酶的化学结构PPT课件下载(共115页)

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目录Enzymology第三章酶学目录酶的概念酶的概念酶酶（enzyme）是一类由活细胞产生的、是一类由活细胞产生的、对其底物具有高度特异性和高度催化效能的对其底物具有高度特异性和高度催化效能的蛋白质。蛋白质。目录酶学研究简史酶学研究简史公元前两千多年，我国已有酿酒记载。一百余年前，Pasteur认为发酵是酵母细胞生命活动的结果。1878年，Kühne首次提出Enzyme一词。1897年，EduardBuchner用不含细胞的酵母提取液，实现了发酵。1926年，Sumner首次从刀豆中提纯出脲酶结晶(deoxyribozyme)。目录1982年，Cech首次发现RNA也具有酶的催化活性，提出核酶(ribozyme)的概念。1995年，JackW.Szostak研究室首先报道了具有DNA连接酶活性DNA片段，称为脱氧核酶(deoxyribozyme)。目录第一节酶的分子结构与功能TheMolecularStructureandFunctionofEnzyme目录酶的不同形式酶的不同形式::单体酶(monomericenzyme)：单一亚基构成的酶。寡聚酶(oligomericenzyme)：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(multienzymesystem)：由几种不同功能的酶彼此聚合形成多酶体系或称多酶复合物。多功能酶(multifunctionalenzyme)或串联酶(tandemenzyme)：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。目录一、酶的分子组成中常含有辅助因子一、酶的分子组成中常含有辅助因子蛋白质部分：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(conjugatedenzyme)：由蛋白质部分和非蛋白质部分共同组成的酶单纯酶单纯酶(simpleenzyme)(simpleenzyme)：：仅含有蛋白质的酶称仅含有蛋白质的酶称为单纯酶为单纯酶目录全酶分子中各部分在催化反应中的作用全酶分子中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目录辅助因子分类（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(prostheticgroup):与酶蛋白结合紧密，不能用透析或超滤的方法除去。目录辅助因子多为小分子的有机化合物或金属离子。作为辅助因子的有机化合物多为B族维生素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（或基团）或起运载体作用目录转移的基团小分子有机化合物（辅酶或辅基）名　称所含的维生素氢原子（质子）NAD＋（烟酰胺腺嘌呤二核苷酸，辅酶I烟酰胺（维生素PP）之一NADP＋（烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸，辅酶II烟酰胺（维生素PP）之一FMN（黄素单核苷酸）维生素B2（核黄素）FAD（黄素腺嘌呤二核苷酸）维生素B2（核黄素）醛基TPP（焦磷酸硫胺素）维生素B1（硫胺素）酰基辅酶A（CoA）泛酸硫辛酸硫辛酸烷基钴胺素辅酶类维生素B12二氧化碳生物素生物素氨基磷酸吡哆醛吡哆醛（维生素B6之一）甲基、甲烯基、甲炔基、甲酰基等一碳单位四氢叶酸叶酸某些辅酶（辅基）在催化中的作用目录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-activatedenzyme)金属离子为酶的活性所必需，但与酶的结合不甚紧密。金属离子是最多见的辅助因子目录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。目录某些金属酶和金属激活酶金属酶金属离子金属激活酶金属离子过氧化氢酶Fe2+丙酮酸激酶K+、Mg2+过氧化物酶Fe2+丙酮酸羧化酶Mn2+、Zn2+谷胱甘肽过氧化物酶Se2+蛋白激酶Mg2+、Mn2+固氮酶Mo2+己糖激酶Mg2+核糖核苷酸还原酶Mn2+磷脂酶CCa2+羧基肽酶Zn2+细胞色素氧化酶Cu2+碳酸酐酶Zn2+脲酶Ni2+碱性磷酸酶Mg2+柠檬酸合酶K+目录二、酶的活性中心是酶分子中执行其催化功能的部位酶的活性中心或活性部位（activesite）是酶分子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。酶的活性中心(activecenter)目录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。