第三章-酶和維生素-2009-2-25課件

第3章

酶和維生素酶的概念化學(xué)本質(zhì)？？蛋白質(zhì)少數(shù)RNA也能催化生物反應(yīng)：Ribozyme酶的概念酶是一類由活性細(xì)胞產(chǎn)生的具有催化作用和高度專一性的生物大分子。簡(jiǎn)單說(shuō)，酶是一類由活性細(xì)胞產(chǎn)生的以蛋白質(zhì)為主的生物催化劑。底物產(chǎn)物關(guān)鍵酶11/2/2022第一節(jié)

酶的分子結(jié)構(gòu)與功能

TheMolecularStructureandFunctionofEnzyme酶的不同形式:單體酶(monomericenzyme)：僅有一條多肽鏈的酶。寡聚酶(oligomericenzyme)：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(multienzymesystem)：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(multifunctionalenzyme)或串聯(lián)酶(tandemenzyme)：一些多酶體系在進(jìn)化過(guò)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，這類酶稱為多功能酶。一、酶的分子結(jié)構(gòu)與功能蛋白質(zhì)部分：酶蛋白(apoenzyme)輔助因子(cofactor)

金屬離子小分子有機(jī)化合物全酶(holoenzyme)結(jié)合酶(conjugatedenzyme)單純酶(simpleenzyme)小分子有機(jī)化合物是一些化學(xué)穩(wěn)定的小分子物質(zhì)，稱為輔酶

(coenzyme)。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)。輔酶的種類不多，且分子結(jié)構(gòu)中常含有維生素或維生素類物質(zhì)。

輔酶(coenzyme):與酶蛋白結(jié)合疏松，可用透析或超濾的方法除去。

輔基(prostheticgroup):與酶蛋白結(jié)合緊密，不能用透析或超濾的方法除去。轉(zhuǎn)移的基團(tuán)小分子有機(jī)化合物（輔酶或輔基）名稱所含的維生素氫原子（質(zhì)子）NAD＋（尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸，輔酶I尼克酰胺（維生素PP）之一NADP＋（尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸，輔酶II尼克酰胺（維生素PP）之一FMN（黃素單核苷酸）維生素B2（核黃素）FAD（黃素腺嘌呤二核苷酸）維生素B2（核黃素）醛基TPP（焦磷酸硫胺素）維生素B1（硫胺素）?；o酶A（CoA）泛酸硫辛酸硫辛酸烷基鈷胺素輔酶類維生素B12二氧化碳生物素生物素氨基磷酸吡哆醛吡哆醛（維生素B6之一）甲基、甲烯基、甲炔基、甲?；纫惶紗挝凰臍淙~酸葉酸某些輔酶（輔基）在催化中的作用金屬酶(metalloenzyme)金屬離子與酶結(jié)合緊密，提取過(guò)程中不易丟失。

金屬激活酶(metal-activatedenzyme)金屬離子為酶的活性所必需，但與酶的結(jié)合不甚緊密。金屬離子是最多見(jiàn)的輔助因子金屬離子的作用：參與催化反應(yīng)，傳遞電子；在酶與底物間起橋梁作用；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。與酶催化反應(yīng)關(guān)系密切的氨基酸側(cè)鏈基團(tuán)---必需基團(tuán)二、酶的活性中心（activesite)指必需基團(tuán)在空間結(jié)構(gòu)上彼此靠近，組成具有特定空間結(jié)構(gòu)的區(qū)域，能與底物特異結(jié)合并將底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物。酶的活性中心

(activecenter)活性中心內(nèi)的必需基團(tuán)結(jié)合基團(tuán)(bindinggroup)與底物相結(jié)合催化基團(tuán)(catalyticgroup)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)有的空間構(gòu)象和（或）作為調(diào)節(jié)劑的結(jié)合部位所必需?；钚灾行耐獾谋匦杌鶊F(tuán)底物活性中心以外的必需基團(tuán)結(jié)合基團(tuán)催化基團(tuán)活性中心酶活性測(cè)定和酶活性單位酶的活性是指酶催化化學(xué)反應(yīng)的能力，其衡量的標(biāo)準(zhǔn)是酶促反應(yīng)速度。酶促反應(yīng)速度可在適宜的反應(yīng)條件下，用單位時(shí)間內(nèi)底物的消耗或產(chǎn)物的生成量來(lái)表示。酶的活性單位是衡量酶活力大小的尺度，它反映在規(guī)定條件下，酶促反應(yīng)在單位時(shí)間（s、min或h）內(nèi)生成一定量（mg、μg、μmol等）的產(chǎn)物或消耗一定數(shù)量的底物所需的酶量。

三、酶的活性單位國(guó)際單位(IU)在特定的條件下，每分鐘催化1μmol底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物所需的酶量為一個(gè)國(guó)際單位。催量單位(katal)１催量(kat)是指在特定條件下，每秒鐘使１mol底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物所需的酶量。kat與IU的換算：1IU=16.67×10-9kat國(guó)際酶學(xué)委員會(huì)（EnzymeCommission,EC）將所有的酶按它們所催化的反應(yīng)的性質(zhì)分為六大類。分類

序號(hào)酶的類型催化反應(yīng)的性質(zhì)舉例1氧化還原酶類(oxidoreductase)脫氫酶、氧化酶、過(guò)氧化物酶、加氧酶2轉(zhuǎn)移酶類

