酶的分子結(jié)構(gòu)與功能課件

關(guān)于酶的分子結(jié)構(gòu)與功能第1頁，講稿共134頁，2023年5月2日，星期三生物催化劑(biocatalyst)酶(enzyme)是一類由活細胞產(chǎn)生的，對其特異底物具有高效催化作用的生物大分子。

核酶(ribozyme)：具有高效、特異催化作用的核酸，主要參與RNA的剪接。第2頁，講稿共134頁，2023年5月2日，星期三底物(substrate,S)：酶作用的物質(zhì)。產(chǎn)物(product,P)：反應(yīng)生成的物質(zhì)。酶促反應(yīng)：酶催化的反應(yīng)。酶活性：酶催化化學(xué)反應(yīng)的能力。第3頁，講稿共134頁，2023年5月2日，星期三酶學(xué)研究簡史公元前兩千多年，我國已有釀酒記載。一百余年前，Pasteur認為發(fā)酵是酵母細胞生命活動的結(jié)果。1878年，Kühne首次提出Enzyme一詞。1897年，EduardBuchner用不含細胞的酵母提取液，實現(xiàn)了發(fā)酵。1926年，Sumner首次從刀豆中提純出脲酶結(jié)晶(deoxyribozyme)。第4頁，講稿共134頁，2023年5月2日，星期三1982年，Cech首次發(fā)現(xiàn)RNA也具有酶的催化活性，提出核酶(ribozyme)的概念。1995年，JackW.Szostak研究室首先報道了具有DNA連接酶活性DNA片段，稱為脫氧核酶(deoxyribozyme)。第5頁，講稿共134頁，2023年5月2日，星期三第一節(jié)

酶的分子結(jié)構(gòu)與功能

TheMolecularStructureandFunctionofEnzyme第6頁，講稿共134頁，2023年5月2日，星期三酶的不同形式:單體酶(monomericenzyme)：僅具有三級結(jié)構(gòu)的酶。寡聚酶(oligomericenzyme)：由多個相同或不同亞基以非共價鍵連接組成的酶。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，這類酶稱為多功能酶。第7頁，講稿共134頁，2023年5月2日，星期三一、酶的分子組成中常含有輔助因子蛋白質(zhì)部分：酶蛋白

(apoenzyme)

輔助因子(cofactor)金屬離子小分子有機化合物全酶(holoenzyme)結(jié)合酶(conjugatedenzyme)單純酶(simpleenzyme)：淀粉酶、脂酶第8頁，講稿共134頁，2023年5月2日，星期三全酶分子中各部分在催化反應(yīng)中的作用: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)第9頁，講稿共134頁，2023年5月2日，星期三金屬酶(metalloenzyme)金屬離子與酶結(jié)合緊密，提取過程中不易丟失。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。

金屬離子是最多見的輔助因子第10頁，講稿共134頁，2023年5月2日，星期三金屬離子的作用：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。第11頁，講稿共134頁，2023年5月2日，星期三小分子有機化合物是一些化學(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程，在反應(yīng)中傳遞電子、質(zhì)子或一些基團。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)。第12頁，講稿共134頁，2023年5月2日，星期三轉(zhuǎn)移的基團小分子有機化合物（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）酰基輔酶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、甲酰基等一碳單位四氫葉酸葉酸某些輔酶（輔基）在催化中的作用第13頁，講稿共134頁，2023年5月2日，星期三輔酶中與酶蛋白共價結(jié)合的輔酶又稱為輔基(prostheticgroup)。輔基和酶蛋白結(jié)合緊密，不能通過透析或超濾等方法將其除去，在反應(yīng)中不能離開酶蛋白，如FAD、FMN、生物素等。第14頁，講稿共134頁，2023年5月2日，星期三①NAD+和NADP+維生素PP—抗癩皮病維生素的體內(nèi)活性形式：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+)脫氫酶的輔酶（傳遞電子和質(zhì)子）亦稱：輔酶Ⅰ和輔酶Ⅱ第15頁，講稿共134頁，2023年5月2日，星期三NADP+：R為尼克酰胺NAD+：R為H第16頁，講稿共134頁，2023年5月2日，星期三第17頁，講稿共134頁，2023年5月2日，星期三②FMN和FAD維生素B2—核黃素(riboflavin)體內(nèi)活性形式為黃素單核苷酸(FMN)和黃素腺嘌呤二核苷酸(FAD)。FMN及FAD是體內(nèi)氧化還原酶(如脂酰CoA脫氫酶、琥珀酸脫氫酶、黃嘌呤氧化酶等）的輔基，主要起氫傳遞體的作用。

