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EnzymeEnzyme一、什么是酶(一)酶是生物体内一类具有催化活性和特定空间构象的生物大分子，包括蛋白质和核酸。(三)被酶催化的物质称底物(substrate,S)，催化所生成的物质称产物(product,P)。需要掌握的知识点：1.概述：酶的概念；酶的组成及各部分的作用2.酶催化作用的特点3.酶的作用机制及调节：酶的活性中心的概念；酶原概念和酶原存在的意义4.影响酶催化作用的因素：米曼氏方程；三个可逆性抑制的概念和区别5.酶与医学的关系：作为治疗药物使用的酶应具备的条件一、酶的化学组成(二)结合酶(conjugatedenzyme)，即全酶蛋白质部分：酶蛋白(apoenzyme)辅助因子(cofactor)金属离子小分子有机化合物全酶(holoenzyme)(一)单纯酶(simpleenzyme)只有蛋白质部分，无辅助因子的酶即单纯酶。第一节概述1.辅助因子类型(1)辅酶：与酶蛋白结合疏松，可用透析或超滤的方法除去。(2)辅基：与酶蛋白结合紧密，不能用透析或超滤的方法除去。2.结合酶的酶蛋白与辅助因子协同作用才能发挥催化作用。3.全酶各部分在催化反应中的作用(1)酶蛋白决定反应的特异性。(2)辅助因子决定反应的种类与性质。1.习惯命名法——推荐名称(1)依据酶所催化的底物命名，如淀粉酶等。(2)依据催化反应类型命名，如脱氢酶、转氨酶等。(3)综合上述两项原则命名，如乳酸脱氢酶等。2.系统命名法——系统名称二、酶的命名与分类(一)酶的命名(二)酶的分类（按催化反应的类型）1.氧化还原酶类2.转移酶类3.水解酶类4.裂解酶类5.异构酶类6.合成酶类三、酶活性(二)酶促反应速度可在适宜的反应条件下，用单位时间内底物的消耗量或产物的生成量来表示。(一)酶的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速度。(三)酶的活性单位国际单位(IU)：在特定的条件下，每分钟催化1μmol底物转化为产物所需的酶量为一个国际单位。第二节酶催化作用的特点酶与一般催化剂的共同点是：1.在反应前后没有质和量的变化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4.只缩短反应时间，不改变反应的平衡点。一、高度的催化效率二、高度的特异性酶特有的特征：三、酶催化活性的可调节性四、酶催化活性的不稳定性活性中心或称活性部位(activesite)，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。一、酶的活性中心(activecenter)(一)活性中心第三节酶的作用机制及调节(二)必需基团(essentialgroup)酶活性中心内的一些化学基团，是酶发挥催化作用与底物直接作用的有效基团。二、酶原与酶原的激活(一)酶原有些酶在细胞内合成或初分泌时无活性，此无活性前体称为酶原。(二)酶原的激活酶原在一定条件下，分子结构发生改变，暴露或形成了活性中心，转化为有活性酶的过程。(三)酶原的激活过程酶原分子构象发生改变酶的活性中心形成在特定条件下特定的肽链水解赖缬天天天天甘异赖缬天天天天缬组丝SSSS46183甘异缬组丝SSSS肠激酶胰蛋白酶活性中心胰蛋白酶原的激活过程(四)酶原激活的意义1.避免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。2.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。酶底物复合物E+SE+PES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。诱导契合假说三、酶促反应的机制第四节影响酶催化作用的因素酶浓度底物浓度pH温度抑制剂激活剂影响因素1.可逆性抑制2.不可逆性抑制竞争性抑制非竞争性抑制反竞争性抑制(irreversibleinhibition)(reversibleinhibition)酶的抑制剂(inhibitor)可导致酶的催化活性下降或者丧失的作用称为抑制作用，能对酶起抑制作用的物质称为抑制剂1.