第三章酶介绍

第三章酶第三章酶学习目标知识目标（一）阐述酶的概念和酶的组成。（二）概括酶的结构与功能及影响酶促反应上的因素。（三）描述酶与医学的关系。第三章酶学习目标能力目标（一）会运用影响酶促反应速度的因素来解释一些医疗现象。（二）能举例说明酶在疾病诊断和治疗上的应用。第一节概述一、酶的概念酶是由活细胞合成的、对其特异底物起高效催化作用的蛋白质。目前将生物催化剂分为两类;酶、核酶（脱氧核酶）酶所催化的反应称为酶促反应，反应中被酶作用的物质称为底物，生成的物质称为产物。酶所具有的催化能力称为酶活性，而酶失去催化能力称为酶的失活。第一节概述二、酶催化作用的特点(一）酶促反应具有极高的催化效率酶的催化效率通常比非催化反应高108～1020倍，比一般催化剂高107～1013倍。酶的催化不需要较高的反应温度。酶和一般催化剂加速反应的机理都是降低反应的活化能。酶比一般催化剂更有效地降低反应的活化能。第一节概述（二）酶促反应的高度特异性绝对特异性：一种酶、一种底物、一定的化学反应、生成一种产物相对特异性：一种酶、一类化合物或一种化学键立体结构特异性：一种酶、立体异构体中的一种第一节概述(三)反应温和性和高度不稳定性凡是能使蛋白质变性的因素均能影响酶的活性，甚至失活。(四)酶活性可调性可通过改变酶的合成和降解的速度来调节酶的含量，从而影响人体内代谢速度。第一节概述三、酶的命名和分类（一）酶的命名习惯命名方法依作用底物来命名。如淀粉酶、蛋白酶。依所催化的反应的类型命名，如脱氢酶、转移酶等。两个原则结合起来命名，如丙酮酸脱羧酶等。依酶的来源或其它特点来命名，如胃蛋白酶、胰蛋白酶等。第一节概述国际系统命名法系统名称包括底物名称、构型、反应性质，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+丙氨酸第一节概述（二）酶的分类（1）氧化还原酶类（2）转移酶类（3）水解酶类（4）裂解酶类(或裂合酶类)（5）异构酶类（6）合成酶类(或连接酶类)第二节酶的分子结构和功能一、酶的分子组成单纯酶：仅由蛋白质部分组成；结合酶(全酶)蛋白质部分：酶蛋白辅助因子金属离子小分子有机化合物结合酶只有在二者共同存在时，酶才有活性。第二节酶的分子结构和功能辅助因子分（按其与酶蛋白结合的紧密程度）辅酶:与酶蛋白结合疏松，可用透析或超滤的方法除去。辅基:与酶蛋白结合紧密，不能用透析或超滤的方法除去。二、酶的活性中心活性中心外必需基团必需基团活性中心内必需基团结合基团催化基团结合底物催化底物概念：酶与底物直接结合并发挥催化作用的区域。不参与活性中心构成，稳定酶分子的空间结构第二节酶的分子结构和功能活性中心外必需基团酶的活性中心多肽链底物分子活性中心内必需基团酶的活性中心催化基团结合基团三、酶原及酶原的激活酶原：无活性的酶前体。酶原的激活：从无活性的酶原转变为有活性的酶的过程。酶原激活的本质：酶活性部位形成或暴露的过程。激活剂：能使无活性的酶原激活的物质。第二节酶的分子结构和功能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第二节酶的分子结构和功能赖缬天天天天甘异赖缬天天天天缬组丝SSSS46183甘异缬组丝SSSS肠激酶胰蛋白酶活性中心胰蛋白酶原的激活过程酶原激活的生理意义1、保护产生她的组织细胞不受酶的作用而受损2、使酶在特定的环境中发挥作用。四、同工酶同工酶：可催化相同化学反应的一组酶，但这些酶的分子结构、理化性质及其免疫学特性均不同的醚类。第二节酶的分子结构和功能举例：乳酸脱氢酶同工酶（四亚基酶）的五种类型(LDH1～LDH5)骨骼肌型（M型）心肌型（H型）HHHHHHHMHHMMHMMMMMMMLDH1(H4)LDH2(H3M)DH3(H2M2)LDH4(HM3)LDH5(M4)第二节酶的分子结构和功能LDH的生理及临床意义①在代谢调节过程中起着重要的作用；②可解释发育过程中各阶段特有的代谢特征；③其酶谱的改变有助于对疾病的诊断；④可作为遗传标志，用于遗传分析研究中。