1、中职生物化学课件第4章第第4章章 酶酶导言导言 日常生活中，为什么我们仔细嚼馒头就日常生活中，为什么我们仔细嚼馒头就会觉得有甜味？因为淀粉可以水解产生有甜会觉得有甜味？因为淀粉可以水解产生有甜味的麦芽糖。而在试管中，同样在味的麦芽糖。而在试管中，同样在3737和近和近中性的环境中，淀粉的水解过程却缓慢得几中性的环境中，淀粉的水解过程却缓慢得几乎观察不到，这又是什么原因？这是因为口乎观察不到，这又是什么原因？这是因为口腔中存在生物催化剂腔中存在生物催化剂酶。酶能使化学反酶。酶能使化学反应在温和的条件下快速进行。生命活动过程应在温和的条件下快速进行。生命活动过程中几乎所有的化学反应都是在酶的催化下
2、进中几乎所有的化学反应都是在酶的催化下进行的，生命活动离不开酶。行的，生命活动离不开酶。本质本质蛋白质核酸第第1节节酶的概述v*酶的概念：酶的概念：酶是由活细胞产生的具有催化酶是由活细胞产生的具有催化功能的蛋白质。功能的蛋白质。v本质是蛋白质。本质是蛋白质。v酶具有蛋白质所具有的所有性质。酶具有蛋白质所具有的所有性质。酶与一般催化剂的共同点酶与一般催化剂的共同点1在反应前后没有质和量的变化3只能加速可逆反应的进程，而不改变反应的平衡点2只能催化热力学允许的化学反应*酶的催化个性：酶的催化个性：高度的催化效率高度的特异性性高度的不稳定性活性的可调节性高度的催化效率高度的催化效率v酶的催化效率通常
3、比非催化反应高酶的催化效率通常比非催化反应高10108 810102020倍，比一般催化剂高倍，比一般催化剂高10107 710101313倍。倍。v蔗糖酶催化蔗糖水解的速率是蔗糖酶催化蔗糖水解的速率是H H+催化作用催化作用的的2.52.510101212倍；脲酶催化尿素水解的速率倍；脲酶催化尿素水解的速率是是H+H+催化作用的催化作用的7 710101212倍。倍。高度的特异性高度的特异性 *酶的特异性：酶的特异性：酶的特异性酶的特异性 根据酶对其底物结构选择的严格程度不同，酶的特异性根据酶对其底物结构选择的严格程度不同，酶的特异性可大致分为以下可大致分为以下3 3种类型：种类型：绝对特异
4、性绝对特异性相对特异性相对特异性立体异构特异性立体异构特异性只能作用于特定只能作用于特定结构的底物，进结构的底物，进行一种专一的反行一种专一的反应，生成一种特应，生成一种特定结构的产物定结构的产物作用于一类作用于一类化合物或一化合物或一种化学键种化学键作用于立体作用于立体异构体中的异构体中的一种一种高度的不稳定性高度的不稳定性案例案例4-14-1 王某，女，王某，女，4 4岁半，因消化不良就诊，医生给岁半，因消化不良就诊，医生给予多酶片治疗。妈妈怕女儿整粒药物吞咽困难，予多酶片治疗。妈妈怕女儿整粒药物吞咽困难，容易卡到，想把药物研碎，但医生嘱其不可研碎容易卡到，想把药物研碎，但医生嘱其不可研碎
5、服用。因为多酶片是胃蛋白酶和胰酶制成的复方服用。因为多酶片是胃蛋白酶和胰酶制成的复方制剂，在胃中酸性条件下会被破坏。制剂，在胃中酸性条件下会被破坏。问题问题1 1：酶的本质是什么？：酶的本质是什么？问题问题2 2：多酶片不可研碎服用说的是酶促反应特点中：多酶片不可研碎服用说的是酶促反应特点中的哪个特点？的哪个特点？对酶生成与降解量的调节对酶生成与降解量的调节酶催化效力的调节酶催化效力的调节通过改变底物浓度对酶进行调节通过改变底物浓度对酶进行调节酶活性的酶活性的可调节性可调节性酶的分类酶的分类分类酶的命名酶的命名第第2节节酶的结构与功能一、酶的化学组成一、酶的化学组成蛋白质部分：酶蛋白蛋白质部分