竞争性抑制作用(1)定义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。(2)反应模式+++ESESEPEIEI(3)特点①I与S结构类似，竞争酶的活性中心。②I与酶活性中心结合后，酶失去催化作用。③抑制程度取决于I与S之间的相对浓度。④酶不能同时与I和S结合。+IEIE+SE+PES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＋对氨基苯甲酸＋谷氨酸二氢叶酸合成酶二氢叶酸COOHH2NSO2NHRH2N磺胺类药物案例分析2.非竞争性抑制(2)反应模式(1)定义抑制剂与酶活性中心外的基团可逆性结合，导致酶的三维构象改变，降低酶的催化活性，但不影响酶与底物的结合。+S－S+S－S+ESIEIEESEP+S－S+S－S+ESIEIEESEP(3)特点①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。②抑制程度取决于I的浓度。③酶-底物-抑制剂复合物不能进一步释放产物。E+SESE+P+IEI+SEIS+I3.反竞争性抑制(2)反应模式(1)定义抑制剂只能与酶-底物复合物(ES)结合，使ES不能分解成产物。ESI++SESEPE(3)特点：①抑制剂只与酶－底物复合物结合。②抑制程度取决与I和S的浓度。E+SE+PES+IESI③抑制剂可增加ES之间的亲合力，与竞争性抑制作用相反。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(Michaelisequation)。[S]：底物浓度V：不同[S]时的反应速度Vmax：最大反应速度Ｋm：米氏常数ＶVmax[S]Km+[S]＝──米－曼氏方程式Ｋm：米氏常数，是酶的特征性常数，Ｋm值等于酶促反应为最大速度一半时底物的浓度。Ｋm值可用来表示酶对底物的亲和力。第五节酶与医学的关系(TheRelationofEnzymeandMedicine)一、酶与疾病的发生(一)遗传性酶缺乏疾病，如白化病，蚕豆病，苯丙酮酸尿症等。(二)中毒性疾病，如有机磷中毒，氰化物中毒等。二、酶与疾病的诊断(一)血清（浆）酶的测定1．血清(浆)功能性酶的测定2．血清(浆)非功能性酶的测定在血浆中发挥其特异催化作用的酶，故称血浆功能性酶，如卵磷脂胆固醇酰基转移酶和脂蛋白酯酶等。在血浆中的浓度很低，来自于全身各组织细胞，在血浆中没有实际的功能，被称做非功能性酶。如转氨酶、淀粉酶等。(二)同工酶(isoenzyme)1.定义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。2.意义：同工酶具有组织特异性，其是临床诊断的一个重要指标举例乳酸脱氢酶(LDH1～LDH5)三、酶与疾病的治疗(一)消化酶治疗消化不良。(二)链激酶、尿激酶治疗和预防血栓形成。(三)天冬酰氨酶抑制血癌细胞生长。四、酶在医学研究上的应用(一)酶的分子工程(二)酶与工业和日常应用Vitamins维生素(vitamin)是维持机体正常功能所必需，体内不能合成或合成量很少，必须由食物供给的低分子有机物质。需要掌握的内容：1.掌握维生素的定义2.掌握维生素A、D、E、K的主要功能以及所对应的缺乏症；3.掌握维生素B族维生素的活化形式、主要功能及其缺乏症；维生素C的主要功能及其缺乏症。一、维生素的命名与分类(一)命名1.按发现先后以拉丁字母命名，如维生素A、B、C、D、E、K等。有些在发现时认为是一种，后经证明是多种维生素混合体，命名时便在其原拉丁字母下标注1、2、3等加以区别，如B1、B2、B6等。2.根据化学结构特点命名，如视黄醇、硫胺素、核黄素等。3.根据功能作用命名，如抗干眼病维生素、抗癞皮病维生素、抗坏血酸等。可按溶解性分为脂溶性和水溶性两大类维生素。(二)分类脂溶性维生素：A、D、E、K水溶性维生素:C和B(B1、B2、PP、B6、B12、维生素、泛酸、叶酸、生物素等）二、维生素的需要量是指人体所需要的维生素的必需量。