生化生物化學(xué)酶

1、Enzymology第三章第三章 酶酶 學(xué)學(xué)公元前兩千多年，我國已有釀酒記載。公元前兩千多年，我國已有釀酒記載。一百余年前，一百余年前，Pasteur認(rèn)為發(fā)酵是酵母細(xì)胞生命活認(rèn)為發(fā)酵是酵母細(xì)胞生命活動(dòng)的結(jié)果。動(dòng)的結(jié)果。1878年，年，Khne首次提出首次提出Enzyme一詞。一詞。1897年，年，Eduard Buchner用不含細(xì)胞的酵母提取用不含細(xì)胞的酵母提取液，實(shí)現(xiàn)了發(fā)酵。液，實(shí)現(xiàn)了發(fā)酵。1926年，年，Sumner首次從刀豆中提純出脲酶結(jié)晶首次從刀豆中提純出脲酶結(jié)晶 (deoxyribozyme)。1982年，年，Cech首次發(fā)現(xiàn)首次發(fā)現(xiàn)RNA也具有酶的催化活性，也具有酶的催化活性，提

2、出核酶提出核酶(ribozyme)的概念。的概念。1995年，年，Jack W.Szostak研究室首先報(bào)道了具有研究室首先報(bào)道了具有DNA連接酶活性連接酶活性DNA片段，稱為脫氧核酶片段，稱為脫氧核酶(deoxyribozyme)。第一節(jié)第一節(jié)酶的分子結(jié)構(gòu)與功能酶的分子結(jié)構(gòu)與功能The Molecular Structure and Function of Enzyme單體酶單體酶(monomeric enzyme)：單一亞基構(gòu)成的酶：單一亞基構(gòu)成的酶 。寡聚酶寡聚酶(oligomeric enzyme)：由多個(gè)相同或不同亞基：由多個(gè)相同或不同亞基以非共價(jià)鍵連接組成的酶。以非共價(jià)鍵連接組成的

3、酶。多酶體系多酶體系(multienzyme system)：由幾種不同功能的酶：由幾種不同功能的酶彼此聚合形成多酶體系或稱多酶復(fù)合物。彼此聚合形成多酶體系或稱多酶復(fù)合物。多功能酶多功能酶(multifunctional enzyme)或串聯(lián)酶或串聯(lián)酶(tandem enzyme)：一些多酶體系在進(jìn)化過程中由于基因的融：一些多酶體系在進(jìn)化過程中由于基因的融合，多種不同催化功能存在于一條多肽鏈中，這類酶合，多種不同催化功能存在于一條多肽鏈中，這類酶稱為多功能酶。稱為多功能酶。蛋白質(zhì)部分：酶蛋白蛋白質(zhì)部分：酶蛋白 (apoenzyme) (apoenzyme)輔助因子輔助因子(cofactor)

4、(cofactor) 金屬離子金屬離子小分子有機(jī)化合物小分子有機(jī)化合物全酶全酶(holoenzyme)(holoenzyme)n結(jié)合酶結(jié)合酶 (conjugated enzyme)：由蛋白質(zhì)部分：由蛋白質(zhì)部分和非蛋白質(zhì)部分共同組成和非蛋白質(zhì)部分共同組成 的酶的酶酶蛋白決定反應(yīng)的特異性酶蛋白決定反應(yīng)的特異性輔助因子決定反應(yīng)的種類與性質(zhì)輔助因子決定反應(yīng)的種類與性質(zhì)輔助因子分類輔助因子分類（按其與酶蛋白結(jié)合的緊密程度）（按其與酶蛋白結(jié)合的緊密程度） 輔酶輔酶 (coenzyme):與酶蛋白結(jié)合疏松，可用透析或超濾的方與酶蛋白結(jié)合疏松，可用透析或超濾的方法除去。法除去。 輔基輔基 (prostheti

5、c group):與酶蛋白結(jié)合緊密，不能用透析或超濾的與酶蛋白結(jié)合緊密，不能用透析或超濾的方法除去。方法除去。n輔助因子多為小分子的有機(jī)化合物或金屬離子。輔助因子多為小分子的有機(jī)化合物或金屬離子。 作為輔助因子的有機(jī)化合物多為作為輔助因子的有機(jī)化合物多為B族維生素族維生素的衍生物或卟啉化合物的衍生物或卟啉化合物 它們在酶促反應(yīng)中主要參與傳遞電子、質(zhì)子它們在酶促反應(yīng)中主要參與傳遞電子、質(zhì)子（或基團(tuán)）或起運(yùn)載體作用（或基團(tuán)）或起運(yùn)載體作用轉(zhuǎn)移的基團(tuán)轉(zhuǎn)移的基團(tuán)小分子有機(jī)化合物（輔酶或輔基）小分子有機(jī)化合物（輔酶或輔基）名稱名稱所含的維生素所含的維生素氫原子（質(zhì)子）氫原子（質(zhì)子）NAD（煙酰胺腺嘌呤二

6、核苷（煙酰胺腺嘌呤二核苷酸，輔酶酸，輔酶I煙酰胺（維生素?zé)燉０罚ňS生素PP）之一）之一NADP（煙酰胺腺嘌呤二核（煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸，輔酶苷酸磷酸，輔酶II煙酰胺（維生素?zé)燉０罚ňS生素PP）之一）之一FMN（黃素單核苷酸）（黃素單核苷酸）維生素維生素B2（核黃素）（核黃素）FAD（黃素腺嘌呤二核苷酸）（黃素腺嘌呤二核苷酸）維生素維生素B2（核黃素）（核黃素）醛基醛基TPP（焦磷酸硫胺素）（焦磷酸硫胺素）維生素維生素B1（硫胺素）（硫胺素）?；；o酶輔酶A（CoA）泛酸泛酸硫辛酸硫辛酸硫辛酸硫辛酸烷基烷基鈷胺素輔酶類鈷胺素輔酶類維生素維生素B12二氧化碳二氧化碳生物素生物素生物素生物素氨

7、基氨基磷酸吡哆醛磷酸吡哆醛吡哆醛（維生素吡哆醛（維生素B6之一）之一）甲基、甲烯基、甲炔基、甲基、甲烯基、甲炔基、甲?；纫惶紗挝患柞；纫惶紗挝凰臍淙~酸四氫葉酸葉酸葉酸某些輔酶（輔基）在催化中的作用某些輔酶（輔基）在催化中的作用 金屬酶金屬酶(metalloenzyme) 金屬離子與酶結(jié)合緊密，提取過程中不易金屬離子與酶結(jié)合緊密，提取過程中不易丟失。丟失。 金屬激活酶金屬激活酶(metal-activated enzyme) 金屬離子為酶的活性所必需，但與酶的結(jié)金屬離子為酶的活性所必需，但與酶的結(jié)合不甚緊密。合不甚緊密。 n金屬離子是最多見的輔助因子金屬離子是最多見的輔助因子 金屬離子的作用

