第七版生物化學(xué)第三章 酶

1、第三章第三章 酶酶 Enzyme Enzyme生化教研室n酶的概念酶的概念目前將生物催化劑分為兩類(lèi)目前將生物催化劑分為兩類(lèi)酶酶 核酶（核酶（脫氧核酶）脫氧核酶）n酶酶(enzyme, E) ：是一類(lèi)由是一類(lèi)由活細(xì)胞產(chǎn)生的，活細(xì)胞產(chǎn)生的，對(duì)其特異底物起對(duì)其特異底物起高效催化作用的高效催化作用的蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)。 幾個(gè)有關(guān)的名詞：幾個(gè)有關(guān)的名詞： 底物底物(substrate, S)：酶作用的物質(zhì)酶作用的物質(zhì) 產(chǎn)物產(chǎn)物(product, P)：反應(yīng)生成的物質(zhì)反應(yīng)生成的物質(zhì) 酶促反應(yīng)酶促反應(yīng)：酶催化的反應(yīng)：酶催化的反應(yīng) 酶活性：酶活性：酶催化化學(xué)反應(yīng)的能力酶催化化學(xué)反應(yīng)的能力 -酮戊二酸轉(zhuǎn)氨酶丙酮酸A

2、la + Glu根據(jù)酶的分子結(jié)構(gòu)分為根據(jù)酶的分子結(jié)構(gòu)分為： 單體酶單體酶 ( (monomericmonomeric enzyme) enzyme) 寡聚酶寡聚酶 ( (oligomericoligomeric enzyme) enzyme) 多酶體系多酶體系 ( (multienzymemultienzyme system) system) 多功能酶或串聯(lián)酶多功能酶或串聯(lián)酶 (multifunctional enzyme) (multifunctional enzyme)多酶復(fù)合體多酶復(fù)合體(multienzyme complex)單體酶單體酶( (monomeric enzyme) )：

3、僅具有三級(jí)結(jié)構(gòu)的酶。僅具有三級(jí)結(jié)構(gòu)的酶。寡聚酶寡聚酶(oligomeric enzyme)： 由多個(gè)相同或不同亞基以非共價(jià)鍵連接組成的酶。由多個(gè)相同或不同亞基以非共價(jià)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彼此聚合形成的多酶復(fù)合物。由幾種不同功能的酶彼此聚合形成的多酶復(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) )： 于基因的融合，多種不同催化功能存在于一條多肽于基因的融合，多種不同催化功能存在于一條多肽鏈中，這類(lèi)酶稱(chēng)為多功能酶。鏈中，這類(lèi)酶稱(chēng)為多功能酶。

4、多功能酶多功能酶多酶復(fù)合體多酶復(fù)合體HS-ACP結(jié)合酶結(jié)合酶 (conjugated enzyme)(simple enzyme)酶蛋白酶蛋白輔助因子輔助因子全酶全酶有活性有活性無(wú)活性無(wú)活性無(wú)活性無(wú)活性蛋白質(zhì)部分：酶蛋白蛋白質(zhì)部分：酶蛋白 決定反應(yīng)的特異性決定反應(yīng)的特異性非蛋白質(zhì)部分：輔助因子非蛋白質(zhì)部分：輔助因子 (cofactor) 決定反應(yīng)的種類(lèi)與性質(zhì)決定反應(yīng)的種類(lèi)與性質(zhì)結(jié)合酶結(jié)合酶按組成分為按組成分為（一）輔助因子分類(lèi)（一）輔助因子分類(lèi) （按其（按其與酶蛋白結(jié)合的緊密程度與酶蛋白結(jié)合的緊密程度） 輔酶輔酶 (coenzyme):(coenzyme):與酶蛋白結(jié)合疏松，可用透析或超與酶蛋

5、白結(jié)合疏松，可用透析或超濾的方法除去。濾的方法除去。 輔基輔基 (prosthetic group):(prosthetic group):與酶蛋白結(jié)合緊密，不能用透析與酶蛋白結(jié)合緊密，不能用透析或超濾的方法除去。或超濾的方法除去。1 1、金屬離子的作用、金屬離子的作用穩(wěn)定酶的構(gòu)象穩(wěn)定酶的構(gòu)象 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)中的靜電斥力等金屬酶金屬酶( (metalloenzymemetalloenzyme) )金屬激活酶金屬激活酶(metal-activated enzyme)(m

