酶的分類與命名【精品-ppt】

1、第三章第三章 酶酶第三章 酶n 第一節(jié) 酶的分類與命名n 第二節(jié) 酶催化作用的特性n 第三節(jié) 酶催化作用的機制n 第四節(jié) 酶結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系n 第五節(jié) 酶促反應(yīng)動力學(xué)n 第六節(jié) 酶活力及其測定n 第七節(jié) 酶工程酶是生物催化劑酶是生物催化劑n 酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的一類具有催化功能的生物酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的一類具有催化功能的生物分子，所以又稱為生物催化劑分子，所以又稱為生物催化劑(b(biocatalysts） n 絕大多數(shù)的酶都是蛋白質(zhì)。絕大多數(shù)的酶都是蛋白質(zhì)。n 酶催化的生物化學(xué)反應(yīng)，稱為酶促反應(yīng)（酶催化的生物化學(xué)反應(yīng)，稱為酶促反應(yīng)（Enzymatic reaction）。）。n 在酶的催化下發(fā)生化學(xué)

2、變化的物質(zhì)，稱為底物在酶的催化下發(fā)生化學(xué)變化的物質(zhì)，稱為底物（substrate）。）。n 1926年,James Summer由刀豆制出脲酶結(jié)晶確立酶是蛋白質(zhì)的觀念，其具有蛋白質(zhì)的一切性質(zhì)。n 核酶的發(fā)現(xiàn)：n 19811982年，Thomas R.Cech實驗發(fā)現(xiàn)有催化活性的天然RNARibozyme。n L19 RNA和核糖核酸酶P的RNA組分具有酶活性是兩個最著名的例子。n n 抗體酶（abzyme）：n 1986年，Richard Lerrur和Peter Schaltz運用單克隆抗體技術(shù)制備了具有酶活性的抗體（catalytic antibody）。第一節(jié) 酶的分類與命名n一 酶的分

3、類n （一）根據(jù)酶的化學(xué)組成可將酶分為：n 1 單純蛋白酶類：只含有蛋白質(zhì)成分n 2 結(jié)合蛋白酶類（全酶）：含有蛋白成分（酶蛋白） 和非蛋白成分（輔助因子）n 全酶 = 酶蛋白 + 輔助因子輔助因子輔助因子與酶蛋白結(jié)合比較疏松的小分子有機物與酶蛋白結(jié)合緊密的小分子有機物。金屬離子作為輔助因子。金屬離子金屬離子輔酶輔酶輔基輔基酶蛋白和輔助因子單獨存在均無催化活性，只有二者結(jié)合為全酶才有催化活性。酶蛋白決定酶催化專一性，輔助因子通常是作為電子、原子或某些化學(xué)基團(tuán)的載體決定反應(yīng)的性質(zhì)。n 某些小分子有機化合物與酶蛋白結(jié)合在一起某些小分子有機化合物與酶蛋白結(jié)合在一起并協(xié)同實施催化作用，這類分子被稱為輔

4、酶并協(xié)同實施催化作用，這類分子被稱為輔酶（或輔基）。（或輔基）。n 輔酶是一類具有特殊化學(xué)結(jié)構(gòu)和功能的化合輔酶是一類具有特殊化學(xué)結(jié)構(gòu)和功能的化合物。參與的酶促反應(yīng)主要為氧化物。參與的酶促反應(yīng)主要為氧化- -還原反應(yīng)或還原反應(yīng)或基團(tuán)轉(zhuǎn)移反應(yīng)。基團(tuán)轉(zhuǎn)移反應(yīng)。n 大多數(shù)輔酶的前體主要是水溶性大多數(shù)輔酶的前體主要是水溶性 B B 族維生族維生素。許多維生素的生理功能與輔酶的作用密切素。許多維生素的生理功能與輔酶的作用密切相關(guān)。相關(guān)。輔酶在酶促反應(yīng)中的作用特點輔酶在酶促反應(yīng)中的作用特點n 輔酶在催化反應(yīng)過程中，直接參加了反應(yīng)。輔酶在催化反應(yīng)過程中，直接參加了反應(yīng)。n 每一種輔酶都具有特殊的功能，可以特定

5、地每一種輔酶都具有特殊的功能，可以特定地 催某一類型的反應(yīng)。催某一類型的反應(yīng)。n 同一種輔酶可以和多種不同的酶蛋白結(jié)合形成同一種輔酶可以和多種不同的酶蛋白結(jié)合形成不同的全酶。不同的全酶。n 一般來說，全酶中的輔酶決定了酶所催化的類一般來說，全酶中的輔酶決定了酶所催化的類型（反應(yīng)專一性），而酶蛋白則決定了所催化的型（反應(yīng)專一性），而酶蛋白則決定了所催化的底物類型（底物專一性）。底物類型（底物專一性）。 酶分子中的金屬離子酶分子中的金屬離子n 根據(jù)金屬離子與酶蛋白結(jié)合程度，可分為兩根據(jù)金屬離子與酶蛋白結(jié)合程度，可分為兩類：金屬酶和金屬激酶。類：金屬酶和金屬激酶。n 在金屬酶中在金屬酶中, ,酶蛋白

