)出Km和Vmax。為此人們將米氏方程進(jìn)行種種變換，將曲線作圖轉(zhuǎn)變成直線作圖。（三）m值與max值的測(cè)定因?yàn)榈孜餄舛惹€是矩形雙曲線,1. 雙倒數(shù)(林-貝氏)作圖法 VmaxS Km+SV = （林貝氏方程） + 1/V=KmVmax 1/Vmax 1/S 兩邊同取倒數(shù) 1. 雙倒數(shù)(林-貝氏)作圖法 VmaxS Km+S以1V 對(duì) 1S作圖即為直線，其 縱軸上的截距為1 Vmax，橫軸上的截距為1 Km以1V

24、對(duì) 1S作圖即為直線，其 縱軸上的截距為12. Hanes作圖法S S/V -Km Km/Vm 在林貝氏方程基礎(chǔ)上，兩邊同乘SS/V=Km/Vmax + S/Vmax 2. Hanes作圖法S S/V -Km KmSSV0KmVmax斜率 1Vmax圖 3 11 Hanes 作圖法其橫軸截距為 - Km，直線的斜率為1Vmax。 必須指出米氏方程只適用于較為簡單的酶作用過程，對(duì)于比較復(fù)雜的酶促反應(yīng)過程，如多酶體系、多底物、多產(chǎn)物、多中間物等，還不能全面地籍此概括和說明，必須借助于復(fù)雜的計(jì)算過程。必須指出米氏方程只適用于較為簡單的酶作用過程，對(duì)于比較復(fù)雜的二、酶濃度對(duì)反應(yīng)速度的影響當(dāng)SE，酶可被

25、底物飽和的情況下，反應(yīng)速度與酶濃度成正比。關(guān)系式為：V = K3 E0 V E 當(dāng)SE時(shí)，Vmax = k3 E 酶濃度對(duì)反應(yīng)速度的影響 二、酶濃度對(duì)反應(yīng)速度的影響當(dāng)SE，酶可被底物飽和雙重影響溫度升高，酶促反應(yīng)速度升高；由于酶的本質(zhì)是蛋白質(zhì)，溫度升高，可引起酶的變性，從而反應(yīng)速度降低 。 三、溫度對(duì)反應(yīng)速度的影響最適溫度 (optimum temperature)：酶促反應(yīng)速度最快時(shí)的環(huán)境溫度。酶活性0.51.02.01.50 10 20 30 40 50 60 溫度 C 溫度對(duì)淀粉酶活性的影響 溫度每升高10C，大多數(shù)酶促反應(yīng)的速率加倍。雙重影響三、溫度對(duì)反應(yīng)速度的影響最適溫度 (opti

26、mum 四、 pH對(duì)反應(yīng)速度的影響最適pH (optimum pH)：酶催化活性最大時(shí)的環(huán)境pH。0酶活性 pH pH對(duì)某些酶活性的影響 胃蛋白酶 淀粉酶 膽堿酯酶 246810四、 pH對(duì)反應(yīng)速度的影響最適pH (optimum 注意：并不是所有的酶對(duì)熱都是不穩(wěn)定的。 例如，在地?zé)釡厝邪l(fā)現(xiàn)的嗜熱細(xì)菌在溫度超過85oC時(shí)，其細(xì)胞中的酶仍保持完全的性。動(dòng)物體內(nèi)多數(shù)酶最適pH接近中性。但 胃蛋白酶約為1.8。 肝精氨酸酶約為9.8。注意：并不是所有的酶對(duì)熱都是不穩(wěn)定的。酶作用環(huán)境的pH可以影響酶蛋白的結(jié)構(gòu)、酶活性部位的解離狀態(tài)、輔酶的解離、底物分子的解離。 從而影響酶與底物的結(jié)合以及對(duì)底物的催化

