酶中職生物化學(xué)

酶中職生物化學(xué)2023/7/20第1頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月學(xué)習目標掌握：1、酶的概念、組成及酶促反應(yīng)特點；2、酶的活性中心；3、同工酶的概念及其臨床應(yīng)用；4、競爭性抑制作用的概念及醫(yī)學(xué)意義。第2頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月主要內(nèi)容第一節(jié)酶的概念及酶促反應(yīng)特點第二節(jié)酶的組成、結(jié)構(gòu)與功能第三節(jié)影響酶促反應(yīng)速度的因素第四節(jié)酶與臨床醫(yī)學(xué)的關(guān)系第3頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月第4頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月

物質(zhì)代謝是生命活動的基本特征，包含的各種復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，幾乎都是在特異的酶催化下進行的。

沒有酶就沒有新陳代謝，也就沒有生命活動。第5頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月目前將生物催化劑分為兩類：酶：由活細胞合成的對其特異底物起高效

作用的蛋白質(zhì)。核酶：對核酸具有高效特異催化作用的核酶。第6頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)

酶的概念及酶促反應(yīng)特點第7頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月酶：是由活細胞產(chǎn)生的具有催化作用的特殊蛋白質(zhì)。

又稱為生物催化劑。酶促反應(yīng)：由酶所催化的反應(yīng)。底物（Substrate，S）:在酶促反應(yīng)中被酶催化的物質(zhì)。產(chǎn)物（Product，P）:經(jīng)酶催化所產(chǎn)生的物質(zhì)。酶活性：酶所具有的催化能力。酶失活：酶喪失催化能力。一、酶的相關(guān)概念第8頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月酶是蛋白質(zhì)的證據(jù)：1酶的化學(xué)組成，氮16％。2在水溶液中發(fā)生兩性解離，有等電點。3水解產(chǎn)物為氨基酸。4凡使蛋白質(zhì)變性的因素作用于酶也使之變性。第9頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月（一）酶與一般催化劑的相同點①能加快化學(xué)反應(yīng)速度；②在催化反應(yīng)前后，沒有質(zhì)和量的改變；③只能催化熱力學(xué)上可能進行的反應(yīng)；④只能縮短反應(yīng)達到平衡的時間，但不能改變化學(xué)反應(yīng)的平衡點。二

酶促反應(yīng)特點第10頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月二

酶促反應(yīng)特點（二）酶與一般催化劑的不同點①高度的催化效率；②高度的專一性或特異性；（1）相對專一性（2）絕對專一性（3）立體異構(gòu)專一性③高度不穩(wěn)定性；④酶活性的可調(diào)節(jié)性。第11頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月例2H2O2→2H2O+O2

1molH2O2酶能催化5×106molH2O2的分解1molFe3+

只能催化6×10-4molH2O2的分解以摩爾為單位進行比較，酶的催化效率比化學(xué)催化劑高107～1013倍，比非催化反應(yīng)高108～1020倍。1、高度的催化效率

主要原因:酶→降低反應(yīng)的活化能第12頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月

活化能：分子從初態(tài)到達活化態(tài)所需要的能量。

活化能↓催化效率↑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)活化能的改變第13頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月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。酶對底物的這種選擇性稱為酶的特異性或?qū)Ｒ恍?。分類相對專一性絕對專一性立體異構(gòu)專一性第14頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月絕對專一性一種酶只能催化一種底物發(fā)生一種特定的化學(xué)反應(yīng)并生成一定的產(chǎn)物，即酶選擇全部結(jié)構(gòu)。如：第15頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月相對專一性一種酶能催化一類化合物或一定的化學(xué)鍵，即酶只能選擇底物的部分結(jié)構(gòu)。如：第16頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月立體異構(gòu)專一性當?shù)孜锞哂辛Ⅲw異構(gòu)現(xiàn)象時，一種酶只對底物的某一立體異構(gòu)體具有催化作用，而對其他立體異構(gòu)體不起作用。第17頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月這是酶的化學(xué)本質(zhì)（蛋白質(zhì)）所決定的，易受pH、溫度等理化因素的影響。酶促反應(yīng)受多種因素的調(diào)控，以適應(yīng)機體對不斷變化的內(nèi)外環(huán)境和生命活動的需要。第18頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月（一）酶的分類：六大類1．氧化還原酶類（oxido-reductases）

