第三章酶-安徽醫(yī)科大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院

1、Enzyme,第 三 章 酶enzyme,酶的概念,目前將生物催化劑分為兩類酶 、 核酶（脫氧核酶）,酶是一類由活細(xì)胞產(chǎn)生的，對(duì)其特異底物具有高效催化作用的蛋白質(zhì)。,酶學(xué)研究簡(jiǎn)史,公元前兩千多年，我國(guó)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，Kuhne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

2、純出脲酶結(jié)晶。1982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)。,第一節(jié)酶的分子結(jié)構(gòu)與功能The Molecular Structure and Function of Enzyme,酶的分類：,單體酶(monomeric enzyme)： 由單條

3、肽鏈構(gòu)成,僅具有三級(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。多功能酶或串聯(lián)酶 (multifunctional enzyme or tandem enzyme)： 一些多酶體系在進(jìn)化過程中由于基因的融合,(multienzyme system)：

4、 由幾種不同功能的酶彼此聚合形成的多酶復(fù)合物。,多酶體系,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。由單肽鏈構(gòu)成的，含有若干個(gè)酶活性的結(jié)構(gòu)域,多功能酶或串聯(lián)酶(multifunctional or tandem enzyme)：,一、 酶的分子組成,,單純酶 (simple enzyme)結(jié)合酶 (conjugated enzyme),*各部分在催化反應(yīng)中的

5、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),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。,金屬離子的作用穩(wěn)定酶的構(gòu)象； 參與催化反應(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)中的靜電斥力等。,小分子有機(jī)化合物的作用在反應(yīng)中起運(yùn)載體的作用，傳遞電子、質(zhì)

6、子或其它基團(tuán)。,,,小分子有機(jī)化合物在催化中的作用,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 (prosthetic group):與酶蛋白結(jié)合緊密，不能用透析或超濾的方法除去。,,輔酶的作用1參與基團(tuán)的轉(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

7、 acid)甲基------維生素B12?；?----輔酶A、硫辛酸,輔酶的作用 2質(zhì)子（氫原子 ）轉(zhuǎn)移:FAD+ ? FADH2NAD+ ? NADH + H+NADP+ ? NADPH + H+,酶的活性中心,,,二、酶的活性中心,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)。,或稱活性部位(active site)，指必需基團(tuán)在一級(jí)結(jié)構(gòu)上

8、可能相距遙遠(yuǎn)，但在空間結(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。,酶的活性中心(active center),活性中心內(nèi)的必需基團(tuán),,,,位于活性中心以外，維持酶活性中心應(yīng)有的空間構(gòu)象所必需。,活性中心外的必需基團(tuán),,酶的活性中心常位于酶蛋白分子表面，為含有較多疏水氨基酸殘基，形成疏水性“裂縫”或“口袋”，形成了利于酶促反應(yīng)發(fā)生的疏水環(huán)境,第二節(jié)酶促反應(yīng)的特點(diǎn)與機(jī)理The Characteri

9、stic and Mechanism of Enzyme-Catalyzed Reaction,,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)。,（一）酶促反應(yīng)具有高效性,一、 酶促反應(yīng)的特點(diǎn),酶的催化效率通常比非催化反應(yīng)高108～1020倍，比一般催化劑高107～1013倍。酶的催化不需要較高的反應(yīng)溫度。酶和一般催化劑加速反應(yīng)的機(jī)理都是降低反應(yīng)的

10、活化能(activation energy)。酶比一般催化劑更有效地降低反應(yīng)的活化能。,,,,,,,,,,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,活化能：底物分子從初態(tài)轉(zhuǎn)變到活化態(tài)所需的能量。,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

11、專一性。,,* 酶的特異性(specificity),（二）酶促反應(yīng)具有高度的特異性,分類：,絕對(duì)特異性(absolute specificity)：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)，生成一種特定結(jié)構(gòu)的產(chǎn)物 。 相對(duì)特異性(relative specificity)：作用于一類化合物或一種化學(xué)鍵。立體結(jié)構(gòu)特異性(stereo specificity)：作用于立體異構(gòu)體中的一種。旋光異構(gòu)特異性幾何異構(gòu)特異

