1、酶,第一节 酶的概念,一、酶是生物催化剂 （一）酶的定义酶是由活细胞产生的具有催化功能的蛋白质（核酸），亦称生物催化剂。 （二）酶的化学本质蛋白质（核酸）酶的化学本质除有催化活性的RNA之外几乎都是蛋白质。绝大多数酶都是蛋白质。 1983年发现某些RNA分子具有催化活性，对有催化 活性的RNA称为核酶,酶催化的生物化学反应，称为酶促反应 在酶的催化下发生化学变化的物质，称为底物,二、酶促反应特点（一）与一般催化剂的相同点1.反应前后质与量不变，且用量少。2.缩短到达平衡的时间，不改变平衡点。3.只能催化本来进行的反应。4.降低反应所需活化能。,活化能：在一定温度下1mol底物全部进入活化态所需
2、要的自由能，单位为kJ/mol.,（二）与一般催化剂的不同点1.高效 比一般催化剂高1061013倍1mol/L过氧化氢酶1秒钟可分解105mol/L底物1mol/L铁离子1秒钟可分解10-5 mol/L底物 (75.448.98.4kJ/mol) 2.高度专一 酶对催化的反应和反应物有严格的选择性 3.条件温和（酶易失活） 引起蛋白质变性的因素都能使酶失活 4.活性能调节、控制 5.常需要辅助因子,1.绝对专一一种酶只作用于一种底物。2.相对专一一种酶能够作用于结构上类似的一系列化合物。3.立体异构专一性,第二节 酶的命名与分类,一、酶的命名二、酶的分类,（一）习惯命名 根据 作用底物（S）
3、：淀粉酶 蛋白酶反应性质 ：脱氢酶 转氨酶两者结合 ：乳酸脱氢酶 谷丙转氨酶来源 ：胃蛋白酶 木瓜蛋白酶（二）系统命名命名原则底物1：底物2 反应性质 酶“L-乳酸：NAD+氧化还原酶”乳酸脱氢酶国际酶学委员会建议双命名法 系统名习惯名,根据国际生化协会酶命名委员会的规定，每一个酶都用四个打点隔开的数字编号，编号前冠以EC（酶学委员会缩写），四个数字依次表示该酶应属的大类、亚类、亚亚类及酶的顺序号，这种编码一种酶的四个数字即是酶的标码。,维生素：维生素是维持机体生命活动不可缺少的一类小分子化合物，它既不是生物体构成成分，也不是能量物质，之所以对生命活动如此重要，是因为维生素是辅酶或辅基的组成成
4、分，参与体内代谢过程。,维生素的特点:1、种类多 2、需要量少 3、常常需要从食物中获得 4、大部分充当辅酶,脂溶性维生素： A D E K 维生素 硫辛酸（氧化型）水溶性维生素： Vc VB: B1 B2 B3（泛酸）B5(PP) B12（氰钴胺素）B6 （吡哆醇/醛/胺）B7 (生物素 ）B11（叶酸） 硫辛酸（还原型）,一、维生素B1 硫胺（素）（抗神经炎V、抗脚气病V） 缺乏症：1. 脚气病2. 中枢神经和肠胃患糖代谢失常,硫胺素（B1）,功能： 以辅酶方式参加糖的分解代谢。TPP是脱羧酶、脱氢酶的辅酶。 分布：在米糠、麦麸、黄豆、酵母、瘦肉等食物中含量最丰富。,焦磷酸硫胺素（TTP）
5、,二 维生素B2（又称核黄素）,1、维生素B2的生理功能：是作为递氢辅酶，参与生物氧化作用。,2、维生素B2每人每天需要量：儿童0.6mg，成人1.6mg。动物体内不能合成维生素B2。过量则排出。,3、膳食中长期缺乏：口角炎、舌炎、唇炎、眼睑炎，角膜血管增生等症状。,4、分布：广泛存在于动、植物中。在酵母、肝肾、蛋黄、奶及大豆中含量丰富。,三 泛酸（VB3）（遍多酸）,1、结构：是-丙氨酸与,-二羟-，-二甲基丁酸结合而成的化合物。 2、泛酸的生物功能：是以CoA形式参加代谢，是酰基的载体，是体内酰化酶的辅酶，对糖、脂、蛋白质代谢过程中的乙酰基转移有重要作用。,3、成人每天需要量为510mg，
6、一般膳食的泛酸含量丰富。未发现典型的缺乏症。,四 维生素PP（VB5）（抗癞皮病V）,包括尼克酸（烟酸）和尼克酰胺。尼克酰胺为维生素B5的化学名,尼克酸,尼克酰胺,分布：广泛存在于自然界，以酵母、花生、谷类、豆类、肉类和动物肝中含量丰富。,功能：以NAD+或NADP+形式作为脱氢酶的辅酶而起到递氢体的作用。,+2H,-2H,缺乏症：膳食中长期缺乏维生素PP所引起的疾病为对称性皮炎，又叫赖皮病。在狗生黑舌病。 Trp可转变为尼克酰胺，以玉米为主食易患缺乏症。,五 维生素B6,维生素B6又称吡哆素包括吡哆醇、吡哆醛、吡哆胺。,吡哆醇,吡哆醛,吡哆胺,（磷酸吡哆醛，PLP）,功能：作为辅酶参加多种代