第18頁，講稿共134頁，2023年5月2日，星期三VB2FMNAMPFADⅠⅡⅢ第19頁，講稿共134頁，2023年5月2日，星期三③焦磷酸硫胺素(thiaminepyrophosphate,TPP)維生素B1

—硫胺素（抗神經(jīng)炎因子、抗腳氣病V）功能：

以輔酶方式參加糖的分解代謝。TPP是維生素B1的活性形式，是α-酮酸氧化脫羧酶、轉(zhuǎn)酮酶的輔酶。第20頁，講稿共134頁，2023年5月2日，星期三

泛酸(pantothenicacid)—遍多酸的體內(nèi)活性形式.酰基轉(zhuǎn)移酶的輔酶，參與?；霓D(zhuǎn)移作用。④輔酶A(CoASH)?；Y(jié)合位點第21頁，講稿共134頁，2023年5月2日，星期三⑤VB6轉(zhuǎn)氨和脫羧過程中的輔酶轉(zhuǎn)氨：通過醛、胺轉(zhuǎn)化第22頁，講稿共134頁，2023年5月2日，星期三⑥生物素(VB7)

體內(nèi)多種羧化酶（如丙酮酸羧化酶、乙酰CoA羧化酶）的輔基，與專一性的羧化酶蛋白的賴氨酸殘基相結(jié)合，參與CO2固定過程。第23頁，講稿共134頁，2023年5月2日，星期三葉酸(folicacid)又稱蝶酰谷氨酸，體內(nèi)活性形式為四氫葉酸(FH4)。一碳單位轉(zhuǎn)移酶的輔酶，參與一碳單位（甲基、甲烯基、甲炔基、甲?；龋┑霓D(zhuǎn)移。N5、N10

是一碳單位的結(jié)合位點。⑦四氫葉酸（FH4)第24頁，講稿共134頁，2023年5月2日，星期三缺乏癥：葉酸缺乏時，紅細胞的發(fā)育受到影響，造成巨紅細胞性貧血癥。葉酸二氫葉酸還原酶NADPH+H+NADP+二氫葉酸二氫葉酸還原酶NADPH+H+NADP+四氫葉酸5,6,7,8-四氫葉酸(FH4)CH27第25頁，講稿共134頁，2023年5月2日，星期三二、酶的活性中心是酶分子中執(zhí)行其催化功能的部位酶的結(jié)構(gòu)必需基團其它部分活性中心活性中心以外的必需基團結(jié)合基團催化基團第26頁，講稿共134頁，2023年5月2日，星期三酶分子中氨基酸殘基側(cè)鏈的化學(xué)基團中，一些與酶活性密切相關(guān)的化學(xué)基團。必需基團(essentialgroup)第27頁，講稿共134頁，2023年5月2日，星期三指必需基團在空間結(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。這一區(qū)域稱為酶的活性中心。酶的活性中心(activecenter)第28頁，講稿共134頁，2023年5月2日，星期三活性中心內(nèi)的必需基團結(jié)合基團(bindinggroup)與底物相結(jié)合催化基團(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第29頁，講稿共134頁，2023年5月2日，星期三底物活性中心以外的必需基團結(jié)合基團催化基團活性中心第30頁，講稿共134頁，2023年5月2日，星期三溶菌酶的活性中心溶菌酶的活性中心是一裂隙，可以容納肽多糖的6個單糖基（A，B，C，D，E，F(xiàn)），并與之形成氫鍵和vanderwaals力。催化基團是35位Glu，52位Asp；101位Asp和108位Trp是結(jié)合基團。第31頁，講稿共134頁，2023年5月2日，星期三三、同工酶同工酶(isoenzyme)是指催化相同的化學(xué)反應(yīng)，而酶蛋白的分子結(jié)構(gòu)理化性質(zhì)乃至免疫學(xué)性質(zhì)不同的一組酶。定義第32頁，講稿共134頁，2023年5月2日，星期三根據(jù)國際生化學(xué)會的建議，同工酶是由不同基因編碼的多肽鏈，或由同一基因轉(zhuǎn)錄生成的不同mRNA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體的不同組織或同一細胞的不同亞細胞結(jié)構(gòu)中，它使不同的組織、器官和不同的亞細胞結(jié)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提供了理論依據(jù)。第33頁，講稿共134頁，2023年5月2日，星期三HHHHHHHMHHMMHMMMMMMMLDH1