6、與金屬離子結(jié)合緊密。酶蛋白與金屬離子結(jié)合緊密。如如 FeFe2+2+/ Fe/ Fe3+ 3+ 、CuCu+ +/Cu/Cu3 3 、ZnZn2+ 2+ 、MnMn2+2+、CoCo2 2 等。等。n 金屬酶中的金屬離子作為酶的輔助因子，在金屬酶中的金屬離子作為酶的輔助因子，在酶促反應(yīng)中傳遞電子，原子或功能團(tuán)酶促反應(yīng)中傳遞電子，原子或功能團(tuán)。金屬酶中的金屬離子與配體金屬酶中的金屬離子與配體n金屬離子金屬離子 配體配體 酶或蛋白酶或蛋白n Mn Mn2 2 咪唑咪唑 丙酮酸脫氫酶丙酮酸脫氫酶nFeFe2+2+/Fe/Fe3+3+ 卟啉環(huán)，咪唑，卟啉環(huán)，咪唑， 血紅素，血紅素，n 含硫配體含硫配體

7、 氧化氧化- -還原酶，還原酶，n 過氧化氫酶過氧化氫酶nCuCu+ +/Cu/Cu2+2+ 咪唑，酰胺咪唑，酰胺 細(xì)胞色素氧化酶細(xì)胞色素氧化酶nCoCo2+2+ 卟啉環(huán)卟啉環(huán) 變位酶變位酶nZnZn2+2+ -NH -NH3 3，咪唑，（，咪唑，（-RS-RS）2 2 碳酸酐酶，醇脫氫酶碳酸酐酶，醇脫氫酶nPbPb2 2 -SH d- -SH d-氨基氨基- g- g-酮戊二酸脫水酶酮戊二酸脫水酶nNiNi2 2 -SH -SH 尿酶尿酶金屬激酶中的金屬離子金屬激酶中的金屬離子n 激酶是一種磷酸化酶類，在激酶是一種磷酸化酶類，在ATPATP存在下催化葡萄存在下催化葡萄糖，甘油等磷酸化。糖，甘

8、油等磷酸化。n 其中的金屬離子與酶的結(jié)合一般較松散。在溶液其中的金屬離子與酶的結(jié)合一般較松散。在溶液中，酶與這類離子結(jié)合而被激活。中，酶與這類離子結(jié)合而被激活。n 如如NaNa+ + 、K K+ +、 MgMg2+2+、 CaCa2+2+ 等。金屬離子對酶有一等。金屬離子對酶有一定的選擇性定的選擇性, ,某種金屬只對某一種或幾種酶有激活某種金屬只對某一種或幾種酶有激活作用。作用。（二）根據(jù)酶蛋白結(jié)構(gòu)特點可將酶（二）根據(jù)酶蛋白結(jié)構(gòu)特點可將酶分為分為單體酶：單體酶：以一個獨立的三級結(jié)構(gòu)為完整生物以一個獨立的三級結(jié)構(gòu)為完整生物 功能分子的最高結(jié)構(gòu)形式的酶。功能分子的最高結(jié)構(gòu)形式的酶。寡聚酶寡聚酶：以

9、一個獨立的四級結(jié)構(gòu)為完整生物以一個獨立的四級結(jié)構(gòu)為完整生物 功能分子的最高結(jié)構(gòu)形式的酶。功能分子的最高結(jié)構(gòu)形式的酶。 多酶復(fù)合體：多酶復(fù)合體：由多種酶彼此鑲嵌成一個功能由多種酶彼此鑲嵌成一個功能 完整的具有特定結(jié)構(gòu)的復(fù)合體完整的具有特定結(jié)構(gòu)的復(fù)合體, 它們相互配合它們相互配合依次進(jìn)行依次進(jìn)行，催化，催化連續(xù)的連續(xù)的 一系列一系列相關(guān)相關(guān)反應(yīng)。反應(yīng)。n （三）、酶的分類（三）、酶的分類n 根據(jù)酶所催化的反應(yīng)類型，按照國際系統(tǒng)根據(jù)酶所催化的反應(yīng)類型，按照國際系統(tǒng) 分類方法，將酶分為六大類：分類方法，將酶分為六大類：n氧化氧化- -還原酶催化氧化還原酶催化氧化- -還原反應(yīng)。還原反應(yīng)。n主要包括脫氫

