生物化學(xué)課件9 酶促反應(yīng)動力學(xué)

1、2006-1-7上海大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院第九章第九章 酶促反應(yīng)動力學(xué)酶促反應(yīng)動力學(xué)一、化學(xué)動力學(xué)基礎(chǔ)一、化學(xué)動力學(xué)基礎(chǔ)二、底物濃度對酶反應(yīng)速率的影響二、底物濃度對酶反應(yīng)速率的影響三、酶的抑制作用三、酶的抑制作用四、溫度對酶反應(yīng)速度的影響四、溫度對酶反應(yīng)速度的影響五、五、pHpH對酶反應(yīng)的影響對酶反應(yīng)的影響六、激活劑對酶反應(yīng)的影響六、激活劑對酶反應(yīng)的影響2006-1-7上海大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院一、化學(xué)動力學(xué)基礎(chǔ)一、化學(xué)動力學(xué)基礎(chǔ)化學(xué)反應(yīng)的兩個基本問題化學(xué)反應(yīng)的兩個基本問題：（：（1 1）反應(yīng)進(jìn)行的方向、可）反應(yīng)進(jìn)行的方向、可能性和限度；（能性和限度；（2 2）反應(yīng)進(jìn)行的速率和反應(yīng)機(jī)制。）反應(yīng)進(jìn)行的速率和

2、反應(yīng)機(jī)制。（一）反應(yīng)速率及其測定（一）反應(yīng)速率及其測定反應(yīng)速率是以單位時間內(nèi)反應(yīng)物或生成物濃度的改變來反應(yīng)速率是以單位時間內(nèi)反應(yīng)物或生成物濃度的改變來表示。用瞬時速率表示反應(yīng)速率：表示。用瞬時速率表示反應(yīng)速率： v =dc/dt反應(yīng)速率的測定實際上就是測定不同時間的反應(yīng)物或生反應(yīng)速率的測定實際上就是測定不同時間的反應(yīng)物或生成物的濃度。成物的濃度。2006-1-7上海大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院（二）反應(yīng)分子數(shù)和反應(yīng)級數(shù)（二）反應(yīng)分子數(shù)和反應(yīng)級數(shù)1. 1. 反應(yīng)分子數(shù)：反應(yīng)分子數(shù)：在反應(yīng)中真正相互作用的分子的數(shù)目。在反應(yīng)中真正相互作用的分子的數(shù)目。單分子反應(yīng)，雙分子反應(yīng)，單分子反應(yīng)，雙分子反應(yīng)，判斷一個反應(yīng)

3、是單分子反應(yīng)還是雙分子反應(yīng)，應(yīng)先了解判斷一個反應(yīng)是單分子反應(yīng)還是雙分子反應(yīng)，應(yīng)先了解反應(yīng)機(jī)制，即反應(yīng)過程中各個單元反應(yīng)是如何進(jìn)行的。反應(yīng)機(jī)制，即反應(yīng)過程中各個單元反應(yīng)是如何進(jìn)行的。2. 2. 反應(yīng)級數(shù)：反應(yīng)級數(shù)：根據(jù)實驗結(jié)果，整個化學(xué)反應(yīng)的速率服根據(jù)實驗結(jié)果，整個化學(xué)反應(yīng)的速率服從哪種分子反應(yīng)速率方程式，則這個反應(yīng)即為幾級反應(yīng)。從哪種分子反應(yīng)速率方程式，則這個反應(yīng)即為幾級反應(yīng)。一級反應(yīng)，二級反應(yīng)，一級反應(yīng)，二級反應(yīng)，零級反應(yīng)。，零級反應(yīng)。2006-1-7上海大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院（三）各級反應(yīng)的特征（三）各級反應(yīng)的特征1. 1. 一級反應(yīng)一級反應(yīng)凡是反應(yīng)速率只與反應(yīng)物的濃度的一次方成正比的，這凡是反

4、應(yīng)速率只與反應(yīng)物的濃度的一次方成正比的，這種反應(yīng)就稱為一級反應(yīng)。種反應(yīng)就稱為一級反應(yīng)。速率常數(shù)與半衰期成反比，半衰期與反應(yīng)物的初濃度無速率常數(shù)與半衰期成反比，半衰期與反應(yīng)物的初濃度無關(guān)。關(guān)。2. 2. 二級反應(yīng)二級反應(yīng)凡是反應(yīng)速率與反應(yīng)物濃度二次方（或兩種物質(zhì)濃度的凡是反應(yīng)速率與反應(yīng)物濃度二次方（或兩種物質(zhì)濃度的乘積）成正比的，這種反應(yīng)就稱為二級反應(yīng)。乘積）成正比的，這種反應(yīng)就稱為二級反應(yīng)。半衰期與初濃度成反比。半衰期與初濃度成反比。3. 3. 零級反應(yīng)零級反應(yīng)凡是反應(yīng)速率與反應(yīng)物濃度無關(guān)而受它種因素影響而改凡是反應(yīng)速率與反應(yīng)物濃度無關(guān)而受它種因素影響而改變的反應(yīng)。變的反應(yīng)。半衰期與初始濃度成

