生物化学chapter省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx
《生物化学chapter省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《生物化学chapter省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx(92页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、第第 三三 章章 酶化学酶化学(Chemistry of Enzyme)(Chemistry of Enzyme)第1页本章重点及难点本章重点及难点重点:重点:了解酶作为生物催化剂特点、国际命名;了解酶催化作用机理;掌握酶促反应动力学中米氏方程及Km意义、应用,掌握影响酶促反应动力学原因及与影响酶催化高效性原因之间区分。掌握别构酶特点及核酶、同工酶、诱导酶等概念。难点:难点:酶催化作用机理、各原因对酶促反应速度影响及酶促反应动力学应用。第2页第一节第一节 通通 论论第3页一、酶学研究历史一、酶学研究历史n公元前两千多年,我国已经有酿酒记载。公元前两千多年,我国已经有酿酒记载。n一一百百余余年年
2、前前,Pasteur认认为为发发酵酵是是酵酵母母细细胞胞生生命命活活动动结结果。果。n1877年,年,Kuhne首次提出首次提出Enzyme一词。一词。n1897年年,Buchner弟弟兄兄用用不不含含细细胞胞酵酵母母提提取取液液,实实现现了发酵。了发酵。n1926年,年,Sumner首次从刀豆中提纯出脲酶结晶。首次从刀豆中提纯出脲酶结晶。n1982年年,Cech首首次次发发觉觉RNA也也含含有有酶酶催催化化活活性性,提提出出核酶核酶(ribozyme)概念。概念。n1995年年,Jack W.Szostak研研究究室室首首先先报报道道了了含含有有DNA连连 接接 酶酶 活活 性性 DNA片片
3、 段段,称称 为为 脱脱 氧氧 核核 酶酶(deoxyribozyme)。第4页 二、什么是酶?二、什么是酶?酶是由活细胞产生,能在体内或体外起一样催化作用一酶是由活细胞产生,能在体内或体外起一样催化作用一类含有活性中心和特殊构象生物大分子,包含蛋白质和核酸,类含有活性中心和特殊构象生物大分子,包含蛋白质和核酸,是生物催化剂。是生物催化剂。三、酶与普通催化剂共性及特征三、酶与普通催化剂共性及特征 1、共性、共性(1)不发生质、量改变,但能)不发生质、量改变,但能 改变反应速度改变反应速度(2)不改变反应平衡点,但能)不改变反应平衡点,但能 缩短反应时。缩短反应时。(3)可降低反应活化能)可降低
4、反应活化能(4)只能催化热力学允许反应)只能催化热力学允许反应 2、个性、个性(1)极高催化效率)极高催化效率(2)高度专一性)高度专一性(3)易失活)易失活(4)酶活性可调控)酶活性可调控(5)催化作用与结构相关)催化作用与结构相关第5页 酶专一性类型酶专一性类型1.结构专一性结构专一性 酶酶对对所所催催化化分分子子(底底物物,Substrate)化化学学结结构构特殊要求和选择特殊要求和选择 类别:绝对专一性和相对专一性类别:绝对专一性和相对专一性2.立体异构专一性立体异构专一性 酶酶除除了了对对底底物物分分子子化化学学结结构构有有要要求求外外,对对其其立立体异构也有一定要求体异构也有一定要
5、求 类别:旋光异构专一性和几何异构专一性类别:旋光异构专一性和几何异构专一性第6页四、酶作用专一性四、酶作用专一性假说假说(1)、锁钥学说、锁钥学说(模板学说)(模板学说)(2)、多位点亲和理论、多位点亲和理论(3)、诱导契合学说、诱导契合学说第7页(3)、诱导契合学说、诱导契合学说第8页五、酶命名和分类五、酶命名和分类1.命名:命名:习惯命名;系统命名习惯命名;系统命名2.国际系统分类法及编号国际系统分类法及编号 *国国际际生生物物化化学学会会酶酶学学委委员员会会(Enzyme Commsion)将将酶酶分分成成六六大大类类:1.氧氧化化还还原原酶酶类类,2.转转移移酶酶类类,3.水水解解酶