10、酶主要包括脫氫酶(dehydrogenase)(dehydrogenase)和氧化酶和氧化酶(Oxidase)(Oxidase)。n如，乳酸如，乳酸(Lactate)(Lactate)脫氫酶催化乳酸的脫氫反應(yīng)。脫氫酶催化乳酸的脫氫反應(yīng)。CH3CHCOOHOHNAD+H+CH3CCOOHONADH1 氧化氧化-還原酶還原酶 OxidoreductaseAH2 + B（O2）+ BH2（H2O2，H2O）An轉(zhuǎn)移酶催化基團(tuán)轉(zhuǎn)移反應(yīng)，即將一個底物分子的基轉(zhuǎn)移酶催化基團(tuán)轉(zhuǎn)移反應(yīng)，即將一個底物分子的基團(tuán)或原子轉(zhuǎn)移到另一個底物的分子上。團(tuán)或原子轉(zhuǎn)移到另一個底物的分子上。例如，例如， 谷丙轉(zhuǎn)氨酶催化的氨基轉(zhuǎn)

11、移反應(yīng)。谷丙轉(zhuǎn)氨酶催化的氨基轉(zhuǎn)移反應(yīng)。CH3CHCOOHNH2HOOCCH2CH2CCOOHOHOOCCH2CH2CHCOOHNH2CH3CCOOHO2 轉(zhuǎn)移酶轉(zhuǎn)移酶 TransferasevAX + BA +BXn水解酶催化底物的加水分解反應(yīng)。水解酶催化底物的加水分解反應(yīng)。n主要包括淀粉酶、蛋白酶、核酸酶及脂酶等。主要包括淀粉酶、蛋白酶、核酸酶及脂酶等。n例如，脂肪酶例如，脂肪酶(Lipase)(Lipase)催化的脂的水解反應(yīng)：催化的脂的水解反應(yīng)：3 3 水解酶水解酶 hydrolasehydrolaseH2OCOOCH2CH3RRCOOHCH3CH2OHAOH + BHAB + H2On

12、裂合酶催化從底物分子中移去一個基團(tuán)或原裂合酶催化從底物分子中移去一個基團(tuán)或原子形成雙鍵的反應(yīng)及其逆反應(yīng)。子形成雙鍵的反應(yīng)及其逆反應(yīng)。n主要包括醛縮酶、水化酶及脫氨酶等。主要包括醛縮酶、水化酶及脫氨酶等。n例如，例如， 延胡索酸水合酶催化的反應(yīng)。延胡索酸水合酶催化的反應(yīng)。HOOCCH=CHCOOHH2OHOOCCH2CHCOOHOH4 裂合酶裂合酶 LyaseABA+Bn異構(gòu)酶催化各種同分異構(gòu)體的相互轉(zhuǎn)化，即異構(gòu)酶催化各種同分異構(gòu)體的相互轉(zhuǎn)化，即底物分子內(nèi)基團(tuán)或原子的重排過程。底物分子內(nèi)基團(tuán)或原子的重排過程。例如，例如，6-磷酸葡萄糖異構(gòu)酶催化的反應(yīng)。磷酸葡萄糖異構(gòu)酶催化的反應(yīng)。OCH2OHOH

13、OHOHOHOCH2OHCH2OHOHOHOH5 異構(gòu)酶異構(gòu)酶 IsomeraseAB常見的有消旋和變旋、醛酮異構(gòu)、順反異構(gòu)和變位酶類常見的有消旋和變旋、醛酮異構(gòu)、順反異構(gòu)和變位酶類。n合成酶，又稱為連接酶，能夠催化合成酶，又稱為連接酶，能夠催化C-CC-C、C-OC-O、C-C-N N 以及以及C-S C-S 鍵的形成反應(yīng)。這類反應(yīng)必須與鍵的形成反應(yīng)。這類反應(yīng)必須與ATPATP分解反應(yīng)相互偶聯(lián)。分解反應(yīng)相互偶聯(lián)。nA + B + ATP + H-O-H =A A + B + ATP + H-O-H =A B + ADP +Pi B + ADP +Pi n例如，丙酮酸羧化酶催化的反應(yīng)。例如，丙

14、酮酸羧化酶催化的反應(yīng)。n 丙酮酸丙酮酸 + CO+ CO2 2 草酰乙酸草酰乙酸6 合成酶合成酶 Ligase or Synthetase n核酸酶是唯一的非蛋白酶。它是一類特殊的核酸酶是唯一的非蛋白酶。它是一類特殊的RNARNA，能，能夠催化夠催化RNARNA分子中的磷酸酯鍵的水解及其逆反應(yīng)。分子中的磷酸酯鍵的水解及其逆反應(yīng)。33333333335555555555BBBBBPPP+POHPPBBBBPPPPPBP 7核酸酶（催化核酸）核酸酶（催化核酸） ribozyme n（一）習(xí)慣命名方法（一）習(xí)慣命名方法 n （1）根據(jù)作用底物來命名，如淀粉酶、蛋白酶）根據(jù)作用底物來命名，如淀粉酶、蛋

