生物化学酶的本质和组成.ppt

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1、1,Biochemistrychapter2 enzyme,2,第二章 酶,第一节 酶的基本特性 第二节 酶的命名与分类 第三节 酶的催化机理 第四节 酶促反应动力学 第五节 酶活性的调控,3,Enzyme is biocatalyst,酶是活细胞产生的一类具有催化功能的生物分子，所以又称为生物催化剂(biocatalysts）绝大多数的酶都是蛋白质。酶催化的生物化学反应，称为酶促反应（Enzymatic reaction）。在酶的催化下发生化学变化的物质，称为底物（substrate）。,第一节 酶的基本特性,4,一、酶的本质和组成,1926年,James Summer由刀豆制出脲酶结晶确立

2、酶是蛋白质的观念，其具有蛋白质的一切性质。19811982年，Thomas R.Cech实验发现有催化活性的天然RNARibozyme。L19 RNA和核糖核酸酶P的RNA组分具有酶活性是两个最著名的例子。抗体酶（abzymes）：1986年，Richard Lerrur和Peter Schaltz运用单克隆抗体技术制备了具有酶活性的抗体（catalytic antibody）。,酶的不同形式,单体酶(monomeric enzyme)：仅具有三级结构的酶.寡聚酶(oligomeric enzyme)：由多个相同或不同亚基以非共价键连接组成的酶。多酶体系(multienzyme system)

3、：由几种不同功能的酶彼此聚合形成的多酶复合物。多功能酶(multifunctional enzyme)或串联酶(tandem enzyme)：一些多酶体系在进化过程中由于基因的融合，多种不同催化功能存在于一条多肽链中，这类酶称为多功能酶。,酶的分子组成,蛋白质部分：酶蛋白(apoenzyme),辅助因子(cofactor),金属离子,小分子有机化合物,全酶(holoenzyme),结合酶(conjugated enzyme),单纯酶(simple enzyme),7,*各部分在催化反应中的作用,酶蛋白决定反应的特异性辅助因子决定反应的种类与性质,金属酶(metalloenzyme)金属离子与酶

4、结合紧密，提取过程中不易丢失。金属激活酶(metal-activated enzyme)金属离子为酶的活性所必需，但与酶的结合不甚紧密。,8,金属离子的作用稳定酶的构象；参与催化反应，传递电子；在酶与底物间起桥梁作用；中和阴离子，降低反应中的静电斥力等。,小分子有机化合物的作用在反应中起运载体的作用，传递电子、质子或其它基团。,9,辅助因子分类（按其与酶蛋白结合的紧密程度）,辅酶(coenzyme):与酶蛋白结合疏松，可用透析或超滤的方法除去。,辅基(prosthetic group):与酶蛋白结合紧密，不能用透析或超滤的方法除去。,10,二、酶的催化特点(characteristic),酶是

5、生物催化剂，与无机催化剂相比，二者有共性；但酶的化学本质是蛋白质，又在生物体内作用，因此酶的作用又有特性。,11,酶和一般催化剂的共性,1.用量少而催化效率高；2.它能够改变化学反应的速度，但是不能改变化学反应平衡。3.只能催化热力学允许的反应，在反应前后不发生改变。,12,酶催化作用特性,高效性专一性,13,酶的催化作用可使反应速度提高106-1012倍。例如：过氧化氢分解 2H2O2 2H2O+O2 用Fe+催化，效率为610-4 mol/mol.S，而用过氧化氢酶催化，效率为6106 mol/mol.S。用-淀粉酶催化淀粉水解，1克结晶酶在65C条件下可催化2吨淀粉水解。,1高效性,14

