1、前前 言言本电子课件依据本电子课件依据生物化学与分子生物学生物化学与分子生物学第八版设计制作。选择的第八版设计制作。选择的制作软件主要为制作软件主要为Microsoft PowerPointMicrosoft PowerPoint。本课件主要为便于师生的教与学，。本课件主要为便于师生的教与学，使用对象主要为医学院校的生物化学教师和医学类专业的五年制学生，以使用对象主要为医学院校的生物化学教师和医学类专业的五年制学生，以及研究生入学考试准备和各种资格考试时医学生物化学的复习使用。及研究生入学考试准备和各种资格考试时医学生物化学的复习使用。第八版第八版生物化学与分子生物学生物化学与分子生物学的参编
2、单位有全国的参编单位有全国2121所高等院校。所高等院校。课件光盘由华中科技大学同济医学院生物化学与分子生物学系与生物化学课件光盘由华中科技大学同济医学院生物化学与分子生物学系与生物化学第八版编委会共同设计制作，由人民卫生出版社出版发行。版权所有，未第八版编委会共同设计制作，由人民卫生出版社出版发行。版权所有，未经许可，不得随便翻刻销售发行，违者必究。经许可，不得随便翻刻销售发行，违者必究。孙军、查锡良、药立波教授负责本课件总体设计；华中科技大学同济孙军、查锡良、药立波教授负责本课件总体设计；华中科技大学同济医学院生物化学与分子生物学系陈娟、袁萍、段秋红、尹燕华、卢涛、刘医学院生物化学与分子生
3、物学系陈娟、袁萍、段秋红、尹燕华、卢涛、刘琳、周洁、张颖、田俊、熊宇芳等老师参与了课件设计和制作的具体工作；琳、周洁、张颖、田俊、熊宇芳等老师参与了课件设计和制作的具体工作；教材全体编委在课件制作过程中提出了宝贵的修改意见并进行了审定，在教材全体编委在课件制作过程中提出了宝贵的修改意见并进行了审定，在此一并致谢。此一并致谢。由于我们水平有限，本课件的缺点再所难免，敬请使用者批评指正，由于我们水平有限，本课件的缺点再所难免，敬请使用者批评指正，以便今后修订。以便今后修订。目目 录录 第第01章蛋白质的结构与功能章蛋白质的结构与功能 第第02章核酸的结构与功能章核酸的结构与功能 第第03章酶章酶
4、第第04章聚糖的结构与功能章聚糖的结构与功能 第第05章维生素和无机盐章维生素和无机盐 第第06章糖代谢章糖代谢 第第07章脂类代谢章脂类代谢 第第08章生物氧化章生物氧化 第第09章氨基酸代谢章氨基酸代谢 第第10章核苷酸代谢章核苷酸代谢 第第11章非营养物质代谢章非营养物质代谢 第第12章物质代谢的整合与调节章物质代谢的整合与调节 第第13章真核基因与基因组章真核基因与基因组 第第14章章DNA的生物合成的生物合成 第第15章章DNA损伤与修复损伤与修复 第第16章章RNA的生物合成的生物合成 第第17章蛋白质的生物合成章蛋白质的生物合成 第第18章基因表达调控章基因表达调控 第第19章细
5、胞信号转导的分子机制章细胞信号转导的分子机制 第第20章常用分子生物学技术的原理及其应用章常用分子生物学技术的原理及其应用 第第21章章DNA重组和重组重组和重组DNA技术技术 第第22章基因结构与功能分析技术章基因结构与功能分析技术 第第23章癌基因、肿瘤抑制基因与生长因子章癌基因、肿瘤抑制基因与生长因子 第第24章疾病相关基因的鉴定与基因功能研究章疾病相关基因的鉴定与基因功能研究 第第25章基因诊断与基因治疗章基因诊断与基因治疗 第第26章组学与医学章组学与医学目录目录目录目录目录目录Enzymology目录目录（enzymeenzyme）目录目录目录目录目录目录目录目录目录目录蛋白质部分
6、：酶蛋白蛋白质部分：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)目录目录目录目录辅助因子分类辅助因子分类（按其与酶蛋白结合的紧密程度）（按其与酶蛋白结合的紧密程度）辅酶辅酶(coenzyme):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(prosthetic group):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的方法除去滤的方法除去。目录目录 作为辅助因子的有机化合物多为作为辅助因子的有机化合物多为B族维生素族维
