第二节酶的结构和功能
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﹡生化作用：参与体内甲基转移作用 ﹡缺乏症：巨幼红细胞贫血、神经疾患
硫辛酸
硫辛酸(lipoic acid)是硫辛酸乙酰转移酶的辅酶， 起转移酰基作用。
（硫辛酰胺）
维生素C
﹡维生素C又称L-抗坏血酸(ascorbic acid)
﹡生化作用：参与氧化还原反应；参与体内羟化反应（胶 原蛋白的合成、胆固醇的代谢、芳香族氨基 酸的代谢）；促进铁的吸收……
黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD)
﹡ 生 化 作 用 ： FMN 及 FAD 是 体 内氧化还原酶的辅基，主要起氢 传递体的作用。 ﹡缺乏症：口角炎，唇炎等。
二甲基异咯嗪
核醇
核黄素
FAD FMN 核黄素
AMP
维生素PP
﹡维生素PP包括 烟酸(nicotinic acid)，尼克酸 烟酰胺(nicotinamide)，尼克酰胺
移作用。
2-巯基乙胺
(泛解酸)
泛酸 辅酶A(CoA)
酰基载体蛋白(ACP)
生物素
生物素(biotin)是多种羧化酶（如丙酮酸羧化酶） 的辅酶，参与CO2的羧化过程。
叶酸
﹡叶酸(folic acid) 在体内活性形式为四氢叶酸(FH4)
﹡生化作用：FH4是一碳单位转移酶的辅酶，参与 一碳单位的转移。
磷酸吡哆醛，磷酸吡哆醇
辅酶A(CoA)，ACP 四氢叶酸
生物素赖氨酸 甲基钴胺素 5′-脱氧腺苷钴胺素 硫辛酸赖氨酸
-
酶促反应中的主要作用 α-酮酸氧化脱羧，醛基转
移作用 氢原子转移 氢原子转移
氢原子转移 氢原子转移
氨基转移，脱羧作用
酰基转移 "一碳基团"转移
羧化作用
甲基转移
酰基转移，氧化还原反应 羟基化反应辅助因子
小分子有机化合物的作用 在反应中传递电子、质子或其它基团。
维生素(Vitamins）
维生素(vitamin)是机体维持正常功能所必需，但在 体内不能合成或合成量很少，必须由食物供给的一组低 分子量有机物质。
分类
脂溶性维生素 (lipid-soluble vitamin) 水溶性维生素 (water-soluble vitamin)
辅助因子分类 （按其与酶蛋白结合的紧密程度）
辅酶 (coenzyme): 与酶蛋白结合疏松，可用透析或超滤的 方法除去。
辅基 (prosthetic group): 与酶蛋白结合紧密，不能用透析或超滤 的方法除去。
金属离子的作用 稳定酶的构象； 酶活性中心的组成部分； 在酶与底物间起桥梁作用；
(B1)
(B2) (PP)
(B6) (叶酸)
维生素B1
﹡维生素B1又名硫胺素(thiamine) ﹡体内活性形式为焦磷酸硫胺素(TPP) 生化作用 ﹡TPP是 -酮酸氧化脱羧酶的辅酶。
﹡缺乏症：脚气病 ﹡在神经传导中起一定的作用， 抑制胆碱酯酶的活性。
（嘧啶环）
（噻唑环）
维生素B2
﹡维生素B2又名核黄素(riboflavin) ﹡体内活性形式为黄素单核苷酸(FMN)
维生素B6
﹡维生素B6包括吡哆醇，吡哆醛及吡哆胺
﹡体内活性形式为磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺
﹡磷酸吡哆醛(胺)是氨基酸转氨酶及脱羧酶的辅酶。
泛酸
﹡泛酸(pantothenic acid)又名遍多酸 ﹡ 体 内 活 性 形 式 为 辅 酶 A(CoA) 、 酰 基 载 体 蛋 白
(ACP)
生化作用 ﹡CoA及ACP是酰基转移酶的辅酶，参与酰基的转
348
Asp32, Asp215
212
Cys25, His159
307
Arg127, Glu270,Tyr248, Zn2+
2、酶的活性中心是一个三维实体。
破坏酶的空间构象对酶的活性有何影响？
3、酶的活性中心位于酶分子表面一个裂缝（crevice) 内。 底物
