酶促反应的影响因素-抑制剂课件PPT.ppt 59页

'酶促反应的影响因素-抑制剂 酶促反应（Enzymecatalysis）又称酶催化或酵素催化作用，指的是由酶作为催化剂催化进行的化学反应。kineticsofenzyme-catalyzedreactions,酶反应动力学主要研究酶催化的反应速度以及影响反应速度的各种因素。这些因素包括酶浓度、底物浓度、pH值、温度、激活剂和抑制剂等。 酶的抑制剂（InhibitorI）是一种与酶结合的化合物。抑制剂通过防止ES的形成或防止ES生成E＋P来抑制酶的活性。 可逆抑制作用抑制剂以非共价键与酶分子可逆性结合造成酶活性的抑制，且可采用透析等简单方法去除抑制剂而使酶活性完全恢复的抑制作用就是可逆抑制作用。可逆抑制作用包括竞争性、反竞争性和非竞争性抑制几种类型。 ①竞争性抑制抑制剂与底物竞争与酶的同一活性中心结合，从而干扰了酶与底物的结合，使酶的催化活性降低，这种作用就称为竞争性抑制作用。 特点a.竞争性抑制剂往往是酶的底物类似物或反应产物；b.抑制剂与酶的结合部位与底物与酶的结合部位相同；c.抑制剂浓度越大，则抑制作用越大；但增加底物浓度可使抑制程度减小；d.动力学参数：Km值增大，Vm值不变。 竞争性抑制使酶的表观Km增加，Vmax不变 ②反竞争性抑制抑制剂不能与游离酶结合，但可与ES复合物结合并阻止产物生成，使酶的催化活性降低，称酶的反竞争性抑制。 反竞争性抑制机理ESIESP+EE+S+I 反竞争性抑制剂与酶的结合部位Uncompetitiveinhibitor 特点a.抑制剂与底物可同时与酶的不同部位结合；b.必须有底物存在，抑制剂才能对酶产生抑制作用；c.动力学参数：Km减小，Vm降低。 反竞争性抑制的动力学特征0[s]1v1Km1Vm1无抑制剂[I]Vmax↓Km↓使酶的表观Km和Vmax均减小 ③非竞争性抑制抑制剂既可以与游离酶结合，也可以与ES复合物结合，使酶的催化活性降低，称为非竞争性抑制。 特点a.底物和抑制剂分别独立地与的不同部位相结合；b.抑制剂对酶与底物的结合无影响，故底物浓度的改变对抑制程度无影响；c.动力学参数：Km值不变，Vm值降低。 非竞争性抑制剂与酶的结合部位如某些金属离子（Cu2+、Ag+、Hg2+）以及EDTA等，通常能与酶分子的调控部位中的-SH基团作用，改变酶的空间构象，引起非竞争性抑制 非竟争性抑制 0[s]1v1Km1Vm1无抑制剂非竞争性抑制的动力学特征[I]Vmax↓Km不变使酶的Km不变，Vmax减小 非竞争性抑制使酶的Km不变，Vmax减小 三种可逆性抑制作用的比较反竞争性抑制竞争性抑制非竞争性抑制无抑制剂E与I结合的组分表观Km最大速度KmVm不变增大减小降低不变降低E、ESES 第八讲食品中的嫌忌成分 由于生物的、环境的和加工的原因，一些蔬菜、水果中常会有一些有害的成分，这些成分统称为嫌忌成分。食用的少数动、植物在生长过程中，某个器官或部位会产生一些对人体有害的物质，它们可随着生长期而被破坏或逐渐蓄积。这些有害物质概括起来有以下几类：嫌忌成分 一、植物性食物中的毒物（一）有毒蛋白及氨基酸包括血凝素和酶抑制剂。