第三章_酶的分子结构与功能.ppt

Enzyme;生物催化剂(biocatalyst);底物(substrate, S)：酶作用的物质。 产物(product, P)：反应生成的物质。 酶促反应：酶催化的反应。 酶活性：酶催化化学反应的能力。;酶学研究简史;;第一节酶的分子结构与功能The Molecular Structure and Function of Enzyme;一、酶的分子组成中常含有辅助因子;全酶分子中各部分在催化反应中的作用:;金属酶(metalloenzyme) 金属离子与酶结合紧密，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。 ;金属离子的作用： 参与催化反应，传递电子； 在酶与底物间起桥梁作用； 稳定酶的构象； 中和阴离子，降低反应中的静电斥力等。;;转移的基团;辅酶中与酶蛋白共价结合的辅酶又称为辅基(prosthetic group)。;① NAD+和NADP+;NADP+：R为;;② FMN 和FAD;VB2;③焦磷酸硫胺素(thiamine pyrophosphate, TPP); 泛酸(pantothenic acid)—遍多酸的体内活性形式. 酰基转移酶的辅酶，参与酰基的转移作用。 ;⑤VB6 转氨和脱羧过程中的辅酶 转氨：通过醛、胺转化;⑥生物素(VB7) 体内多种羧化酶（如丙酮酸羧化酶、乙酰CoA羧化酶）的辅基，与专一性的羧化酶蛋白的赖氨酸残基相结合，参与CO2固定过程。;叶酸(folic acid)又称蝶酰谷氨酸，体内活性形式为四氢叶酸(FH4)。 一碳单位转移酶的辅酶，参与一碳单位（甲基、甲烯基、甲炔基、甲酰基等）的转移。N5、N10 是一碳单位的结合位点。 ;缺乏症：叶酸缺乏时，红细胞的发育受到影响，造成巨红细胞性贫血症。;二、酶的活性中心是酶分子中执行其催化功能的部位;酶分子中氨基酸残基侧链的化学基团中，一些与酶活性密切相关的化学基团。;指必需基团在空间结构上彼此靠近，组成具有特定空间结构的区域，能与底物特异结合并将底物转化为产物。这一区域称为酶的活性中心。;活性中心内的必需基团;底 物 ;溶菌酶的活性中心;三、同工酶;根据国际生化学会的建议，同工酶是由不同基因编码的多肽链，或由同一基因转录生成的不同mRNA所翻译的不同多肽链组成的蛋白质。 同工酶存在于同一种属或同一个体的不同组织或同一细胞的不同亚细胞结构中，它使不同的组织、器官和不同的亚细胞结构具有不同的代谢特征。这为同工酶用来诊断不同器官的疾病提供了理论依据。 ;H;举例 2;第二节 酶的工作原理The Mechanism of Enzyme Action;在反应前后没有质和量的变化； 只能催化热力学允许的化学反应； 只能加速可逆反应的进程，而不改变反应的平衡点。;（一）酶促反应具有极高的效率 ;酶的催化效率可用酶的转换数 (turnover number) 来表示。酶的转换数是指在酶被底物饱和的条件下，每个酶分子每秒钟将底物转化为产物的分子数。 ;（二）酶促反应具有高度的特异性;RCOO- +R OH + H+;立体异构专一性 ;（三）酶促反应的可调节性;二、酶通过促进底物形成过渡态而提高反应速率;反应总能量改变 ;（二）酶-底物复合物的形成有利于底物转变成过渡态 ;诱导契合作用使酶与底物密切结合;;;2. 邻近效应与定向排列使诸底物正确定位于酶的活性中心 ;邻近效应与定向排列：;;（三）酶的催化机制呈多元催化作用;第三节 酶促反应动力学 Kinetics of Enzyme-Catalyzed Reaction ;酶促反应动力学：研究各种因素对酶促反应速率的影响，并加以定量的阐述。 影响因素包括：底物浓度、酶浓度、pH、温度、抑制剂、激活剂等。;一、底物浓度对反应速率影响的作图呈矩形双曲线;;;当底物浓度高达一定程度：;中间产物;;E与S形成ES复合物的反应是快速平衡反应，而ES分解为E及P的反应为慢反应，反应速率取决于慢反应即 V = k3[ES]。 S的总浓度远远大于E的总浓度，因此在反应的初始阶段，S的浓度可认为不变即[S] =[St]。;单底物、单产物反应； 酶促反应速率一般在规定的反应条件下，用单位时间内底物的消耗量和产物的生成量来表示； 反应速率取其初速率，即底物的消耗量很小（一般在5﹪以内）时的反应速率 底物浓度远远大于酶浓度。;米氏方程推导过程: 游离酶浓度=[E]-[ES] ES生成速度=k1 ([E]-[ES]) [S] ES分解速度=k2[ES]+ k3[ES] 当稳态时：ES生成速度=ES分解速度 k1 ([E]-[ES]) [S]=k2[ES]+ k3[ES];（[E]-[ES]） [S]