催化基团
F=Q1Q2/r2 结合基团F：离子间作用力，Q：所带电荷
﹡缺乏症：坏血病（胶原蛋白合成障碍，可出现皮下出血、 肌肉脆弱等症）
• 17世纪，一篇航海日记中记载到“有些人完全 丧失了力量……，更有许多人皮肤上布满了点 状的紫色血斑，逐渐影响到肘、膝、股、肩、 臂和颈部，他们口有臭味，牙龈发红、剥落， 甚至牙根也暴露于外”。
O
C
14
HO C O
HO C
HC
有的酶原作为酶的储存形式。
第二节 酶的结构与功能 小结
☺根据酶的化学组成，将酶分为单纯酶和结合酶，结合酶由酶蛋 白和辅助因子组成。 ☺根据辅助因子与酶蛋白结合的紧密程度，将辅助因子分为辅酶 和辅基。 ☺维生素以其活性形式作为酶的辅酶（基）。 ☺根据酶结构，将酶分为单体酶、寡聚酶和多酶体系。 ☺酶的活性中心由必需基团构成。活性中心内的必需基团包括结 合基团和催化基团。 ☺活性中心外的必需基团是维持酶活性中心构象所必需的。 ☺酶活性中心在酶分子体积中占很小的比例；是一个三维实体； 位于酶分子表面一个裂缝中；酶的活性中心是柔性的；底物通过 次级键结合到酶上。 ☺酶的前体物质称为酶原。
酶活性中心的特点
1、活性中心在酶分子的总体中只占相当小的部分， 通常只占整个酶分子体积的1%～2%。
酶 核糖核酸酶
溶菌酶 胰凝乳蛋白酶
胃蛋白酶 木瓜蛋白酶
羧肽酶A
某些酶活性部位的AA残基
AA残基数
活性部位的AA残基
124
His12, His119, Lys41
129
Asp52, Glu35
241
His57, Asp102, Ser195
﹡ 缺 乏 症 ： 巨 幼 红 细 胞 贫 血 （ 骨 髓 红 细 胞 DNA 合成减少，细胞分裂速度降低，细 胞体积变大）
2-氨基-4-羟基-6-甲基喋啶 对氨基苯甲酸
Folate
谷氨酸
维生素B12
﹡维生素B12又称钴胺素(coholamine) ﹡体内活性形式为甲基钴胺素
5 -脱氧腺苷钴胺素
• 多酶体系(multienzyme complex)：由几种不同功能 的酶彼此聚合形成的多酶复合物。
三 酶的活性中心
必需基团(essential group) 酶分子中氨基酸残基侧链基团中，一些与酶活 性密切相关的化学基团。
酶的活性中心(active center) 或称活性部位(active site)，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的部位。
: 介电常数，r: 电荷基团间距
4、酶的活性中心是柔性的。
5、底物通过次级键较弱的力结合到酶上。 氢键、盐键、疏水作用力、范德华力
四 酶原与酶原的激活
酶原 (zymogen) 有些酶在细胞内合成或初分泌时只是酶的无活性
前体，必须经过适当的改变才能变成有活性的酶， 此前体物质称为酶原。
酶原的激活 在一定条件下，酶原向有活性酶转化的过程。
维生素缺少症
维生素过多
水溶性维生素及其辅酶（基）形式
维生素 硫胺素(B1)
核黄素(B2)
烟酰胺(PP)
吡哆醇(醛、胺) (B6) 泛酸 叶酸
生物素 钴胺素(B12)
硫辛酸 维生素C
辅酶（基）形式
硫胺素焦磷酸酯(TPP)
黄素单核苷酸(FMN) 黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD)
烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+) 烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADP+)
酶原激活的过程
酶原 在特定条件下
一个或几个特定的肽键断裂，水解掉一个 或几个短肽
分子构象发生改变
形成或暴露出酶的活性中心
肠激酶 胰蛋白酶 缬天天天天赖异缬甘
组
46 丝
S
18
S
3
SS
活性中心
缬天天天天赖
缬
