生物化学教案:第三章 酶
Km和Vm的定义:Km等于酶促反应速度为最大反应速度一半时
的底物浓度。Vm是酶完全被底物饱和时的反应速度,与酶浓度成
正比。
2.酶浓度的影响及应用:当[S]>>[E],酶可被底物饱和的情
况下,反应速度与酶浓度成正比。
3.pH的影响及应用、最适pH值:最适pH (optimum pH):
酶催化活性最大时的环境pH。
2.酶学研究简史。
3.酶在生命活动中的重要性。
二、酶的分子结构与功能。
1.酶的不同形式:
单体酶(monomeric enzyme)
寡聚酶(oligomeric enzyme)
多酶体系(multienzyme system)
多功能酶(multifunctional enzyme)或串联酶(tandem enzyme)
竞争性抑制:抑制剂与底物的结构相似,能与底物竞争酶的活性中心,从而阻碍酶底物复合物的形成,使酶的活性降低。这种抑制作用称为竞争性抑制作用。
非竞争性抑制:有些抑制剂不影响底物和酶结合,即抑制剂与酶活性中心外的必需基团结合,抑制剂既与E结合,也与ES结合,但生成的ESI复合物是死端复合物,不能释放出产物(图1-5-24),这种抑制称为非竞争性抑制作用。
活性中心外的必需基团:位于活性中心以外,维持酶活性中心
应有的空间构象所必需的基团。
4.同工酶:
概念:同工酶(isoenzyme)是指催化相同的化学反应,而酶蛋白
的分子结构理化性质乃至免疫学性质不同的一组酶。
三、酶促反应的特点和机制
1.酶与一般催化剂的异同点:
⑴与一般催化剂的共同点:
①在反应前后没有质和量的变化;
2.酶的分子组成:单纯酶和结合酶,
全酶由蛋白质部分(酶蛋白)和辅助因子组成。辅助因子由小分子有机化合物和金属离子组成。
辅助因子按其与酶蛋白结合的紧密程度又可分为辅酶(与酶蛋白结合疏松,可用透析或超滤的方法除去。)和辅基(与酶蛋白结合紧密,不能用透析或超滤的方法除去。)
常见含B族维生素的辅酶形式及其在酶促反应中的主要作用。
反竞争性抑制:此类抑制剂只与ES复合物结合生成ESI复合物,使中间产物ES量下降,而不与游离酶结合,称为反竞争性抑制
6.激活剂的影响:激活剂(activator)使酶由无活性变为有活性或使酶活性增加的物质。
激活剂可分为:必需激活剂和非必需激活剂。
7.酶活性测定和酶活性单位
酶活性是指酶催化化学反应的能力,其衡量的标准是酶促反应
活化能:底物分子从初态转变到活化态所需的能。
⑵酶促反应具有高度的特异性:
酶的特异性(specificity):一种酶仅作用于一种或一类化合物,或一定的化学键,催化一定的化学反应并生成一定的产物。酶的这种特性称为酶的特异性或专一性。
分为以下3种类型:
绝对特异性: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。
一、底物浓度对反应速率影响的作图呈矩形双曲线
二、底物足够时酶浓度对反应速率的影响呈直线关系
三、温度对反应速率的影响具有双重性
四、pH通过改变酶和底物分子解离状态影响反应速率
五、抑制剂可逆地或不可逆地降低酶促反应速率
六、激活剂可加快酶促反应速率
第四节酶的调节
一、调节酶实现对酶促反应速率的快速调节
二、酶含量的调节包括对酶合成与分解速率的调节
⑵酶促反应的机理:邻近效应与定向排列;多元催化;表面效应。
四、酶促反应动力学
1.底物浓度的影响:当底物浓度较低时,反应速度与底物浓度
成正比;反应为一级反应;随着底物浓度的增高,反应速度不再
成正比例加速;反应为混合级反应;当底物浓度高达一定程度,
反应速度不再增加,达最大速度;反应为零级反应。
米式方程:1913年Michaelis和Menten提出反应速度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(Michaelis equation):V=Vmax〔S〕/Km+〔S〕。
4.温度的影响及应用、最适温度:双重影响,温度升高,酶
促反应速度升高;由于酶的本质是蛋白质,温度升高,可引起酶
的变性,从而反应速度降低
5.酶的抑制作用:
⑴不可逆性抑制: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。
⑵可逆性抑制:抑制剂通常以非共价键与酶或酶-底物复合物可逆性结合,使酶的活性降低或丧失;抑制剂可用透析、超滤等方法除去。
3.酶的活性中心: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。
