1、Wang-Kai Fang, PhD（方王楷）Department of biochemistry and Molecular BiologyShantou University Medical College 第 三 章酶Enzyme第1頁(yè)磨粉 去糠 打壞 酶應(yīng)用比酶研究含有更長(zhǎng)歷史成酒 發(fā)酵 裝瓶麥芽 萌發(fā) 浸潤(rùn)酶參加細(xì)胞內(nèi)全部代謝路徑第2頁(yè)生物化學(xué)是在處理Liebig和Pasteur關(guān)于發(fā)酵本質(zhì)著名論中產(chǎn)生。巴斯德（Pasteur）李比希（Leibig）“活力論”第3頁(yè)1897年，比希納（Buchner)發(fā)覺(jué)磨碎酵母細(xì)菌或無(wú)細(xì)胞酵母抽提液也能和酵母細(xì)菌一樣，將糖轉(zhuǎn)變成酒精和二氧化碳，這么

2、才把爭(zhēng)論統(tǒng)一起來(lái)。當(dāng)初認(rèn)為引發(fā)發(fā)酵是酵母細(xì)胞中一個(gè)叫酵素物質(zhì)，現(xiàn)在稱(chēng)為酶（Enzyme)。酶發(fā)覺(jué)The Nobel Prizein Chemistry 1907第4頁(yè)Sumner 對(duì)酶發(fā)覺(jué)有重大貢獻(xiàn)溫度時(shí)間進(jìn)行酶反應(yīng)試管SumnerUrease crystal(1926)Discovering Enzyme (1991) p.82第5頁(yè)1982年，Thomas Cech從四膜蟲(chóng)rRNA前體加工研究中首先發(fā)覺(jué)rRNA前體本身含有自我催化作用，提出核酶(ribozyme)概念。1983年S.Altman等研究RNaseP（20%蛋白質(zhì)和80%RNA），發(fā)覺(jué)RNaseP中RNA可催化E. coli

3、tRNA前體加工1995年，Jack W.Szostak研究室首先報(bào)道了含有DNA連接酶活性DNA片段，稱(chēng)為脫氧核酶(deoxyribozyme)。Thomas Cech University of Colorado, USA Sidney Altman Yale University, USA 第6頁(yè)酶概念酶是生物體活細(xì)胞產(chǎn)生含有特殊催化活性和特定空間構(gòu)象生物大分子，包含蛋白質(zhì)及核酸。酶是一類(lèi)含有高效率、高度專(zhuān)一性、活性可調(diào)整生物催化劑。第7頁(yè)丙糖磷酸異構(gòu)酶（TIM）三維結(jié)構(gòu)飄帶圖和半透明蛋白表面圖顯示。丙糖磷酸異構(gòu)酶是經(jīng)典TIM桶折疊，圖中用不一樣顏色來(lái)表示該酶中所含有兩個(gè)TIM桶折疊結(jié)構(gòu)

4、域。第8頁(yè)第一節(jié)酶分子結(jié)構(gòu)與功效The Molecular Structure and Function of Enzyme 第9頁(yè)酶分類(lèi)：?jiǎn)误w酶(monomeric enzyme)： 由單條肽鏈組成,僅含有三級(jí)結(jié)構(gòu)酶。寡聚酶(oligomeric enzyme)： 由多個(gè)相同或不一樣亞基以非共價(jià)鍵連接組成酶。蛋白激酶A、磷酸果糖激酶-1 4個(gè)亞基溶菌酶（英文名稱(chēng)：Lysozyme）是一個(gè)分子量為14.4kDa酶，它經(jīng)過(guò)催化肽聚糖中N-乙酰胞壁酸和N-乙酰氨基葡萄糖殘基間和殼糊精中N-乙酰葡糖胺殘基間1,4-鏈水解，而破壞細(xì)菌細(xì)胞壁。第10頁(yè) (multienzyme system)： 由幾個(gè)

5、不一樣功效酶彼此聚合形成多酶復(fù)合物。多酶體系丙酮酸脫氫酶復(fù)合體（Pyruvate dehydrogenase complex；PDH complex）是生物體內(nèi)催化丙酮酸轉(zhuǎn)變成乙醘輔酶A之反應(yīng)三種酶及五種輔酶組合。第11頁(yè)一些多酶體系在進(jìn)化過(guò)程中因?yàn)榛蛉诤希鞣N不一樣催化功效存在于一條多肽鏈中，這類(lèi)酶稱(chēng)為多功效酶。由單肽鏈組成，含有若干個(gè)酶活性結(jié)構(gòu)域多功效酶或串聯(lián)酶(multifunctional or tandem enzyme)：脂肪酸合酶（Fatty acid synthase）是一個(gè)含有各種功效酶系統(tǒng)，在哺乳動(dòng)物中，其分子量高達(dá)272kDa。在脂肪酸合酶中，底物和中間產(chǎn)物分子在各個(gè)功

6、效結(jié)構(gòu)域（能夠位于同一酶分子，也能夠位于不一樣酶分子）中傳遞直到完成脂肪酸整個(gè)合成過(guò)程。第12頁(yè)一、 酶分子組成蛋白質(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)單純酶 (simple enzyme)結(jié)合酶 (conjugated enzyme)第13頁(yè)*各部分在催化反應(yīng)中作用酶蛋白決定反應(yīng)特異性輔助因子決定反應(yīng)種類(lèi)與性質(zhì)金屬酶(metalloenzyme)金屬離子與酶結(jié)合緊密，提取過(guò)程中不易丟失。 金屬激活酶(metal-activated enzyme) 金屬離子為酶活性所必需，但與酶結(jié)合不甚緊密。 【羧基肽酶、黃嘌

7、呤氧化酶】【己糖激酶、肌酸激酶】第14頁(yè)一些金屬酶和金屬激活酶 金屬酶金屬離子 金屬激活酶金屬離子 過(guò)氧化氫酶Fe2+丙酮酸激酶K+、 Mg2+ 過(guò)氧化物酶Fe2+丙酮酸羧化酶Mn2+、Zn2+ 谷胱甘肽過(guò)氧化物酶Se2+蛋白激酶Mg2+、Mn2+ 固氮酶Mo2+己糖激酶Mg2+核糖核苷酸還原酶Mn2+磷脂酶CCa2+羧基肽酶Zn2+細(xì)胞色素氧化酶Cu2+碳酸酐酶Zn2+脲酶Ni2+堿性磷酸酶Mg2+檸檬酸合酶K+第15頁(yè)金屬離子作用穩(wěn)定酶構(gòu)象； 參加催化反應(yīng)，傳遞電子；在酶與底物間起橋梁作用；中和陰離子，降低反應(yīng)中靜電斥力等。小分子有機(jī)化合物作用在反應(yīng)中起運(yùn)載體作用，傳遞電子、質(zhì)子或其它基團(tuán)

8、。第16頁(yè)小分子有機(jī)化合物在催化中作用 第17頁(yè)NADH 可耦合氧化及還原反應(yīng)第18頁(yè)輔助因子分類(lèi)（按其與酶蛋白結(jié)合緊密程度） 輔酶 (coenzyme):與酶蛋白結(jié)合疏松，可用透析或超濾方法除去。 輔基 (prosthetic group):與酶蛋白結(jié)合緊密，不能用透析或超濾方法除去。第19頁(yè)輔酶作用1參加基團(tuán)轉(zhuǎn)移: 氨基-磷酸吡哆醛(Vit B6) 羧基-生物素(biotin)、維生素K 一碳單位-四氫葉酸(folic acid) 甲基-維生素B12 酰基-輔酶A、硫辛酸第20頁(yè)輔酶作用 2質(zhì)子（氫原子 ）轉(zhuǎn)移: FAD+ FADH2 NAD+ NADH + H+ NADP+ NADPH