(transferase)谷丙轉(zhuǎn)氨酶、已糖激酶3水解酶類

(hydrolase)酯酶、蛋白酶、淀粉酶AH2+BA+BH2AR+BA+BRAB+H2OAOH+BH一、酶的分類第二節(jié)酶的命名及分類分類

序號(hào)酶的類型催化反應(yīng)的性質(zhì)舉例4裂解酶類

(lyase)醛縮酶、水合酶、脫氨酶、脫羧酶5異構(gòu)酶類

(isomerase)差向異構(gòu)酶、順?lè)串悩?gòu)酶、酮醛異構(gòu)酶6合成酶類(連接酶類)(ligase)羧化酶、氨酰-tRNA合成酶、天冬酰胺合成酶A－BXYAB＋X－YAA'A＋BABATPADP＋Pi氧，轉(zhuǎn)，水，裂，異，合其書寫方式是：EC數(shù)字.數(shù)字.數(shù)字.數(shù)字酶的分類序號(hào)亞類亞亞類順序號(hào)根據(jù)催化的化學(xué)鍵的特點(diǎn)和參加反應(yīng)的基團(tuán)不同，將每一大類又進(jìn)一步細(xì)分乙醇脫氫酶的編碼是：EC1.1.1.1

第一個(gè)“1”——第1大類，即氧化還原酶類；第二個(gè)“1”——第1亞類，供氫體為CHOH；第三個(gè)“1”——第1亞亞類，受氫體為NAD+；第四個(gè)“1”——在亞亞類中的順序號(hào)。乳酸脫氫酶的編碼是：EC1.1.1.27二、酶的命名（一）習(xí)慣命名法根據(jù)底物命名；2.根據(jù)反應(yīng)類型命名根據(jù)底物＋反應(yīng)類型命名（二）系統(tǒng)命名（國(guó)際酶學(xué)委員會(huì)規(guī)定，IEC）

系統(tǒng)名稱＋酶的分類與編號(hào)＋習(xí)慣名稱（所有底物＋反應(yīng)性質(zhì)）16大類底物＋反應(yīng)類型

1、2－－－亞類/大類

1、2－－亞亞類/亞類酶的特定編號(hào)/亞亞類4個(gè)數(shù)字乳酸:NAD+氧化還原酶(EC1.1.1.27),乳酸脫氫酶

酶的國(guó)際習(xí)慣用名和系統(tǒng)命名的應(yīng)用實(shí)例

2.國(guó)際系統(tǒng)命名法酶的分類催化的化學(xué)反應(yīng)舉例系統(tǒng)名稱EC編號(hào)推薦名稱氧化還原酶類乙醛+NADH+H+乙醇：NAD+氧化還原酶EC1.1.1.1乙醇脫氫酶轉(zhuǎn)移酶類草酰乙酸+L-谷氨酸L-天冬氨酸：-酮戊二酸氨基轉(zhuǎn)移酶EC2.6.1.1天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶水解酶類D-葡萄糖+H3PO4D-葡糖-6-磷酸水解酶EC3.1.3.9葡糖6-磷酸酶裂解酶類磷酸二羥丙酮+醛酮糖-1-磷酸裂解酶EC4.1.2.7醛縮酶異構(gòu)酶類D-果糖-6-磷酸D-葡糖-6-磷酸酮-醇異構(gòu)酶EC5.3.1.9磷酸果糖異構(gòu)酶連接酶類L-谷氨酰胺+ADP+磷酸L-谷氨酸：氨連接酶EC6.3.1.2谷氨酰胺合成酶一些酶的分類與命名國(guó)際酶學(xué)委員會(huì)建議：每個(gè)酶都給予2個(gè)名稱習(xí)慣名系統(tǒng)名國(guó)際系統(tǒng)命名法看起來(lái)科學(xué)而嚴(yán)謹(jǐn)，但使用起來(lái)不太方便.酶與一般催化劑的相同點(diǎn)：1、催化熱力學(xué)上允許進(jìn)行的反應(yīng)2、使反應(yīng)加速達(dá)到平衡點(diǎn)3、反應(yīng)前后酶的質(zhì)量不變酶與一般催化劑的不同點(diǎn)：1、高度的催化效率2、高度的特異性3、受多種因素調(diào)控4、酶活性對(duì)環(huán)境因素的敏感性5、酶活性的區(qū)域化第三節(jié)酶促反應(yīng)的特點(diǎn)與機(jī)制一、酶催化作用的特點(diǎn)酶的高效催化能力無(wú)催化劑一般化學(xué)催化劑酶酶的催化效率比非催化反應(yīng)高108-1020，比一般催化劑高106-1012倍。酶的高效催化能力酶：降低反應(yīng)的活化能11/2/2022酶的高度特異性一種酶作用于一種（類）化合物或一定的化學(xué)鍵，催化一定的化學(xué)反應(yīng)，生成一定的產(chǎn)物的現(xiàn)象。絕對(duì)特異性相對(duì)特異性立體異構(gòu)特異性脲酶只催化尿素水解蔗糖酶水解蔗糖和棉子糖乳酸脫氫酶只水解L-乳酸酶的高度特異性光學(xué)異構(gòu)特異性延胡索酸酶只催化反丁烯二酸水化成蘋果酸（三）酶活性對(duì)環(huán)境因素有很高的敏感性（四）可調(diào)節(jié)性抑制劑和激動(dòng)劑共價(jià)修飾改變酶的結(jié)構(gòu)表達(dá)量影響總體活性酶催化作用的本質(zhì)：降低反應(yīng)活化能酶催化作用的中間產(chǎn)（絡(luò)合）物學(xué)說(shuō)在酶催化的反應(yīng)中，第一步是酶與底物形成酶－底物中間復(fù)合物。當(dāng)?shù)孜锓肿釉诿缸饔孟掳l(fā)生化學(xué)變化后，中間復(fù)合物再分解成產(chǎn)物和酶。