(H4)LDH2(H3M)LDH3(H2M2)LDH4(HM3)LDH5

(M4)乳酸脫氫酶的同工酶舉例1第34頁，講稿共134頁，2023年5月2日，星期三舉例2BBBMMMCK1(BB)CK2(MB)CK3(MM)腦心肌骨骼肌肌酸激酶(creatinekinase,CK)同工酶第35頁，講稿共134頁，2023年5月2日，星期三第二節(jié)

酶的工作原理

TheMechanismofEnzymeAction第36頁，講稿共134頁，2023年5月2日，星期三在反應(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)；只能加速可逆反應(yīng)的進程，而不改變反應(yīng)的平衡點。酶與一般催化劑的共同點：第37頁，講稿共134頁，2023年5月2日，星期三（一）酶促反應(yīng)具有極高的效率一、酶促反應(yīng)的特點酶的催化效率通常比非催化反應(yīng)高108～1020倍，比一般催化劑高107～1013倍。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)的活化能(activationenergy)。酶比一般催化劑更有效地降低反應(yīng)的活化能。第38頁，講稿共134頁，2023年5月2日，星期三酶的催化效率可用酶的轉(zhuǎn)換數(shù)(turnovernumber)

來表示。酶的轉(zhuǎn)換數(shù)是指在酶被底物飽和的條件下，每個酶分子每秒鐘將底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物的分子數(shù)。第39頁，講稿共134頁，2023年5月2日，星期三（二）酶促反應(yīng)具有高度的特異性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)并產(chǎn)生一定的產(chǎn)物,酶的這種特性稱為酶的特異性或?qū)Ｒ恍?。分類絕對專一性相對專一性立體異構(gòu)專一性——只能作用于某一底物——可作用于一類化合物或一種化學(xué)鍵——只作用于立體異構(gòu)體中的一種第40頁，講稿共134頁，2023年5月2日，星期三RCOO-+ROH+H+′酯酶：R—C—O—R′+H2OOOCH2OHOHOHOH15α-葡萄糖苷酶OR+H2OOCH2OHOHOHOHOH15+ROH絕對專一性:脲酶：H2N—C—NH2+H2OO2NH3+CO2舉例相對專一性:(脂肪酶、蛋白酶、磷酸酶、糖苷酶等)第41頁，講稿共134頁，2023年5月2日，星期三立體異構(gòu)專一性H-C-COOHHOOC-C-H

COOHCHOHCH2COOHH-C-COOHH-C-COOH

延胡索酸酶第42頁，講稿共134頁，2023年5月2日，星期三（三）酶促反應(yīng)的可調(diào)節(jié)性酶促反應(yīng)受多種因素的調(diào)控，以適應(yīng)機體對不斷變化的內(nèi)外環(huán)境和生命活動的需要。第43頁，講稿共134頁，2023年5月2日，星期三二、酶通過促進底物形成過渡態(tài)而提高反應(yīng)速率（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)的作用都是通過降低反應(yīng)的活化能(activationenergy)

實現(xiàn)的。

活化能：底物分子從初態(tài)轉(zhuǎn)變到活化態(tài)所需的能量。第44頁，講稿共134頁，2023年5月2日，星期三反應(yīng)總能量改變

酶促反應(yīng)活化能非催化反應(yīng)活化能

一般催化劑催化反應(yīng)的活化能

能量反應(yīng)過程底物產(chǎn)物

酶促反應(yīng)活化能的改變

過渡態(tài)能量反應(yīng)過程底物產(chǎn)物

第45頁，講稿共134頁，2023年5月2日，星期三（二）酶-底物復(fù)合物的形成有利于底物轉(zhuǎn)變成過渡態(tài)