必需基团(essentialgroup)目录活性中心内的必需基团结合基团((bindinggroup))与底物相结合与底物相结合催化基团(catalyticgroup)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的空间构象和（或）作为调节剂的结合部位所必需。活性中心外的必需基团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目录溶菌酶的活性中心溶菌酶的活性中心是一裂隙，可以容纳肽多糖的6个单糖基（A，B，C，D，E，F），并与之形成氢键和vanderwaals力。催化基团是35位Glu，52位Asp；101位Asp和108位Trp是结合基团。目录三、同工酶催化相同的化学反应三、同工酶催化相同的化学反应同工酶(isoenzyme)是指催化相同的化学反应，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。定义目录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。目录HHHHHHHMHHMMHMMMMMMMLDH1(H4)LDH2(H3M)LDH3(H2M2)LDH4(HM3)LDH5(M4)乳酸脱氢酶的同工酶举例1目录LDH同工酶红细胞白细胞血清骨骼肌心肌肺肾肝脾LDH1（H4）431227.10731443210LDH2（H3M）444934.70243444425LDH3（H2M2）123320.95335121110LDH4（HM3）1611.7160512720LDH5（M4）005.7790120565人体各组织器官LDH同工酶谱（活性%）目录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重要的作用；用于解释发育过程中阶段特有的代谢特征；同工酶谱的改变有助于对疾病的诊断；同工酶可以作为遗传标志，用于遗传分析研究。心肌梗死和肝病病人血清LDH同工酶谱的变化1酶活性心肌梗死酶谱正常酶谱急性肝炎酶谱2345目录举例2BBBBBBMMMMMMCK1(BB)CK2(MB)CK3(MM)脑心肌骨骼肌肌酸激酶(creatinekinase,CK)同工酶CK2常作为临床早期诊断心肌梗死的一项生化指标目录第二节酶的工作原理TheMechanismofEnzymeAction目录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。酶与一般催化剂的共同点：目录（一）酶对底物具有极高的效率一、酶促反应的特点一、酶促反应的特点酶的催化效率通常比非催化反应高108～1020倍，比一般催化剂高107～1013倍。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的活化能(activationenergy)。酶比一般催化剂更有效地降低反应的活化能。目录底物催化剂反应温度（℃）速率常数苯酰胺H+522.4×10-6OH-538.5×10-6α-胰凝乳蛋白酶2514.9尿素H+627.4×10-7脲酶215.0×106H2O2Fe2+5622某些酶与一般催化剂催化效率的比较目录根据酶对底物选择的特点，酶的特异性可分为两种类型：1.绝对专一性(absolutespecificity)只能作用于特定结构的底物，进行一种专一的反应，生成一种特定结构的产物。如脲酶仅能催化尿素水解生成CO2和NH3。有些具有绝对专一性的酶可以区分光学异构体和立体异构体，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L-乳酸脱氢生成丙酮酸，而对D-乳酸无作用。目录2.相对专一性(relativespecificity)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特定的化学键或特定的基团，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。目录（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，以适应机体对不断变化的内外环境和生命活动的需要。磷酸果糖激酶-1的活性受AMP的别构激活，而受ATP的别构抑制。胰岛素诱导HMG-CoA还原酶的合成，而胆固醇则阻遏该酶合成。例:目录（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，酶促反应往往都是在常温、常压和接近中性的条件下进行的。目录二、酶通过促进底物形成过渡态二、酶通过促进底物形成过渡态而提高反应速率而提高反应速率（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，加速反应的作用都是通过降低反应的活化能(activationenergy)实现的。活化能：底物分子从基态转变到过渡态所需的能量。目录反应总能量改变非催化反应活化能酶促反应活化能一般催化剂催化反应的活化能能量反应过程底物产物酶促反应活化能的改变目录（二）酶与底物结合形成中间产物酶底物复合物E+SE+PES((过渡态过渡态))目录1.