第六章-酶.ppt
《第六章-酶.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《第六章-酶.ppt(130页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、Enzyme第第六六章章酶酶巴克纳(Buchner)兄弟发现磨碎的酵母细菌或无细胞酵母抽提液也能和酵母细菌一样,将糖转变成酒精和二氧化碳。当时认为引起发酵的是酵母细胞中一种叫酵素的物质,现在称为酶(Enzyme)。酶的发现DiscoveringEnzyme(1991)p.82时间Sumner对酵素的发现有重大贡献进行酶反应的试管Sumner温度Ureasecrystal(1926)生物催化剂生物催化剂(biocatalyst)n核酶核酶(ribozyme):具有高效、特异催化作用的核酸,:具有高效、特异催化作用的核酸,主要参与主要参与RNA的剪接。的剪接。n酶酶是一类由活细胞产生的,是一类由活
2、细胞产生的,对其特异底物具对其特异底物具有高效催化作用的有高效催化作用的蛋白质。蛋白质。酶的化学本质绝大多数酶是蛋白质证据(1)酸水解的产物是氨基酸,能被蛋白酶水解失活;(2)具有蛋白质的一切共性,凡是能使蛋白质变性的因素都能使酶变性;(具有蛋白质的颜色反应)。少数酶是RNA(核酶)酶的化学本质及其组成几个有关名词几个有关名词底物底物(substrate,S):酶作用的物质。:酶作用的物质。产物产物(product,P):反应生成的物质。:反应生成的物质。酶促反应:酶催化的反应。酶促反应:酶催化的反应。酶活性:酶催化化学反应的能力。酶活性:酶催化化学反应的能力。第一节 酶是生物催化剂一、酶的生
3、物学意义酶(enzyme)是生物体内一类具有催化活性和特定空间构象的生物大分子,包括蛋白质和核酸等。酶与一般的催化剂不同酶的主要成分是蛋白质,酶作用一般都要求比较温和的条件,如常温、常压、接近中性的酸碱度。酶的催化效应非常高,酶具有高度的专一性,酶对所作用的物质(称为底物)有严格的选择性,酶的催化活性是受到调节和控制的。它的调控方式很多,包括反馈调节、抑制剂调节、共价修饰调节、酶原激活及激素控制等。酶可催化某些特异的化学反应,体内某些物质的合成只能由酶促反应完成。二、酶作用的专一性1立体化学专一性是从底物的立体化学性质来考虑的一种专一性(1)立体异构专一性:当底物具有立体异构体时,酶只能作用于
4、其中一种。CH3CO+2HCH3CHHO乳酸脱氢酶COOH丙酮酸COOHL-乳酸丙酮酸受乳酸脱氢酶催化还原时,只产生L-乳酸C(2)几何异构专一性:有些酶对于顺反异构体只能作用其中之一,这称为几何异构专一性。COOHCH2HHOCOOH+H2O延胡索酸酶COOHCHCHHOOC延胡索酸(反丁烯二酸)L-苹果酸延胡索酸酶只催化延胡索酸(反丁烯二酸)加水生成L-苹果酸2非立体化学专一性 如果一种酶不具有立体化学专一性,则可从底物的化学键及组成该键的基团来考虑其专一性。(1)键专一性:在键专一性中,对酶来说,重要的是连接A和B的键必须“正确”(2)基团专一性:具有基团专一性的酶除了需要有“正确”的化
5、学键以外,还需要基团A和B中的一侧必须“正确”CCHHNHONHNCRCO赖氨酸或精氨酸水解部位(3)绝对专一性:具有绝对专一性的酶要求底物的键和A、B都必须严格的“正确”锁钥模型诱导契合模型三、酶的分类与命名(一)酶的分类(1)氧化还原酶类(oxidoreductases):催化氧化还原反应(2)转移酶类(transferases):催化功能基团的转移(3)水解酶类(hydrolases):催化水解的反应(4)裂合酶类(lyases):催化水、氨或二氧化碳的去除或加入(5)异构酶类(isomerases):催化各种类型的异构作用(6)合成酶类(ligases):催化消耗ATP的成键反应(二)
6、酶的命名1习惯命名法(1)一般采用底物加反应类型而命名,如蛋白水解酶、乳酸脱氢酶、磷酸己糖异构酶等。(2)对水解酶类,只用底物名称即可,如蔗糖酶、胆碱酯酶、蛋白酶等。(3)有时在底物名称前冠以酶的来源,如血清谷氨酸-丙酮酸转氨酶、唾液淀粉酶等。2系统命名法第二节 酶的化学本质与结构一、酶的化学本质与分子组成结合酶(conjugated enzyme):酶蛋白(apoenzyme)+辅因子(cofactor)辅因子:辅酶(coenzyme)/辅基(prosthetic group)全酶(holoenzyme)=酶蛋白+辅因子(辅酶或辅基)根据酶蛋白的特点和分子大小又把酶分成三类:1单体酶 单体酶