异甘组
丝
S
S
SS
胰蛋白酶原的激活过程
酶原激活的生理意义
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。
第二节 酶的结构与功能
Structure and Function of Enzyme
一 酶的化学组成
单纯酶 (simple enzyme) 结合酶 (conjugated enzyme)
全酶 (holoenzyme)
蛋白质部分：酶蛋白 (apoenzyme)
辅助因子 (cofactor)
小分子有机化合物 金属离子
活性中心内的必需基团 结合基团(binding group) 催化基团(catalytic group)
与底物相结合
催化底物转变成产物
His Ser Cys Lys Glu Asp
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。
活性中心以外 的必需基团
结合基团
底物 催化基团 活性中心
HO CH
H2C OH
维生素C
－ 2H ＋ 2H
O
C
14
OC O
OC
HC
HO CH
H2C OH
脱氢维生素C
二 酶的不同形式
• 单体酶(monomeric enzyme)：仅具有三级结构的酶。 一般由一条多肽链组成。
• 寡聚酶(oligomeric enzyme)：由多个相同或不同亚 基以非共价键连接组成的酶。
﹡体内活性形式 烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)，辅酶I 烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADP+)，辅酶II
生化作用
﹡NAD+及NADP+是体内多种脱氢酶（如苹果 酸脱氢酶、乳酸脱氢酶）的辅酶，起传递氢 的作用。
缺乏症
﹡癞皮病：皮炎(Dermatitis)，腹泻(Diarrhea) ，痴 呆(Dementia)。
来自百度文库
硫辛酸
硫辛酸(lipoic acid)是硫辛酸乙酰转移酶的辅酶， 起转移酰基作用。
（硫辛酰胺）
维生素C
﹡维生素C又称L-抗坏血酸(ascorbic acid)
﹡生化作用：参与氧化还原反应；参与体内羟化反应（胶 原蛋白的合成、胆固醇的代谢、芳香族氨基 酸的代谢）；促进铁的吸收……
黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD)
﹡ 生 化 作 用 ： FMN 及 FAD 是 体 内氧化还原酶的辅基，主要起氢 传递体的作用。 ﹡缺乏症：口角炎，唇炎等。
二甲基异咯嗪
核醇
核黄素
FAD FMN 核黄素
AMP
维生素PP
﹡维生素PP包括 烟酸(nicotinic acid)，尼克酸 烟酰胺(nicotinamide)，尼克酰胺
移作用。
2-巯基乙胺
(泛解酸)
泛酸 辅酶A(CoA)
酰基载体蛋白(ACP)
生物素
生物素(biotin)是多种羧化酶（如丙酮酸羧化酶） 的辅酶，参与CO2的羧化过程。
叶酸
﹡叶酸(folic acid) 在体内活性形式为四氢叶酸(FH4)
﹡生化作用：FH4是一碳单位转移酶的辅酶，参与 一碳单位的转移。
磷酸吡哆醛，磷酸吡哆醇
辅酶A(CoA)，ACP 四氢叶酸
生物素赖氨酸 甲基钴胺素 5′-脱氧腺苷钴胺素 硫辛酸赖氨酸
-
酶促反应中的主要作用 α-酮酸氧化脱羧，醛基转
移作用 氢原子转移 氢原子转移
氢原子转移 氢原子转移
氨基转移，脱羧作用
酰基转移 "一碳基团"转移
羧化作用
甲基转移
酰基转移，氧化还原反应 羟基化反应辅助因子
小分子有机化合物的作用 在反应中传递电子、质子或其它基团。
维生素(Vitamins）
维生素(vitamin)是机体维持正常功能所必需，但在 体内不能合成或合成量很少，必须由食物供给的一组低 分子量有机物质。
分类