8、：金屬離子的作用： 參與催化反應(yīng)，傳遞電子；參與催化反應(yīng)，傳遞電子； 在酶與底物間起橋梁作用；在酶與底物間起橋梁作用； 穩(wěn)定酶的構(gòu)象；穩(wěn)定酶的構(gòu)象； 中和陰離子，降低反應(yīng)中的靜電斥力等。中和陰離子，降低反應(yīng)中的靜電斥力等。某些金屬酶和金屬激活酶某些金屬酶和金屬激活酶 金屬酶金屬酶金屬離子金屬離子 金屬激活酶金屬激活酶金屬離子金屬離子 過氧化氫酶過氧化氫酶Fe2+丙酮酸激酶丙酮酸激酶K+、 Mg2+ 過氧化物酶過氧化物酶Fe2+丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶Mn2+、Zn2+ 谷胱甘肽過氧化谷胱甘肽過氧化物酶物酶Se2+蛋白激酶蛋白激酶Mg2+、Mn2+ 固氮酶固氮酶Mo2+己糖激酶己糖激酶Mg2+核

9、糖核苷酸還原核糖核苷酸還原酶酶Mn2+磷脂酶磷脂酶CCa2+羧基肽酶羧基肽酶Zn2+細(xì)胞色素氧化酶細(xì)胞色素氧化酶Cu2+碳酸酐酶碳酸酐酶Zn2+脲酶脲酶Ni2+堿性磷酸酶堿性磷酸酶Mg2+檸檬酸合酶檸檬酸合酶K+二、酶的活性中心是酶分子中執(zhí)行二、酶的活性中心是酶分子中執(zhí)行其催化功能的部位其催化功能的部位酶的活性中心或活性部位（酶的活性中心或活性部位（active siteactive site）是酶分子中能與底物特異地結(jié)合并催化底物是酶分子中能與底物特異地結(jié)合并催化底物轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)物的具有特定三維結(jié)構(gòu)的區(qū)域。轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)物的具有特定三維結(jié)構(gòu)的區(qū)域。 n酶的活性中心酶的活性中心 (active cent

10、er)酶分子中氨基酸殘酶分子中氨基酸殘基側(cè)鏈的化學(xué)基團(tuán)中，基側(cè)鏈的化學(xué)基團(tuán)中，一些與酶活性密切相關(guān)一些與酶活性密切相關(guān)的化學(xué)基團(tuán)。的化學(xué)基團(tuán)。n必需基團(tuán)必需基團(tuán)(essential group) 活性中心內(nèi)的必需基團(tuán)活性中心內(nèi)的必需基團(tuán)結(jié)合基團(tuán)結(jié)合基團(tuán)(binding group)(binding group)與底物相結(jié)合與底物相結(jié)合催化基團(tuán)催化基團(tuán)(catalytic group)(catalytic group)催化底物轉(zhuǎn)變成產(chǎn)物催化底物轉(zhuǎn)變成產(chǎn)物 位于活性中心以外，維持酶活性中心應(yīng)有位于活性中心以外，維持酶活性中心應(yīng)有的空間構(gòu)象和（或）作為調(diào)節(jié)劑的結(jié)合部位所的空間構(gòu)象和（或）作為調(diào)節(jié)劑的

11、結(jié)合部位所必需。必需。 活性中心外的必需基團(tuán)活性中心外的必需基團(tuán)底底 物物 活性中心以外活性中心以外的必需基團(tuán)的必需基團(tuán)結(jié)合基團(tuán)結(jié)合基團(tuán)催化基團(tuán)催化基團(tuán) 活性中心活性中心 n溶菌酶的活性中心溶菌酶的活性中心 溶菌酶的活性中溶菌酶的活性中心是一裂隙，可心是一裂隙，可以容納肽多糖的以容納肽多糖的6個(gè)單糖基（個(gè)單糖基（A，B，C，D，E，F(xiàn)），），并與之形成氫鍵并與之形成氫鍵和和van derwaals力。力。 催化基團(tuán)是催化基團(tuán)是35位位Glu，52位位Asp； 101位位Asp和和108位位Trp是結(jié)合基團(tuán)。是結(jié)合基團(tuán)。同工酶同工酶 (isoenzyme)是指催化相同的化是指催化相同的化學(xué)反應(yīng)，

12、但酶蛋白的分子結(jié)構(gòu)、理化性質(zhì)學(xué)反應(yīng)，但酶蛋白的分子結(jié)構(gòu)、理化性質(zhì)乃至免疫學(xué)性質(zhì)不同的一組酶。乃至免疫學(xué)性質(zhì)不同的一組酶。n定義定義根據(jù)國際生化學(xué)會(huì)的建議，同工酶是由不同基根據(jù)國際生化學(xué)會(huì)的建議，同工酶是由不同基因編碼的多肽鏈，或由同一基因轉(zhuǎn)錄生成的不因編碼的多肽鏈，或由同一基因轉(zhuǎn)錄生成的不同同mRNAmRNA所翻譯的不同多肽鏈組成的蛋白質(zhì)。所翻譯的不同多肽鏈組成的蛋白質(zhì)。同工酶存在于同一種屬或同一個(gè)體的不同組織同工酶存在于同一種屬或同一個(gè)體的不同組織或同一細(xì)胞的不同亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)中，它使不同的或同一細(xì)胞的不同亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)中，它使不同的組織、器官和不同的亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)具有不同的代組織、器官和不同的亞細(xì)胞結(jié)

13、構(gòu)具有不同的代謝特征。這為同工酶用來診斷不同器官的疾病謝特征。這為同工酶用來診斷不同器官的疾病提供了理論依據(jù)。提供了理論依據(jù)。 HHHHHHH MHHMMHMMMMMMMLDH1 (H4)LDH2(H3M) LDH3(H2M2)LDH4(HM3)LDH5 (M4)乳酸脫氫酶的同工酶乳酸脫氫酶的同工酶n舉例舉例 1LDH同工酶同工酶紅細(xì)胞紅細(xì)胞白細(xì)胞白細(xì)胞血清血清骨骼肌骨骼肌心肌心肌肺肺腎腎肝肝脾脾LDH1 （H4）431227.10731443210LDH2 （H3M）444934.70243444425LDH3（H2M2）123320.95335121110LDH4 （HM3）1611.71

14、60512720LDH5 （M4）005.7790120565人體各組織器官人體各組織器官LDHLDH同工酶譜（活性同工酶譜（活性%） 檢測組織器官同工酶的變化有重要的臨床意義檢測組織器官同工酶的變化有重要的臨床意義 在代謝調(diào)節(jié)上起著在代謝調(diào)節(jié)上起著重要的作用；重要的作用；用于解釋發(fā)育過程用于解釋發(fā)育過程中階段特有的代謝特征；中階段特有的代謝特征；同工酶譜的改變有同工酶譜的改變有助于對(duì)疾病的診斷；助于對(duì)疾病的診斷；同工酶可以作為遺同工酶可以作為遺傳標(biāo)志，用于遺傳分析傳標(biāo)志，用于遺傳分析研究。研究。心肌梗死和肝病病人血清心肌梗死和肝病病人血清LDHLDH同工酶譜的變化同工酶譜的變化1 1酶酶活活