诱导契合作用使酶与底物密切结合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。这一过程称为酶-底物结合的诱导契合(induced-fit)。羧肽酶的诱导契合模式底物目录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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。这种邻近效应(proximityeffect)与定向排列(orientationarrange)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。目录邻近效应与定向排列：目录酶的活性中心多是酶分子内部的疏水“口袋”，酶反应在此疏水环境中进行，使底物分子脱溶剂化(desolvation)，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。这种现象称为表面效应(surfaceeffect)。3.表面效应使底物分子去溶剂化目录胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶和弹性蛋白酶活性中心“口袋”目录（三）酶的催化机制呈多元催化作用1）亲核催化作用(nucleophiliccatalysis)2）共价催化作用(covalentcatalysis)3）亲电催化（electrophiliccatalysis）1.酸-碱催化作用（generalacid-basecatalysis）2.亲核催化和亲电子催化作用目录胰凝乳蛋白酶的共价催化和酸-碱催化机制目录第三节酶促反应动力学KineticsofEnzyme-CatalyzedReaction目录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：酶浓度、底物浓度、pH、温度、抑制剂、激活剂等。目录一、底物浓度对反应速率影响的作图呈矩形双曲线在其他因素不变的情况下，底物浓度对反应速率的影响呈矩形双曲线关系。当底物浓度较低时：反应速率与底物浓度成正比；反应为一级反应。[S][S]VVVVmaxmax随着底物浓度的增高：反应速率不再成正比例加速；反应为混合级反应。[S][S]VVVVmaxmax当底物浓度高达一定程度：反应速率不再增加，达最大速率；反应为零级反应[S][S]VVVVmaxmax目录①单底物、单产物反应；②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；③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④底物浓度远远大于酶浓度。研究前提：目录中间产物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中间产物学说：E+Sk1k2k3ESE+P（一）米－曼氏方程式揭示单底物反应的（一）米－曼氏方程式揭示单底物反应的动力学特性动力学特性目录1913年Michaelis和Menten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，简称米氏方程式(Michaelisequation)。[S]：底物浓度V：不同[S]时的反应速率Vmax：最大反应速率(maximumvelocity)Ｋm：米氏常数(Michaelisconstant)ＶVmax[S]Km+[S]＝──目录1.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]。(1)2.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]。米－曼氏方程式推导基于两个假设：目录米－曼氏方程式推导过程：ES的生成速率=ES的分解速率k2+k3=Km（米氏常数）k1令：则(2)变为:([Et]－[ES])[S]=Km[ES](2)=([Et]－[ES])[S]k2+k3[ES]k1整理得：k1([Et]－[ES])[S]=k2[ES]+k3[ES]当反应处于稳态时：目录当底物浓度很高，将酶的活性中心全部饱和时，即[Et]=[ES]，反应达最大速率Vmax=k3[ES]=k3[Et](5)[ES]=───[Et][S]Km+[S](3)整理得:将(5)代入(4)得米氏方程式：Vmax[S]Km+[S]V=────将(3)代入(1)得k3[Et][S]Km+[S](4)V=────目录（二）Km与Vm是重要的酶促反应动力学参数1．Km值等于酶促反应速率为最大反应速率一半时的底物浓度当反应速率为最大反应速率一半时：当反应速率为最大反应速率一半时：Km=[S]2=Km+[S]VmaxVmax[S]VVmaxmaxVV[S][S]KKmmVVmaxmax/2/2目录2．Km值是酶的特征性常数Km值的大小并非固定不变，它与酶的结构、底物结构、反应环境的pH、温度和离子强度有关，而与酶浓度无关。