生物化學(xué)：第三章 酶學(xué)-2

1、目錄目錄Enzymology第三章第三章 酶酶 學(xué)學(xué)目錄目錄（enzymeenzyme）目錄目錄公元前兩千多年，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)胞生命活動的結(jié)果。動的結(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，實現(xiàn)了發(fā)酵。液，實現(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)。目錄目錄第一節(jié)第一節(jié)酶的分子結(jié)構(gòu)與功

2、能酶的分子結(jié)構(gòu)與功能The Molecular Structure and Function of Enzyme目錄目錄單體酶單體酶(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)：由多個相同或不同亞基由多個相同或不同亞基以非共價鍵連接組成的酶。以非共價鍵連接組成的酶。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彼此聚合形成多酶體系多酶體系或稱多酶復(fù)合物?；蚍Q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(tan

3、dem 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。目錄目錄蛋白質(zhì)部分：酶蛋白蛋白質(zhì)部分：酶蛋白 ( (apoenzyme)輔助因子輔助因子(cofactor) 金屬離子金屬離子小分子有機化合物小分子有機化合物全酶全酶(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 目錄目錄酶蛋白酶蛋白決定反應(yīng)的特異性決定反應(yīng)的特異性輔助因

4、子輔助因子決定反應(yīng)的種類與性質(zhì)決定反應(yīng)的種類與性質(zhì)目錄目錄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)合與酶蛋白結(jié)合疏松，可用疏松，可用透析或超濾的透析或超濾的方法除去。方法除去。 輔基輔基 (prosthetic group):與酶蛋白結(jié)合與酶蛋白結(jié)合緊密，不能用緊密，不能用透析或超透析或超濾的方法除去濾的方法除去。目錄目錄n輔助因子多為小分子的有機化合物或金屬離子。輔助因子多為小分子的有機化合物或金屬離子。 作為輔助因子的有機化合物多為作為輔助因子的有機化合物多為B族維生素的衍族維生素的衍生物或卟啉化合物，

5、它們在酶促反應(yīng)中主要參與生物或卟啉化合物，它們在酶促反應(yīng)中主要參與傳遞電子、質(zhì)子（或基團）或起運載體作用傳遞電子、質(zhì)子（或基團）或起運載體作用目錄目錄轉(zhuǎn)移的基團轉(zhuǎn)移的基團小分子有機化合物（輔酶或輔基）小分子有機化合物（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（

6、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）酰基?；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）在催化中的作用目錄目錄 金屬酶金屬酶(metalloenzyme) 金屬

7、離子與酶結(jié)合緊密，金屬離子與酶結(jié)合緊密，提取過程中不易丟失。提取過程中不易丟失。 金屬激活酶金屬激活酶(metal-activated enzyme) 金屬離子金屬離子為酶的活性所必需，但與酶的結(jié)合不緊密。為酶的活性所必需，但與酶的結(jié)合不緊密。 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 金屬金屬離子的作用：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。目錄目錄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

8、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+目錄目錄二、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

9、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）是酶分子中能與底物特異地結(jié)合并催化底物轉(zhuǎn)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。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 center)目錄目錄酶分子中氨基酸殘酶分子中氨基酸殘基側(cè)鏈的化學(xué)基團中基側(cè)鏈的化學(xué)基團中，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)基團的化學(xué)基團。n必需基團必需基團(essential group)目錄目錄 活性中心內(nèi)的必需基團活性中心內(nèi)的必需基團結(jié)合基團結(jié)合基團binding g

10、roup催化基團催化基團(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)有的位于活性中心以外，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)合部位所必需。空間構(gòu)象和（或）作為調(diào)節(jié)劑的結(jié)合部位所必需。 活性中心外的必需基團活性中心外的必需基團底底 物物 活性中心以外活性中心以外的必需基團的必需基團結(jié)合基團結(jié)合基團催化基團催化基團 活性中心活性中心 目錄目錄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個單糖基（個單糖基（A，B，C，D，E，F(xiàn)），），并與之形成