15、白酶等。等。n（2）根據(jù)所催化的反應(yīng)的類型命名，如脫氫酶、）根據(jù)所催化的反應(yīng)的類型命名，如脫氫酶、轉(zhuǎn)移酶等。轉(zhuǎn)移酶等。n（3）兩個原則結(jié)合起來命名，如丙酮酸脫羧酶等。）兩個原則結(jié)合起來命名，如丙酮酸脫羧酶等。n（4）根據(jù)酶的來源或其它特點來命名，如胃蛋白）根據(jù)酶的來源或其它特點來命名，如胃蛋白酶、胰蛋白酶等。酶、胰蛋白酶等。二 酶的命名酶的命名（二）國際系統(tǒng)命名法（二）國際系統(tǒng)命名法n系統(tǒng)名稱包括底物名稱、構(gòu)型、反應(yīng)性質(zhì)，系統(tǒng)名稱包括底物名稱、構(gòu)型、反應(yīng)性質(zhì)，最后加一個酶字最后加一個酶字。例如：例如： 習(xí)慣名稱習(xí)慣名稱: :谷丙轉(zhuǎn)氨酶谷丙轉(zhuǎn)氨酶系統(tǒng)名稱系統(tǒng)名稱: :丙氨酸：丙氨酸： - -酮戊

16、二酸氨基轉(zhuǎn)移酶酮戊二酸氨基轉(zhuǎn)移酶酶催化的反應(yīng)酶催化的反應(yīng): : 谷氨酸谷氨酸 + + 丙酮酸丙酮酸 - -酮戊二酸酮戊二酸 + + 丙丙氨酸氨酸酶的編碼乳酸脫氫酶乳酸脫氫酶 EC 1. 1. 1. 27第1大類，氧化還原酶第1亞類，氧化基團(tuán)CHOH第1亞亞類，H受體為NAD+該酶在亞亞類中的流水編號每個酶都有一個有四個數(shù)字組成的編碼第二節(jié) 酶催化作用的特性n 酶是生物催化劑，與無機催化劑相比，二者n 有共性；但酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)，又在生物體內(nèi)作用，因此酶的作用又有特性。n 一一 酶和一般催化劑的共性酶和一般催化劑的共性n1.1.用量少而催化效率高；用量少而催化效率高；n2.2.它能夠改變化學(xué)

17、反應(yīng)的速度，但是不能它能夠改變化學(xué)反應(yīng)的速度，但是不能改變化學(xué)反應(yīng)平衡。改變化學(xué)反應(yīng)平衡。n3.3.只能催化熱力學(xué)允許的反應(yīng)，在反映前只能催化熱力學(xué)允許的反應(yīng)，在反映前后不發(fā)生改變。后不發(fā)生改變。二二 酶催化作用特性酶催化作用特性n1 1高效性高效性n2 2專一性專一性n3 3反應(yīng)條件溫和反應(yīng)條件溫和n4. 4. 酶的催化活性可調(diào)節(jié)控制酶的催化活性可調(diào)節(jié)控制二二 酶催化作用特性酶催化作用特性n酶的催化作用可使反應(yīng)速度提高酶的催化作用可使反應(yīng)速度提高10106 -6 -10101212倍。倍。n例如：過氧化氫分解例如：過氧化氫分解n 2H2H2 2O O2 2 2H 2H2 2O + OO +

18、O2 2n用用Fe+ Fe+ 催化，效率為催化，效率為6 6* *1010-4-4 mol/mol.S mol/mol.S，而用過氧，而用過氧化氫酶催化，效率為化氫酶催化，效率為6 6* *10106 6 mol/mol.Smol/mol.S。n用用 - -淀粉酶催化淀粉水解，淀粉酶催化淀粉水解，1 1克結(jié)晶酶在克結(jié)晶酶在6565 C C條件條件下可催化下可催化2 2噸淀粉水解。噸淀粉水解。1 1高效性高效性n 酶的專一性酶的專一性 Specificity又稱為特異性，又稱為特異性，是指酶在催化生化反應(yīng)時對底物的選擇性。是指酶在催化生化反應(yīng)時對底物的選擇性。根據(jù)專一性的不同又可分為：根據(jù)專一性

19、的不同又可分為：n （1) 1) 絕對專一性絕對專一性n （2 2）相對專一性）相對專一性n （3 3）立體異構(gòu)專一性）立體異構(gòu)專一性 n 2 2專一性專一性（1 1） 絕對專一性絕對專一性n有些酶對底物的要求非常嚴(yán)格，只作用于有些酶對底物的要求非常嚴(yán)格，只作用于一個特定的底物。這種專一性稱為絕對專一個特定的底物。這種專一性稱為絕對專一性（一性（Absolute specificity)。n有些酶的作用對象不是一種底物，而是一有些酶的作用對象不是一種底物，而是一類化合物或一類化學(xué)鍵。這種專一性稱為類化合物或一類化學(xué)鍵。這種專一性稱為相對專一性相對專一性(Relative Specificity