必需基团: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。
活性中心内的必需基团:①结合基团(binding group):与底
物相结合;②催化基团(catalytic group):催化底物转变成产物。
速度。
酶的活性单位是衡量酶活力大小的尺度,它反映在规定条件下,酶促反应在单位时间(s、min或h)内生成一定量(mg、μg、μmol等)的产物或消耗一定数量的底物所需的酶量。
五、酶的调节
调节方式:酶活性的调节(快速调节)和酶含量的调节(缓慢
调节)。调节对象:关键酶。
1.酶活性的调节:
⑴酶原与酶原的启动:
教学
方法
大课系统讲授
教具
多媒体课件辅以板书
授课
提纲
酶的概述
第一节酶的分子结构与功能
一、酶的分子组成中常含有辅助因子
二、酶的活性中心是其执行其催化功能的部位
三、同工酶是催化相同化学反应但一级结构不同的一组酶
第ห้องสมุดไป่ตู้节酶促反应的特点与机制
一、酶反应特点
二、酶通过促进底物形成过渡态而提高反应速率
第三节酶促反应动力学
相对特异性:作用于一类化合物或一种化学键。
立体异构特异性:作用于立体异构体中的一种。
⑶酶促反应的可调节性: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。其中包括三方面的调节:对酶生成与降解量的调节;酶催化效率的调节;通过改变底物浓度对酶进行调节。
3.酶促反应的机制:
⑴酶-底物复合物的形成与诱导契合: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假说。
酶原:有些酶在细胞内合成或初分泌时只是酶的无活性前体,
此前体物质称为酶原。
酶原的启动:在一定条件下,酶原向有活性酶转化的过程。
酶原启动机理:形成或暴露出酶的活性中心。
酶原启动的意义: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。
②只能催化热力学允许的化学反应;
③只能加速可逆反应的进程,而不改变反应的平衡点。
⑵酶作用的特点:
①酶促反应具有极高的效率;
②酶促反应具有高度的特异性;
③酶促反应的可调节性;
2.酶促反应的特点:
⑴酶促反应具有极高的效率:
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(activation energy)。酶比一般催化剂更有效地降低反应的活化能。
5.影响酶作用的因素有哪些?
15mins
5mins
5mins
15mins
10mins
10mins
15mins
15mins
20mins
5mins
5mins
5mins
25mins
5mins
10mins
15mins
10mins
10mins
10mins
15mins
15mins
授课章节
第三章酶
授课对象
2009级
口腔、临本3班
学时
6
时间
2010年
9月13日—9月16日
授课地点
5222、5226教室
教材
见首页
教学
目的
要求
掌握:酶的概念、化学本质及生物学功能;酶的活性中心和必需基团;同工酶;酶促反应特点;各种因素对酶促反应速度的影响、特点及其应用;酶调节的方式;酶的变构调节和共价修饰调节的概念。
第五节酶的命名与分类
一、酶可根据其催化的反应类型予以分类
二、每一种酶均有其系统名称和推荐名称
第六节酶与医学的关系
一、酶和疾病密切相关
二、酶在医学上的应用领域广泛
教学主要内容
备注
一、酶的概念及其在生命活动中的重要性
1.概念:目前将生物催化剂分为两类:酶、核酶(脱氧
核酶)。酶是一类由活细胞产生的,对其特异底物具有高效催化作用的蛋白质。
⑶酶的分子工程
复习思考题
1.名词解释:酶、酶的活性中心和必需基团、竞争性抑制作
用、非竞争性抑制作用、催化部位、别构效应、共价修饰、同工酶、
酶原、酶原的启动
2.试述酶原启动的机制及酶以酶原形式存在的生理意义。
3.试以竞争性抑制的原理说明磺胺类药物的作用机制。
4.什么是酶的活性?表示酶活性的国际单位和催量是如何规定的?
⑵变构酶:受变构调节的酶称变构酶。
变构调节: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
式称变构调节。
⑶共价修饰调节:在其它酶的催化作用下,某些酶蛋白肽链上
的一些基团可与某种化学基团发生可逆的共价结合,从而改变酶
的活性此过程称为共价修饰调节。
2.酶含量的调节:
熟悉:酶的组成、结构;酶活性测定及酶活性单位;酶含量的调节。
了解:米-曼方程式的推导过程;酶的命名与分类;酶与医学的关系。