生化-09級(jí)酶小分子合成大分子

新陳代謝的概

物質(zhì)代分解代 釋放能(大分子分解為小分子能量代滿滿足生命活動(dòng)需EnzymeEnzymeandCo-用量少而催化效率高

1如過(guò)氧化氫酶催化HO2分解的速Fe2+催化其分解速度的8.3×109倍2、高度特異的化學(xué)鍵，催化一定的化學(xué)反應(yīng)并產(chǎn)生一定的產(chǎn)物的特性稱為酶的特異性或?qū)Ｒ恍?。根?jù)酶對(duì)其底物結(jié)構(gòu)選擇的嚴(yán)格程度不同特異性分為三種：絕對(duì)特異性、相對(duì)特異性、異構(gòu)特異性相對(duì)特異相對(duì)特異性：酶作用于一類化合物或一種化學(xué)鍵，這種特異性稱相對(duì)特異性。相對(duì)特異性分為 絕對(duì)特異絕對(duì)特異性：酶只能作用于特定結(jié)構(gòu)的底物，進(jìn)行一種專一的反應(yīng)，生成一種特定 異構(gòu)特異性：酶僅作用于異構(gòu)體中的一種，酶對(duì)異構(gòu)物的這種選擇稱為立根據(jù)旋光異構(gòu)和幾何異構(gòu)的要求可分為旋光異構(gòu)特異性-精氨D-幾何異構(gòu)特異性：如延胡索酸酶僅催化反丁3、酶活性具可調(diào)節(jié)酶合成進(jìn)行誘導(dǎo)或阻遏作用對(duì)酶進(jìn)行的調(diào)節(jié)。因此體內(nèi)化學(xué)反應(yīng)得以有精確調(diào)控下進(jìn)行。依據(jù)

二、酶是蛋白現(xiàn)的人工合成（RNase-124AA）問題：核酶18年aster認(rèn)為酒的發(fā)酵是酵母(ast)細(xì)胞生命活動(dòng)的結(jié)果，細(xì)胞破裂則失去發(fā)酵作用。母中(inyeast),中文：酵素→酶EduardBuchner是第一位提出酵素可以TheNobelPrizeinChemistry1907"forhisbiochemicalresearchesandhisdiscoveryofcell-freefermentation"EduardLandwirtschaftlicheHochschule(AgriculturalCollege)Berlin,1860-1860- 1930年Northrop得到胃蛋白酶結(jié)1946年Sumner和Northrop獲Nobel化學(xué)TheNobelPrizeinChemistry"forhisdiscoverythatenzymescanbecrystallized"

"fortheirpreparationofenzymesandvirproteinsinapureform" JamesBatc

John

1/2ofthe 1/4ofthe 1/4oftheCornellUniversityIthaca,NY,USA1887-

RockefellerInstituteforMedicalResearchPrinceton,NJ,USA1897-

RockefellerInstituteforMedicalResearchPrinceton,NJ,USA1904-第二節(jié)酶的結(jié)構(gòu)與功能酶。如：乳酸脫氫酶由亞基H、M形成的四聚體。酶彼此聚合形成的多酶復(fù)合物。如：酸脫氫酶由于的融合，形成由一條多肽鏈組成卻具有多酶按其分子組成分為：（見圖單純酶（simpleenzyme）：僅由氨基酸殘基構(gòu)成結(jié)合酶（conjugatedenzyme）：由蛋白質(zhì)和非蛋單純酶結(jié)合(全酶