6、etal-activated enzyme) （二）作為酶輔助因子的物質(zhì)：（二）作為酶輔助因子的物質(zhì)：n2、小分子有機(jī)化合物、小分子有機(jī)化合物多是一些化學(xué)穩(wěn)定的小分子物質(zhì)，稱(chēng)多是一些化學(xué)穩(wěn)定的小分子物質(zhì)，稱(chēng)為輔酶為輔酶 (coenzyme)。其主要作用是參與酶的催化過(guò)程，在其主要作用是參與酶的催化過(guò)程，在反應(yīng)中傳遞電子、質(zhì)子或一些基團(tuán)。反應(yīng)中傳遞電子、質(zhì)子或一些基團(tuán)。輔酶的種類(lèi)不多，且分子結(jié)構(gòu)中常含輔酶的種類(lèi)不多，且分子結(jié)構(gòu)中常含有維生素或維生素類(lèi)物質(zhì)。有維生素或維生素類(lèi)物質(zhì)。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(chēng)名稱(chēng)所含的維生素所含的維生素氫原子

7、（質(zhì)子）氫原子（質(zhì)子）NAD（尼克酰胺腺嘌呤二核（尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸，輔酶苷酸，輔酶I尼克酰胺（維生素尼克酰胺（維生素PP）NADP（尼克酰胺腺嘌呤二（尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸，輔酶核苷酸磷酸，輔酶II尼克酰胺（維生素尼克酰胺（維生素PP）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）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(lèi)鈷胺素輔酶類(lèi)維生素維生素B12二

8、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）在催化中的作用酶分子中氨基酸酶分子中氨基酸殘基側(cè)鏈的化學(xué)基團(tuán)殘基側(cè)鏈的化學(xué)基團(tuán)中中，一些與酶活性密一些與酶活性密切相關(guān)的化學(xué)基團(tuán)切相關(guān)的化學(xué)基團(tuán)。n必需基團(tuán)必需基團(tuán) (essential group)有些有些必需基團(tuán)必需基團(tuán)在一級(jí)結(jié)構(gòu)上可在一級(jí)結(jié)構(gòu)上可能相距很遠(yuǎn)，但在空間結(jié)構(gòu)上彼此能相距很遠(yuǎn)，但在空間結(jié)構(gòu)上彼此靠近，集中形成具有特定空間結(jié)構(gòu)靠

9、近，集中形成具有特定空間結(jié)構(gòu)的區(qū)域，此區(qū)域能與底物特異結(jié)合的區(qū)域，此區(qū)域能與底物特異結(jié)合并將底物轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)物。并將底物轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)物。（二）酶的活性中心（二）酶的活性中心(active center)一級(jí)遠(yuǎn)，空間近；一級(jí)遠(yuǎn)，空間近；集中一起是區(qū)域；集中一起是區(qū)域；結(jié)合底物轉(zhuǎn)產(chǎn)物；結(jié)合底物轉(zhuǎn)產(chǎn)物；活性中心要活性中心要牢記牢記。絲氨酸組氨酸半胱氨酸氨酸谷氨酸底底 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) 活性活性中心中心 (isoenzyme) 同工酶同工酶是指催化是指催化相同相同的化學(xué)反應(yīng)，的化學(xué)反應(yīng)，而酶蛋白的分子結(jié)構(gòu)理化性質(zhì)乃至免疫而酶蛋白的分子結(jié)構(gòu)理化性

10、質(zhì)乃至免疫學(xué)性質(zhì)學(xué)性質(zhì)不同不同的一組酶。的一組酶。* * 定義定義乳酸脫氫酶的同工酶乳酸脫氫酶的同工酶MM型（型（肌型）、肌型）、H H型（心型（心型）型）心肌心肌肝臟肝臟意義：意義：有助于對(duì)疾病的診斷有助于對(duì)疾病的診斷 心 肌LDHLDH1 1肝肝LDHLDH5 567675656心肌梗死酶譜心肌梗死酶譜肝病酶譜肝病酶譜1 1酶酶活活性性正常酶譜正常酶譜2 23 34 45 5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+- 肝臟病變肝臟病變： LDH5 心肌梗死：心肌梗死： LDH1LDH2一般正常成人：一般正常成人：LDH2LDH1LDH3LDH4

11、LDH5 部分正常兒童血中可見(jiàn)部分正常兒童血中可見(jiàn)LDH1LDH2u酶與一般催化劑的共同點(diǎn)酶與一般催化劑的共同點(diǎn)在反應(yīng)前后酶的質(zhì)量不變?cè)诜磻?yīng)前后酶的質(zhì)量不變只能催化熱力學(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)變反應(yīng)的平衡點(diǎn)一、一、 酶促反應(yīng)的特點(diǎn)酶促反應(yīng)的特點(diǎn)（一）酶促反應(yīng)具有極（一）酶促反應(yīng)具有極高高的的效率效率（二）酶促反應(yīng)具有高度的（二）酶促反應(yīng)具有高度的特異性特異性 1 1、絕對(duì)特異性、絕對(duì)特異性 2 2、相對(duì)特異性、相對(duì)特異性 3 3、立體異構(gòu)特異性、立體異構(gòu)特異性 （三）酶促反應(yīng)的（三）酶促反應(yīng)的可調(diào)節(jié)性