酶底物復(fù)合物E+SE+PES(過渡態(tài))第46頁，講稿共134頁，2023年5月2日，星期三誘導(dǎo)契合作用使酶與底物密切結(jié)合酶與底物相互接近時，其結(jié)構(gòu)相互誘導(dǎo)、相互變形和相互適應(yīng)，進而相互結(jié)合。這一過程稱為酶-底物結(jié)合的誘導(dǎo)契合(induced-fit)

。第47頁，講稿共134頁，2023年5月2日，星期三第48頁，講稿共134頁，2023年5月2日，星期三羧肽酶的誘導(dǎo)契合模式底物第49頁，講稿共134頁，2023年5月2日，星期三2.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

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。這種鄰近效應(yīng)(proximityeffect)與定向排列(orientationarrange)實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。

第50頁，講稿共134頁，2023年5月2日，星期三鄰近效應(yīng)與定向排列：第51頁，講稿共134頁，2023年5月2日，星期三3.表面效應(yīng)使底物分子去溶劑化★

活性中心是酶分子表面的疏水性〝口袋〞,使底物分子脫溶劑化，此疏水環(huán)境排除了水對反應(yīng)的干擾，利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)(surfaceeffect)。第52頁，講稿共134頁，2023年5月2日，星期三（三）酶的催化機制呈多元催化作用一般酸-堿催化作用(generalacid-basecatalysis)共價催化作用(covalentcatalysis)

親核催化作用(nucleophiliccatalysis)第53頁，講稿共134頁，2023年5月2日，星期三第三節(jié)酶促反應(yīng)動力學(xué)KineticsofEnzyme-CatalyzedReaction

第54頁，講稿共134頁，2023年5月2日，星期三酶促反應(yīng)動力學(xué)：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。影響因素包括：底物濃度、酶濃度、pH、溫度、抑制劑、激活劑等。第55頁，講稿共134頁，2023年5月2日，星期三一、底物濃度對反應(yīng)速率影響的作圖呈矩形雙曲線在其他因素不變的情況下，底物濃度對反應(yīng)速率的影響呈矩形雙曲線關(guān)系。[S]V第56頁，講稿共134頁，2023年5月2日，星期三當(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)。[S]VVmax第57頁，講稿共134頁，2023年5月2日，星期三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)為混合級反應(yīng)。[S]VVmax第58頁，講稿共134頁，2023年5月2日，星期三當(dāng)?shù)孜餄舛雀哌_一定程度：反應(yīng)速率不再增加，達最大速率；反應(yīng)為零級反應(yīng)[S]VVmax第59頁，講稿共134頁，2023年5月2日，星期三中間產(chǎn)物解釋酶促反應(yīng)中底物濃度和反應(yīng)速率關(guān)系的最合理學(xué)說是中間產(chǎn)物學(xué)說：

E+S

k1k2k3ESE+P（一）米－曼氏方程式揭示單底物反應(yīng)的動力學(xué)特性第60頁，講稿共134頁，2023年5月2日，星期三1913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，簡稱米氏方程式(Michaelisequation)。[S]：底物濃度V：不同[S]時的反應(yīng)速率Vmax：最大反應(yīng)速率(maximumvelocity)

Ｋm：米氏常數(shù)(Michaelisconstant)

ＶVmax[S]

Km+[S]＝──第61頁，講稿共134頁，2023年5月2日，星期三E與S形成ES復(fù)合物的反應(yīng)是快速平衡反應(yīng)，而ES分解為E及P的反應(yīng)為慢反應(yīng)，反應(yīng)速率取決于慢反應(yīng)即V=k3[ES]。

S的總濃度遠遠大于E的總濃度，因此在反應(yīng)的初始階段，S的濃度可認為不變即[S]=[St]。米－曼氏方程式推導(dǎo)基于兩個假設(shè)：第62頁，講稿共134頁，2023年5月2日，星期三單底物、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，用單位時間內(nèi)底物的消耗量和產(chǎn)物的生成量來表示；反應(yīng)速率取其初速率，即底物的消耗量很?。ㄒ话阍?﹪以內(nèi)）時的反應(yīng)速率底物濃度遠遠大于酶濃度。研究前提：第63頁，講稿共134頁，2023年5月2日，星期三米氏方程推導(dǎo)過程:

