動物生物化學7生物催化劑——酶ppt課件

1、羧肽酶本章主要內(nèi)容本章主要內(nèi)容4 酶的普通概念4 酶的組成與維生素4 酶的構(gòu)造與功能的關(guān)系4 酶的催化機理4 酶反響的動力學4 酶活性的調(diào)理 1.1.酶的概述酶的概述 酶是生物催化劑。絕大部分酶是蛋白質(zhì)，還有一些酶是生物催化劑。絕大部分酶是蛋白質(zhì)，還有一些核糖核酸核糖核酸RNA具有催化作用，稱為核酶具有催化作用，稱為核酶ribozyme。1.1 1.1 定義定義 細胞的代謝由成千上萬的化學反響組成，幾乎一切的反響都是由酶enzyme催化的。 酶對于動物機體的生理活動有重要意義，不可或缺。酶在消費實際中有廣泛運用。1.2 酶的命名酶的命名1習慣命名習慣命名根據(jù)所催化的底物根據(jù)所催化的底物subs

2、trate、反響的性、反響的性質(zhì)、酶的來源等命名。例如，胃蛋白水解酶、堿性磷酸酶。質(zhì)、酶的來源等命名。例如，胃蛋白水解酶、堿性磷酸酶。2系統(tǒng)命名系統(tǒng)命名 根據(jù)底物與反響性質(zhì)命名根據(jù)底物與反響性質(zhì)命名 反響：葡萄糖反響：葡萄糖+ATP 葡萄糖葡萄糖-6-磷酸磷酸+ADP 命名：命名： 葡萄糖：葡萄糖：ATP 磷酰基轉(zhuǎn)移酶磷?；D(zhuǎn)移酶 習慣稱號，葡萄糖激酶習慣稱號，葡萄糖激酶1.3 酶的分類酶的分類1961年酶學委員會年酶學委員會Enzyme Commission，EC 規(guī)定酶的表示法：規(guī)定酶的表示法： EC. X. X. X. X例如：例如： 乳酸脫氫酶乳酸脫氫酶 1.4 1.4 酶活性酶活性(

3、enzyme activity)(enzyme activity)酶活性的表示方法：酶活性的表示方法： 酶活性指的是酶的催化才干，酶活性指的是酶的催化才干， 用反響速度來衡量，即單位用反響速度來衡量，即單位時間里產(chǎn)物的添加或底物的減少。時間里產(chǎn)物的添加或底物的減少。 V= dP / dt = - dS / dt 測定方法：測定方法： 吸光度測定、氣體分析、電化學分析等。吸光度測定、氣體分析、電化學分析等。酶活性的計量：酶活性的計量： EC 1961年規(guī)定：年規(guī)定： 在指定的條件下，在指定的條件下，1分鐘內(nèi)，將分鐘內(nèi)，將1微摩爾的底物轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)物所微摩爾的底物轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)物所需求的酶量為需求的酶量為1

4、個酶活國際單位個酶活國際單位IU 。 比活性比活性specificity of enzyme 指的是每毫克酶蛋白所具有指的是每毫克酶蛋白所具有的酶活性單位數(shù)。的酶活性單位數(shù)。 比活性比活性 = 活性單位數(shù)活性單位數(shù)/酶蛋白分量酶蛋白分量mg 比活性反映了酶的純度與質(zhì)量。比活性反映了酶的純度與質(zhì)量。酶促反響的速度曲線酶促反響的速度曲線 隨著酶催化的反響進展，反響速度會變慢，這是由于產(chǎn)物的反響作用、酶的熱變性或副反響引起的。但是，在反響起始不久，在酶促反響的速度曲線上通常可以看見一段斜率不變的部分，這就是初速度。 在酶的動力學研討中，普通運用初速度的V0概念。高效性高效性 酶的催化作用可使反響速度