11、氫鍵并與之形成氫鍵和和van derwaals力。力。 催化基團是催化基團是35位位Glu，52位位Asp； 101位位Asp和和108位位Trp是結(jié)合基團。是結(jié)合基團。目錄目錄同工酶同工酶 (isoenzyme)是指催化相同的化是指催化相同的化學(xué)反應(yīng)，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定義定義目錄目錄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同工酶是由不同基因編碼的多肽鏈，或由

12、同一同工酶是由不同基因編碼的多肽鏈，或由同一基因轉(zhuǎn)錄生成的不同基因轉(zhuǎn)錄生成的不同mRNAmRNA所翻譯的不同多肽鏈所翻譯的不同多肽鏈組成的蛋白質(zhì)。組成的蛋白質(zhì)。目錄目錄同工酶存在于同一個體的不同組織或同一細(xì)胞同工酶存在于同一個體的不同組織或同一細(xì)胞的不同亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)中，它使不同的組織、器官的不同亞細(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)具有不同的代謝特征。和不同的亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)具有不同的代謝特征。 目錄目錄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%）目錄目錄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)

13、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疾病的診斷；助于對疾病的診斷；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 5目錄目錄n舉例舉例 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

14、) 同工酶同工酶CK2常作為臨床早期診斷心肌梗死的一項生化指標(biāo)常作為臨床早期診斷心肌梗死的一項生化指標(biāo) 目錄目錄第二節(jié)第二節(jié) 酶的工作原理酶的工作原理The Mechanism of Enzyme Action目錄目錄 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。的平衡點。n酶與一般催化劑的共同點：酶與一般催化劑的共同點：目錄目錄（一）（一）酶對底物具有極高的效率酶對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

15、化反應(yīng)高1081020倍，倍，比一般催化劑高比一般催化劑高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)的機理都是降低反應(yīng)酶和一般催化劑加速反應(yīng)的機理都是降低反應(yīng)的的活化能活化能(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)的活化能。更有效地降低反應(yīng)的活化能。目錄目錄一種酶僅作用于一種或一類化合物，或一定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)并生成一定的產(chǎn)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特異性或?qū)Ｒ恍晕?。酶的這種特性稱為酶的特異性或?qū)Ｒ?/p>

16、性。n酶的特異性酶的特異性 (specificity)（二）酶對底物具有高度的特異性（二）酶對底物具有高度的特異性絕對專一性絕對專一性相對專一性相對專一性目錄目錄1.絕對專一性絕對專一性(absolute specificity)只能對只能對特定結(jié)構(gòu)的底物特定結(jié)構(gòu)的底物進(jìn)行專一的反應(yīng)。如脲酶僅能催進(jìn)行專一的反應(yīng)。如脲酶僅能催化尿素水解生成化尿素水解生成CO2和和NH3。 有些酶可以區(qū)分有些酶可以區(qū)分光學(xué)異構(gòu)體光學(xué)異構(gòu)體和和立體異構(gòu)體立體異構(gòu)體。例如乳酸脫氫。例如乳酸脫氫酶僅催化酶僅催化L-乳酸脫氫生成丙酮酸，而對乳酸脫氫生成丙酮酸，而對D-乳酸無作用。乳酸無作用。 2.相對專一性相對專一性(r

17、elative specificity) 有些酶依據(jù)底物分子中的有些酶依據(jù)底物分子中的特定的化學(xué)鍵或特定的基團特定的化學(xué)鍵或特定的基團，可，可以作用于含有相同化學(xué)鍵或化學(xué)基團的一類化合物。以作用于含有相同化學(xué)鍵或化學(xué)基團的一類化合物。目錄目錄（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)機體對不酶促反應(yīng)受多種因素的調(diào)控，以適應(yīng)機體對不斷變化的內(nèi)外環(huán)境和生命活動的需要。斷變化的內(nèi)外環(huán)境和生命活動的需要。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)激活，而的別構(gòu)激活，而受受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