15、性性心肌梗死酶譜心肌梗死酶譜正常酶譜正常酶譜急性肝炎酶譜急性肝炎酶譜2 23 34 45 5n舉例舉例 2 CK1(BB) CK2(MB) CK3(MM)腦腦 心肌心肌 骨骼肌骨骼肌肌酸激酶肌酸激酶 (creatine kinase, CK) 同工酶同工酶CK2常作為臨床早期診斷心肌梗死的一項(xiàng)生化指標(biāo)常作為臨床早期診斷心肌梗死的一項(xiàng)生化指標(biāo) 第二節(jié)第二節(jié) 酶的工作原理酶的工作原理The Mechanism of Enzyme The Mechanism of Enzyme ActionAction 在反應(yīng)前后沒有質(zhì)和量的變化；在反應(yīng)前后沒有質(zhì)和量的變化； 只能催化熱力學(xué)允許的化學(xué)反應(yīng)；只能催化

16、熱力學(xué)允許的化學(xué)反應(yīng)； 只能加速可逆反應(yīng)的進(jìn)程，而不改變反應(yīng)只能加速可逆反應(yīng)的進(jìn)程，而不改變反應(yīng)的平衡點(diǎn)。的平衡點(diǎn)。n酶與一般催化劑的共同點(diǎn)：酶與一般催化劑的共同點(diǎn)：（一）酶對(duì)底物具有極高的效率（一）酶對(duì)底物具有極高的效率 酶的催化效率通常比非催化反應(yīng)高酶的催化效率通常比非催化反應(yīng)高1081020倍，比一般催化劑高倍，比一般催化劑高1071013倍。倍。酶的催化不需要較高的反應(yīng)溫度。酶的催化不需要較高的反應(yīng)溫度。酶和一般催化劑加速反應(yīng)的機(jī)理都是降低反應(yīng)酶和一般催化劑加速反應(yīng)的機(jī)理都是降低反應(yīng)的活化能的活化能(activation energy)。酶比一般催化劑。酶比一般催化劑更有效地降低反應(yīng)的

17、活化能。更有效地降低反應(yīng)的活化能。底物底物催化劑催化劑反應(yīng)溫度反應(yīng)溫度（）速率常數(shù)速率常數(shù)苯酰胺苯酰胺H+522.410-6OH-538.510-6-胰凝乳蛋白酶胰凝乳蛋白酶2514.9尿素尿素H+627.410-7脲酶脲酶215.0106H2O2Fe2+5622某些酶與一般催化劑催化效率的比較某些酶與一般催化劑催化效率的比較 一種酶僅作用于一種或一類化合物，一種酶僅作用于一種或一類化合物，或一定的化學(xué)鍵，催化一定的化學(xué)反應(yīng)并或一定的化學(xué)鍵，催化一定的化學(xué)反應(yīng)并生成一定的產(chǎn)物。酶的這種特性稱為酶的生成一定的產(chǎn)物。酶的這種特性稱為酶的特異性或?qū)Ｒ恍浴Ｌ禺愋曰驅(qū)Ｒ恍?。n酶的特異性酶的特異性 (sp

18、ecificity)（二）酶對(duì)底物具有高度的特異性（二）酶對(duì)底物具有高度的特異性n根據(jù)酶對(duì)底物選擇的特點(diǎn)，酶的特異性可分根據(jù)酶對(duì)底物選擇的特點(diǎn)，酶的特異性可分為兩種類型為兩種類型 ：1.絕對(duì)專一性絕對(duì)專一性(absolute specificity)只能作用于特定結(jié)構(gòu)的底物，進(jìn)行一種專一的反應(yīng)，只能作用于特定結(jié)構(gòu)的底物，進(jìn)行一種專一的反應(yīng)，生成一種特定結(jié)構(gòu)的產(chǎn)物生成一種特定結(jié)構(gòu)的產(chǎn)物 。如脲酶僅能催化尿素水解。如脲酶僅能催化尿素水解生成生成CO2和和NH3。 有些具有絕對(duì)專一性的酶可以區(qū)分光學(xué)異構(gòu)體和立有些具有絕對(duì)專一性的酶可以區(qū)分光學(xué)異構(gòu)體和立體異構(gòu)體，只能催化一種光學(xué)異構(gòu)體或立體異構(gòu)體進(jìn)行

19、體異構(gòu)體，只能催化一種光學(xué)異構(gòu)體或立體異構(gòu)體進(jìn)行反應(yīng)。例如乳酸脫氫酶僅催化反應(yīng)。例如乳酸脫氫酶僅催化L-乳酸脫氫生成丙酮酸，乳酸脫氫生成丙酮酸，而對(duì)而對(duì)D-乳酸無作用。乳酸無作用。 2.相對(duì)專一性相對(duì)專一性(relative specificity) 有些酶對(duì)底物的專一性不是依據(jù)整個(gè)底物分子結(jié)構(gòu)，有些酶對(duì)底物的專一性不是依據(jù)整個(gè)底物分子結(jié)構(gòu)，而是依據(jù)底物分子中的特定的化學(xué)鍵或特定的基團(tuán)，因而而是依據(jù)底物分子中的特定的化學(xué)鍵或特定的基團(tuán)，因而可以作用于含有相同化學(xué)鍵或化學(xué)基團(tuán)的一類化合物。例可以作用于含有相同化學(xué)鍵或化學(xué)基團(tuán)的一類化合物。例如，消化系統(tǒng)中的蛋白酶僅對(duì)蛋白質(zhì)中肽鍵的氨基酸殘基如，消

20、化系統(tǒng)中的蛋白酶僅對(duì)蛋白質(zhì)中肽鍵的氨基酸殘基種類有選擇性，而對(duì)具體的底物蛋白質(zhì)種類無嚴(yán)格要求種類有選擇性，而對(duì)具體的底物蛋白質(zhì)種類無嚴(yán)格要求 。 （三）酶的活性與酶量具有可調(diào)節(jié)性（三）酶的活性與酶量具有可調(diào)節(jié)性酶促反應(yīng)受多種因素的調(diào)控，以適應(yīng)機(jī)體酶促反應(yīng)受多種因素的調(diào)控，以適應(yīng)機(jī)體對(duì)不斷變化的內(nèi)外環(huán)境和生命活動(dòng)的需要。對(duì)不斷變化的內(nèi)外環(huán)境和生命活動(dòng)的需要。磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1的活性受的活性受AMP的別構(gòu)激的別構(gòu)激活，而受活，而受ATP的別構(gòu)抑制。的別構(gòu)抑制。胰島素誘導(dǎo)胰島素誘導(dǎo)HMG-CoA還原酶的合成，而還原酶的合成，而膽固醇則阻遏該酶合成。膽固醇則阻遏該酶合成。 例例:（四）酶具有

21、不穩(wěn)定性（四）酶具有不穩(wěn)定性酶的化學(xué)本質(zhì)主要是蛋白質(zhì)。在某些理化酶的化學(xué)本質(zhì)主要是蛋白質(zhì)。在某些理化因素（如高溫、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿等）的作用下，酶因素（如高溫、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿等）的作用下，酶會(huì)發(fā)生變性而失去催化活性。因此，酶促反應(yīng)會(huì)發(fā)生變性而失去催化活性。因此，酶促反應(yīng)往往都是在常溫、常壓和接近中性的條件下進(jìn)往往都是在常溫、常壓和接近中性的條件下進(jìn)行的。行的。（一）酶比一般催化劑更有效地降低反應(yīng)活化能（一）酶比一般催化劑更有效地降低反應(yīng)活化能酶和一般催化劑一樣，加速反應(yīng)的作酶和一般催化劑一樣，加速反應(yīng)的作用都是通過降低反應(yīng)的活化能用都是通過降低反應(yīng)的活化能 (activation energy) 實(shí)現(xiàn)的