7、生素的衍生物或卟啉化合物的衍生物或卟啉化合物 它们在酶促反应中主要参与传递电子、质子它们在酶促反应中主要参与传递电子、质子（或基团）或起运载体作用（或基团）或起运载体作用目录目录转移的基团转移的基团小分子有机化合物（辅酶或辅基）小分子有机化合物（辅酶或辅基）名称名称所含的维生素所含的维生素氢原子（质子）氢原子（质子）NAD（烟酰胺腺嘌呤二核苷（烟酰胺腺嘌呤二核苷酸，辅酶酸，辅酶I烟酰胺（维生素烟酰胺（维生素PP）之一）之一NADP（烟酰胺腺嘌呤二核（烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸，辅酶苷酸磷酸，辅酶II烟酰胺（维生素烟酰胺（维生素PP）之一）之一FMN（黄素单核苷酸）（黄素单核苷酸）维生素维生素B2
8、（核黄素）（核黄素）FAD（黄素腺嘌呤二核苷酸）（黄素腺嘌呤二核苷酸）维生素维生素B2（核黄素）（核黄素）醛基醛基TPP（焦磷酸硫胺素）（焦磷酸硫胺素）维生素维生素B1（硫胺素）（硫胺素）酰基酰基辅酶辅酶A（CoA）泛酸泛酸硫辛酸硫辛酸硫辛酸硫辛酸烷基烷基钴胺素辅酶类钴胺素辅酶类维生素维生素B12二氧化碳二氧化碳生物素生物素生物素生物素氨基氨基磷酸吡哆醛磷酸吡哆醛吡哆醛（维生素吡哆醛（维生素B6之一）之一）甲基、甲烯基、甲炔基、甲基、甲烯基、甲炔基、甲酰基等一碳单位甲酰基等一碳单位四氢叶酸四氢叶酸叶酸叶酸某些辅酶（辅基）在催化中的作用某些辅酶（辅基）在催化中的作用目录目录 金属酶金属酶(met
9、alloenzyme)金属离子与酶结合紧密，提取过程中不金属离子与酶结合紧密，提取过程中不易丢失。易丢失。金属激活酶金属激活酶(metal-activated enzyme)金属离子为酶的活性所必需，但与酶的金属离子为酶的活性所必需，但与酶的结合不甚紧密。结合不甚紧密。目录目录 金属金属离子的作用：离子的作用：参与催化反应，传递电子；参与催化反应，传递电子；在酶与底物间起桥梁作用；在酶与底物间起桥梁作用；稳定酶的构象；稳定酶的构象；中和阴离子，降低反应中的静电斥力等。中和阴离子，降低反应中的静电斥力等。目录目录 金属酶金属酶金属离子金属离子 金属激活酶金属激活酶金属离子金属离子过氧化氢酶过氧化
10、氢酶Fe2+丙酮酸激酶丙酮酸激酶K+、Mg2+过氧化物酶过氧化物酶Fe2+丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶Mn2+、Zn2+谷胱甘肽过氧化谷胱甘肽过氧化物酶物酶Se2+蛋白激酶蛋白激酶Mg2+、Mn2+固氮酶固氮酶Mo2+己糖激酶己糖激酶Mg2+核糖核苷酸还原核糖核苷酸还原酶酶Mn2+磷脂酶磷脂酶CCa2+羧基肽酶羧基肽酶Zn2+细胞色素氧化酶细胞色素氧化酶Cu2+碳酸酐酶碳酸酐酶Zn2+脲酶脲酶Ni2+碱性磷酸酶碱性磷酸酶Mg2+柠檬酸合酶柠檬酸合酶K+目录目录酶的活性中心或活性部位（酶的活性中心或活性部位（active siteactive site）是酶分子中能与底物特异地结合并催化底物是酶分子
11、中能与底物特异地结合并催化底物转变为产物的具有特定三维结构的区域。转变为产物的具有特定三维结构的区域。n酶的活性中心酶的活性中心(active center)目录目录酶分子中氨基酸残酶分子中氨基酸残基侧链的化学基团中基侧链的化学基团中，一些与酶活性密切相关一些与酶活性密切相关的化学基团的化学基团。n必需基团必需基团(essential group)目录目录结合基团结合基团binding group催化基团催化基团(catalytic group)催化底物转变成产物催化底物转变成产物 位于活性中心以外，维持酶活性中心应有位于活性中心以外，维持酶活性中心应有的空间构象和（或）作为调节剂的结合部位所
12、的空间构象和（或）作为调节剂的结合部位所必需。必需。活性中心外的必需基团活性中心外的必需基团目录目录底底 物物 活性中心以外活性中心以外的必需基团的必需基团结合基团结合基团催化基团催化基团 活性中心活性中心 目录目录n溶菌酶的活性中心溶菌酶的活性中心 溶菌酶的活性中溶菌酶的活性中心是一裂隙，可心是一裂隙，可以容纳肽多糖的以容纳肽多糖的6个单糖基（个单糖基（A，B，C，D，E，F），），并与之形成氢键并与之形成氢键和和van derwaals力。力。催化基团是催化基团是35位位Glu，52位位Asp；101位位Asp和和108位位Trp是结合基团。是结合基团。目录目录同工酶同工酶(isoenzy