催化氧化還原反應(yīng)的酶，包括氧化酶類、脫氫酶類、過氧化氫酶、過氧化物酶等。

三、酶的分類與命名2023/7/20第19頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）氧化酶類：催化底物脫氫，并氧化生成H2O或H2O2

。2A·2H+O22A+2H2OA·2H+O2A+H2O2

2023/7/20第20頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月鄰苯二酚氧化酶（EC1.10.3.1，鄰苯二酚：氧氧化酶）

鄰苯二酚鄰苯醌例：2023/7/20第21頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）脫氫酶類：直接催化底物脫氫A·2H+B

A+B·2H

例：乳酸脫氫酶（EC1.1.1.27，L-乳酸：NAD+氧化還原酶）

乳酸丙酮酸2023/7/20第22頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月2．轉(zhuǎn)移酶類（transferases）催化基團的轉(zhuǎn)移例：谷丙轉(zhuǎn)氨酶（GPT）（EC2.6.1.2，L-丙氨酸：

α—酮戊二酸氨基轉(zhuǎn)移酶）

2023/7/20第23頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月3．水解酶類（hydrolases）AB+H2O

A·OH+BH2023/7/20第24頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月4．裂合酶類（lyases）從底物移去一個基團而形成雙鍵或逆反應(yīng)ABA+B例1：2023/7/20第25頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月例2：2023/7/20第26頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月5．異構(gòu)酶類（isomerase）催化異構(gòu)化反應(yīng)例：2023/7/20第27頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月6．連接酶類（ligases,也稱synthetases合成酶類）將兩個小分子合成一個大分子，通常需要ATP供能。例：

2023/7/20第28頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月按組成分類：單體酶：僅具有三級結(jié)構(gòu)寡聚酶：由多個相同或不同亞基以非共價鍵連接組成的酶。多酶體系：由幾種不同功能的酶聚合形成的多酶復(fù)合物。多功能酶：多種不同催化功能存在一條多肽鏈上形成的酶。按分子組成分類：單純酶：僅由氨基酸殘基組成的多肽鏈構(gòu)成的酶。結(jié)合酶：由氨基酸殘基組成的多肽鏈部分和非氨基酸物質(zhì)組成2023/7/20第29頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月1．習慣命名法（recommendedname）（1）底物:淀粉酶、蛋白酶等（2）反應(yīng)性質(zhì)：脫氫酶、轉(zhuǎn)氨酶等（3）底物，反應(yīng)性質(zhì)：乳酸脫氫酶等（4）來源或其它特點：唾液淀粉酶、胃蛋白酶等（二）酶的命名2023/7/20第30頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月

1961年國際酶學(xué)委員會（enzymecommission）提出的酶的命名和分類方法。每一個酶均有一個系統(tǒng)名稱，標明酶的所有底物與反應(yīng)性質(zhì)。2．系統(tǒng)命名法（systematicname）2023/7/20第31頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）標明底物，催化反應(yīng)的性質(zhì)

G-6-P→F-6-PG-6-P異構(gòu)酶

例:2023/7/20第32頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）兩個底物參加反應(yīng)時應(yīng)同時列出，中間用冒號（:）分開。如其中一個底物為水時，水可略去。

例1：丙氨酸+α-酮戊二酸→谷氨酸+丙酮酸

丙氨酸:α-酮戊二酸氨基轉(zhuǎn)移酶

例2：脂肪+H2O→脂酸+甘油脂肪水解酶

2023/7/20第33頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)

酶的分子結(jié)構(gòu)與功能第34頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月1.按分子組成

單純酶：

僅由氨基酸構(gòu)成的酶。

結(jié)合酶：結(jié)合蛋白質(zhì)→化學(xué)本質(zhì)蛋白質(zhì)部分→酶蛋白非蛋白質(zhì)部分→輔助因子一、酶的分子組成全酶第35頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月2.按輔助因子與酶蛋白結(jié)合的緊密程度不同