22、。實(shí)現(xiàn)的。 活化能：底物分子從基態(tài)轉(zhuǎn)變到過渡活化能：底物分子從基態(tài)轉(zhuǎn)變到過渡態(tài)所需的能量。態(tài)所需的能量。反應(yīng)總能量改變反應(yīng)總能量改變 非催化反應(yīng)活化能非催化反應(yīng)活化能 酶促反應(yīng)酶促反應(yīng) 活化能活化能 一般催化劑催一般催化劑催化反應(yīng)的活化能化反應(yīng)的活化能 能能量量 反反 應(yīng)應(yīng) 過過 程程 底物底物 產(chǎn)物產(chǎn)物 酶促反應(yīng)活化能的改變酶促反應(yīng)活化能的改變 （二）酶與底物結(jié)合形成中間產(chǎn)物（二）酶與底物結(jié)合形成中間產(chǎn)物 酶底物復(fù)合物酶底物復(fù)合物E + SE + PES1. 誘導(dǎo)契合作用使酶與底物密切結(jié)合誘導(dǎo)契合作用使酶與底物密切結(jié)合酶與底物相互接近時(shí)，其結(jié)構(gòu)相互誘導(dǎo)、相酶與底物相互接近時(shí)，其結(jié)構(gòu)相互誘導(dǎo)、

23、相互變形和相互適應(yīng)，進(jìn)而相互結(jié)合。這一過互變形和相互適應(yīng)，進(jìn)而相互結(jié)合。這一過程稱為酶程稱為酶- -底物結(jié)合的誘導(dǎo)契合底物結(jié)合的誘導(dǎo)契合(induced-fit) (induced-fit) 。羧肽酶的誘導(dǎo)契合模式羧肽酶的誘導(dǎo)契合模式 底物底物2. 鄰近效應(yīng)與定向排列使諸底物正確定位于酶的活鄰近效應(yīng)與定向排列使諸底物正確定位于酶的活性中心性中心 酶在反應(yīng)中將諸底物結(jié)合到酶的活性中心，使它酶在反應(yīng)中將諸底物結(jié)合到酶的活性中心，使它們相互接近并形成有利于反應(yīng)的正確定向關(guān)系。們相互接近并形成有利于反應(yīng)的正確定向關(guān)系。這種鄰近效應(yīng)這種鄰近效應(yīng)(proximity effect)與定向排列與定向排列(o

24、rientation arrange)實(shí)際上是將分子間的反應(yīng)變實(shí)際上是將分子間的反應(yīng)變成類似于分子內(nèi)的反應(yīng)，從而提高反應(yīng)速率。成類似于分子內(nèi)的反應(yīng)，從而提高反應(yīng)速率。 n鄰近效應(yīng)與定向排列：鄰近效應(yīng)與定向排列：酶的活性中心多是酶分子內(nèi)部的疏水酶的活性中心多是酶分子內(nèi)部的疏水“口袋口袋”，酶反應(yīng)在此疏水環(huán)境中進(jìn)行，使底物分子脫溶劑酶反應(yīng)在此疏水環(huán)境中進(jìn)行，使底物分子脫溶劑化化 (desolvation)，排除周圍大量水分子對(duì)酶和底，排除周圍大量水分子對(duì)酶和底物分子中功能基團(tuán)的干擾性吸引和排斥，防止水物分子中功能基團(tuán)的干擾性吸引和排斥，防止水化膜的形成，利于底物與酶分子的密切接觸和結(jié)化膜的形成，利

25、于底物與酶分子的密切接觸和結(jié)合。這種現(xiàn)象稱為表面效應(yīng)合。這種現(xiàn)象稱為表面效應(yīng)(surface effect)。 3. 表面效應(yīng)使底物分子去溶劑化表面效應(yīng)使底物分子去溶劑化胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶和彈性蛋白酶活性中心胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶和彈性蛋白酶活性中心“口袋口袋” （三）酶的催化機(jī)制呈多元催化作用（三）酶的催化機(jī)制呈多元催化作用1）親核催化作用）親核催化作用(nucleophilic catalysis) 2）共價(jià)催化作用）共價(jià)催化作用(covalent catalysis) 3）親電催化（）親電催化（electrophilic catalysis） 1.酸酸-堿催化作用（堿催化作用（gen

26、eral acid-base catalysis） 2.親核催化和親電子催化作用親核催化和親電子催化作用 胰凝乳蛋白酶的共價(jià)催化和酸胰凝乳蛋白酶的共價(jià)催化和酸-堿催化機(jī)制堿催化機(jī)制 第三節(jié)第三節(jié)酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)Kinetics of Enzyme-Kinetics of Enzyme-Catalyzed Reaction Catalyzed Reaction n酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)：研究各種因素對(duì)酶促反應(yīng)酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)：研究各種因素對(duì)酶促反應(yīng)速率的影響，并加以定量的闡述。速率的影響，并加以定量的闡述。n影響因素包括：酶濃度、底物濃度、影響因素包括：酶濃度、底物濃度、pH、溫、溫度、抑制劑

27、、激活劑等。度、抑制劑、激活劑等。一、底物濃度對(duì)反應(yīng)速率影響的作圖呈一、底物濃度對(duì)反應(yīng)速率影響的作圖呈矩形雙曲線矩形雙曲線在其他因素不變在其他因素不變的情況下，底物濃度的情況下，底物濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響呈對(duì)反應(yīng)速率的影響呈矩形雙曲線關(guān)系。矩形雙曲線關(guān)系。當(dāng)?shù)孜餄舛容^低時(shí)：當(dāng)?shù)孜餄舛容^低時(shí)：反應(yīng)速率與底物濃度成正比；反應(yīng)為反應(yīng)速率與底物濃度成正比；反應(yīng)為一級(jí)反應(yīng)。一級(jí)反應(yīng)。隨著底物濃度的增高：隨著底物濃度的增高：反應(yīng)速率不再成正比例加速；反應(yīng)為反應(yīng)速率不再成正比例加速；反應(yīng)為混合級(jí)反應(yīng)。混合級(jí)反應(yīng)。當(dāng)?shù)孜餄舛雀哌_(dá)一定程度：當(dāng)?shù)孜餄舛雀哌_(dá)一定程度：反應(yīng)速率不再增加，達(dá)最大速率；反反應(yīng)速率不再增加，