20、)。n包括族包括族(group)專一性。如專一性。如 -葡萄糖苷酶，葡萄糖苷酶，催化由催化由 -葡萄糖所構(gòu)成的糖苷水解，但對葡萄糖所構(gòu)成的糖苷水解，但對于糖苷的另一端沒有嚴(yán)格要求。于糖苷的另一端沒有嚴(yán)格要求。n和鍵和鍵(Bond)專一性。如酯酶催化酯的水解，專一性。如酯酶催化酯的水解，對于酯兩端的基團(tuán)沒有嚴(yán)格的要求。對于酯兩端的基團(tuán)沒有嚴(yán)格的要求。（2）相對專一性）相對專一性（3 3）立體化學(xué)專一性）立體化學(xué)專一性n酶的一個重要特性是能專一性地與手性底酶的一個重要特性是能專一性地與手性底物結(jié)合并催化這類底物發(fā)生反應(yīng)。物結(jié)合并催化這類底物發(fā)生反應(yīng)。n例如，淀粉酶只能選擇性地水解例如，淀粉酶只能選

21、擇性地水解D D葡萄葡萄糖形成的糖形成的1 1，4 4糖苷鍵糖苷鍵I, I, 光學(xué)專一性光學(xué)專一性 Optical SpecificityOptical SpecificityStereochemical SpecificityStereochemical Specificity幾何專一性幾何專一性n有些酶只能選擇性催化某種幾何異構(gòu)體底有些酶只能選擇性催化某種幾何異構(gòu)體底物的反應(yīng)，而對另一種構(gòu)型則無催化作用。物的反應(yīng)，而對另一種構(gòu)型則無催化作用。n如延胡索酸水合酶只能催化延胡索酸水合如延胡索酸水合酶只能催化延胡索酸水合生成蘋果酸，對馬來酸則不起作用。生成蘋果酸，對馬來酸則不起作用。geomet

22、rical specificitygeometrical specificityn酶促反應(yīng)一般在酶促反應(yīng)一般在pH 5-8 pH 5-8 水溶液中進(jìn)行，反水溶液中進(jìn)行，反應(yīng)溫度范圍為應(yīng)溫度范圍為20-4020-40 C C。n高溫或其它苛刻的物理或化學(xué)條件，將引高溫或其它苛刻的物理或化學(xué)條件，將引起酶的失活。起酶的失活。3 3反應(yīng)條件溫和反應(yīng)條件溫和4.4.酶的催化活性可調(diào)節(jié)控制酶的催化活性可調(diào)節(jié)控制n如抑制劑調(diào)節(jié)、共價修飾調(diào)節(jié)、反如抑制劑調(diào)節(jié)、共價修飾調(diào)節(jié)、反饋調(diào)節(jié)、酶原激活及激素控制等。饋調(diào)節(jié)、酶原激活及激素控制等。某些酶催化活力與輔酶、輔基及某些酶催化活力與輔酶、輔基及金屬離子有關(guān)。金屬

23、離子有關(guān)。第三節(jié)酶結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系第三節(jié)酶結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系 酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)，同樣具有一、二、三級結(jié)構(gòu)，有些酶還具有四級結(jié)構(gòu)。作為生物催化劑，酶的結(jié)構(gòu)又有一些特點。第三節(jié)第三節(jié) 酶結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系酶結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系一一 活性部位活性部位：酶分子中直接與底物結(jié)合，并催化底物發(fā) 生 反應(yīng)的部位。酶活性中心包括兩個部位。酶活性中心酶活性中心 結(jié)合結(jié)合中心中心：酶與底物結(jié)合的部位，酶與底物結(jié)合的部位， 決定酶的專一性決定酶的專一性催化催化中心中心：催化底物發(fā)生反應(yīng)的部位，催化底物發(fā)生反應(yīng)的部位， 決定酶的催化效率決定酶的催化效率、反映性質(zhì)。、反映性質(zhì)。n主要包括：主要包括：n親核性基團(tuán)：絲氨酸的親

24、核性基團(tuán)：絲氨酸的羥基，半胱氨酸的巰基羥基，半胱氨酸的巰基和組氨酸的咪唑基。和組氨酸的咪唑基。H2NCHCCH2OHOOHOHH2NCHCCH2OHOSHSHH2NCHCCH2OHONNHNNH必需基團(tuán)：必需基團(tuán)：在酶分子中和酶的催化在酶分子中和酶的催化活性直接有活性直接有關(guān)的基團(tuán)，活性中心內(nèi)外都有。關(guān)的基團(tuán)，活性中心內(nèi)外都有。n酸堿性基團(tuán)：門酸堿性基團(tuán)：門冬氨酸和谷氨酸冬氨酸和谷氨酸的羧基，賴氨酸的羧基，賴氨酸的氨基，酪氨酸的氨基，酪氨酸的酚羥基，組氨的酚羥基，組氨酸的咪唑基和半酸的咪唑基和半胱氨酸的巰基等。胱氨酸的巰基等。H2NCHCCH2OHOCH2COHOH2NCHCCH2OHOCOH