脂溶性维生素 (lipid-soluble vitamin) 水溶性维生素 (water-soluble vitamin)
辅助因子分类 （按其与酶蛋白结合的紧密程度）
辅酶 (coenzyme): 与酶蛋白结合疏松，可用透析或超滤的 方法除去。
辅基 (prosthetic group): 与酶蛋白结合紧密，不能用透析或超滤 的方法除去。
金属离子的作用 稳定酶的构象； 酶活性中心的组成部分； 在酶与底物间起桥梁作用；
(B1)
(B2) (PP)
(B6) (叶酸)
维生素B1
﹡维生素B1又名硫胺素(thiamine) ﹡体内活性形式为焦磷酸硫胺素(TPP) 生化作用 ﹡TPP是 -酮酸氧化脱羧酶的辅酶。
﹡缺乏症：脚气病 ﹡在神经传导中起一定的作用， 抑制胆碱酯酶的活性。
（嘧啶环）
（噻唑环）
维生素B2
﹡维生素B2又名核黄素(riboflavin) ﹡体内活性形式为黄素单核苷酸(FMN)
维生素B6
﹡维生素B6包括吡哆醇，吡哆醛及吡哆胺
﹡体内活性形式为磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺
﹡磷酸吡哆醛(胺)是氨基酸转氨酶及脱羧酶的辅酶。
泛酸
﹡泛酸(pantothenic acid)又名遍多酸 ﹡ 体 内 活 性 形 式 为 辅 酶 A(CoA) 、 酰 基 载 体 蛋 白
(ACP)
生化作用 ﹡CoA及ACP是酰基转移酶的辅酶，参与酰基的转
348
Asp32, Asp215
212
Cys25, His159
307
Arg127, Glu270,Tyr248, Zn2+
2、酶的活性中心是一个三维实体。
破坏酶的空间构象对酶的活性有何影响？
3、酶的活性中心位于酶分子表面一个裂缝（crevice) 内。 底物
催化基团
F=Q1Q2/r2 结合基团F：离子间作用力，Q：所带电荷
﹡缺乏症：坏血病（胶原蛋白合成障碍，可出现皮下出血、 肌肉脆弱等症）
• 17世纪，一篇航海日记中记载到“有些人完全 丧失了力量……，更有许多人皮肤上布满了点 状的紫色血斑，逐渐影响到肘、膝、股、肩、 臂和颈部，他们口有臭味，牙龈发红、剥落， 甚至牙根也暴露于外”。
O
C
14
HO C O
HO C
HC
有的酶原作为酶的储存形式。
第二节 酶的结构与功能 小结
☺根据酶的化学组成，将酶分为单纯酶和结合酶，结合酶由酶蛋 白和辅助因子组成。 ☺根据辅助因子与酶蛋白结合的紧密程度，将辅助因子分为辅酶 和辅基。 ☺维生素以其活性形式作为酶的辅酶（基）。 ☺根据酶结构，将酶分为单体酶、寡聚酶和多酶体系。 ☺酶的活性中心由必需基团构成。活性中心内的必需基团包括结 合基团和催化基团。 ☺活性中心外的必需基团是维持酶活性中心构象所必需的。 ☺酶活性中心在酶分子体积中占很小的比例；是一个三维实体； 位于酶分子表面一个裂缝中；酶的活性中心是柔性的；底物通过 次级键结合到酶上。 ☺酶的前体物质称为酶原。
酶活性中心的特点
1、活性中心在酶分子的总体中只占相当小的部分， 通常只占整个酶分子体积的1%～2%。
酶 核糖核酸酶
溶菌酶 胰凝乳蛋白酶
胃蛋白酶 木瓜蛋白酶
羧肽酶A
某些酶活性部位的AA残基
AA残基数
活性部位的AA残基
124
His12, His119, Lys41
129
Asp52, Glu35
241
His57, Asp102, Ser195
﹡ 缺 乏 症 ： 巨 幼 红 细 胞 贫 血 （ 骨 髓 红 细 胞 DNA 合成减少，细胞分裂速度降低，细 胞体积变大）
2-氨基-4-羟基-6-甲基喋啶 对氨基苯甲酸
Folate
谷氨酸
维生素B12
﹡维生素B12又称钴胺素(coholamine) ﹡体内活性形式为甲基钴胺素
5 -脱氧腺苷钴胺素
• 多酶体系(multienzyme complex)：由几种不同功能 的酶彼此聚合形成的多酶复合物。
三 酶的活性中心