28、達(dá)最大速率；反應(yīng)為零級(jí)反應(yīng)應(yīng)為零級(jí)反應(yīng) 單底物、單產(chǎn)物反應(yīng)；單底物、單產(chǎn)物反應(yīng)； 酶促反應(yīng)速率一般在規(guī)定的反應(yīng)條件下，用酶促反應(yīng)速率一般在規(guī)定的反應(yīng)條件下，用單位時(shí)間內(nèi)底物的消耗量和產(chǎn)物的生成量來單位時(shí)間內(nèi)底物的消耗量和產(chǎn)物的生成量來表示；表示； 反應(yīng)速率取其初速率，即底物的消耗量很小反應(yīng)速率取其初速率，即底物的消耗量很?。ㄒ话阍冢ㄒ话阍?以內(nèi)）時(shí)的反應(yīng)速率以內(nèi)）時(shí)的反應(yīng)速率 底物濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于酶濃度。底物濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于酶濃度。n研究前提：研究前提：中間產(chǎn)物中間產(chǎn)物 解釋酶促反應(yīng)中底物濃度和反應(yīng)速率關(guān)系的解釋酶促反應(yīng)中底物濃度和反應(yīng)速率關(guān)系的最合理學(xué)說是中間產(chǎn)物學(xué)說：最合理學(xué)說是中間產(chǎn)物學(xué)說： E

29、 + S k1k2k3ESE + P 1913年年Michaelis和和Menten提出反應(yīng)速率與底物提出反應(yīng)速率與底物濃度關(guān)系的數(shù)學(xué)方程式，即米曼氏方程式，簡濃度關(guān)系的數(shù)學(xué)方程式，即米曼氏方程式，簡稱米氏方程式稱米氏方程式 (Michaelis equation)。S：底物濃度：底物濃度V：不同：不同S時(shí)的反應(yīng)速率時(shí)的反應(yīng)速率Vmax：最大反應(yīng)速率：最大反應(yīng)速率(maximum velocity) m：米氏常數(shù)：米氏常數(shù)(Michaelis constant) VmaxS Km + S 1. E與與S形成形成ES復(fù)合物的反應(yīng)是快速平衡反應(yīng)，復(fù)合物的反應(yīng)是快速平衡反應(yīng)，而而ES分解為分解為E及

30、及P的反應(yīng)為慢反應(yīng)，反應(yīng)速率的反應(yīng)為慢反應(yīng)，反應(yīng)速率取決于慢反應(yīng)即取決于慢反應(yīng)即 V = k3ES。 (1)2. S的總濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于的總濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于E的總濃度，因此在反應(yīng)的的總濃度，因此在反應(yīng)的初始階段，初始階段，S的濃度可認(rèn)為不變即的濃度可認(rèn)為不變即S =St。 米曼氏方程式推導(dǎo)基于兩個(gè)假設(shè)：米曼氏方程式推導(dǎo)基于兩個(gè)假設(shè)：n米曼氏方程式推導(dǎo)過程：米曼氏方程式推導(dǎo)過程：ES的生成速率的生成速率 = ES的分解速率的分解速率k2+k3= Km （米氏常數(shù)）（米氏常數(shù)） k1令：令：則則(2)(2)變?yōu)樽優(yōu)? (Et: (EtES) S = Km ESES) S = Km ES(2)=(EtES)

31、Sk2+k3ES k1整理得：整理得：k1 (EtES) S = k2 ES + k3 ES 當(dāng)反應(yīng)處于穩(wěn)態(tài)時(shí)：當(dāng)反應(yīng)處于穩(wěn)態(tài)時(shí)：當(dāng)?shù)孜餄舛群芨撸瑢⒚傅幕钚灾行娜匡柡蜁r(shí)，當(dāng)?shù)孜餄舛群芨撸瑢⒚傅幕钚灾行娜匡柡蜁r(shí)，即即Et =ES，反應(yīng)達(dá)最大速率，反應(yīng)達(dá)最大速率Vmax = k3ES = k3Et (5)ES = EtSKm + S(3) 整理得整理得: :將將(5)(5)代入代入(4)(4)得米氏方程式：得米氏方程式：Vmax S Km + S V = 將將(3)(3)代入代入(1) (1) 得得k3EtS Km + S (4) V = （二）（二）Km與與Vm是重要的酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)是重

32、要的酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)1Km值等于酶促反應(yīng)速率為最大反應(yīng)速率一半值等于酶促反應(yīng)速率為最大反應(yīng)速率一半時(shí)的底物濃度時(shí)的底物濃度 Km = S 2=Km + S Vmax VmaxS2Km值是酶的特征性常數(shù)值是酶的特征性常數(shù) Km值的大小并非固定不變，它與酶的結(jié)值的大小并非固定不變，它與酶的結(jié)構(gòu)、底物結(jié)構(gòu)、反應(yīng)環(huán)境的構(gòu)、底物結(jié)構(gòu)、反應(yīng)環(huán)境的pH、溫度和離子、溫度和離子強(qiáng)度有關(guān)，而與酶濃度無關(guān)。酶的強(qiáng)度有關(guān)，而與酶濃度無關(guān)。酶的Km值多在值多在10-610-2mol/L的范圍。的范圍。 酶酶 底物底物 Km（mol/L）己糖激酶（腦）己糖激酶（腦）ATP4 104D-葡萄糖葡萄糖5 105D-果糖果

33、糖1.5 103碳酸酐酶碳酸酐酶HCO32.6 102胰凝乳蛋白酶胰凝乳蛋白酶甘氨酰酪氨酰甘氨酸甘氨酰酪氨酰甘氨酸1.08 101N-苯甲酰酪氨酰胺苯甲酰酪氨酰胺2.5 103 -半乳糖苷酶半乳糖苷酶D-乳糖乳糖4.0 103過氧化氫酶過氧化氫酶H2O22.5 102溶菌酶溶菌酶己己-N-乙酰氨基葡糖乙酰氨基葡糖6.0 103某些酶對(duì)其底物的某些酶對(duì)其底物的Km 3Km在一定條件下可表示酶對(duì)底物的親和力在一定條件下可表示酶對(duì)底物的親和力 Km越大，表示酶對(duì)底物的親和力越?。辉酱?，表示酶對(duì)底物的親和力越小；Km越小，酶對(duì)底物的親和力越大。越小，酶對(duì)底物的親和力越大。 4Vmax是酶被底物完全飽和

34、時(shí)的反應(yīng)速率是酶被底物完全飽和時(shí)的反應(yīng)速率 當(dāng)所有的酶均與底物形成當(dāng)所有的酶均與底物形成ES時(shí)（即時(shí)（即ES = Et），反應(yīng)速率達(dá)到最大，即），反應(yīng)速率達(dá)到最大，即Vmax = k3 Et。 5酶的轉(zhuǎn)換數(shù)酶的轉(zhuǎn)換數(shù) 當(dāng)酶被底物完全飽和時(shí)（當(dāng)酶被底物完全飽和時(shí)（Vmax），單位），單位時(shí)間內(nèi)每個(gè)酶分子（或活性中心）催化底物轉(zhuǎn)時(shí)間內(nèi)每個(gè)酶分子（或活性中心）催化底物轉(zhuǎn)變成產(chǎn)物的分子數(shù)稱為酶的轉(zhuǎn)換數(shù)（變成產(chǎn)物的分子數(shù)稱為酶的轉(zhuǎn)換數(shù)（turnover number），單位是），單位是s-1。 酶的轉(zhuǎn)換數(shù)可用來表示酶的催化效率。酶的轉(zhuǎn)換數(shù)可用來表示酶的催化效率。1. 雙倒數(shù)作圖法雙倒數(shù)作圖法(doubl