酶蛋輔助因

金屬離

金屬 輔金屬激活有機(jī)小分 輔輔助因子最為多見的是金屬離子含金屬離子的酶分為金屬酶：金屬離子與酶結(jié)合緊密,提取的過(guò)程中不易丟失,黃嘌呤氧化酶等。金屬激活酶：金屬離子雖為酶的活性所必需，卻不與酶直接結(jié)合，而是通過(guò)底物相連接。這類酶稱為金屬激活酶。如己糖激酶等。金屬離子在全酶中的作①傳電子：催化反應(yīng)、傳遞電子。架橋梁作為連接酶與底物的橋梁，便于酶對(duì)底物起作用。③穩(wěn)構(gòu)象：穩(wěn)定酶的構(gòu)象所必需④降斥力：斥力。小分子有機(jī)化合物在全酶中的作用輔助因子按其與酶蛋白結(jié)合的緊密程度與作用特點(diǎn)分為：輔酶和輔基。（透析法）輔酶：與酶蛋白結(jié)合疏松，可以用透析或超濾的方法除去。在兩個(gè)酶促反應(yīng)中充當(dāng)質(zhì)子或基團(tuán)供體和受體的作用。如NADNADPFAD、FMN、生物酶的活性中心：酶的必需基團(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)、能與底物特異地結(jié)合并將底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物，這一區(qū)域稱為酶的活性中心或活性部位。（見圖）。酶的必需基團(tuán)為必需基團(tuán)。酶活性中心內(nèi)的必 有兩種結(jié)合基團(tuán)與酶的一定構(gòu)象形成復(fù)合物；催化基團(tuán)，其作用是影響底物中某些化學(xué)鍵的穩(wěn)定性，催化底物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)并將其轉(zhuǎn)變成產(chǎn)物。酶活性中心外的必需基團(tuán)不參與活性中心的酶原：無(wú)活性酶的前體稱為酶酶原的激活的機(jī)制近N個(gè)或幾個(gè)特定的肽鍵斷裂—→分子構(gòu)象改—酶的活性中心形成(酶的活性中心或 程)。舉例：胰蛋白酶原（見圖酶可極大地降低反應(yīng)所需的活化11——E+E+

E+ E+2、酶為什么具有專一性 誘導(dǎo)契合假（*鎖鑰學(xué)說(shuō)*三點(diǎn)附著說(shuō)補(bǔ)結(jié)合，這一過(guò)程稱為酶—底物結(jié)合的誘導(dǎo)契合假說(shuō)。見圖）1、“張力”與“形變同樣底物分子也會(huì)發(fā)生變形，使底物分鍵心.一方面底物在酶活性中心的有效濃度大大增加，有利于提高反應(yīng)速度。另一方面，由于活性中心的結(jié)構(gòu)和相關(guān)基團(tuán)的誘導(dǎo)和定向作用，使底物分子中參與使酶促反應(yīng)具有高效率和專一性特點(diǎn)。3、多元催4、表面效之間形成水化膜，有利于酶與底物的密切接觸。一種酶的催化反應(yīng)常常是多種催化機(jī)制的綜合作用，所以酶促反應(yīng)具有極高的催化效率。第三節(jié)酶促反應(yīng)的速度和影響酶促反（一）酶反應(yīng)速度的測(cè) 影響酶反應(yīng)速度的因素底物濃度、酶濃度、溫度、、抑制劑、激活劑等。在其因素不變的情況下，底物濃度的變化對(duì)反應(yīng)速度的影響（見圖）解釋酶促反應(yīng)中底物濃度和反應(yīng)速度關(guān)系可用：中間產(chǎn)物學(xué)說(shuō)。酶反應(yīng)速度與底物濃度的關(guān)用中間產(chǎn)物學(xué)說(shuō)解釋底物濃度與反應(yīng)速度關(guān)系曲線的二相現(xiàn)象S+E ES