12、可調(diào)節(jié)性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。(activation energy)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。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。酶比一般催化劑更有效地降低反應(yīng)的活化能。酶比一般催化劑更有效地降低反應(yīng)的活化能。 舉例：舉例：( (二二) )具有高度特異性（具有高度特異性（ 或?qū)Ｒ恍裕┗驅(qū)Ｒ恍裕?定義：酶對(duì)其所催化的底物一種酶定義：酶對(duì)其所催化的底物一種酶具有較嚴(yán)格的選擇性。即一種酶僅作用具有較嚴(yán)格的選擇性。即一種酶僅作用于一種或一類(lèi)化合物，或一定的化學(xué)鍵，于一種或一類(lèi)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

13、的產(chǎn)物。催化一定的化學(xué)反應(yīng)并生成一定的產(chǎn)物。 分為：分為： 絕對(duì)特異性絕對(duì)特異性 相對(duì)特異性相對(duì)特異性 立體異構(gòu)特異性立體異構(gòu)特異性(absolute specificity)(relative specificity)(stereo specificity)（三）（三）酶促反應(yīng)的可調(diào)節(jié)性酶促反應(yīng)的可調(diào)節(jié)性對(duì)酶生成與降解量的調(diào)節(jié)對(duì)酶生成與降解量的調(diào)節(jié)酶催化效力的調(diào)節(jié)酶催化效力的調(diào)節(jié)通過(guò)改變底物濃度對(duì)酶進(jìn)行調(diào)節(jié)等通過(guò)改變底物濃度對(duì)酶進(jìn)行調(diào)節(jié)等 酶的催化效率可用酶的轉(zhuǎn)酶的催化效率可用酶的轉(zhuǎn)換數(shù)換數(shù) (turnover number) 來(lái)表示。酶的轉(zhuǎn)換數(shù)是指在酶來(lái)表示。酶的轉(zhuǎn)換數(shù)是指在酶被底物飽和的

14、條件下，每個(gè)酶被底物飽和的條件下，每個(gè)酶分子每秒鐘將底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物分子每秒鐘將底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物的分子數(shù)。的分子數(shù)。 誘導(dǎo)契合假說(shuō)誘導(dǎo)契合假說(shuō)( (induced-fit hypothesis)酶底物復(fù)合物酶底物復(fù)合物 E + S E + P ES （二）酶（二）酶-底物復(fù)合物的形成有利于底物底物復(fù)合物的形成有利于底物轉(zhuǎn)變成過(guò)渡態(tài)轉(zhuǎn)變成過(guò)渡態(tài) 1.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 認(rèn)為酶與底物的認(rèn)為酶與底物的結(jié)合處至少有三結(jié)合處至少有三個(gè)點(diǎn)，而且只有個(gè)點(diǎn)，而且只有一種情況是完全一種情況是完全結(jié)合的形式。只結(jié)合的形式。只有這種情況下，有這種情況下，不對(duì)稱(chēng)催化作用不對(duì)稱(chēng)催化

15、作用才能實(shí)現(xiàn)。才能實(shí)現(xiàn)。 認(rèn)為整個(gè)酶分子的天然構(gòu)象是具有剛性認(rèn)為整個(gè)酶分子的天然構(gòu)象是具有剛性結(jié)構(gòu)的，酶表面具有特定的形狀。酶與結(jié)構(gòu)的，酶表面具有特定的形狀。酶與底物的結(jié)合如同一把鑰匙對(duì)一把鎖一樣底物的結(jié)合如同一把鑰匙對(duì)一把鎖一樣酶與底物相互接近時(shí)，其結(jié)構(gòu)相互酶與底物相互接近時(shí)，其結(jié)構(gòu)相互誘導(dǎo)、相互變形和相互適應(yīng)，進(jìn)而誘導(dǎo)、相互變形和相互適應(yīng)，進(jìn)而相互結(jié)合。這一過(guò)程稱(chēng)為酶相互結(jié)合。這一過(guò)程稱(chēng)為酶- -底物結(jié)底物結(jié)合的合的誘導(dǎo)契合誘導(dǎo)契合(induced-fit) 。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-Catalyzed ReactionKinetics

16、 of Enzyme-Catalyzed Reaction q概念概念研究各種因素對(duì)酶促反應(yīng)速度的研究各種因素對(duì)酶促反應(yīng)速度的影響，并加以定量的闡述。影響，并加以定量的闡述。q影響因素包括有影響因素包括有酶濃度、底物濃度、酶濃度、底物濃度、pH、溫度、溫度、抑制劑、激活劑等。抑制劑、激活劑等。 研究一種因素的影響時(shí)，其余各因素均恒定。研究一種因素的影響時(shí)，其余各因素均恒定。一、底物濃度對(duì)反應(yīng)速度的影響一、底物濃度對(duì)反應(yīng)速度的影響I.單底物、單產(chǎn)物反應(yīng)單底物、單產(chǎn)物反應(yīng)II. 酶促反應(yīng)速度一般在規(guī)定的反應(yīng)條件下，酶促反應(yīng)速度一般在規(guī)定的反應(yīng)條件下，用用單位時(shí)間內(nèi)底物的消耗量和產(chǎn)物的生成量來(lái)單位時(shí)