35、e reciprocal plot)，又稱為，又稱為 林林-貝氏貝氏(Lineweaver- Burk)作圖法作圖法（林貝氏方程）（林貝氏方程）（三）（三）m值與值與max常通過林常通過林-貝氏作圖法求取貝氏作圖法求取 -1/Km2. Hanes作圖法作圖法-Km 在酶促反應(yīng)系統(tǒng)中，當(dāng)?shù)孜餄舛却蟠蟪^酶的在酶促反應(yīng)系統(tǒng)中，當(dāng)?shù)孜餄舛却蟠蟪^酶的濃度，酶被底物飽和時(shí)，反應(yīng)速率達(dá)最大速率。濃度，酶被底物飽和時(shí)，反應(yīng)速率達(dá)最大速率。此時(shí)，反應(yīng)速率和酶濃度變化呈正比關(guān)系。此時(shí)，反應(yīng)速率和酶濃度變化呈正比關(guān)系。當(dāng)當(dāng)SE，酶可被，酶可被底物飽和的情況下，反底物飽和的情況下，反應(yīng)速率與酶濃度成正比。應(yīng)速率與

36、酶濃度成正比。關(guān)系式為：關(guān)系式為：V = k3 E0 VE當(dāng)當(dāng)SE時(shí)，時(shí)，Vmax = k3 E酶濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響酶濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響溫度對(duì)酶促反應(yīng)速率具有雙重影響。溫度對(duì)酶促反應(yīng)速率具有雙重影響。 酶促反應(yīng)速率最快時(shí)反應(yīng)體系的溫度稱為酶酶促反應(yīng)速率最快時(shí)反應(yīng)體系的溫度稱為酶促反應(yīng)的最適溫度促反應(yīng)的最適溫度(optimum temperature)。n溫度對(duì)酶活溫度對(duì)酶活性的影響性的影響酶的最適溫度不是酶的特征性常數(shù)，它與反酶的最適溫度不是酶的特征性常數(shù)，它與反應(yīng)進(jìn)行的時(shí)間有關(guān)。應(yīng)進(jìn)行的時(shí)間有關(guān)。酶的活性雖然隨溫度的下降而降低，但低溫酶的活性雖然隨溫度的下降而降低，但低溫一般不使酶破壞。

37、溫度回升后，酶又恢復(fù)其一般不使酶破壞。溫度回升后，酶又恢復(fù)其活性?；钚浴?四、四、pH通過改變酶和底物分子解離狀態(tài)通過改變酶和底物分子解離狀態(tài)影響酶促反應(yīng)速率影響酶促反應(yīng)速率酶催化活性最高時(shí)反應(yīng)體系的酶催化活性最高時(shí)反應(yīng)體系的pH稱為酶促反應(yīng)稱為酶促反應(yīng)的最適的最適pH (optimum pH)。 npH對(duì)某些酶對(duì)某些酶活性的影響活性的影響最適最適pH不是酶的特征性常數(shù)，它受底物濃不是酶的特征性常數(shù)，它受底物濃度、緩沖液種類與濃度、以及酶純度等因度、緩沖液種類與濃度、以及酶純度等因素的影響。素的影響。 五、抑制劑可降低酶促反應(yīng)速率五、抑制劑可降低酶促反應(yīng)速率n酶的抑制劑酶的抑制劑(inhibi

38、tor)n酶的抑制區(qū)別于酶的變性：酶的抑制區(qū)別于酶的變性： 抑制劑對(duì)酶有一定選擇性抑制劑對(duì)酶有一定選擇性 引起變性的因素對(duì)酶沒有選擇性引起變性的因素對(duì)酶沒有選擇性凡能使酶的催化活性下降而不引起酶蛋白凡能使酶的催化活性下降而不引起酶蛋白 變性的物質(zhì)稱為酶的抑制劑。變性的物質(zhì)稱為酶的抑制劑。n抑制作用的類型抑制作用的類型不可逆性抑制不可逆性抑制 (irreversible inhibition)可逆性抑制可逆性抑制 (reversible inhibition)競爭性抑制競爭性抑制 (competitive inhibition) (competitive inhibition)非競爭性抑制非競爭

39、性抑制 ( petitive inhibition) ( petitive inhibition)反競爭性抑制反競爭性抑制 ( petitive inhibition) ( petitive inhibition)根據(jù)抑制劑和酶結(jié)合的緊密程度不同，根據(jù)抑制劑和酶結(jié)合的緊密程度不同，酶的抑制作用分為：酶的抑制作用分為： 有機(jī)磷化合物有機(jī)磷化合物 羥基酶羥基酶解毒解毒 - - - - - - 解磷定解磷定(PAM)(PAM)重金屬離子及砷化合物重金屬離子及砷化合物 巰基酶巰基酶解毒解毒 - - - - - - 二巰基丙醇二巰基丙醇(BAL) (BAL) n概念概念n舉例舉例抑制劑通常以共價(jià)鍵與酶活

40、性中心的抑制劑通常以共價(jià)鍵與酶活性中心的必需基團(tuán)相結(jié)合，使酶失活。此類抑制劑必需基團(tuán)相結(jié)合，使酶失活。此類抑制劑不能用透析、超濾等方法予以去除。不能用透析、超濾等方法予以去除。 ROROPOX+HOEROROPOOE+HX有機(jī)磷化合物有機(jī)磷化合物羥基酶羥基酶失活的酶失活的酶酸酸* * 膽堿酯酶膽堿酯酶* * 解毒劑解毒劑如：解磷定（碘化醛肟甲基吡啶，如：解磷定（碘化醛肟甲基吡啶，PAMPAM） 阿托品阿托品* * 路易斯氣與糜爛性毒劑路易斯氣與糜爛性毒劑ClAsClCHCHCl+ ESHSHESAsSCHCHCl+2HCl路易士氣路易士氣巰基酶巰基酶失活的酶失活的酶酸酸失活的酶失活的酶BAL巰

41、基酶巰基酶BAL與砷劑結(jié)合物與砷劑結(jié)合物ESSAsCHCHCl+CH2SHCHSHCH2OHESHSH+CH2SCHSCH2OHAsCHCHCl競爭性抑制競爭性抑制非競爭性抑制非競爭性抑制反競爭性抑制反競爭性抑制 n類型類型n概念概念抑制劑通常以非共價(jià)鍵與酶或酶抑制劑通常以非共價(jià)鍵與酶或酶- -底物底物復(fù)合物可逆性結(jié)合，使酶的活性降低或消失；復(fù)合物可逆性結(jié)合，使酶的活性降低或消失；抑制劑可用透析、超濾等方法除去。抑制劑可用透析、超濾等方法除去。抑制劑與底物的結(jié)構(gòu)相似，能與底物競抑制劑與底物的結(jié)構(gòu)相似，能與底物競爭酶的活性中心，從而阻礙酶與底物形成中爭酶的活性中心，從而阻礙酶與底物形成中間產(chǎn)物間