13、me)是指催化相同的化是指催化相同的化学反应，但酶蛋白的分子结构、理化性质学反应，但酶蛋白的分子结构、理化性质乃至免疫学性质不同的一组酶。乃至免疫学性质不同的一组酶。n定义定义目录目录目录目录HHHHHHH MHHMMHMMMMMMMLDH1 (H4)LDH2(H3M)LDH3(H2M2)LDH4(HM3)LDH5 (M4)乳酸脱氢酶的同工酶乳酸脱氢酶的同工酶n举例举例 1目录目录LDH同工酶同工酶红细胞红细胞白细胞白细胞血清血清骨骼肌骨骼肌心肌心肌肺肺肾肾肝肝脾脾LDH1（H4）431227.10731443210LDH2（H3M）444934.70243444425LDH3（H2M2）12
14、3320.95335121110LDH4（HM3）1611.7160512720LDH5（M4）005.7790120565人体各组织器官人体各组织器官LDHLDH同工酶谱（活性同工酶谱（活性%）目录目录检测组织器官同工酶的变化有重要的临床意义检测组织器官同工酶的变化有重要的临床意义在代谢调节上起着在代谢调节上起着重要的作用；重要的作用；用于解释发育过程用于解释发育过程中阶段特有的代谢特征；中阶段特有的代谢特征；同工酶谱的改变有同工酶谱的改变有助于对疾病的诊断；助于对疾病的诊断；同工酶可以作为遗同工酶可以作为遗传标志，用于遗传分析传标志，用于遗传分析研究。研究。心肌梗死和肝病病人血清心肌梗死和
15、肝病病人血清LDHLDH同工酶谱的变化同工酶谱的变化1 1酶酶活活性性心肌梗死酶谱心肌梗死酶谱正常酶谱正常酶谱急性肝炎酶谱急性肝炎酶谱2 23 34 45 5目录目录n举例举例 2 CK1(BB)CK2(MB)CK3(MM)脑脑 心肌心肌 骨骼肌骨骼肌肌酸激酶肌酸激酶(creatine kinase,CK)同工酶同工酶CK2常作为临床早期诊断心肌梗死的一项生化指标常作为临床早期诊断心肌梗死的一项生化指标 目录目录目录目录n酶与一般催化剂的共同点：酶与一般催化剂的共同点：目录目录酶的催化效率通常比非催化反应高酶的催化效率通常比非催化反应高1081020倍，倍，比一般催化剂高比一般催化剂高1071
16、013倍。倍。酶的催化不需要较高的反应温度。酶的催化不需要较高的反应温度。酶和一般催化剂加速反应的机理都是降低反应酶和一般催化剂加速反应的机理都是降低反应的的活化能活化能(activation energy)。酶比一般催化剂。酶比一般催化剂更有效地降低反应的活化能。更有效地降低反应的活化能。目录目录底物底物催化剂催化剂反应温度反应温度（）速率常数速率常数苯酰胺苯酰胺H+522.410-6OH-538.510-6-胰凝乳蛋白酶胰凝乳蛋白酶2514.9尿素尿素H+627.410-7脲酶脲酶215.0106H2O2Fe2+5622某些酶与一般催化剂催化效率的比较某些酶与一般催化剂催化效率的比较 目录
17、目录n酶的特异性酶的特异性(specificity)（二）酶对底物具有高度的特异性（二）酶对底物具有高度的特异性目录目录只能作用于只能作用于特定结构的底物特定结构的底物，进行一种专一的反应，进行一种专一的反应，生成一种特定结构的产物生成一种特定结构的产物。如脲酶仅能催化尿素水解。如脲酶仅能催化尿素水解生成生成CO2和和NH3。有些具有绝对专一性的酶可以区分有些具有绝对专一性的酶可以区分光学异构体光学异构体和和立立体异构体体异构体，只能催化一种光学异构体或立体异构体进行，只能催化一种光学异构体或立体异构体进行反应。例如乳酸脱氢酶仅催化反应。例如乳酸脱氢酶仅催化L-乳酸脱氢生成丙酮酸，乳酸脱氢生成
18、丙酮酸，而对而对D-乳酸无作用。乳酸无作用。目录目录2.相对专一性相对专一性(relative specificity)有些酶对底物的专一性不是依据整个底物分子结构，有些酶对底物的专一性不是依据整个底物分子结构，而是依据底物分子中的而是依据底物分子中的特定的化学键或特定的基团特定的化学键或特定的基团，因而，因而可以作用于含有相同化学键或化学基团的一类化合物。例可以作用于含有相同化学键或化学基团的一类化合物。例如，消化系统中的蛋白酶仅对蛋白质中肽键的氨基酸残基如，消化系统中的蛋白酶仅对蛋白质中肽键的氨基酸残基种类有选择性，而对具体的底物蛋白质种类无严格要求种类有选择性，而对具体的底物蛋白质种类无