9、+ H+NAD+是脫氫酶輔酶，如乙醇脫氫酶（ADH），用于氧化乙醇。它在糖酵解、糖異生、三羧酸循環(huán)及呼吸鏈中發(fā)揮著不可替換作用。中間產(chǎn)物會(huì)將脫下氫遞給NAD，使之成為NADH + H+。而NADH + H+則會(huì)作為氫載體，在呼吸鏈中經(jīng)過(guò)化學(xué)滲透偶聯(lián)方式，合成ATP。第21頁(yè)或稱(chēng)活性部位(active site)，指必需基團(tuán)在一級(jí)結(jié)構(gòu)上可能相距遙遠(yuǎn)，但在空間結(jié)構(gòu)上彼此靠近，組成含有特定空間結(jié)構(gòu)區(qū)域，能與底物特異結(jié)合并將底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物。酶活性中心(active center)二、酶活性中心第22頁(yè)酶活性中心第23頁(yè)必需基團(tuán)(essential group)酶分子中氨基酸殘基側(cè)鏈化學(xué)基團(tuán)中，一些與酶

10、活性親密相關(guān)化學(xué)基團(tuán)。有些必需基團(tuán)即使在一級(jí)結(jié)構(gòu)上可能相距很遠(yuǎn)，但在空間結(jié)構(gòu)上彼此靠近，集中在一起形成含有一定空間結(jié)構(gòu)區(qū)域，該區(qū)域與底物相結(jié)合并將底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物，這一區(qū)域稱(chēng)為酶活性中心(active center)，對(duì)于結(jié)合酶來(lái)說(shuō)，輔酶或輔基上一部分結(jié)構(gòu)往往是活性中心組成成份。第24頁(yè)活性中心內(nèi)必需基團(tuán)結(jié)合基團(tuán)(binding group)與底物相結(jié)合催化基團(tuán)(catalytic group)催化底物轉(zhuǎn)變成產(chǎn)物 位于活性中心以外，維持酶活性中心應(yīng)有空間構(gòu)象所必需?；钚灾行耐獗匦杌鶊F(tuán)第25頁(yè)底 物 活性中心以外必需基團(tuán)結(jié)合基團(tuán)催化基團(tuán) 活性中心 酶活性中心常位于酶蛋白分子表面，為含有較多疏水氨基

11、酸殘基，形成疏水性“裂縫”或“口袋”，形成了利于酶促反應(yīng)發(fā)生疏水環(huán)境第26頁(yè)溶菌酶活性中心溶菌酶活性中心是一裂隙，能夠容納肽多糖6個(gè)單糖基（A，B，C，D，E，F(xiàn)），并與之形成氫鍵和van derwaals力。催化基團(tuán)是35位Glu，52位Asp；101位Asp和108位Trp是結(jié)合基團(tuán)。第27頁(yè)三、同工酶催化相同化學(xué)反應(yīng) 同工酶 (isoenzyme)是指催化相同化學(xué)反應(yīng)，但酶蛋白分子結(jié)構(gòu)、理化性質(zhì)乃至免疫學(xué)性質(zhì)不一樣一組酶。定義大多數(shù)同工酶因?yàn)閷?duì)底物親和力不一樣和受不一樣原因調(diào)整，常表現(xiàn)不一樣生理功效，比如動(dòng)物肝臟堿性磷酸酯酶和肝臟排泄功效相關(guān)，而腸粘膜堿性磷酸酯酶卻參加脂肪和鈣、磷吸收。

12、對(duì)LDH催化可逆反應(yīng)，心肌中富含LDH1及LDH2在體內(nèi)傾向于催化乳酸脫氫，而骨骼肌中豐富LDH4及LDH5則有利于丙酮酸還原而生成乳酸。所以同工酶只是做相同“工作”（即催化同一個(gè)反應(yīng)），卻不一定有相同功效。第28頁(yè)依據(jù)國(guó)際生化學(xué)會(huì)提議，同工酶是由不一樣基因編碼多肽鏈，或由同一基因轉(zhuǎn)錄生成不一樣mRNA所翻譯不一樣多肽鏈組成蛋白質(zhì)。同工酶存在于同一個(gè)屬或同一個(gè)體不一樣組織或同一細(xì)胞不一樣亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)中，它使不一樣組織、器官和不一樣亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)含有不一樣代謝特征。這為同工酶用來(lái)診療不一樣器官疾病提供了理論依據(jù)。 第29頁(yè)HHHHHHHMHHMMHMMMMMMMLDH1 (H4)LDH2(H3M) L

13、DH3(H2M2)LDH4(HM3)LDH5 (M4)乳酸脫氫酶同工酶舉例 1幾乎存在于全部組織中。同功酶有五種形式，即LDH1（H4）、LDH-2（H3M）、LDH3（H2M2）、LDH-4（HM3）及LDH-5（M4），可用電泳方法將其分離。LDH同功酶分布有顯著組織特異性，所以能夠依據(jù)其組織特異性來(lái)協(xié)用診療疾病。M: 骨骼肌型；H: 心肌型第30頁(yè)LDH同工酶紅細(xì)胞白細(xì)胞血清骨骼肌心肌肺腎肝脾LDH1 （H4）431227.10731443210LDH2 （H3M）444934.70243444425LDH3（H2M2）123320.95335121110LDH4 （HM3）1611.7

14、160512720LDH5 （M4）005.7790120565人體各組織器官LDH同工酶譜（活性%） 第31頁(yè)檢測(cè)血清中同工酶改變有主要臨床意義 心肌梗死和肝病病人血清LDH同工酶譜改變1酶活性心肌梗死酶譜正常酶譜急性肝炎酶譜2345臟器特異性第32頁(yè)舉例 2BBBMMM CK1(BB) CK2(MB) CK3(MM)腦 心肌 骨骼肌肌酸激酶 (creatine kinase, CK) 同工酶CK2常作為臨床早期診療心肌梗死一項(xiàng)生化指標(biāo) M: 肌型；B: 腦型肌酸激酶（CK），能可逆地催化肌酸和三磷酸腺苷生成磷酸肌酸和二磷酸腺苷反應(yīng)。在pH中性條件下，逆反應(yīng)為正反應(yīng)26倍，即以ATP生成為主

15、，以確保組織細(xì)胞供能。而正向反應(yīng)利于線粒體內(nèi)氧化磷酸化生成ATP，以磷酸肌酸形式進(jìn)入細(xì)胞液，滿足細(xì)胞生理活動(dòng)之需要。第33頁(yè)第二節(jié)酶促反應(yīng)特點(diǎn)與機(jī)理The Characteristic and Mechanism of Enzyme-Catalyzed Reaction 第34頁(yè)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 普通催化劑催化反應(yīng)活化能 能量 反 應(yīng) 過(guò) 程 底物 產(chǎn)物 酶促反應(yīng)活化能改變 活化能：底物分子從初態(tài)轉(zhuǎn)變到活化態(tài)所需能量。酶可降低所催化反應(yīng)活化能第35頁(yè) 催化效率高，用量少（細(xì)胞中含量低)。 加緊反應(yīng)速度但不改改變學(xué)反應(yīng)平衡點(diǎn)（不改變平衡常數(shù)）。 降低反應(yīng)活化能。