5、比非催化反響提高酶的催化作用可使反響速度比非催化反響提高108 -1020倍。倍。比其他催化反響高比其他催化反響高106 -1013倍倍 例如：過氧化氫分解例如：過氧化氫分解 2H2O2 2H2O + O2 Fe3+ 催化，效率為催化，效率為6104 mol/mol. S 過氧化氫酶催化，效率為過氧化氫酶催化，效率為6 106 mol/mol.S專注性專注性 即對底物的選擇性或特異性。一種酶只催化一種或一類底物即對底物的選擇性或特異性。一種酶只催化一種或一類底物轉(zhuǎn)變成相應的產(chǎn)物。轉(zhuǎn)變成相應的產(chǎn)物。1.5 酶的特點酶的特點F 絕對專注性絕對專注性F 一種酶只催化一種底物轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳漠a(chǎn)物。一種酶只

6、催化一種底物轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳漠a(chǎn)物。F 例如，脲酶只催化尿素水解成例如，脲酶只催化尿素水解成CO2 CO2 和和NH3NH3。F 相對專注性相對專注性F 一種酶作用于一類化合物或一類化學鍵。一種酶作用于一類化合物或一類化學鍵。F 例如，不同的蛋白水解酶對于所水解的肽鍵兩側(cè)的基團有例如，不同的蛋白水解酶對于所水解的肽鍵兩側(cè)的基團有 不同的要求。不同的要求。F 立體專注性立體專注性F 指酶對其所催化底物的立體構(gòu)型有特定的要求。指酶對其所催化底物的立體構(gòu)型有特定的要求。F 例如，乳酸脫氫酶專注地催化例如，乳酸脫氫酶專注地催化L-L-乳酸轉(zhuǎn)變?yōu)楸?，延胡乳酸轉(zhuǎn)變?yōu)楸?，延胡索酸只作用于反式的延胡索酸反?/p>

7、烯二酸。立體專注性保證索酸只作用于反式的延胡索酸反丁烯二酸。立體專注性保證了反響的定向進展。了反響的定向進展。 R1: Lys, ArgR2: 不是不是ProR3: Tyr, Trp, PheR4: 不是不是 Pro 酶容易變性酶容易變性 這是酶的化學本質(zhì)蛋白質(zhì)所決議的。這是酶的化學本質(zhì)蛋白質(zhì)所決議的。 酶的可調(diào)理性酶的可調(diào)理性 抑制和激活抑制和激活activation and inhibition 反響控制反響控制(feed back) 酶原激活酶原激活(activation of proenzyme) 變構(gòu)酶變構(gòu)酶(allosteric enzyme) 化學修飾化學修飾(chemical

8、modification ) 多酶復合體多酶復合體(multienzyme complex) 酶在細胞中的區(qū)室化酶在細胞中的區(qū)室化 (enzyme compartmentalization ) 知的上千種酶絕大部分是蛋白質(zhì)知的上千種酶絕大部分是蛋白質(zhì) 單純酶：少數(shù)，例如：溶菌酶單純酶：少數(shù)，例如：溶菌酶 結(jié)合酶：大多數(shù)結(jié)合酶：大多數(shù) 結(jié)合酶結(jié)合酶 = 酶蛋白酶蛋白 + 輔因子輔因子 輔因子包括輔因子包括: 輔酶、輔基和金屬離子。輔酶、輔基和金屬離子。2. 2. 酶的組成與維生素酶的組成與維生素2.1 酶的化學本質(zhì)酶的化學本質(zhì) 酶蛋白的作用：與特定的底物結(jié)合，決議反響的專注性。酶蛋白的作用：與特

9、定的底物結(jié)合，決議反響的專注性。 輔酶、輔基的作用：參與電子的傳送、基團的轉(zhuǎn)移等，決輔酶、輔基的作用：參與電子的傳送、基團的轉(zhuǎn)移等，決議了酶所催化反響的性質(zhì)。有十幾種議了酶所催化反響的性質(zhì)。有十幾種. 輔酶與輔基的異同點輔酶與輔基的異同點: 它們都是耐熱的有機小分子，它們都是耐熱的有機小分子，構(gòu)造上常與維生素和核苷酸有關(guān)。但是輔酶與酶蛋白結(jié)合構(gòu)造上常與維生素和核苷酸有關(guān)。但是輔酶與酶蛋白結(jié)合不緊，容易經(jīng)透析除去，而輔基通常與酶蛋白共價相連。不緊，容易經(jīng)透析除去，而輔基通常與酶蛋白共價相連。 金屬離子的作用：它們是酶和底物聯(lián)絡的金屬離子的作用：它們是酶和底物聯(lián)絡的“橋梁；穩(wěn)定橋梁；穩(wěn)定酶蛋白的構(gòu)