18、還原酶的合成，而膽固還原酶的合成，而膽固醇則阻遏該酶合成。醇則阻遏該酶合成。 例例:目錄目錄（四）酶具有不穩(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、強酸、強堿等）的作用因素（如高溫、強酸、強堿等）的作用下，酶會發(fā)生變性而失去催化活性。因下，酶會發(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)行的。接近中性的條件下進(jìn)行的。目錄目錄（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

19、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 目錄目錄（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)合原理：酶與底物結(jié)合后，酶的某些基團或離子可使底物敏原理：酶與底物結(jié)合后，酶的某些基團或離子可使底物敏感鍵中的某些基團的電子云密度增高或降低，產(chǎn)生感鍵中的某些基團的電子云密度增高或降低，產(chǎn)生“電子電子張力張力”，底物分子發(fā)生形

20、變，更接近過渡態(tài)，降低反應(yīng)活，底物分子發(fā)生形變，更接近過渡態(tài)，降低反應(yīng)活化能，使敏感鍵更易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)?；?，使敏感鍵更易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。羧肽酶的誘導(dǎo)契合模式羧肽酶的誘導(dǎo)契合模式 底物底物目錄目錄2. 鄰近效應(yīng)與定向排列鄰近效應(yīng)與定向排列酶在反應(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。將分子間的反應(yīng)變成類似于分子內(nèi)的反應(yīng)。將分子間的反應(yīng)變成類似于分子內(nèi)的反應(yīng)。 目錄目錄酶的活性中心是疏水酶的活性中心是疏水“口袋口袋”，反應(yīng)在疏水環(huán)境，反應(yīng)在疏水環(huán)境中進(jìn)行，使底物分子中進(jìn)行，使底

21、物分子脫溶劑化脫溶劑化 (desolvation)，利，利于底物與酶分子的密切接觸和結(jié)合。于底物與酶分子的密切接觸和結(jié)合。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目錄目錄（三）酶的催化機制呈多元催化作用（三）酶的催化機制呈多元催化作用1）親核催化作用）親核催化作用(nucleophilic catalysis) 2）共價催化作用）共價催化作用(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（general acid-base catalysis） 2.親核催化和親電子催化作用親

22、核催化和親電子催化作用 目錄目錄第三節(jié)第三節(jié)酶促反應(yīng)動力學(xué)酶促反應(yīng)動力學(xué)Kinetics of Enzyme-Catalyzed Reaction 目錄目錄n酶促反應(yīng)動力學(xué)：酶促反應(yīng)動力學(xué)：研究各種因素對酶促反應(yīng)研究各種因素對酶促反應(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：影響因素包括：酶濃度、底物濃度、酶濃度、底物濃度、pH、溫、溫度、抑制劑、激活劑等。度、抑制劑、激活劑等。當(dāng)?shù)孜餄舛容^低時：當(dāng)?shù)孜餄舛容^低時：反應(yīng)速率與底物濃度成正比；反應(yīng)為一級反應(yīng)。反應(yīng)速率與底物濃度成正比；反應(yīng)為一級反應(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

23、；反應(yīng)為反應(yīng)速率不再成正比例加速；反應(yīng)為混合級反應(yīng)?；旌霞壏磻?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，達(dá)最大速率；反應(yīng)為零級反應(yīng)應(yīng)為零級反應(yīng)目錄目錄 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)說是最合理學(xué)說是中間產(chǎn)物學(xué)說中間產(chǎn)物學(xué)說：E + S k1k2k3ESE + PVmaxS Km + S S：底物濃度底物濃度V：不同不同S時的反應(yīng)速率時的反應(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) 目錄目錄

24、（二）（二）Km與與Vm是重要的酶促反應(yīng)動力學(xué)參數(shù)是重要的酶促反應(yīng)動力學(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)速率一半時的底物濃度時的底物濃度 Km = S 2=Km + S Vmax VmaxS目錄目錄2Km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)構(gòu)、底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)境的物結(jié)構(gòu)、反應(yīng)環(huán)境的pH、溫度和離子強度有關(guān)，而與、溫度和離子強度有關(guān)，而與酶濃度無關(guān)。酶的酶濃度無關(guān)。酶的Km值多在值多在10-610-2mol/L的范圍。的范圍。 某些酶對其底物的某些酶對其底物的Km 目錄目錄3Km