19、严格要求 。目录目录（三）酶的活性与酶量具有可调节性（三）酶的活性与酶量具有可调节性酶促反应受多种因素的调控，以适应机体酶促反应受多种因素的调控，以适应机体对不断变化的内外环境和生命活动的需要。对不断变化的内外环境和生命活动的需要。磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1的活性受的活性受AMP的别构激的别构激活，而受活，而受ATP的别构抑制。的别构抑制。胰岛素诱导胰岛素诱导HMG-CoA还原酶的合成，而还原酶的合成，而胆固醇则阻遏该酶合成。胆固醇则阻遏该酶合成。例例:目录目录（四）酶具有不稳定性（四）酶具有不稳定性酶的化学本质主要是蛋白质。在某些理化酶的化学本质主要是蛋白质。在某些理化因素（如高温、强酸、
20、强碱等）的作用下，酶因素（如高温、强酸、强碱等）的作用下，酶会发生变性而失去催化活性。因此，酶促反应会发生变性而失去催化活性。因此，酶促反应往往都是在常温、常压和接近中性的条件下进往往都是在常温、常压和接近中性的条件下进行的。行的。目录目录（一）酶比一般催化剂更有效地降低反应活化能（一）酶比一般催化剂更有效地降低反应活化能酶和一般催化剂一样，加速反应的作酶和一般催化剂一样，加速反应的作用都是通过降低反应的用都是通过降低反应的活化能活化能(activation energy)实现的。实现的。活化能活化能：底物分子从基态转变到过渡：底物分子从基态转变到过渡态所需的能量。态所需的能量。目录目录反应总
21、能量改变反应总能量改变 非催化反应活化能非催化反应活化能 酶促反应酶促反应 活化能活化能 一般催化剂催一般催化剂催化反应的活化能化反应的活化能 能能量量 反反 应应 过过 程程 底物底物 产物产物 酶促反应活化能的改变酶促反应活化能的改变 目录目录（二）酶与底物结合形成中间产物（二）酶与底物结合形成中间产物酶底物复合物酶底物复合物E+SE+PES目录目录酶与底物相互接近时，其结构相互诱导、相酶与底物相互接近时，其结构相互诱导、相互变形和相互适应，进而相互结合。这一过互变形和相互适应，进而相互结合。这一过程称为酶程称为酶-底物结合的底物结合的诱导契合诱导契合(induced-fit)。目录目录目
22、录目录羧肽酶的诱导契合模式羧肽酶的诱导契合模式 底物底物目录目录酶在反应中将诸底物结合到酶的活性中心，使它酶在反应中将诸底物结合到酶的活性中心，使它们相互接近并形成有利于反应的正确定向关系。们相互接近并形成有利于反应的正确定向关系。这种这种邻近效应邻近效应(proximity effect)与与定向排列定向排列(orientation arrange)实际上是将分子间的反应变实际上是将分子间的反应变成类似于分子内的反应，从而提高反应速率。成类似于分子内的反应，从而提高反应速率。目录目录n邻近效应与定向排列：邻近效应与定向排列：目录目录酶的活性中心多是酶分子内部的疏水酶的活性中心多是酶分子内部的
23、疏水“口袋口袋”，酶反应在此疏水环境中进行，使底物分子酶反应在此疏水环境中进行，使底物分子脱溶剂脱溶剂化化(desolvation)，排除周围大量水分子对酶和底，排除周围大量水分子对酶和底物分子中功能基团的干扰性吸引和排斥，防止水物分子中功能基团的干扰性吸引和排斥，防止水化膜的形成，利于底物与酶分子的密切接触和结化膜的形成，利于底物与酶分子的密切接触和结合。这种现象称为合。这种现象称为表面效应表面效应(surface effect)。3.表面效应使底物分子去溶剂化表面效应使底物分子去溶剂化目录目录胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶和弹性蛋白酶活性中心胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶和弹性蛋白酶活性中心“口袋口袋”目
24、录目录（三）酶的催化机制呈多元催化作用（三）酶的催化机制呈多元催化作用1）亲核催化作用）亲核催化作用(nucleophilic catalysis)2）共价催化作用）共价催化作用(covalent catalysis)3）亲电催化（）亲电催化（electrophilic catalysis）1.酸酸-碱催化作用（碱催化作用（general acid-base catalysis）2.亲核催化和亲电子催化作用亲核催化和亲电子催化作用 目录目录胰凝乳蛋白酶的共价催化和酸胰凝乳蛋白酶的共价催化和酸-碱催化机制碱催化机制 目录目录目录目录目录目录目录目录当底物浓度较低时：当底物浓度较低时：反应速率与底