16、 活化能：在一定溫度下，1mol分子全部進(jìn)入其活化態(tài)所需要自由能。 反應(yīng)前后本身結(jié)構(gòu)不變。酶與非生物催化劑共性第36頁(yè)（一）酶促反應(yīng)含有高效性 一、 酶促反應(yīng)特點(diǎn)酶催化效率通常比非催化反應(yīng)高1081020倍，比普通催化劑高1071013倍。酶催化不需要較高反應(yīng)溫度。酶和普通催化劑加速反應(yīng)機(jī)理都是降低反應(yīng)活化能(activation energy)。酶比普通催化劑更有效地降低反應(yīng)活化能。 第37頁(yè)1雙氧水裂解FeCl3Catalase反應(yīng)速率1,000,000,0001,0002 H2O2 2 H2O + O2PESJuang RH () BCbasics第38頁(yè)底物催化劑反應(yīng)溫度（）速率常數(shù)苯

17、酰胺H+522.410-6OH-538.510-6-胰凝乳蛋白酶2514.9尿素H+627.410-7脲酶215.0106H2O2Fe2+5622一些酶與普通催化劑催化效率比較 第39頁(yè)一個(gè)酶僅作用于一個(gè)或一類(lèi)化合物，或一定化學(xué)鍵，催化一定化學(xué)反應(yīng)并生成一定產(chǎn)物。酶這種特征稱(chēng)為酶特異性或?qū)Ｒ恍浴? 酶特異性(specificity)（二）酶促反應(yīng)含有高度特異性第40頁(yè)分類(lèi)：絕對(duì)特異性(absolute specificity)：只能作用于特定結(jié)構(gòu)底物，進(jìn)行一個(gè)專(zhuān)一反應(yīng)，生成一個(gè)特定結(jié)構(gòu)產(chǎn)物 。 相對(duì)特異性(relative specificity)：作用于一類(lèi)化合物或一個(gè)化學(xué)鍵。立體結(jié)構(gòu)特異性

18、(stereo specificity)：作用于立體異構(gòu)體中一個(gè)。旋光異構(gòu)特異性幾何異構(gòu)特異性第41頁(yè)旋光異構(gòu)特異性： L-乳酸脫氫酶 丙酮酸 L-乳酸 D-乳酸脫氫酶 丙酮酸 D-乳酸第42頁(yè) 酵母中酶D-型葡萄糖 發(fā)酵 酵母中酶L-型葡萄糖 發(fā)酵 L-精氨酸酶L-精氨酸 L-鳥(niǎo)氨酸 + 尿素D-精氨酸 第43頁(yè)立體異構(gòu)特異性幾何異構(gòu)特異性 延胡索酸酶 反丁烯二酸 蘋(píng)果酸 延胡索酸酶 順丁烯二酸 第44頁(yè)（三）酶促反應(yīng)可調(diào)整性對(duì)酶生成與降解量調(diào)整酶催化效力調(diào)整經(jīng)過(guò)改變底物濃度對(duì)酶進(jìn)行調(diào)整等酶促反應(yīng)受各種原因調(diào)控，以適應(yīng)機(jī)體對(duì)不停改變內(nèi)外環(huán)境和生命活動(dòng)需要。其中包含三方面調(diào)整。第45頁(yè)（四）酶

19、含有不穩(wěn)定性酶化學(xué)本質(zhì)主要是蛋白質(zhì)。在一些理化原因（如高溫、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿等）作用下，酶會(huì)發(fā)生變性而失去催化活性。所以，酶促反應(yīng)往往都是在常溫、常壓和靠近中性條件下進(jìn)行。第46頁(yè)二、酶促反應(yīng)機(jī)理（一）酶-底物復(fù)合物形成與誘導(dǎo)契合假說(shuō)*誘導(dǎo)契合假說(shuō)(induced-fit hypothesis)酶底物復(fù)合物 E + S E + P ES 酶與底物相互靠近時(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(guò)程稱(chēng)為酶-底物結(jié)合誘導(dǎo)契合假說(shuō) 。酶經(jīng)過(guò)促進(jìn)底物形成過(guò)渡態(tài)而提升反應(yīng)速率誘導(dǎo)契合作用使酶與底物親密結(jié)合第47頁(yè)第48頁(yè)羧肽酶誘導(dǎo)契合模式 底物第49頁(yè)酶與底物結(jié)合 抗體與抗原結(jié)合 酶能夠催化

20、底物轉(zhuǎn)化成產(chǎn)物，而抗體則不具備此功效第50頁(yè)（三）與酶高效率催化相關(guān)機(jī)制：1.鄰近效應(yīng)與定向排列 2.多元催化：酸堿催化 3.表面效應(yīng)：預(yù)防底物與酶之間形成水化膜 第51頁(yè)1.趨近效應(yīng)和定向效應(yīng) 底物在活性中心聚集，局部微環(huán)境濃度 催化基團(tuán)定向催化反應(yīng)將分子間反應(yīng)變成類(lèi)似于分子內(nèi)反應(yīng)，從而提升反應(yīng)速率第52頁(yè) 接收質(zhì)子：堿 提供質(zhì)子：酸2. 多元催化（multielement catalysis）1）親核催化作用(nucleophilic catalysis) 2）親電催化（electrophilic catalysis） 1. 酸-堿催化作用（general acid-base cataly

21、sis） 2. 親核催化和親電子催化作用 酶活性中心一些基團(tuán)可作為質(zhì)子供體或受體，從而對(duì)底物進(jìn)行酸堿催化酶活性中心親核基團(tuán)釋出電子攻擊過(guò)渡態(tài)底物上含有部分正電性原子或基團(tuán)，形成瞬間共價(jià)鍵；隨即，底物深入水解形成產(chǎn)物和酶。酶活性中心內(nèi)親電子基團(tuán)與富含電子底物形成共價(jià)鍵。第53頁(yè)胰凝乳蛋白酶共價(jià)催化和酸-堿催化機(jī)制 第54頁(yè) 酶活性中心疏水性“口袋” 預(yù)防底物與酶之間形成水化膜 有利底物與酶親密接觸3. 表面效應(yīng) (surface effect)第55頁(yè)第三節(jié) 酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)Kinetics of Enzyme-Catalyzed Reaction 第56頁(yè)概念研究各種原因?qū)γ复俜磻?yīng)速度影響，并加

22、以定量闡述。影響原因包含有酶濃度、底物濃度、pH、溫度、抑制劑、激活劑等。 研究一個(gè)原因影響時(shí)，其余各原因均恒定。第57頁(yè)一、底物濃度對(duì)反應(yīng)速度影響單底物、單產(chǎn)物反應(yīng)酶促反應(yīng)速度普通在要求反應(yīng)條件下，用單位時(shí)間內(nèi)底物消耗量和產(chǎn)物生成量來(lái)表示反應(yīng)速度取其初速度，即底物消耗量很?。ㄆ胀ㄔ?以內(nèi)）時(shí)反應(yīng)速度底物濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于酶濃度研究前提E + S k1k2k3ESE + P第58頁(yè) 在其它原因不變情況下，底物濃度對(duì)反應(yīng)速度影響呈矩形雙曲線關(guān)系。第59頁(yè)當(dāng)?shù)孜餄舛容^低時(shí)：反應(yīng)速率與底物濃度成正比；反應(yīng)為一級(jí)反應(yīng)。SVVmax第60頁(yè)伴隨底物濃度增高：反應(yīng)速率不再成正百分比加速；反應(yīng)為混合級(jí)反應(yīng)。SVV

23、max第61頁(yè)當(dāng)?shù)孜餄舛雀哌_(dá)一定程度：反應(yīng)速率不再增加，達(dá)最大速率；反應(yīng)為零級(jí)反應(yīng)SVVmax酶被底物飽和第62頁(yè)底物對(duì)酶促反應(yīng)飽和現(xiàn)象：第63頁(yè)（一）米曼氏方程式中間產(chǎn)物 酶促反應(yīng)模式中間產(chǎn)物學(xué)說(shuō)E + S k1k2k3ESE + P揭示單底物反應(yīng)動(dòng)力學(xué)特征19第64頁(yè)19Michaelis和Menten提出反應(yīng)速度與底物濃度關(guān)系數(shù)學(xué)方程式，即米曼氏方程式，簡(jiǎn)稱(chēng)米氏方程式(Michaelis equation)。S：底物濃度V：不一樣S時(shí)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 第65頁(yè)