12、性,立體異構(gòu)特異性,旋光異構(gòu)特異性：例如 ： L-乳酸脫氫酶 丙酮酸 L-乳酸 D-乳酸脫氫酶 丙酮酸 D-乳酸,,,酵母中的酶D-型葡萄糖 發(fā)酵 酵母中的酶L-型葡萄糖

13、 發(fā)酵 L-精氨酸酶L-精氨酸 L-鳥氨酸 + 尿素D-精氨酸,,,,,,,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 蘋果酸 延胡索酸酶 順丁烯二酸,,,,（三）

14、酶促反應(yīng)的可調(diào)節(jié)性,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,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)。,二、酶促反應(yīng)的機(jī)理,（一）酶-底物復(fù)合物的形成與誘導(dǎo)契合假說,*誘導(dǎo)契合假說(induced-fit hypothesis),酶底物復(fù)合物,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

15、 。,（三）與酶的高效率催化有關(guān)的機(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)：防止底物與酶之間形成水化膜,,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),接受質(zhì)子：堿 提供質(zhì)子：酸 酶活性中心的某些基團(tuán)可作為質(zhì)子的供體或受體，從而對(duì)底物進(jìn)行酸堿催化 如組氨酸的咪唑基, 解離常數(shù)為6.0，在生理pH下酸堿形式均可存在，很活躍 酸堿催化可參與多種

16、反應(yīng)，如多肽的水解、酯類的水解、磷酸基的轉(zhuǎn)移,2. 多元催化（multielement catalysis）,酶活性中心疏水性“口袋” 防止底物與酶之間形成水化膜 有利底物與酶密切接觸,3. 表面效應(yīng) (surface effect),第三節(jié) 酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)Kinetics of Enzyme-Catalyzed Reaction,概念研究各種因素對(duì)酶促反應(yīng)速度的影響，并加以定量的闡述。影響因素包括有酶濃度、底物濃度、

17、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。,一、底物濃度對(duì)反應(yīng)速度的影響,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,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。,,,當(dāng)?shù)孜餄舛容^低時(shí),反應(yīng)速度與底物濃度成正比；反

18、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)。,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),酶被底物飽和,底物對(duì)酶促反應(yīng)的飽和現(xiàn)象：,（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,,※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(jiǎn)稱米氏方程式(Michaelis equation)。,,,,[S]：底物

19、濃度V：不同[S]時(shí)的反應(yīng)速度Vmax：最大反應(yīng)速度(maximum velocity) Ｋm：米氏常數(shù)(Michaelis constant),當(dāng) V= Vmax / 2 時(shí),,Km值的推導(dǎo),,Km＝[S],∴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。,（二）Km與Vmax的意義,Km值① Km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。② 意義：a) Km是酶的特征性常數(shù)之一；

20、 Km 只與酶的性質(zhì)有關(guān), 與酶的濃度無關(guān)b) Km可近似表示酶對(duì)底物的親和力（反比）c) 同一酶對(duì)于不同底物有不同的Km值。 確定最合適底物或天然底物,Km最小的底物大多數(shù)是此酶的天然底物 如：己糖激酶對(duì)葡萄糖的Km 1.5mmol/L 對(duì)果糖的Km 28mmol/L 所以葡萄糖為最適底物一種酶對(duì)每一種底物都各有一個(gè)特定的Km,Vmax定義：Vm是酶完全被底物

21、飽和時(shí)的反應(yīng)速度，與酶濃度成正比。,意義：Vmax=K3 [E]如果酶的總濃度已知，可從Vmax計(jì)算 酶的轉(zhuǎn)換數(shù)(turnover number)，即動(dòng)力學(xué)常數(shù)K3。,定義 — 當(dāng)酶被底物充分飽和時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)每個(gè)酶分子催化底物轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)物的分子數(shù)。意義 — 可用來比較每單位酶的催化能力。,酶的轉(zhuǎn)換數(shù),（三）Ｋm值與Ｖmax值的測(cè)定,1. 雙倒數(shù)作圖法(double reciprocal plot)，又稱為 林-貝氏(Linewea