27、效力。酶作用環(huán)境的pH可以影響酶蛋白的結(jié)構(gòu)、注意：雖然一種酶的最適pH往往反映該酶正常環(huán)境的pH，但二者可能并不正好相同。在生理pH下，有些酶可能剛好處在最適范圍，而有些酶則處在高于或低于它們的最適pH環(huán)境中。因此，它們就會(huì)有不同的催化活性。這是酶的一種自然調(diào)節(jié)方式。注意：雖然一種酶的最適pH往往反映該酶正常環(huán)境的pH，但二者五、抑制劑對(duì)反應(yīng)速度的影響酶的抑制劑(inhibitor)凡能使酶的催化活性下降而不引起酶蛋白 變性的物質(zhì)稱為酶的抑制劑（inhibitor），常簡寫為I。 區(qū)別于酶的變性 抑制劑對(duì)酶有一定選擇性 引起變性的因素對(duì)酶沒有選擇性五、抑制劑對(duì)反應(yīng)速度的影響酶的抑制劑(inhi

28、bitor) 抑制作用的類型不可逆性抑制 (irreversible inhibition)可逆性抑制 (reversible inhibition)：競爭性抑制 (competitive inhibition)非競爭性抑制 (non-competitive inhibition)反競爭性抑制 (uncompetitive inhibition) 抑制作用的類型不可逆性抑制 (irreversible (一) 不可逆性抑制作用* 概念抑制劑通常以共價(jià)鍵與酶活性中心的必需基團(tuán)相結(jié)合，使酶失活。 * 舉例有機(jī)磷化合物 羥基酶解毒 - - - 解磷定(PAM)重金屬離子及砷化合物 巰基酶解毒 - -

29、 - 二巰基丙醇(BAL) (一) 不可逆性抑制作用* 概念注意：此類抑制作用并不都“不可逆”，應(yīng)該說是“很難可逆”，臨床經(jīng)常使用一些針對(duì)性強(qiáng)的藥物，去除此類抑制劑，恢復(fù)酶活性，從而達(dá)到治病救人的目的。注意：酶09級(jí)臨床醫(yī)學(xué)課件_2酶09級(jí)臨床醫(yī)學(xué)課件_2酶09級(jí)臨床醫(yī)學(xué)課件_2酶09級(jí)臨床醫(yī)學(xué)課件_2有機(jī)磷化合物路易士氣失活的酶羥基酶失活的酶酸巰基酶失活的酶酸BAL巰基酶BAL與砷劑結(jié)合物有機(jī)磷化合物路易士氣失活的酶羥基酶失活的酶酸巰基酶失活的酶酸（二） 可逆性抑制作用* 概念抑制劑通常以非共價(jià)鍵與酶或酶-底物復(fù)合物可逆性結(jié)合，使酶的活性降低或喪失；抑制劑可用透析、超濾等方法除去。競爭性抑制

30、非競爭性抑制反競爭性抑制 * 類型（二） 可逆性抑制作用* 概念競爭性抑制* 類型注意：有抑制劑存在時(shí)，Km值稱為“表觀Km值”。注意：有抑制劑存在時(shí)，Km值稱為“表觀Km值”。. 競爭性抑制作用+IEIE + SE + PES反應(yīng)模式定義抑制劑與底物的結(jié)構(gòu)相似，能與底物競爭酶的活性中心，從而阻礙酶底物復(fù)合物的形成，使酶的活性降低。這種抑制作用稱為競爭性抑制作用。 . 競爭性抑制作用+IEIE + SE + PES反應(yīng)模注意：此類抑制劑只與游離的酶結(jié)合，由于此類抑制劑I與底物S都是結(jié)合于酶活性中心的，因此其抑制程度取決于抑制劑與酶的相對(duì)親和力和與底物濃度的相對(duì)比例。注意：此類抑制劑只與游離的酶