1凝集素一种能使红血球细胞凝集的蛋白质称为植物红血球凝集素（Phytohemagglutinins）简称凝集素（Agglutinins）如果不充分地加热破坏红血球凝集素，食后可能发生溶血而致命。这类毒素现在已发现１０多种，包括蓖麻毒素、巴豆毒素、相思子毒素、大豆凝集素、菜豆毒素等。凝集素含量最高的农作物是红肾豆，生的红肾豆含有２００００—７００００凝集素单位，煮熟后仍有２００—４００单位.一般对食品进行有效的热处理能破坏凝集素，但加热到８０℃时，显示毒性更大是生食物的５倍，许多爆发性凝集素食物中毒都是食物加工不当所引起的。 【中毒表现】1．潜伏期：短者30分钟，长者15小时。一般多在食后1～5小时发病。2．症状：恶心、呕吐、腹痛等，有些人还拌有头晕、头痛、出冷汗、四肢麻木、背痛等。3．病程：一般1～2天痊愈。【预防措施】制做豆类蔬菜，要使其充分熟透，然后食用。 蚕豆病有少数人，在吃了蚕豆以后可引起急性溶血性贫血，叫做蚕豆病。本病与遗传有关，９０％为男性，多见于儿童，特别是５岁以下儿童。起病急，常在吃蚕豆后几小时至几天内突然发病，表现为头昏、心慌、乏力、食欲不振、腹泻、发热、黄疸及贫血等症状。严重者可有昏迷、抽搐、血红蛋白尿，甚至休克，偶然可以致死。症状轻重与食蚕豆的多少无关，有时吃１、２粒也发病；有的吸入或接触蚕豆花粉即可发病。 2蛋白质性质的酶抑制剂大多数植物蛋白质对动物是无毒的，但也有少数几种是有毒的。（1）想思子毒素（红豆）想思子毒素是一种蛋白质，也是一种细胞毒素，有很高的毒性。渗入细胞后作用于核糖体，使蛋白质的合成受到抑制而引起食物中毒。当加热到65℃时，蛋白质变性，毒性随之消失。 （2）胰蛋白酶抑制剂大豆等植物中含有一种蛋白质，能抑制胰蛋白酶的活性。从而减低了动物食入的蛋白质的营养价值。饮用豆浆必需煮沸以使这种抑制剂失活。胰蛋白酶抑制剂能引起水化不良和过敏反应，有人称其为过敏原。人们食用的黄豆中已发现至少有１６种蛋白质能引起过敏反应，其中主要的过敏原是胰蛋白酶抑制剂。 （3）淀粉酶抑制剂菜豆、芋头、未成熟的香蕉和芒果中含有各种蛋白质性质的淀粉酶抑制剂。能引起水化不良和过敏反应，有人称其为过敏原。通过干扰食物吸收而发挥减肥效果的药物：有α－淀粉酶抑制剂 3毒肽最著名的毒肽是存在于蕈类中的毒素——鹅膏菌毒素和鬼笔菌毒素。鹅膏菌毒素是环辛肽。鬼笔菌毒素是环庚肽。主要作用于肝脏的细胞核或肝细胞的微粒体。一般每100克中两者的含量分别为10-15毫克，一个重50克的毒蕈足以杀死一个成年人。 鹅膏菌素毒素潜伏期较长６—４８小时，平均６—１５小时，潜伏期后期症状突然发作，表现出剧烈腹痛、不间断的呕吐、水泻、干渴和少尿，随后症程很快进入到不可逆的严重肝脏、肾脏以及骨骼肌损伤，表现出黄疸、皮肤青紫和昏迷，中毒死亡率一般为５０％－９０％。 4.非蛋白氨基酸及其衍生物不组成蛋白质结构的氨基酸称为非蛋白氨基酸。从结构上看大多数非蛋白氨基酸是蛋白氨基酸的模拟物。有时当作相应的蛋白氨基酸而被组入蛋白质中。它们作为一种“伪神经递质”取代正常的氨基酸，而产生神经毒性。（1）β-氰基丙氨酸蚕豆、野豌豆种子中存在，它是一种有神经毒性的非蛋白氨基酸。（2）刀豆氨酸（类似于精氨酸）（3）低血糖氨酸（荔枝病的主要原因） 近年来的研究表明，荔枝具有降血糖的作用，大量进食可引起低血糖，轻者头晕恶心、腹痛腹泻、疲乏无力、面色苍白、皮肤湿冷等症状，重者嗜睡昏迷、抽搐、四肢瘫痪、心律不齐、血压下降，甚至危及生命。