酶123PPT课件

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1、酶(enzyme)：生物活细胞产生的具有催化作用的蛋白质，又称为生物催化剂。核酶(ribozyme)：具有催化作用的核酸。酶(E)与酶的底物(S)、酶的本质、酶促反应第一节 酶的分子结构与活性中心第1页/共65页酶的存在形式：酶的存在形式： 多功能酶：(multifunctional enzyme) 多酶体系：(multienzyme system) 寡聚酶：(oligomeric enzyme) 只由一条多肽链构成的酶由多个相同或不同亚基以非共价键连接的酶由几种不同功能的酶彼此聚合形成的多酶复合体一条多肽链具有多种催化功能的酶，也称串联酶 单体酶：(monomeric enzyme)第2页/

2、共65页酶单纯酶结合酶（全酶）辅助因子决定酶反 应的特异性传递电子、质子和化学基团等酶蛋白辅基辅酶一、酶的分子组成：第3页/共65页酶的辅助因子：辅酶与辅基蛋白质辅酶无机金属离子：Mg2+、Cu2+、Fe2+等小分子有机物：维生素、铁卟啉等第4页/共65页辅酶或辅基名称辅酶或辅基名称 所含维生素所含维生素 转移基团或原子转移基团或原子TPP维生素B1羟乙基FMN维生素B2氢原子(电子)FAD同上同上NAD+烟酰胺（VPP）同上NADP+同上同上磷酸吡哆醛吡哆醛（VB6）氨基辅酶A(CoA)泛酸酰基生物素生物素二氧化碳四氢叶酸叶酸一碳单位钴胺素辅酶类维生素B12甲基硫辛酸硫辛酸酰基和氢原子含B族

3、维生素的辅酶(或辅基)及其在催化中的作用第5页/共65页 必需基团必需基团：酶分子中与酶活性相关、为酶活性所必需的基团羟基、巯基、咪唑基和羧基活性中心内必需基团结合和催化S活性中心外必需基团维持酶构象二、酶的活性中心第6页/共65页酶分子上，与酶活性相关的必需基团在一级结构相距很远，在空间结构彼此靠近，形成能与底物特异结合并将底物转化为产物的区域，这一区域称为酶的活性中心。结合基团催化基团第7页/共65页第8页/共65页n溶菌酶的活性中心 溶菌酶的活性中心是一裂隙，可以容纳肽多糖的6个单糖基（A，B，C，D，E，F），并 与 之 形 成 氢 键 和 v a n derwaals力。 催化基团是

4、35位Glu，52位Asp； 101位Asp和108位Trp是结合基团。第9页/共65页第二节 酶促反应特点与机制一、酶不同与一般催化剂的特点： 酶催化效率极高 高度不稳定性 酶促反应具有高度特异性 酶催化活力的可调性第10页/共65页酶的特异性可分为三种类型： 立体异构特异性 绝对特异性 相对特异性第11页/共65页二、酶促反应的机制酶作用特异性的机制诱导契合学说 第12页/共65页1. 底物浓度S2. 酶的浓度E 3. 温度（T） 4. pH值5. 激活剂（A）6. 抑制剂（I）第三节 酶促反应动力学第13页/共65页一、底物浓度对反应速度的影响第14页/共65页第15页/共65页反应速度

5、V与底物浓度S的关系：1913年，Michaelis和Menten提出米-曼方程式米氏方程：V =Km+SVmaxSKm 米氏常数Vmax最大反应速度第16页/共65页1. = 1/2 Vmax， Km = S， Km单位：mol/L米氏常数米氏常数Km的意义：的意义：2. Km 可以近似地代表E与S的亲和力（Km越小，E与S亲和力越大；反之，亲和力越小）3. Km是酶的特征性常数（酶的种类不同，Km值不同） Km是酶促反应速度为最大反应速度一半时的底物浓度第17页/共65页Km值和Vmax值的求法 双倒数作图法（林贝氏作图法）（y = a x + b）v1=VmaxKm.S1+1Vmax第1

6、8页/共65页二、酶浓度对酶促反应速度的影响当S E时，则V E（正比）第19页/共65页三、温度对酶促反应速度的影响双重性最适温度：使V达到最大时的反应温度（不是酶的特征性常数）第20页/共65页四、pH对酶促反应速度的影响 影响酶侧链基团、底物、辅助因子等的解离程度 体外实验选取适当缓冲液最适pH酶促反应速度达到最大时的溶液的pH第21页/共65页五、激活剂增强酶活性的物质激活剂能使酶活性提高的物质 Cl唾液淀粉酶六、抑制剂使酶活性下降但又不使酶蛋白变性的物质 第22页/共65页 不可逆抑制作用可逆性反竞争性抑制作用竞争性抑制作用非竞争性抑制作用 非专一性：某些重金属离子 专一性：有机磷农