心肌梗死和肝病病人血清LDH酶谱的变化1酶活性心肌梗死酶谱正常酶谱肝病酶谱2345第二节酶的分子结构和功能第二节酶的分子结构和功能五、酶活性的调节体内的物质代谢是由许多代谢途径组成的。每条代谢途径是一系列连续的酶促反应过程，其中一个或几个酶的活性可调节酶促反应的方向和速度称为关键酶或调节酶。关键酶催化单向不可逆反应，且反应速度最慢，称为限速酶。（一）酶活性调节1、变构调节是某些小分子化合物能与酶活性中心以外的某一部位特异性结合，引起酶分子空间构象的变化进而改变酶活性。2、化学修饰调节是在另外一种酶的作用下，酶蛋白多肽链上的某些基团发生可逆的共价改变，从而改变酶活性。第二节酶的分子结构和功能第二节酶的分子结构和功能（二）酶含量的调节体内酶含量的调节包括对酶合成与分解速度的调节。酶蛋白的合成可被诱导增加酶合成的量，或被阻碍减少酶合成的量，这是对代谢缓慢而长效的调节。细胞内的酶一旦被破坏，酶即被细胞内的蛋白水解酶所识别，降解成氨基酸。第三节酶的作用机理一、大幅度降低反应的活化能活化能：反应物分子从常态转变为容易发生的化学反应所需的能量。（酶可极大地降低反应所需的活化能）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第三节酶的作用机理二、中间产物学说酶的活性中心与底物定向结合生成酶—底物复合物，然后生成产物，并释放出酶。E+SE+PES酶底物酶-底物复合物产物第三节酶的作用机理三、诱导契合学说第四节影响酶促反应速度的因素酶促反应速度——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酶促反应速度曲线一、酶浓度当[S]＞＞[E]，几乎所有的酶均被S饱和→[ES]的情况下，则有：v∝[E]关系式为：v=K2[Et]0V[E]酶浓度对反应速度的影响第四节影响酶促反应速度的因素第四节影响酶促反应速度的因素二、底物浓度第四节影响酶促反应速度的因素1913年Michaelis和Menten提出反应速度与底物浓度关系的数学方程式，被称为米－曼氏方程式，简称米氏方程。[S]：底物浓度v：反应速度Vm：最大反应速度Ｋm：米氏常数[][]mmVKvSSKm——反应速度为最大反应速度一半时的[S]。单位是浓度单位：mol/L。VmaxV[S]KmVmax/2maxmaxmVV[]2K[]SSKm＝[S]第四章影响酶促反应速度的因素第四章影响酶促反应速度的因素1.Km等于酶促反应速度为最大反应速度一半时的底物浓度。2.Km可近似表示酶对底物的亲和力。Km越大，酶促反应速度为最大反应速度一半时的底物浓度则越大，亲和力越小，反应越不易进行；3.Km是酶的特征常数之一,同一酶对于不同底物有不同的Km值。第四节影响酶促反应速度的因素三、温度双重影响：低温状态下，温度升高，体系能量增高，酶促速度也升高；酶的本质是蛋白质，体系温度过高，可使酶空间结构发生变化，导致变性，从而酶促速度低。最适温度——酶促活性达最大时的环境温度。（37℃）低温可降低酶活性，但保护酶分子结构。如：低温保鲜及冬眠。第四节影响酶促反应速度的因素0.51.02.01.50102030405060Vmax0酶活性pH胃蛋白酶淀粉酶胆碱酯酶246810pH最适pH最适pH最适四、pH最适pH(pH最适)——酶促催化活性最大时的环境pH。各种酶均有其各自的pH最适注：pH最适不一定是pI第四节影响酶促反应速度的因素第四节影响酶促反应速度的因素五、激活剂激活剂：使酶由无活性变为有活性或由低活性变为高活性的物质。必需激活剂——A不存在时，酶无活性。如：金属离子可与E、ES结合，使酶激活；非必需激活剂——无A时酶也具有低活性，A可提高酶的催化活性。