酶的Km值多在10-6～10-2mol/L的范围。目录酶底物Km（mol/L）己糖激酶（脑）ATP4104D-葡萄糖5105D-果糖1.5103碳酸酐酶HCO32.6102胰凝乳蛋白酶甘氨酰酪氨酰甘氨酸1.08101N-苯甲酰酪氨酰胺2.5103-半乳糖苷酶D-乳糖4.0103过氧化氢酶H2O22.5102溶菌酶己-N-乙酰氨基葡糖6.0103某些酶对其底物的Km目录3．Km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；Km越小，酶对底物的亲和力越大。4．Vmax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ES时（即[ES]=[Et]），反应速率达到最大，即Vmax=k3[Et]。目录5．酶的转换数当酶被底物完全饱和时（Vmax），单位时间内每个酶分子（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（turnovernumber），单位是s-1。酶的转换数可用来表示酶的催化效率。目录1.双倒数作图法(doublereciprocalplot)，又称为林-贝氏(Lineweaver-Burk)作图法VVmaxmax[S][S]KKmm+[S]+[S]V=V=（林－贝氏方程）++1/V=1/V=KKmmVVmaxmax1/V1/Vmaxmax1/[S]1/[S]两边同取倒数两边同取倒数（三）Ｋm值与Ｖmax常通过林-贝氏作图法求取-1/Km1/V1/Vmaxmax1/[S]1/[S]1/V1/V目录2.Hanes作图法在林－贝氏方程基础上，两边同乘在林－贝氏方程基础上，两边同乘[S][S][S]/V=[S]/V=KKmm/V/Vmaxmax+[S]/V+[S]/Vmaxmax[S][S][S]/V[S]/V-KmKKmm/V/Vmm1/V1/Vmaxmax目录二、底物足够时酶浓度对反应速率的二、底物足够时酶浓度对反应速率的影响呈直线关系影响呈直线关系在酶促反应系统中，当底物浓度大大超过酶的浓度，酶被底物饱和时，反应速率达最大速率。此时，反应速率和酶浓度变化呈正比关系。目录当[S]＞＞[E]，酶可被底物饱和的情况下，反应速率与酶浓度成正比。关系式为：V=k3[E]0V[E]当[S]>>[E]时，Vmax=k3[E]酶浓度对反应速率的影响目录三、温度对酶促反应速率的影响具有三、温度对酶促反应速率的影响具有双重性双重性温度对酶促反应速率具有双重影响。酶促反应速率最快时反应体系的温度称为酶促反应的最适温度(optimumtemperature)。目录温度对酶活性的影响目录酶的最适温度不是酶的特征性常数，它与反应进行的时间有关。酶的活性虽然随温度的下降而降低，但低温一般不使酶破坏。温度回升后，酶又恢复其活性。目录四、pH通过改变酶和底物分子解离状态影响酶促反应速率酶催化活性最高时反应体系的pH称为酶促反应的最适pH(optimumpH)。pH对某些酶活性的影响目录最适pH不是酶的特征性常数，它受底物浓度、缓冲液种类与浓度、以及酶纯度等因素的影响。目录五、抑制剂可降低酶促反应速率酶的抑制剂(inhibitor)酶的抑制区别于酶的变性：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。目录抑制作用的类型不可逆性抑制(irreversibleinhibition)可逆性抑制(reversibleinhibition)竞争性抑制(competitiveinhibition)非竞争性抑制(non-competitiveinhibition)反竞争性抑制(uncompetitiveinhibition)根据抑制剂和酶结合的紧密程度不同，酶的抑制作用分为：目录有机磷化合物羟基酶解毒------解磷定(PAM)重金属离子及砷化合物巯基酶解毒------二巯基丙醇(BAL)概念举例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。此类抑制剂不能用透析、超滤等方法予以去除。（一）不可逆性抑制剂与酶共价结合（一）不可逆性抑制剂与酶共价结合目录23/8/723/8/715:1815:18有机磷化合物有机磷化合物如：敌百虫、敌敌畏、乐果和马拉硫磷等如：敌百虫、敌敌畏、乐果和马拉硫磷等ROR\'OPOX+HOEROR\'OPOOE+HX有机磷化合物羟基酶失活的酶酸*胆碱酯酶*解毒剂如：解磷定（碘化醛肟甲基吡啶，PAM）阿托品目录23/8/723/8/715:1815:18低浓度重金属离子和砷化合物低浓度重金属离子和砷化合物如：路易斯气如：路易斯气*路易斯气与糜烂性毒剂ClAsClCHCHCl+ESHSHESAsSCHCHCl+2HCl路易士气巯基酶失活的酶酸失活的酶BAL巯基酶BAL与砷剂结合物ESSAsCHCHCl+CH2SHCHSHCH2OHESHSH+CH2SCHSCH2OHAsCHCHCl目录（二）可逆性抑制剂与酶非共价结合（二）可逆性抑制剂与酶非共价结合竞争性抑制非竞争性抑制反竞争性抑制类型概念抑制剂通常以非共价键与酶或酶-底物复合物可逆性结合，使酶的活性降低或消失；抑制剂可用透析、超滤等方法除去。