7、药等第23页/共65页（一）不可逆抑制作用（一）不可逆抑制作用概念：概念：抑制剂与酶活性中心必需基团共价结合，不能用抑制剂与酶活性中心必需基团共价结合，不能用透析、超滤透析、超滤等物理方法等物理方法将其除去恢复酶活性。将其除去恢复酶活性。常见抑制剂：常见抑制剂： 巯基酶抑制剂（如某些重金属离子、路易士气巯基酶抑制剂（如某些重金属离子、路易士气等）等） 解毒：解毒：二巯基丙醇二巯基丙醇 丝氨酸酶抑制剂（如有机磷农药）丝氨酸酶抑制剂（如有机磷农药） 解毒：解毒：解磷定解磷定第24页/共65页胆碱酯酶的失活与复活胆碱酯酶的失活与复活第25页/共65页乙酰胆碱 + H2O胆碱 + 乙酸胆碱酯酶有机磷杀

8、虫剂胆碱能神经兴奋中毒（肌肉震颤、瞳孔缩小、流涎、多汗、呼吸困难）有机磷农药的中毒机理：第26页/共65页概念：抑制剂与酶非共价结合，可用透析、 超滤等方法除去而恢复酶活性。类型：竞争性抑制作用 非竞争性抑制作用 反竞争性抑制作用（二）可逆性抑制作用第27页/共65页1. 竞争性抑制竞争性抑制 抑制剂与底物结构相似，两者竞争与酶的活性中心结合，当抑制剂与酶结合后，可以干扰酶与底物的结合，使酶的催化活性降低。 EEE第28页/共65页竞争性抑制特点：竞争性抑制特点：（1）抑制剂与底物的结构相似；）抑制剂与底物的结构相似；（2）抑制剂与底物相互竞争与酶活性中心结合；）抑制剂与底物相互竞争与酶活性中

9、心结合；（3）抑制程度取决于）抑制程度取决于I/ S相对比例；相对比例；（4）增加底物浓度，可以减少或解除抑制作用；）增加底物浓度，可以减少或解除抑制作用；（5）Km值增大，值增大，Vmax值不变值不变 第29页/共65页 1Vm 1Km-Km增大Vm不变竞争性抑制作用第30页/共65页竞争性抑制作用举例：竞争性抑制作用举例：丙二酸对琥珀酸脱氢酶的竞争性抑制作用丙二酸对琥珀酸脱氢酶的竞争性抑制作用第31页/共65页COOHH2NPABA(对氨基苯甲酸)SO2NHRSN（磺胺类药）H2N 磺胺类药物对二氢叶酸合成酶的竞争性抑制作用磺胺药与PABA相互竞争与FH2合成酶结合第32页/共65页抑制敏

10、感细菌的生长、繁殖 PABA二氢蝶呤谷氨酸FH2合成酶磺胺类药物（-）FH2FH2还原酶MTX（-）FH4结构相似结构相似磺胺类药物的抑菌机理（氨甲蝶呤）蛋白质核酸第33页/共65页 抑制剂与活性中心以外的必需基团相结合，使酶的构象改变而失去活性，称为非竞争性抑制作用。2、非竞争性抑制、非竞争性抑制EEEE第34页/共65页（1）底物和抑制剂结构不相似（2）底物和抑制剂可同时与酶的不同部位相结合（3）抑制程度只取决于I（4）增加S不能去除抑制作用（5）Km值不变，Vmax值降低 非竞争性抑制特点：非竞争性抑制特点：第35页/共65页 1Vm 1KmKm不变Vm变小非竞争性抑制作用第36页/共6

11、5页 这类抑制剂只可与ES复合物结合，不能与E直接结合,主要抑制催化功能, 不影响底物结合位点. E + SESE + PEIS+I3、反竞争性抑制、反竞争性抑制第37页/共65页反竞争性抑制作用 1Vm 1KmKm变小Vm变小第38页/共65页各种可逆性抑制作用的比较各种可逆性抑制作用的比较 竞争性抑制竞争性抑制非竞争性抑制非竞争性抑制反竞争性抑制反竞争性抑制I 结合的对象结合的对象EE、ESESKm变化变化增大增大不变不变减小减小Vmax变化变化不变不变降低降低降低降低第39页/共65页难以测定，常用的衡量方式： 酶在最适条件下，单位时间内，单位体积中底物的减少量或产物的生成量。酶的活性单