輔酶：與酶蛋白的結(jié)合疏松，可用透析或超濾的方法除去。輔基：與酶蛋白的結(jié)合緊密，不能用透析或超濾的方法除去。輔助因子的化學(xué)本質(zhì)：小分子有機化合物和金屬離子。一、酶的分子組成第36頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月3.輔助因子與酶蛋白的關(guān)系①完整的全酶才具有催化作用；②一種輔助因子可與多種酶蛋白結(jié)合組成多種不同催化功能的酶，而一種酶蛋白只能與一種輔助因子結(jié)合形成一種特異性的酶；③酶蛋白決定反應(yīng)的專一性輔助因子決定反應(yīng)的種類與性質(zhì)一、酶的分子組成第37頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月（一）必需基團

定義：與酶的活性密切相關(guān)為發(fā)揮酶催化作用所必需的化學(xué)基團。

常見的必需基團：

His的咪唑基Ser和Thr的羥基Cys的巰基Glu的γ-羧基二、酶的活性中心第38頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）酶的活性中心由酶的必需基團在空間結(jié)構(gòu)集中在一起形成的，能與底物特異結(jié)合并將底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物的特定空間區(qū)域。

分類：二、酶的活性中心酶活性中心

結(jié)合部位（結(jié)合位）催化部位（催化位）第39頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月?

結(jié)合基團：

與底物相結(jié)合，使底物與酶形成復(fù)合物?

催化基團：

影響底物中某些化學(xué)鍵，催化底物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)并將其轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物不參與活性中心的組成，但為維持活性中心的空間構(gòu)象所必需。第40頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月底物活性中心以外的必需基團結(jié)合基團催化基團活性中心第41頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月

酶原：

由活細胞合成分泌后，暫時沒有催化活性的酶的前身物質(zhì)。

酶原的激活：

在一定條件下，酶原轉(zhuǎn)變?yōu)橛谢钚缘拿傅倪^程。

實質(zhì)：酶的活性中心形成或暴露的過程。三、酶原與酶原的激活第42頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月

酶原激活的機理酶原分子構(gòu)象發(fā)生改變形成或暴露出酶的活性中心

一個或幾個特定的肽鍵斷裂，水解掉一個或幾個短肽在特定條件下第43頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月賴纈天天天天甘異賴纈天天天天纈組絲SSSS46183甘異纈組絲SSSS腸激酶胰蛋白酶活性中心胰蛋白酶原的激活過程第44頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月*酶原激活的生理意義：①避免某些細胞產(chǎn)生的蛋白酶對細胞進行自身消化，

對機體起保護作用。

例：消化系統(tǒng)的某些酶（胃蛋白酶）以酶原形式存在，避

免了細胞的自身消化。②保證酶原在其特定的部位與環(huán)境發(fā)揮其催化作用，

保證體內(nèi)物質(zhì)代謝正常進行。

例：血液中的凝血因子在血循環(huán)中以酶原的形式存在，防

止血管內(nèi)凝血，保證血液在正常情況下血液的暢通。血管內(nèi)皮損傷

→

釋放某些物質(zhì)

→

激活凝血因子

→凝血作用第45頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月定義：

指酶蛋白的分子結(jié)構(gòu)、理化性質(zhì)、免疫學(xué)特性均不同，但催化的化學(xué)反應(yīng)相同的一組酶。例：乳酸脫氫酶（LDH)

四聚體酶骨骼肌型（M型）亞基心肌型（H型）四、同工酶第46頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月HHHHHHHMHHMMHMMMMMMMLDH1

(H4)LDH2(H3M)LDH3(H2M2)LDH4(HM3)LDH5

(M4)乳酸脫氫酶的同工酶*乳酸脫氫酶(LDH1～

LDH5)亞基:分布:心肌細胞中較多肝、骨骼肌細胞中較多臨床意義：

心肌受損LDH1↑

肝細胞受損LDH5↑第47頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月12345酶活性遷移位置酶活性遷移位置ab(a)LDH同工酶電泳圖譜