5、正比。半衰期與初始濃度成正比。2006-1-7上海大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院二、底物濃度對酶反應(yīng)速率的影響二、底物濃度對酶反應(yīng)速率的影響（一）中間絡(luò)合物學(xué)說（一）中間絡(luò)合物學(xué)說02468101214161820020406080100C oncentration of S ubstrate(um ol/L)Rate of Reaction(v)19031903年，年，HenriHenri用蔗糖用蔗糖酶水解蔗糖的實驗酶水解蔗糖的實驗在低底物濃度時在低底物濃度時, , 反應(yīng)速度與反應(yīng)速度與底物濃度成正比，表現(xiàn)為底物濃度成正比，表現(xiàn)為一級一級反應(yīng)反應(yīng)特征。特征。隨著底物濃度的增加隨著底物濃度的增加, , 反應(yīng)

6、速反應(yīng)速度不再按正比升高，反應(yīng)表現(xiàn)度不再按正比升高，反應(yīng)表現(xiàn)為為混合級反應(yīng)混合級反應(yīng)。當(dāng)?shù)孜餄舛冗_(dá)到一定值，反應(yīng)當(dāng)?shù)孜餄舛冗_(dá)到一定值，反應(yīng)速度達(dá)到最大值（速度達(dá)到最大值（V Vmaxmax），此），此時再增加底物濃度，反應(yīng)速度時再增加底物濃度，反應(yīng)速度不再增加，表現(xiàn)為不再增加，表現(xiàn)為零級反應(yīng)零級反應(yīng)。2006-1-7上海大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院酶與底物的中間絡(luò)合物學(xué)說（酶與底物的中間絡(luò)合物學(xué)說（HenriHenri和和WurtzWurtz） S+E ES P+E中間產(chǎn)物假說證據(jù)：中間產(chǎn)物假說證據(jù)： （1）ES復(fù)合物已被電子顯微鏡和X射線晶體結(jié)構(gòu)分析直接觀察到。（2）酶和底物的光譜特性在形成ES后發(fā)生變

7、化。（3）酶的物理性質(zhì)經(jīng)常在形成ES后發(fā)生變化。（4）已分離得到ES復(fù)合物。（5）平衡透析時，底物濃度在半透膜內(nèi)外不等。（二）酶促反應(yīng)的動力學(xué)方程式（二）酶促反應(yīng)的動力學(xué)方程式1.1.米氏方程式的推導(dǎo)米氏方程式的推導(dǎo)推導(dǎo)原則推導(dǎo)原則：從酶被底物飽和的現(xiàn)象出發(fā)，按照從酶被底物飽和的現(xiàn)象出發(fā)，按照 “穩(wěn)態(tài)平衡穩(wěn)態(tài)平衡”假說的設(shè)想進(jìn)行推導(dǎo)。假說的設(shè)想進(jìn)行推導(dǎo)。1kSE 2kES3kEP SKSVvmmax132kkkKm米氏方程米氏方程:米氏常數(shù)米氏常數(shù): 132kkkESSESSEt令令：Kmkkk132將將（4）代入代入（3），則，則： SKSVvmmax1kES 2kES3kEP ESEt S

8、ESES生成速度生成速度： SESEkvt11，ES分解速度分解速度：ESkESkv322即即： ESkESkSESEkt321則則： SSESESKmtE(1)經(jīng)整理得經(jīng)整理得： SKSEmtES由于酶促反應(yīng)速度由由于酶促反應(yīng)速度由ES決定，即決定，即ESkv22kvES，所以所以(2)將將（2）代入代入（1）得得： SKSEkvmt2 SKSEkmt2v(3)當(dāng)酶反應(yīng)體系處于當(dāng)酶反應(yīng)體系處于恒態(tài)恒態(tài)時時：21vv 當(dāng)當(dāng)Et=ES時時，mVv tmEkV2(4)所以所以 當(dāng)S Km時maxmaxSKKSVSKSVVmm當(dāng)SKm時當(dāng)S=Km時2maxmaxVSKSVVmmaxmaxmaxVSS