24、E與S形成ES復(fù)合物反應(yīng)是快速平衡反應(yīng)，而ES分解為E及P反應(yīng)為慢反應(yīng)，反應(yīng)速率取決于慢反應(yīng)即 V = k3ES。 (1)S總濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于E總濃度，所以在反應(yīng)初始階段，S濃度可認(rèn)為不變即S =St。米曼氏方程式推導(dǎo)基于兩個(gè)假設(shè)：當(dāng)?shù)孜餄舛群芨?，將酶活性中心全部飽和時(shí)，即Et =ES，反應(yīng)達(dá)最大速率 Vmax = k3ES = k3Et (5)第66頁(yè)米曼氏方程式推導(dǎo)過(guò)程：ES生成速率 = ES分解速率k2+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：k1 (EtES) S = k2 ES + k3 ES當(dāng)

25、反應(yīng)處于穩(wěn)態(tài)時(shí)：E + S k1k2k3ESE + P第67頁(yè)當(dāng)?shù)孜餄舛群芨?，將酶活性中心全部飽和時(shí)，即Et =ES，反應(yīng)達(dá)最大速率Vmax = k3ES = k3Et (5)ES = EtSKm + S(3) 整理得:將(5)代入(4)得米氏方程式：Vmax S Km + S V = 將(3)代入(1) 得k3EtS Km + S (4) V = 第68頁(yè)當(dāng) V= Vmax / 2 時(shí), Km值推導(dǎo)KmS Km值等于酶促反應(yīng)速度為最大反應(yīng)速度二分之一時(shí)底物濃度，單位是mol/L。2Km + S Vmax VmaxSVmaxVSKmVmax/2 VmaxS Km + S 第69頁(yè)（二）Km與V

26、max意義 Km值 Km等于酶促反應(yīng)速度為最大反應(yīng)速度二分之一時(shí)底物濃度。 意義：a) Km是酶特征性常數(shù)之一； Km 只與酶性質(zhì)相關(guān), 與酶濃度無(wú)關(guān)b) Km可近似表示酶對(duì)底物親和力（反比）c) 同一酶對(duì)于不一樣底物有不一樣Km值。 確定最適當(dāng)?shù)孜锘蛱烊坏孜锏?0頁(yè) 酶 底物 Km（mol/L）己糖激酶（腦）ATP4 104D-葡萄糖5 105D-果糖1.5 103碳酸酐酶HCO32.6 102胰凝乳蛋白酶甘氨酰酪氨酰甘氨酸1.08 101N-苯甲酰酪氨酰胺2.5 103-半乳糖苷酶D-乳糖4.0 103過(guò)氧化氫酶H2O22.5 102溶菌酶己-N-乙酰氨基葡糖6.0 103一些酶對(duì)其底物K

27、m 第71頁(yè)Km最小底物大多數(shù)是此酶天然底物 如：己糖激酶對(duì)葡萄糖Km 1.5mmol/L 對(duì)果糖Km 28mmol/L 所以葡萄糖為最適底物一個(gè)酶對(duì)每一個(gè)底物都各有一個(gè)特定Km第72頁(yè) Vmax定義：Vm是酶完全被底物飽和時(shí)反應(yīng)速度，與酶濃度成正比。意義：Vmax=K3 E假如酶總濃度已知，可從Vmax計(jì)算 酶轉(zhuǎn)換數(shù)(turnover number)，即動(dòng)力學(xué)常數(shù)K3。第73頁(yè)酶轉(zhuǎn)換數(shù)當(dāng)酶被底物完全飽和時(shí)（Vmax），單位時(shí)間內(nèi)每個(gè)酶分子（或活性中心）催化底物轉(zhuǎn)變成產(chǎn)物分子數(shù)稱(chēng)為酶轉(zhuǎn)換數(shù)（turnover number），單位是s-1。 酶轉(zhuǎn)換數(shù)可用來(lái)表示酶催化效率第74頁(yè)（三）m值與max

28、值測(cè)定1. 雙倒數(shù)作圖法(double reciprocal plot)，又稱(chēng)為 林-貝氏(Lineweaver- Burk)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/Km 1/Vmax 1/S1/V第75頁(yè)2. Hanes作圖法在林貝氏方程基礎(chǔ)上，兩邊同乘SS/V=Km/Vmax + S/Vmax S S/V -Km Km/Vm 1/Vmax 第76頁(yè)二、酶濃度對(duì)反應(yīng)速度影響當(dāng)SE，酶可被底物飽和情況下，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)速度影響

29、 第77頁(yè) 雙重影響溫度升高，酶促反應(yīng)速度升高；溫度升高10oC, 反應(yīng)速度增加一倍因?yàn)槊副举|(zhì)是蛋白質(zhì)，溫度升高，可引發(fā)酶變性，從而反應(yīng)速度降低 。 三、溫度對(duì)反應(yīng)速度影響酶活性0.51.02.01.50 10 20 30 40 50 60 溫度 C 溫度對(duì)淀粉酶活性影響 第78頁(yè) 最適溫度 (optimum temperature)：酶促反應(yīng)速度最快時(shí)環(huán)境溫度。溫血?jiǎng)游铮?540Taq DNA聚合酶：7075 可耐受100高溫此酶是從水生棲熱菌 Thermus Aquaticus（Taq）中分離出熱穩(wěn)定性DNA聚合酶，用于PCR反應(yīng)。 第79頁(yè)低溫作用 :貯存生物制品、菌種等 低溫時(shí)因?yàn)榛罨?/p>

30、分子數(shù)目降低，反應(yīng)速度降低，但溫度升高后，酶活性又可恢復(fù)。臨床上低溫麻醉降低組織細(xì)胞代謝程度，使機(jī)體耐受手術(shù)時(shí)氧和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)缺乏 第80頁(yè)四、 pH對(duì)反應(yīng)速度影響解離狀態(tài)： 蛋白質(zhì)極性基團(tuán) 輔助因子荷電狀態(tài) 底物解離狀態(tài) 而不一樣解離狀態(tài)或直接影響酶與底物結(jié)合, 或影響酶空間結(jié)構(gòu), 從而改變酶活力第81頁(yè) 最適pH (optimum pH)：酶催化活性最大時(shí)環(huán)境pH。多數(shù)酶：7.0左右胃蛋白酶：1.8肝精氨酸酶：9.80酶活性 pH pH對(duì)一些酶活性影響 胃蛋白酶 淀粉酶 膽堿酯酶 246810 選擇適當(dāng)緩沖液保持酶相對(duì)穩(wěn)定和保持高活性第82頁(yè)五、抑制劑對(duì)反應(yīng)速度影響酶抑制劑(inhibitor

31、)凡能使酶催化活性下降而不引發(fā)酶蛋白變性物質(zhì)稱(chēng)為酶抑制劑。 區(qū)分于酶變性 抑制劑對(duì)酶有一定選擇性 引發(fā)變性原因?qū)γ笡](méi)有選擇性第83頁(yè) 抑制作用類(lèi)型不可逆性抑制(irreversible inhibition)可逆性抑制 (reversible inhibition)：競(jìng)爭(zhēng)性抑制 (competitive inhibition)非競(jìng)爭(zhēng)性抑制 (non-competitive inhibition)反競(jìng)爭(zhēng)性抑制 (uncompetitive inhibition)第84頁(yè)(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 -