游離酶濃度=[E]-[ES]ES生成速度=k1([E]-[ES])[S]ES分解速度=k2[ES]+k3[ES]

當(dāng)穩(wěn)態(tài)時：ES生成速度=ES分解速度

k1

([E]-[ES])[S]=k2[ES]+k3[ES]第64頁，講稿共134頁，2023年5月2日，星期三（[E]-[ES]）

[S]

k2+k3[ES]k1

[ES]=

因V=k3[ES]，當(dāng)所有E被S飽和時，即達到最大速度，此時[ES]=[E]，Vmax=k3[ES]

=k3[E]。代入上式：==Km[E][S]Km+[S]V=k3[E][S]Km+[S]Vmax

[S]Km+[S]=整理：V=Km+[S]k3[E][S]（2）（1）第65頁，講稿共134頁，2023年5月2日，星期三

米-曼氏方程解釋：當(dāng)[S]Km時，V=(Vmax/Km)[S],即V與[S]成正比。當(dāng)[S]Km時，VVmax，即[S]而V不變。ＶVmax[S]

Km+[S]＝──第66頁，講稿共134頁，2023年5月2日，星期三（二）Km與Vm是有意義的酶促反應(yīng)動力學(xué)參數(shù)Km值的推導(dǎo)Km與Vmax的意義第67頁，講稿共134頁，2023年5月2日，星期三當(dāng)反應(yīng)速率為最大反應(yīng)速率一半時：Km值的推導(dǎo)Km=[S]Km值等于酶促反應(yīng)速率為最大反應(yīng)速率一半時的底物濃度，單位是mol/L。2=Km+[S]VmaxVmax[S]VmaxV[S]KmVmax/2第68頁，講稿共134頁，2023年5月2日，星期三

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、離子強度）有關(guān)，與酶的濃度無關(guān)。Km可近似表示酶對底物的親和力，Km愈小，E對S的親合力愈大，Km愈大，E對S的親合力愈小。

同一酶對于不同底物有不同的Km值。Km值第69頁，講稿共134頁，2023年5月2日，星期三Vmax定義：Vm是酶完全被底物飽和時的反應(yīng)速率，與酶濃度成正比。Vmax=K3[E]

如果酶的總濃度已知，可從Vmax計算酶的轉(zhuǎn)換數(shù)(turnovernumber)，即動力學(xué)常數(shù)k3?？捎脕肀容^每單位酶的催化能力。

K3是酶的轉(zhuǎn)換數(shù)。既：當(dāng)酶完全被底物飽和時,單位時間內(nèi)每個酶分子催化底物轉(zhuǎn)化成產(chǎn)物的分子數(shù).K3=Vmax/[E]E+S

k1k2k3ESE+P第70頁，講稿共134頁，2023年5月2日，星期三1.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值可以通過作圖法求取基本原則：將米氏方程變化成相當(dāng)于y=ax+b的直線方程，再用作圖法求出Km。第71頁，講稿共134頁，2023年5月2日，星期三（林－貝氏方程）+1/V=KmVmax1/Vmax1/[S]第72頁，講稿共134頁，2023年5月2日，星期三2.Hanes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第73頁，講稿共134頁，2023年5月2日，星期三二、底物足夠時酶濃度對反應(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^酶的濃度，酶被底物飽和時，反應(yīng)速率達最大速率。此時，反應(yīng)速率和酶濃度變化呈正比關(guān)系。第74頁，講稿共134頁，2023年5月2日，星期三當(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=k3[E]0V[E]當(dāng)[S]>>[E]時，Vmax=k3[E]酶濃度對反應(yīng)速率的影響第75頁，講稿共134頁，2023年5月2日，星期三三、溫度對反應(yīng)速率的影響具有雙重性溫度對酶促反應(yīng)速率具有雙重影響。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)的最適溫度(optimumtemperature)。第76頁，講稿共134頁，2023年5月2日，星期三三.溫度對反應(yīng)速率的影響具有雙重性兩種不同影響：1.溫度升高，反應(yīng)速度加快；2.溫度升高，酶蛋白變性速度加快。T最適指反應(yīng)速度最大時的溫度.偏離T最適,活性都會降低,但本質(zhì)不同.T<T最適,因素1占主導(dǎo),酶活性受抑.T>T最適,因素2占主導(dǎo),酶變性而失活.T最適第77頁，講稿共134頁，2023年5月2日，星期三四、pH通過改變酶和底物分子解離狀態(tài)影響反應(yīng)速率最適pH（optimumpH）表現(xiàn)出酶最大活力的pH值pH對酶作用的影響機制：1.環(huán)境過酸、過堿使酶變性失活；2.影響酶活性基團(必需基團.輔基或輔酶)的解離；3.影響底物的解離。因此,只有在特定的PH條件下,E與S才能結(jié)合,反應(yīng).pH酶活性pH最適不同酶具有不同的最適pH