6、：酶蛋白 (apoenzyme)辅助因子辅助因子(cofactor)金属离子金属离子小分子有机化合物小分子有机化合物全酶全酶(holoenzyme)各部分在催化反应中的作用各部分在催化反应中的作用 辅助因子辅助因子按其与酶蛋白结合的紧密程度可分为：按其与酶蛋白结合的紧密程度可分为：辅酶：辅酶：与酶蛋白结合与酶蛋白结合疏松，可用疏松，可用透析或超滤的透析或超滤的 方法除去。方法除去。辅基：辅基：与酶蛋白结合与酶蛋白结合紧密，不能用紧密，不能用透析或超透析或超滤滤 的方法除去。的方法除去。二、酶的结构二、酶的结构必需基团：必需基团：酶分子中，酶分子中，与酶活性相与酶活性相关的化学基关的化学基团称为
7、酶的团称为酶的必需基团。必需基团。酶的结构酶的结构活性中心：活性中心：必必需基团在酶的空需基团在酶的空间结构上彼此靠间结构上彼此靠近，形成具有一近，形成具有一定空间构象的区定空间构象的区域，能与底物特域，能与底物特异性地结合并将异性地结合并将底物转化为产物底物转化为产物，这一区域称为，这一区域称为酶的活性中心。酶的活性中心。催化基团 活性中心内 的必需基团 结合基团 活性中心外 的必需基团必需基团S：底物分子；a，b，c：结合基团；d：催化基团活性中心外必需基团活性中心多肽链二、酶的结构二、酶的结构（二）酶原与酶原的激活（二）酶原与酶原的激活酶原：酶原：酶原的激活：酶原的激活：酶原激活的实质酶
8、原激活的实质活性中心活性中心形成或暴露形成或暴露分子构分子构象改变象改变水解短肽水解短肽酶原酶原酶原激活的生理意义：酶原激活的生理意义：1避免细胞产生的蛋白酶对细胞进行自身消化。3酶原可以视为酶的储存形式。2使酶原到达特定的部位或适合的环境后才发挥催化作用。案例案例4-24-2 李某，男，李某，男，2828岁，与同学聚餐后，感岁，与同学聚餐后，感上腹部剧痛，向腰背部放射，伴恶心、呕上腹部剧痛，向腰背部放射，伴恶心、呕吐、发热、血压降低。实验室检查血、尿吐、发热、血压降低。实验室检查血、尿淀粉酶升高。诊断为急性胰腺炎。胰腺炎淀粉酶升高。诊断为急性胰腺炎。胰腺炎主要是胰腺组织受胰蛋白酶的自身消化作
9、主要是胰腺组织受胰蛋白酶的自身消化作用。用。问题：正常情况下胰腺为什么不会被问题：正常情况下胰腺为什么不会被消化酶自身消化？消化酶自身消化？三、酶作用的基本原理三、酶作用的基本原理（一）酶能大幅度降低反应活化能（一）酶能大幅度降低反应活化能能量反应过程产物反应总能量改变酶促反应活化能非催化反应活化能一般催化剂催化反应活化能（二）中间产物学说（二）中间产物学说E+S E+P ES 酶底物复合物酶底物复合物（三）诱导契合假说（三）诱导契合假说SabcE+ES复合物第第3节节影响酶促反应速度的因素影响酶促反应速度的因素影响酶促反应速度的因素 研究一种因素的影响时，其余各因素研究一种因素的影响时，其余
10、各因素均恒定。均恒定。激活剂一、酶浓度的影响一、酶浓度的影响VE酶浓度对反应速度的影响酶浓度对反应速度的影响 二、底物浓度的影响二、底物浓度的影响 在其他因素不变在其他因素不变的情况下，底物浓的情况下，底物浓度对反应速度的影度对反应速度的影响呈矩形双曲线关响呈矩形双曲线关系。系。VVmaxKm0底物浓度S1/2Vmax底物浓度对酶促反应速度的影响三、温度的影响三、温度的影响v双重影响双重影响v最适温度最适温度酶促反应速度最快时酶促反应速度最快时的环境温度。的环境温度。VVmax最 适 温 度温 度温度对酶活性的影响温度对酶活性的影响案例案例4-34-3 2005 2005年年3 3月月1717