25、物浓度成正比；反应为反应速率与底物浓度成正比；反应为一级反应。一级反应。目录目录随着底物浓度的增高：随着底物浓度的增高：反应速率不再成正比例加速；反应为反应速率不再成正比例加速；反应为混合级反应。混合级反应。目录目录当底物浓度高达一定程度：当底物浓度高达一定程度：反应速率不再增加，达最大速率；反反应速率不再增加，达最大速率；反应为零级反应应为零级反应目录目录n研究前提：研究前提：目录目录 解释酶促反应中底物浓度和反应速率关系的解释酶促反应中底物浓度和反应速率关系的最合理学说是最合理学说是中间产物学说中间产物学说：E+S k1k2k3ESE+P目录目录 1913年年Michaelis和和Ment
26、en提出反应速率与底物提出反应速率与底物浓度关系的数学方程式，即米曼氏方程式，简浓度关系的数学方程式，即米曼氏方程式，简称称米氏方程式米氏方程式(Michaelis equation)。S：底物浓度底物浓度V：不同不同S时的反应速率时的反应速率Vmax：最大反应速率最大反应速率(maximum velocity)m：米氏常数米氏常数(Michaelis constant)VmaxS Km+S 目录目录1.E与与S形成形成ES复合物的反应是快速平衡反应，复合物的反应是快速平衡反应，而而ES分解为分解为E及及P的反应为慢反应，反应速率的反应为慢反应，反应速率取决于慢反应即取决于慢反应即 V=k3E
27、S。(1)2.S的总浓度远远大于的总浓度远远大于E的总浓度，因此在反应的的总浓度，因此在反应的初始阶段，初始阶段，S的浓度可认为不变即的浓度可认为不变即S=St。米曼氏方程式推导基于两个假设：米曼氏方程式推导基于两个假设：目录目录k2+k3=Km（米氏常数）（米氏常数）k1令：令：则则(2)(2)变为变为:(EtES)S=Km ES(2)=(EtES)Sk2+k3ES k1整理得：整理得：k1(EtES)S=k2 ES+k3 ES 当反应处于稳态时：当反应处于稳态时：目录目录当底物浓度很高，将酶的活性中心全部饱和当底物浓度很高，将酶的活性中心全部饱和时，即时，即Et=ES，反应达最大速率反应达
28、最大速率Vmax=k3ES=k3Et (5)ES=EtSKm+S(3)整理得整理得:将将(5)(5)代入代入(4)(4)得米氏方程式：得米氏方程式：Vmax S Km+S V=将将(3)(3)代入代入(1)(1)得得k3EtS Km+S(4)V=目录目录1Km值等于酶促反应速率为最大反应速率一半值等于酶促反应速率为最大反应速率一半时的底物浓度时的底物浓度 Km=S 2=Km+S Vmax VmaxS目录目录2Km值是酶的特征性常数值是酶的特征性常数 Km值的大小并非固定不变，它与酶的结值的大小并非固定不变，它与酶的结构、底物结构、反应环境的构、底物结构、反应环境的pH、温度和离子、温度和离子强
29、度有关，而与酶浓度无关。酶的强度有关，而与酶浓度无关。酶的Km值多在值多在10-610-2mol/L的范围。的范围。目录目录 酶酶 底物底物 Km（mol/L）己糖激酶（脑）己糖激酶（脑）ATP4 10 4D-葡萄糖葡萄糖5 10 5D-果糖果糖1.5 10 3碳酸酐酶碳酸酐酶HCO3 2.6 10 2胰凝乳蛋白酶胰凝乳蛋白酶甘氨酰酪氨酰甘氨酸甘氨酰酪氨酰甘氨酸1.08 10 1N-苯甲酰酪氨酰胺苯甲酰酪氨酰胺2.5 10 3-半乳糖苷酶半乳糖苷酶D-乳糖乳糖4.0 10 3过氧化氢酶过氧化氢酶H2O22.5 10 2溶菌酶溶菌酶己己-N-乙酰氨基葡糖乙酰氨基葡糖6.0 10 3某些酶对其底物
30、的某些酶对其底物的Km 目录目录3Km在一定条件下可表示酶对底物的亲和力在一定条件下可表示酶对底物的亲和力 Km越大，表示酶对底物的亲和力越小；越大，表示酶对底物的亲和力越小；Km越小，酶对底物的亲和力越大。越小，酶对底物的亲和力越大。4Vmax是酶被底物完全饱和时的反应速率是酶被底物完全饱和时的反应速率 当所有的酶均与底物形成当所有的酶均与底物形成ES时（即时（即ES=Et），反应速率达到最大，即），反应速率达到最大，即Vmax=k3 Et。目录目录5酶的转换数酶的转换数 当酶被底物完全饱和时（当酶被底物完全饱和时（Vmax），单位），单位时间内每个酶分子（或活性中心）催化底物转时间内每个酶