42、產(chǎn)物 ，這種抑制作用稱為競爭性抑制作用。，這種抑制作用稱為競爭性抑制作用。n反應(yīng)模式反應(yīng)模式+ESIESEIPEEn特點(diǎn)特點(diǎn)抑制程度取決于抑制程度取決于抑制劑與酶的相對(duì)抑制劑與酶的相對(duì)親和力及底物濃度；親和力及底物濃度；I與與S結(jié)構(gòu)類似，競結(jié)構(gòu)類似，競爭酶的活性中心；爭酶的活性中心；動(dòng) 力 學(xué) 特 點(diǎn) ：動(dòng) 力 學(xué) 特 點(diǎn) ：Vmax不變，表觀不變，表觀Km增大。增大。 抑制劑抑制劑 無抑制劑無抑制劑1/V 1/S VSmaxVIK(1) SmKiiKI111m(1)VVKSVmaxmaxn舉例舉例丙二酸與琥珀酸競爭琥珀酸脫氫酶丙二酸與琥珀酸競爭琥珀酸脫氫酶COOH CH2 CH2COOH C

43、OOH COOH CH2 丙二酸丙二酸琥珀酸琥珀酸琥珀酸脫氫酶琥珀酸脫氫酶FADFADH2延胡索酸延胡索酸磺胺類藥物的抑菌機(jī)制磺胺類藥物的抑菌機(jī)制與對(duì)氨基苯甲酸競爭二氫葉酸合成酶與對(duì)氨基苯甲酸競爭二氫葉酸合成酶二氫蝶呤啶二氫蝶呤啶 對(duì)氨基苯甲酸對(duì)氨基苯甲酸 谷氨酸谷氨酸二氫葉酸二氫葉酸合成酶合成酶二氫葉酸二氫葉酸COOH H2N SO2NHR H2N 磺磺 胺胺 類類 藥藥 物物有些抑制劑與酶活性中心外的必需基團(tuán)相有些抑制劑與酶活性中心外的必需基團(tuán)相結(jié)合，不影響酶與底物的結(jié)合，酶和底物的結(jié)結(jié)合，不影響酶與底物的結(jié)合，酶和底物的結(jié)合也不影響酶與抑制劑的結(jié)合。底物和抑制劑合也不影響酶與抑制劑的結(jié)合

44、。底物和抑制劑之間無競爭關(guān)系。但酶之間無競爭關(guān)系。但酶-底物底物-抑制劑復(fù)合物抑制劑復(fù)合物(ESI)不能進(jìn)一步釋放出產(chǎn)物。這種抑制作用稱不能進(jìn)一步釋放出產(chǎn)物。這種抑制作用稱作非競爭性抑制作用。作非競爭性抑制作用。n反應(yīng)模式反應(yīng)模式+ S S+ S S+ESIEIEESEPn特點(diǎn)特點(diǎn)抑制劑與酶活性中抑制劑與酶活性中心外的必需基團(tuán)結(jié)心外的必需基團(tuán)結(jié)合，底物與抑制劑合，底物與抑制劑之間無競爭關(guān)系；之間無競爭關(guān)系；抑制程度取決于抑抑制程度取決于抑制劑的濃度；制劑的濃度；動(dòng) 力 學(xué) 特 點(diǎn) ：動(dòng) 力 學(xué) 特 點(diǎn) ：Vmax降低，表觀降低，表觀Km不變。不變。 抑制劑抑制劑1 / V 1/S 無抑制劑無抑

45、制劑 iiKI11I1m(1)(1)VVKSVKmaxmax抑制劑僅與酶和底物形成的中間產(chǎn)物抑制劑僅與酶和底物形成的中間產(chǎn)物(ES)結(jié)合，使中間產(chǎn)物結(jié)合，使中間產(chǎn)物ES的量下降。這樣，既減少的量下降。這樣，既減少從中間產(chǎn)物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物的量，也同時(shí)減少從中從中間產(chǎn)物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物的量，也同時(shí)減少從中間產(chǎn)物解離出游離酶和底物的量。這種抑制作間產(chǎn)物解離出游離酶和底物的量。這種抑制作用稱為反競爭性抑制作用。用稱為反競爭性抑制作用。n定義定義3.3.反競爭性抑制劑的結(jié)合位點(diǎn)由底物誘導(dǎo)產(chǎn)生反競爭性抑制劑的結(jié)合位點(diǎn)由底物誘導(dǎo)產(chǎn)生 n反應(yīng)模式反應(yīng)模式+ESESESIEPn特點(diǎn)：特點(diǎn)：抑制劑只與酶底抑制劑只與酶底物復(fù)

46、合物結(jié)合；物復(fù)合物結(jié)合；抑制程度取決與抑制程度取決與抑制劑的濃度及底抑制劑的濃度及底物的濃度；物的濃度；動(dòng) 力 學(xué) 特 點(diǎn) ：動(dòng) 力 學(xué) 特 點(diǎn) ：Vmax降低，表觀降低，表觀Km降低。降低。 抑制劑抑制劑 1/V 1/S 無抑制劑無抑制劑 各種可逆性抑制作用的比較各種可逆性抑制作用的比較 動(dòng)力學(xué)參數(shù)動(dòng)力學(xué)參數(shù)表觀表觀Km Km增大增大不變不變減小減小最大速度最大速度Vmax不變不變降低降低降低降低林林-貝氏作圖貝氏作圖斜率斜率Km/Vmax增大增大增大增大不變不變縱軸截距縱軸截距1/Vmax不變不變增大增大增大增大橫軸截距橫軸截距-1/Km增大增大不變不變減小減小與與I結(jié)合的組分結(jié)合的組分E

47、E、ESES作用特征作用特征無抑制劑無抑制劑競爭性抑制競爭性抑制非競爭性抑制非競爭性抑制反競爭性抑制反競爭性抑制六、激活劑可提高酶促反應(yīng)速率六、激活劑可提高酶促反應(yīng)速率n定義定義使酶由無活性變?yōu)橛谢钚曰蚴姑富钚允姑赣蔁o活性變?yōu)橛谢钚曰蚴姑富钚栽黾拥奈镔|(zhì)稱為激活劑增加的物質(zhì)稱為激活劑(activator)。n種類種類第四節(jié)第四節(jié) 酶的調(diào)節(jié)酶的調(diào)節(jié)The Regulation of The Regulation of EnzymeEnzymen調(diào)節(jié)方式調(diào)節(jié)方式n調(diào)節(jié)對(duì)象：關(guān)鍵酶調(diào)節(jié)對(duì)象：關(guān)鍵酶n別構(gòu)效應(yīng)劑別構(gòu)效應(yīng)劑 (allosteric effector)別構(gòu)激活劑別構(gòu)激活劑別構(gòu)抑制劑別構(gòu)抑制劑

48、n 別構(gòu)調(diào)節(jié)別構(gòu)調(diào)節(jié) (allosteric regulation)n別構(gòu)酶別構(gòu)酶 (allosteric enzyme)n別構(gòu)部位別構(gòu)部位 (allosteric site)一些代謝物可與某些酶分子活性中心外的一些代謝物可與某些酶分子活性中心外的某部分可逆地結(jié)合，使酶構(gòu)象改變，從而改變某部分可逆地結(jié)合，使酶構(gòu)象改變，從而改變酶的催化活性，此種調(diào)節(jié)方式稱別構(gòu)調(diào)節(jié)。酶的催化活性，此種調(diào)節(jié)方式稱別構(gòu)調(diào)節(jié)。一、酶活性的調(diào)節(jié)是對(duì)酶促反應(yīng)速一、酶活性的調(diào)節(jié)是對(duì)酶促反應(yīng)速率的快速調(diào)節(jié)率的快速調(diào)節(jié)n別構(gòu)酶常為多個(gè)亞基構(gòu)成的寡聚體，具有協(xié)同效應(yīng)。別構(gòu)酶常為多個(gè)亞基構(gòu)成的寡聚體，具有協(xié)同效應(yīng)。酶的別構(gòu)調(diào)節(jié)是體內(nèi)