（不是酶的特征性常數(shù)）第78頁，講稿共134頁，2023年5月2日，星期三pH酶活性胃蛋白酶淀粉酶膽堿酯酶第79頁，講稿共134頁，2023年5月2日，星期三五、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：

抑制劑對酶有一定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變性的物質(zhì)稱為酶的抑制劑。第80頁，講稿共134頁，2023年5月2日，星期三抑制作用的類型不可逆性抑制(irreversibleinhibition)可逆性抑制(reversibleinhibition)競爭性抑制(competitiveinhibition)非競爭性抑制(non-competitiveinhibition)反競爭性抑制(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：第81頁，講稿共134頁，2023年5月2日，星期三有機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鍵與酶活性中心的必需基團相結(jié)合，使酶失活。（一）不可逆性抑制劑主要與酶共價結(jié)合第82頁，講稿共134頁，2023年5月2日，星期三有機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)合物第83頁，講稿共134頁，2023年5月2日，星期三（二）可逆性抑制作用競爭性抑制非競爭性抑制反競爭性抑制

類型概念抑制劑通常以非共價鍵與酶或酶-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。第84頁，講稿共134頁，2023年5月2日，星期三競爭性抑制作用的抑制劑與底物競爭結(jié)合酶的活性中心

有些抑制劑與底物的結(jié)構(gòu)相似，能與底物競爭酶的活性中心，從而阻礙酶－底物復(fù)合物的形成。這種抑制作用稱為競爭性抑制作用。定義第85頁，講稿共134頁，2023年5月2日，星期三反應(yīng)模式+IEIE+SE+PESIS+++ESIESEIPEE競爭性抑制作用第86頁，講稿共134頁，2023年5月2日，星期三競爭性抑制作用特點抑制程度取決于抑制劑與酶的相對親和力及底物濃度；I與S結(jié)構(gòu)類似，競爭酶的活性中心；動力學(xué)特點：Vmax不變，表觀Km增大。抑制劑↑

無抑制劑1/V1/[S]-1/Km第87頁，講稿共134頁，2023年5月2日，星期三競爭性抑制曲線第88頁，講稿共134頁，2023年5月2日，星期三舉例丙二酸與琥珀酸競爭琥珀酸脫氫酶琥珀酸琥珀酸脫氫酶FADFADH2延胡索酸第89頁，講稿共134頁，2023年5月2日，星期三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二氫蝶呤啶＋對氨基苯甲酸＋谷氨酸二氫葉酸合成酶二氫葉酸第90頁，講稿共134頁，2023年5月2日，星期三有些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)合也不影響酶與抑制劑的結(jié)合。底物和抑制劑之間無競爭關(guān)系。但酶-底物-抑制劑復(fù)合物(ESI)不能進一步釋放出產(chǎn)物。這種抑制作用稱作非競爭性抑制作用。非競爭性抑制作用的抑制劑不改變酶對底物的親和力