31、結(jié)合，由于此類抑制劑I與底物+EESIESEIE P+EESIESEIE P酶09級(jí)臨床醫(yī)學(xué)課件_2酶09級(jí)臨床醫(yī)學(xué)課件_2酶09級(jí)臨床醫(yī)學(xué)課件_2有競爭性抑制劑存在的曲線與無抑制劑的曲線相交于縱坐標(biāo)I/Vmax處，但橫坐標(biāo)的截距，因競爭性抑制存在變小，說明該抑制作用并不影響酶促反應(yīng)的最大速度，而使Km值變大。有競爭性抑制劑存在的曲線與無抑制劑的曲線相交于縱坐標(biāo)I/Vm酶09級(jí)臨床醫(yī)學(xué)課件_2 磺胺類藥物的抑菌機(jī)制與對(duì)氨基苯甲酸競爭二氫葉酸合成酶二氫蝶呤啶 對(duì)氨基苯甲酸 谷氨酸二氫葉酸合成酶二氫葉酸 磺胺類藥物的抑菌機(jī)制二氫蝶呤啶 對(duì)氨基苯甲酸 小 結(jié)小 結(jié) * 特點(diǎn)抑制程度取決于抑制劑與酶的

32、相對(duì)親和力及底物濃度；I與S結(jié)構(gòu)類似，競爭酶的活性中心；動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)：Vmax不變，表觀Km增大。 抑制劑 無抑制劑 1/V 1/S * 特點(diǎn)抑制程度取決于抑制劑與酶的相對(duì)親和力及底物濃度；I酶09級(jí)臨床醫(yī)學(xué)課件_2* 反應(yīng)模式E+SESE+P+ S S+ S S+ESIEIEESEP+IEI+S EIS +I* 反應(yīng)模式E+SESE+P+ S S+ S S+ESI酶09級(jí)臨床醫(yī)學(xué)課件_2酶09級(jí)臨床醫(yī)學(xué)課件_2有非競爭性抑制劑存在的曲線與無抑制劑存在的曲線相交于橫坐標(biāo)1/Km處，縱坐標(biāo)截距，因非競爭性抑制劑的存在而變大，說明該抑制作用，并不影響底物與酶的親和力，而使酶促最大反應(yīng)速度變小。有非競

33、爭性抑制劑存在的曲線與無抑制劑存在的曲線相交于橫坐標(biāo)2010.9.202010.9.20* 特點(diǎn)抑制劑與酶活性中心外的必需基團(tuán)結(jié)合，底物與抑制劑之間無競爭關(guān)系；抑制程度取決于抑制劑的濃度；動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)：Vmax降低，表觀Km不變。 抑制劑 1 / V 1/S 無抑制劑 * 特點(diǎn)抑制劑與酶活性中心外的必需基團(tuán)結(jié)合，底物與抑制劑之間總上所述，酶的競爭性和非競爭性抑制可通過雙倒數(shù)作圖加以區(qū)別。Vmax不因競爭性抑制劑的存在而改變，Km則不因非競爭性抑制劑的存在而改變。總上所述，酶的競爭性和非競爭性抑制可通過雙倒數(shù)作圖加以區(qū)別。酶09級(jí)臨床醫(yī)學(xué)課件_2* 反應(yīng)模式E+SE+P ES+IESI+ESESE

34、SIEP* 反應(yīng)模式E+SE+P ES+IESI+ESESESIVmax降低，表觀Km降低Vmax降低，表觀Km降低* 特點(diǎn)：抑制劑只與酶底物復(fù)合物結(jié)合；抑制程度取決與抑制劑的濃度及底物的濃度；動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)：Vmax降低，表觀Km降低。 抑制劑 1/V 1/S 無抑制劑 * 特點(diǎn)：抑制劑只與酶底物復(fù)合物結(jié)合；抑制程度取決與抑制劑各種可逆性抑制作用的比較 各種可逆性抑制作用的比較 酶09級(jí)臨床醫(yī)學(xué)課件_2六、激活劑對(duì)反應(yīng)速度的影響概念：使酶由無活性變?yōu)橛谢钚曰蚧钚栽黾拥奈镔|(zhì)稱為激活劑（activator）。分類：1.金屬離子：占大多數(shù)。另外還可有陰離子，如CI-。2.有機(jī)化合物。六、激活劑對(duì)反應(yīng)速