目录1.1.竞争性抑制剂与底物竞争结合酶的活性中心竞争性抑制剂与底物竞争结合酶的活性中心抑制剂与底物的结构相似，能与底物竞争酶的活性中心，从而阻碍酶与底物形成中间产物，这种抑制作用称为竞争性抑制作用。目录反应模式+IIEEIIE+SE+SE+PE+PESESIISS+++ESIESEIPEE目录特点抑制程度取决于抑制剂与酶的相对亲和力及底物浓度；I与S结构类似，竞争酶的活性中心；动力学特点：Vmax不变，表观Km增大。抑制剂↑无抑制剂1/V1/[S]V[S]maxV[I]K(1)[S]mKiiK[I]111m(1)VVK[S]Vmaxmax目录举例丙二酸与琥珀酸竞争琥珀酸脱氢酶COOHCH2CH2COOHCOOHCOOHCH2丙二酸琥珀酸琥珀酸脱氢酶FADFADH2延胡索酸目录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二氢蝶呤啶＋对氨基苯甲酸＋谷氨酸二氢叶酸合成酶二氢叶酸COOHH2NSO2NHRH2N磺胺类药物目录有些抑制剂与酶活性中心外的必需基团相结合，不影响酶与底物的结合，酶和底物的结合也不影响酶与抑制剂的结合。底物和抑制剂之间无竞争关系。但酶-底物-抑制剂复合物(ESI)不能进一步释放出产物。这种抑制作用称作非竞争性抑制作用。2.2.非竞争性抑制剂结合活性中心之外的调节位点非竞争性抑制剂结合活性中心之外的调节位点目录反应模式+S－S+S－S+ESIEIEESEPE+SE+SESESE+PE+P++IIEEII+S+SEEIISS++II目录特点抑制剂与酶活性中心外的必需基团结合，底物与抑制剂之间无竞争关系；抑制程度取决于抑制剂的浓度；动力学特点：Vmax降低，表观Km不变。抑制剂↑1/V1/[S]无抑制剂iiK[I]11[I]1m(1)(1)VVK[S]VKmaxmax目录抑制剂仅与酶和底物形成的中间产物(ES)结合，使中间产物ES的量下降。这样，既减少从中间产物转化为产物的量，也同时减少从中间产物解离出游离酶和底物的量。这种抑制作用称为反竞争性抑制作用。定义3.反竞争性抑制剂的结合位点由底物诱导产生目录反应模式E+SE+SE+PE+PESES++IIESESII++ESESESIEP目录特点：抑制剂只与酶－底物复合物结合；抑制程度取决与抑制剂的浓度及底物的浓度；动力学特点：Vmax降低，表观Km降低。抑制剂↑1/V1/[S]无抑制剂•目录各种可逆性抑制作用的比较 动力学参数表观KmKm增大不变减小最大速度Vmax不变降低降低林-贝氏作图斜率Km/Vmax增大增大不变纵轴截距1/Vmax不变增大增大横轴截距-1/Km增大不变减小与I结合的组分EE、ESES作用特征无抑制剂竞争性抑制非竞争性抑制反竞争性抑制目录六、激活剂可提高酶促反应速率定义使酶由无活性变为有活性或使酶活性增加的物质称为激活剂(activator)。种类必需激活剂必需激活剂(essentialactivator)(essentialactivator)非必需激活剂非必需激活剂(non-essentialactivator)(non-essentialactivator)目录第四节酶的调节TheRegulationofEnzyme目录酶活性的调节（快速调节）酶活性的调节（快速调节）酶含量的调节（缓慢调节）酶含量的调节（缓慢调节）调节方式调节对象：关键酶目录别构效应剂(allostericeffector)别构激活剂别构抑制剂别构调节(allostericregulation)别构酶(allostericenzyme)别构部位(allostericsite)一些代谢物可与某些酶分子活性中心外的某部分可逆地结合，使酶构象改变，从而改变酶的催化活性，此种调节方式称别构调节。（一）别构效应剂通过改变酶的构象而调节酶活性（一）别构效应剂通过改变酶的构象而调节酶活性一、酶活性的调节是对酶促反应速率的快速调节目录别构酶常为多个亚基构成的寡聚体，具有协同效应。别构激活别构激活别构抑制别构抑制别构酶的Ｓ形曲线别构酶的Ｓ形曲线[S][S]VV无别构效应剂无别构效应剂酶的别构调节是体内代谢途径的重要快速调节方式之一。目录（二）酶的化学修饰调节是通过某些化学基团（二）酶的化学修饰调节是通过某些化学基团与酶的共价结合与分离实现的与酶的共价结合与分离实现的酶蛋白肽链上的一些基团可在其他酶的催化下，与某些化学基团共价结合，同时又可在另一种酶的催化下，去掉已结合的化学基团，从而影响酶的活性，酶的这种调节方式称为酶的共价修饰或称酶的化学修饰（chemicalmodification）调节。共价修饰(covalentmodification)目录磷酸化与脱磷酸化（最常见）乙酰化和脱乙酰化乙酰化和脱乙酰化甲基化和脱甲基化甲基化和脱甲基化腺苷化和脱腺苷化腺苷化和脱腺苷化－－SHSH与－与－SS－－SS互变互变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。