E+S====E-SP+E許多實(shí)驗(yàn)事實(shí)證明了E－S復(fù)合物的存在。E－S復(fù)合物形成的速率與酶和底物的性質(zhì)有關(guān)。二、酶促反應(yīng)的機(jī)制鎖鑰假說(shuō)：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。酶與底物的結(jié)合如同一把鑰匙對(duì)一把鎖一樣。酶底物相互作用變形變形完美結(jié)合后的酶與底物復(fù)合物結(jié)合釋放出產(chǎn)物酶-底物復(fù)合物：過(guò)渡態(tài)E+SESE+P酶促反應(yīng)方程式（一）誘導(dǎo)契合學(xué)說(shuō)(二)共價(jià)催化：親核、親電催化劑通過(guò)與底物形成反應(yīng)活性很高的共價(jià)過(guò)渡中間產(chǎn)物，使反應(yīng)活化能降低，從而提高反應(yīng)速度的過(guò)程，稱為共價(jià)催化酶中參與共價(jià)催化的基團(tuán)主要包括His的咪唑基，Cys的硫基，Asp的羧基，Ser的羥基等。某些輔酶，如焦磷酸硫胺素和磷酸吡哆醛等也可以參與共價(jià)催化作用。(三)酸堿催化：專一的酸堿催化總酸堿催化

質(zhì)子供體或質(zhì)子受體參與的催化His

殘基的咪唑基是酶的酸堿催化作用中最活潑的一個(gè)催化功能團(tuán)。廣義酸基團(tuán)廣義堿基團(tuán)（質(zhì)子供體）（質(zhì)子受體）（四）金屬離子催化作為酶活性中心的催化基團(tuán)直接參與傳遞電子等催化反應(yīng)與酶蛋白結(jié)合后，穩(wěn)定酶發(fā)揮催化作用的活性構(gòu)象結(jié)合在酶蛋白上，中和酶與底物結(jié)合的局部環(huán)境的負(fù)電荷，降低靜電排斥而促進(jìn)對(duì)底物的結(jié)合作為輔助因子連接酶與底物，便于酶對(duì)底物的識(shí)別（五）臨近效應(yīng)與表面效應(yīng)(1)臨近定向效應(yīng)：在酶促反應(yīng)中，底物分子結(jié)合到酶的活性中心，一方面底物在酶活性中心的有效濃度大大增加，有利于提高反應(yīng)速度；另一方面，由于活性中心的立體結(jié)構(gòu)和相關(guān)基團(tuán)的誘導(dǎo)和定向作用，使底物分子中參與反應(yīng)的基團(tuán)相互接近，并被嚴(yán)格定向定位，使酶促反應(yīng)具有高效率和專一性特點(diǎn)。（2）表面效應(yīng)：酶的活性中心提供的疏水環(huán)境可排除水分子對(duì)各功能基團(tuán)的干擾性吸引或排斥，防止底物與酶之間形成水化膜，利于酶與底物結(jié)合。影響酶作用的因素：酶濃度、底物濃度、pH值、溫度、激活劑、抑制劑第三節(jié)酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)所指的速度是反應(yīng)的初速度！以測(cè)定酶促反應(yīng)的速度為依據(jù)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。11/2/2022一、底物濃度對(duì)反應(yīng)速率影響矩形雙曲線關(guān)系速度的三段變化：a段直線上升。b段增加的程度降低。c段趨于不變。解釋機(jī)理？

底物濃度對(duì)反應(yīng)速度的影響一級(jí)反應(yīng)非正比關(guān)系零級(jí)反應(yīng)底物飽和現(xiàn)象1913年Michaelis和Menten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(jiǎn)稱米氏方程式

(Michaelisequation)。[S]：底物濃度V：不同[S]時(shí)的反應(yīng)速率Vmax：最大反應(yīng)速率(maximumvelocity)

Ｋm：米氏常數(shù)(Michaelisconstant)

ＶVmax[S]

Km+[S]＝──K1E+SESP+EK-1K2VVmax[S]Km+[S]米—曼氏方程解釋底物飽和效應(yīng)K1E+SESP+EK-1K2當(dāng)[S]遠(yuǎn)小于Km時(shí)，V=[S]*Vmax/Km當(dāng)[S]遠(yuǎn)大于Km時(shí)，V=Vmax當(dāng)[S]=Km，V=Vmax/2KmK-1+K2K1當(dāng)反應(yīng)速率為最大反應(yīng)速率一半時(shí)：

米氏方程中動(dòng)力學(xué)參數(shù)的意義Km=[S]Km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mol/L。2=Km+[S]VmaxVmax[S]VmaxV[S]KmVmax/2