7、谢反应，包括脱羧、转氨、氨基酸内消旋、Trp代谢、含硫氨基酸的脱硫、羟基氨基酸的代谢和氨基酸的脱水等。,缺乏症：导致皮肤、中枢神经系统和造血机构的损害，可以引发皮炎。,分布：动植物中分布很广，谷类外皮含量尤为丰富。同时肠道细菌也能合成供人体需要,六 生物素（VB7）（为含硫维生素）,功能：生物素是多种羧化酶的辅酶，在CO2固定反应中起重要作用。,缺乏症：人体一般不会发生生物素缺乏。 人类缺少生物素可能导致皮炎、肌肉疼痛、感觉过敏、怠倦、厌食、轻度贫血等。,分布：肝、肾、蛋黄、酵母、蔬菜和谷类中都含有。同时肠道细菌也能合成供人体需要,七 叶酸（VB11）,由蝶呤啶、对氨基苯甲酸与L-谷氨酸连接而
8、成,叶酸的5、6、7、8位置，在NADPH2存在下，可被还原成四氢叶酸（FH4或THFA）。四氢叶酸的N5 和N10位可与多种一碳单位结合作为它们的载体。,功能：THFA是转一碳基团酶系的辅酶。,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。,分布：肝、酵母、蔬菜中都含有。同时人肠道细菌也能合成，故一般不发生缺乏症。,八 维生素B12（氰钴胺素）,维生素B12是含钴的化合物，又称钴胺素。,在自然界中只有微生物能合成维生素B12。,功能：1.促进甲基转移作用;2.维持-SH的还原型状态,缺乏症： 1. 儿童及幼龄动物发育不良 2. 消化道上皮组织细胞失常 3. 造血器官功能失常
9、，不能正常产生血红细胞，导致恶性贫血。,分布：动物性食品，特别是肉类和肝中含量丰富，人和动物的肠道细菌都能合成，一般不会缺少。,九 维生素C,维生素C能防治坏血病，又称抗坏血酸.,功能： 促进各种支持组织及细胞间粘合物的形成。是脯氨酸羟化酶的辅酶。 2. 对生物氧化有重要作用。 缺乏症：坏血病，毛细血管易出血和齿、骨发育不全或退化,水溶性维生素,十 维生素A,维生素A只存在于动物性食物中，包括A1 和 A2两种。A1即视黄醇，主要存在于咸水鱼的肝脏；A2即3-脱氢视黄醇，主要存在于淡水鱼肝脏。在高等植物和动物中普遍存在的-胡萝卜素可转变为维生素A。,功能: 1、维生素A促进年幼动物生长，有助于
10、动物生殖和泌乳。2、维持上皮组织的健康及正常视觉， 缺乏症：1、产生干眼病（眼结膜炎）2、发生夜盲症,脂溶性V,十一 维生素D,维生素D具有抗佝偻病作用，又称抗佝偻病维生素。已确知有4种，即维生素D2、D3、D4、D5，均为类固醇衍生物，其中D2和D3较为重要。,功能：调节钙、磷代谢，维持血液正常的钙、磷浓度，从而促进钙化，使牙齿、骨骼发育正常。,缺乏症：维生素D摄食不足，不能维持钙的平衡，儿童骨骼发育不良，产生佝偻病。孕妇和授乳妇人的脱钙作用严重时导致骨质疏松症，患者骨骼易折，牙齿易脱落。,十二 维生素E,维生素E又称生育酚或抗不育维生素，已知有8种，其中4种（、-生育酚）较为重要，-生育酚
11、的效价最高。动物组织的维生素E都是从食物中取得的。,缺乏症： 1. 生殖系统的上皮细胞毁坏，雄性睾丸退化，不产生精子，雌性流产或胎儿被溶化吸收。 肌肉（包括心肌）萎缩，形态改变，代谢反常。 3. 血胆固醇水平增高，红细胞破坏，发生贫血。维生素E摄食过量无毒性。,十三 维生素K,维生素K是一类能促进血液凝固的萘醌衍生物。1929年发现。有K1、K2、K3三种，K1、K2为天然产物，K3为人工合成品。,功能：是促进血液凝固，因维生素K是促进肝脏合成凝血酶原的重要因素。,缺乏症：动物缺乏维生素K，血凝时间延长。成人一般不易缺乏维生素K。,1.底物浓度对酶促反应速度的影响,影响酶促反应速度的因素,在低