10、象；酶的酶蛋白的構(gòu)象；酶的“活性中心的部分。活性中心的部分。 結(jié)合酶舉例，結(jié)合酶舉例，( )內(nèi)為輔因子：內(nèi)為輔因子： 乳酸脫氫酶輔酶乳酸脫氫酶輔酶I,NAD 異檸檬酸脫氫酶輔酶異檸檬酸脫氫酶輔酶I,NAD 醇脫氫酶輔酶醇脫氫酶輔酶I,NAD 葡萄糖葡萄糖-6-磷酸脫氫酶輔酶磷酸脫氫酶輔酶II,NADP 琥珀酸脫氫酶琥珀酸脫氫酶FAD 乙酰輔酶乙酰輔酶A羧化酶生物素，羧化酶生物素，ATP，Mg+ 脂酰輔酶脂酰輔酶A合成酶輔酶合成酶輔酶A,CoA維生素維生素Vitamin是動物和人類生理活動所必需的，從食物中獲得是動物和人類生理活動所必需的，從食物中獲得的一類有機小分子。它們并不是機體的能量來源，

11、也不是構(gòu)呵斥分，的一類有機小分子。它們并不是機體的能量來源，也不是構(gòu)呵斥分，大多數(shù)以輔酶、輔基的方式參與調(diào)理代謝活動。大多數(shù)以輔酶、輔基的方式參與調(diào)理代謝活動。脂溶性維生素：脂溶性維生素： A 視黃醇維生素視黃醇維生素A原原胡蘿卜素胡蘿卜素 D 鈣化醇鈣化醇 E 生育酚生育酚 K 凝血維生素凝血維生素水溶性維生素：水溶性維生素：B族維生素和維生素族維生素和維生素C 以下主要引見以下主要引見B族維生素與輔酶、輔基的關(guān)系族維生素與輔酶、輔基的關(guān)系2.2 維生素與輔酶和輔基的關(guān)系維生素與輔酶和輔基的關(guān)系表表 7 2 B族維生素及其輔酶方式族維生素及其輔酶方式B B族維生素族維生素輔酶方式輔酶方式酶促

12、反響中的主要作用酶促反響中的主要作用硫胺素硫胺素(B1)(B1)硫胺素焦磷酸酯硫胺素焦磷酸酯(TPP)(TPP)-酮酸氧化脫羧酮基轉(zhuǎn)移作酮酸氧化脫羧酮基轉(zhuǎn)移作用用核黃素核黃素(B2)(B2)黃素單核苷酸黃素單核苷酸(FMN) (FMN) 黃素腺嘌呤二核苷酸黃素腺嘌呤二核苷酸(FAD)(FAD)氫原子轉(zhuǎn)移氫原子轉(zhuǎn)移 氫原子轉(zhuǎn)移氫原子轉(zhuǎn)移尼克酰胺尼克酰胺(PP)(PP)尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+) (NAD+) 尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADP+)(NADP+)氫原子轉(zhuǎn)移氫原子轉(zhuǎn)移 氫原子轉(zhuǎn)移氫原子轉(zhuǎn)移吡哆醇吡哆醇( (醛、胺醛、胺) )

13、(B6)(B6)磷酸吡哆醛磷酸吡哆醛氨基轉(zhuǎn)移氨基轉(zhuǎn)移泛酸泛酸輔酶輔酶A(CoA)A(CoA)酰基轉(zhuǎn)移?；D(zhuǎn)移葉酸葉酸四氫葉酸四氫葉酸 一碳基團一碳基團 轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移生物素生物素(H)(H)生物素生物素羧化作用羧化作用鈷胺素鈷胺素(B12)(B12)甲基鈷胺素甲基鈷胺素 5-5-脫氧腺苷鈷胺素脫氧腺苷鈷胺素甲基轉(zhuǎn)移甲基轉(zhuǎn)移VB1，硫胺素經(jīng)，硫胺素經(jīng)焦磷酸化轉(zhuǎn)變?yōu)榻沽姿峄D(zhuǎn)變?yōu)門PP，焦磷酸硫，焦磷酸硫胺素。它是酮酸胺素。它是酮酸脫氫酶的輔酶。脫氫酶的輔酶。以以VB2，核黃素為根底構(gòu)成兩種輔基，核黃素為根底構(gòu)成兩種輔基FMN黃素單核苷酸和黃素單核苷酸和FAD黃素黃素 腺嘌呤腺嘌呤二核苷酸。作用是傳送氫