9、VSKSVVm本條件可準(zhǔn)確測定酶活力Km的物理意義2006-1-7上海大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院2.2.動力學(xué)參數(shù)的意義動力學(xué)參數(shù)的意義（1 1）米氏常數(shù)的意義）米氏常數(shù)的意義a a. .不同的酶具有不同不同的酶具有不同K Km m值，它是酶的一個重要的值，它是酶的一個重要的特征物特征物理常數(shù)理常數(shù), ,只與酶的性質(zhì)有關(guān)，而與其濃度無關(guān)。只與酶的性質(zhì)有關(guān)，而與其濃度無關(guān)。b b.K.Km m值只是在固定的底物，一定的溫度和值只是在固定的底物，一定的溫度和pHpH條件下，一條件下，一定的緩沖體系中測定的，不同條件下具有不同的定的緩沖體系中測定的，不同條件下具有不同的K Km m值。值。c c.K.Km m

10、值表示酶與底物之間的親和程度：值表示酶與底物之間的親和程度：K Km m值大表示親和值大表示親和程度小，酶的催化活性低程度小，酶的催化活性低; ; K Km m值小表示親和程度大值小表示親和程度大, ,酶的催化活性高。酶的催化活性高。（同一種酶有幾種底物就有幾個（同一種酶有幾種底物就有幾個K Km m值，其中值，其中K Km m值最小的值最小的底物一般稱為該酶的最適底物或天然底物）底物一般稱為該酶的最適底物或天然底物） 一般情況下，一般情況下，1/K1/Km m可以近似地表示酶對底物的親和可以近似地表示酶對底物的親和力大小，力大小， 1/K1/Km m愈大，表明親和力愈大。愈大，表明親和力愈大

11、。所以所以1/K1/Km m表示形成表示形成ESES的趨勢大小的趨勢大小特例：特例： K Km m=K=K2 2/K/K1 1=K=Ks s( (在在K K3 3K K1 1，K K2 2時時) )d d. . K Km m與與K Ks s K Km m不等于不等于K Ks s。在。在K K3 3K1K1、K K2 2時，時， K Km m看作看作K Ks s，也，也只有此時只有此時1/1/K Km m 才可以近似表示酶與底物結(jié)合的難易程度。才可以近似表示酶與底物結(jié)合的難易程度。 e. e. K Km m與與K Km m 無抑制劑時，無抑制劑時，ESES的分解速度與形成速度的比值的分解速度與形

12、成速度的比值符合米氏方程，為符合米氏方程，為K Km m; ; 而有抑制劑時發(fā)生變化，則不符合而有抑制劑時發(fā)生變化，則不符合米氏方程，為米氏方程，為K Km m 。2006-1-7上海大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院f f.K.Km m和米氏方程和米氏方程的實際應(yīng)用的實際應(yīng)用 若已知某個酶的若已知某個酶的K Km m值，可以計算在某一個底物濃度值，可以計算在某一個底物濃度時，反應(yīng)速度相當(dāng)于最大反應(yīng)速度的百分率。時，反應(yīng)速度相當(dāng)于最大反應(yīng)速度的百分率。g g.K.Km m可以幫助推斷某一反應(yīng)的方向和途徑可以幫助推斷某一反應(yīng)的方向和途徑2006-1-7上海大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院（2 2）V Vmaxmax和和k k3

13、3(k(kcatcat) )的意義的意義在一定的酶濃度下，在一定的酶濃度下，V Vmaxmax是一個常數(shù)，它只與底物的種是一個常數(shù)，它只與底物的種類及反應(yīng)條件有關(guān)。類及反應(yīng)條件有關(guān)。當(dāng)當(dāng)SS很大時，很大時，V Vmaxmax=K=K3 3 E EK K3 3代表酶被底物飽和時每秒鐘每個酶分子轉(zhuǎn)換底物的分代表酶被底物飽和時每秒鐘每個酶分子轉(zhuǎn)換底物的分子數(shù)，稱為子數(shù)，稱為轉(zhuǎn)換數(shù)（或催化常數(shù)，轉(zhuǎn)換數(shù)（或催化常數(shù)，K Kcatcat）， 表明酶的最表明酶的最大催化效率。大催化效率。轉(zhuǎn)換數(shù)的倒數(shù)即為催化周期：一個酶分子每催化一個底轉(zhuǎn)換數(shù)的倒數(shù)即為催化周期：一個酶分子每催化一個底物分子所需的時間。物分子所

14、需的時間。乳糖脫氫酶轉(zhuǎn)換數(shù)為1000/秒，則它的催化周期為10-3秒（3 3） K Kcatcat/K/Km m 的意義的意義在生理條件下，在生理條件下， S/Km=0.011.0 maxSKmSEKcatSKmSVvSKm 時： SEKmKcatv 13213kkkkkKKmcatK Kcatcat/K/Km m的上限是的上限是K K1 1，即生成，即生成ESES復(fù)合物的速度復(fù)合物的速度( (酶促反應(yīng)的速度酶促反應(yīng)的速度不會超過不會超過ESES的形成速度的形成速度K K1 1，在水相中不會超過，在水相中不會超過10108 810109 9）衡量酶催化效率的參數(shù)：即其大衡量酶催化效率的參數(shù)：即