22、ver- Burk)作圖法,,兩邊同取倒數(shù),2. Hanes作圖法,在林－貝氏方程基礎(chǔ)上，兩邊同乘[S],[S]/V=Km/Vmax + [S]/Vmax,,二、酶濃度對(duì)反應(yīng)速度的影響,當(dāng)[S]＞＞[E]，酶可被底物飽和的情況下，反應(yīng)速度與酶濃度成正比。關(guān)系式為：V = K3 [E],,,,0,,,,,,,,,,,,,V,[E],當(dāng)[S]>>[E]時(shí)，Vmax = k3 [E],酶濃度對(duì)反應(yīng)速度的影響,雙重影響溫度升高

23、，酶促反應(yīng)速度升高；溫度升高10oC, 反應(yīng)速度增加一倍由于酶的本質(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。溫血?jiǎng)游铮?5～40℃Taq DNA聚合酶：70～75℃ 可耐受100℃高溫此酶是從水生棲熱菌 Thermus Aquaticus（Taq）中分離出的熱穩(wěn)定

24、性DNA聚合酶，用于PCR反應(yīng)。,低溫的作用 :貯存生物制品、菌種等 低溫時(shí)由于活化分子數(shù)目減少，反應(yīng)速度降低，但溫度升高后，酶活性又可恢復(fù)。臨床上的低溫麻醉減少組織細(xì)胞的代謝程度，使機(jī)體耐受手術(shù)時(shí)氧和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的缺乏,四、 pH對(duì)反應(yīng)速度的影響,解離狀態(tài)： 蛋白質(zhì)的極性基團(tuán) 輔助因子的荷電狀態(tài) 底物的解離狀態(tài),而不同的解離狀態(tài)或直接影響酶與底物的結(jié)合, 或影響酶的空間結(jié)構(gòu), 從而改變酶的活力

25、,最適pH (optimum pH)：酶催化活性最大時(shí)的環(huán)境pH。多數(shù)酶：7.0左右胃蛋白酶：1.8肝精氨酸酶：9.8,選擇合適的緩沖液保持酶的相對(duì)穩(wěn)定和保持高活性,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。,,,,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,抑制作用的類型,不可逆性抑制(irreversible

26、 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),(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

27、解毒 -- -- -- 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),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,（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(jìng)爭(zhēng)性抑制非競(jìng)爭(zhēng)性抑制反競(jìng)爭(zhēng)性抑制,* 類型,１.

28、 競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用,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(jìng)爭(zhēng)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(jìng)爭(zhēng)性抑制作用。,[S]>>[I]：高濃度的底物可解除抑制,,,特點(diǎn),無抑制劑,⑴ 競(jìng)爭(zhēng)性I往往是酶的底物結(jié)構(gòu)類似物；⑵ 抑制劑與酶的結(jié)合部位與底物與酶的結(jié)合部位相同—— 酶的活性中心⑶ 抑制作用可以被高濃度的底物減低以致消除；⑷ (表觀）Km值增大，Vm值不變,* 舉例,丙二

29、酸與琥珀酸競(jìng)爭(zhēng)琥珀酸脫氫酶,,,磺胺類藥物的抑菌機(jī)制與對(duì)氨基苯甲酸競(jìng)爭(zhēng)二氫葉酸合成酶,人體細(xì)胞的葉酸由食物獲得，不受磺胺類藥物的抑制,2. 非競(jìng)爭(zhēng)性抑制,* 反應(yīng)模式,I與酶的活性中心外的位點(diǎn)結(jié)合,非競(jìng)爭(zhēng)性抑制的特點(diǎn)：⑴ 非競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)不一定與底物的分子結(jié)構(gòu)類似；⑵ 抑制劑與酶的活性中心外的位點(diǎn)結(jié)合；⑶ 抑制劑對(duì)酶與底物的結(jié)合無影響，故底物濃度的改變對(duì)抑制程度無影響； 抑制程度取決于抑制劑的濃度⑷ 動(dòng)力學(xué)

30、參數(shù)：Km值不變，Vm值降低。,３. 反競(jìng)爭(zhēng)性抑制,* 反應(yīng)模式,抑制劑不能與游離酶結(jié)合，但可與ES復(fù)合物結(jié)合,反競(jìng)爭(zhēng)性抑制的特點(diǎn)：⑴ 反競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)不一定與底物的分子結(jié)構(gòu)類似；⑵ 抑制劑與底物可同時(shí)與酶的不同部位結(jié)合；⑶ 必須有底物存在，抑制劑才能對(duì)酶產(chǎn)生抑制作用；抑制程度隨底物濃度的增加而增加； 抑制程度取決與抑制劑的濃度及底物的濃度⑷ 動(dòng)力學(xué)參數(shù)：Km減小，Vm降低。,?,,,各種可逆性抑制作用的比較,,動(dòng)