14、和電子。二核苷酸。作用是傳送氫和電子。H2NN+SCH3NCH3NPOOOHHOOPOHO硫胺素焦磷酸硫胺素TPPH8796N10N5RNH142OHN3ON10OHOHNOHN5OOHNONNNNNH2OOHOHOPOOO-POO-FMNFADH2e-+2H+2e-+2H+泛酸維生素泛酸維生素B3 是是CoA輔酶輔酶A 的組成成分。的組成成分。CoA是脂?；妮d體。是脂?；妮d體。 吡哆醛和吡哆胺吡哆素，吡哆醛和吡哆胺吡哆素，維生素維生素B6。磷酸吡哆醛是氨。磷酸吡哆醛是氨基酸轉(zhuǎn)氨酶、脫羧酶等的輔酶?；徂D(zhuǎn)氨酶、脫羧酶等的輔酶。 NOOHPOOHONOOHPOOHOH2N磷酸吡哆醛磷酸吡哆胺

15、ONNNNH2NOOPOHOOOPOOHOHOHNHNOSHOHOOHPHOO巰基乙胺泛酸3-磷酸腺苷酸 尼克酸，煙酸維生素尼克酸，煙酸維生素VppNAD+/NADH，煙酰胺腺嘌呤二核苷酸氧化，煙酰胺腺嘌呤二核苷酸氧化/復原復原NADP+/NADPH，煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸，煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化氧化/復原。煙酰胺衍生物復原。煙酰胺衍生物 ，傳送氫和電子，傳送氫和電子，氧化復原酶的輔酶。氧化復原酶的輔酶。 NNNNH2NOOOHO P OOHOP OOHOOOH OHNNH2OPOHOHONAD+NADP+NNH2ORHH2e-+H+2e-+H+葉酸，其復原衍生物四氫葉酸葉酸，其復原衍

16、生物四氫葉酸是一碳基團轉(zhuǎn)移酶的輔酶。是一碳基團轉(zhuǎn)移酶的輔酶。一碳基團，如甲基、乙烯基、一碳基團，如甲基、乙烯基、甲酰基等。甲酰基等。 生物素，維生素生物素，維生素H。噻吩和脲縮組成，噻吩和脲縮組成，CO2 的載體，的載體，羧化酶的輔酶，且有戊酸側(cè)鏈羧化酶的輔酶，且有戊酸側(cè)鏈 。 OHNHOHNSOOHNHONSOOHO生物素羧基生物素OHOHNOHN1096N54OHN32H2NN1N87OHO2-氨基-4羥基-6甲基蝶呤 對氨基苯甲酸 谷氨酸蝶酸葉酸（蝶酰谷氨酸）硫辛酸，含硫脂肪酸，有氧化硫辛酸，含硫脂肪酸，有氧化和復原兩種方式，既可以和復原兩種方式，既可以傳送氫和電子，又能轉(zhuǎn)移傳送氫和電子

17、，又能轉(zhuǎn)移脂酰基。脂?；?。 維生素維生素B12中心鈷原子結(jié)合中心鈷原子結(jié)合5-脫氧腺苷基稱輔酶脫氧腺苷基稱輔酶B12 ，為一些變位酶和轉(zhuǎn)甲基酶的輔酶。為一些變位酶和轉(zhuǎn)甲基酶的輔酶。 NNNNH2NONH2ONH2NH2OOOCoOHH2NONHORPOO-OONNHOHHNH2HHOH氰鈷胺酸：R= -CN羥鈷胺酸：R= -OH甲鈷胺酸：R= -CH35-脫氧腺苷鈷胺酸：R=5-脫氧腺苷3+單體酶單體酶 只需三級構(gòu)造，一條多肽鏈的酶。如只需三級構(gòu)造，一條多肽鏈的酶。如129個氨基酸的個氨基酸的 溶菌酶，分溶菌酶，分子量子量14600。寡聚酶寡聚酶 含含2-60 個亞基，有復雜的高級構(gòu)造。個亞基