11、日日7 7时许，在俄罗斯打工的一名时许，在俄罗斯打工的一名中国工人除了食指和拇指，其他的三个手指连同中国工人除了食指和拇指，其他的三个手指连同半个手掌被飞速旋转的电锯齐刷刷地切掉。由于半个手掌被飞速旋转的电锯齐刷刷地切掉。由于当地条件所限，不能进行断肢再植术，当地医院当地条件所限，不能进行断肢再植术，当地医院对伤口进行了相应处理，断掌保存在零上对伤口进行了相应处理，断掌保存在零上4 4摄氏度摄氏度的保温箱中，经过飞机、马车、吉普车、火车等的保温箱中，经过飞机、马车、吉普车、火车等千里接力到达国内齐齐哈尔第一医院手术室的时千里接力到达国内齐齐哈尔第一医院手术室的时候，时间已经过去候，时间已经过去
12、2424小时。断肢再植的适宜时间小时。断肢再植的适宜时间是是6 68 8小时，由于俄罗斯医院处理得当，断掌被小时，由于俄罗斯医院处理得当，断掌被成功接活，在断肢再植历史上创造了奇迹。成功接活，在断肢再植历史上创造了奇迹。问题：断掌为什么要保存在低温下？问题：断掌为什么要保存在低温下？四、四、pHpH的影响的影响最适最适pHpH酶催化活性最大酶催化活性最大时的环境时的环境pHpH。胃蛋白酶淀粉酶胆碱酯酶0 2 4 6 8 10 pH酶的活性pH对某些酶活性的影响 学科交叉学科交叉 临床上胃蛋白酶合剂可用于因食蛋白性食物临床上胃蛋白酶合剂可用于因食蛋白性食物过多所致消化不良、病后恢复期消化功能减退
13、以过多所致消化不良、病后恢复期消化功能减退以及慢性萎缩性胃炎、胃癌、恶性贫血而导致的胃及慢性萎缩性胃炎、胃癌、恶性贫血而导致的胃蛋白酶缺乏。胃蛋白酶其消化力以含蛋白酶缺乏。胃蛋白酶其消化力以含0.2%0.4%盐酸盐酸(pH=1.61.8)时为最强，故常与稀盐酸合用时为最强，故常与稀盐酸合用五、激活剂的影响五、激活剂的影响六、抑制剂的影响六、抑制剂的影响 凡能使酶的催化活性下降而不引起酶蛋白变凡能使酶的催化活性下降而不引起酶蛋白变性的物质称为酶的抑制剂。性的物质称为酶的抑制剂。v抑制作用的类型抑制作用的类型不可逆性抑制不可逆性抑制可逆性抑制可逆性抑制竞争性抑制竞争性抑制 非竞争性抑制非竞争性抑制
14、反竞争性抑制反竞争性抑制(一一)*概念概念抑制剂通常以共价键与酶活性中心的必需抑制剂通常以共价键与酶活性中心的必需基团相结合，使酶失活。基团相结合，使酶失活。*举例举例有机磷化合物有机磷化合物 羟基酶羟基酶解毒解毒 -解磷定解磷定(PAM)(PAM)重金属离子及砷化合物重金属离子及砷化合物 巯基酶巯基酶解毒解毒 -二巯基丙醇二巯基丙醇(BAL)(BAL)有机磷农药中毒：有机磷农药中毒：v中毒机制：与胆碱酯酶活性部位丝氨酸的中毒机制：与胆碱酯酶活性部位丝氨酸的羟基共价结合，从而使酶失活羟基共价结合，从而使酶失活有机磷农药中毒有机磷农药中毒v解毒机制：解磷定与有机磷结合，恢复胆解毒机制：解磷定与有
15、机磷结合，恢复胆碱酯酶活性。碱酯酶活性。v*概念概念抑制剂通常以非共价键与酶或酶抑制剂通常以非共价键与酶或酶-底物复合物底物复合物可逆性结合，使酶的活性降低或丧失；抑制剂、可逆性结合，使酶的活性降低或丧失；抑制剂、可用透析、超滤等方法除去。可用透析、超滤等方法除去。v*类型类型 竞争性抑制竞争性抑制 非竞争性抑制非竞争性抑制 反竞争性抑制反竞争性抑制.竞争性抑制作用竞争性抑制作用v 定义定义抑制剂与底物的结构相抑制剂与底物的结构相似，能与底物竞争酶的活似，能与底物竞争酶的活性中心，从而阻碍酶底物性中心，从而阻碍酶底物复合物的形成，使酶的活复合物的形成，使酶的活性降低。这种抑制作用称性降低。这种
