第三章酶

医学生物化学酶：酶底物结合后再与抑制剂结合，反应很大程度向右进行，所以酶与底物亲和力降低。复合物不能被催化生成产物，故酶对底物的催化能力降低

第三章 酶

• 酶的基本概念
  • 酶
    • 活细胞产生的具有催化功能的蛋白质
  • 单体酶
    • 由单一亚基构成，仅具有三级结构
  • 寡聚酶
    • 由多个相同或不同亚基组成的酶，具有四级结构
  • 多酶体系
    • 由几种不同功能的酶聚合形成
  • 多功能酶
    • 多种不同催化功能存在于一条多肽链中
      • 脂肪酸酶（一条多肽链有七种功能）
  • 同工酶
    • 催化相同化学反应，但蛋白质分子结构、理化性质、免疫性质不同
      • 肌酸激酶CK
        • CK₁（脑）
        • CK₂（心肌）
        • CK₃（骨骼肌）
        • 一脑，二心，三骨骼
      • LDH同工酶
        • LDH1
          • 心肌
        • LDH5
          • 肝、骨骼肌
        • 好一心五肝
  • 单纯酶
    • 仅含蛋白质的酶
  • 结合酶（缀合酶）
    • 由蛋白质部分和非蛋白质部分（辅助因子）构成的酶
• 缀合酶的全酶和辅助因子
  • 全酶
    • 蛋白质
      • 酶蛋白
        • 决定反应的特异性（对底物的选择性）和催化机制
    • 辅助因子
      • 小分子有机化合物
        • B族维生素及其衍生物
        • 卟啉化合物（过氧化氢酶、过氧化物酶）
      • 金属离子
      • 辅助因子决定反应的类型（直接参与反应）
• 酶的活性中心
  • 概念
    • 酶分子中能与底物特意地结合并催化底物转变为产物的特定三维结构区域
  • 必需基团
    • 酶分子中与酶活性密切相关的化学基团
  • 活性中心内的必需基团
    • 结合基团
    • 催化基团
  • 活性中心外的必需基团
    • 维持酶活性中心的空间构象所必须
• 酶促反应动力学
  • ①底物浓度
    • 米曼方程：V=Vmax［S］/（Km+［S］）
    • 米氏常数Km的意义
      • Km是速度为最大反应速度一半时的［S］
      • Km反映酶与底物的亲和力，Km大，亲和力小；Km小，亲和力大
      • Km是酶的特征性常数，与酶结构和反应环境有关，与酶浓度无关
    • 反应速率-底物浓度的变化作图，呈矩形双曲线
  • ②酶浓度
    • 酶促反应与酶浓度成正比
    • 底物足够多
  • ③PH
    • 最适PH值不是酶的特征性常数
  • ④温度
    • 最适温度不是酶的特征性常数
  • ⑤抑制剂
    • 引起酶催化活性下降但不引起酶变性的物质
  • ⑥激活剂
    • 使酶从无活性到有活性或使酶活性增加的物质
    • 大多为金属离子
• 抑制剂的类型和特点
  • 不可逆性抑制
    • 以共价键与酶活性中心的必需基团结合
    • 不能通过透析或超滤去除
    • 举例
      • 有机磷农药中毒
        • 作用于羟基酶
          • 阿托品解毒
      • 低浓度重金属与砷化合物
        • 作用于巯基酶
          • 二硫基丙醇解毒
  • 可逆性抑制
    • 以非共价键与酶或底物结合
    • 能通过透析或超滤去除
    • 三种可逆性抑制剂
      • 竞争性抑制剂
        • 机制
          • 抑制剂与底物结构相似，竞争酶的活性中心
        • 动力参数
          • Vmax↑，Vmax不变
          • 酶与底物的亲和力下降，酶对底物的催化能力不变
        • 举例
          • ⒈磺胺类药物与对氨基苯甲酸竞争二氢蝶酸合酶
          • ⒉丙二酸竞争性抑制琥珀酸脱氢酶
      • 非竞争性抑制剂
        • 机制
          • 抑制剂与酶活性中心外的结合位点结合
        • 动力参数
          • Km不变，Vmax↓
          • 酶与底物亲和力不变，三者结合的复合物不能被催化生成产物，酶对底物的催化能力降低
      • 反竞争性抑制剂
        • 机制
          • 抑制剂结合在酶活性中心外的调节位点上，且只能与酶-底物复合物结合
        • 动力参数
          • Km↓，Vmax↓
          • 酶底物结合后再与抑制剂结合，反应很大程度向右进行，所以酶与底物亲和力降低。复合物不能被催化生成产物，故酶对底物的催化能力降低
• 酶的调节
  • 酶促反应速率的调节（快速调节）
    • 别构调节（变构调节）
      • 代谢物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
    • 共价修饰调节（化学修饰调节）
      • 酶蛋白肽链上的一些基团与某些化学基团共价结合，同时又可去掉已结合的化学基团，从而影响酶的活性
        • 常见的共价调节：磷酸化与去磷酸化
        • 其它共价调节：甲基化与去甲基化、乙酰化与去乙酰化、巯基与二硫键的转化
    • 酶原激活调节
      • ①酶原
        • 由细胞合成和分泌，尚不具有催化活性的酶的前体
          • 酶原激活：加工使酶原的活性中心暴露或者形成，变成活性酶
      • ②机理
        • 在水解酶作用下，切除部分肽段，改变分子构象，暴露或形成活性中心
      • ③生理意义
        • ⒈保证酶不会水解合成酶的组织自身
        • ⒉保证酶在特定的部位与环境发挥作用
        • ⒊酶的储存形式
  • 酶含量的调节（缓慢调节）
    • 概念
      • 通过改变酶合成和降解的速度调节细胞内特定酶的含量
    • ⒈酶蛋白合成的诱导和阻遏
      • 诱导作用
        • 某些物质在转录水平促进酶蛋白合成的过程
      • 阻遏作用
        • 某些物质在转录水平抑制酶蛋白合成的过程
    • ⒉酶降解
      • 溶酶体途径（非ATP依赖性蛋白质降解途径）
        • 分解：膜结合蛋白、长半寿期蛋白、细胞外的蛋白
      • 胞质途径（ATP依赖性泛素介导的胞质途径）
        • 分解：异常或损伤的蛋白质、短半寿期蛋白