17、間內(nèi)底物的消耗量和產(chǎn)物的生成量來(lái)表示表示III. 反應(yīng)速度取其初速度，即底物的消耗量很小反應(yīng)速度取其初速度，即底物的消耗量很小（一般在（一般在5以?xún)?nèi)）時(shí)的反應(yīng)速度以?xún)?nèi)）時(shí)的反應(yīng)速度IV. 底物濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于酶濃度底物濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于酶濃度研究前提研究前提v 在其他因素不變的情況下，底物濃度對(duì)反應(yīng)速在其他因素不變的情況下，底物濃度對(duì)反應(yīng)速度的影響呈度的影響呈矩形雙曲線關(guān)系矩形雙曲線關(guān)系。u一級(jí)反應(yīng)：一級(jí)反應(yīng)： 反應(yīng)速度與反應(yīng)物濃度的一次方成正比反應(yīng)速度與反應(yīng)物濃度的一次方成正比v二級(jí)反應(yīng)二級(jí)反應(yīng): : 反應(yīng)速反應(yīng)速度度與反應(yīng)物的濃度的二次方成正比與反應(yīng)物的濃度的二次方成正比w零級(jí)反應(yīng)：零級(jí)反應(yīng)： 反應(yīng)

18、速度與反應(yīng)速度與反應(yīng)物反應(yīng)物濃度無(wú)關(guān)濃度無(wú)關(guān)預(yù)備知識(shí)：預(yù)備知識(shí)：1、當(dāng)?shù)孜餄舛容^低時(shí)、當(dāng)?shù)孜餄舛容^低時(shí)反應(yīng)速度與底物濃度成正比；反應(yīng)為一級(jí)反應(yīng)。反應(yīng)速度與底物濃度成正比；反應(yīng)為一級(jí)反應(yīng)。2、隨著底物濃度的增高、隨著底物濃度的增高反應(yīng)速度不再成正比例加速；反應(yīng)為混合級(jí)反應(yīng)反應(yīng)速度不再成正比例加速；反應(yīng)為混合級(jí)反應(yīng)3 3、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)速度不再增加，達(dá)最大速度；反應(yīng)為零級(jí)反應(yīng)反應(yīng)速度不再增加，達(dá)最大速度；反應(yīng)為零級(jí)反應(yīng)中間產(chǎn)物中間產(chǎn)物1913年米歇利斯和曼丁推導(dǎo)年米歇利斯和曼丁推導(dǎo)出單底物酶反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)方出單底物酶反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)方程式，即米程式，即米曼氏方程曼氏方

19、程 Vmax是酶完全被底物飽和時(shí)的反應(yīng)是酶完全被底物飽和時(shí)的反應(yīng)速度，與酶濃度呈正比。速度，與酶濃度呈正比。n Km值的推導(dǎo)值的推導(dǎo)Km = S Km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，單位是時(shí)的底物濃度，單位是mol/L。2=Km + S Vmax VmaxS當(dāng)當(dāng)K2 K3時(shí)，時(shí)，=K1 Km K2+ K3=K1 Km K2近似于近似于ESES的解離常數(shù)的解離常數(shù)這種情況下KmKm可以代表可以代表- 酶和底物之間的親和力（呈酶和底物之間的親和力（呈反比反比關(guān)系）關(guān)系） Km值越值越小小，酶對(duì)底物的親和力越，酶對(duì)底物的親和力越大大 Km值越值越

20、大大，酶對(duì)底物的親和力越，酶對(duì)底物的親和力越小小1 1、雙倒數(shù)作圖法、雙倒數(shù)作圖法(double reciprocal plot)(double reciprocal plot)， 又稱(chēng)為又稱(chēng)為 林林- -貝氏貝氏( (LineweaverLineweaver- Burk)- Burk)作圖法作圖法 1V.1 1(三三)m值與值與max值可以通過(guò)作圖法求取值可以通過(guò)作圖法求取雙倒數(shù)作圖法雙倒數(shù)作圖法當(dāng)當(dāng)SE，酶可被底物飽和酶可被底物飽和的情況下，的情況下，反應(yīng)反應(yīng)速度與酶濃度成速度與酶濃度成正比正比關(guān)系式為：關(guān)系式為： V = K3 E0 V E 當(dāng)當(dāng)SE時(shí)，時(shí)，Vmax = k3 E 酶濃度