31、分子（或活性中心）催化底物转变成产物的分子数称为酶的转换数（变成产物的分子数称为酶的转换数（turnover number），单位是），单位是s-1。酶的转换数可用来表示酶的催化效率。酶的转换数可用来表示酶的催化效率。目录目录（林贝氏方程）（林贝氏方程）（三）（三）m值与值与max常通过林常通过林-贝氏作图法求取贝氏作图法求取-1/Km目录目录2.Hanes作图法作图法-Km 目录目录目录目录0 VE当当SE时，时，Vmax=k3 E酶浓度对反应速率的影响酶浓度对反应速率的影响目录目录目录目录目录目录目录目录npH对某些酶对某些酶活性的影响活性的影响目录目录目录目录n酶的抑制区别于酶的变性：酶
32、的抑制区别于酶的变性：抑制剂对酶有一定选择性抑制剂对酶有一定选择性 引起变性的因素对酶没有选择性引起变性的因素对酶没有选择性凡能使酶的催化活性下降而不引起酶蛋白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。变性的物质称为酶的抑制剂。目录目录n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(irreversible inhibition)可逆性抑制可逆性抑制(reversible inhibition)竞争性抑制竞争性抑制 (competitive inhibition)非竞争性抑制非竞争性抑制 (non-competitive inhibition)反竞争性抑制反竞争性
33、抑制 (uncompetitive inhibition)根据抑制剂和酶结合的紧密程度不同，根据抑制剂和酶结合的紧密程度不同，酶的抑制作用分为：酶的抑制作用分为：目录目录n概念概念n举例举例抑制剂通常以共价键与酶活性中心的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。此类抑制剂必需基团相结合，使酶失活。此类抑制剂不能用透析、超滤等方法予以去除。不能用透析、超滤等方法予以去除。目录目录ROROPOX+HOEROROPOOE+HX有机磷化合物有机磷化合物羟基酶羟基酶失活的酶失活的酶酸酸*胆碱酯酶胆碱酯酶*解毒剂解毒剂如：解磷定（碘化醛肟甲基吡啶，如：解磷定（碘化醛肟甲基吡啶，PAMPA
34、M）阿托品阿托品目录目录*路易斯气与糜烂性毒剂路易斯气与糜烂性毒剂ClAsClCHCHCl+ESHSHESAsSCHCHCl+2HCl路易士气路易士气巯基酶巯基酶失活的酶失活的酶酸酸失活的酶失活的酶BAL巯基酶巯基酶BAL与砷剂结合物与砷剂结合物ESSAsCHCHCl+CH2SHCHSHCH2OHESHSH+CH2SCHSCH2OHAsCHCHCl目录目录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 n类型类型n概念概念目录目录目录目录n反应模式反应模式+ESIESEIPEE目录目录n特点特点抑制程度取决于抑制程度取决于抑制剂与酶的相对抑制剂与酶的相对亲和力及底物浓度；
35、亲和力及底物浓度；I与与S结构类似，竞结构类似，竞争酶的活性中心；争酶的活性中心；动 力 学 特 点：动 力 学 特 点：Vmax不变，表观不变，表观Km增大。增大。抑制剂抑制剂 无抑制剂无抑制剂1/V 1/S VSmaxVIK(1)SmKiiKI111m(1)VVKSVmaxmax目录目录n举例举例丙二酸与琥珀酸竞争琥珀酸脱氢酶丙二酸与琥珀酸竞争琥珀酸脱氢酶COOH CH2 CH2COOH COOH COOH CH2 丙二酸丙二酸琥珀酸琥珀酸琥珀酸脱氢酶琥珀酸脱氢酶FADFADH2延胡索酸延胡索酸目录目录磺胺类药物的抑菌机制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与对氨基苯甲酸竞
36、争二氢叶酸合成酶二氢蝶呤啶二氢蝶呤啶 对氨基苯甲酸对氨基苯甲酸 谷氨酸谷氨酸二氢叶酸二氢叶酸合成酶合成酶二氢叶酸二氢叶酸COOH H2N SO2NHR H2N 磺磺 胺胺 类类 药药 物物目录目录目录目录+S S+S S+ESIEIEESEP目录目录n特点特点抑制剂与酶活性中抑制剂与酶活性中心外的必需基团结心外的必需基团结合，底物与抑制剂合，底物与抑制剂之间无竞争关系；之间无竞争关系；抑制程度取决于抑抑制程度取决于抑制剂的浓度；制剂的浓度；动 力 学 特 点：动 力 学 特 点：Vmax降低，表观降低，表观Km不变。不变。抑制剂抑制剂1/V 1/S 无抑制剂无抑制剂 iiKI11I1m(1)(