15、其大小可以比較不同酶或同一種酶催小可以比較不同酶或同一種酶催化不同底物的催化效率化不同底物的催化效率2006-1-7上海大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院只有只有K Kcatcat/K/Km m可以客觀地比較不同的酶或同一種酶催化可以客觀地比較不同的酶或同一種酶催化不同底物的催化效率不同底物的催化效率2006-1-7上海大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院3.3.利用作圖法測定利用作圖法測定K Km m和和V Vmaxmax值值（1 1） LineweaverLineweaver-Burk-Burk 雙倒數(shù)作圖法雙倒數(shù)作圖法米氏方程的雙倒數(shù)形式：米氏方程的雙倒數(shù)形式：基本原則基本原則：將米氏方程變化成相當(dāng)于將米氏方程變化成相當(dāng)于y

16、=ax+by=ax+b的直線方的直線方程，再用作圖法求出程，再用作圖法求出K Km m。 1 K Km m 1 1 = . + v Vmax S Vmax 2006-1-7上海大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院（2 2） Eadie-HofsteeEadie-Hofstee 作圖法作圖法vv/S/S作圖法作圖法v = Vmax Km vSSvSvVmax-Km2006-1-7上海大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院（3 3） Hanes-WoolfHanes-Woolf 作圖法作圖法SSSSvVmaxVmaxKm 1 K Km m 1 1 = . + v Vmax S Vmax 在在兩邊均乘以兩邊均乘以SS：以以 SS作圖作圖Sv

17、-KmSvSSVmax1 1（4 4）EisenthalEisenthal 作圖法作圖法（5 5）Hill Hill 作圖法作圖法mLogKSLognVVVLogmax（寡聚酶）mLogKSLognYYLog1-LogKmLogS）（VVVLogYYLogmax12006-1-7上海大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院（三）多底物的酶促反應(yīng)（三）多底物的酶促反應(yīng)1.1.多底物酶促反應(yīng)按動力學(xué)機(jī)制分類多底物酶促反應(yīng)按動力學(xué)機(jī)制分類有序反應(yīng)有序反應(yīng)只有Leading substrate (領(lǐng)先底物A)首先與酶結(jié)合，然后B才能與酶結(jié)合，形成的三元復(fù)合物EAB（ternary complex)轉(zhuǎn)變?yōu)镋PQ，B 的產(chǎn)物P先

18、釋放，A的產(chǎn)物Q后釋放。在缺少A時，B不能與E結(jié)合E+A+BE+A+BAEBPEQE+P+QAEBPEQE+P+Q（1 1）序列反應(yīng)）序列反應(yīng)2006-1-7上海大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院E AE AEB QEP QE EABPQPEAAEAEBQEPBQEQA A與其產(chǎn)物與其產(chǎn)物Q Q相互競爭地結(jié)合相互競爭地結(jié)合E E，但，但A A和和B B互不竟?fàn)幓ゲ痪範(fàn)幏磻?yīng)的總方向決定于A、Q的濃度和反應(yīng)的平衡常數(shù)NAD 與NADH相互競爭E上的NAD結(jié)合部位隨機(jī)反應(yīng)隨機(jī)反應(yīng)底物A、B與酶結(jié)合的順序是隨機(jī)的，形成的三元復(fù)合物AEB QEP，產(chǎn)物P、Q的釋放順序也是隨機(jī)的。限速步驟是限速步驟是AEB QEPAEB

19、QEPA A與與Q Q相互競爭相互競爭E E上的底物結(jié)合部位上的底物結(jié)合部位A A，B B 與與P P相互競爭相互競爭E E上的上的底物結(jié)合部位底物結(jié)合部位B B反應(yīng)的總方向決定于反應(yīng)的總方向決定于A A、B B、Q Q、P P的濃度和反應(yīng)的平衡常數(shù)的濃度和反應(yīng)的平衡常數(shù)（2 2）乒乓反應(yīng)）乒乓反應(yīng)底物A先與E結(jié)合成AE二元復(fù)合物，AE PF（修飾酶形式），釋放第一個產(chǎn)物P，接著底物B與F形成FB，F(xiàn)B EQ，釋放第二個產(chǎn)物Q。A與Q 競爭自由酶形式E ，B與P競爭修飾酶形式F。整個反應(yīng)歷程中只有二元復(fù)合物形式，沒有三元復(fù)合物形式。2.2.雙底物反應(yīng)的動力學(xué)方程雙底物反應(yīng)的動力學(xué)方程（1 1）