定義第91頁，講稿共134頁，2023年5月2日，星期三反應(yīng)模式+S－S+S－S+ESIEIEESEPE+SESE+P+IEI+SEIS+I非競爭性抑制作用第92頁，講稿共134頁，2023年5月2日，星期三非競爭性抑制作用特點抑制劑與酶活性中心外的必需基團結(jié)合，底物與抑制劑之間無競爭關(guān)系；抑制程度取決于抑制劑的濃度；動力學(xué)特點：Vmax降低，表觀Km不變。抑制劑↑1/V1/[S]無抑制劑

-1/Km第93頁，講稿共134頁，2023年5月2日，星期三非競爭性抑制曲線第94頁，講稿共134頁，2023年5月2日，星期三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，既減少從中間產(chǎn)物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物的量，也同時減少從中間產(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。定義反競爭性抑制作用的抑制劑僅與酶-底物復(fù)合物結(jié)合

第95頁，講稿共134頁，2023年5月2日，星期三反應(yīng)模式E+SE+PES+IESI++ESESESIEP第96頁，講稿共134頁，2023年5月2日，星期三特點：抑制劑只與酶－底物復(fù)合物結(jié)合；抑制程度取決與抑制劑的濃度及底物的濃度；動力學(xué)特點：Vmax降低，表觀Km降低。抑制劑↑1/V1/[S]無抑制劑

?第97頁，講稿共134頁，2023年5月2日，星期三反競爭性抑制曲線第98頁，講稿共134頁，2023年5月2日，星期三各種可逆性抑制作用的比較

第99頁，講稿共134頁，2023年5月2日，星期三六、激活劑可加快酶促反應(yīng)速率定義使酶由無活性變?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：酶活性不可缺.如:激酶中的Mg++非必需激活劑：有它酶活性可增加.如:Cl-對于唾液淀粉酶第100頁，講稿共134頁，2023年5月2日，星期三第四節(jié)

酶的調(diào)節(jié)

TheRegulationofEnzyme第101頁，講稿共134頁，2023年5月2日，星期三調(diào)節(jié)含量活性合成分解變構(gòu)調(diào)節(jié)化學(xué)修飾遲緩調(diào)節(jié)快速調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)方式調(diào)節(jié)對象：關(guān)鍵酶第102頁，講稿共134頁，2023年5月2日，星期三變構(gòu)效應(yīng)劑(allostericeffector)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)。（一）變構(gòu)酶通過變構(gòu)調(diào)節(jié)酶的活性一、調(diào)節(jié)酶實現(xiàn)對酶促反應(yīng)速率的快速調(diào)節(jié)第103頁，講稿共134頁，2023年5月2日，星期三別構(gòu)酶催化中心別構(gòu)中心可在同一亞基,也可不在同一亞基---結(jié)合S,將S轉(zhuǎn)化為P---結(jié)合別構(gòu)劑(效應(yīng)劑)如:ATP、AMP、S、P、小分子代謝物構(gòu)象改變構(gòu)象改變,功能改變效應(yīng)劑活性變構(gòu)激活活性變構(gòu)抑制第104頁，講稿共134頁，2023年5月2日，星期三變構(gòu)酶常為多個亞基構(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。第105頁，講稿共134頁，2023年5月2日，星期三（二）酶的化學(xué)修飾調(diào)節(jié)是通過某些化學(xué)基團與酶的共價結(jié)合與分離實現(xiàn)的在其他酶的催化作用下，某些酶蛋白肽鏈上的一些基團可與某種化學(xué)基團發(fā)生可逆的共價結(jié)合，從而改變酶的活性，此過程稱為共價修飾。共價修飾(covalentmodification)第106頁，講稿共134頁，2023年5月2日，星期三磷酸化與脫磷酸化（最常見）乙?；兔撘阴；谆兔摷谆佘栈兔撓佘栈璖H與－S－S互變

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。第107頁，講稿共134頁，2023年5月2日，星期三酶的磷酸化與脫磷酸化-OHThrSerTyr酶蛋白H2OPi磷蛋白磷酸酶ATPADP蛋白激酶ThrSerTyr-O-PO32-酶蛋白第108頁，講稿共134頁，2023年5月2日，星期三有些酶在細胞內(nèi)合成或初分泌時只是酶的無活性前體，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)化的過程。（三）酶原的激活使無活性的酶原轉(zhuǎn)變成有催化活性的酶酶原(zymogen)酶原的激活第109頁，講稿共134頁，2023年5月2日，星期三酶原激活的機理酶原分子構(gòu)象發(fā)生改變形成或暴露出酶的活性中心

