酶王镜岩生物化学.ppt
《酶王镜岩生物化学.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《酶王镜岩生物化学.ppt(115页珍藏版)》请在课桌文档上搜索。
1、第一节酶通论一、酶催化作用的特点;二、酶的化学本质及组成三、酶的分类四、酶的专一性及其假说,第二章 酶(Enzymes),第二节 酶促反应动力学-影响酶促反应速度的因素(底物浓度、温度、pH值、酶浓度、抑制剂、激活剂),第三节 酶的作用原理 一、酶活性(活性测定,分离 二、酶的活性部位三、影响酶作用的因素(机理)四、举例五、酶活性的调节别构调节,酶原激活,共价调节,第四节 维生素与辅助因子,第一节酶通论一、酶催化作用的特点(一)酶和一般催化剂的比较(二)酶作为生物催化剂的特点易失活催化效率高高度专一性有序性可调节控制二、酶的化学本质及组成(一)化学本质(二)化学组成(三)酶的结构组成单体酶、寡
2、聚酶、多酶复合体三、酶的分类氧化还原酶转移酶水解酶裂合酶异构酶连接酶四、酶的专一性及其假说结构专一性立体异构专一性专一性假说,概念:酶是活细胞产生的具有催化活性物质(包括蛋白质和RNA),能降低反应的活化能(activation energy)定义:在一定温度下摩尔底物全部进入活化态所需要的自由能,单位kJ/mol反应所需的活化能越高,活化分子数越少,反应速度越慢。,酶促反应与非酶促反应比较见p321表转化数:在一定条件下每秒钟每个酶分子转换底物的分子数see p322表,1.催化高效性,2.高度专一性:,举例:)DNA聚合酶(绝对专一性)只催化dNTP 合成DNA)D-葡萄糖苷酶(相对专一性
3、酶)催化糖苷键断裂,要求糖苷键一端有葡萄糖,对另一端无要求。)L 氨基酸-D氨基酸(立体异构专一性),相对专一性:基团专一性即酶对反应键一端的基团有绝对要求,而对另一端的基团则无特殊要求,如葡萄糖苷酶,可以催化水解糖苷键,并且要求键的一端为葡萄糖,而另一端可以是任意糖。,绝对专一性:一种酶只催化特定的底物发生反应,如:脲酶只催化尿素分解:,H2NCONH2+H2O=2NH3+CO2,键专一性:酶对反应键两端的基团都没有特殊要求,如酯酶只要是酯键就可水解。,立体专一性:顺反异构专一性,如琥珀酸脱氢酶只催化产生反式结构的丁烯二酸即延胡索酸。,旋光异构专一性:L-氨基酸氧化酶只催化L-氨基酸氧化,而
4、对D-氨基酸无作用3.对环境条件敏感 酶的最佳作用条件是常温、常压、中性,如果条件发生改变,酶的催化活性则会降低。4.活性可调 酶的活性可在调节因子的作用下发生变化。,高度专一性,二、酶的化学本质及其组成,(一)化学本质,(二)酶的组成:根据组成成分可分为简单酶和结合酶 简单酶:只由蛋白组成的酶,就是简单酶。结合酶:酶的组分中除了蛋白质外,还有其他非蛋白成分。,辅基和辅酶实际上没有本质的区别,只是辅基与酶结合的作用力强,而辅酶与酶的结合力弱,实际上,辅酶只有在参与催化时才与酶结合。,根据酶的结构特点可分为 单体酶、寡聚酶和多酶复合体,三、酶的命名与分类(一)酶的命名,(二)酶的分类,蛋白质+H
5、2O 氨基酸,四、核酶,五、抗体酶,六、酶工程,第二节 酶促反应动力学一、化学动力学基础-反应分子数和反应级数,一级反应:反应速度与一种反应物浓度严格成正比,二级反应:与两种反应物浓度的乘积成正比,零级反应:反应速度与任何反应物的浓度无关,受它种因素影响而改变反应速度(恒速)。(零级反应并不等于参加反应的物质为零,在生物体内往往是底物浓度较高时可见)。混合级反应:反应速度只与催化剂的浓度或参加反应的其他因素有关。,反应级数:,反应分子数:表示实际参加反应的分子数;反应级数:表示反应速度与反应物浓度之间的关系,s,二、底物浓度对反应速度的影响(一)中间络合物学说(E+S=ES=E+P),(二)酶