25、在一定條件下可表示酶對底物的親和力在一定條件下可表示酶對底物的親和力 Km越大，表示酶對底物的親和力越??；越大，表示酶對底物的親和力越?。籏m越小，酶對底物的親和力越大。越小，酶對底物的親和力越大。 4Vmax是酶被底物完全飽和時的反應(yīng)速率是酶被底物完全飽和時的反應(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（即時（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，單位時間內(nèi)每個酶分子當(dāng)酶被底物完全飽和時，單位時間內(nèi)每個酶分子（或活性中心）催化底物轉(zhuǎn)變成產(chǎn)物的分子數(shù)，單位（或活性中心）催化底物轉(zhuǎn)

26、變成產(chǎn)物的分子數(shù)，單位是是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。 目錄目錄1. 雙倒數(shù)作圖法雙倒數(shù)作圖法(double 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/Km目錄目錄2. Hanes作圖法作圖法-Km 目錄目錄0 VE當(dāng)當(dāng)SE時，時，Vmax = k3 E酶濃度對反應(yīng)速率的影響酶濃度對反應(yīng)速率的影響當(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

27、濃度成正比。應(yīng)速率與酶濃度成正比。關(guān)系式為：關(guān)系式為：V = k3 E目錄目錄 酶促反應(yīng)速率最快時反應(yīng)體系酶促反應(yīng)速率最快時反應(yīng)體系的溫度稱為酶促反應(yīng)的的溫度稱為酶促反應(yīng)的最適溫最適溫度度(optimum temperature)。 酶的最適溫度不是酶的特征性酶的最適溫度不是酶的特征性常數(shù)，它與反應(yīng)進(jìn)行的時間有關(guān)。常數(shù)，它與反應(yīng)進(jìn)行的時間有關(guān)。 低溫一般不使酶破壞。溫度回升，低溫一般不使酶破壞。溫度回升，酶又恢復(fù)其活性。酶又恢復(fù)其活性。目錄目錄四、四、pH通過改變酶和底物解離狀態(tài)影響通過改變酶和底物解離狀態(tài)影響反應(yīng)速率反應(yīng)速率 酶催化活性最高時反應(yīng)體系酶催化活性最高時反應(yīng)體系的的pH稱為酶促反

28、應(yīng)的稱為酶促反應(yīng)的最適最適pH (optimum pH)。 最適最適pH不是酶的特征性常不是酶的特征性常數(shù)，它受底物濃度、緩沖數(shù)，它受底物濃度、緩沖液種類與濃度、以及酶純液種類與濃度、以及酶純度等因素的影響。度等因素的影響。 目錄目錄五、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(inhibitor)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： 抑制劑對酶有一定選擇性抑制劑對酶有一定選擇性 引起變性的因素對酶沒有選擇性引起變性的因素對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

29、為酶的抑制劑。目錄目錄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)非競爭性抑制非競爭性抑制 (non-competitive inhibition)反競爭性抑制反競爭性抑制 (uncompetitive 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：目錄目錄有機磷化合物有機磷化合物 羥基酶羥基酶解毒解毒 - - - -

30、 - - 解磷定解磷定(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) n概念概念n舉例舉例抑制劑通常以共價鍵與酶活性中心的必需抑制劑通常以共價鍵與酶活性中心的必需基團相結(jié)合，使酶失活。此類抑制劑不能用透基團相結(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。析、超濾等方法予以去除。 目錄目錄ROROPOX+HOEROROPOOE+HX有機磷化合物有機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）

31、 阿托品阿托品目錄目錄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鍵與酶或酶抑制劑通常以非共價鍵與酶或酶- -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。目錄目錄+ESIESEIPEE目錄目錄磺胺類藥物的抑菌機制磺胺類藥物的抑菌機制與對氨基苯甲酸競爭二氫葉酸合成酶與對氨基苯甲酸競爭二氫葉酸合成酶二氫蝶呤啶二氫蝶呤啶 對氨基苯甲酸對氨基苯甲酸 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 SO2NH