12、底物浓度时：反应速度与底物浓度成正比，表现为一级反应特征。,2. pH对酶促反应速度的影响,pH值影响酶活力的原因有以下几点 影响酶分子构象的稳定性。 影响酶分子（包括辅因子）极性基团的解离状态，使其荷电性发生变化 c. 影响底物分子的解离状态,酶反应速度最大时的溶液pH，称为酶的最适pH,3. 温度的影响,温度对酶促反应速度的影响： a.一方面是温度升高,酶促反应速度加快(温度系数Q10：反应温度提高10 C，其反应速度与原来的反应速度之比。 Q10多为1-2 ) 。 b.另一方面,温度升高,酶的高级结构将发生变化或变性，导致酶活性降低甚至丧失，反应速度很快下降。,使酶促反应速度达最大时的温
13、度称为酶的最适温度。,4.酶浓度对酶反应速度的影响,在一定条件下酶促反应的速度与酶的浓度成正比。当底物浓度大大超过酶浓度时，反应达到最大速度。如果此时增加酶的浓度可增加反应速度，酶促反应的速度与酶的浓度成正比关系。,5.激活剂对酶反应速度的影响,凡能提高酶活性的物质，都称为激活剂（1）无机离子：金属离子(K+ Na+ Mg2+ Zn2+ Fe2+ Ca2+)、阴离子(Cl- Br-)、氢离子 （2）简单有机分子：某些还原剂、乙二胺四乙酸（EDTA）(3)具有蛋白质性质的大分子物质主要是激活酶原 无活性的酶原 有活性的酶,（1）抑制作用与抑制剂（2）抑制作用的类型（3）可逆抑制作用的动力学特征（
14、4）一些重要的抑制剂,6. 抑制剂对酶反应速度的影响,（1）抑制作用与抑制剂凡使酶的活性降低或丧失，但并不引起酶蛋白变性的作用称为抑制作用。主要是由于酶的必需基团化学性质的改变而引起的。（抑制作用不同于失活作用）能够引起抑制作用的化合物则称为抑制剂。（抑制剂不同于变性剂）,(2) 抑制作用的类型a. 不可逆抑制作用b. 可逆抑制作用 ,竞争性抑制 非竞争性抑制 反竞争性抑制,专一性不可逆抑制作用 非专一性不可逆抑制作用,不可逆抑制作用（修饰抑制）定义：抑制剂与酶的活性中心的功能基团共价结合而抑制酶的活性,不能用透析或超滤等物理方法除去抑制剂而恢复酶活性。专一性不可逆抑制作用：这类抑制剂只作用于
15、与酶活性部位有关的氨基酸残基或一类酶。 非专一性不可逆抑制作用：这类抑制剂作用于酶分子上一类或几类不同的基团或作用于几类不同的酶。如：酰化剂酸酐和磺酰氯等可使酶蛋白的-OH、SH、NH2等发生酰化而使酶失活。,b. 可逆抑制作用 抑制剂与酶蛋白以非共价方式结合，引起酶活性暂时性丧失。抑制剂可以通过透析等物理方法被除去，并且能部分或全部恢复酶的活性。根椐抑制剂与酶结合的情况，又可以分为三类,b1 竟争性抑制b2 非竟争性抑制b3 反竞争性抑制,b1竟争性抑制,某些抑制剂的化学结构与底物相似，因而能与底物竟争与酶活性中心结合。当抑制剂与活性中心结合后，底物被排斥在反应中心之外，其结果是酶促反应被抑
16、制了。,竟争性抑制通常可以通过增大底物浓度，即提高底物的竞争能力来消除。,S,b2 非竟争性抑制,酶可同时与底物及抑制剂结合，即底物和抑制剂没有竞争作用。酶与抑制剂结合后，还可与底物结合；酶与底物结合后，也可再结合抑制剂，但是三元的中间产物不能进一步分解为产物，所以酶活性降低。,非竞争性抑制剂与酶活性中心以外的基团结合。这类抑制作用不会因提高底物浓度而减弱,b3 反竞争性抑制,酶只有与底物结合后才与抑制剂结合，形成的三元中间产物不能进一步分解为产物，所以酶活性降低。这类抑制作用最不重要。,反竞争性抑制作用常见于多底物反应中，而在单底物反应中比较少见。,（4）一些重要的抑制剂,a.不可逆抑制剂
17、1.有机磷化合物与酶活性直接有关的丝氨酸上的-OH牢固地结合，从而抑制某些蛋白酶或酯酶。（敌百虫、敌敌畏、农药1605等）2.有机汞、有机砷化合物与酶蛋白上的-SH作用，从而抑制含-SH酶的活性。（对氯汞苯甲酸）,3.氰化物、硫化物和CO这类物质能与酶中的金属离子形成较为稳定的络合物，使酶的活性受到抑制。 4.重金属Ag、Cu、Hg等盐能使大多数酶失活，加入EDTA可以除去。 5.烷化剂这一类试剂中往往含一个活泼的卤素原子，如碘乙酸、碘乙酰胺和2，4-二硝基氟苯等，使酶蛋白中的 SH、-NH2、-OH等发生烷基化， 失活。 6.青霉素抗菌素类药物，与糖肽转肽酶活性部位Ser-OH共价结合，使酶失活。“自杀性底物”,b. 可逆抑制剂在可逆抑制剂中最重要的是竞争性抑制剂。如：磺胺药、氨基叶酸等。用增加底物浓度的方法可以减弱抑制作用。,