个别人对荔枝过敏，会出现皮疹、瘙痒等过敏性皮炎的症状。 （二）生物碱类生物碱类是存在于毛茛科、芸香科、豆科等许多植物根、果中的有毒生物碱，成分极其复杂。引起人体生物碱中毒的主要食物源是：1.秋水仙碱：鲜金针菇、鲜黄花菜症状：肠胃不适、腹痛、呕吐、腹泻等。秋水仙碱可破坏细胞核及细胞分裂的能力，令细胞死亡。如以新鲜金针菇、鲜黄花菜入菜，则要彻底煮熟。2.茄碱：青色、发芽、腐烂的马铃薯　　马铃薯发芽或腐烂时，茄碱含量会大大增加，带苦味，而大部分毒素正存在于青色的部分以及薯皮和薯皮下。茄碱进入体内，会干扰神经细胞之间的传递，并刺激肠胃道黏膜、引发肠胃出血。38-45毫克/100克可以让人致命.3.土豆皮中含有“配糖生物碱”，其在体内积累到一定数量后就会引起中毒。由于其引起的中毒属慢性中毒，症状不明显，因而往往被忽视。 （三）毒苷1生氰苷类主要存在于某些豆类，核果和仁果的种仁、木薯的块根中。生氰苷类在酸和酶的作用下水解产生氢氰酸，它能阻断呼吸链上的细胞色素a3的电子传递，引起动物呼吸困难、缺氧、甚至死亡。 果蔬常见的生氰苷苷类存在植物水解产物苦杏仁苷蔷薇科植物，包括杏仁、苹果、梨、桃、樱桃、李等龙胆二糖+HCN+苯甲醛洋李苷竹笋蔷薇科植物，包括桂樱等葡萄糖+HCN+苯甲醛荚豆苷野豌豆属植物荚豆二糖+HCN+苯甲醛亚麻苦苷菜豆D葡萄糖+HCN+苯甲醛 2硫苷植物中的主要辛味成分是硫苷类物质。在低血碘时防碍甲状腺对碘的吸收，从而抑制了甲状腺素的合成。3皂苷类皂苷在血管中有破坏红血球的溶血作用，食物中的皂苷对人、畜在经口服时一般无显著毒性（如大豆皂苷），少数则有剧毒（如茄苷）。（1）大豆皂苷（2）薯芋皂苷 （四）棉酚棉酚存在于棉籽油中，它能使人体组织红肿出血，神经失常，食欲不振，影响生育力。棉酚的毒性可用湿热法或溶剂萃取除去。 （五）毒有机酸草酸：草酸几乎存在于所有植物中，其中以菠菜，大黄，茶叶中含量较多。食用过多的富含草酸的蔬菜，会出现口腔及消化道糜烂，胃出血，血尿，甚至惊厥。肾结石的形成与之有关。鞣酸:柿子皮中含有鞣酸。鞣酸进入人体后在胃酸的作用下，会与食物中的蛋白质起化合作用生成沉淀物——柿石，引起多种疾病。 （六）血管及神经活性物质香蕉中含有相当多的有强烈升血压作用的5-羟色胺及去甲肾上腺素。在咖啡，茶叶及可可中，含有刺激中枢神经兴奋的咖啡碱。在秘鲁等地生长的古柯树含具有麻醉致幻作用的古柯碱。此外，在食用香料肉豆蔻及一些毒蘑菇中也含有致幻成分，误食后会出现神经错乱，狂歌乱舞等。 二、动物性食物中的毒物动物性食物的有毒物几乎都限于水产物，如贝类毒素及鱼类毒素（河豚鱼毒素）1.鲭精毒素：即组胺可能含有组胺的主要食品是组织坏死的鱼类及其制品，这些鱼类包括鲐鱼、沙丁鱼、鲣鱼、黄鳍、竹夹鱼等．现已发现也有些干酪、蔬菜、红葡萄酒等含有组胺。鱼中的组胺首先是死亡的海产品在组氨酸酶的作用下释放出组氨酸，再在微生物的脱羧酶作用下脱羧形成组胺。 当鱼体不新鲜或腐败时，污染于鱼体的细菌如组胺无色杆菌，产生脱羧酶，使组氨酸脱羧生成组胺。中毒机理是为组胺引起毛细血管扩张和支气管收缩，导致一系列的临床症状。