18、，有復雜的高級構(gòu)造。 常經(jīng)過變構(gòu)效應在代謝途徑中發(fā)揚重要的調(diào)理作用。常經(jīng)過變構(gòu)效應在代謝途徑中發(fā)揚重要的調(diào)理作用。多酶復合體多酶復合體 由多個功能上相關(guān)的酶彼此嵌合而構(gòu)成的復合體。它可以促進某由多個功能上相關(guān)的酶彼此嵌合而構(gòu)成的復合體。它可以促進某個階段的代謝反響高效、定向和有序地進展。個階段的代謝反響高效、定向和有序地進展。3. 酶的分子構(gòu)造酶的分子構(gòu)造酶的活性中心酶的活性中心active site 活性中心的必需基團活性中心的必需基團 必需基團必需基團 活性中心以外的必需基團活性中心以外的必需基團 結(jié)合基團與底物結(jié)合，決議專注性結(jié)合基團與底物結(jié)合，決議專注性 活性中心活性中心 催化基團影響

19、化學鍵穩(wěn)定性催化基團影響化學鍵穩(wěn)定性,決議決議催化才干催化才干酶的活性中心表示圖酶的活性中心表示圖活性中心是酶分子上由催化基團和結(jié)合基團構(gòu)成的一個微區(qū)活性中心是酶分子上由催化基團和結(jié)合基團構(gòu)成的一個微區(qū) 化學反響是由具有一定能量的活化分子相互碰撞發(fā)生化學反響是由具有一定能量的活化分子相互碰撞發(fā)生的。分子從初態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榧せ顟B(tài)所需的能量稱為活化能。的。分子從初態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榧せ顟B(tài)所需的能量稱為活化能。無論何種催化劑，其作用都在于降低化學反響的活化能，無論何種催化劑，其作用都在于降低化學反響的活化能，加快化學反響的速度。加快化學反響的速度。 一個可以自發(fā)進展的反響，其反響終態(tài)和始態(tài)的自在一個可以自發(fā)進展的反

20、響，其反響終態(tài)和始態(tài)的自在能的變化能的變化G 為負值。這個自在能的變化值與反響為負值。這個自在能的變化值與反響中能否存在催化劑無關(guān)。中能否存在催化劑無關(guān)。4. 酶的催化機理酶的催化機理4.1 活化能活化能 催化劑降低了反響物催化劑降低了反響物分子活化時所需的能量分子活化時所需的能量非催化反響和酶催化反響活化能的比較非催化反響和酶催化反響活化能的比較Ea，活化能；，活化能；G，自在能變化，自在能變化 S+E ES P+E中間產(chǎn)物中間產(chǎn)物 反響過程反響過程 S+E ES ES* EP P+E過渡態(tài)過渡態(tài)復合物復合物4.2 中間產(chǎn)物學說中間產(chǎn)物學說 酶介入了反響過程。經(jīng)過構(gòu)成不穩(wěn)定的過渡態(tài)中間酶介入

21、了反響過程。經(jīng)過構(gòu)成不穩(wěn)定的過渡態(tài)中間復合物，使本來一步進展的反響分為兩步進展，而兩步復合物，使本來一步進展的反響分為兩步進展，而兩步反響都只需較少的能量活化。從而使整個反響的活化能反響都只需較少的能量活化。從而使整個反響的活化能降低。降低。誘導契合學說以為，誘導契合學說以為，酶和底物都有本人酶和底物都有本人特有的構(gòu)象，在兩特有的構(gòu)象，在兩者相互作用時，一者相互作用時，一些基團經(jīng)過相互取些基團經(jīng)過相互取向，定位以構(gòu)成中向，定位以構(gòu)成中間復合物。間復合物。4.3 誘導契合學說誘導契合學說induced fit臨近與定向效應：添加了酶與底物的接觸時機和有效碰撞。臨近與定向效應：添加了酶與底物的接觸