32、- - 解磷定(PAM)重金屬離子及砷化合物 巰基酶解毒 - - - 二巰基丙醇(BAL) 這類(lèi)抑制劑不能用透析、超濾等方法給予去除第85頁(yè)有機(jī)磷化合物路易士氣失活酶羥基酶失活酶酸巰基酶失活酶酸BAL巰基酶BAL與砷劑結(jié)合物第86頁(yè)（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，使酶活性降低或喪失；抑制劑可用透析、超濾等方法除去。競(jìng)爭(zhēng)性抑制非競(jìng)爭(zhēng)性抑制反競(jìng)爭(zhēng)性抑制 * 類(lèi)型第87頁(yè). 競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用反應(yīng)模式定義抑制劑與底物結(jié)構(gòu)相同，能與底物競(jìng)爭(zhēng)酶活性中心，從而妨礙酶底物復(fù)合物形成，使酶活性降低。這種抑制作用稱(chēng)為競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用。 第88頁(yè)SI：高濃度底物可解除抑

33、制第89頁(yè) 特點(diǎn) 無(wú)抑制劑 抑制劑 1/V 1/S 競(jìng)爭(zhēng)性I往往是酶底物結(jié)構(gòu)類(lèi)似物； 抑制劑與酶結(jié)合部位與底物與酶結(jié)合部位相同 酶活性中心 抑制作用能夠被高濃度底物減低以致消除； (表觀）Km值增大，Vm值不變酶對(duì)底物親和力降低第90頁(yè)* 舉例 丙二酸與琥珀酸競(jìng)爭(zhēng)琥珀酸脫氫酶琥珀酸琥珀酸脫氫酶FADFADH2延胡索酸第91頁(yè) 磺胺類(lèi)藥品抑菌機(jī)制與對(duì)氨基苯甲酸競(jìng)爭(zhēng)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 人體細(xì)胞葉酸由食物取得，不受磺胺類(lèi)藥品抑制第92頁(yè)2. 非競(jìng)爭(zhēng)性抑制* 反應(yīng)模式E+SESE+P+ S S+ S S+ESIEIEESEP+IEI+S EIS +II

34、與酶活性中心外位點(diǎn)結(jié)合第93頁(yè)非競(jìng)爭(zhēng)性抑制特點(diǎn)： 非競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑化學(xué)結(jié)構(gòu)不一定與底物分子結(jié)構(gòu)類(lèi)似； 抑制劑與酶活性中心外位點(diǎn)結(jié)合； 抑制劑對(duì)酶與底物結(jié)合無(wú)影響，故底物濃度改變對(duì)抑制程度無(wú)影響； 抑制程度取決于抑制劑濃度 動(dòng)力學(xué)參數(shù)：Km值不變，Vm值降低。 第94頁(yè)抑制劑 1 / V 1/S 無(wú)抑制劑 第95頁(yè). 反競(jìng)爭(zhēng)性抑制* 反應(yīng)模式E+SE+P ES+IESI+ESESESIEP 抑制劑不能與游離酶結(jié)合，但可與ES復(fù)合物結(jié)合第96頁(yè) 反競(jìng)爭(zhēng)性抑制特點(diǎn)： 反競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑化學(xué)結(jié)構(gòu)不一定與底物分子結(jié)構(gòu)類(lèi)似； 抑制劑與底物可同時(shí)與酶不一樣部位結(jié)合； 必須有底物存在，抑制劑才能對(duì)酶產(chǎn)生抑制作用；抑

35、制程度隨底物濃度增加而增加； 抑制程度取決與抑制劑濃度及底物濃度 動(dòng)力學(xué)參數(shù)：Km減小，Vm降低。第97頁(yè)抑制劑 1/V 1/S 無(wú)抑制劑 第98頁(yè)各種可逆性抑制作用比較 動(dòng)力學(xué)參數(shù)表觀Km Km增大不變減小最大速度Vmax不變降低降低林-貝氏作圖斜率Km/Vmax增大增大不變縱軸截距1/Vmax不變?cè)龃笤龃髾M軸截距-1/Km增大不變減小與I結(jié)合組分EE、ESES作用特征無(wú)抑制劑競(jìng)爭(zhēng)性抑制非競(jìng)爭(zhēng)性抑制反競(jìng)爭(zhēng)性抑制第99頁(yè)六、激活劑對(duì)反應(yīng)速度影響激活劑(activator):使酶由無(wú)活性變?yōu)橛谢钚曰蚴姑富钚栽黾游镔|(zhì)。 必需激活劑 (essential activator) 非必需激活劑 (non

36、-essential activator)己糖激酶：Mg2+與底物ATP結(jié)合生成Mg2+-ATP, 作為酶真正底物參加反應(yīng)唾液淀粉酶：Cl-金屬離子：Mg2+、K+、Mn2+；陰離子：Cl-；有機(jī)化合物：膽汁酸鹽第100頁(yè)第 四 節(jié) 酶 調(diào) 節(jié)The Regulation of Enzyme 第101頁(yè)酶活性調(diào)整（快速調(diào)整）酶含量調(diào)整（遲緩調(diào)整） 調(diào)整方式 調(diào)整對(duì)象 關(guān)鍵酶第102頁(yè)（一）變構(gòu)調(diào)整變構(gòu)效應(yīng)劑 (allosteric effector)變構(gòu)激活劑變構(gòu)抑制劑(allosteric regulation) 變構(gòu)酶 (allosteric enzyme) 變構(gòu)部位 (allosteri

37、c site)一些代謝物可與一些酶分子活性中心外某部分可逆地結(jié)合，使酶構(gòu)象改變，從而改變酶催化活性，此種調(diào)整方式稱(chēng)變構(gòu)調(diào)整。一 、酶活性調(diào)整第103頁(yè)變構(gòu)酶常為多個(gè)亞基組成寡聚體，含有協(xié)同效應(yīng) 變構(gòu)激活變構(gòu)抑制 變構(gòu)酶形曲線S V 無(wú)變構(gòu)效應(yīng)劑 第104頁(yè)變構(gòu)調(diào)整方式：變構(gòu)酶通常為代謝路徑起始關(guān)鍵酶，而變構(gòu)劑則為代謝路徑終產(chǎn)物。所以，變構(gòu)劑普通以反饋方式對(duì)代謝路徑起始關(guān)鍵酶進(jìn)行調(diào)整，最常見(jiàn)為負(fù)反饋調(diào)整。 ABCXYZ上游反應(yīng)物下游生成物+-第105頁(yè)代謝物調(diào)整作用 軟脂酰CoA及其它長(zhǎng)鏈脂酰CoA 進(jìn)食糖類(lèi)而糖代謝加強(qiáng)，為脂酸合成提供原料，同時(shí)也能增強(qiáng)各種合成脂肪相關(guān)酶活性。 脂酸合成調(diào)整乙酰

38、CoA羧化酶檸檬酸、異檸檬酸ATP、NADPH、乙酰CoA第106頁(yè)變構(gòu)調(diào)整特點(diǎn)： 酶活性改變經(jīng)過(guò)酶分子構(gòu)象改變而實(shí)現(xiàn)； 酶變構(gòu)僅包括非共價(jià)鍵改變； 調(diào)整酶活性原因?yàn)榇x物； 為一非耗能過(guò)程； 無(wú)放大效應(yīng)。 第107頁(yè)（二） 酶共價(jià)修飾調(diào)整共價(jià)修飾(covalent modification)在其它酶催化作用下，一些酶蛋白肽鏈上一些基團(tuán)可與某種化學(xué)基團(tuán)發(fā)生可逆共價(jià)結(jié)合，從而改變酶活性，此過(guò)程稱(chēng)為共價(jià)修飾。 常見(jiàn)類(lèi)型磷酸化與脫磷酸化（最常見(jiàn)）乙?；兔撘阴；谆兔摷谆佘栈兔撓佘栈疭H與SS互變第108頁(yè) 酶磷酸化與脫磷酸化 -OHThrSerTyr酶蛋白H2OPi磷蛋白磷酸酶 ATPA