6、,酶的高效性与活化能和过渡态有关。,15,2专一性,酶的专一性 Specificity又称为特异性，是指酶在催化生化反应时对底物的选择性。根据专一性的不同又可分为：（1）立体化学专一性 立体异构 几何异构（2）非立体化学专一性 键专一性 基团专一性 绝对专一性,16,立体化学专一性,酶的一个重要特性是能专一性地与手性底物结合并催化这类底物发生反应。例如，淀粉酶只能选择性地水解D葡萄糖形成的1，4糖苷键。,光学专一性 Optical Specificity,17,几何专一性,有些酶只能选择性催化某种几何异构体底物的反应，而对另一种构型则无催化作用。如延胡索酸水合酶只能催化延胡索酸水合生成苹果酸，

7、对马来酸则不起作用。,18,绝对专一性,有些酶对底物的要求非常严格，只作用于一个特定的底物。这种专一性称为绝对专一性（Absolute specificity)。,19,有些酶的作用对象不是一种底物，而是一类化合物或一类化学键。这种专一性称为相对专一性(Relative Specificity)。包括族(group)专一性和键(Bond)专一性族(group)专一性。如-葡萄糖苷酶，催化由-葡萄糖所构成的糖苷水解，但对于糖苷的另一端没有严格要求。键(Bond)专一性。如酯酶催化酯的水解，对于酯两端的基团没有严格的要求。,键和基团专一性,20,酶作用专一性的机制,酶分子活性中心部位，一般都含有多

8、个具有催化活性的手性中心，这些手性中心对底物分子构型取向起着诱导和定向的作用，使反应可以按单一方向进行。“三点结合”的催化理论。认为酶与底物的结合处至少有三个点，而且只有一种情况是完全结合的形式。只有这种情况下，不对称催化作用才能实现。,21,锁 钥 学 说,22,锁钥学说：,认为整个酶分子的天然构象是具有刚性结构的，酶表面具有特定的形状。酶与底物的结合如同一把钥匙对一把锁一样。,23,诱导契合学说,24,当底物与酶接近时，底物分子可以诱导酶活性中心的构象发生改变，使之成为能与底物分子密切结合的构象。,25,诱导契合学说,该学说认为酶表面并没有一种与底物互补的固定形状，而只是由于底物的诱导才形

9、成了互补形状。,26,三、酶的活力测定(定量),酶的活力:又称为酶活性，一般把酶催化一定化学反应的能力称为酶活力，酶的活力大小可用在一定条件下它所催化的某一化学反应的速度来表示,即可用单位时间内、单位体积中底物的减少量或产物的生成量来表示.一般采用高底物浓度S100Km(零级反应)测定初速度来定量酶浓度.,27,酶活力单位:最适条件下,单位时间内,酶催化底物的减少量或产物的生成量.1个U（1U）:特定条件下,1分钟内生成1微摩尔产物的酶量(或转化1微摩尔底物的酶量).Kat:最适条件下,每秒钟可使1摩尔底物转化的酶量.即1Kat=6107IU,28,酶的转换数（turnover number）

10、单位时间，每个催化中心所转换的底物分子数。通常指每秒钟每个酶分子转换底物的微摩尔数，在数值上，KcatK3,酶的比活力酶纯度的量度每毫克酶蛋白所具有的酶活力，或单位质量、单位体积的酶活力单位：U/g U/mL,29,酶活力测定方法,分光光度法（如mtt）荧光法同位素标记法电化学方法层析法旋光法显色方法（淀粉酶活性的测定）,30,目的：研究酶的理化性质。包括结构与功能、生物学作用。作为生化试剂及用作药物的酶要求纯度高,四、酶的分离和纯化,31,根据酶在体内作用部位,胞外酶-易分离胞内酶-须破碎cell,分离提纯的原则,选择酶含量丰富的材料目前多采用微生物发酵的方法来获取大量的酶制剂避免蛋白质变性