25、OCOOHH2NCHCCH2OHOCH2CH2CH2NH2NH2H2NCHCCH2OHOOHOH必需基團(tuán)：必需基團(tuán)：二二 變構(gòu)酶變構(gòu)酶亦稱別構(gòu)酶，由兩個以上亞基組成，除了亦稱別構(gòu)酶，由兩個以上亞基組成，除了具有與底物結(jié)合的活性中心外，還具有與調(diào)具有與底物結(jié)合的活性中心外，還具有與調(diào)節(jié)劑結(jié)合的節(jié)劑結(jié)合的調(diào)節(jié)中心調(diào)節(jié)中心。當(dāng)酶與調(diào)節(jié)劑結(jié)合后，。當(dāng)酶與調(diào)節(jié)劑結(jié)合后，酶蛋白的構(gòu)象發(fā)生變化，從而引起酶活性的酶蛋白的構(gòu)象發(fā)生變化，從而引起酶活性的變化。變化。 酶的別構(gòu)（變構(gòu)）效應(yīng)示意圖酶的別構(gòu)（變構(gòu)）效應(yīng)示意圖效應(yīng)劑效應(yīng)劑別別構(gòu)構(gòu)中中心心活性活性中心中心n一般是寡聚酶，由多亞基組成，包括催化部位和調(diào)節(jié)（別

26、構(gòu)）部位；n具有別構(gòu)效應(yīng)。指酶和一個配體（底物，調(diào)節(jié)物）結(jié)合后可以影響酶和另一個配體（底物）的結(jié)合能力。v 動力學(xué)特點：不符合米曼方程雙曲線。別構(gòu)酶的特點別構(gòu)酶的特點p別構(gòu)酶與非調(diào)節(jié)酶動力學(xué)曲線的比較p別構(gòu)酶舉例：天冬氨酸轉(zhuǎn)氨甲酰酶，簡稱ATCase三三 酶原及酶原的激活酶原及酶原的激活 1 酶原酶原：酶無活性的前體。：酶無活性的前體。 2 酶原的激活酶原的激活 ：從無活性的酶原轉(zhuǎn)變?yōu)橛谢钚裕簭臒o活性的酶原轉(zhuǎn)變?yōu)橛谢钚缘拿傅倪^程。的酶的過程。4酶原激活的酶原激活的本質(zhì)本質(zhì)：酶原的激活實質(zhì)上是酶：酶原的激活實質(zhì)上是酶活性部位形成或暴露的過程?；钚圆课恍纬苫虮┞兜倪^程。3 激活激活劑劑 ：能使無活

27、性的酶原激活的物質(zhì)。：能使無活性的酶原激活的物質(zhì)。胰蛋白酶原胰蛋白酶原胰蛋白酶胰蛋白酶六肽六肽腸腸激激酶酶活性中心活性中心胰蛋白酶原的激活示意圖胰蛋白酶原的激活示意圖胰蛋白酶原胰蛋白酶原胰蛋白酶胰蛋白酶六肽六肽腸腸激激酶酶胰蛋白酶對各種胰臟蛋白酶的激活作用胰蛋白酶對各種胰臟蛋白酶的激活作用胰凝乳蛋白酶原胰凝乳蛋白酶原胰凝乳蛋白酶胰凝乳蛋白酶彈性蛋白酶原彈性蛋白酶原彈性蛋白酶彈性蛋白酶羧肽酶原羧肽酶原羧肽酶羧肽酶 四四 同工酶同工酶(isoenzyme) 能催化相同的化學(xué)反應(yīng)，但在蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)、理化性質(zhì)和免疫性能等方面都存在明顯差異的一組酶。乳酸脫氫酶（LDH)MMM MMM4HMMMM3H

28、MMHHM2H2MHHHMH3HHHHH4HLDH5LDH4LDH3LDH2LDH1骨肌型心肌型乳酸脫氫酶同工酶形成示意圖乳酸脫氫酶同工酶形成示意圖多肽多肽亞基亞基mRNA四聚體四聚體結(jié)構(gòu)基因結(jié)構(gòu)基因a b乳酸脫氫酶同乳酸脫氫酶同工酶電泳圖譜工酶電泳圖譜+H4MH3M2H2M3HM4點樣線點樣線不同組織中不同組織中LDH同工酶的電泳圖譜同工酶的電泳圖譜LDH1(H4)LDH2(H3M)LDH3(H2M2)LDH4(HM3)LDH5(M4)心肌心肌 腎腎 肝肝 骨骼肌骨骼肌 血清血清-+原點原點同工酶在各學(xué)科中的應(yīng)用同工酶在各學(xué)科中的應(yīng)用 (1) 遺傳學(xué)和分類學(xué)遺傳學(xué)和分類學(xué)：提供了一種精良的判