39、DP蛋白激酶ThrSerTyr-O-PO32-酶蛋白 引發(fā)酶分子在有活性形式與無(wú)活性形式或者高活性與低活性之間進(jìn)行相互轉(zhuǎn)變第109頁(yè)糖原磷酸化酶（Glycogen phosphorylase；EC 2.4.1.1）是糖原分解代謝中關(guān)鍵酶，催化糖原磷酸解反應(yīng)。糖原磷酸化酶由兩個(gè)完全相同97k亞基組成，每一個(gè)亞基與一分子磷酸吡哆醛輔基經(jīng)過(guò)亞胺形式共價(jià)結(jié)合，具N端（1484aa）和C端（484842aa）兩個(gè)結(jié)構(gòu)域。第110頁(yè)胰高血糖素乙酰CoA羧化酶乙酰CoA羧化酶PPKA蛋白磷酸酶胰島素（無(wú)活性）（有活性）第111頁(yè)脂解激素-受體G蛋白 AC ATPcAMP PKA +HSLa(無(wú)活性) HSL

40、b(有活性)TG 甘油二酯 （DG） 甘油一酯 甘 油 FFA FFA FFA 甘油二酯脂肪酶 甘油一酯脂肪酶 HSL-激素敏感性甘油三酯脂肪酶 關(guān)鍵酶 甘油三酯分解代謝第112頁(yè)Nature () 418: 734腺苷酸環(huán)化酶第113頁(yè)鈣粘素與蛋白磷酸化修飾（Nelson, Science. ）第114頁(yè)共價(jià)修飾調(diào)整特點(diǎn)： 酶以兩種不一樣修飾和不一樣活性形式存在； 有共價(jià)鍵改變； 普通為耗能過(guò)程 受其它調(diào)整原因（如激素）影響 存在放大效應(yīng)第115頁(yè)（三）酶原與酶原激活酶原 (zymogen)有些酶在細(xì)胞內(nèi)合成或初分泌時(shí)只是酶無(wú)活性前體，以前體物質(zhì)稱(chēng)為酶原。 酶原激活在一定條件下，酶原向有活性

41、酶轉(zhuǎn)化過(guò)程。第116頁(yè) 酶原激活機(jī)理酶 原分子構(gòu)象發(fā)生改變形成或暴露出酶活性中心 一個(gè)或幾個(gè)特定肽鍵斷裂，水解掉一個(gè)或幾個(gè)短肽在特定條件下第117頁(yè)賴(lài)?yán)i天天天天甘異賴(lài)?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激活過(guò)程第118頁(yè)酶原激活原因激活形式激活部位胃蛋白酶原H+或胃蛋白酶胃蛋白酶六肽胃腔胰凝乳蛋白酶原胰蛋白酶胰凝乳蛋白酶兩個(gè)二肽小腸腔彈性蛋白酶原胰蛋白酶彈性蛋白酶幾個(gè)肽段小腸腔羧基肽酶原A胰蛋白酶羧基肽酶A幾個(gè)肽段小腸腔一些酶原激活需水解掉一個(gè)或幾個(gè)肽段 第119頁(yè)腸液中酶原激活胰蛋白酶原 糜蛋白酶原 彈性蛋白酶原 羧肽酶原腸激酶(enterok

42、inase) 胰蛋白酶 糜蛋白酶 彈性蛋白酶 羧肽酶 (trypsin) (exopeptidase) (elastase) (carboxypeptidase)胰蛋白酶 胰蛋白酶本身激活作用較弱。因?yàn)橐纫褐懈鞣N蛋白酶均以酶原形式存在，同時(shí)胰液中還存在胰蛋白酶抑制劑，能保護(hù)胰腺組織免受蛋白酶本身消化。第120頁(yè) 酶原激活生理意義消化道內(nèi)蛋白酶原：防止細(xì)胞本身消化，使酶在特定部位和環(huán)境中發(fā)揮作用，確保體內(nèi)代謝正常進(jìn)行。凝血系統(tǒng)和纖維蛋白溶解酶：有酶原能夠視為酶儲(chǔ)存形式。在需要時(shí)，酶原適時(shí)地轉(zhuǎn)變成有活性酶，發(fā)揮其催化作用。第121頁(yè)二、 酶含量調(diào)整（一）酶蛋白合成誘導(dǎo)和阻遏誘導(dǎo)作用(inducti

43、on)：誘導(dǎo)物使酶合成增加過(guò)程阻遏作用(repression)：阻遏物使酶合成降低過(guò)程（二）酶降解調(diào)控 降解：使酶半壽期發(fā)生改變 酶降解就是蛋白質(zhì)和氨基酸分解代謝過(guò)程第122頁(yè)酶誘導(dǎo)和阻遏 基因 調(diào)整基因產(chǎn)物，封閉基因 誘導(dǎo)物： 使封閉物失效 阻遏物：增加封閉物活性 轉(zhuǎn)錄mRNA 翻譯蛋白質(zhì)第123頁(yè)第124頁(yè) Body protein Amino acids Protein degradationProtein circulationRe-utilization for new protein synthesisProtein and amino acid cycle1-2%75-80% T

44、1/2 (half life)第125頁(yè)真核細(xì)胞內(nèi)有兩條主要蛋白質(zhì)降解路徑 不依賴(lài)ATP利用溶酶體中組織蛋白酶(cathepsin)降解外源性蛋白、膜蛋白和長(zhǎng)壽命細(xì)胞內(nèi)蛋白1外在和長(zhǎng)壽蛋白質(zhì)在溶酶體經(jīng)過(guò)ATP-非依賴(lài)路徑降解第126頁(yè)2異常和短壽蛋白質(zhì)在蛋白酶體經(jīng)過(guò)需要ATP泛素路徑降解 依賴(lài)ATP 降解異常蛋白和短壽命蛋白泛素(ubiquitin)76個(gè)氨基酸小分子蛋白(8.5kD)普遍存在于真核生物而得名一級(jí)結(jié)構(gòu)高度保守第127頁(yè)-亞基-亞基 -亞基-亞基關(guān)鍵顆粒調(diào)整顆粒調(diào)整顆粒蛋白酶體是一個(gè)26S蛋白質(zhì)復(fù)合物，由20S關(guān)鍵顆粒(core particle, CP)和19S調(diào)整顆粒(reg

45、ulatory particle, RP)組成 蛋白酶體第128頁(yè)The ubiquitin degradation pathwayE1-S-E1-SHE2-S-E1-SHE2-SHE2-SHATP AMP+PPiE3ubiquitinational proteinATP26S Proteasome20S ProteasomeATP19S regulate substrateE1：activiting enzyme E2：carrier protein E3：ligase（ubiquitin）第129頁(yè)第130頁(yè)第五節(jié) 酶命名與分類(lèi)The Naming and Classification o