20、乒乓機(jī)制的動力學(xué)方程）乒乓機(jī)制的動力學(xué)方程 maxBAAKBKBAVVBmAmmaxmaxmax1111VBVKAVKVBmAmK Km mA A： BB達(dá)到飽和濃度時達(dá)到飽和濃度時A A的米氏常數(shù)的米氏常數(shù)K Km mA A： A A的表觀米氏常數(shù)的表觀米氏常數(shù)V Vmaxmax：ABAB都達(dá)到飽和濃度時的最大反應(yīng)速度都達(dá)到飽和濃度時的最大反應(yīng)速度2006-1-7上海大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院乒乓機(jī)制的動力學(xué)曲線是兩組平行直線表觀米氏常數(shù)KmA（KmB）隨B（ A）濃度的增大而增大表觀最大反應(yīng)速度Vmax隨B（A）的增大而增大（2 2）序列機(jī)制的底物動力學(xué)方程）序列機(jī)制的底物動力學(xué)方程BmAsmaxK

21、KBAAKBKBAVVBmAm 11111maxmaxmaxmaxBAVKKVBVKAVKVBmABmAms2006-1-7上海大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院序列機(jī)制的動力學(xué)曲線是兩組相交直線（交于序列機(jī)制的動力學(xué)曲線是兩組相交直線（交于X軸負(fù)側(cè)）軸負(fù)側(cè)）交點在交點在X軸：表觀軸：表觀KmA（KmB）不隨）不隨B（A）濃度變化）濃度變化而變化（而變化（ KmA= KmA 、 KmB= KmB）交點在交點在X軸上：表觀軸上：表觀KmA（KmB）隨）隨B（A）濃度的增）濃度的增加而減小加而減小交點在交點在X軸下：表觀軸下：表觀KmA（KmB）隨）隨B（A）濃度的增）濃度的增加而增大加而增大表觀最大反應(yīng)速度表觀最

22、大反應(yīng)速度Vmax隨隨B（A）的增大而增大）的增大而增大2006-1-7上海大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院三、酶的抑制作用三、酶的抑制作用變性作用變性作用(denaturation(denaturation) )：抑制作用抑制作用(inhibiton(inhibiton) )：使酶活力下降或喪失但并不引起：使酶活力下降或喪失但并不引起酶蛋白變性酶蛋白變性變性劑沒有選擇性變性劑沒有選擇性抑制劑有不同程度的選擇性抑制劑有不同程度的選擇性研究抑制劑對酶的作用有重大的意義：研究抑制劑對酶的作用有重大的意義：（1 1）藥物作用機(jī)理和抑制劑型藥物的設(shè)計與開發(fā)）藥物作用機(jī)理和抑制劑型藥物的設(shè)計與開發(fā)（2 2）了解生物體的

23、代謝途徑，進(jìn)行人為調(diào)控或代謝控制）了解生物體的代謝途徑，進(jìn)行人為調(diào)控或代謝控制發(fā)酵發(fā)酵（3 3）通過抑制劑試驗研究酶活性中心的構(gòu)象及其化學(xué)功）通過抑制劑試驗研究酶活性中心的構(gòu)象及其化學(xué)功能基團(tuán)，不僅可以設(shè)計藥物，而且也是酶工程和化學(xué)修能基團(tuán)，不僅可以設(shè)計藥物，而且也是酶工程和化學(xué)修飾酶、酶工業(yè)的基礎(chǔ)飾酶、酶工業(yè)的基礎(chǔ)2006-1-7上海大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院（一）抑制程度的兩種表示方法（一）抑制程度的兩種表示方法1 1、相對活力、相對活力相對活力分?jǐn)?shù)相對活力分?jǐn)?shù) (殘余活力殘余活力)相對活力百分?jǐn)?shù)相對活力百分?jǐn)?shù)*100%0VVai2 2、抑制率、抑制率抑制分?jǐn)?shù)抑制分?jǐn)?shù) （被抑制活力）（被抑制活力）抑

24、制百分?jǐn)?shù)抑制百分?jǐn)?shù)00011VVVVVaiii2006-1-7上海大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院（二）抑制作用的類型（二）抑制作用的類型1 1、不可逆的抑制作用、不可逆的抑制作用抑制劑與酶活性中心（外）的必需基團(tuán)共價結(jié)合，使酶抑制劑與酶活性中心（外）的必需基團(tuán)共價結(jié)合，使酶的活性下降，無法用透析、超濾等物理方法除去抑制劑的活性下降，無法用透析、超濾等物理方法除去抑制劑而使酶復(fù)活。而使酶復(fù)活。2 2、可逆的抑制作用、可逆的抑制作用 抑制劑與酶蛋白非共價鍵結(jié)合，可以用透折、超濾等物抑制劑與酶蛋白非共價鍵結(jié)合，可以用透折、超濾等物理方法除去抑制劑而使理方法除去抑制劑而使 酶復(fù)活。酶復(fù)活。2006-1-7上海大學(xué)生