21、對(duì)反應(yīng)速度的影響酶濃度對(duì)反應(yīng)速度的影響 雙重影響雙重影響一定溫度范圍內(nèi)，一定溫度范圍內(nèi)， T T 超過(guò)一定溫度范圍超過(guò)一定溫度范圍 T T 酶酶活活性性0.51.02.01.50 10 20 30 40 50 60 溫度溫度 CC 溫度對(duì)淀粉酶活性的影響溫度對(duì)淀粉酶活性的影響 在最適溫度前，每增高在最適溫度前，每增高1010， 酶反應(yīng)速度增加酶反應(yīng)速度增加1-21-2倍倍(optimum pH) 四、四、pHpH通過(guò)改變酶和底物分子解離狀通過(guò)改變酶和底物分子解離狀態(tài)態(tài) 影響反應(yīng)速度影響反應(yīng)速度pH對(duì)某些酶活性的影響對(duì)某些酶活性的影響 酶的抑制劑酶的抑制劑(inhibitor，I): 凡能使酶的

22、催化凡能使酶的催化活性下降活性下降而而不不引起引起 酶蛋白酶蛋白變性變性的物質(zhì)。的物質(zhì)。根據(jù)結(jié)合緊密程度不同分為：根據(jù)結(jié)合緊密程度不同分為：1 1、不可逆性抑制、不可逆性抑制 (irreversible inhibition) (irreversible inhibition) 2 2、可逆性抑制、可逆性抑制 (reversible inhibition) (reversible inhibition)競(jìng)爭(zhēng)性抑制競(jìng)爭(zhēng)性抑制 (competitive inhibition)非競(jìng)爭(zhēng)性抑制非競(jìng)爭(zhēng)性抑制 (non-competitive inhibition)反競(jìng)爭(zhēng)性抑制反競(jìng)爭(zhēng)性抑制 (uncompe

23、titive inhibition)1 1、不可逆性抑制、不可逆性抑制 I I 以以共價(jià)鍵共價(jià)鍵與酶活性中心必需基團(tuán)結(jié)合，與酶活性中心必需基團(tuán)結(jié)合，使酶失活使酶失活, I , I 不能用透析、超濾等方法去除。不能用透析、超濾等方法去除。 2 2、可逆性抑制、可逆性抑制 I I 通常以通常以非共價(jià)鍵非共價(jià)鍵與酶或酶與酶或酶- -底物復(fù)合物可逆底物復(fù)合物可逆性結(jié)合，使酶的活性降低或喪失；性結(jié)合，使酶的活性降低或喪失；I I 可用透析、可用透析、超濾等方法除去超濾等方法除去。解毒解毒 - - 二巰基丙醇二巰基丙醇(BAL) E定義定義: :抑制劑與底物的抑制劑與底物的結(jié)構(gòu)相似結(jié)構(gòu)相似， 能與底物能與

24、底物競(jìng)爭(zhēng)競(jìng)爭(zhēng)酶的活性中心，酶的活性中心， 從而阻礙酶底物復(fù)合物的形成，從而阻礙酶底物復(fù)合物的形成， 使酶的活性降低。使酶的活性降低。1.（二）可逆性抑制劑與酶和（或）（二）可逆性抑制劑與酶和（或） 酶酶- -底物復(fù)合物非共價(jià)結(jié)合底物復(fù)合物非共價(jià)結(jié)合+結(jié)合方式：結(jié)合方式： KmVmS= ( 1 + I Ki）+ SVVmax不變；表觀不變；表觀 Km值增大值增大 I I與與S S結(jié)構(gòu)類(lèi)似，競(jìng)爭(zhēng)酶的活性中心結(jié)構(gòu)類(lèi)似，競(jìng)爭(zhēng)酶的活性中心抑制程度取決于抑制劑、底物與酶抑制程度取決于抑制劑、底物與酶的相對(duì)的相對(duì)親和力親和力及抑制劑與底物及抑制劑與底物濃度濃度的的相對(duì)比相對(duì)比。 動(dòng)力學(xué)參數(shù)：動(dòng)力學(xué)參數(shù)： 表

25、觀表觀KmKm值增大，值增大，VmVm值不變。值不變。 競(jìng)爭(zhēng)性抑制的特點(diǎn)：競(jìng)爭(zhēng)性抑制的特點(diǎn)：百浪多息（百浪多息（桔紅色桔紅色）19321932年年格哈德格哈德多馬克多馬克人類(lèi)第一種抑菌藥人類(lèi)第一種抑菌藥百浪多息（磺胺藥）百浪多息（磺胺藥）n服藥最好服藥最好不要超過(guò)不要超過(guò)5 5天天n切不可加大藥量切不可加大藥量或延長(zhǎng)療程或延長(zhǎng)療程n磺胺藥在尿液中的溶解度很小磺胺藥在尿液中的溶解度很小尿路結(jié)石尿路結(jié)石 禁忌：禁忌：巨幼細(xì)胞貧血巨幼細(xì)胞貧血; ; 不足不足2 2個(gè)月的嬰兒個(gè)月的嬰兒健康小常識(shí)健康小常識(shí) 磺胺藥磺胺藥* * 結(jié)合方式：結(jié)合方式：Vmax降低，表觀降低，表觀Km不變不變抑制劑與活性中心