6、酶类类,4.裂裂解酶类解酶类,5.异构酶类异构酶类,6.合成酶类合成酶类 *每一个酶有一个编号每一个酶有一个编号,如乙醇脱氢酶如乙醇脱氢酶 EC 1.1.1.27 大类大类 亚类亚类 亚亚类亚亚类 序号序号第9页 第二节第二节 酶分子结构与功效酶分子结构与功效第10页酶酶简单酶简单酶:脲酶、蛋白酶、淀粉酶、核糖核酸酶等。:脲酶、蛋白酶、淀粉酶、核糖核酸酶等。结合酶结合酶酶蛋白酶蛋白辅助因子辅助因子(简单蛋白质简单蛋白质)(结合蛋白质)(结合蛋白质)(apoenzymeapoenzyme)(cofacter)cofacter)辅酶辅酶(coenzyme)coenzyme)辅基辅基(prosthe
7、tic group)(prosthetic group)全酶全酶(holoenzyme(holoenzyme)=酶蛋白酶蛋白+辅助因子辅助因子一、酶组成一、酶组成第11页*各部分成份在催化反应中作用各部分成份在催化反应中作用q酶蛋白决定反应专一性酶蛋白决定反应专一性q辅助因子决定反应种类与性质辅助因子决定反应种类与性质金属酶金属酶(metalloenzyme)金属离子与酶结合紧密,提取过程中不易丢金属离子与酶结合紧密,提取过程中不易丢失。失。金属激活酶金属激活酶(metal-activated enzyme)金属离子为酶活性所必需,但与酶结合不甚金属离子为酶活性所必需,但与酶结合不甚紧密。紧密
8、。第12页辅助因子分类辅助因子分类(按其与酶蛋白结合紧密程度)(按其与酶蛋白结合紧密程度)辅酶辅酶(coenzyme):与酶蛋白结合与酶蛋白结合疏松,可用疏松,可用透析或超滤方透析或超滤方法除去。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方法除去滤方法除去。第13页或称活性部位,或称活性部位,酶分子中直接和底物结酶分子中直接和底物结合并起催化反应空间局限(部位)。合并起催化反应空间局限(部位)。1.酶活性中心酶活性中心(结合部位和结合部位和结合部位和结合部位和催化部位)催化部位)二、酶分子结构特征二、酶分子结构特征
9、结合部位结合部位 酶分子中与底物酶分子中与底物结合部位或区域普通结合部位或区域普通称为结合部位,称为结合部位,结合部位决定酶专一性。第14页n催化部位催化部位 酶分子中促使底物发生化学改变部位称为催化部位,催化部位决定酶所催化反应性质。第15页活性中心特点活性中心特点n 活性部位只占酶整个分子很小部分。通常只有几个活性部位只占酶整个分子很小部分。通常只有几个aaaa残基组成。残基组成。n 酶活性中心是个三维实体,是在酶高级结构中形成,酶活酶活性中心是个三维实体,是在酶高级结构中形成,酶活 性中心性中心aaaa残基在一级结构可能相距很远,但在空间结构上十分靠残基在一级结构可能相距很远,但在空间结
10、构上十分靠 近。近。n 酶与底物结合是活性部分与底物形状发生诱导锲合过程。酶与底物结合是活性部分与底物形状发生诱导锲合过程。n 酶活性部位位于酶分子表面一个裂缝内,底物分子就结合到这酶活性部位位于酶分子表面一个裂缝内,底物分子就结合到这 个裂缝内,裂缝内含较多疏水基团,有利于结合催化。个裂缝内,裂缝内含较多疏水基团,有利于结合催化。n 酶活性中心是可运动性,酶活性中心与底物结合经过次级键。酶活性中心是可运动性,酶活性中心与底物结合经过次级键。第16页AspHisSer胰胰凝凝乳乳蛋蛋白白酶酶活活性性中中心心活性中心主要基团活性中心主要基团:His57,Asp102,Ser195第17页 2.2
11、.必需基团必需基团指酶表现催化活性不可缺乏基团,指在活性指酶表现催化活性不可缺乏基团,指在活性中心之外一些区域,不与底物直接作用。中心之外一些区域,不与底物直接作用。第18页底底 物物 活性中心以外活性中心以外必需基团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 第19页三、与酶高效率相关主要原因(策略)三、与酶高效率相关主要原因(策略)1、邻近与定向效应邻近与定向效应 2、诱导契合与底物扭曲变形诱导契合与底物扭曲变形 3、共价催化共价催化 4、酸碱催化酸碱催化 5、微环境影响、微环境影响第20页酶分子中可作为亲核基团和酸碱催化功效基团酶分子中可作为亲核基团和酸碱催化功效基团第2