中毒症状可在摄入污染鱼类之后2h出现,病程通常持续16h,一般没有后遗症,死亡也很少发生.组胺对人胃肠道和支气管的平滑肌有兴奋作用,从而导致人呼吸紧促,疼痛,恶心,呕吐和腹泻,这些症状经常伴随神经性和皮肤的症状如头痛,刺痛,发红或荨麻疹等. 2.河豚毒素河豚毒素作为钠离子阻断剂，是最毒的天然产物之一。人类摄取一定量后先有手指、唇、舌的刺痛感，然后恶心、呕吐、腹泻，最后肌肉麻痹、呼吸困难、衰竭而死，致死率很高，湿组织每千克含量达５—３０毫克时，对食用者就能致命。河豚毒素，其毒性稳定，经炒煮、盐淹和日晒等均不能被破坏，在ｐＨ值为１的强酸条件下，１００℃长时间煮沸可使毒源的毒性减弱。河豚毒素中毒目前无特殊解毒剂，但由于毒素存在体内解毒和排泄很快，如果发病后８小时未死亡，多能恢复，因此，一旦发现中毒，应尽快给予各种排毒和对症处理的措施，让病人度过危急期。 3.藻类毒素随着近海海域的富营养化日趋严重，藻类毒素所致海产品染毒进而危害人类健康已成为国外沿海地区食品卫生的研究热点。以海洋微小藻类为食物源的鱼贝类生物，在食用藻类的同时蓄积了藻类所产生的毒素，在毒素没被完全代谢排除前，人们食用贝类食品即可引起中毒，所以此类中毒被称为贝类毒中毒。目前所发现的贝类中毒分别是：麻痹性贝类毒中毒、腹泻性贝类毒中毒、神经性贝类毒中毒、记忆丧失性贝类毒中毒等。 三、微生物毒素1.真菌毒素已发现的真菌毒素主要有黄曲霉素、镰刀菌毒素、藤黄醌茜素等，其中黄曲霉毒素最重要。易感的食品是坚果、花生、玉米和棉花等种子，另用含黄曲霉毒素饲料喂养的动物所产的乳及器官对人类也是有害的。黄曲霉毒素大剂量急性中毒表现为出血、胃肠失调和包括急性肝坏疽、肝硬化和肝癌在内的肝损伤，甚至死亡。黄曲霉毒素就是一种强的致癌物。 2.细菌毒素污染人类食物的细菌毒素主要有沙门氏菌毒素、葡萄球菌毒素、腊肠毒素及肉毒杆菌毒素。它们多由动物性食物引起。中毒症状多为恶心、呕吐、腹泻及发热等，严重者可致死。其中沙门氏菌在食物中滋生时不会分解蛋白质，因而也不会产生吲哚类臭味物质，即无感官性质的改变。因此对存放较久的食物，即使没有腐败变质，也应该注意彻底灭菌。 四、加工及生产过程中形成的嫌忌成分1.硝酸盐及亚硝胺的形成来源：一是在肉制品中作为发色剂，二是施肥过度而由土壤中转移到蔬菜中。在生物化学条件下，硝酸盐很易还原为亚硝酸盐，亚硝酸盐会与食物中的胺类生成致癌物亚硝胺。 2.瘦肉精瘦肉精对心脏有兴奋作用，对支气管平滑肌有较强而持久的扩张作用。急性中毒有心悸，面颈、四肢肌肉颤动，手抖甚至不能站立，头晕，乏力等。消费者购买猪肉时要拣带些肥膘（1-2cm）的肉，颜色不要太鲜红，猪内脏因瘦肉精残留量多而不宜食用。 3.二恶英二恶英，英文名为“Dioxin”，它是一种氯代三环芳烃类化合物。二恶英是目前世界已知的有毒化合物中毒性最强的，其毒性比氰化钾要毒50到100倍。它的致癌性极强，还可引起严重的皮肤病和伤及胎儿。人体微量摄入二恶英不会立即引起病变，但摄入后却不易排出。如长期食用含二恶英的食品，这种有毒成分会蓄积，最终可能致癌或引起慢性病。二恶英的主要污染源包括城市垃圾焚烧、含氯化学工业、食品包装材料等，９０％以上的人体二恶英接触来源于食品。 