22、時機和有效碰撞。張力效應：誘導底物變形，扭曲，促進了化學鍵的斷裂。張力效應：誘導底物變形，扭曲，促進了化學鍵的斷裂。酸堿催化：活性中心的一些基團，如酸堿催化：活性中心的一些基團，如His，Asp作為質(zhì)子的受體或供體，作為質(zhì)子的受體或供體，參與傳送質(zhì)子。參與傳送質(zhì)子。共價催化：酶與底物構(gòu)成過渡性的共價中間體，限制底物的活動，使共價催化：酶與底物構(gòu)成過渡性的共價中間體，限制底物的活動，使反響易于進展。反響易于進展。疏水效應：活性中心的疏水區(qū)域?qū)λ肿拥呐懦⑴懦?，有利于酶與疏水效應：活性中心的疏水區(qū)域?qū)λ肿拥呐懦?、排斥，有利于酶與底物的接觸。底物的接觸。4.4 催化機理催化機理 影響酶促反響速度

23、的要素與影響酶促反響速度的要素與酶作為生物催化劑的特點親密有關(guān)。酶作為生物催化劑的特點親密有關(guān)。 這些要素有：溫度、酸堿性、這些要素有：溫度、酸堿性、底物底物substrate濃度、酶濃度、濃度、酶濃度、激活劑激活劑activators和抑制劑和抑制劑inhibitors等。等。 5.5.酶促反響的動力學及其影響要素酶促反響的動力學及其影響要素 普通來說，隨著溫度升高，化學反響的速度普通來說，隨著溫度升高，化學反響的速度加快。在較低溫度條件下，酶促反響也遵照這加快。在較低溫度條件下，酶促反響也遵照這個規(guī)律。但是，溫度超越一定數(shù)值時，酶會因個規(guī)律。但是，溫度超越一定數(shù)值時，酶會因熱變性，導致催化

24、活性下降。熱變性，導致催化活性下降。 最適溫度最適溫度optimum T：使酶促反響速度：使酶促反響速度到達最大時的溫度。到達最大時的溫度。 最適溫度因不同的酶而異，動物體內(nèi)的酶的最適最適溫度因不同的酶而異，動物體內(nèi)的酶的最適溫溫 度在度在37-40 0C左右。左右。5.1 溫度對酶促反響速度的影響溫度對酶促反響速度的影響酶反響的溫度曲線和最適溫度酶反響的溫度曲線和最適溫度5.2 溶液溶液pH值對酶促反響速度的影響值對酶促反響速度的影響最適最適pHoptimum pH： 使酶促反響速度到達最大時溶液的使酶促反響速度到達最大時溶液的pH。酶的最適酶的最適pH與酶的性質(zhì)、底與酶的性質(zhì)、底物和緩沖體

25、系有關(guān)物和緩沖體系有關(guān) 在其他條件確定時，在其他條件確定時，反響速度與酶的濃度反響速度與酶的濃度成正比。成正比。5.3 酶濃度對酶促反響速度的影響酶濃度對酶促反響速度的影響酶濃度對反響速度的影響酶濃度對反響速度的影響5.4 底物濃度對酶促反響速度的影響底物濃度對酶促反響速度的影響 在其他條件確定的情況下在其他條件確定的情況下, ,在低底物濃度時在低底物濃度時, , 反響反響速度與底物濃度成正比，表現(xiàn)為一級反響速度與底物濃度成正比，表現(xiàn)為一級反響. .當?shù)孜餄舛犬數(shù)孜餄舛容^高時，較高時，v v也隨著也隨著SS的添加而升高，但變得緩慢，表的添加而升高，但變得緩慢，表現(xiàn)為混合級反響。當?shù)孜餄舛鹊竭_足

26、夠大時，反響速現(xiàn)為混合級反響。當?shù)孜餄舛鹊竭_足夠大時，反響速度也到達最大值度也到達最大值VmaxVmax，此時再添加底物濃度，反，此時再添加底物濃度，反響速度不再添加，表現(xiàn)為零級反響。響速度不再添加，表現(xiàn)為零級反響。 反響速度對于底物濃度的變化呈雙曲線反響速度對于底物濃度的變化呈雙曲線, ,稱為米氏稱為米氏雙曲線雙曲線. .其數(shù)學表達式為米氏方程其數(shù)學表達式為米氏方程. .米氏雙曲線米氏雙曲線 米氏方程的推導米氏方程的推導 首先假設：首先假設： 1. 反響在最適條件下進展反響在最適條件下進展 2. pH、溫度和酶的濃度是固定的、溫度和酶的濃度是固定的,變化的是變化的是底物濃度底物濃度 3. 反