31、力學(xué)參數(shù),表觀,Km,K,m,增大,不變,減小,最大速度,V,max,不變,降低,降低,林,-,貝氏作圖,斜率,K,m,/,V,max,增大,增大,不變,縱軸截距,1/V,max,不變,增大,增大,橫軸截距,-,1/K,m,增大,不變,減小,與,I,結(jié)合的組分,E,E,、,ES,ES,作用特征,無抑制劑,競(jìng)爭(zhēng)性抑制,非競(jìng)爭(zhēng)性抑制,反競(jìng)爭(zhēng)性抑制,,,,六、激活劑對(duì)反應(yīng)速度的影響,激活劑(activator):使酶由無活性變?yōu)橛谢钚曰蚴姑富?/p>

32、性增加的物質(zhì)。? 必需激活劑 (essential activator)? 非必需激活劑 (non-essential activator),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、μ

33、g、μmol等）的產(chǎn)物或消耗一定數(shù)量的底物所需的酶量。,國(guó)際單位(IU)在特定的條件下，每分鐘催化1μmol底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物所需的酶量為一個(gè)國(guó)際單位。,催量單位(katal)１催量(kat)是指在特定條件下，每秒鐘使１mol底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物所需的酶量。,kat與IU的換算： 1 IU=16.67×10-9 kat,,第 四 節(jié) 酶 的 調(diào) 節(jié)The Regulation of Enzyme,調(diào)節(jié)對(duì)象 關(guān)鍵

34、酶,一 、酶活性的調(diào)節(jié),,（一）酶原與酶原的激活,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。,,,,,,酶原激活的機(jī)理,,,,,胰蛋白酶原的激活過程,酶原激活的生理意義,消化道內(nèi)的蛋白酶原：避免細(xì)胞的自身消化，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。凝血系統(tǒng)和纖維蛋白溶解酶：有的酶原可以視為酶的儲(chǔ)存形式。在需要時(shí)，

35、酶原適時(shí)地轉(zhuǎn)變成有活性的酶，發(fā)揮其催化作用。,（二）變構(gòu)酶,變構(gòu)效應(yīng)劑 (allosteric effector),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)。,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)激

36、活,,變構(gòu)抑制,變構(gòu)酶的Ｓ形曲線,無變構(gòu)效應(yīng)劑,,變構(gòu)調(diào)節(jié)的方式：,變構(gòu)酶通常為代謝途徑的起始關(guān)鍵酶，而變構(gòu)劑則為代謝途徑的終產(chǎn)物。因此，變構(gòu)劑一般以反饋方式對(duì)代謝途徑的起始關(guān)鍵酶進(jìn)行調(diào)節(jié)，最常見的為負(fù)反饋調(diào)節(jié)。,變構(gòu)調(diào)節(jié)的特點(diǎn)：,⑴ 酶活性的改變通過酶分子構(gòu)象的改變而實(shí)現(xiàn)；⑵ 酶的變構(gòu)僅涉及非共價(jià)鍵的變化；⑶ 調(diào)節(jié)酶活性的因素為代謝物；⑷ 為一非耗能過程；⑸ 無放大效應(yīng)。,（三） 酶的共價(jià)修飾調(diào)節(jié),共價(jià)修飾(covalent

37、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?；兔撘阴；谆兔摷谆佘栈兔撓佘栈璖H與－S－S互變,酶的磷酸化與脫磷酸化,引起酶分子在有活性形式與無活性形式或者高活性與低活性之間進(jìn)行相互轉(zhuǎn)變,共價(jià)修飾調(diào)節(jié)的特點(diǎn)：,⑴ 酶以兩種不同修飾和不同活性的形式存在；⑵ 有共價(jià)鍵的變