二恶英的最大危害是具有不可逆的“三致”毒性，即致畸、致癌、致突变。可能引起发育初期胎儿的死亡、器官结构的破坏以及对器官的永久性伤害，或发育迟缓、生殖缺陷；它可以通过干扰生殖系统和内分泌系统的激素分泌，造成男性的精子数减少、精子质量下降、睾丸发育中断、永久性性功能障碍、性别的自我认知障碍等；造成女性子宫癌变畸形、乳腺癌等；还可能造成儿童的免疫能力、智力和运动能力的永久性障碍，比如多动症、痴呆、免疫功能低下等二恶英类物质是目前已经认识的环境荷尔蒙中毒性最大的一种。环境激素通过环境介质和食物链进入人体或野生动物体内，干扰其内分泌系统和生殖功能系统，影响后代的生存和繁衍。 4.稠环芳烃稠环芳烃是在煤炭、汽油及木柴等物质燃烧过程中产生的烃的热解产物。其中以苯并芘的致癌性最强。食品若用烟熏、烧烤及烘焦等方法加工时，都会被苯并芘污染。此外，油脂在高温下热解，也会产生苯并(a)芘。食品最好不要直接用火焰烧烤。 5.添加剂引起的毒害为使食品在加工、储存中保持其营养及色、香、味，常需加入一些食品添加剂。食品添加剂引起毒害的原因有三方面：a.有的食品添加剂的转化物有毒，如赤藓红色素在储存中转变为萤光素。b.食品添加剂中的杂质污染，“森永”牌奶粉经化验发现奶粉中含As量极高，As的来源是由于加入奶粉中的稳定剂Na2HPO4中含As严重超标c.某些食品添加剂的特殊生理效应，食品中常加入一些营养物质作为强化剂，例如维生素类，但近年来发现好几种维生素摄食过多会引起中毒。 五、环境污染造成的食品污染环境污染造成的食品污染物来自两方面：一方面是工业废物污染了水源、土壤和大气，最后在动植物体内富集起来；另一方面是农业中大量施用农药，因农药残留而造成食物污染。1.多氯联苯：多氯联苯在油墨、纸、塑料及橡胶中都作为添加剂而使用，它在食物链中的积累是由于其高度稳定性及其在脂肪中的高溶解度所致。鱼是人体摄入多氯联苯的主要来源。 重金属工业废水中的无机汞在自然生物过程中变成神经毒素甲基汞，它先在鱼体内积聚，再进入人体，50年代在日本水俣发生的水俣病，症状为感觉障碍、运动失调、神智错乱、以至死亡，就是甲基汞引起的。铅主要损害神经系统、造血器官和肾脏，从而引起头痛、肌肉及关节酸痛、便秘及腹泻、贫血等。镉中毒的症状为严重的全身性疼痛及骨质畸形-----即日本的痛痛病。 砷中毒：食品中砷含量过多也是引起砷中毒的重要原因。如日本的砷乳中毒，曾引起12131人中毒，130人死亡。人长期从受污染的食品中摄入少量砷化物，年长日久，砷在体内慢慢蓄积，引起慢性中毒。例如台湾西海岸曾发生的“黑足病”，就是长期饮用高砷水(达1.2—2.0mg/L)所致的慢性中毒的结果．另外，土壤中砷含量过高，也会造成环境中各类食品的污染。 三价砷的毒大于五价砷。在体内，砷可与细胞内巯基酶结合而使其失去活性，从而影响组织的新陈代谢，引起细胞死亡。也可使神经细胞代谢障碍，造成神经系统病变。砷对消化道有腐蚀作用，接触部位可产生急性炎症、出血与坏死；砷吸收后，可麻痹血管运动中枢，可直接作用于毛细血管，使脏器的微血管发生麻痹、扩张和充血，以至血压下降。人体吸收的砷部分贮留于肝脏，引起肝细胞糖原消失；砷进入肠道，可引起腹泻，并可使心脏及脑组织缺血，引起虚脱，意识消失及痉挛等。砷在体内排出很慢，故易蓄积。'