Km與Vmax的意義定義：Km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。意義：Km是酶的特征性常數(shù)之一，只與酶的結(jié)構(gòu)、底物和反應(yīng)環(huán)境（如，溫度、pH、離子強(qiáng)度）有關(guān)，與酶的濃度無(wú)關(guān)。Km可近似表示酶對(duì)底物的親和力；同一酶對(duì)于不同底物有不同的Km值。Km值Vmax意義：Vmax=k2[E]定義：Vm是酶完全被底物飽和時(shí)的反應(yīng)速率，與酶濃度成正比。如果酶的總濃度已知，可從Vmax計(jì)算酶的轉(zhuǎn)換數(shù)(turnovernumber)，即動(dòng)力學(xué)常數(shù)k2。定義:當(dāng)酶被底物充分飽和時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)每個(gè)酶分子催化底物轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)物的分子數(shù)。意義:可用來(lái)比較每單位酶的催化能力。

酶的轉(zhuǎn)換數(shù)(turnovernumber)1.雙倒數(shù)作圖法(doublereciprocalplot)，又稱為林-貝氏(Lineweaver-Burk)作圖法Vmax[S]Km+[S]V=（林－貝氏方程）+1/V=KmVmax1/Vmax1/[S]兩邊同取倒數(shù)（三）Ｋm值與Ｖmax值可以通過(guò)作圖法求取-1/Km1/Vmax2.Hanes-Woolf作圖法在林－貝氏方程基礎(chǔ)上，兩邊同乘[S][S]/V=Km/Vmax+[S]/Vmax[S][S]/V-Km

Km/Vm1/Vmax二、底物足夠時(shí)酶濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響呈直線關(guān)系在酶促反應(yīng)系統(tǒng)中，當(dāng)?shù)孜餄舛却蟠蟪^(guò)酶的濃度，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。當(dāng)[S]＞＞[E]，酶可被底物飽和的情況下，反應(yīng)速率與酶濃度成正比。關(guān)系式為：V=k2[E]0V[E]當(dāng)[S]>>[E]時(shí)，Vmax

=k2[E]酶濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響三、溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響具有雙重性溫度對(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)體系的溫度稱為酶促反應(yīng)的最適溫度(optimumtemperature)。溫度對(duì)淀粉酶活性的影響酶的最適溫度不是酶的特征性常數(shù)，它與測(cè)定初速度所需的時(shí)間有關(guān)。酶的活性雖然隨溫度的下降而降低，但低溫一般不使酶破壞。溫度回升后，酶又恢復(fù)其活性。

四、pH通過(guò)改變酶和底物分子解離狀態(tài)影響反應(yīng)速率酶催化活性最高時(shí)反應(yīng)體系的pH稱為酶促反應(yīng)的最適pH(optimumpH)。pH對(duì)某些酶活性的影響最適pH不是酶的特征性常數(shù)，它受底物濃度、緩沖液種類與濃度、以及酶純度等因素的影響。

五、抑制劑可逆地或不可逆地降低酶促反應(yīng)速率酶的抑制劑(inhibitor)酶的抑制區(qū)別于酶的變性：抑制劑對(duì)酶有一定選擇性引起變性的因素對(duì)酶沒(méi)有選擇性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。抑制作用的類型不可逆性抑制(irreversibleinhibition)可逆性抑制(reversibleinhibition)競(jìng)爭(zhēng)性抑制(competitiveinhibition)非競(jìng)爭(zhēng)性抑制(non-competitiveinhibition)反競(jìng)爭(zhēng)性抑制(uncompetitiveinhibition)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：

有機(jī)磷化合物羥基酶解毒------解磷定(PAM)重金屬離子及砷化合物巰基酶解毒------二巰基丙醇(BAL)

概念舉例抑制劑通常以共價(jià)鍵與酶活性中心的必需基團(tuán)相結(jié)合，使酶失活。（一）不可逆性抑制劑主要與酶共價(jià)結(jié)合有機(jī)磷化合物路易士氣失活的酶羥基酶失活的酶酸巰基酶失活的酶酸BAL巰基酶BAL與砷劑結(jié)合物解毒：二巰基丙醇解磷（二）可逆性抑制作用競(jìng)爭(zhēng)性抑制非競(jìng)爭(zhēng)性抑制反競(jìng)爭(zhēng)性抑制類型概念抑制劑通常以非共價(jià)鍵與酶或酶-底物復(fù)合物可逆性結(jié)合，使酶的活性降低或喪失；抑制劑可用透析、超濾等方法除去。競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用的抑制劑與底物競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合酶的活性中心

有些抑制劑與底物的結(jié)構(gòu)相似，能與底物競(jìng)爭(zhēng)酶的活性中心，從而阻礙酶－底物復(fù)合物的形成。這種抑制作用稱為競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用。定義E+SESE+P+IEIKi反應(yīng)模式+IEIE+SE+PESIS+++ESIESEIPEE抑制程度取決于：抑制劑與酶的相對(duì)親和力和與底物濃度的相對(duì)比例動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)：Vmax不變，表觀Km增大。

ＣＯＯＨＣＯＯＨ││ＣＨ2或ＣＨ2││ＣＯＯＨＣ＝Ｏ丙二酸│ＣＯＯＨ草酰乙酸舉例ＣＯＯＨ│ＣＨ2

琥珀酸脫氫酶│ＨＣ－ＣＯＯＨＣＨ2

│ＨＯＯＣ－ＣＨＣＯＯＨ琥珀酸延胡索酸競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用的雙倒數(shù)方程式兩邊取倒數(shù),得y=ax+b[I]競(jìng)爭(zhēng)性抑制競(jìng)交YVmax不變Km↑0[s]1v1無(wú)抑制劑Km1Vm1動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)：Vmax不變，表觀Km增大。