46、f Enzyme第131頁(yè)一、酶命名1. 依據(jù)底物來(lái)命名（絕大多數(shù)酶）： 蛋白酶、淀粉酶、脲酶2. 依據(jù)催化反應(yīng)性質(zhì)命名： 水解酶、轉(zhuǎn)氨酶、DNA 聚合酶3. 結(jié)合上述兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)命名： 琥珀酸脫氫酶。4. 有時(shí)加上酶起源 胃蛋白酶、牛胰凝乳蛋白酶習(xí)慣命名酶習(xí)慣命名法不夠系統(tǒng)，不夠準(zhǔn)確，難免會(huì)出現(xiàn)一酶多名或一名多酶現(xiàn)象。為此1961年國(guó)際酶學(xué)委員會(huì)（Enzyme Commission，EC）提出了系統(tǒng)命名法。第132頁(yè)系統(tǒng)命名法： EC:1. 4. 1. 3 EC - enzyme commission 1. - 類(lèi) （氧化還原酶類(lèi)） 4. - 亞類(lèi) 1. - 亞-亞類(lèi) 3. - 亞-亞類(lèi)中排序第

47、133頁(yè)一些酶命名舉例第134頁(yè)二、酶分類(lèi)1.氧化還原酶類(lèi)(oxidoreductases)2.轉(zhuǎn)移酶類(lèi) (transferases )3.水解酶類(lèi) (hydrolases)4.裂解酶類(lèi) (lyases)5.異構(gòu)酶類(lèi)( isomerases)6.合成酶類(lèi) (ligases, synthetases)第135頁(yè) 1.氧化還原酶類(lèi)：催化氧化還原反應(yīng) 通式：AH2+BBH2+A 其中：A為質(zhì)子供體，B為質(zhì)子受體 如：乳酸脫氫酶催化反應(yīng)： 乳酸NAD+丙酮酸NADH2 2.轉(zhuǎn)移酶類(lèi)：催化底物之間基團(tuán)轉(zhuǎn)移反應(yīng). 通式：AR+BBR+A 其中：R為轉(zhuǎn)移基團(tuán) 如：己糖激酶、轉(zhuǎn)氨酶、脂酰轉(zhuǎn)移酶、糖基轉(zhuǎn)移酶等第

48、136頁(yè)3.水解酶類(lèi)：催化底物水解反應(yīng) 通式：AB+H2OAH+BOH 如：淀粉酶，脂肪酶，蛋白質(zhì)酶等4.裂解酶類(lèi)：催化底物裂解或縮合反應(yīng)（可逆） 通式： ABA+B 如：醛縮酶，水合酶，脫氨酶等。第137頁(yè) 5.異構(gòu)酶類(lèi)：催化同分異構(gòu)體底物之間相互轉(zhuǎn)換 通式：AB 其中：A、B為同分異構(gòu) 如：磷酸甘油酸變位酶、6磷酸葡萄糖異構(gòu)酶等。 第138頁(yè)6.合成酶類(lèi)：也稱(chēng)連接酶類(lèi)，催化兩種或兩種以上化合物合成一個(gè)化合物反應(yīng)。反應(yīng)需吸收能量，通常與ATP分解相偶連，ATP分解產(chǎn)生能量用于合成反應(yīng)。 通式：A+B+ATPAB+ADP+Pi 或 A+BAB+AMP+PPi 如：乙酰輔酶A羧化酶催化反應(yīng)： C

49、H3COC0A+CO2+ATPHOOCCH2COC0A+AMP+PPi國(guó)際分類(lèi)盲區(qū)：忽略了酶物種差異和組織差異第139頁(yè)第六節(jié)酶與醫(yī)學(xué)關(guān)系The Relation of Enzyme and Medicine第140頁(yè)一、酶與疾病發(fā)生、診療及治療親密相關(guān) （一）許多疾病與酶質(zhì)和量異常相關(guān) 1酶先天性缺點(diǎn)是先天性疾病主要病因之一 現(xiàn)已發(fā)覺(jué)140各種先天性代謝缺點(diǎn)中，多數(shù)由酶先天性或遺傳性缺損所致；比如酪氨酸酶缺乏引發(fā)白化病。 2一些疾病可引發(fā)酶活性或量異常 許多疾病引發(fā)酶異常，這種異常又使病情加重；比如急性胰腺炎時(shí)，胰蛋白酶原在胰腺中被激活，造成胰腺組織被水解破壞。 第141頁(yè)P(yáng)henylket

50、onuria (PKU) = lack of phenylalanine hydroxylase - cant hydroxylate phenylalanine to tyrosine Phenylalanine Hydroxylase & PKUPhe = 0.1 mM normally 1.2 mM in PKU 影響患者大腦發(fā)育，引發(fā)智力障礙和癲癇，并使患者出現(xiàn)皮膚白化、頭發(fā)變黃、尿液有鼠臭味等癥狀苯丙酮酸尿癥 體內(nèi)苯丙氨酸羥化酶缺點(diǎn)，苯丙氨酸不能正常轉(zhuǎn)變?yōu)槔野彼?，苯丙氨酸?jīng)轉(zhuǎn)氨基作用生成苯丙酮酸、苯乙酸等，并從尿中排出一個(gè)遺傳代謝病。第142頁(yè)苯丙氨酸 + O2酪氨酸 + H2O苯丙

51、氨酸羥化酶四氫生物蝶呤二氫生物蝶呤NADPH+H+NADP+此反應(yīng)為苯丙氨酸主要代謝路徑苯丙氨酸經(jīng)羥化轉(zhuǎn)變?yōu)槔野彼?肝組織第143頁(yè)尿黑酸尿癥是常染色體隱性遺傳病，因?yàn)橄忍煨阅蚝谒嵫趸溉狈?，因而由酪氨酸分解而?lái)尿黑酸不能深入分解為乙酰乙酸，致使過(guò)多尿黑酸由尿排出，并在空氣中氧化為黑色。 尿黑酸癥（alcaptonuria）第144頁(yè)酪氨酸分解代謝 NH3+ |- CH2 - CH - COO-CH2 - COO-HO - - OHHomogentisate NH3+ |- CH2 - CH - COO-HO -TyrPhe Hydroxylase O |- CH2 - C - COO-HO

52、-Tyr aminotransferase尿黑酸對(duì)羥基丙酮酸Tyr Catabolism第145頁(yè)CH2 - COO-HO - - OHHomogentisate-OOC - CH = CH - C - CH2 - C - CH2 - COO- | | O Ocis-OOC - CH = CH - C - CH2 - C - CH2 - COO- | | O Otrans H |-OOC - C = C - COO- + H3C - C - CH2 - COO- HOacetoacetatefumarate尿黑酸乙酰乙酸延胡索酸第146頁(yè)血氨濃度升高稱(chēng)高氨血癥 ( hyperammonemia

53、)，常見(jiàn)于肝功效嚴(yán)重?fù)p傷時(shí)，尿素合成酶遺傳缺點(diǎn)也可造成高氨血癥。高氨血癥時(shí)可引發(fā)腦功效障礙，稱(chēng)氨中毒(ammonia poisoning)。尿素合成障礙可造成高氨血癥 第147頁(yè)遺傳性缺點(diǎn)造成高氨血癥 1型血氨過(guò)多癥，氨基甲酰磷酸合酶I缺點(diǎn)引發(fā)。 2型血氨過(guò)多癥，因鳥(niǎo)氨酸氨基甲酰轉(zhuǎn)移酶缺失所致。 瓜氨酸血癥，精氨酸代琥珀酸合酶活性缺失或活性極低。 精氨酸代琥珀酸尿癥，精氨酸代琥珀酸裂解酶缺失。 高精氨酸血癥，紅細(xì)胞精氨酸酶水平降低。第148頁(yè)（二）體液中酶活性改變可作為疾病診療指標(biāo)組織器官損傷可使其組織特異性酶釋放入血，有利于對(duì)組織器官疾病診療。如急性肝炎時(shí)血清丙氨酸轉(zhuǎn)氨酶活性升高；急性胰腺炎