16、抑制作用称为竞争性抑制作用。为竞争性抑制作用。E+SESE+P+IEISI*竞争性抑制的特点vI I与与S S结构类似，竞结构类似，竞争同种酶的活性中争同种酶的活性中心；心；v抑制程度取决于抑抑制程度取决于抑制剂与酶的相对亲制剂与酶的相对亲和力及底物浓度；和力及底物浓度；v增大底物浓度可以增大底物浓度可以解除竞争性抑制；解除竞争性抑制；*举例举例丙二酸丙二酸与琥珀酸竞争琥珀酸脱氢酶与琥珀酸竞争琥珀酸脱氢酶COOHCOOHCH2CH2COOHCH2COOH丙二酸琥珀酸琥珀酸脱氢酶HC CHCOOHCOOH延胡索酸应用：应用：对 氨 基 苯 甲 酸二 氢 蝶 呤谷 氨 酸二 氢 叶 酸 合 成 酶
17、磺 胺 类 药 物（-）二 氢 叶 酸二 氢 叶 酸 还 原 酶四 氢 叶 酸H2NCOOHH2NSO2NHR对氨基苯甲酸磺胺类药物磺胺类药物的抑菌机制：与对氨基苯甲酸竞争二氢叶酸合成酶磺胺类药物的抑菌机制：与对氨基苯甲酸竞争二氢叶酸合成酶2.2.非竞争性抑制非竞争性抑制特点：特点：第第4节节酶与医学的关系一、酶与疾病的发生一、酶与疾病的发生v酶缺陷酶缺陷先天代谢缺陷病先天代谢缺陷病v酶活性抑制酶活性抑制中毒中毒二、酶与疾病的诊断二、酶与疾病的诊断（一）血清（浆）酶的测定（一）血清（浆）酶的测定v甲胎蛋白可协助诊断早期肝癌及神经管发育缺陷甲胎蛋白可协助诊断早期肝癌及神经管发育缺陷v血清和尿淀粉
18、酶的活性可作为急性胰腺炎诊断的血清和尿淀粉酶的活性可作为急性胰腺炎诊断的依据依据v测定乳酸脱氢酶同工酶谱，有助于急性心肌梗死测定乳酸脱氢酶同工酶谱，有助于急性心肌梗死的鉴别诊断的鉴别诊断v急性肝炎、心肌梗死时血浆丙氨酸氨基转移酶（急性肝炎、心肌梗死时血浆丙氨酸氨基转移酶（ALTALT）、天冬氨酸氨基转移酶（）、天冬氨酸氨基转移酶（ASTAST）活性增高）活性增高二、酶与疾病的诊断二、酶与疾病的诊断（二）同工酶及其测定（二）同工酶及其测定*定义：定义：二、酶与疾病的诊断二、酶与疾病的诊断生理及临床意义生理及临床意义酶活性心 肌 梗 死 酶 谱正 常 酶 谱肝 病 酶 谱1 2 3 4 5心肌梗死
19、和肝病病人血清心肌梗死和肝病病人血清LDH同工酶谱的变化同工酶谱的变化同工酶谱的改变有助于对疾病的诊断。同工酶谱的改变有助于对疾病的诊断。三、酶与疾病的治疗三、酶与疾病的治疗v酶可作为药物用于疾病治疗酶可作为药物用于疾病治疗v胃蛋白酶、胰蛋白酶、胰淀粉酶等可用于胃蛋白酶、胰蛋白酶、胰淀粉酶等可用于帮助消化帮助消化v链激酶、尿激酶和纤溶酶等均可溶解血栓链激酶、尿激酶和纤溶酶等均可溶解血栓v甲氨蝶呤、甲氨蝶呤、6-6-巯基嘌呤、巯基嘌呤、5-5-氟尿嘧啶等药氟尿嘧啶等药物是肿瘤细胞核酸代谢途径中相关酶的竞物是肿瘤细胞核酸代谢途径中相关酶的竞争性抑制剂争性抑制剂小结小结v酶是由活细胞产生的具有催化功
20、能的蛋白酶是由活细胞产生的具有催化功能的蛋白质。酶促反应具有高度的催化效率、特异质。酶促反应具有高度的催化效率、特异性、不稳定性和可调节性。性、不稳定性和可调节性。v按照酶的分子组成可将酶分为单纯酶和结按照酶的分子组成可将酶分为单纯酶和结合酶两大类。酶有催化活性是因为具有活合酶两大类。酶有催化活性是因为具有活性中心，无活性的酶原转变为有活性的酶性中心，无活性的酶原转变为有活性的酶称为酶原的激活。称为酶原的激活。小结小结v同工酶是指催化相同的化学反应，但酶蛋白同工酶是指催化相同的化学反应，但酶蛋白的分子结构、理化性质和免疫学性质各不相的分子结构、理化性质和免疫学性质各不相同的一组酶。同工酶的测定对于疾病的诊断同的一组酶。同工酶的测定对于疾病的诊断具有重要意义具有重要意义v影响酶促反应速度的因素主要有酶浓度、底影响酶促反应速度的因素主要有酶浓度、底物浓度、温度、物浓度、温度、pHpH、激活剂和抑制剂等。、激活剂和抑制剂等。v酶与疾病的发生、诊断、治疗都有密切的联酶与疾病的发生、诊断、治疗都有密切的联系，其在医学上的应用也日益广泛。系，其在医学上的应用也日益广泛。