11、：避免强酸、强碱，低温，每一步骤，都要测定酶的总活力和比活力,32,a选材：动物、植物：含酶量高，易分离细胞内酶,分离提纯的步骤,选材-破碎细胞-抽提-纯化-保存,33,b破碎细胞 动物 细菌 植物 研磨 超声波 纤维素酶匀浆 溶菌酶 捣碎机 化学溶剂(甲苯)提取液c抽提抽提条件的选取应根据酶的溶解度和稳定性等。（用稀盐、稀酸、稀碱溶液抽提）盐：一般用等渗盐溶液，如0.05mol/L 的PBS，0.15mol/L的NaCl等；T：一般在0 4；pH在其稳定范围内且远离其等电点。,34,操作要求：A.尽量减少酶活性的损失 B.低温 05 摄氏度 有机溶剂：-15-20摄氏度 C.抽提液加入EDT

12、A（络合金属）D.抽提液加入巯基乙醇（防止-SH氧化失活）E.不能过度搅拌，以免产生大量泡沫，使酶变性 F.测定酶的比活力,35,d.纯化:小分子能自然去除,大分子中核酸用鱼精蛋白或MnCl2沉淀去除,粘多糖用醋酸铅去除。而主要工作则是去除杂蛋白。纯化方法与蛋白质基本相同,此外常用选择性变性法如选择性热变性法(某些酶耐热).,36,纯化方法,选择性变性法盐析法有机溶剂沉淀法等电点沉淀方法吸附分离方法几种方法配合使用,37,提纯的目的:含量+纯度工艺的选择应权衡含量与纯度,根据酶的应用目的和经济效益取得一个平衡点.每一步都要测定酶的纯度(比活力)并计算纯化倍数和产率以决定该步骤的效益和取舍.酶的

13、比活力(纯度)=活力单位数/毫克蛋白纯化倍数=每次比活力/第一次比活力产率=(每次总活力/第一次总活力)100%,38,e保存 将酶制品浓缩，结晶，以便保存（-20）注意：酶易失活，不可烘干。可用的方法：（1）保存浓缩的酶液：（2）浓缩液加入等体积甘油-20长期保存,39,（一）习惯命名方法（1）根据作用底物来命名，如淀粉酶、蛋白酶等。（2）根据所催化的反应的类型命名，如脱氢酶、转移酶等。（3）两个原则结合起来命名，如丙酮酸脱羧酶等。（4）根据酶的来源或其它特点来命名，如胃蛋白 酶、胰蛋白酶等。,酶的命名(nominate),第二节 酶的命名和分类,40,（二）国际系统命名法 系统名称包括底物

14、名称、构型、反应性质，最后加一个酶字。例如：习惯名称:谷丙转氨酶 系统名称:丙氨酸：-酮戊二酸氨基转移酶催化的反应:谷氨酸+丙酮酸-酮戊二酸+丙氨酸,41,酶的编码,每个酶都有一个有四个数字组成的编码,42,（一）根据酶的化学组成可将酶分为：单纯蛋白酶类：只含有蛋白质成分；结合蛋白酶类（全酶）：含有蛋白成分（酶蛋白）和非蛋白成分（辅助因子）。,二、酶的分类,43,（二）根据酶蛋白结构特点可将酶分为,单体酶：只含一条多肽链。以一个独立的三级结构为完整生物功能分子的最高结构形式的酶。寡聚酶：含多条多肽链亚基。以一个独立的四级结构为完整生物功能分子的最高结构形式的酶。多酶复合体：由多种酶彼此镶嵌成一

15、个功能完整的具有特定结构的复合体,它们相互配合依次进行，催化连续的 一系列相关反应。,44,根据酶所催化的反应类型，按照国际系统分类方法，将酶分为六大类：,45,氧化-还原酶,催化氧化-还原反应。主要包括脱氢酶(dehydrogenase)和氧化酶(Oxidase)。如，乳酸(Lactate)脱氢酶催化乳酸的脱氢反应。,1 氧化-还原酶,46,转移酶催化基团转移反应，即将一个底物分子的基团或原子转移到另一个底物的分子上。例如，谷丙转氨酶催化的氨基转移反应。,2 转移酶,47,水解酶催化底物的加水分解反应。主要包括淀粉酶、蛋白酶、核酸酶及脂酶等。例如，脂肪酶(Lipase)催化的脂的水解反应：,