32、R H2N 磺磺 胺胺 類類 藥藥 物物目錄目錄n特點特點抑制程度取決于抑制程度取決于抑制劑與酶的相對抑制劑與酶的相對親和力及底物濃度；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 力 學(xué) 特 點 ：動 力 學(xué) 特 點 ：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)VVKSVmaxmax目錄目錄+ S S+ S S+ESIEIEESEP抑制劑與酶活性中心外的必需基團相結(jié)合，不抑制劑與酶活性中心外的必需基團相結(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

33、酶影響酶與底物的結(jié)合，酶和底物的結(jié)合也不影響酶與抑制劑的結(jié)合。底物和抑制劑之間無競爭關(guān)系。與抑制劑的結(jié)合。底物和抑制劑之間無競爭關(guān)系。但酶但酶-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)不能進(jìn)一步釋放出產(chǎn)物。物。目錄目錄n特點特點抑制劑與酶活性中抑制劑與酶活性中心外的必需基團結(jié)心外的必需基團結(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 力 學(xué) 特 點 ：動 力 學(xué) 特 點 ：Vmax降低，表觀降低，表觀Km不變。不變。 抑制劑抑制劑1 / V 1/S 無抑制劑無抑制劑 iiKI11I1m(1)(

34、1)VVKSVKmaxmax目錄目錄n反應(yīng)模式反應(yīng)模式+ESESESIEP3.3.反競爭性抑制劑的結(jié)合位點由底物誘導(dǎo)產(chǎn)生反競爭性抑制劑的結(jié)合位點由底物誘導(dǎo)產(chǎn)生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，結(jié)合，使中間產(chǎn)物使中間產(chǎn)物ES的量下降。的量下降。目錄目錄n特點：特點：抑制劑只與酶底抑制劑只與酶底物復(fù)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；動力學(xué)特點：動力學(xué)特點：Vmax降低，表觀降低，表觀Km降降低。低。 抑制劑抑制劑 1/V 1/S 無抑制劑無抑制劑 目錄目錄各種可逆性抑制作用的比較各種可

35、逆性抑制作用的比較 動力學(xué)參數(shù)動力學(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EE、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目錄目錄六、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)稱為增加的物

36、質(zhì)稱為激活劑激活劑(activator)。n種類種類目錄目錄第四節(jié)第四節(jié) 酶的調(diào)節(jié)酶的調(diào)節(jié)The Regulation of Enzyme目錄目錄n調(diào)節(jié)方式調(diào)節(jié)方式n調(diào)節(jié)對象：關(guān)鍵酶調(diào)節(jié)對象：關(guān)鍵酶目錄目錄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一些代謝物可與某些酶分子活性中心外活性中心外的的某部分可逆地結(jié)合，使某部分可逆地結(jié)合，使

37、酶構(gòu)象改變酶構(gòu)象改變，從而改變，從而改變酶的催化活性，此種調(diào)節(jié)方式稱酶的催化活性，此種調(diào)節(jié)方式稱別構(gòu)調(diào)節(jié)別構(gòu)調(diào)節(jié)。一、酶活性的調(diào)節(jié)是對酶促反應(yīng)速率一、酶活性的調(diào)節(jié)是對酶促反應(yīng)速率的快速調(diào)節(jié)的快速調(diào)節(jié)目錄目錄n別構(gòu)酶常為多個亞基構(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)代謝途徑的重要快速調(diào)節(jié)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。方式之一。目錄目錄酶蛋白肽鏈上的一些基團可在其他酶的催化下酶蛋白肽鏈上的一些基團可在其他酶的催化下與某些化學(xué)基團共價結(jié)合，又可在另一種酶的催化下，與某些化學(xué)基團共價結(jié)合，又可在另一種酶的催化下，去掉已結(jié)合的化學(xué)基團，從而影響酶的活性。去掉已結(jié)合的化學(xué)基團，從而影響酶的活性。 n共價修飾共價修飾(cov