酶的競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用：

1.“競(jìng)爭(zhēng)”需要雙方——底物與抑制劑之間；

2.為什么能發(fā)生“競(jìng)爭(zhēng)”——二者結(jié)構(gòu)相似；

3.“競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)”——酶的活性中心；

4.“抑制劑占據(jù)酶活性中心”——酶活性受抑。

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)合也不影響酶與抑制劑的結(jié)合。底物和抑制劑之間無(wú)競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系。但酶-底物-抑制劑復(fù)合物(ESI)不能進(jìn)一步釋放出產(chǎn)物。這種抑制作用稱作非競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用。非競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用的抑制劑不改變酶對(duì)底物的親和力

定義反應(yīng)模式+S－S+S－S+ESIEIEESEPE+SESE+P+IEI+SEIS+I不受底物濃度的影響，只決定于抑制劑濃度和抑制劑與酶的親和力非競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用的雙倒數(shù)方程式y(tǒng)=ax+b0[s]1v1Km1Vm1無(wú)抑制劑非競(jìng)爭(zhēng)性抑制[I]非交XVmax↓Km不變動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)：Vmax降低，表觀Km不變。

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ES的量下降。這樣，既減少?gòu)闹虚g產(chǎn)物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物的量，也同時(shí)減少?gòu)闹虚g產(chǎn)物解離出游離酶和底物的量。這種抑制作用稱為反競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用。定義反競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用的抑制劑僅與酶-底物復(fù)合物結(jié)合

反應(yīng)模式E+SE+PES+IESI++ESESESIEPES去路的增加，促進(jìn)了E與S的結(jié)合抑制程度隨底物濃度和抑制劑濃度及抑制劑同酶的親和力增加而增加反競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用的雙倒數(shù)方程式y(tǒng)=ax+b反競(jìng)爭(zhēng)性抑制0[s]1v1Km1Vm1無(wú)抑制劑[I]反平行Vmax

↓Km↓動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)：Vmax降低，表觀Km降低。

三種可逆性抑制作用的比較反競(jìng)爭(zhēng)性抑制競(jìng)爭(zhēng)性抑制非競(jìng)爭(zhēng)性抑制無(wú)抑制劑E與I結(jié)合的組分表觀Km最大速度KmVm不變?cè)龃鬁p小降低不變降低E、ESES三種可逆性抑制作用的特征曲線記住特征可推導(dǎo)其Vmax與Km的變化特點(diǎn)競(jìng)交Y，非交X，反平行。六、激活劑可加快酶促反應(yīng)速率定義使酶由無(wú)活性變?yōu)橛谢钚曰蚴姑富钚栽黾拥奈镔|(zhì)稱為激活劑(activator)。種類必需激活劑非必需激活劑

可提高酶的催化活性2)不可缺少的1)多為金屬離子第四節(jié)

酶的調(diào)節(jié)

TheRegulationofEnzyme酶活性的調(diào)節(jié)（快速調(diào)節(jié)）酶含量的調(diào)節(jié)（緩慢調(diào)節(jié)）調(diào)節(jié)方式調(diào)節(jié)對(duì)象：關(guān)鍵酶有些酶在細(xì)胞內(nèi)合成或初分泌時(shí)只是酶的無(wú)活性前體，此前體物質(zhì)稱為酶原。在一定條件下，酶原向有活性酶轉(zhuǎn)化的過(guò)程。一、酶原的激活酶原(zymogen)酶原的激活酶活性的調(diào)節(jié)酶原激活的機(jī)理酶原分子構(gòu)象發(fā)生改變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，水解掉一個(gè)或幾個(gè)短肽在特定條件下酶原的激活實(shí)際上是酶的活性中心形成或暴露的過(guò)程酶原激活酶原酶激活（無(wú)活性）（有活性）賴?yán)i天天天天甘異賴?yán)i天天天天纈組絲SSSS46183甘異纈組絲SSSS腸激酶胰蛋白酶活性中心胰蛋白酶原的激活過(guò)程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，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。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)揮其催化作用。二、同工酶(isoenzme)催化相同的化學(xué)反應(yīng),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。1.概念不同基因或等位基因編碼的多肽鏈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。2.幾個(gè)要點(diǎn)：同一基因轉(zhuǎn)錄生成的，因翻譯差異所得的多肽鏈組成的蛋白質(zhì)2.舉例：乳酸脫氫酶（LD）②酶的組成、結(jié)構(gòu)及性質(zhì)；H3MLD2H2M2LD3HM3LD4M4LD5H4LD1為H亞基(心肌型)為M亞基(骨骼肌型)①都催化：丙酮酸+NADH+H+乳酸+NAD+LD電泳速度不同：