16、3 水解酶,48,4 裂合酶,裂合酶催化从底物分子中移去一个基团或原子形成双键的反应及其逆反应。主要包括醛缩酶、水化酶及脱氨酶等。例如，延胡索酸水合酶催化的反应。,49,异构酶催化各种同分异构体的相互转化，即底物分子内基团或原子的重排过程。例如，6-磷酸葡萄糖异构酶催化的反应。常见的有消旋和变旋、醛酮异构、顺反异构和变位酶类。,5 异构酶,50,合成酶，又称为连接酶，能够催化C-C、C-O、C-N 以及C-S 键的形成反应。这类反应必须与ATP分解反应相互偶联。A+B+ATP+H-O-H=AB+ADP+Pi 例如，丙酮酸羧化酶催化的反应。丙酮酸+CO2 草酰乙酸,6 合成酶,51,第三节 酶的

17、催化机理,52,酶的分子结构是功能的物质基础，不仅与一级结构有关，而且与高级结构有关。,酶的结构与功能,活性部位：酶分子中直接与底物结合，并催化底物发生反应的部位。酶活性中心包括两个部位。,53,酶的活性中心,酶的活性中心,54,主要包括：亲核性基团：丝氨酸的羟基，半胱氨酸的巯基 和组氨酸的咪唑基。酸碱性基团：门冬氨酸和谷氨酸的羧基，赖氨酸的氨基，酪氨酸的酚羟基，组氨酸的咪唑基和半胱氨酸的巯基等。,必需基团：在酶分子中和酶的催化活性直接有关的基团，活性中心内外都有。,必需基团：,55,底 物,活性中心以外的必需基团,结合基团,催化基团,活性中心,56,酶作用的专一性主要取决于酶活性中心的结构特

18、异性。,酶的活性中心与酶作用的专一性,57,如胰蛋白酶催化碱性氨基酸(Lys和Arg)的羧基所形成的肽键水解，胰凝乳蛋白酶则催化芳香族氨基酸(Phe.Tyr.和Trp.)的羧基所形成的肽键水解。X线衍射显示胰蛋白酶分子的活性中心线丝氨酸残基附近有一凹隙，其中有带阴电荷的天冬氨酸侧链(为结合基团)，故易与底物蛋白质中带阳电荷的碱性氨基酸侧链形成盐键而结合咸中间产物；而胰凝乳蛋白酶凹陷中则有非极性氨基酸侧链，可供芳香族侧链或其他大的非极性脂肪族侧链伸入。通过疏水作用而结合，故这两种蛋白酶有不同的底物专一性。,58,空间结构与催化活性,酶的活性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

19、表现上，有时空间结构比一级结构更为重要。因为活性中心需借助于一定的空间结构才得以维持。有时只要酶活性中心各基团的空间位置得以维持就能保持全酶的活性，而一级结构的轻微改变并不影响酶活性。,59,60,在酶促反应中，底物分子结合到酶的活性中心，一方面底物在酶活性中心的有效浓度大大增加，有利于提高反应速度；另一方面，由于活性中心的立体结构和相关基团的诱导和定向作用，使底物分子中参与反应的基团相互接近，并被严格定向定位，使酶促反应具有高效率和专一性特点。,1.邻近效应和定向效应,二、影响酶催化效率的有关因素,61,邻 近 定 向 效 应,62,2.底物的形变与诱导契合,酶与底物结合后，使底物的某些敏感

20、键发生“变形”(distortion)，从而使底物分子接近于过渡态，降低了反应的活化能，同时，由于底物的诱导，酶分子的构象也会发生变化，并对底物产生张力作用(strain)使底物扭曲，促进ES进入过渡状态。,63,3.共价催化,催化剂通过与底物形成反应活性很高的共价过渡产物，使反应活化能降低，从而提高反应速度的过程，称为共价催化。酶中参与共价催化的基团主要包括 His 的咪唑基，Cys 的硫基，Asp 的羧基，Ser 的羟基等。某些辅酶，如焦磷酸硫胺素和磷酸吡哆醛等也可以参与共价催化作用。,64,4.酸碱催化,酸-碱催化可分为狭义的酸-碱催化和广义的酸-碱催化。酶参与的酸-碱催化反应一般都是广