E+ Km+（ Km+[S]的曲線，研究酶的動(dòng)力學(xué)，得出V[S]的數(shù)學(xué)公式，稱米-曼方程式Km米-米-（1）根據(jù)中間產(chǎn)物學(xué)（（2）將反應(yīng)過(guò)程限于初速度，[S]超過(guò)[E][S]的變化在測(cè)定初速度的過(guò)程中可忽略不 底 中間產(chǎn) 產(chǎn)ES的生成速度=K1([E]-[ES]) ---ES的分解速度=K2[ES]+K3 ---當(dāng)反應(yīng)處于穩(wěn)態(tài)時(shí)，ES的生成速度=ES的分解速度，K1([E]-[ES])[S]=K2[ES]+K3經(jīng)整理([E]-[ES])[S]/[ES]=（K2+K3）/ Km=（K2+K3）/ Km為米氏常數(shù)，[ES]=[E][S]/(Km+[S] ---由于反應(yīng)速度取決于單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)物P的生成量，所V=K3將（5）式代入得 V=K3[E][S]/(Km+[S] ---當(dāng)?shù)孜餄舛群芨?，所有的酶都與底物生成中間產(chǎn)物（即][]時(shí)，反應(yīng)達(dá)最大速度。即max=3[=3[] 代入（6）式，得米氏方程式：VVmaxV=————Km+（二）Km與Vmax的意促反應(yīng)速度為最大速度一半時(shí)的底物濃度米氏方程式變換為整理整理得Km、在K2》K3特定情況下，Km=K2/K1，近似于ES的解離常數(shù)Ks，但不等同Ks。K表示酶對(duì)底物的親和力。Km值愈小，酶與底物的親和力愈大，酶的催化活性高，不要很高的底物催化活性低。、Km值是酶的特征性常數(shù)之一，只與酶的結(jié)構(gòu)，酶所催化的底物和反應(yīng)環(huán)境（如溫度，pH,離子強(qiáng)度）有關(guān)，與酶的濃度無(wú)關(guān)。不同的酶，Km值不同（見表）。范圍在16—10-2mmol／L之~~些酶的Km酶乳酸脫氫酸脫氫葡萄糖-6-磷酸脫氫β半乳糖苷底酸酸44、Vmax是酶完全被底物飽和時(shí)的反應(yīng)速度，動(dòng)力學(xué)常數(shù)3稱為酶的轉(zhuǎn)換數(shù)，其定義是：當(dāng)酶被底物充分飽和時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)每個(gè)酶（或酶活性中心）催化底物轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)物的分子數(shù)。（三）K（三）Km值和Vmax為了準(zhǔn)確又方便，許多學(xué)者將米曼方程式變換成直線形式，其中林貝氏（-rk作圖法）雙倒數(shù)作圖法應(yīng)用最廣。取米-曼方程式兩邊倒數(shù)，得下式1/V1/[S]作圖，即得一條直線（見圖此外，還有Hanes作圖法斜率-

二、二、 酶濃度對(duì)反應(yīng)速度的影四、pH四、pHpH影響極性基兩者有本質(zhì)區(qū)別（一）（一）抑制劑根據(jù)其作用的選擇性不同分為兩類專一性抑制劑：它僅僅與活性中心的有關(guān)基團(tuán)反應(yīng)機(jī) 、敵百蟲、1059等非專一性抑制劑：它可以和一類或幾類基團(tuán)反應(yīng)路易士（二）（二）可逆性抑制作用：是指抑制劑以非共價(jià)鍵與酶或酶-性降低或喪失。這類抑制劑采用透析、超濾等方法可除去，使酶恢性?？赡嫘砸种谱饔每煞譃槿N類型①競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用、②非競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用③反競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用1、競(jìng)爭(zhēng)性抑制作競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用抑制劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)與底物相似，能與底物竟?fàn)幟富钚灾行?，從而阻礙酶與底物結(jié)合形成中間產(chǎn)物，這種抑制作用稱競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用）抑制程度取決于抑制劑與酶的相對(duì)親和力與底物濃度的相對(duì)比例提高底物的競(jìng)爭(zhēng)能力來(lái)消除。動(dòng)力學(xué)參數(shù)特點(diǎn)：Vmax不變,Km增大（見圖斜率KmVmax舉例制。（見圖）③一些抗癌藥物（如5-F、6-MP）的抗癌作用機(jī)制也是競(jìng)爭(zhēng)性抑制。(對(duì)氨基苯甲酸22非競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用：抑制劑與酶活性中心外影響酶對(duì)底物的催化作用，使酶底物—抑制劑復(fù)合物不能進(jìn)一步釋放出產(chǎn)物。這種抑制作用稱為非競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用。見圖）動(dòng)力學(xué)參數(shù)特點(diǎn)：Vmax減小，Km不變(見圖Vmax減小，Km不

舉例①別嘌呤醇（非競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用來(lái)抑制黃嘌呤氧化酶，從而降低尿酸的生成）②質(zhì)子化叔胺（R-NH3+類化合物是乙酰膽堿酯酶的非競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑。3、反競(jìng)爭(zhēng)性抑制作反競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用抑制劑僅與酶和底物形成的中間產(chǎn)物（S）結(jié)合，使中間產(chǎn)物ES的量下降，既減少?gòu)闹虚g產(chǎn)物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物的量，也減少?gòu)闹虚g產(chǎn)物解離出游離酶和底物的量，這種抑制作用稱為反競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用。（見圖）動(dòng)力學(xué)參數(shù)特點(diǎn)：Vmax及Km都減?。ㄒ妶DVmax及Km都減酶的激活劑酶活性：是指酶催化化學(xué)反應(yīng)的能力酶活性的衡量標(biāo)準(zhǔn)是酶促反應(yīng)速度的大小的產(chǎn)物或消耗一定數(shù)量的底物所需的酶量。催化1μmol底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物所需的酶量為一個(gè)國(guó)1催量（1kat）是指在特定條件下，每秒鐘使Kat與IU的換算：1IU＝16.67×10-酶的調(diào)