LD1>LD2>LD3>LD4>LD5對(duì)同一底物的Km也不同；③LD的兩種不同亞基的合成受不同基因的控制：H由12號(hào)染色體的基因位點(diǎn)B控制M由11號(hào)染色體的基因位點(diǎn)A控制這兩種亞基在不同器官合成的速度不同，雜交的情況也不同，在不同的組織器官的含量與分布比例不同。在其他酶的催化作用下，某些酶蛋白肽鏈上的一些基團(tuán)可與某種化學(xué)基團(tuán)發(fā)生可逆的共價(jià)結(jié)合，從而改變酶的活性，此過(guò)程稱為共價(jià)修飾。三、共價(jià)修飾(covalentmodification)無(wú)/低活性有/高活性互變磷酸化與脫磷酸化乙酰化與脫乙?；谆c脫甲基化腺苷化與脫腺苷化—SH與—S—S—常見(jiàn)類型酶級(jí)聯(lián)效應(yīng)變構(gòu)效應(yīng)劑(allosteric

effector)變構(gòu)激活劑變構(gòu)抑制劑

變構(gòu)調(diào)節(jié)

(allostericregulation)變構(gòu)酶(allostericenzyme)變構(gòu)部位(allostericsite)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，從而改變酶的催化活性，此種調(diào)節(jié)方式稱變構(gòu)調(diào)節(jié)。四、別構(gòu)酶變構(gòu)酶常為多個(gè)亞基構(gòu)成的寡聚體，具有協(xié)同效應(yīng)。變構(gòu)激活變構(gòu)抑制變構(gòu)酶的Ｓ形曲線[S]V無(wú)變構(gòu)效應(yīng)劑酶的變構(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。舉例磷酸果糖激酶-1是糖酵解三個(gè)限速酶中催化效率最低的酶,被認(rèn)為是糖酵解作用最重要的限速酶。ADP和AMPATP和檸檬酸6-磷酸果糖磷酸果糖激酶-11,6-二磷酸果糖(+)(-)五、酶含量的調(diào)節(jié)誘導(dǎo)作用(induction)

阻遏作用(repression)（一）酶蛋白合成可被誘導(dǎo)或阻遏誘導(dǎo)劑：在轉(zhuǎn)錄水平上促進(jìn)酶生物合成的化合物。阻遏物：在轉(zhuǎn)錄水平上減少酶生物合成的物質(zhì)。溶酶體蛋白酶降解途徑（不依賴ATP的降解途徑）非溶酶體蛋白酶降解途徑（又稱依賴ATP和泛素的降解途徑）（二）酶降解的調(diào)控與一般蛋白質(zhì)降解途徑相同

第六節(jié)

酶與醫(yī)學(xué)的關(guān)系

TheRelationofEnzymeandMedicine

酶與某些疾病發(fā)生的關(guān)系酶在疾病診斷上的應(yīng)用酶在疾病治療中的應(yīng)用（一）酶的質(zhì)、量與活性的異常均可引起某些疾病有些疾病的發(fā)病機(jī)理直接或間接和酶的異?；蛎富钚允艿揭种葡嚓P(guān)。許多疾病也可引起酶的異常，這種異常又使病情加重。激素代謝障礙或維生素缺乏可引起某些酶的異常。酶活性受到抑制多見(jiàn)于中毒性疾病。一、酶與某些疾病發(fā)生的關(guān)系

酶缺陷所致的疾病酪氨酸酶缺陷——————白化病6-磷酸葡萄糖脫氫酶缺陷——蠶豆病苯丙氨酸羥化酶缺陷————苯丙酮酸尿癥

酶活性被抑制所致疾病有機(jī)磷農(nóng)藥中毒——抑制膽堿酯酶重金屬離子——抑制巰基酶氰化物——抑制細(xì)胞色素氧化酶皮膚乳白色，毛發(fā)淡黃或銀白色，瞳孔淡紅，虹膜淡灰或淡紅，半透明視網(wǎng)膜缺乏色素。酪氨酸酶缺陷——白化病智力低下，60%患兒有腦電圖異常，頭發(fā)細(xì)黃，皮膚色淡和虹膜淡黃色，驚厥，尿有“發(fā)霉”臭味或鼠尿味。苯丙氨酸羥化酶缺陷——苯丙酮酸尿癥血清酶對(duì)某些疾病的診斷具有更重要的價(jià)值血清酶酶水平的改變病毒性肝炎膽管阻塞肌營(yíng)養(yǎng)不良急性心肌梗死急性胰腺炎腫瘤轉(zhuǎn)移到其他肝骨膽堿酶酯

或

有機(jī)磷化合物中毒

丙氨酸轉(zhuǎn)氨酶

或

或

天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶

堿性磷酸酶

骨疾病，骨折酸性磷酸酶

或前列腺癌乳酸脫氫酶

或巨幼紅細(xì)胞性貧血肌酸激酶

脂酶

小腸穿孔小腸穿孔淀粉酶

-谷氨酰轉(zhuǎn)移酶

二、酶在疾病診斷上的應(yīng)用許多藥物可通過(guò)抑制生物體內(nèi)的某些酶來(lái)達(dá)到治療目的。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。酶還可以直接用于治療目的。三、酶在疾病治療中的應(yīng)用實(shí)例H2NCOOHH2NSO2NHR對(duì)氨基苯甲酸磺胺類藥物四氫葉酸二氫葉酸合成酶二氫葉酸對(duì)氨基苯甲酸四氫葉酸還原酶(合成核苷酸)美國(guó)一位4歲小女孩AshantiDiSilva,她患了一種嚴(yán)重聯(lián)合免疫缺陷征（SCID）的疾病，機(jī)體對(duì)任何微生物都缺乏抵抗力，她只能呼吸過(guò)濾了的空氣，飲用嚴(yán)格消毒的水和吃嚴(yán)格消毒的食物。病因：腺苷酸脫氨酶（ADA）基因先天遺傳缺陷。