21、义的酸碱催化方式。广义酸碱催化是指通过质子酸提供部分质子,或是通过质子碱接受部分质子的作用，达到降低反应活化能的过程。,65,5.活性部位微环境,疏水环境或酸碱性等。,66,Section 4 Kinetics of Enzyme-Catalyzed Reaction,第四节 酶促反应动力学,67,影响酶促反应的几个因素,底物浓度pH温度酶浓度激活剂抑制剂,68,酶促反应动力学主要研究酶催化的反应速度以及影响反应速度的各种因素。在探讨各种因素对酶促反应速度的影响时，通常测定其初始速度来代表酶促反应速度，即底物转化量5%时的反应速度。,69,一、底物浓度对反应速度的影响,（一）底物对酶促反应的饱

22、和现象,70,反应级数,71,（二）米氏方程式的推导：,72,设：反应速度为初始速度，故略去第二步中的逆过程：E与S迅速生成ES复合物，并达到平衡（稳态）；,73,（三）Km和Vmax的意义：,1.当=Vmax2时，Km=S。因此，Km等于酶促反应速度达最大值一半时的底物浓度。,74,2.Km可以反映酶与底物亲和力的大小。Km越小，酶与底物的亲和力越大。,75,3.可用于判断反应级数：当S100Km时，=Vmax，反应为零级反应；当0.01KmS100Km时，为混合级反应。,76,4.Km是酶的特征性常数：在一定条件下，某种酶的Km值是恒定的，因而可以通过测定不同酶（特别是一组同工酶）的Km值

23、，来判断是否为不同的酶。5.Km可用来判断酶的最适底物：当酶有几种不同的底物存在时，通过测定酶在不同底物存在时的Km值，Km值最小者，即为该酶的最适底物。,77,（四）Km和Vmax的测定：,1.Lineweaver-Burk双倒数作图法：,78,2.Hanes作图法：,79,二、温度对反应速度的影响,一般来说，酶促反应速度随温度的增高而加快。但当温度增加达到某一点后，由于酶蛋白的热变性作用，反应速度迅速下降，直到完全失活。酶促反应速度随温度升高而达到一最大值时的温度就称为酶的最适温度(optimum tempe-rature)。,80,酶的最适温度与实验条件有关，因而它不是酶的特征性常数。低

24、温时由于活化分子数目减少，反应速度降低，但温度升高后，酶活性又可恢复。,81,三、pH对反应速度的影响,观察pH对酶促反应速度的影响，通常为一“钟形”曲线，即pH过高或过低均可导致酶催化活性的下降。酶催化活性最高时溶液的pH值就称为酶的最适pH(optimum pH)。,82,pH对酶促反应速度的影响,83,人体内大多数酶的最适pH在6.58.0之间。酶的最适pH不是酶的特征性常数。pH对酶促反应速度的影响，其原因主要是由于pH的改变导致了酶的催化基团以及底物分子的解离状态改变或者导致了酶蛋白的变性。,84,四、酶浓度对反应速度的影响,当反应系统中底物的浓度足够大时，酶促反应速度与酶浓度成正比

25、，即=kE。,85,六、激活剂对反应速度的影响,能够促使酶促反应速度加快的物质称为酶的激活剂（activator）。酶的激活剂大多数是无机离子，如K+、Mg2+、Mn2+、Cl-等。凡能除去抑制剂的物质也可以称为激活剂，如EDTA能除去金属杂质。激活剂的作用是相对的。,86,五、抑制剂对反应速度的影响,凡是能降低酶促反应速度，但不引起酶分子变性失活的物质统称为酶的抑制剂(inhibitor)。抑制剂具有选择性，而变性（如强酸、强碱）没有选择性。按照抑制剂的抑制作用，可将其分为不可逆抑制作用(irreversible inhibition)和可逆抑制作用(reversible inhibitio