26、外的必需基團(tuán)結(jié)抑制劑與活性中心外的必需基團(tuán)結(jié)合，與底物之間合，與底物之間無(wú)競(jìng)爭(zhēng)無(wú)競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系關(guān)系 抑制程度取決于抑制劑的濃度抑制程度取決于抑制劑的濃度 動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)：動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)： V Vmaxmax降低降低，表觀，表觀K Km m 不變不變 非競(jìng)爭(zhēng)性抑制的特點(diǎn)：非競(jìng)爭(zhēng)性抑制的特點(diǎn)：動(dòng)畫(huà)動(dòng)畫(huà)* * 結(jié)合方式：結(jié)合方式：Vmax降低，表觀降低，表觀Km降低降低 抑制劑只與抑制劑只與ESES結(jié)合結(jié)合必須有底物存在必須有底物存在， 抑制劑才能對(duì)酶產(chǎn)生抑制作用；抑制劑才能對(duì)酶產(chǎn)生抑制作用； 抑制程度取決于抑制程度取決于II與與SS的濃度的濃度 動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)：動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)： V Vmaxmax 降低降低， 表觀表觀

27、K Km m 降低降低 反競(jìng)爭(zhēng)性抑制的特點(diǎn)：反競(jìng)爭(zhēng)性抑制的特點(diǎn)：各種抑制作用的比較各種抑制作用的比較作用特征作用特征 無(wú)抑無(wú)抑 競(jìng)爭(zhēng)性競(jìng)爭(zhēng)性 非非競(jìng)爭(zhēng)競(jìng)爭(zhēng) 反競(jìng)爭(zhēng)反競(jìng)爭(zhēng) 制劑制劑 抑制抑制 性抑制性抑制 性抑制性抑制 與與I結(jié)合的組分結(jié)合的組分 E E、ES ES動(dòng)力學(xué)參數(shù)動(dòng)力學(xué)參數(shù) 表觀表觀K Km m K Kmm 增大增大 不變不變 減小減小最大速度最大速度 V Vmaxmax 不變不變 降低降低 降低降低激活劑激活劑(activator) 使酶由無(wú)活性變?yōu)橛谢钚曰蚴姑富钍姑赣蔁o(wú)活性變?yōu)橛谢钚曰蚴姑富?性增加的物質(zhì)。性增加的物質(zhì)。 必需激活劑必需激活劑 (essential activat

28、or)(essential activator) 非必需激活劑非必需激活劑 (non-essential activator)(non-essential activator)關(guān)鍵酶關(guān)鍵酶 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某部分可逆地結(jié)合，的某部分可逆地結(jié)合，使使酶構(gòu)象改變酶構(gòu)象改變，從而改變酶的催化，從而改變酶的催化活性，此種調(diào)節(jié)方式稱(chēng)變構(gòu)調(diào)節(jié)?；钚?，此種調(diào)節(jié)方式稱(chēng)變構(gòu)調(diào)節(jié)。 變構(gòu)效應(yīng)劑變構(gòu)效應(yīng)劑 ( (allostericallosteric effectoreffector) )CCCCRRRR+ 4cAMP+cAMPcAMPcAMPcAMP蛋白激酶

29、（活性） 蛋白激酶（無(wú)活性） 通常具有四級(jí)結(jié)構(gòu)；通常具有四級(jí)結(jié)構(gòu)； 含有催化亞基和調(diào)節(jié)亞基（或含有催化亞基和調(diào)節(jié)亞基（或 催化部位和調(diào)節(jié)部位）催化部位和調(diào)節(jié)部位）變構(gòu)劑與酶非共價(jià)鍵連接變構(gòu)劑與酶非共價(jià)鍵連接S- vS- v關(guān)系曲線為關(guān)系曲線為S S形形在其他在其他酶的催化酶的催化作用下，某些酶作用下，某些酶蛋白肽鏈上的一些基團(tuán)可與某種化學(xué)蛋白肽鏈上的一些基團(tuán)可與某種化學(xué)基團(tuán)發(fā)生可逆的基團(tuán)發(fā)生可逆的共價(jià)共價(jià)結(jié)合，從而改變結(jié)合，從而改變酶的活性，此過(guò)程稱(chēng)為共價(jià)修飾。酶的活性，此過(guò)程稱(chēng)為共價(jià)修飾。n共價(jià)修飾共價(jià)修飾 (covalent modification)(covalent modificat