6、促反应动力学方程式-米氏方程,米氏方程提出者,1.米氏方程的导出(式中:Vm-最大反应速度,Km-米氏常数,S-底物浓度,v-反应速度),1)当底物浓度很低时,2)当底物浓度很高时,3)当S=Km时,v=Vm,2.动力学参数的意义1)米氏常数的意义:Km的物理意义:当 v=Vm 时,即,米氏方程,Km的物理意义为“反应速度为最大反应速度一半时的底物浓度”,Km的生物学意义(Km在实际应用中的重要意义)1)Km值是特征常数 只与酶的性质有关,与酶的浓度无关。如蔗糖酶的底物为蔗糖,Km为2.810-2,脲酶的底物为尿素,Km:2.510-2。2)从Km值可以推断酶的专一性和天然底物(最适底物 op
7、timum substrate)倒数近似表示亲和力,1/Km越大,酶对底物的亲和力越大多个底物有多个Km值、最适底物的Km值最小。如己糖激酶的两个底物Km分别是葡萄糖1.510-4,果糖:1.510-3,这样葡萄糖为该酶的最适底物。,3)根据Km值的大小可以估计底物的用量例:求某反应达到最大反应速度的90%时所需要底物的浓度根据米氏方程:90%=100%S/Km+S所以:S=9 Km4.Km值可以推断代谢物在体内的代谢路线,鉴定酶:通过测定可以鉴别不同来源或相同来源但在不同发育阶段、不同生理状态下催化相同反应的酶是否属于同一种酶。判断酶的最佳底物:如果一种酶可作用于多个底物,就有几个Km值,其
8、中Km最小对应的底物就是酶的天然底物。如蔗糖酶既可催化蔗糖水解(Km=28mol/L),也可催化棉子糖水解(Km=350mol/L),两者相比,蔗糖为该酶的天然底物。计算一定速度下的底物浓度:如某一反应要求的反应速度达到最大反应速度的99%,则S=99 Km 了解酶的底物在体内具有的浓度水平:一般地,体内酶的天然底物的S体内Km,如果S体内Km,那么VOVmax,底物浓度失去生理意义,也不符合实际状态。判断反应方向或趋势:催化正逆反应的酶,其正逆两向的反应的Km不同,如果正逆反应的底物浓度相当,则反应趋向于Km小对应底物的反应方向。,2.Vmax和 k3 的意义当底物浓度很大时,Vmax=k3
9、 EK3 代表当酶被底物饱和时每秒钟每个酶分子转换底物的分子数-转换数,kcat,kcat 越大,酶的转化速率越高。3.kcat/Km的含义 kcat/Km 是酶和底物反应形成产物的表观二级速度常数专一性常数当 S K m时,酶反应速度取决于kcat/Km,4.米氏常数的求法:双倒数作图法,当,三、酶浓度对酶促反应速度的影响:E 与 v 成正比,四、温度对酶促反应速度的影响,原因:温度对酶促反应速度的影响有两个方面:Q10(与一般催化剂相同),易失活,蛋白酶特性。蛋白质的变性,化学反应 温血动物一般为35-40,植物一般为40-50,但也有特殊的酶,如细菌淀粉酶在93下活力更高。,最适温度(o
10、ptimum temperature),不是常数,原因:强酸、碱变性,中等酸碱度,酶分子和底物基团的解离。不同的酶其pH不同,如胃蛋白酶的为1.5,胰蛋白酶的为7.7,精氨酸酶为9.7,植物和微生物一般在4.5-6.5,动物一般在6.5-8.0。,五、pH对酶促反应速度的影响,最适pH(optimum pH),不是常数,1.概念:能提高酶活性的物质为激活剂2.种类(1)无机离子 作用机理:a.稳定构象,如Ca是淀粉酶的激活剂,它紧密地与酶分子结合,从而稳定了酶的高活力构象。b.结合底物,如Mg是ATP酶的激活剂,它可以将ATP的磷酸链结合于酶分子。,c.调节作用(2)有机分子 作用机理:a.保