必需基团(essential group) 酶分子中氨基酸残基侧链基团中，一些与酶活 性密切相关的化学基团。
酶的活性中心(active center) 或称活性部位(active site)，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的部位。
: 介电常数，r: 电荷基团间距
4、酶的活性中心是柔性的。
5、底物通过次级键较弱的力结合到酶上。 氢键、盐键、疏水作用力、范德华力
四 酶原与酶原的激活
酶原 (zymogen) 有些酶在细胞内合成或初分泌时只是酶的无活性
前体，必须经过适当的改变才能变成有活性的酶， 此前体物质称为酶原。
酶原的激活 在一定条件下，酶原向有活性酶转化的过程。
维生素缺少症
维生素过多
水溶性维生素及其辅酶（基）形式
维生素 硫胺素(B1)
核黄素(B2)
烟酰胺(PP)
吡哆醇(醛、胺) (B6) 泛酸 叶酸
生物素 钴胺素(B12)
硫辛酸 维生素C
辅酶（基）形式
硫胺素焦磷酸酯(TPP)
黄素单核苷酸(FMN) 黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD)
烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+) 烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADP+)
酶原激活的过程
酶原 在特定条件下
一个或几个特定的肽键断裂，水解掉一个 或几个短肽
分子构象发生改变
形成或暴露出酶的活性中心
肠激酶 胰蛋白酶 缬天天天天赖异缬甘
组
46 丝
S
18
S
3
SS
活性中心
缬天天天天赖
缬
异甘组
丝
S
S
SS
胰蛋白酶原的激活过程
酶原激活的生理意义
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。
第二节 酶的结构与功能
Structure and Function of Enzyme
一 酶的化学组成
单纯酶 (simple enzyme) 结合酶 (conjugated enzyme)
全酶 (holoenzyme)
蛋白质部分：酶蛋白 (apoenzyme)
辅助因子 (cofactor)
小分子有机化合物 金属离子
活性中心内的必需基团 结合基团(binding group) 催化基团(catalytic group)
与底物相结合
催化底物转变成产物
His Ser Cys Lys Glu Asp
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。
活性中心以外 的必需基团
结合基团
底物 催化基团 活性中心
HO CH
H2C OH
维生素C
－ 2H ＋ 2H
O
C
14
OC O
OC
HC
HO CH
H2C OH
脱氢维生素C
二 酶的不同形式
• 单体酶(monomeric enzyme)：仅具有三级结构的酶。 一般由一条多肽链组成。
• 寡聚酶(oligomeric enzyme)：由多个相同或不同亚 基以非共价键连接组成的酶。
﹡体内活性形式 烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)，辅酶I 烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADP+)，辅酶II
生化作用
﹡NAD+及NADP+是体内多种脱氢酶（如苹果 酸脱氢酶、乳酸脱氢酶）的辅酶，起传递氢 的作用。
缺乏症
﹡癞皮病：皮炎(Dermatitis)，腹泻(Diarrhea) ，痴 呆(Dementia)。
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