26、n)两大类。,87,抑制剂与酶分子的必需基团共价结合引起酶活性的抑制，且不能采用透析等简单方法使酶活性恢复的抑制作用就是不可逆抑制作用。,（一）不可逆抑制作用：,88,酶的不可逆抑制作用分为：专一性抑制(如有机磷农药对胆碱酯酶的抑制)；非专一性抑制(如重金属离子、有机砷化合物等对巯基酶的抑制)。,89,酶的不可逆抑制作用,90,（二）可逆抑制作用：,抑制剂以非共价键与酶分子可逆性结合造成酶活性的抑制，且可采用透析等简单方法去除抑制剂而使酶活性完全恢复的抑制作用就是可逆抑制作用。,91,可逆抑制作用包括竞争性、反竞争性、和非竞争性抑制几种类型。,92,1.竞争性抑制（competitive in

27、hibition)：抑制剂与底物竞争与酶的同一活性中心结合，从而干扰了酶与底物的结合，使酶的催化活性降低，称为竞争性抑制作用。,93,竞争性抑制的作用模式图,94,酶的竞争性抑制反应模式,95,竞争性抑制的速度方程与图形特征,96,竞争性抑制的双倒数图形特征,97,竞争性抑制剂往往是酶的底物类似物或反应产物；抑制剂与酶的结合部位与底物与酶的结合部位相同；抑制剂浓度越大，则抑制作用越大；但增加底物浓度可使抑制程度减小；动力学参数：Km值增大，Vm值不变。,竞争性抑制的特点：,98,琥珀酸脱氢酶的竞争性抑制,竞争性抑制剂有：丙二酸、草酰乙酸等,99,磺胺类药物对二氢叶酸合成酶的竞争性抑制,100,

28、叶酸分子中含有对氨基苯甲酸(PABA)。叶酸是合成核酸和蛋白质的必需物质，也是缅菌生长繁殖的必要条件之一。许多细菌需利用PABA来合成自身所需的叶酸，后者再还原为FH4。磺胺类药物的分子结构和官能团性质与PABA相似，可竞争性抑制叶酸合成酶的作用，而阻止叶酸的合成。,对氨基苯甲酸,101,甲氧苄氨嘧啶(TMP)能强烈抑制细菌二氢叶酸还原酶的活性，阻止FH4的生成。所以TMP与磺胺药合用时，可增强抗菌作用并减少药物用量，故称TMP为磺胺药增效剂。人体不能合成叶酸，需从外界食物供给；TMP对人的二氢叶酸还原酶的抑制作用较弱。磺胺药对人体FH4的生成影响不大，即毒性较小。,102,2.非竞争性抑制（

29、noncompetitive inhibition）：,抑制剂既可以与游离酶结合，也可以与ES复合物结合，使酶的催化活性降低，称为非竞争性抑制。,反应模式,103,非竞争性抑制的作用模式图,104,非竞争性抑制的速度方程与图形特征,105,非竞争性抑制的双倒数图形特征,106,非竞争性抑制剂的化学结构不一定与底物的分子结构类似；底物和抑制剂分别独立地与酶的不同部位相结合；抑制剂对酶与底物的结合无影响，故底物浓度的改变对抑制程度无影响；动力学参数：Km值不变，Vm值降低。,非竞争性抑制的特点：,107,3反竞争性抑制（uncompetitive inhibition)：,抑制剂不能与游离酶结合，