30、ion)磷酸化與脫磷酸化（最常見(jiàn)）磷酸化與脫磷酸化（最常見(jiàn)）n 常見(jiàn)類(lèi)型常見(jiàn)類(lèi)型酶的化學(xué)修飾是體內(nèi)快速調(diào)節(jié)的酶的化學(xué)修飾是體內(nèi)快速調(diào)節(jié)的 另一種重要方式。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1.1.共價(jià)共價(jià)修飾的酶存在有（高）活性和無(wú)修飾的酶存在有（高）活性和無(wú)（低）活性?xún)煞N形式；（低）活性?xún)煞N形式；2.2.共價(jià)鍵修飾共價(jià)鍵修飾3.3.放大效應(yīng)（有瀑布或級(jí)聯(lián)效應(yīng)）；放大效應(yīng)（有瀑布或級(jí)聯(lián)效應(yīng)）；4.4.磷酸化消耗磷酸化消耗AT

31、PATP5.5.是體內(nèi)經(jīng)濟(jì)、有效的快速調(diào)節(jié)方式。是體內(nèi)經(jīng)濟(jì)、有效的快速調(diào)節(jié)方式。AiAaEBiBaCiCaSP 10 100 1000 10000無(wú)活性狀態(tài)的酶的前體無(wú)活性狀態(tài)的酶的前體酶酶 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 賴(lài)賴(lài)?yán)i纈天天天天天天天天甘甘異異賴(lài)賴(lài)?yán)i纈天天天天天天天天纈纈組組絲絲甘甘異異纈纈組組絲絲胰蛋白酶原胰蛋白酶原胰蛋白酶胰蛋白酶六肽六肽+彈性蛋白酶原彈性蛋白酶原彈性蛋白酶彈性蛋白酶 + 碎片碎片胰凝乳蛋白酶

32、原胰凝乳蛋白酶原-胰凝乳蛋白酶胰凝乳蛋白酶 +二肽二肽羧基肽酶原羧基肽酶原A羧基肽酶羧基肽酶A + 碎片碎片腸激酶腸激酶自身催化自身催化腸激酶啟動(dòng)的酶原激活腸激酶啟動(dòng)的酶原激活 酶原激活的生理意義酶原激活的生理意義2 2、有的酶原可以視為酶的儲(chǔ)存形式。、有的酶原可以視為酶的儲(chǔ)存形式。1 1、避免細(xì)胞產(chǎn)生的酶對(duì)細(xì)胞進(jìn)行避免細(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，保證體內(nèi)代謝正環(huán)境中發(fā)揮作用，保證體內(nèi)代謝正常進(jìn)行。常進(jìn)行。 （一）酶蛋白合成的誘導(dǎo)和阻遏（一）酶蛋白合成的誘導(dǎo)和阻遏1 1、誘導(dǎo)作用、誘導(dǎo)作用(induction)(induct

33、ion)在轉(zhuǎn)錄水平上在轉(zhuǎn)錄水平上促進(jìn)促進(jìn)酶生物合成的作用。酶生物合成的作用。2 2、阻遏作用、阻遏作用(repression)(repression)在轉(zhuǎn)錄水平上在轉(zhuǎn)錄水平上減少減少酶生物合成的作用。酶生物合成的作用。溶酶體蛋白酶降解途徑（不依賴(lài)溶酶體蛋白酶降解途徑（不依賴(lài)ATPATP的降解途徑）的降解途徑） 非溶酶體蛋白酶降解途徑（又稱(chēng)非溶酶體蛋白酶降解途徑（又稱(chēng)依賴(lài)依賴(lài)ATPATP和泛素的降解途徑）和泛素的降解途徑） 1.1.氧氧化還原酶類(lèi)化還原酶類(lèi) ( (oxidoreductasesoxidoreductases) )2.2.轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)移酶類(lèi)移酶類(lèi) ( (transferasestransf

34、erases ) )3.3.水水解酶類(lèi)解酶類(lèi) ( (hydrolaseshydrolases) )4.4.裂裂解酶類(lèi)解酶類(lèi) ( (lyaseslyases) )5.5.異異構(gòu)酶類(lèi)構(gòu)酶類(lèi) ( (isomerasesisomerases) )6.6.合合成酶類(lèi)成酶類(lèi) ( (synthetasessynthetases, , ligasesligases) )n根據(jù)酶反應(yīng)的類(lèi)型，酶可分為六大類(lèi)根據(jù)酶反應(yīng)的類(lèi)型，酶可分為六大類(lèi)ECEC編號(hào)：編號(hào)：2.6.1.12.6.1.1 三、酶活性測(cè)定和酶活性單位三、酶活性測(cè)定和酶活性單位 是定量酶的基礎(chǔ)是定量酶的基礎(chǔ) ( (見(jiàn)教材見(jiàn)教材p83p83）在特定的條件