37、1)VVKSVKmaxmax目录目录n定义定义3.3.反竞争性抑制剂的结合位点由底物诱导产生反竞争性抑制剂的结合位点由底物诱导产生目录目录+ESESESIEP目录目录n特点：特点：抑制剂只与酶底抑制剂只与酶底物复合物结合；物复合物结合；抑制程度取决与抑制程度取决与抑制剂的浓度及底抑制剂的浓度及底物的浓度；物的浓度；动力学特点：动力学特点：Vmax降低，表观降低，表观Km降降低。低。抑制剂抑制剂 1/V 1/S 无抑制剂无抑制剂 目录目录各种可逆性抑制作用的比较各种可逆性抑制作用的比较 动力学参数动力学参数表观表观Km Km增大增大不变不变减小减小最大速度最大速度Vmax不变不变降低降低降低降低
38、林林-贝氏作图贝氏作图斜率斜率Km/Vmax增大增大增大增大不变不变纵轴截距纵轴截距1/Vmax不变不变增大增大增大增大横轴截距横轴截距-1/Km增大增大不变不变减小减小与与I结合的组分结合的组分EE、ESES作用特征作用特征无抑制剂无抑制剂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目录目录n定义定义使酶由无活性变为有活性或使酶活性使酶由无活性变为有活性或使酶活性增加的物质称为增加的物质称为激活剂激活剂(activator)。n种类种类目录目录目录目录n调节方式调节方式n调节对象：关键酶调节对象：关键酶目录目录别构激活剂别构激活剂别构抑制剂别构抑制剂n 别构调节别构调
39、节(allosteric regulation)n别构酶别构酶(allosteric enzyme)n别构部位别构部位(allosteric site)一些代谢物可与某些酶分子一些代谢物可与某些酶分子活性中心外活性中心外的的某部分可逆地结合，使某部分可逆地结合，使酶构象改变酶构象改变，从而改变，从而改变酶的催化活性，此种调节方式称酶的催化活性，此种调节方式称别构调节别构调节。一、酶活性的调节是对酶促反应速一、酶活性的调节是对酶促反应速率的快速调节率的快速调节目录目录酶的别构调节是体内代谢途径的重要快速酶的别构调节是体内代谢途径的重要快速调节方式之一。调节方式之一。目录目录n共价修饰共价修饰(c
40、ovalent modification)目录目录 磷酸化与脱磷酸化（最常见）磷酸化与脱磷酸化（最常见）n 常见类型常见类型酶的化学修饰是体内快速调节的另一种重要方式。酶的化学修饰是体内快速调节的另一种重要方式。目录目录酶的磷酸化与脱磷酸化酶的磷酸化与脱磷酸化-OHThrSerTyr酶蛋白酶蛋白H2OPi磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸酶 ATPADP蛋白激酶蛋白激酶ThrSerTyr-O-PO32-酶蛋白酶蛋白目录目录n酶原酶原(zymogen)n酶原的激活酶原的激活目录目录n酶原激活的机理酶原激活的机理酶酶 原原分子构象发生改变分子构象发生改变形成或暴露出酶的活性中心形成或暴露出酶的活性中心 一个或
41、几个特定的肽键断裂，水解一个或几个特定的肽键断裂，水解掉一个或几个短肽掉一个或几个短肽在特定条件下在特定条件下目录目录目录目录酶原酶原激活因素激活因素激活形式激活形式激活部位激活部位胃蛋白酶原胃蛋白酶原H+或胃蛋或胃蛋白酶白酶胃蛋白酶六肽胃蛋白酶六肽胃腔胃腔胰凝乳蛋白酶原胰凝乳蛋白酶原胰蛋白酶胰蛋白酶胰凝乳蛋白酶两个二肽胰凝乳蛋白酶两个二肽小肠腔小肠腔弹性蛋白酶原弹性蛋白酶原胰蛋白酶胰蛋白酶弹性蛋白酶几个肽段弹性蛋白酶几个肽段小肠腔小肠腔羧基肽酶原羧基肽酶原A胰蛋白酶胰蛋白酶羧基肽酶羧基肽酶A几个肽段几个肽段小肠腔小肠腔某些酶原的激活需水解掉一个或几个肽段某些酶原的激活需水解掉一个或几个肽段
42、目录目录n 酶原激活的生理意义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，避免细胞产生的酶对细胞进行自身消化，并使酶在特定的部位和环境中发挥作用，保证并使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。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，发挥其催时，酶原适时地转变成有活性的酶，发挥其催化作用。化作用。目录目录（一）酶蛋白合成可被诱导或阻遏（一）酶蛋白合成可被诱导或阻遏目录目录目录目录目录目录1.氧化还原酶类氧化还原酶类(oxidoreductases)2.转移酶类转移酶类(transferas