30、但可与ES复合物结合并阻止产物生成，使酶的催化活性降低，称酶的反竞争性抑制。,108,反竞争性抑制的作用模式图,109,反竞争性抑制的速度方程与图形特征,110,反竞争性抑制的双倒数图形特征,111,反竞争性抑制剂的化学结构不一定与底物的分子结构类似；抑制剂与底物可同时与酶的不同部位结合；必须有底物存在，抑制剂才能对酶产生抑制作用；抑制程度随底物浓度的增加而增加；动力学参数：Km减小，Vm降低。,反竞争性抑制的特点：,112,（三）过渡态类似物与自杀底物,某种类似于一个酶促反应中底物的过渡态的物质是酶的有效抑制剂，这种物质称为过渡态类似物。,113,吡咯-2-羧酸酯具有与脯氨酸过渡态相似的三角

31、形结构，是脯氨酸外消旋酶的底物过渡态类似物，是脯氨酸外消旋酶的有效抑制剂。,脯氨酸外消旋酶,114,酶的自杀底物,酶的自杀底物是一类酶的天然底物的衍生物或类似物。在它们的结构中含有一种化学活性基团，当酶把它们作为底物来结合时，其潜在的化学基团能被解开或激活，并与酶的活性部位发生共价结合，使结合物停留在某种状态，从而不能分解成产物，酶因而致“死”，此过程称为酶的自杀，这类底物称为自杀底物(suicide substrate)。,115,自杀底物的应用,自杀底物与天然底物一样对人体无毒或毒性较少，因此有重要药用价值。,116,第五节 酶活性的调控,一、反馈调节,117,二、变构酶(别构酶,属寡聚酶

32、)（结构）除活性中心外,还有别构中心(结合调节物或称效应剂)别构效应:调节物与别构中心结合引起酶蛋白构象变化,使酶活性中心对底物的结合和催化作用受影响(改变酶活性),从而改变酶促反应速度.别构激活/别构抑制 别构效应剂:别构激活剂:通常为底物或底物类似物 别构抑制剂:通常为产物,118,同种效应：一分子的配体结合在蛋白质一个部位影响另一分子同样配体在另一部位的结合。异种效应是一分子的配体在一个部位的结合会影响另一分子的不同配体在另一部位的结合。,119,*协同效应(cooperativity),一个寡聚蛋白质的一个亚基与其配体结合后，能影响此寡聚体中另一个亚基与配体结合能力的现象，称为协同效应

33、。如果是促进作用则称为正协同效应(positive cooperativity)如果是抑制作用则称为负协同效应(negative cooperativity),120,变构酶的初速度底物浓度的关系不符合典型的米氏公式。对于变构酶来说，酶反应速度对底物浓度的变化极为敏感。当底物浓度发生较小变化时，变构酶可以极大程度地控制着反应速度。变构酶可以灵敏地调节酶反应速度。,121,关于别构效应剂的叙述，下列哪项是正确的A.与酶的结合并不取决于它的浓度B.与调节部位的结合是非共价的C.能改变底物的结合常数，但不改变反应速度D.可起第二信使的作用E.总是激活酶的活性,122,三、共价调节酶 调节剂通过共价键

34、与酶分子结合,以增减酶分子上的基团来改变酶的活性(高/低,有/无).,常见类型磷酸化与脱磷酸化（最常见）乙酰化和脱乙酰化甲基化和脱甲基化腺苷化和脱腺苷化SH与SS互变,123,在各种关键酶的调节中，最常见的共价修饰方式是A.甲基化B.糖基化C.磷酸化D.乙酰化E.去甲基化,124,酶的磷酸化与脱磷酸化,125,四、酶原与酶原的激活,酶原(zymogen)有些酶在细胞内合成或初分泌时只是酶的无活性前体，此前体物质称为酶原。酶原的激活在一定条件下，酶原向有活性酶转化的过程。,126,酶原激活的机理,127,胰蛋白酶原的激活示意图,128,酶原激活的生理意义,避免细胞产生的酶对细胞进行自身消化，并使