(b)（a）正常人LDH同工酶電泳圖譜,（b）心肌梗塞病人血清LDH同工酶電泳圖譜12345第48頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)

影響酶促反應(yīng)速度的因素第49頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月酶促反應(yīng)速度（V）:

指單位時間內(nèi)反應(yīng)系統(tǒng)中底物的消耗量或產(chǎn)物的生產(chǎn)量。?影響酶促反應(yīng)速度的因素有：酶濃度底物濃度PH溫度激活劑抑制劑第50頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月當[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。

V=k[E]0V[E]酶濃度對反應(yīng)速度的影響

第51頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月1，A---B[S]與V正比關(guān)系2，B---C[S]與V正變關(guān)系V逐漸下降3，C----[S]增加，V不變，達到最高，即Vmax在其他因素不變的情況下，底物濃度對反應(yīng)速度的影響呈矩形雙曲線關(guān)系。ABC第52頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月

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，簡稱米氏方程式(Michaelisequation)。[S]：底物濃度V：不同[S]時的反應(yīng)速度Vmax：最大反應(yīng)速度Ｋm：米氏常數(shù)ＶVmax[S]Km+[S]＝第53頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月ABCKm＝[S]2＝Km+[S]VmaxVmax[S]ＶVmax[S]Km+[S]＝當V=1/2VmaxKm值等于酶促反應(yīng)速率為最大反應(yīng)速率一半時的底物濃度，單位是mol/L。第54頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月定義：Km等于酶促反應(yīng)速率為最大反應(yīng)速率一半時的底物濃度。意義：Km是酶的特征性常數(shù)之一，可判斷E與S的親和力，二者呈負相關(guān)。Km可判斷E作用的天然底物。

Km最小的底物為E的天然底物?？膳袛郋對正逆兩相反應(yīng)的催化效率。Km值的意義第55頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月雙重效應(yīng)當在較低溫度時，溫度升高，酶促反應(yīng)速度

升高；由于酶的本質(zhì)是蛋白質(zhì)，溫度升高到一定程度后，可引起酶的變性，從而反應(yīng)速度降低。

T>60℃酶開始變性T>80℃酶的變性不可逆最適溫度酶促反應(yīng)速度最快時的環(huán)境溫度。第56頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月←反應(yīng)速度溫血動物組織中的酶的最適溫度：35~40℃第57頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月酶的活性雖然隨溫度的下降而降低，但低溫一般不使酶破壞。溫度回升后，酶恢復(fù)活性。低溫麻醉：指在全麻作用下，用物理降溫法將患者的體溫下降到一定程度，使機體代謝率降低，提高組織對缺氧及阻斷血流情況下的耐受能力。在腦手術(shù)和心血管手術(shù)中有見。應(yīng)用：低溫保存酶制劑第58頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月0酶的活性pH

pH對某些酶活性的影響

胃蛋白酶246810葡萄糖—6—磷酸酶酶活性中心的必需基團往往僅在某一解離狀態(tài)時才最容易同底物結(jié)合或具有最大的催化作用。最適pH：酶催化活性最大時的環(huán)境pH。第59頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月

激活劑：

凡能使酶由無活性變?yōu)橛谢钚曰蚴姑富钚栽黾拥奈镔|(zhì)均稱為酶的激活劑。

大多數(shù)是金屬離子：Mg2+、K+、Mn2+第60頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月酶的抑制劑：凡能降低酶活性而又不引起酶變性的物質(zhì)。方式：

通過與酶的活性中心內(nèi)或外的必需基團結(jié)合而抑制酶的催化活性。分類：（根據(jù)抑制劑與酶結(jié)合的緊密程度不同）

第61頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月（一）不可逆性抑制

定義：不可逆性抑制劑通常以共價鍵與酶活性中心的必需基團緊密結(jié)合，使酶失活。不能用透析、超濾除去,但可以用某些藥物或化學(xué)制劑進行化學(xué)解除，使酶活性恢復(fù)。第62頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）羥基酶抑制劑??