35、度的影響必需激活劑：酶促反應(yīng)所必需。多數(shù)金屬離子屬此類。它們往往與底物結(jié)合后才能被酶結(jié)合。非必需激活劑：能提高酶活性，但非必需。多數(shù)有機(jī)化合物屬此類。必需激活劑：酶促反應(yīng)所必需。多數(shù)金屬離子屬此類。它們往往與底七、酶活性測(cè)定和酶活性單位酶的活性是指酶催化化學(xué)反應(yīng)的能力，其衡量的標(biāo)準(zhǔn)是酶促反應(yīng)速度。酶促反應(yīng)速度可在適宜的反應(yīng)條件下，用單位時(shí)間內(nèi)底物的消耗或產(chǎn)物的生成量來表示。 酶的活性單位是衡量酶活力大小的尺度，它反映在規(guī)定條件下，酶促反應(yīng)在單位時(shí)間（s、min或h）內(nèi)生成一定量（mg、g、mol等）的產(chǎn)物或消耗一定數(shù)量的底物所需的酶量。 七、酶活性測(cè)定和酶活性單位酶的活性是指酶催化化學(xué)反應(yīng)的能

36、力，國際單位(IU)在特定的條件下，每分鐘催化1mol底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物所需的酶量為一個(gè)國際單位。 催量單位(katal)催量(kat)是指在特定條件下，每秒鐘使mol底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物所需的酶量。 kat與IU的換算： 1 IU=16.6710-9 kat國際單位(IU)催量單位(katal)kat與IU的換算： 第 四 節(jié) 酶 的 調(diào) 節(jié)The Regulation of Enzyme 第 四 節(jié) 酶 的 調(diào) 節(jié)The Regula酶活性的調(diào)節(jié)（快速調(diào)節(jié)）酶含量的調(diào)節(jié)（緩慢調(diào)節(jié)） 調(diào)節(jié)方式 調(diào)節(jié)對(duì)象 關(guān)鍵酶酶活性的調(diào)節(jié)（快速調(diào)節(jié)）酶含量的調(diào)節(jié)（緩慢調(diào)節(jié)） 調(diào)節(jié)方式 一 、酶活性的調(diào)節(jié)（一）酶原與酶

37、原的激活酶原 (zymogen)有些酶在細(xì)胞內(nèi)合成或初分泌時(shí)只是酶的無活性前體，此前體物質(zhì)稱為酶原。 酶原的激活在一定條件下，酶原向有活性酶轉(zhuǎn)化的過程。一 、酶活性的調(diào)節(jié)（一）酶原與酶原的激活酶原 (zymoge 酶原激活的機(jī)理酶 原分子構(gòu)象發(fā)生改變形成或暴露出酶的活性中心 一個(gè)或幾個(gè)特定的肽鍵斷裂，水解掉一個(gè)或幾個(gè)短肽在特定條件下 酶原激活的機(jī)理酶 原分子構(gòu)象發(fā)生改變形成或暴露出酶的活性中賴?yán)i天天天天甘異賴?yán)i天天天天纈組絲SSSS46183甘異纈組絲SSSS腸激酶胰蛋白酶活性中心胰蛋白酶原的激活過程賴?yán)i天天天天甘異賴?yán)i天天天天纈組絲SSSS46183甘異纈組 例如，胰蛋白酶原進(jìn)入小腸后，受腸