7、只有一条多肽键。2寡聚酶 这类酶由几条至几十条多肽链亚基组成,这些多肽链或相同,或不同。3多酶体系 多酶体系是由几种酶彼此嵌合形成的复合体。它有利于一系列反应的连续进行。二、酶的结构酶的活性中心(active center),是酶与底物结合并发挥其催化作用的部位,又称“活性部位”(active site)-糜蛋白酶的一级结构与空间结构活性中心内含His57,Asp112和Ser195,在一级结构中3种氨基酸残基位置相距较远,当形成空间结构时,活性中心的关键氨基酸残基即相互靠近,集中于特定空间区域起催化作用AspHisSer胰凝乳蛋白酶的活性中心酶的活性中心内的一些化学基团,是酶发挥催化作用与底
8、物直接作用的有效基团,故称为活性中心内的必需基团(essential group)。酶活性中心外还有一些基团虽然不与底物直接作用,却与维持整个分子的空间构象有关,这些基团可使活性中心的各个有关基团保持最适的空间位置、间接地对酶的催化作用发挥其必不可少的作用,这些基团称为活性中心外的必需基团。底物结合部位是与底物特异结合的有关部位,因此也叫特异性决定部位。催化部位直接参与催化反应,底物的敏感键在此部位被切断或形成新键,并生成产物必需基团底物结合部位活性中心或活性部位催化部位活性中心外的必需基团底物活性中心以外结合基团的必需基团催化基团活性中心三、酶的辅助因子与功能辅酶:与酶蛋白结合比较疏松(一般
9、为非共价结合)并可用透析方法除去的称为(coenzyme,Co);辅基:与酶蛋白结合牢固(一般以共价键结合),不能用透析方法除去的称为(prosthetic group)。酶的辅助因子主要有金属离子和有机化合物金属离子:Fe2+、Fe3+、Zn2+、Cu+、Cu2+、Mn2+、Mn3+、Mg2+、K+、Na+、Mo6+、Co2+等。有机化合物:NAD,NADP,FAD,生物素,卟啉等辅酶(coenzyme):与酶蛋白结合较松,可透析除去。辅基(prostheticgroup):与酶蛋白结合较紧。Apo-enzyme辅ProstheticgroupCoenzyme酶蛋白决定酶专一性,辅助因子决定
10、酶促反应的类型和反应的性质。(一)无机离子对酶的作用有些酶本质是金属蛋白质,金属离子与酶蛋白牢固结合,如黄嘌呤氧化酶中含Cu2+、Mo3+有些酶本身不含金属离子,必须加入金属离子才有活性,称金属活化酶无机离子在酶分子中的作用有以下几方面:(1)维持酶分子活性构象,甚至参与活性中心(2)在酶分子中通过本身的氧化还原而传递电子(3)在酶与底物之间起桥梁作用,将酶与底物连接起来(4)利用离子的电荷影响酶的活性,如中和电荷等(二)维生素与辅酶的关系维生素(vitamin):是一类维持细胞正常功能所必需的小分子有机化合物,动物体内不能合成或合成不足,必须由食物供应或补充。B族维生素酶辅酶形式辅因子的作用
11、硫胺素(B1)-酮酸脱羧酶焦磷酸硫胺素(LTPP)-酮酸氧化脱羧酮基转移作用硫辛酸-酮酸脱氢酶系二硫辛酸(L)S-酮酸氧化脱羧泛酸乙酰化酶等CoA转移酰基核黄素(B2)各种黄酶FMNFAD传递氢原子尼克酰胺(PP)多种脱氢酶+NADNADP+传递氢原子生物素H羧化酶生物素传递CO2叶酸甲基转移酶四氢叶酸(THP)“一碳基团”转移钴铵素(B12)甲基转移酶5-甲基钴铵素,5-脱氧腺苷钴铵素甲基转移吡哆醛(B6)转氨酶磷酸吡哆醛转氨、脱羧、消旋反应B族维生素及其辅酶形式四、酶的结构与功能(一)酶的活性中心与酶作用的专一性酶作用的专一性主要取决于酶活性中心的结构特异性(二)空间结构与催化活性酶的活性
12、不仅与一级结构有关,并且与其空间结构紧密相关,在酶活性的表现上,有时空间结构比一级结构更为重要牛胰核糖核酸酶分子的切断与重组(三)酶原的激活某些酶(绝大多数是蛋白酶)在细胞内合成或初分泌时没有活性,这些无活性的酶的前身称为酶原(zymogen),使酶原转变为有活性酶的作用称为酶原激活(zymogen activation)。酶的的激活机制主要是分子内肽链的一处或多处断裂,同时使分子构象发生一定程度的改变,从而形成酶活性中心所必需的构象。胰蛋白酶原六肽肠激酶活性中心胰蛋白酶胰蛋白酶原的激活示意图第三节 酶的作用机制G反应进程非催化反应与催化反应的自由能变化二、中间复合物学说和酶作用的过渡态在酶促