35、下，每分鐘催化在特定的條件下，每分鐘催化1mol1mol底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物所需的酶量為一底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物所需的酶量為一個(gè)國(guó)際單位。個(gè)國(guó)際單位。 催量催量( (katkat) )是指在特定條件下，每秒是指在特定條件下，每秒鐘使鐘使molmol底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物所需的酶量。底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物所需的酶量。 katkat與與IUIU的換算：的換算： 1 IU=16.671 IU=16.671010-9-9 katkatn國(guó)際單位國(guó)際單位(IU)(IU)n催量單位催量單位( (katalkatal) )（一）（一） 酶與疾病的發(fā)生酶與疾病的發(fā)生（二）（二） 酶與疾病的診斷酶與疾病的診斷（三）（三） 酶與疾病的治療酶與

36、疾病的治療一、酶和疾病密切相關(guān)一、酶和疾病密切相關(guān)（一）酶的質(zhì)、量與活性的異常均可引起（一）酶的質(zhì)、量與活性的異常均可引起 某些疾病某些疾病 苯酮酸尿癥苯酮酸尿癥(phenyl (phenyl keronuriakeronuria, PKU), PKU)體內(nèi)體內(nèi)苯丙氨酸羥化酶苯丙氨酸羥化酶（phenylalanine hydroxylase，PAH）缺陷，苯丙氨酸不能正常轉(zhuǎn)變?yōu)槔野彼幔奖毕?，苯丙氨酸不能正常轉(zhuǎn)變?yōu)槔野彼幔奖彼峤?jīng)轉(zhuǎn)氨基作用生成苯丙酮酸、苯乙酸等，并從氨酸經(jīng)轉(zhuǎn)氨基作用生成苯丙酮酸、苯乙酸等，并從尿中排出的一種遺傳代謝病。尿中排出的一種遺傳代謝病。苯丙氨酸羥化酶苯丙氨酸羥化酶

37、先天性缺乏先天性缺乏苯酮酸尿癥苯酮酸尿癥(PKU)對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)有毒對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)有毒患兒智力發(fā)育障礙患兒智力發(fā)育障礙發(fā)病機(jī)制：發(fā)病機(jī)制：血清酶血清酶酶水平的改變酶水平的改變病毒病毒性肝性肝炎炎膽管膽管阻塞阻塞肌營(yíng)肌營(yíng)養(yǎng)不養(yǎng)不良良急性急性心肌心肌梗死梗死急性急性胰腺胰腺炎炎腫瘤轉(zhuǎn)移到腫瘤轉(zhuǎn)移到其他其他肝肝骨骨膽堿酶酯膽堿酶酯 或或 有機(jī)磷化有機(jī)磷化合物中毒合物中毒 丙氨酸轉(zhuǎn)氨酶丙氨酸轉(zhuǎn)氨酶 或或 或或 天冬氨酸轉(zhuǎn)氨天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶酶 堿性磷酸酶堿性磷酸酶 骨疾病，骨疾病，骨折骨折酸性磷酸酶酸性磷酸酶 或或 前列腺癌前列腺癌血清酶血清酶酶水平的改變酶水平的改變病毒病毒性肝性肝炎炎膽管膽管阻塞阻塞肌

38、營(yíng)肌營(yíng)養(yǎng)不養(yǎng)不良良急性急性心肌心肌梗死梗死急性急性胰腺胰腺炎炎腫瘤轉(zhuǎn)移到腫瘤轉(zhuǎn)移到其他其他肝肝骨骨乳酸脫氫酶乳酸脫氫酶 或或 巨幼紅細(xì)巨幼紅細(xì)胞性貧血胞性貧血肌酸激酶肌酸激酶 脂酶脂酶 小腸穿孔小腸穿孔小腸穿孔小腸穿孔淀粉酶淀粉酶 -谷氨酰轉(zhuǎn)移谷氨酰轉(zhuǎn)移酶酶 許多藥物可通過(guò)抑制生物體內(nèi)的某些許多藥物可通過(guò)抑制生物體內(nèi)的某些酶來(lái)達(dá)到治療目的。酶來(lái)達(dá)到治療目的。 通過(guò)阻斷相應(yīng)的酶活性，以達(dá)到遏制通過(guò)阻斷相應(yīng)的酶活性，以達(dá)到遏制腫瘤生長(zhǎng)的目的。腫瘤生長(zhǎng)的目的。 酶還可以直接用于治療目的。酶還可以直接用于治療目的。 二、酶在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用領(lǐng)域廣泛二、酶在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用領(lǐng)域廣泛（一）酶作為試劑用于臨床檢驗(yàn)（一）酶作為試劑用于臨床檢驗(yàn) 和科學(xué)研究和科學(xué)研究1