25、命科學(xué)學(xué)院（1 1）競爭性抑制（）競爭性抑制（Competitive inhibitionCompetitive inhibition） 抑制劑具有與底物類似的結(jié)構(gòu)，競爭酶的活性中心，抑制劑具有與底物類似的結(jié)構(gòu)，競爭酶的活性中心，并與酶形成可逆的并與酶形成可逆的EIEI復(fù)合物，阻止底物與酶結(jié)合。復(fù)合物，阻止底物與酶結(jié)合?？梢酝ㄟ^增加底物濃度而解除此種抑制?？梢酝ㄟ^增加底物濃度而解除此種抑制。2006-1-7上海大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院（2 2）非競爭性抑制（）非競爭性抑制（noncompetitive inhibitionnoncompetitive inhibition）底物和抑制劑可以同時與酶結(jié)合

26、，但是，中間的三元復(fù)底物和抑制劑可以同時與酶結(jié)合，但是，中間的三元復(fù)合物合物ESIESI不能進(jìn)一步分解為產(chǎn)物，因此，酶的活性降低。不能進(jìn)一步分解為產(chǎn)物，因此，酶的活性降低。抑制劑與酶活性中心以外的基團(tuán)結(jié)合，其結(jié)構(gòu)可能與底抑制劑與酶活性中心以外的基團(tuán)結(jié)合，其結(jié)構(gòu)可能與底物無關(guān)。不能通過增加底物濃度的辦法來消除非競爭性物無關(guān)。不能通過增加底物濃度的辦法來消除非競爭性抑制作用。抑制作用。2006-1-7上海大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院（3 3）反競爭性抑制）反競爭性抑制酶只有在與底物結(jié)合后，才能與抑制劑結(jié)合。酶只有在與底物結(jié)合后，才能與抑制劑結(jié)合。E+SES+I ESI PE+SES+I ESI P常見于多底物

27、的酶促反應(yīng)中常見于多底物的酶促反應(yīng)中2006-1-7上海大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院（三）可逆抑制作用與不可逆抑制作用（三）可逆抑制作用與不可逆抑制作用的鑒別的鑒別1 1、通過透析、超濾、凝膠過濾等、通過透析、超濾、凝膠過濾等2 2、通過、通過v- -E速度曲線速度曲線Ev123(1) (1) 反應(yīng)體系中不加反應(yīng)體系中不加I I。(2) (2) 反應(yīng)體系中加入一定量反應(yīng)體系中加入一定量的不可逆抑制劑。的不可逆抑制劑。(3)(3)反應(yīng)體系中加入一定量反應(yīng)體系中加入一定量的可逆抑制劑。的可逆抑制劑。2006-1-7上海大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院Ev不可逆抑制劑的作用Ev 可逆抑制劑的作用I 增高I 增高3 3、通過可逆

28、抑制劑的動力學(xué)曲線可以區(qū)分三種可逆抑制、通過可逆抑制劑的動力學(xué)曲線可以區(qū)分三種可逆抑制作用作用（四）可逆抑制作用動力學(xué)（四）可逆抑制作用動力學(xué)1 1、競爭性抑制、競爭性抑制)1(maxSKIKSVVim動力學(xué)方程：動力學(xué)方程：（K Ki i為為EIEI的解離常數(shù)）的解離常數(shù)）V Vmaxmax不變不變; K; Km m變大，而且隨變大，而且隨II濃度的增大而增大。濃度的增大而增大。相對活力：相對活力：0IKiKmSKmSKmVVai抑制分?jǐn)?shù)：抑制分?jǐn)?shù)：1IKiKmSKmIKiKmai抑制程度決定于抑制程度決定于II、SS、K Km m和和K Ki i2 2、非競爭性抑制、非競爭性抑制1maxS

29、KmSVVKiI動力學(xué)方程：動力學(xué)方程：K Km m不變，不變，V Vmaxmax降至降至V Vmaxmax/ /（1+I/K1+I/Ki i）相對活力：相對活力： IKKaii抑制分?jǐn)?shù)：抑制分?jǐn)?shù)： 1IKIIKKiiii抑制程度決定于抑制程度決定于II和和K Ki i ，與底物的，與底物的K Km m和和SS無關(guān)無關(guān)3 3、反競爭性抑制、反競爭性抑制)1 (maxSKIKSVVim動力學(xué)方程：動力學(xué)方程：Km及及Vmax都變小都變小相對活力：相對活力：抑制分?jǐn)?shù)：抑制分?jǐn)?shù)：SKISKSKaimm 1SISKKKSIaiiim抑制程度決定于抑制程度決定于K Km m、K Ki i、SS、II20