三、维生素的缺乏与中毒主要有摄入量不足；吸收利用率降低；需要量增加；肠道细菌合成减少。(一)维生素缺乏的原因(二)维生素中毒摄入过多时可发生中毒，干扰物质代谢。脂溶性维生素一、维生素A（抗干眼病维生素、视黄醇）维生素A的性质：易于被氧化，遇热、光更易被氧化。动物肝、乳汁、鱼肝油中、胡萝卜、青椒、菠菜、番茄、枸杞子等VitA含量丰富。维生素A的来源：夜盲症，干眼病，皮肤干燥等。(1)构成视觉细胞内感光物质。(2)维持上皮组织的完整，促进生长发育。(3)抑制化学物质的致癌作用。维生素A的生化功能:缺乏导致的疾病：二、维生素D(抗佝偻病维生素)(1)儿童——佝偻病；成人——软骨病。(2)VitD过量时，表现为食欲下降，恶心、呕吐，血钙升高、骨破坏、异位钙化等。由皮肤中胆固醇在紫外线照射下转化而来；鱼肝油、动物肝、鸡蛋等食物中含量丰富。促进钙磷吸收，有利于新骨的形成、钙化。维生素D的来源维生素D生化功能缺乏导致的疾病α－生育酚的结构三、维生素E（生育酚）维生素E的性质易自身氧化，故能保护其他物质。OCH3HOH3CCH3CH3CH2(CH2CH2CHCH2)3HCH3维生素E来源植物油如大豆油、棉子油、玉米油以及绿叶蔬菜中含量丰富。维生素E的生化功能(1)抗氧化作用。(2)维持生殖机能，防治先兆流产和习惯性流产。(3)促进血红素代谢。(4)抑制血小板凝聚。(5)维持骨骼肌、心血管、脑组织结构和功能。缺乏导致的疾病动物缺乏时，生殖器官受损导致不育维生素K的性质对热稳定，易受光线和碱的破坏。四、维生素K（凝血维生素）维生素K来源绿色植物中含量丰富；肠道细菌可以合成。维生素K生化功能维持体内凝血因子Ⅱ、Ⅶ、Ⅸ和Ⅹ的正常水平，参与凝血作用。缺乏导致的疾病常发生皮下、肌肉、胃肠道凝血障碍。1.维生素B1又名硫胺素(thiamine)一、维生素B1（硫胺素）化学本质及性质2.体内活性形式为焦磷酸硫胺素(TPP)3.为白色结晶，易被氧化，酸性环境中稳定，碱性环境中加热易破坏。水溶性维生素(Water-solubleVitamins)（1）TPP是α-酮酸氧化脱羧酶的辅酶。参与糖代谢（2）在神经传导中起一定的作用，抑制胆碱酯酶的活性。维生素B1生化功能缺乏时可出现多发性神经炎、心力衰竭、四肢无力、肌肉萎缩、下肢浮肿等症状即脚气病。维生素B1来源：在谷类、豆类的种皮中如米糠中含量丰富。缺乏导致的疾病案例分析苏州某儿童医院连续抢救3例因维生素B1缺乏引起的暴发心力衰竭伴肺水肿患儿，均为3个月左右的婴儿，均是母乳喂养，分别来自常熟、吴江等鱼米之乡，调查发现这3例患儿家庭情况良好，其母亲在怀孕期间和分娩后均以精白米为主食，导致维生素B1缺乏，维生素B1缺乏症以消化、神经及循环系统症状为主二、维生素B2（核黄素）化学本质及性质1.维生素B2又名核黄素2.活性形式为3.性质耐热，酸性环境下稳定，对光敏感、易破坏。黄素单核苷酸(FMN）黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD）维生素B2来源：米糠、酵母、肝、蛋黄中含量丰富。维生素B2生化功能FMN及FAD是体内氧化还原酶的辅基，在生物氧化中起递氢的作用。缺乏导致的疾病缺乏时可出现口角炎、舌炎、唇炎、结膜炎、阴囊炎、脂溢性皮炎、视物模糊等。三、维生素PP(抗癞皮病维生素）1.体内活性形式尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADP+)化学本质及性质2.性质：稳定、不易被酸碱和加热破坏。缺乏导致的疾病：癞皮病（皮炎+腹泻+痴呆）维生素PP来源：广泛存在于动、植物组织中。如米糠、豆类、蔬菜、肉类中含量丰富。维生素PP生化功能：（1）NAD+及NADP+是体内多种脱氢酶（如苹果酸脱氢酶）的辅酶，起传递氢的作用。（2）可降低血浆胆固醇，扩张血管。四、叶酸化学本质及性质1.叶酸(folicacid)又称蝶酰谷氨酸。2.体内活性形式为四氢叶酸(FH4)。3.酸性中不稳定，中性及碱性中耐热，对光敏感。叶酸二氢叶酸还原酶NADPH+H+NADP+二氢叶酸二