Dr.W.FrenchAnderson和他的同事在

小女孩的T細(xì)胞中插入一個(gè)正常的

ADA基因，將其注入她的血液系統(tǒng)。

正常的T細(xì)胞以每月增長(zhǎng)25%的速度生

長(zhǎng)，改善了她的免疫功能1990年首次基因療法四、酶在醫(yī)學(xué)研究方面的應(yīng)用（一）酶作為試劑用于臨床檢驗(yàn)和科學(xué)研究酶法分析即酶偶聯(lián)測(cè)定法(enzymecoupledassays)，是利用酶作為分析試劑，對(duì)一些酶的活性、底物濃度、激活劑、抑制劑等進(jìn)行定量分析的一種方法。1．酶法分析是以酶作為工具對(duì)化合物和酶活性進(jìn)行定量分析的一種方法2．酶標(biāo)記測(cè)定法是酶學(xué)與免疫學(xué)相結(jié)合的一種測(cè)定方法酶標(biāo)記測(cè)定法是利用酶檢測(cè)的敏感性對(duì)無(wú)催化活性的蛋白質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)的一種方法。酶可以代替同位素與某些物質(zhì)相結(jié)合，從而使該物質(zhì)被酶所標(biāo)記。通過(guò)測(cè)定酶的活性來(lái)判斷被其定量結(jié)合的物質(zhì)的存在和含量。當(dāng)前應(yīng)用最多的是酶聯(lián)免疫測(cè)定法（enzyme-linkedimmunosorbentassay,ELISA）。3．工具酶廣泛地應(yīng)用于分子克隆領(lǐng)域除上述酶偶聯(lián)測(cè)定法外，人們利用酶具有高度特異性的特點(diǎn)，將酶做為工具，在分子水平上對(duì)某些生物大分子進(jìn)行定向的分割與連接。（二）酶的分子工程是方興未艾的酶工程學(xué)酶分子工程主要是利用物理、化學(xué)或分子生物學(xué)方法對(duì)酶分子進(jìn)行改造，包括對(duì)酶分子中功能基團(tuán)進(jìn)行化學(xué)修飾、酶的固定化、抗體酶等等，以適應(yīng)醫(yī)藥業(yè)、工業(yè)、農(nóng)業(yè)等的某種需要。1．固定化酶是固相酶

固定化酶（immobilizedenzyme）是將水溶性酶經(jīng)物理或化學(xué)方法處理后，成為不溶于水但仍具有酶活性的酶衍生物。固定化酶在催化反應(yīng)中以固相狀態(tài)作用于底物，并保持酶的高度特異性和催化的高效率。2．抗體酶是具有酶活性的抗體將底物的過(guò)渡態(tài)類似物作為抗原，注入動(dòng)物體內(nèi)產(chǎn)生抗體，則抗體在結(jié)構(gòu)上與過(guò)渡態(tài)類似物互相適應(yīng)并可相互結(jié)合。該抗體便具有能催化該過(guò)渡態(tài)反應(yīng)的酶活性。當(dāng)抗體和底物結(jié)合時(shí)，就可使底物轉(zhuǎn)變?yōu)檫^(guò)渡態(tài)進(jìn)而發(fā)生催化反應(yīng)。這種具有催化功能的抗體分子稱為抗體酶(abzyme)。定義維生素(vitamin)是機(jī)體維持正常功能所必需，但在體內(nèi)不能合成或合成量很少，必須由食物供給的一組低分子量有機(jī)物質(zhì)。脂溶性維生素

(lipid-solublevitamin)水溶性維生素

(water-solublevitamin)分類:第七節(jié)維生素與輔酶共同特點(diǎn)﹡易溶于水，故易隨尿液排出。﹡體內(nèi)不易儲(chǔ)存，必須經(jīng)常從食物中攝取。種類B族維生素和維生素C

水溶性維生素一、維生素B1﹡維生素B1又名硫胺素(thiamine)﹡輔酶形式為焦磷酸硫胺素(TPP)（一）化學(xué)本質(zhì)及性質(zhì)OHNCH3NH2CH2—N+SCH2NCH3CH2—﹡TPP是α-酮酸氧化脫羧酶的輔酶，也是轉(zhuǎn)酮醇酶的輔酶。﹡在神經(jīng)傳導(dǎo)中起一定的作用，抑制膽堿酯酶的活性。（二）生化作用及缺乏癥1.生化作用2.缺乏癥﹡腳氣病，末梢神經(jīng)炎HCH(HCOH)3CH2OHH3CNNNOOH3CN異咯嗪核醇核黃素二、維生素B2維生素B2又名核黃素(riboflavin)﹡生化作用：FMN及FAD是體內(nèi)氧化還原酶的輔基，主要起氫傳遞體的作用。﹡缺乏癥：口角炎，唇炎，陰囊炎等。FMNAMPFAD

核黃素ribiflavinFMN+2HFMNH2FAD+2HFADH2維生素B2和黃素單核苷酸（FMN）.黃素腺嘌呤二核苷（FAD）+2H-2HNHHROO三、維生素PP﹡維生素PP包括尼克酸(nicotinicacid)尼克酰胺(nicotinamide)﹡體內(nèi)兩種輔酶形式尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADP+)（一）化學(xué)本質(zhì)及性質(zhì)最穩(wěn)定RAMPNAD+:

R=HNADP+:R=PO2H2尼克酰胺核苷酸維生素pp和尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸（磷酸）NAD(P)+

NAD(P)H+H+NAD(P)++2H2e+H+2e+H+nicotinamide生化作用：多種脫氫酶的輔酶，在氧化還原反應(yīng)中起遞氫、遞電子體作用2H=H++H++e+eN+CONH2RHH++H++e+eH+H+NCONH2RHHeNAD+NADP+氧化型NADHNADPH還原型1.生化作用﹡NAD+及NADP+是體內(nèi)多種脫氫酶（如蘋果酸脫氫酶、乳酸脫氫酶）的輔酶，起傳遞氫的作用。（二）生化作用及缺乏癥2.缺乏癥﹡癩皮病四、維生素B6（一）化學(xué)本質(zhì)及性質(zhì)﹡維生素B6包括吡哆醇，吡哆醛及吡哆胺﹡輔酶形式為磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺（二）生化作用及缺乏癥﹡磷酸吡哆醛是氨基酸轉(zhuǎn)氨酶及脫羧酶的輔酶，也是-氨基-酮戊酸合酶（ALA合酶）的輔酶。ATPCH2OH吡哆醛ADP互變磷酸吡哆胺CH2O吡哆醛激酶磷酸吡哆醛CH2O氨基酸代謝生化作用：氨基酸轉(zhuǎn)氨酶及脫羧酶的輔酶維生素B6

B6兄弟三，吡哆醛、醇、胺。

他們的磷酸物，脫羧又轉(zhuǎn)氨。

五、泛酸（一）化學(xué)本質(zhì)及性質(zhì)﹡泛酸(pantothenicacid)又名遍多酸﹡體內(nèi)活性形式為輔酶A(CoA)?；d體蛋白(ACP)

（二）生化作用及缺乏癥﹡CoA及ACP是酰基轉(zhuǎn)移酶的輔酶，參與酰基的轉(zhuǎn)移作用。輔酶A4’-磷酸泛酰巰基乙胺SH泛酸巰基乙胺531A戊糖C焦磷酸O3’-磷酸腺苷-5’-焦磷酸CoA或HSCoA泛酸(pantorthenicasaid)和輔酶A（coenzymeA）SHS-C-RO泛酸巰基乙胺ADP4-磷酸泛酰巰基乙胺4’-磷酸泛酰巰基乙胺SH?；\(yùn)載?；o酶A生化作用：?；D(zhuǎn)移酶的輔酶，參與三羧酸循環(huán)、脂肪酸氧化及合成等反應(yīng)4’-磷酸泛酰巰基乙胺成為酰基載體蛋白(ACP)的輔基，參與脂肪酸的合成代謝.六、生物素生物素是多種羧化酶的輔基，與羧化酶蛋白中賴氨酸殘基的-氨基以酰胺鍵共價(jià)結(jié)合，形成生物胞素殘基，參與CO2固定過(guò)程。生物素(biotin)的來(lái)源廣泛生化作用：COOHNHHNCCHHCOSCH2C（CH2）4

C=O酶-NH

OO=CN生物素生物胞素N-羧基生物胞素乏力、食欲不振、惡心、嘔吐及脫屑性紅皮炎NNNNH2NOHCH2NHCO谷氨酸1蝶呤啶2345678109對(duì)氨基苯甲酸葉酸七、葉酸（一）化學(xué)本質(zhì)及性質(zhì)﹡葉酸(folicacid)又稱蝶酰谷氨酸﹡體內(nèi)活性形式為四氫葉酸(FH4)NN5678葉酸FH2還原酶二氫葉酸（7，8）NN5678FH2還原酶NADPH+H+NADP+NADPH+H+NADP+四氫葉酸（5，6，7，8）NN5678﹡生化作用：FH4是一碳單位轉(zhuǎn)移酶的輔酶，參與一碳單位的轉(zhuǎn)移。N5、N10是一碳單位的結(jié)合位點(diǎn)。

﹡缺乏癥：巨幼紅細(xì)胞貧血（二）生化作用及缺乏癥八、維生素B12﹡生化作用：參與體內(nèi)甲基轉(zhuǎn)移作用﹡缺乏癥：巨幼紅細(xì)胞貧血、神經(jīng)疾患（一）化學(xué)本質(zhì)及性質(zhì)﹡維生素B12又稱鈷胺素(coholamine)﹡體內(nèi)活性形式為甲基鈷胺素5-脫氧腺苷鈷胺素（二）生化作用及缺乏癥R：-CH3甲基鈷胺素

R：5`-脫氧腺苷5`-脫氧腺苷鈷胺素鈷胺素R=-CN氰鈷胺素藥用VitB12-OH羥鈷胺素鈷胺素的運(yùn)輸形式-CH3－甲基鈷胺素甲基轉(zhuǎn)移酶的輔酶-dA5’脫氧腺苷鈷胺素L-甲基丙二酰CoA變位酶的輔酶VitB12是N5-CH3-FH4轉(zhuǎn)甲基酶（甲硫氨酸合成酶）的輔酶，催化同型半胱氨酸甲基化生成甲