30、06-1-7上海大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院可逆抑制的動力學(xué)比較可逆抑制的動力學(xué)比較抑制類型抑制類型 V Vmaxmax變化變化 K Km m變化變化無抑制劑無抑制劑 / / /競爭性抑制作用競爭性抑制作用 不變不變 變大變大非競爭性抑制作用非競爭性抑制作用 變小變小 不變不變 反競爭性抑制作用反競爭性抑制作用 變小變小 變小變小2006-1-7上海大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院（五）一些重要的抑制劑（五）一些重要的抑制劑1 1、不可逆抑制劑：、不可逆抑制劑：（1 1）非專一性不可逆抑制劑）非專一性不可逆抑制劑 與酶的活性中心以及活性中心外的某一類或幾類必需基與酶的活性中心以及活性中心外的某一類或幾類必需基團(tuán)反應(yīng)團(tuán)反應(yīng)

31、有機(jī)磷的?；镉袡C(jī)磷的酰化物二異丙基磷酰氟（二異丙基磷酰氟（DFPDFP，神經(jīng)毒氣）和許多有機(jī)磷農(nóng)藥。，神經(jīng)毒氣）和許多有機(jī)磷農(nóng)藥。抑制機(jī)理：抑制機(jī)理：與蛋白酶及酯酶活性中心與蛋白酶及酯酶活性中心SerSer的的OHOH形成磷形成磷脂鍵。脂鍵。毒理：毒理：強(qiáng)烈抑制乙酰膽堿脂酶（神經(jīng)毒劑）。強(qiáng)烈抑制乙酰膽堿脂酶（神經(jīng)毒劑）。 解毒劑：解毒劑：PAMPAM（解磷定）可以把酶上的磷酰基團(tuán)除去。（解磷定）可以把酶上的磷?；鶊F(tuán)除去。2006-1-7上海大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院有機(jī)汞、有機(jī)砷化合物有機(jī)汞、有機(jī)砷化合物抑制機(jī)理：抑制機(jī)理：使酶的巰基烷化使酶的巰基烷化毒理：毒理：主要與還原型硫辛酸輔酶反應(yīng)，抑制丙酮酸

32、氧化主要與還原型硫辛酸輔酶反應(yīng)，抑制丙酮酸氧化酶系統(tǒng)。酶系統(tǒng)。解毒劑：解毒劑：二巰基丙醇（二巰基丙醇（BALBAL）、）、CysCys、GSHGSH等過量的巰基等過量的巰基化合物。化合物。2006-1-7上海大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院重金屬重金屬 AgAg、CuCu、HgHg、CdCd、PbPb能使大多數(shù)酶失活，能使大多數(shù)酶失活，EDTAEDTA可解除?？山獬?。、烷化物、烷化物含鹵素的烷化物（碘乙酸、碘乙酰胺、鹵乙酰苯等）含鹵素的烷化物（碘乙酸、碘乙酰胺、鹵乙酰苯等）常用于鑒定酶中巰基。常用于鑒定酶中巰基。氰化物、硫化物、氰化物、硫化物、COCO與含鐵卟啉的酶中的與含鐵卟啉的酶中的FeFe2+2+結(jié)合，

33、阻抑細(xì)胞呼吸結(jié)合，阻抑細(xì)胞呼吸2006-1-7上海大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院青霉素青霉素不可逆抑制糖肽轉(zhuǎn)肽酶不可逆抑制糖肽轉(zhuǎn)肽酶還原劑還原劑巰基乙醇、二硫蘇糖醇等巰基試劑還原酶的二硫鍵、含巰基乙醇、二硫蘇糖醇等巰基試劑還原酶的二硫鍵、含活潑雙鍵試劑（與活潑雙鍵試劑（與、反應(yīng)）反應(yīng)）乙基順丁烯二酰亞胺乙基順丁烯二酰亞胺 親電試劑親電試劑四硝基甲烷，可使四硝基甲烷，可使TyrTyr硝基化。硝基化。 2006-1-7上海大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院（2 2） 專一性不可逆抑制劑專一性不可逆抑制劑此類抑制劑僅僅和某一種酶的活性部位的必需基團(tuán)反應(yīng)。此類抑制劑僅僅和某一種酶的活性部位的必需基團(tuán)反應(yīng)。K Ks s型不可逆抑制劑（