酶含量的調(diào)

變構(gòu)調(diào)一、酶活性的調(diào)多酶體系：細(xì)胞中的一些酶催化的反應(yīng)常常成 反物正好是后一個(gè)酶反應(yīng)的底物，以這種方式限速酶最慢，控制著整個(gè)代謝通路進(jìn)行速度的酶促，催化此步反應(yīng)關(guān)鍵酶。（一）酶原：無(wú)活性酶的前體稱為酶酶原的激活的機(jī)制近N個(gè)或幾個(gè)特定的肽鍵斷裂—→分子構(gòu)象改—酶的活性中心形成(酶的活性中心或 程)。舉例：胰蛋白酶原（見圖酶原的激活的意義 （二）（二）構(gòu)激活效應(yīng)。構(gòu)抑制效應(yīng)。（三）（三）酶的共價(jià)修飾的概酶蛋白肽鏈上的一些基團(tuán)可與某種化學(xué)基這一過(guò)程稱為酶的共價(jià)修飾與脫甲基化、腺苷化與脫腺苷化，以及—SH三、同工同工酶：學(xué)會(huì)的分子結(jié)構(gòu)、理化性質(zhì)乃至免疫學(xué)性質(zhì)不同的一組酶。）舉例：①乳酸脫氫酶LDH（四聚體亞基：骨骼肌型亞基（M）和心肌型亞基（類型：LDH1（H4）、LDH2（3M）、LDH3（H2M2）、LDH4（HM3）、各種不同組 含量與分布比例不同（見圖②肌酸激酶（二聚體骨骼肌中含CK3（MM型CK2僅見于心肌同工酶的意義：臨 （見圖第五節(jié) 名與分一、酶名國(guó)際系統(tǒng)命名法舉例見二、酶的分類與 （EnzymeCommittee,EC）根據(jù)AH2+ A+脫氫酶類：催化直接從底物上脫氫的反應(yīng)AH2 氧化酶①催化底物脫氫，氧化生成AH2+O2A+H2O2（需FAD或②催化底物脫氫，氧化生成2AH2+O22A+過(guò)氧化物ROO+ RO+H2O+O2加氧酶（雙加氧酶和單加氧酶2O 2

RH+O2+還原型輔助因 ROH+H2O+氧化型輔助因（又稱羥化酶轉(zhuǎn)移酶類：催化化合物中某些基團(tuán)的轉(zhuǎn)移A·X+BA水解酶類：催化加水分解作用AB+ AOH+裂解酶類：催化非水解性地除去基團(tuán)而形成雙鍵的反

+

+

+異構(gòu)酶：催化各種異構(gòu)體之間的互 B常見的有消旋和變旋、醛酮異構(gòu)、順反異構(gòu)和變位酶類合成酶類：催化有ATP參加的合成反應(yīng)A+B+ A·B+ADP乳酸脫氫酶

第1大類，氧化還原第1亞類，氧化基團(tuán)第1亞亞類，H受體為該酶在亞亞類中的流：系統(tǒng)名慣用名。系統(tǒng)名酸++ 酸+H+H+乳酸：NAD+氧化還原慣用名：只取一個(gè)較重要的底物名稱和反應(yīng)類型乳酸脫氫乳酸：NAD+氧化乳酸脫氫

一些 名舉推薦名稱系統(tǒng)名 催化反ECEC

L-α-酮

α-+NH3+NADHL-天冬氨酸+α-酮戊 +L-EC

L-+H2OL-+尿素的（治療藥物的~~些酶的Km酶乳酸脫氫酸脫氫葡萄糖-6-磷酸脫氫β半乳糖苷底酸酸(對(duì)氨基苯甲酸TheNobelPrizeinChemistry1907"forhisbiochemicalresearchesandhisdiscoveryofcell-freefermentation"EduardLandwirtschaftlicheHochschule(AgriculturalCollege)Berlin,1860- 1930年Northrop得到胃蛋白酶結(jié)1946年Sumner和Northrop獲Nobel化學(xué)TheNobelPrizeinChemistry"forhisdiscoverythatenzymescanbe