有機磷農(nóng)藥中毒有機磷農(nóng)藥：敵百蟲、敵敵畏、1059等中毒機制：乙酰膽堿（Ach)

膽堿+乙酸有機磷農(nóng)藥中毒→抑制膽堿酯酶的活性

乙酰膽堿堆積→膽堿能神經(jīng)興奮癥狀解毒：解磷定（PAM）

注意：中毒的途徑、時間、量、搶救時機與方法例1：膽堿酯酶第63頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月第64頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月主要癥狀：1、惡心、嘔吐、腹痛腹瀉、多汗、流涎、視力模糊、瞳孔縮小、呼吸困難、支氣管分泌物增多，嚴重者出現(xiàn)肺水腫。

2、肌纖維震顫，肌肉跳動，牙關(guān)緊閉，頸項強直，全身抽搐等。

3、頭痛、頭昏、乏力、嗜睡、意識障礙、抽搐等。嚴重者出現(xiàn)腦水腫，或因呼吸衰竭而死亡。第65頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月

??

重金屬中毒重金屬離子：Hg2+Ag+

As3+（砷）Pb（鉛）中毒機制：

路易士氣（砷）+酶分子的巰基結(jié)合→中毒解毒：

二巰基丙醇（BAL）→恢復(fù)酶活性（2）巰基酶抑制劑例2：第66頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月路易士氣失活的酶巰基酶失活的酶酸BAL巰基酶BAL與砷劑結(jié)合物第67頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月定義:

抑制劑通常以非共價鍵與酶或酶-底物復(fù)合物可逆性的疏松結(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。分類：

競爭性抑制

非競爭性抑制反競爭性抑制（二）可逆性抑制第68頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月1、競爭性抑制作用特點：I與S結(jié)構(gòu)相似，競爭酶的活性中心；I與E結(jié)合后，阻礙了E與S結(jié)合，從而使E不能發(fā)揮催化作用；由于抑制劑與酶的結(jié)合是可逆的，因此抑制程度的強弱取決于I與S的相對濃度和比例；增加S濃度，可減弱或消除此抑制作用。定義：有些抑制劑與底物的結(jié)構(gòu)相似，能與底物競爭酶的活性中心，從而阻礙酶－底物復(fù)合物的形成。這種抑制作用稱為競爭性抑制作用。第69頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月反應(yīng)模式+IEIE+SE+PESIS+++ESIESEIPEE第70頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月

丙二酸對琥珀酸脫氫酶的抑制琥珀酸琥珀酸脫氫酶FADFADH2延胡索酸例第71頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月磺胺類藥物的抑菌機制例與對氨基苯甲酸競爭二氫葉酸合成酶第72頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月2、非競爭性抑制作用定義：有些抑制劑與酶活性中心外的必需基團相結(jié)合，不影響酶與底物的結(jié)合，酶和底物的結(jié)合也不影響酶與抑制劑的結(jié)合。底物和抑制劑之間無競爭關(guān)系。但酶-底物-抑制劑復(fù)合物(ESI)不能進一步釋放出產(chǎn)物。這種抑制作用稱作非競爭性抑制作用。第73頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月*反應(yīng)模式E+SESE+P+

S－S+

S－S+ESIEIEESEP+IEI+SEIS+I第74頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月特點：①抑制劑與酶活性中心外的必須基團結(jié)合，

底物與抑制劑之間無競爭關(guān)系。②I與S可同時結(jié)合與E，形成ESI復(fù)合物，

但不能釋放產(chǎn)物。③抑制程度的強弱取決于I的濃度。④增加S濃度，不能減弱或消除此抑制作用。2、非競爭性抑制作用第75頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月第四節(jié)

酶與臨床醫(yī)學(xué)的關(guān)系第76頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月一、酶與疾病的發(fā)生（一）遺傳性疾病

先天性或遺傳性缺陷使酶基因不能正常表達或表達異常，即表現(xiàn)為疾病。常見疾?。喊谆。ɡ野彼崦溉毕荩┬Q豆?。?-磷酸葡萄糖脫氫酶缺陷）第77頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2