12、1页胰凝乳蛋白酶反应详细机制(胰凝乳蛋白酶反应详细机制(1)结合底物结合底物His57 质子供体质子供体形成共价形成共价ES复合物复合物C-N键断裂键断裂底物底物第22页胰凝乳蛋白酶反应详细机制(胰凝乳蛋白酶反应详细机制(2)羰基产物释放羰基产物释放四面体中间物四面体中间物瓦解瓦解水亲核攻击水亲核攻击羧基产物释放羧基产物释放第23页第三节第三节酶促反应动力学酶促反应动力学第24页本节需要处理问题n底物浓度与酶促反应速度影响n酶浓度对酶促反应速度影响npH对酶促反应速度影响n温度对酶促反应速度影响n激活剂对酶促反应速度影响n抑制剂对酶促反应速度影响第25页一、底物浓度对反应速度影响一、底物浓度对
13、反应速度影响(一)、曲线基本含义(一)、曲线基本含义I.单底物、单产物反应单底物、单产物反应II.酶酶促促反反应应速速度度普普通通在在要要求求反反应应条条件件下下,用用单单位时间内底物消耗量和产物生成量来表示位时间内底物消耗量和产物生成量来表示III.反反应应速速度度取取其其初初速速度度,即即底底物物消消耗耗量量很很小小(普通在(普通在5以内)时反应速度以内)时反应速度IV.底物浓度远远大于酶浓度底物浓度远远大于酶浓度v在其它原因不变情况下,底物浓度对反应速在其它原因不变情况下,底物浓度对反应速 度影响呈矩形双曲线关系。度影响呈矩形双曲线关系。第26页当底物浓度较低时当底物浓度较低时反应速度与
14、底物浓度成正比;反反应速度与底物浓度成正比;反应为一级反应。应为一级反应。SSV VVmaxVmax第27页伴随底物浓度增高伴随底物浓度增高反应速度不再成正百分比加速;反反应速度不再成正百分比加速;反应为混合级反应。应为混合级反应。SSV VVmaxVmax第28页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度不再增加,达最大速度;反应速度不再增加,达最大速度;反应为零级反应。反应为零级反应。SSV VVmaxVmax第29页(二)米氏方程式(二)米氏方程式第30页第31页中间产物中间产物 1.1.快速平衡理论与稳态平衡理论快速平衡理论与稳态平衡理论E+S k1k2k3ESE+P快速平衡
15、理论 19 Michaelis和Meuten 提出,当底物浓度远远大于酶浓度时,假定ES分解成产物逆反应可忽略不计,所以在“快速平衡”理论基础上推倒出一个数学方程式,以表示底物浓度与酶反应速率之间定量关系,称为米氏方程。稳态平衡理论 1925年Briggs和Haldane提出,反应进行一段时间后,ES浓度增加到一定值时,ES也在不停分解,只有当ES生成速度与分解速度相等时,ES浓度才保持不变,并对米化方程进行了修正,但为纪念仍称米氏方程。第32页 2.什么是米氏方程式?19Michaelis和Menten在快速平衡理论基础上提出反应速度与底物浓度关系数学方程式,简称米氏方程式(Michaeli
16、s equation),1925年Briggs和Haldane在稳态平衡理论基础上并对米化方程进行了修正,但为纪念仍称米氏方程S:底物浓度:底物浓度 V:反应速度:反应速度 Vmax:最大反应速度:最大反应速度m:米氏常数:米氏常数第33页米米氏氏方方程程推推导导令令:将将(4)代入代入(3),则,则:ES生成速度生成速度:,ES分解速度分解速度:即即:则则:(1)经整理得经整理得:因为酶促反应速度由因为酶促反应速度由ES决定,即决定,即,所以所以(2)将将(2)代入代入(1)得得:(3)当酶反应体系处于当酶反应体系处于稳态稳态时时:当当Et=ES时时,(4)所以所以 第34页当反应速度为最大
17、反应速度二分之一当反应速度为最大反应速度二分之一当反应速度为最大反应速度二分之一当反应速度为最大反应速度二分之一时时时时 Km值推导值推导KmS*Km值等于酶促反应速度为最大反应速度二分值等于酶促反应速度为最大反应速度二分之一时底物浓度,单位是之一时底物浓度,单位是mol/L。2Km+S Vmax VmaxSV VmaxmaxV VSSKKmmV Vmaxmax/2 /2 第35页Km意义意义 Km值值 Km等于酶促反应速度为最大反应速度二分之一时底等于酶促反应速度为最大反应速度二分之一时底物浓度。物浓度。意义:意义:a)Km是酶特征性常数之一;是酶特征性常数之一;b)Km可表示酶对底物亲和力