54、時(shí)血、尿淀粉酶活性升高等等。所以，血清中酶增多或降低可用于輔助診療和預(yù)后判斷 。第149頁(yè)谷丙轉(zhuǎn)氨酶（英文：Alanine transaminase，縮寫(xiě) ALT）是一個(gè)轉(zhuǎn)氨酶（EC 2.6.1.2，存在于血漿及各種身體組織中，但最常見(jiàn)與肝臟關(guān)聯(lián)。谷丙轉(zhuǎn)氨酶能夠催化將氨基從丙氨酸轉(zhuǎn)移到-酮戊二酸上轉(zhuǎn)氨基反應(yīng)，這個(gè)可逆轉(zhuǎn)氨基反應(yīng)產(chǎn)物為丙酮酸和谷氨酸。丙氨酸 + -酮戊二酸 丙酮酸 + 谷氨酸谷丙轉(zhuǎn)氨酶含量升高往往意味著酒精肝或病毒性肝炎，充血性心力衰竭、肝損傷、膽管損傷，傳染性單核細(xì)胞增多癥或肌病等疾病存在。所以，谷丙轉(zhuǎn)氨酶經(jīng)常被用來(lái)確認(rèn)肝臟問(wèn)題。不過(guò)，谷丙轉(zhuǎn)氨酶含量升高并不一定意味著病變發(fā)生。

55、第150頁(yè)（三）一些酶可作為藥品用于疾病治療 1有些酶作為助消化藥品2有些酶用于清潔傷口和抗炎 3有些酶含有溶解血栓療效 第151頁(yè) 磺胺類(lèi)藥品 細(xì)菌二氫葉酸合成酶競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑； 氯霉素 可抑制一些細(xì)菌轉(zhuǎn)肽酶活性從而抑制其蛋白質(zhì)合成； 抗抑郁藥 經(jīng)過(guò)抑制單胺氧化酶而降低兒茶酚胺滅活，治療抑郁癥； 洛伐他汀 經(jīng)過(guò)競(jìng)爭(zhēng)性抑制HMG-CoA還原酶活性。 甲氨蝶呤、5-氟尿嘧啶、6-巰基嘌呤等用于治療腫瘤也是因?yàn)樗鼈兌际呛塑账岷铣陕窂街邢嚓P(guān)酶競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑 。（四）藥品可經(jīng)過(guò)抑制體內(nèi)一些酶來(lái)到達(dá)治療目標(biāo)化療藥5-Fu用于治療腫瘤已經(jīng)有40余年，可經(jīng)過(guò)各種路徑發(fā)揮作用，其中最主要作用方式是作為胸苷酸合成酶

56、抑制劑，阻斷DNA復(fù)制必需原料胸腺嘧啶合成。第152頁(yè)二、酶在醫(yī)學(xué)上其它應(yīng)用（一）酶作為試劑用于臨床檢驗(yàn)和科學(xué)研究 1酶法分析 即酶偶聯(lián)測(cè)定法(enzyme coupled assays)，是利用酶作為分析試劑，對(duì)一些酶活性、底物濃度、激活劑、抑制劑等進(jìn)行定量分析一個(gè)方法。 第153頁(yè)Ex為所要測(cè)定酶 A、B二物質(zhì)分別為其底物和產(chǎn)物，對(duì)此二物質(zhì)改變，無(wú)法直接監(jiān)測(cè)，指示酶Ei:其底物為Ex產(chǎn)物B，其反應(yīng)產(chǎn)物C可直接監(jiān)測(cè)，這么經(jīng)過(guò)第二個(gè)酶反應(yīng)有可能推測(cè)出第一個(gè)酶活性濃度最簡(jiǎn)單酶偶聯(lián)反應(yīng)模式：A B C ExEi第154頁(yè)NAD+/NADH 轉(zhuǎn)換能夠耦合340 nm 吸光度改變NAD+ NADH 3

57、40 nmDehydrogenase (脫氫酶) 全部脫氫酶都以NADH或NADPH 為輔酶 都有相同NAD+ 結(jié)合domain比如：測(cè)定己糖激酶活性時(shí)，可利用葡萄糖-6-磷酸脫氫酶作指示酶，在340nm處監(jiān)測(cè)NADPH量增加速率，從而計(jì)算己糖激酶活性。第155頁(yè)2酶標(biāo)識(shí)測(cè)定法 酶能夠代替同位素與一些物質(zhì)相結(jié)合，從而使該物質(zhì)被酶所標(biāo)識(shí)。經(jīng)過(guò)測(cè)定酶活性來(lái)判斷被標(biāo)識(shí)物質(zhì)或與其定量結(jié)合物質(zhì)存在和含量。酶聯(lián)免疫測(cè)定法（enzyme-linked immunosorbent assay,ELISA)第156頁(yè)3工具酶 除上述酶偶聯(lián)測(cè)定法外，人們利用酶含有高度特異性特點(diǎn)，將酶做為工具，在分子水平上對(duì)一些生

58、物大分子進(jìn)行定向分割與連接。 第157頁(yè)限制性核酸內(nèi)切酶(restriction endonuclease)識(shí)別DNA特異序列, 并在識(shí)別位點(diǎn)或其周?chē)懈铍p鏈DNA一類(lèi)核酸內(nèi)切酶。GGATCCCCTAGGGCCTAGGATCC G+Bam H第158頁(yè)第159頁(yè)DNA連接酶用于催化DNA片段連接 DNA連接酶（DNA ligase）：催化兩個(gè)相鄰3-OH和5-磷酸基團(tuán)形成3，5-磷酸二酯鍵，從而使DNA片段或單鏈斷裂形成缺口連接起來(lái)。第160頁(yè) 來(lái)自于大腸桿菌（bacterial alkaline phosphatase，BAP）或小牛腸（calf intestinal alkaline ph

59、osphatase，CIP）。用于脫去DNA（RNA）5末端磷酸基團(tuán)，使5-P成為5-OH，該過(guò)程稱(chēng)核酸分子脫磷酸作用。堿性磷酸酶能去除核酸分子末端磷酸基團(tuán) P5OH3OH3P5OH5OH3OH3OH5第161頁(yè)反轉(zhuǎn)錄酶以RNA為模板合成cDNA反轉(zhuǎn)錄酶（reverse transcriptase） 反轉(zhuǎn)錄酶催化cDNA合成RNARNA53AAAAAAAAAAAATTTTTT53cDNAcDNA隨機(jī)引物Oligo-dT第162頁(yè)（二）酶分子工程1固定化酶 (immobilized enzyme)將水溶性酶經(jīng)物理或化學(xué)方法處理后，成為不溶于水但仍含有酶活性一個(gè)酶衍生物。 固定化酶在催化反應(yīng)中以固

60、相狀態(tài)作用于底物，并保持酶活性。第163頁(yè) 2抗體酶 抗原抗體 底物酶 以底物過(guò)渡態(tài)類(lèi)似物為抗原，制備抗體，則這種抗體與底物結(jié)合，可能會(huì)引發(fā)催化反應(yīng)，這種含有催化功效抗體分子稱(chēng)為抗體酶(abzyme) 第164頁(yè)3模擬酶模擬酶是依據(jù)酶作用原理，利用有機(jī)化學(xué)合成方法，人工合成含有底物結(jié)合部位和催化部位非蛋白質(zhì)有機(jī)化合物。第165頁(yè)選擇題練習(xí)酶化學(xué)第166頁(yè)A全部蛋白質(zhì)都有酶活性 B其底物都是有機(jī)化合物C其催化活性都需要特異輔助因子D體內(nèi)全部含有催化活性物質(zhì)都是酶E酶是由活細(xì)胞合成含有催化作用蛋白質(zhì)1. 關(guān)于酶概念敘述以下哪項(xiàng)是正確？第167頁(yè)A全部酶活性中心都有金屬離子 B全部抑制劑都作用于酶活