13、反应中,酶(E)总是先与底物(S)形成不稳定的酶-底物复合物(ES),再分解成酶(E)和产物(P),(E)又可与(S)结合,继续发挥其催化功能,所以少量酶可催化大量底物第四节 酶促反应的动力学一、底物浓度对酶反应速度的影响Rate of Reaction(v)02468101214161820100806040200Concentration of Substrate(umol/L)底物浓度和酶反应速度的关系Nelson&Cox(2000)LehningerPrinciplesofBiochemistry(3e)p.258Michaelis与Menten提出酶催化动力学MichaelisMen
14、ten1913年E+SESE+Pk1k2k3(vo)vo=Vmax SKm+SE0=E+ESvo=k3 ESVmax=k3 E0稳态理论下米氏方程的推导酶必须先与底物结合ES浓度恒定等于其消失量Steady StateES 的生成量k1ES=k2 ES+k3 ES由上式出发可推得Michaelis-Menten公式E0 酶的总量JuangRH(2004)BCbasicsVmaxSKm+S(一)米氏方程及其推导(二)米氏常数(Km)的意义和应用米氏常数Km为酶促反应速度达到最大反应速率一半时的底物浓度。它的单位是mol/L(摩尔/升),是酶的特征性常数。物理意义:当反应速度达到最大反应速度(Vm
15、ax)的一半时的底物浓度.Km的引伸意义:Km是酶学研究中的重要研究数据,表示了酶的一个基本性质.Km值是酶的特征常数之一,与酶的性质有关,而与酶的浓度无关,不同的酶,其Km值不同.对于专一性不强的酶来说对于每一个底物都有一个相应的Km值.2、米式方程中各参数的意义Km的意义米氏方程的讨论Km与天然底物Km最小的底物称该酶的最适底物或天然底物。因为:Km愈小(达到Vmax一半所需的底物浓度愈小)表示V对S越灵敏。VS1/2VmaxKm三、米氏方程的讨论1.双倒数(Lineweaver Burk)作图法(三)米氏常数的求法1V max1S+1=KmV V maxV maxS Km+S V=米氏常
16、数的求法1、Lineweaver-Burk 双倒数作图法选底物浓度应考虑能否得到1/S的常数增量S为1.01、1.11、1.25、1.42、1.66、2.0、2.5、3.33、5.0、10时1/S为0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0是常数增量。S为常数增量1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、10时,1/S为0.1、0.111、0.125、0.5、1.0,是非常数增量,点多集中在1/v轴附近。该作图的缺点是:实验点过分集中在直线的左下方,而低浓度S的实验点又因倒数后误差较大,往往偏离直线较远。从而影响Km和Vmax的准确测定。四、米氏常数的求法2.
17、Hanes作图法二、pH的影响与最适pH大多数酶的活性受pH影响较大。在一定pH下酶表现最大活力,高于或低于此pH,活力均降低。酶表现最大活力时的pH称为酶的最适pH1.影响酶和底物的解离2.影响酶分子的构象0酶活性pH胃蛋白酶淀粉酶胆碱酯酶2 4 6 8pH对某些酶活性的影响10三、温度的影响与最适温度反应速度反而随温度上升而减慢,形成倒U形曲线。在达到此曲线顶点所代表的温度时,反应速度最大,称为酶的最适温度(optimum temperature)最适温度及影响因素温度对酶促反应速度的影响有两个方面:提高温度,加快反应速度。温度系数Q10:温度升高10,反应速度与原来的反应速度之比,大多数
- 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:
- 第六
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【w****g】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【w****g】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。