34、親和標(biāo)記試劑，親和修飾試劑）型不可逆抑制劑（親和標(biāo)記試劑，親和修飾試劑）具有與底物相似的結(jié)構(gòu)，同時還帶有一個能與酶活性中具有與底物相似的結(jié)構(gòu)，同時還帶有一個能與酶活性中心或活性中心外的必需基團(tuán)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的活潑基團(tuán)。心或活性中心外的必需基團(tuán)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的活潑基團(tuán)。專一性程度取決于它與活性中心及活性中心外的的專一性程度取決于它與活性中心及活性中心外的的K Ks s之之比。比。胰乳蛋白酶的最佳底物：對胰乳蛋白酶的最佳底物：對- -甲苯磺酰甲苯磺酰-L-L-苯丙氨酸甲酯苯丙氨酸甲酯K Ks s型不可逆抑制劑：對甲苯磺酰型不可逆抑制劑：對甲苯磺酰-L-L-苯丙氨酰氯甲烷苯丙氨酰氯甲烷（TPCKTPCK

35、）-CH-CH2 2-Cl-Cl與酶活性部位的一個與酶活性部位的一個His-His-咪唑基距離很近，很易咪唑基距離很近，很易使之烷基化。使之烷基化。2006-1-7上海大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院 K Kcatcat型不可逆抑制劑（自殺性底物）型不可逆抑制劑（自殺性底物）具有與底物相似的結(jié)構(gòu)，不僅能與酶結(jié)合，而且潛伏的反具有與底物相似的結(jié)構(gòu)，不僅能與酶結(jié)合，而且潛伏的反應(yīng)基團(tuán)（應(yīng)基團(tuán)（latent reactive grouplatent reactive group）能被酶催化而活化，）能被酶催化而活化，并與酶活性中心必需基團(tuán)進(jìn)行不可逆結(jié)合。并與酶活性中心必需基團(tuán)進(jìn)行不可逆結(jié)合。 2006-1-7上海大

36、學(xué)生命科學(xué)學(xué)院2 2、可逆抑制劑、可逆抑制劑競爭性抑制劑競爭性抑制劑 許多代謝類似物都是競爭性抑制劑，可用作抗菌藥和抗許多代謝類似物都是競爭性抑制劑，可用作抗菌藥和抗癌藥物。癌藥物。磺胺類藥物及其作用機(jī)理磺胺類藥物及其作用機(jī)理對氨基苯磺酰胺或其衍生物對氨基苯磺酰胺或其衍生物對氨基苯甲酸的結(jié)構(gòu)類似物，競爭性抑制細(xì)菌的二氫葉對氨基苯甲酸的結(jié)構(gòu)類似物，競爭性抑制細(xì)菌的二氫葉酸合成酶活性酸合成酶活性2006-1-7上海大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院抑制劑與藥物開發(fā)抑制劑與藥物開發(fā)K Kcatcat型不可逆抑制劑的專一性程度很強(qiáng)，前景廣闊型不可逆抑制劑的專一性程度很強(qiáng)，前景廣闊底物類似物型的競爭性抑制劑最易開發(fā)底物類

37、似物型的競爭性抑制劑最易開發(fā)過度態(tài)底物類似物型藥物最具價值過度態(tài)底物類似物型藥物最具價值( (高效高效 特異特異) )2006-1-7上海大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院四、溫度對酶促反應(yīng)速度的影響四、溫度對酶促反應(yīng)速度的影響（一）最適溫度及影響因素（一）最適溫度及影響因素 溫度對酶促反應(yīng)速度的影響有兩個方面：溫度對酶促反應(yīng)速度的影響有兩個方面： 提高溫度，加快反應(yīng)速度。提高溫度，加快反應(yīng)速度。提高溫度，酶變性失活。提高溫度，酶變性失活。 溫度系數(shù)溫度系數(shù)Q Q1010：溫度升高：溫度升高1010，反應(yīng)速度與原，反應(yīng)速度與原來的反應(yīng)速度之比，大多數(shù)酶的來的反應(yīng)速度之比，大多數(shù)酶的Q Q1010一般為一般為1

38、12 2。溫血動物的酶，最適溫度溫血動物的酶，最適溫度35354040，植物酶，植物酶最適溫度最適溫度40405050，細(xì)菌，細(xì)菌TaqTaq DNA DNA聚合酶聚合酶7070。最適溫度不是酶的特征常數(shù)，它與底物種類、最適溫度不是酶的特征常數(shù)，它與底物種類、作用時間、作用時間、pHpH、離子強(qiáng)度、離子強(qiáng)度 等因素有關(guān)。等因素有關(guān)。102030405060708090020406080100Temperature OCRelative Activity (%)2006-1-7上海大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院（二）酶的穩(wěn)定性溫度（二）酶的穩(wěn)定性溫度在某一時間范圍內(nèi)，酶活性不降低的最高溫度稱該酶的在某一時間范圍內(nèi)，酶活性不