12、位： Kat单位：每秒钟转化1mol底物所需的酶量 1 Kat=1mol/sec 1 IU16.6710-9Kat国际单位（IU）：每分钟转化1mol底物所需的酶量为一个国际单位（1IU），即1mol/min七、酶活性测定：第40页/共65页A B C DE1活性低 E2 活性高 E3活性高 整个代谢途径中催化单向反应、速度较慢的酶：关键酶或限速酶代谢途径：代谢途径：第四节 酶的调节第41页/共65页 体内一些代谢物（变构效应剂）与酶蛋白分子活性中心以外的某一部位可逆地结合，引起酶蛋白分子构象变化，从而改变酶的活性，又称变构调节。1. 概念变构酶（别构酶）变构部位变构效应剂（变构激活剂、变构抑

13、制剂）第42页/共65页2. 别构调节的机制第43页/共65页E活性中心变构中心E变构效应剂酶结构改变（激活或抑制） 酶活性改变第44页/共65页 防止产物过多 代谢物合理调配和有效利用3. 别构调节的意义细胞水平常见的一种快速调节。第45页/共65页1. 概念: 酶蛋白肽链上一些基团在酶的催化下与某些化学基团发生可逆的共价结合，从而改变酶活性。 第46页/共65页2.共价修饰类型：共价修饰类型：（1）磷酸化与脱磷酸（最常见）磷酸化与脱磷酸（最常见）（2）乙酰化与脱乙酰）乙酰化与脱乙酰（3）甲基化与去甲基）甲基化与去甲基（4）腺苷化与脱腺苷）腺苷化与脱腺苷 （5）SH与与-S-S互变互变第47

14、页/共65页ThrSerTyrThrSerTyr蛋白激酶蛋白磷酸酶ATPPiADPH2O酶蛋白磷酸化的酶蛋白-OH-O-PO3H2酶的磷酸化与脱磷酸化无活性 (低活性)有活性 (高活性)第48页/共65页cAMP信号与糖原降解 第49页/共65页1. 酶蛋白合成的诱导与阻遏 诱导剂、诱导作用 阻遏剂、阻遏作用2. 酶降解的调控第50页/共65页酶原(zymogen)：无活性的酶前体酶原激活:酶原转化为有活性的酶的过程 四、酶原与酶原的激活酶原激活的实质：活性中心的形成与暴露意义：（1）保护自身 （2）酶的储存形式第51页/共65页五、同工酶催化同一化学反应，但酶分子的组成、理化性质、免疫学性质

15、及电泳行为等都不同的一组酶。乳酸脱氢酶（LDH）同工酶：LDH1LDH2LDH3LDH4LDH5H4H3MH2M2HM3M4第52页/共65页人体某些组织LDH同工酶电泳图谱意义：第53页/共65页第五节 酶的命名、分类与活性测定 一、酶的命名： 习惯命名法 系统命名法 第54页/共65页第六节 酶与医学的关系 酶与某些疾病发生的关系 酶在疾病诊断上的应用 酶在疾病治疗中的应用第55页/共65页The end第56页/共65页酶促反应高效性机制：有效降低活化能第57页/共65页第58页/共65页急性胰腺炎是胰酶在胰腺内被激活后引起胰腺组织自身消化的化学性炎症。临床以急性上腹痛、恶心、呕吐、发热

16、、血与尿淀粉酶增高为特点。 第59页/共65页PKU患者苯丙氨酸羟化酶缺陷智力低下，60%患儿有脑电图异常，头发细黄，皮肤色淡和虹膜淡黄色，惊厥，尿有“发霉”臭味或鼠尿味。第60页/共65页皮肤乳白色，毛发淡黄或银白色，瞳孔淡红，虹膜淡灰或淡红，半透明视网膜缺乏色素。白化病酪氨酸酶缺陷第61页/共65页蚕豆病G6PDH缺陷症第62页/共65页 血清转氨酶活性，临床上可作为疾病诊断和预后的指标之一。AST(GOT)、ALT (GPT)的临床意义急性肝炎患者血清ALT活性显著升高；心肌梗死患者血清AST明显升高。正常成人各组织中AST和ALT活性（单位/g湿组织）组织组织GOTGPT 心心1560007100肝肝14200044000骨骼肌骨骼肌990004800肾肾9100019000组织组织GOTGPT 胰腺胰腺脾脾肺肺血清血清280002000140001200100007002016ASTALTASTALT第63页/共65页降纤酶具有溶栓，预防血栓形成以及改善微循环的特性。 五步蛇蛇毒 血凝酶具有类凝血酶活性或促凝血酶原激酶活性 两种酶的活性成分均是丝氨酸蛋白酶第64页/共65页感谢您的观看！第65页/共65页