43、es)3.水解酶类水解酶类(hydrolases)4.裂解酶类裂解酶类(lyases)5.异构酶类异构酶类(isomerases)6.合成酶类合成酶类(synthetases,ligases)n根据酶反应的类型，酶可分为六大类，根据酶反应的类型，酶可分为六大类，其排序如下其排序如下:目录目录目录目录酶的分类酶的分类催化的化学催化的化学反应举例反应举例系统名称系统名称EC编编号号推荐名推荐名称称氧化还原酶氧化还原酶类类乙醛乙醛+NADH+H+乙醇：乙醇：NAD+氧化还原氧化还原酶酶EC 1.1.1.1乙醇脱氢乙醇脱氢酶酶转移酶类转移酶类草酰乙酸草酰乙酸+L-谷谷氨酸氨酸L-天冬氨酸：天冬氨酸：-
44、酮戊二酮戊二酸酸 氨基转移酶氨基转移酶EC 2.6.1.1天冬氨酸天冬氨酸转氨酶转氨酶水解酶类水解酶类 D-葡萄糖葡萄糖+H3PO4D-葡糖葡糖-6-磷酸水解酶磷酸水解酶EC 3.1.3.9葡糖葡糖6-磷磷酸酶酸酶 裂解酶类裂解酶类 磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮+醛醛酮糖酮糖-1-磷酸裂解酶磷酸裂解酶EC 4.1.2.7醛缩酶醛缩酶 异构酶类异构酶类D-果糖果糖-6-磷酸磷酸D-葡糖葡糖-6-磷酸磷酸 酮酮-醇异醇异构酶构酶EC 5.3.1.9磷酸果糖磷酸果糖异构酶异构酶连接酶类连接酶类L-谷氨酰胺谷氨酰胺+ADP+磷酸磷酸L-谷氨酸：氨连接酶谷氨酸：氨连接酶EC 6.3.1.2谷氨酰胺谷氨酰胺合
45、成酶合成酶一些酶的分类与命名一些酶的分类与命名目录目录目录目录一、酶与疾病的发生、诊断及治疗密切相关一、酶与疾病的发生、诊断及治疗密切相关（一）许多疾病与酶的质和量的异常相关（一）许多疾病与酶的质和量的异常相关 1酶的先天性缺陷是先天性疾病的重要病因之一酶的先天性缺陷是先天性疾病的重要病因之一 现已发现现已发现140多种先天性代谢缺陷中，多多种先天性代谢缺陷中，多数由酶的先天性或遗传性缺损所致；例如酪氨数由酶的先天性或遗传性缺损所致；例如酪氨酸酶缺乏引起白化病。酸酶缺乏引起白化病。2一些疾病可引起酶活性或量的异常一些疾病可引起酶活性或量的异常 许多疾病引起酶的异常，这种异常又使病许多疾病引起酶
46、的异常，这种异常又使病情加重；例如急性胰腺炎时，胰蛋白酶原在胰情加重；例如急性胰腺炎时，胰蛋白酶原在胰腺中被激活，造成胰腺组织被水解破坏。腺中被激活，造成胰腺组织被水解破坏。目录目录组织器官损伤可使其组织特异性的酶释放入组织器官损伤可使其组织特异性的酶释放入血，有助于对组织器官疾病的诊断。如急性肝炎血，有助于对组织器官疾病的诊断。如急性肝炎时血清丙氨酸转氨酶活性升高；急性胰腺炎时血、时血清丙氨酸转氨酶活性升高；急性胰腺炎时血、尿淀粉酶活性升高等等。因此，血清中酶的增多尿淀粉酶活性升高等等。因此，血清中酶的增多或减少可用于辅助诊断和预后判断或减少可用于辅助诊断和预后判断。目录目录1有些酶作为助消
47、化的药物有些酶作为助消化的药物2有些酶用于清洁伤口和抗炎有些酶用于清洁伤口和抗炎 3有些酶具有溶解血栓的疗效有些酶具有溶解血栓的疗效 目录目录磺胺类药物是细菌二氢叶酸合成酶的竞争性抑磺胺类药物是细菌二氢叶酸合成酶的竞争性抑制剂；氯霉素可抑制某些细菌转肽酶的活性从而抑制剂；氯霉素可抑制某些细菌转肽酶的活性从而抑制其蛋白质的合成；抗抑郁药通过抑制单胺氧化酶制其蛋白质的合成；抗抑郁药通过抑制单胺氧化酶而减少儿茶酚胺的灭活，治疗抑郁症；洛伐他汀通而减少儿茶酚胺的灭活，治疗抑郁症；洛伐他汀通过竞争性抑制过竞争性抑制HMG-CoA还原酶的活性。甲氨蝶呤、还原酶的活性。甲氨蝶呤、5-氟尿嘧啶、氟尿嘧啶、6-巯基嘌呤等用于治疗肿瘤也是因为巯基嘌呤等用于治疗肿瘤也是因为它们都是核苷酸合成途径中相关酶的竞争性抑制剂它们都是核苷酸合成途径中相关酶的竞争性抑制剂。目录目录二、酶作为试剂用于临床检验和科学研究二、酶作为试剂用于临床检验和科学研究（一）有些酶可作为酶偶联测定法中的指示酶或辅助酶（一）有些酶可作为酶偶联测定法中的指示酶或辅助酶 （二）有些酶可作为酶标记测定法中的标记酶（二）有些酶可作为酶标记测定法中的标记酶 （三）多种酶成为基因工程常用的工具酶（三）多种酶成为基因工程常用的工具酶