38、或胰蛋白酶本身的激活，第6位賴氨酸與第7位異亮氨酸殘基之間的肽鍵被切水解掉一個(gè)六肽，酶分子空間構(gòu)象發(fā)生改變，產(chǎn)生酶的活性中心，于是胰蛋白酶原變成了有活性的胰蛋白酶。除消化道的蛋白酶外，血液中有關(guān)凝血和纖維蛋白溶解的酶類，也都以酶原的形式存在。 例如，胰蛋白酶原進(jìn)入小腸后，受腸或胰蛋白酶本身的激活， 酶原激活的生理意義避免細(xì)胞產(chǎn)生的酶對(duì)細(xì)胞進(jìn)行自身消化，并使酶在特定的部位和環(huán)境中發(fā)揮作用，保證體內(nèi)代謝正常進(jìn)行。有的酶原可以視為酶的儲(chǔ)存形式。在需要時(shí)，酶原適時(shí)地轉(zhuǎn)變成有活性的酶，發(fā)揮其催化作用。消化酶;凝血酶 酶原激活的生理意義避免細(xì)胞產(chǎn)生的酶對(duì)細(xì)胞進(jìn)行自身消化，并使（二）變構(gòu)酶變構(gòu)效應(yīng)劑 (al

39、losteric effector)變構(gòu)激活劑變構(gòu)抑制劑 變構(gòu)調(diào)節(jié) (allosteric regulation) 變構(gòu)酶 (allosteric enzyme) 變構(gòu)部位 (allosteric site)一些代謝物可與某些酶分子活性中心外的某部分可逆地結(jié)合，使酶構(gòu)象改變，從而改變酶的催化活性，此種調(diào)節(jié)方式稱變構(gòu)調(diào)節(jié)。（二）變構(gòu)酶變構(gòu)效應(yīng)劑 (allosteric effect注意：1.活性可增加，也可減少。2.變構(gòu)酶也稱為別構(gòu)酶，這類調(diào)節(jié)也稱為別構(gòu)調(diào)節(jié)?！皠e構(gòu)”的意思是指與功能直接有關(guān)的部位（如：活性中心）不同的部位（即別的部位）。 注意：酶09級(jí)臨床醫(yī)學(xué)課件_2變構(gòu)酶常為多個(gè)亞基構(gòu)成的寡

40、聚體，具有協(xié)同效應(yīng) 變構(gòu)激活變構(gòu)抑制 變構(gòu)酶的形曲線S V 無變構(gòu)效應(yīng)劑 變構(gòu)酶常為多個(gè)亞基構(gòu)成的寡聚體，具有協(xié)同效應(yīng) 變構(gòu)（三） 酶的共價(jià)修飾調(diào)節(jié)共價(jià)修飾(covalent modification)在其他酶的催化作用下，某些酶蛋白肽鏈上的一些基團(tuán)可與某種化學(xué)基團(tuán)發(fā)生可逆的共價(jià)結(jié)合，從而改變酶的活性，此過程稱為共價(jià)修飾。 常見類型磷酸化與脫磷酸化（最常見）乙酰化和脫乙?；谆兔摷谆佘栈兔撓佘栈疭H與SS互變（三） 酶的共價(jià)修飾調(diào)節(jié)共價(jià)修飾(covalent modi 酶的磷酸化與脫磷酸化 -OHThrSerTyr酶蛋白H2OPi磷蛋白磷酸酶 ATPADP蛋白激酶ThrSerTyr-

41、O-PO32-酶蛋白 酶的磷酸化與脫磷酸化 -OHThr酶蛋白H2O二、 酶含量的調(diào)節(jié)二、 酶含量的調(diào)節(jié)酶09級(jí)臨床醫(yī)學(xué)課件_2第十八章維生素與微量元素（P433）第十八章維生素與微量元素（P433）維生素（vitamin）概念：維生素是機(jī)體維持正常功能所必需，但在體內(nèi)不能合成或合成量不足，必須由外界（食物）供給的一組低分子量有機(jī)物質(zhì)。分類：脂溶性維生素 特點(diǎn)：體內(nèi)儲(chǔ)存多，但也易中毒。水溶性維生素 特點(diǎn)：體內(nèi)儲(chǔ)存少，但也不易中毒。注意：維生素與激素的異同點(diǎn)。維生素（vitamin）概念：維生素是機(jī)體維持正常功能所必需脂溶性維生素:維生素A、維生素D、維生素E、維生素K 等水溶性維生素:維生素B

