医学生物化学课件(8)

降低活化能、升高温度可以加速化学反应。酶的催
化作用有赖于降低反应的活化能。活化能稍有降低，
速度会显著增大。 医学ppt
13
自
活化能阈
由
能 非催化反
应活化能
初态
催化反应活化能
自由能变化
终态
活化能
wenku.baidu.com
活化过程
分
子
Eact-2
数
有效碰撞百分数=e-Eact/RT
Eact-1
0
分子的动能
活化能与有效碰撞
医学ppt
核酶（ribozyme）是具有高效、特异催化 作用的核酸，主要作用参与RNA的剪接。
医学ppt
3
第一节 酶的分子结构与功能
催化反应的原理
一个化学反应体系中的各个分子所含的能量高
低不同，只有那些具有较高能量、处于活化态的活
化分子才能在分子碰撞中发生化学反应。反应物中
活化分子越多，反应速度越快。
活化分子比一般分子高出一定的能量称为活化
多酶体系在进化过程中由于基因的融合，形成 由一条多肽链组成却具有多种不同催化功能的 酶。
医学ppt
12
第二节 酶促反应的特点和机制
一、酶促反应的特点
1、酶促反应具有极高的催化效率
酶促反应速度比非催化反应高108~1020倍，比一般催 化反应高107~1013。
A+B
A B C+D
初态
过渡态 终态
从初态转化为过渡态需要能量，即为活化能 （Energy of activation，EACT），活化能越大，中 间产物越难形成，反应越难进行。
N H 2 R 1C H C O O H R 2
N H 2 C H C O O H
A+B
初态
A B C+D
过渡态 终态
从初态转化为过渡态需要能量，即为活化能（Energy of activation，EACT），形成过渡态所需的活化能越大，中间产 物越难形成，反应越难进行。
医学ppt
6
一、 酶的分子组成
V pp 尼 克 酸 N A D +、 N A D P+ 不 需 氧 脱 氢 酶 的 辅 酶
V B6 吡 哆 醛 磷 酸 吡 哆 醛 泛 酸 遍 多 酸 COA
转氨酶的辅酶 酰基载体
叶酸
四氢叶酸
一碳单位的载体
生物素
羧化酶的辅酶
硫辛酸
传递氢
V B12 钴 胺 素 甲 基 钴 胺 素
转甲基酶的辅酶
医学ppt
第二章 酶
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 第七节
酶的分子结构与功能 酶促反应的特点和机制 酶促反应动力学 酶的调节 多酶体系 酶的分类与命名 酶与医学的关系
医学ppt
1
酶的研究历史
• 1878年，Kuhne提出Enzyme.
• 1897年，德国科学家Hans Buchner和 Eduard Buchner 成功地用不含细胞的酵 母提取液实现了发酵.
酶的化学本质就是蛋白质。 ❖ 单纯酶（simple enzyme）：仅由氨基酸残基构成的酶 ，
如脲酶，淀粉酶，脂酶。 ❖ 结合酶（conjugated enzyme）：
酶蛋白（apoenzyme）+辅助因子（cofactor）。辅助因 子是金属离子或小分子有机化合物。
❖ 辅酶（coenzyme）非共价键与酶蛋白疏松结合,可用透析、 超滤分离
14
2、酶促反应有高度的特异性或专一性 （specificity）
一种酶只能作用于某一类或某一种特定的物质。
❖底物专一性
1、结构专一性： （1）绝对专一性：只作用于一个底物。与底物结构类似
❖ Fe、Cu及Mo等金属离子可以通过氧化还原而
传递电子完成多种物质的氧化还原。如铁卟 啉是很多血红素蛋白的辅基。
F2e+
3+ Fe
C+u
C2u+
医学ppt
9
2、小分子有机化合物：
❖小分子有机化合物主要参与酶的催化过程，在 反应中传递电子、质子或一些基团，多为维生素。
❖维生素：维持细胞正常功能所必需，但需要量 很少，动物体内不能合成，必须由食物供给的一 类有机化合物。
➢水溶性维生素：VB1、VB2、Vpp、VB6、VC、 VB12、泛酸、叶酸、肌醇 ➢脂溶性维生素：VA、VD、VE、VK
医学ppt
10
维生素 V B1 V B2
学名 硫胺素 核黄素
辅酶形式 TPP FM N 、 FA D
作
用
α -酮 酸 脱 氢 酶 的 辅 酶
脱 氢 酶 的 辅 酶 ,传 递 氢 原 子 .
❖金属激活酶（metal activated enzyme）：金属 离子与酶结合疏松，但需金属离子活化，故金 属实际上是酶的激活剂。如激酶需Mg和Mn。
❖ 有的酶类兼含有机辅基和金属。如琥珀酸脱氢 酶含黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD)和Fe。
医学ppt
8
❖ 金属离子能与酶、底物形成各种形式的三元络 合物，保证了酶与底物的正确定向结合，而且 还可作为催化基团。
• 1926年，美国生化学家Sumner第一次从刀 豆分离到脲酶结晶，提出酶是蛋白质.
• 1978年，Altman提出RNA有催化功能.
• 1982年，Cech证实RNA有催化功能.
医学ppt
2
酶（enzyme）是由活细胞合成的，对其特 异底物（substrate）起高效催化作用的 蛋白质，是机体内催化各种代谢反应最 主要的催化剂。
❖ 辅基（prosthetic group）：共价键与酶蛋白牢固结合， 不易分离。
金属离子多为酶的辅基，小分子有机化合物有的属辅酶， 有的属辅基。
酶蛋白与辅助因子结合形成的复合物称为全酶，只有全
酶有催化作用。
医学ppt
7
1、金属离子的作用:
❖ 金属酶（metalloenzyme）：金属离子与酶蛋 白结合紧密，成为酶结构中不可缺少的组成成 分。如碳酸酐酶含Zn；谷胱甘肽过氧化物酶含 硒；碱性磷酸酶含Zn，羧肽酶A含Zn。
能：在一定温度下1摩尔底物全部进入活化态所需
要的自由能（kJ/mol）。
催化剂能瞬时地与反应物结合成过渡态，因而
降低了反应所需的活化能。
医学ppt
4
医学ppt
5
化学反应速率依赖三个因素：碰撞频率、能量因素、概率因素
+ R 1C H C O N H C H R 2+ H 2 O
N H 2
C O O H
11
酶的种类：
❖单体酶（monomeric enzyme）：只有一条多
肽链构成的酶。
❖寡聚酶（oligomeric enzyme）：由多个相同
或不同亚基以非共价键连接的酶。
❖多酶体系（multienzyme system）：细胞内存
在着许多由几种不同功能的酶彼此聚合形成的 多酶复合物。
❖多功能酶（multifunctional enzyme）：一些