49、代謝途徑的重要快速酶的別構(gòu)調(diào)節(jié)是體內(nèi)代謝途徑的重要快速調(diào)節(jié)方式之一。調(diào)節(jié)方式之一。酶蛋白肽鏈上的一些基團(tuán)可在其他酶的催化下，酶蛋白肽鏈上的一些基團(tuán)可在其他酶的催化下，與某些化學(xué)基團(tuán)共價(jià)結(jié)合，同時(shí)又可在另一種酶的與某些化學(xué)基團(tuán)共價(jià)結(jié)合，同時(shí)又可在另一種酶的催化下，去掉已結(jié)合的化學(xué)基團(tuán)，從而影響酶的活催化下，去掉已結(jié)合的化學(xué)基團(tuán)，從而影響酶的活性，酶的這種調(diào)節(jié)方式稱為酶的共價(jià)修飾或稱酶的性，酶的這種調(diào)節(jié)方式稱為酶的共價(jià)修飾或稱酶的化學(xué)修飾（化學(xué)修飾（chemical modification）調(diào)節(jié)。）調(diào)節(jié)。 n共價(jià)修飾共價(jià)修飾(covalent modification) 磷酸化與脫磷酸化（最常見

50、）磷酸化與脫磷酸化（最常見） 乙酰化和脫乙?；阴；兔撘阴；?甲基化和脫甲基化甲基化和脫甲基化 腺苷化和脫腺苷化腺苷化和脫腺苷化 SHSH與與S SS S互變互變n 常見類型常見類型酶的化學(xué)修飾是體內(nèi)快速調(diào)節(jié)的另一種重要方式。酶的化學(xué)修飾是體內(nèi)快速調(diào)節(jié)的另一種重要方式。酶的磷酸化與脫磷酸化酶的磷酸化與脫磷酸化-OHThrSerTyr酶蛋白酶蛋白H2OPi磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸酶 ATPADP蛋白激酶蛋白激酶ThrSerTyr-O-PO32-酶蛋白酶蛋白n酶原酶原 (zymogen)n酶原的激活酶原的激活n酶原激活的機(jī)理酶原激活的機(jī)理酶酶 原原分子構(gòu)象發(fā)生改變分子構(gòu)象發(fā)生改變形成或暴露出酶的活

51、性中心形成或暴露出酶的活性中心 一個(gè)或幾個(gè)特定的肽鍵斷裂，水解一個(gè)或幾個(gè)特定的肽鍵斷裂，水解掉一個(gè)或幾個(gè)短肽掉一個(gè)或幾個(gè)短肽在特定條件下在特定條件下酶原酶原激活因素激活因素激活形式激活形式激活部位激活部位胃蛋白酶原胃蛋白酶原H+或胃蛋或胃蛋白酶白酶胃蛋白酶六肽胃蛋白酶六肽胃腔胃腔胰凝乳蛋白酶原胰凝乳蛋白酶原胰蛋白酶胰蛋白酶胰凝乳蛋白酶兩個(gè)二肽胰凝乳蛋白酶兩個(gè)二肽小腸腔小腸腔彈性蛋白酶原彈性蛋白酶原胰蛋白酶胰蛋白酶彈性蛋白酶幾個(gè)肽段彈性蛋白酶幾個(gè)肽段小腸腔小腸腔羧基肽酶原羧基肽酶原A胰蛋白酶胰蛋白酶羧基肽酶羧基肽酶A幾個(gè)肽段幾個(gè)肽段小腸腔小腸腔某些酶原的激活需水解掉一個(gè)或幾個(gè)肽段某些酶原的激活需

52、水解掉一個(gè)或幾個(gè)肽段 n 酶原激活的生理意義酶原激活的生理意義避免細(xì)胞產(chǎn)生的酶對(duì)細(xì)胞進(jìn)行自身消化，避免細(xì)胞產(chǎn)生的酶對(duì)細(xì)胞進(jìn)行自身消化，并使酶在特定的部位和環(huán)境中發(fā)揮作用，保證并使酶在特定的部位和環(huán)境中發(fā)揮作用，保證體內(nèi)代謝正常進(jìn)行。體內(nèi)代謝正常進(jìn)行。有的酶原可以視為酶的儲(chǔ)存形式。在需要有的酶原可以視為酶的儲(chǔ)存形式。在需要時(shí)，酶原適時(shí)地轉(zhuǎn)變成有活性的酶，發(fā)揮其催時(shí)，酶原適時(shí)地轉(zhuǎn)變成有活性的酶，發(fā)揮其催化作用?；饔?。二、二、 酶含量的調(diào)節(jié)是對(duì)酶促反應(yīng)速率的酶含量的調(diào)節(jié)是對(duì)酶促反應(yīng)速率的緩慢調(diào)節(jié)緩慢調(diào)節(jié)誘導(dǎo)作用誘導(dǎo)作用(induction) ：在轉(zhuǎn)錄水平上能促進(jìn)酶：在轉(zhuǎn)錄水平上能促進(jìn)酶合成的物質(zhì)稱

53、之為誘導(dǎo)物（合成的物質(zhì)稱之為誘導(dǎo)物（inducer），誘導(dǎo)），誘導(dǎo)物誘發(fā)酶蛋白合成的作用稱為誘導(dǎo)作用。物誘發(fā)酶蛋白合成的作用稱為誘導(dǎo)作用。 阻遏作用阻遏作用(repression)：在轉(zhuǎn)錄水平上能減少酶：在轉(zhuǎn)錄水平上能減少酶蛋白合成的物質(zhì)稱為輔阻遏物（蛋白合成的物質(zhì)稱為輔阻遏物（co-repressor），輔阻遏物與無活性的阻遏蛋白結(jié)），輔阻遏物與無活性的阻遏蛋白結(jié)合而影響基因的轉(zhuǎn)錄，這種作用稱為阻遏作用。合而影響基因的轉(zhuǎn)錄，這種作用稱為阻遏作用。 （一）酶蛋白合成可被誘導(dǎo)或阻遏（一）酶蛋白合成可被誘導(dǎo)或阻遏溶酶體蛋白酶降解途徑（不依賴溶酶體蛋白酶降解途徑（不依賴ATP的降的降解途徑）解途徑） 非溶酶體蛋白酶降解途徑（又稱依賴非溶酶體蛋白酶降解途徑（又稱依賴ATP和泛素的降解途徑）和泛素的降解途徑） 第五節(jié)第五節(jié) 酶的命名與分類酶的命名與分類The Naming and The Naming and Classification of EnzymeClassification of Enzyme1. 氧化還原酶類氧化還原酶類 (oxidoreductases)2. 轉(zhuǎn)移酶類轉(zhuǎn)移酶類 (transferases )3. 水解酶類水解酶類 (hydrolases)4. 裂解酶類