29、別遺傳標(biāo)志的工具。：提供了一種精良的判別遺傳標(biāo)志的工具。(2) 發(fā)育學(xué)發(fā)育學(xué)：有效地標(biāo)志細(xì)胞類型及細(xì)胞在不同條件下的分化情：有效地標(biāo)志細(xì)胞類型及細(xì)胞在不同條件下的分化情況，以及個體發(fā)育和系統(tǒng)發(fā)育的關(guān)系。況，以及個體發(fā)育和系統(tǒng)發(fā)育的關(guān)系。(3) 生物化學(xué)和生理學(xué)生物化學(xué)和生理學(xué)：根據(jù)不同器官組織中同工酶的動力學(xué)、：根據(jù)不同器官組織中同工酶的動力學(xué)、底物專一性、輔助因子專一性、酶的變構(gòu)性等性質(zhì)的差異，從而底物專一性、輔助因子專一性、酶的變構(gòu)性等性質(zhì)的差異，從而解釋它們代謝功能的差別。解釋它們代謝功能的差別。（4）醫(yī)學(xué)和臨床診斷醫(yī)學(xué)和臨床診斷：體內(nèi)同工酶的變化，可看作機體組織損：體內(nèi)同工酶的變化，可

30、看作機體組織損傷，或遺傳缺陷，或腫瘤分化的的分子標(biāo)志。傷，或遺傳缺陷，或腫瘤分化的的分子標(biāo)志。第四節(jié)第四節(jié) 酶的催化作用機理酶的催化作用機理n 酶促反應(yīng)：酶促反應(yīng)：E + S = ES = ESE + S = ES = ES* * n EP EP E + P E + Pn 反應(yīng)方向反應(yīng)方向, , 主要取決于反應(yīng)自由能變化主要取決于反應(yīng)自由能變化 H H 。n 而反應(yīng)速度快慢而反應(yīng)速度快慢, ,則主要取決于反應(yīng)的活化能則主要取決于反應(yīng)的活化能E Ea a。 n（一）活化能降低（一）活化能降低 催化劑的作用是降低反應(yīng)活化能催化劑的作用是降低反應(yīng)活化能E Ea,a,從而起到提高反應(yīng)速度的作用從而起到

31、提高反應(yīng)速度的作用一一 酶作用高效率的機制酶作用高效率的機制 反應(yīng)過程中能的變化反應(yīng)過程中能的變化01234567891001234567Progress of reactionFree engergy一一 酶作用高效率的機制酶作用高效率的機制 n（二）中間產(chǎn)物學(xué)說（二）中間產(chǎn)物學(xué)說n 在酶催化的反應(yīng)中，第一步是酶與底物形成酶在酶催化的反應(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。學(xué)變化后，中間復(fù)合物再分解成產(chǎn)物和酶。n E + S = E-S E + S = E-S P + E P +

32、Enn許多實驗事實證明了許多實驗事實證明了E ES S復(fù)合物的存在。復(fù)合物的存在。E ES S復(fù)復(fù)合物形成的速率與酶和底物的性質(zhì)有關(guān)。合物形成的速率與酶和底物的性質(zhì)有關(guān)。1kSE 1kES 2kEP E+SP+ EES能能量量水水平平反應(yīng)過程反應(yīng)過程 G E1 E2 酶（酶（E）與底物（）與底物（S）結(jié)合生成不穩(wěn)定的中間結(jié)合生成不穩(wěn)定的中間物（物（ES），再分解成產(chǎn)），再分解成產(chǎn)物（物（P）并釋放出酶，使）并釋放出酶，使反應(yīng)沿一個低活化能的反應(yīng)沿一個低活化能的途徑進(jìn)行，降低反應(yīng)所途徑進(jìn)行，降低反應(yīng)所需活化能，所以能加快需活化能，所以能加快反應(yīng)速度。反應(yīng)速度。n 酶催化作用的本質(zhì)是酶的活性中心與

33、底酶催化作用的本質(zhì)是酶的活性中心與底物分子通過短程非共價力物分子通過短程非共價力( (如氫鍵如氫鍵, ,離子鍵離子鍵和疏水鍵等和疏水鍵等) )的作用，形成的作用，形成E-SE-S反應(yīng)中間物，反應(yīng)中間物，n 其結(jié)果使底物的價鍵狀態(tài)發(fā)生形變或極其結(jié)果使底物的價鍵狀態(tài)發(fā)生形變或極化，起到激活底物分子和降低過渡態(tài)活化化，起到激活底物分子和降低過渡態(tài)活化能作用。能作用。 n 在酶促反應(yīng)中，底物分子結(jié)合到酶的活在酶促反應(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；濃度大大增加，有利于提高反應(yīng)速度；n 另一方面，由于活性中