38、化；⑶ 一般為耗能過程⑷ 受其他調(diào)節(jié)因素（如激素）的影響⑸ 存在放大效應(yīng),二、 酶含量的調(diào)節(jié),（一）酶蛋白合成的誘導(dǎo)和阻遏誘導(dǎo)作用(induction)：誘導(dǎo)物使酶合成增加的過程阻遏作用(repression)：阻遏物使酶合成減少的過程（二）酶降解的調(diào)控,降解：使酶的半壽期發(fā)生改變 酶的降解就是蛋白質(zhì)和氨基酸分解代謝的過程,酶的誘導(dǎo)和阻遏、降解,基因 調(diào)節(jié)基因的產(chǎn)物，封閉基因

39、 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),,,,,,,,三、 同工酶,* 定義同工酶(isoenzyme)是指催化相同的化學(xué)反應(yīng)，而酶蛋白的分子結(jié)構(gòu)理化性質(zhì)乃至免疫學(xué)性質(zhì)不同的一組酶。,,國(guó)際生化學(xué)會(huì)：由不同基因或者等位基因編碼的多肽鏈由同一基因編碼，生成不同的mRNA翻譯而來的不包括翻譯水平修飾所形成的多分子形

40、式同工酶：通常存在于同一種屬或者同一個(gè)體的不同組織或者細(xì)胞的不同亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)中,*生理及臨床意義在代謝調(diào)節(jié)上起著重要的作用；用于解釋發(fā)育過程中階段特有的代謝特征；同工酶譜的改變有助于對(duì)疾病的診斷；同工酶可以作為遺傳標(biāo)志，用于遺傳分析研究。,* 舉例：乳酸脫氫酶(LDH1～ LDH5),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,2,3,4,5,第五節(jié) 酶的命名與分類T

41、he Naming and Classification of Enzyme,一、酶的命名1. 習(xí)慣命名法——推薦名稱2. 系統(tǒng)命名法——系統(tǒng)名稱,一些酶的命名舉例,二、酶的分類1.氧化還原酶類(oxidoreductases)2.轉(zhuǎn)移酶類 (transferases )3.水解酶類 (hydrolases)4.裂解酶類 (lyases)5.異構(gòu)酶類( isomerases)6.合成酶類 (ligases, synth

42、etases),,系統(tǒng)命名法： EC:1. 4. 1. 3 EC ---- enzyme commission 1. ---- 類 （氧化還原酶類） 4. ---- 亞類 1. ---- 亞-亞類 3. ---- 亞-亞類中的排序,第六節(jié)酶與醫(yī)學(xué)的關(guān)系The R

43、elation of Enzyme and Medicine,（一） 酶與疾病的發(fā)生（二） 酶與疾病的診斷（三） 酶與疾病的治療,一、酶與疾病的關(guān)系,二、酶在醫(yī)學(xué)上的其他應(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)一些酶的活性、底物濃度、激活劑、抑制劑等進(jìn)行定量分析的一種方法。,最簡(jiǎn)單的酶偶聯(lián)反應(yīng)模式：,A B

44、 C,,,Ex,Ei,2．酶標(biāo)記測(cè)定法 酶可以代替同位素與某些物質(zhì)相結(jié)合，從而使該物質(zhì)被酶所標(biāo)記。通過測(cè)定酶的活性來判斷被標(biāo)記物質(zhì)或與其定量結(jié)合的物質(zhì)的存在和含量。,酶聯(lián)免疫測(cè)定法（enzyme-linked immunosorbent assay,ELISA),3．工具酶 除上述酶偶聯(lián)測(cè)定法外，人們利用酶具有高度特異性的特點(diǎn)，將酶做為工具，在分子水平上對(duì)某些生物大分子進(jìn)行定向的分割與連接。,（二）酶作為藥物用于臨床治療

45、,（三）酶的分子工程,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，成為不溶于水但仍具有酶活性的一種酶的衍生物。 固定化酶在催化反應(yīng)中以固相狀態(tài)作用于底物，并保持酶的活性。,2．抗體酶,抗原－抗體 底物－酶 以底物的過渡態(tài)類似物為抗原，制備抗體，則這種抗體與底物的結(jié)合，可能會(huì)引起催化反應(yīng)，這種具有催化功能的抗體分子稱為抗體酶(abzyme),3．模擬酶,模擬酶是根據(jù)