目录酶的磷酸化与脱磷酸化-OHThrSerTyr酶蛋白H2OPi磷蛋白磷酸酶ATPADP蛋白激酶ThrSerTyr-O-PO32-酶蛋白目录有些酶在细胞内合成或初分泌、或在其有些酶在细胞内合成或初分泌、或在其发挥催化功能前处于无活性状态，这种无活发挥催化功能前处于无活性状态，这种无活性的酶前体性的酶前体称为酶原。称为酶原。在一定条件下，酶原向有活性酶转化的过程。在一定条件下，酶原向有活性酶转化的过程。（三）酶原需要通过激活过程才能产生有活（三）酶原需要通过激活过程才能产生有活性的酶性的酶酶原(zymogen)酶原的激活目录酶原激活的机理酶原分子构象发生改变形成或暴露出酶的活性中心一个或几个特定的肽键断裂，水解掉一个或几个短肽在特定条件下目录酶原激活因素激活形式激活部位胃蛋白酶原H+或胃蛋白酶胃蛋白酶＋六肽胃腔胰凝乳蛋白酶原胰蛋白酶胰凝乳蛋白酶＋两个二肽小肠腔弹性蛋白酶原胰蛋白酶弹性蛋白酶＋几个肽段小肠腔羧基肽酶原A胰蛋白酶羧基肽酶A＋几个肽段小肠腔某些酶原的激活需水解掉一个或几个肽段目录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。目录二、酶含量的调节是对酶促反应速率的缓慢调节诱导作用(induction)：在转录水平上能促进酶合成的物质称之为诱导物（inducer），诱导物诱发酶蛋白合成的作用称为诱导作用。阻遏作用(repression)：在转录水平上能减少酶蛋白合成的物质称为辅阻遏物（co-repressor），辅阻遏物与无活性的阻遏蛋白结合而影响基因的转录，这种作用称为阻遏作用。（一）酶蛋白合成可被诱导或阻遏目录溶酶体蛋白酶降解途径（不依赖ATP的降解途径）非溶酶体蛋白酶降解途径（又称依赖ATP和泛素的降解途径）（二）酶降解与一般蛋白质降解途径相同（二）酶降解与一般蛋白质降解途径相同目录第五节酶的命名与分类TheNamingandClassificationofEnzyme目录一、酶可根据其催化的反应类型予以分类一、酶可根据其催化的反应类型予以分类1.氧化还原酶类(oxidoreductases)2.转移酶类(transferases)3.水解酶类(hydrolases)4.裂解酶类(lyases)5.异构酶类(isomerases)6.合成酶类(synthetases,ligases)根据酶反应的类型，酶可分为六大类，其排序如下:目录二、每一种酶均有其系统名称和推荐名称二、每一种酶均有其系统名称和推荐名称系统名称系统名称(systematicname)(systematicname)推荐名称推荐名称(recommendedname)(recommendedname)目录酶的分类催化的化学反应举例系统名称EC编号推荐名称氧化还原酶类乙醛+NADH+H+乙醇：NAD+氧化还原酶EC1.1.1.1乙醇脱氢酶转移酶类草酰乙酸+L-谷氨酸L-天冬氨酸：-酮戊二酸氨基转移酶EC2.6.1.1天冬氨酸转氨酶水解酶类D-葡萄糖+H3PO4D-葡糖-6-磷酸水解酶EC3.1.3.9葡糖6-磷酸酶裂解酶类磷酸二羟丙酮+醛酮糖-1-磷酸裂解酶EC4.1.2.7醛缩酶异构酶类D-果糖-6-磷酸D-葡糖-6-磷酸酮-醇异构酶EC5.3.1.9磷酸果糖异构酶连接酶类L-谷氨酰胺+ADP+磷酸L-谷氨酸：氨连接酶EC6.3.1.2谷氨酰胺合成酶一些酶的分类与命名目录第六节酶与医学的关系TheRelationofEnzymeandMedicine目录一、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1．酶的先天性缺陷是先天性疾病的重要病因之一现已发现140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许多疾病引起酶的异常，这种异常又使病情加重；例如急性胰腺炎时，胰蛋白酶原在胰腺中被激活，造成胰腺组织被水解破坏。目录（二）体液中酶活性的改变可作为疾病的诊断（二）体液中酶活性的改变可作为疾病的诊断指标指标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，血清中酶的增多或减少可用于辅助诊断和预后判断。目录（三）某些酶可作为药物用于疾病的治疗（三）某些酶可作为药物用于疾病的治疗1．有些酶作为助消化的药物2．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目录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；洛伐他汀通过竞争性抑制HMG-CoA还原酶的活性。甲氨蝶呤、5-氟尿嘧啶、6-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。（四）药物可通过抑制体内的某些酶来达到治（四）药物可通过抑制体内的某些酶来达到治疗目的疗目的目录二、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（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