35、酶在特定的部位和环境中发挥作用，保证体内代谢正常进行。有的酶原可以视为酶的储存形式。在需要时，酶原适时地转变成有活性的酶，发挥其催化作用。,129,五、酶合成和降解的调节,130,补充：核酸酶和抗体酶,核酶（Ribozyme）抗体酶(abzymes),131,核酶的发现,Altman发现RNase-P的蛋白部分不具催化功能，而RNA部分在有足够浓度Mg2+离子存在下，能起核酸水解酶的作用。Cech发现RNA原生动物四膜虫的Pre-rRNA是一种具有自催化性能的核酶。证明了核酸既是信息分子，又是功能分子。,132,核酶的催化性质,RNA作用于RNA核酸酶催化的反应主要包括:水解反应(RNA限制性

36、内切酶活性)，连接反应(聚合酶活性)和转核苷酰反应等。最近核酸酶的其他作用底物也已被发现，如多糖、DNA以及氨基酸酯等。,133,核酶的药用前景,用核酶药物治疗疾病的原理 选择性地裂解癌细胞和病毒的RNA，从而阻断它们合成蛋白质。核酶药物的优点 专一性（无副作用），反复使用，难产生耐受性,134,抗体酶,抗体酶（abzyme）又称催化抗体（catalytic antibody）,是指通过一系列化学与生物技术方法制备出的具有催化活性的抗体，它除了具有相应免疫学性质，还类似于酶，能催化某种活化反应。,135,抗体与酶相似，都是蛋白质分子，酶与底物的结合及抗体与抗原的结合都是高度专一性的，但这两种结

37、合的基本区别在于酶与高能的过度态分子结合，而抗体则与抗原（基态分子）相结合。,136,利用抗体能与抗原特异结合的原理可用过度态类似物作为半抗原来诱发抗体，这样产生的抗体便能特异地识别反应过程中真正的过渡分子，从而降低反应的活化能。达到催化反应的目的，这种具有催化功能的抗体就被称为催化抗体或抗体酶。,137,同工酶(isoenzyme),概念：存在于同一种属或不同种属，同一个体的不同组织或同一组织、同一细胞（位置），具有不同分子形式（结构）、理化性质和免疫学性质，但却能催化相同的化学反应（功能）的一组酶，称之为同工酶（isoenzyme）。乳酸脱氢酶是研究的最多的同工酶。,138,乳酸脱氢酶同工

38、酶形成示意图,多肽,亚基,mRNA,四聚体,结构基因,a b,139,不同组织中LDH同工酶的电泳图谱,140,同工酶在各学科中的应用,医学和临床诊断：体内同工酶的变化，可看作机体组织损伤，或遗传缺陷，或肿瘤分化的的分子标志。,适应不同组织或不同细胞器在代谢上的不同需要,141,142,关于同工酶的叙述，哪一个是正确的A.是能催化同一反应，但分子组成，理化性质以及免疫学特征都不相同的一组酶B.由同一基因编码，生成相同的mRNA，然后把翻译的蛋白质经加工而形成的不同分子形式的酶C.催化同一反应，理化性质相同，只是分布不同的酶D.催化同一反应，分子组成不同，理化性质相同，免疫学特征不相同的一组酶E

39、.催化同一反应，分子组成和理化性质不同，但免疫学特征相同的一组酶,143,关于同工酶的描述，下列哪项是正确的A.具有相同或相似的活性中心B.具有相同或相似的Km值C.对底物具有相同或相似的亲和力D.具有相同或相似的理化性质E.同一组织细胞的同工酶相同,144,关于乳酸脱氢酶同工酶的叙述，下列哪项是正确的A.由两种亚基以不同的比例组成B.H亚基和M亚基的一级结构相同而空间结构不同C.五种乳酸脱氢酶的理化性质相同D.H亚基和M亚基单独存在时均有酶活性E.H4和M4的电泳迁移率相同,145,在心肌中，哪一种乳酸脱氢酶同工酶的含量最高A.LDH1B.LDH2C.LDH3D.LDH4E.LDH5,146,Thank you for your attention!,