27、響在起始階段，逆反響可忽略反響在起始階段，逆反響可忽略 4. 反響體系處在穩(wěn)態(tài)反響體系處在穩(wěn)態(tài)stable state E + S ES E + Pk+1k-1k+2 根據(jù)中間產(chǎn)物學說，在穩(wěn)態(tài)時，根據(jù)中間產(chǎn)物學說，在穩(wěn)態(tài)時，ES的生成速度的生成速度與其分解速度相等。有以下關(guān)系式：與其分解速度相等。有以下關(guān)系式： V1=V-1+V+2 (1) k+1 E S = k-1 ES + k+2 ES = ES k-1 + k+2 E S = ES k-1 + k+2 / k+1 (2) 令令k-1 + k+2 / k+1 =Km (米氏常數(shù)米氏常數(shù)) E S = ES Km (3) Et是自在酶是自在

28、酶E的濃度與結(jié)合酶的濃度與結(jié)合酶ES的濃度之和，的濃度之和， 即即 Et = ES +E (4) 總的反響速度總的反響速度V應該等于應該等于 V+2 = k+2ES (5) 將將(4) ,(5) 代入代入 (3),整理得到整理得到 米氏方程米氏方程: V=Vm S /(Km+S) V速度速度 Vm 最大速度最大速度 S底物濃度底物濃度 Km 米氏常數(shù)米氏常數(shù)米氏常數(shù)是反響最大速度米氏常數(shù)是反響最大速度一半時所對應的底物濃度一半時所對應的底物濃度當當Sm時，時，vm，呈零級反響，呈零級反響 米氏雙曲線由米氏方程可知，米氏常數(shù)是反響最大速度一半時所對應的底物濃度由米氏方程可知，米氏常數(shù)是反響最大速

29、度一半時所對應的底物濃度,即當即當v = 1/2Vm時，時，Km = S 米氏常數(shù)米氏常數(shù)Km=(k-1+k+2)/k+1在反響的起始階段，在反響的起始階段，k+2 k-1，m k-1k+1 平平解離解離此時，此時，m越大，闡明和之間的親和力越小，復合物越不穩(wěn)定。越大，闡明和之間的親和力越小，復合物越不穩(wěn)定。當當m越小時，闡明和的親和力越大，復合物越穩(wěn)定，也越有越小時，闡明和的親和力越大，復合物越穩(wěn)定，也越有利于反響。利于反響。米氏常數(shù)米氏常數(shù)m對于酶是特征性的。每一種酶對于它的一種底物只需一個對于酶是特征性的。每一種酶對于它的一種底物只需一個米氏常數(shù)。米氏常數(shù)。 米氏常數(shù)及其意義米氏常數(shù)及其

30、意義米氏常數(shù)的求法米氏常數(shù)的求法-4-202468100.00.20.40.60.81.01/S(1/mmol.L-1)1/v雙倒數(shù)作圖法雙倒數(shù)作圖法雙倒數(shù)方程和雙倒數(shù)曲線雙倒數(shù)方程和雙倒數(shù)曲線5.5 5.5 抑制劑對酶促反響速度的影響抑制劑對酶促反響速度的影響 酶的抑制劑inhibitor:凡能使酶的活性下降而不引起酶蛋白變性的物質(zhì)。 酶抑制造用分為可逆抑制造用和不可逆抑制造用酶抑制造用分為可逆抑制造用和不可逆抑制造用兩大類。兩大類。一可逆抑制造用一可逆抑制造用reversible inhibition 抑制劑與酶蛋白以非共價方式結(jié)合，引起酶活抑制劑與酶蛋白以非共價方式結(jié)合，引起酶活性暫時性