如：Cl-是淀粉酶的非必需激活剂五、抑制剂凡能引起酶的活性下降而不引起酶蛋白变性的物质称为抑制剂（常用I表）。根据抑制剂与酶的作用方式，可将其分为：抑制作用可逆抑制不可逆抑制竞争性抑制非竞争性抑制反竞争性抑制第四节影响酶促反应速度的因素(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,抑制剂不能用透析、超滤等方法去除。举例:有机磷化合物羟基酶重金属离子及砷化合物巯基酶解毒------二巯基丙醇(BAL)第四节影响酶促反应速度的因素有机磷化合物胆碱酯酶+HOE+HXPROR’OOXPROR’OOOE解磷定第四节影响酶促反应速度的因素二巯基丙醇第四节影响酶促反应速度的因素（一）可逆抑制剂抑制剂与酶以非共价键结合，在用透析去除抑制剂后，酶的活性可恢复。即酶与抑制剂结合是可逆的。第四节影响酶促反应速度的因素底物竞争抑制剂酶1、竞争性抑制抑制剂与底物结构相似，可与底物竞争酶的活性中心，阻碍酶与底物结合形成中间产物。第四节影响酶促反应速度的因素酶举例：竞争二氢叶酸合成酶四氢叶酸合成酶二氢叶酸四氢叶酸二氢喋呤啶对氨基苯甲酸谷氨酸＋＋竞争复方新诺明=新诺明+磺胺增效剂抗菌药合成细菌核酸必需辅酶H2NCOOHH2NSO2NHR对氨基苯甲酸磺胺类药物2、非竞争性抑制剂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,但酶-底物-抑制剂复合物（ESI）不能进一步释放出产物。底物底物非竞争性抑制剂第四节影响酶促反应速度的因素３、反竞争性抑制结合方式：E+SE+PES+IESI++ESESESIEP第四节影响酶促反应速度的因素第五节酶与医学的关系（一）酶与疾病的发生体内酶的异常可引起多种代谢障碍，导致疾病发生；1、遗传性疾病：酶蛋白先天性缺陷而引起的疾病。如白化病、蚕豆黄病、苯丙酮酸尿症。2、中毒性疾病：酶活性受抑制而引起的疾病。如有机磷农药中毒、重金属中毒、氰化物中毒。第五节酶与医学的关系（二）酶与疾病的诊断疾病产生后会产生各种临床症状，同时也发生一些生化指标的异常，各种环境中酶的种类及含量的异常，即可说明某些疾病的的状态；1、血清酶活性的测定通过测定血浆中的酶活性增减来判断的一种方法。如血清的功能性酶和非功能性酶的测定，LCAT、ALT的测定。第五节酶与医学的关系2、同工酶在临床诊断上的价值同工酶在不同的组织中含量和活性都不一样，测定这些酶的活性有助于临床诊断。（三）酶与疾病的治疗根据需要添加某种酶，可缓解机体不足的矛盾，缓解病症。1、帮助消化：胃蛋白酶、胰蛋白酶等。2、消炎抑菌：溶菌酶、木瓜蛋白酶等。3、防止血栓：尿激酶、纤溶酶等。4、治疗肿瘤：6-巯基嘌呤、氟尿嘧啶等。第五节酶与医学的关系(四)酶学方法用于临床检验1．酶法分析（即酶偶联测定法）：——是以酶为分析试剂，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。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。第五节酶与医学的关系3．工具酶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、定位分割与连接。再见！人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说“书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，培养逻辑思维能力；通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，培养文学情趣；通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。有许多书籍还能培养我们的道德情操，给我们巨大的精神力量，鼓舞我们前进。