42、族、維生素c維生素B族-維生素B1、維生素B2 、維生素PP、維生素B6、泛酸、生物素、葉酸、維生素B12 等。脂溶性維生素: 第一節(jié) 脂溶性維生素 第一節(jié) 脂溶性維生素一、維生素A（一）化學(xué)本質(zhì)及性質(zhì)分類： 1.A1 - 視黃醇 2.A2 - 3-脫氫視黃醇胡羅卜素：可在小腸轉(zhuǎn)變?yōu)榉肿右朁S醇，所以稱為維生素A原。注意：維生素A在體內(nèi)的活性形式為視黃醇、視黃醛、視黃酸一、維生素A（一）化學(xué)本質(zhì)及性質(zhì)（二）生化作用及缺乏癥作用: 構(gòu)成視覺內(nèi)感光物質(zhì)缺乏癥：夜盲癥（二）生化作用及缺乏癥作用: 構(gòu)成視覺內(nèi)感光物質(zhì)在視覺內(nèi)由11-順視黃醛與不同的視蛋白組成視色素。而11-順視黃醛是由視黃醇轉(zhuǎn)化而來。視

43、色素有多種，以視紫紅質(zhì)為例：當(dāng)視紫紅質(zhì)感光時(shí)，11-順視黃醛在光異構(gòu)下轉(zhuǎn)變成全反順視黃醛，并引起桿狀細(xì)胞膜的Ca2+離子通道的開放，Ca2+迅速流入細(xì)胞并激發(fā)神經(jīng)沖動(dòng)，經(jīng)傳導(dǎo)到大腦后產(chǎn)生視覺。而大部分全反順視黃醛被還原為全反順視黃醇流入肝臟并轉(zhuǎn)變?yōu)?1-順視黃醇，而后再隨血流返回視網(wǎng)膜氧化成11-順視黃醛，并重新合成視色素。在視覺內(nèi)由11-順視黃醛與不同的視蛋白組成視色素。而11-酶09級(jí)臨床醫(yī)學(xué)課件_22.參與糖蛋白的合成：當(dāng)維生素A缺乏時(shí)，可導(dǎo)致糖蛋白合成的中間體的異常，低分子量的多糖-脂的堆積。2.參與糖蛋白的合成：當(dāng)維生素A缺乏時(shí)，可導(dǎo)致糖蛋白合成的中3.其它作用： 組織的發(fā)育、上皮的

44、正常分化；減輕致癌物質(zhì)的作用；抗氧化劑、消滅自由基等等。4.長期過量（超過需要量的1020倍）攝取會(huì)引起不良反應(yīng)甚至中毒。3.其它作用：二、 維生素D化學(xué)本質(zhì)和性質(zhì)維生素D為類固醇衍生物，由于體內(nèi)可生成相當(dāng)部分，目前認(rèn)為它也是一種類固醇激素。分類：D2（麥角鈣化醇）-植物中較高D3（膽鈣化醇）-動(dòng)物中較高，是人體所需的主要形式。二、 維生素D化學(xué)本質(zhì)和性質(zhì)酶09級(jí)臨床醫(yī)學(xué)課件_2維生素D2和D3的生成 維生素D2和D3的生成 兩種維生素D具有同樣的生理作用。人體主要從動(dòng)物食品中獲取一定量的維生素D3(它常與維生素A共同存在)，而植物中的麥角固醇除非經(jīng)過紫外線照射(轉(zhuǎn)變?yōu)榫S生素D2)，否則很難被人體吸收利用。正常成人所需要的維生素D主要來源于7-脫氫膽固醇的轉(zhuǎn)變。7-脫氫