11、护作用,如谷胱甘肽可以-SH的还原状态,EDTA可以络合重金属离子 2GSH+SS GSSG+2SH b.调节作用,如ADP是多种需能、放能反应中酶的调节剂(3)蛋白分子 调节分子,六、激活剂对酶促反应速度的影响,可逆抑制,不可逆抑制,非专一性不可逆抑制专一性不可逆抑制,竞争性抑制非竞争性抑制反竞争性抑制,1.不可逆抑制:这类抑制剂与酶分子以很强的作用力(共价键、强离子键等)结合,使酶失活,且抑制剂不易被清除而使酶恢复活性。由于抑制剂的存在使酶分子受到不同程度的化学修饰,故通常将不可逆抑制称作酶的修饰抑制.,七、抑制剂对酶促反应速度的影响 概念:可以降低酶活性的物质称为抑制剂,抑制作用类型,非
12、专一性不可逆抑制:这类抑制剂可以抑制多数酶的活性。原因是抑制剂可以与酶分子上一类或几类常见基团如氨基、羧基、巯基等进行作用,所以他们可以作用大多数酶,因此他们的作用没有专一性,如碘代乙酸:酶SH+ICH2COOH 酶CH2COOH+HI,有机磷杀虫剂抑制昆虫的乙酰胆碱酯酶作用方式,汞,非专一性不可逆抑制种类:有机磷化物(作用于羟基酶):如 敌敌畏,敌百虫,有机汞化物(作用于巯基):如 对氯汞苯甲酸(PCMB)p375有机砷化物(作用于巯基):如 Lewisite毒气(CHCl=CHCAs Cl2)由于此类酶作用于 SH 酶,通常也称此类酶为巯基酶重金属盐;烷化剂;氰化物、硫化物、一氧化氮(作用
13、于酶中的金属离子),有机磷化物作用于羟基酶,解除方法:用解磷啶有机汞化物与酶的巯基结合使人畜中毒,解除方法:含巯基的试剂有机砷化物与酶的巯基结合使人畜中毒 解毒剂为二巯基丙醇。见p375,2)专一性不可逆抑制:这类抑制剂只与一定酶活性中心的特定基团起作用,对酶有专一性的抑制作用类型:Ks型 和 k cat型 Ks型不可逆抑制剂具有底物类似的结构,与酶分子中的必需集团结合抑制酶活性。通过改变酶的亲和力对酶进行亲和标记-称亲和标记试剂。k cat型不可逆抑制剂 既是天然底物的类似结构,又是酶的底物。专一性高的不可逆抑制剂。,2.可逆抑制:这类抑制剂与酶分子以弱的作用力(弱离子键、氢键等)结合,使酶
14、失活,但抑制剂容易被清除而使酶恢复活性,故称为可逆抑制。(1)竞争性抑制:I与S相似,竞争活性中心,增加S去除抑制。,竞争性抑制剂的作用方式,竞争性抑制剂的作用动力学,竞争性抑制剂作用举例,磺胺类药物可以抑制细菌体内四氢叶酸的合成,如琥珀酸脱氢酶受丙二酸的抑制。,(2)非竞争性抑制:I与S不相似,活性中心之外,不能通过增加S去除,Km不变,Vm变小,非竞争性抑制剂的作用方式,非竞争性抑制剂的作用动力学(Km不变,Vm 变小),(3)反竞争抑制:只有形成ES后I才能作用,ES形成加快,Km变小,Vm变小,酶,实验获得某酶的下列数据:S(mol/L)v(mmol/min)5.0 x10-2 0.2
15、55.0 x10-3 0.255.0 x10-4 0.255.0 x10-5 0.205.0 x10-6 0.0715.0 x10-7 0.0096,问题:1)在此酶浓度时的 Vmax?2)Km?3)反应是否符合米氏方程式?4)S=1.0 x10-6 和 S=1.0 x10-1 mol/L 时的反应速度?5)当S=2.0 x10-3 时,反应在最初5分钟的产物量?6)在此反应体系中,酶浓度增加4倍后Km和 Vmax?,例1,使用下表数据,作图判断抑制剂类型(竞争性还是非竞争性可逆抑制剂)?,思考题1,思考题2Vmax与米氏常数可以通过作图法求得,试比较VS图,双倒数图,求Vmax 和Km 的优
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 酶王镜岩 生物化学

链接地址:https://www.desk33.com/p-235785.html