31、喪失。抑制劑可以經(jīng)過透析、超濾等物性暫時性喪失。抑制劑可以經(jīng)過透析、超濾等物理方法被除去，并且能部分或全部恢復酶的活性。理方法被除去，并且能部分或全部恢復酶的活性。根椐抑制劑與酶結(jié)合的情況，又可以分為競爭性根椐抑制劑與酶結(jié)合的情況，又可以分為競爭性抑制、非競爭性抑制、反競爭性抑制和混合抑制抑制、非競爭性抑制、反競爭性抑制和混合抑制等。等。1、競爭性抑制、競爭性抑制competitive inhibitor競爭性抑制的動力學特點是競爭性抑制的動力學特點是Vmax不變，而不變，而Km增大增大 在可逆的競爭性抑制中，在可逆的競爭性抑制中，抑制劑通常是酶的天然底物抑制劑通常是酶的天然底物構(gòu)造上的類似物

32、，兩者競爭構(gòu)造上的類似物，兩者競爭酶的活性中心。酶的活性中心。磺胺類藥物的抑菌機理磺胺類藥物的抑菌機理COOHH2NSO2NHRH2N對氨基苯甲酸磺胺類藥物對氨基苯甲酸二氫喋呤啶谷氨酸二氫葉酸合成酶二氫葉酸還原酶二氫葉酸四氫葉酸非競爭性抑制劑與酶的活性中心以外的集團結(jié)合，構(gòu)成非競爭性抑制劑與酶的活性中心以外的集團結(jié)合，構(gòu)成EIEI或或ESIESI復復合物，不能進一步構(gòu)成合物，不能進一步構(gòu)成E E和和P,P,使酶反響速度減低的抑制造用。不能使酶反響速度減低的抑制造用。不能經(jīng)過添加底物濃度的方法來解除經(jīng)過添加底物濃度的方法來解除 在可逆的非競爭性抑制造用中： 抑制劑結(jié)合在活性中心以外； 抑制劑的結(jié)

33、合阻斷了反響的發(fā)生。 非競爭性抑制造用的動力學特點是非競爭性抑制造用的動力學特點是Vmax變小，而變小，而Km不不變。變。(二二) 不可逆抑制不可逆抑制irreversible inhibition 抑制劑與酶反響中心的活性基團以共價方式結(jié)合，抑制劑與酶反響中心的活性基團以共價方式結(jié)合，從而抑制酶活性。用透析、超濾等物理方法，不能除去從而抑制酶活性。用透析、超濾等物理方法，不能除去抑制劑使酶活性恢復。抑制劑使酶活性恢復。 乙酰膽堿酯酶是羥基酶，與有機磷農(nóng)藥共價結(jié)合后失活，使興奮乙酰膽堿酯酶是羥基酶，與有機磷農(nóng)藥共價結(jié)合后失活，使興奮性神經(jīng)遞質(zhì)乙酰膽堿不能及時去除降解。性神經(jīng)遞質(zhì)乙酰膽堿不能及時

34、去除降解。PXROROO+E-OHPOROROOEHXPOROROOE+NCH3CHNOHE-OHNCH3CHNO+POOROR+有機磷化合物羥基酶磷?；?失活)解磷定磷?；?失活)金屬離子金屬離子如如Mg+ 對磷酰基轉(zhuǎn)移酶，對磷酰基轉(zhuǎn)移酶，Cu+對一些對一些氧化酶，氧化酶，Cl-對淀粉酶有激活作用。對淀粉酶有激活作用。一些有機小分子一些有機小分子如如Vit C，谷胱甘肽，巰基乙醇等對巰基，谷胱甘肽，巰基乙醇等對巰基酶有激活作用。酶有激活作用。5.5 激活劑對酶促反響速度的影響激活劑對酶促反響速度的影響終產(chǎn)物終產(chǎn)物 P 對途對途徑開頭和分支徑開頭和分支點上的關(guān)鍵酶點上的關(guān)鍵酶活性的調(diào)理?；钚缘恼{(diào)理。字母字母e 表示酶。表示酶。+ 表示激活，表示激活，- 表示抑制。表示抑制。6.1 反響控制反響控制( feed Back)6. 酶活性的調(diào)理酶活性的調(diào)理變構(gòu)酶模型變構(gòu)酶模型米氏雙曲線與米氏雙曲線與S S形變構(gòu)曲線形變構(gòu)曲線6.2 變構(gòu)調(diào)理變構(gòu)調(diào)理0.110.11 變構(gòu)酶有特征性的變構(gòu)酶有特征性的S形動力學曲線。變構(gòu)劑或底物濃度，形動力學曲線。變構(gòu)劑或底物濃