一個或幾個特定的肽鍵斷裂，水解掉一個或幾個短肽在特定條件下第110頁，講稿共134頁，2023年5月2日，星期三賴?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程第111頁，講稿共134頁，2023年5月2日，星期三

酶原激活的生理意義避免細胞產(chǎn)生的酶對細胞進行自身消化，并使酶在特定的部位和環(huán)境中發(fā)揮作用，保證體內(nèi)代謝正常進行。有的酶原可以視為酶的儲存形式。在需要時，酶原適時地轉(zhuǎn)變成有活性的酶，發(fā)揮其催化作用。第112頁，講稿共134頁，2023年5月2日，星期三二、酶含量的調(diào)節(jié)包括對酶合成與分解速率的調(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)或阻遏第113頁，講稿共134頁，2023年5月2日，星期三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114頁，講稿共134頁，2023年5月2日，星期三第五節(jié)

酶的命名與分類

TheNamingandClassificationofEnzyme第115頁，講稿共134頁，2023年5月2日，星期三一、酶可根據(jù)其催化的反應(yīng)類型予以分類氧化還原酶類(oxidoreductases)轉(zhuǎn)移酶類(transferases)水解酶類(hydrolases)裂解酶類(lyases)異構(gòu)酶類(isomerases)合成酶類(synthetases,ligases)根據(jù)酶反應(yīng)的類型，酶可分為六大類，其排序如下:第116頁，講稿共134頁，2023年5月2日，星期三1.氧化還原酶類：主要是催化氫的轉(zhuǎn)移或電子傳遞的氧化還原反應(yīng)。A+BH2（H2O2，H2O）AH2+B（O2）2.轉(zhuǎn)移酶類：催化化合物中某些基團的轉(zhuǎn)移。A·X+BA+B·X根據(jù)X分成8個亞類：轉(zhuǎn)移碳基、酮基或醛基、?；?、糖基、烴基、含氮基、含磷基和含硫基的酶。第117頁，講稿共134頁，2023年5月2日，星期三4.裂解酶類：催化非水解性地除去基團而形成雙鍵的反應(yīng)或逆反應(yīng)。CH3C=OCOOHC—C鍵CH3C=OH+CO2C—O鍵CH2COOHHO—CH—COOHHCCOOHHOOCCH+H2O3.水解酶類：催化加水分解作用。AB+H2OAOH+BH第118頁，講稿共134頁，2023年5月2日，星期三5.異構(gòu)酶：催化各種異構(gòu)體之間的互變。AB常見的有消旋和變旋、醛酮異構(gòu)、順反異構(gòu)和變位酶類。6.合成酶類：催化有ATP參加的合成反應(yīng)。A+B+ATPA·B+ADP+Pi第119頁，講稿共134頁，2023年5月2日，星期三二、每一種酶均有其系統(tǒng)名稱和推薦名稱系統(tǒng)名稱(systematicname)推薦名稱(recommendedname)第120頁，講稿共134頁，2023年5月2日，星期三酶的分類催化的化學(xué)反應(yīng)舉例系統(tǒng)名稱EC編號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第121頁，講稿共134頁，2023年5月2日，星期三第六節(jié)

酶與醫(yī)學(xué)的關(guān)系

TheRelationofEnzymeandMedicine

第122頁，講稿共134頁，2023年5月2日，星期三一、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某些疾病有些疾病的發(fā)病機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于中毒性疾病。第123頁，講稿共134頁，2023年5月2日，星期三（二）酶的測定有助于對許多疾病的診斷1．酶活性測定和酶活性單位是定量酶的基礎(chǔ)

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)速率。酶促反應(yīng)速率可在適宜的反應(yīng)條件下，用單位時間內(nèi)底物的消耗或產(chǎn)物的生成量來表示。酶的活性單位是衡量酶活力大小的尺度

底物(或產(chǎn)物)變化量/

單位時間（所需酶量）第124頁，講稿共134頁，2023年5月2日，星期三1moL變化量/