18、;可表示酶对底物亲和力;c)同一酶对于不一样底物有不一样同一酶对于不一样底物有不一样Km值。值。第36页 Vmax意义意义定义:定义:Vmax是酶完全被底物饱和时反应速度,是酶完全被底物饱和时反应速度,与酶浓度成正比。与酶浓度成正比。意义:意义:Vmax=K3 E 假如酶总浓度已知,可从假如酶总浓度已知,可从Vmax计算计算 酶酶 转换数转换数,即动力学常数,即动力学常数K3。第37页LineweaverLineweaverBurkBurk作图法作图法 双倒数作图法双倒数作图法。1 1 K Km 1 1m 1 1 =+V V V Vmax S max S V Vmaxmax取米氏方程式倒数形式
19、:取米氏方程式倒数形式:1/Vmax斜率斜率=Km/Vmax-1/Km3.3.米氏常数米氏常数KmKm测定测定第38页二、酶浓度对酶促反应速度影响二、酶浓度对酶促反应速度影响 当当SE,酶酶可可被被底底物物饱饱和和情情况况下下,反反应应速速度度与与酶酶浓浓度度成成正正比比关关系系式式为为:V=K3 E第39页三、温度对酶促反应速度影响三、温度对酶促反应速度影响n(1)、一方面是温度升高,酶促n 反应速度加快;n(2)、其次,温度升高,酶n 高级结构将发生变化或变性,导致酶活性降低甚至丧失;n(3)、所以大多数酶都有一个最n 适温度。在最适温度条件n 下,酶促反应速度最大。第40页四四、pH对酶
20、促反应速度影响对酶促反应速度影响第41页五、激活剂五、激活剂对酶作用影响对酶作用影响 金属离子:金属离子:K+、Na+、Mg2+、Cu2+、Mn2+、Zn2+、Se3+、Co2+、Fe2+阴离子:阴离子:Cl-、Br-有机分子有机分子 还原剂:抗坏血酸、半胱氨酸、谷胱甘肽还原剂:抗坏血酸、半胱氨酸、谷胱甘肽 金属螯合剂:金属螯合剂:EDTA定义:凡是能提升酶活性物质,称为酶激活剂。定义:凡是能提升酶活性物质,称为酶激活剂。类别:类别:第42页六、抑制剂对酶反应影响六、抑制剂对酶反应影响n酶抑制作用酶抑制作用 有些物质能与酶分子上一些必须基团结合(作用),使酶活性中心化学性质发生改变,造成酶活力
21、下降或丧失。n失活作用失活作用 凡可使酶变性而引发酶活力丧失作用。n抑制剂抑制剂 能够引发酶抑制作用化合物。n抑制剂特点抑制剂特点 a.在化学结构上与被抑制底物分子或底物过渡状态相同。b.能够与酶活性中心以非共价或共价方式形成比较稳定复合体或结合物。第43页二者区分:二者区分:n抑制剂对酶抑制作用有选择性,一种抑制剂只能引起一种酶或一类酶活性丧失活降低,而蛋白质变性剂可使全部酶变性失活。n在抑制剂与酶结合而导致抑制作用中,抑制剂一般都具有以下特点:一方面在化学结构上与被抑制酶底物分子或底物过渡态相似(结构上)。其次能够与酶活性中心以非共价键或共价方式形成比较稳定复合体或结合物,而变性剂则作用方
22、式较多。第44页抑制作用类型抑制作用类型 非专一性不可逆抑制非专一性不可逆抑制 不可逆抑制作用不可逆抑制作用 专一性不可逆抑制专一性不可逆抑制 抑制作用抑制作用 竞争性抑制竞争性抑制 可逆抑制作用可逆抑制作用 非竞争性抑制非竞争性抑制 反竞争性抑制反竞争性抑制第45页(1)不可逆抑制作用 抑制剂与酶反应中心活性基团以共价形式结合,引发酶永久性失活。第46页非专一性不可逆抑制剂非专一性不可逆抑制剂 抑抑制制剂剂作作用用于于酶酶分分子子中中一一类类或或几几类类基基团团,这这些些基基团中包含了必需基团,因而引发酶失活。团中包含了必需基团,因而引发酶失活。类型类型:第47页专一性不可逆抑制剂专一性不可
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 生物化学 chapter 公共课 一等奖 全国 获奖 课件
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【a199****6536】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【a199****6536】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。