34、心的立體結(jié)構(gòu)和另一方面，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向定位，使酶促反應(yīng)具有高效率和專一性特點。特點。1 1 鄰基效應(yīng)和定向效應(yīng)鄰基效應(yīng)和定向效應(yīng)( (三三) ) 與酶作用高效性有關(guān)的因素與酶作用高效性有關(guān)的因素 鄰鄰 近近 定定 向向 效效 應(yīng)應(yīng)2 2 與反應(yīng)過渡狀態(tài)結(jié)合作用與反應(yīng)過渡狀態(tài)結(jié)合作用 n按按 S SN N2 2 歷程進(jìn)行的反應(yīng)，反應(yīng)速度與形歷程進(jìn)行的反應(yīng)，反應(yīng)速度與形成的過渡狀態(tài)穩(wěn)定性密切相關(guān)。成的過渡狀態(tài)

35、穩(wěn)定性密切相關(guān)。n在酶催化的反應(yīng)中，與酶的活性中心形成在酶催化的反應(yīng)中，與酶的活性中心形成復(fù)合物的實際上是底物形成的過渡狀態(tài)，復(fù)合物的實際上是底物形成的過渡狀態(tài)，n所以，酶與過渡狀態(tài)的親和力要大于酶與所以，酶與過渡狀態(tài)的親和力要大于酶與底物或產(chǎn)物的親和力。底物或產(chǎn)物的親和力。3 3 張力學(xué)張力學(xué)說說n這是一個形成內(nèi)酯的反應(yīng)。當(dāng)這是一個形成內(nèi)酯的反應(yīng)。當(dāng) R RCHCH3 3時，其反應(yīng)速度時，其反應(yīng)速度比比 R RH H的情況快的情況快315315倍。倍。n由于由于-CH-CH3 3體積比較大，與反應(yīng)基團(tuán)之間產(chǎn)生一種立體排體積比較大，與反應(yīng)基團(tuán)之間產(chǎn)生一種立體排斥張力，從而使反應(yīng)基團(tuán)之間更容易形

36、成穩(wěn)定的五元環(huán)斥張力，從而使反應(yīng)基團(tuán)之間更容易形成穩(wěn)定的五元環(huán)過渡狀態(tài)。過渡狀態(tài)。 RCRCH2OHOOHH2ORROOHHSreric strain4 4 酸堿催化酸堿催化n酸酸- -堿催化可分為狹義的酸堿催化可分為狹義的酸- -堿催化和廣義堿催化和廣義的酸的酸- -堿催化。酶參與的酸堿催化。酶參與的酸- -堿催化反應(yīng)一堿催化反應(yīng)一般都是廣義的酸堿催化方式。般都是廣義的酸堿催化方式。n廣義酸堿催化是指通過質(zhì)子酸提供部分廣義酸堿催化是指通過質(zhì)子酸提供部分質(zhì)子質(zhì)子, ,或是通過質(zhì)子堿接受部分質(zhì)子的作用，或是通過質(zhì)子堿接受部分質(zhì)子的作用，達(dá)到降低反應(yīng)活化能的過程達(dá)到降低反應(yīng)活化能的過程。n廣義酸基

37、團(tuán)廣義酸基團(tuán) 廣義堿基團(tuán)廣義堿基團(tuán)（質(zhì)子供體）（質(zhì)子供體） （質(zhì)子受體）（質(zhì)子受體） -COOH, -NH3, -SH,+OHNHNH+-COO , -NH2, -S , -.-O-NHN:酶分子中可以作為廣義酸、堿的基團(tuán)酶分子中可以作為廣義酸、堿的基團(tuán)His His 是酶的酸堿催化作用中最活潑的一個是酶的酸堿催化作用中最活潑的一個催化功能團(tuán)。催化功能團(tuán)。5. 5. 共價催化共價催化 n催化劑通過與底物形成反應(yīng)活性很高的共催化劑通過與底物形成反應(yīng)活性很高的共價過渡產(chǎn)物，使反應(yīng)活化能降低，從而提價過渡產(chǎn)物，使反應(yīng)活化能降低，從而提高反應(yīng)速度的過程，稱為共價催化高反應(yīng)速度的過程，稱為共價催化。n酶

38、中參與共價催化的基團(tuán)主要包括酶中參與共價催化的基團(tuán)主要包括 His His 的咪唑基，的咪唑基，Cys Cys 的硫基，的硫基，Asp Asp 的羧基，的羧基，Ser Ser 的羥基等。的羥基等。n某些輔酶，如焦磷酸硫胺素和磷酸吡哆醛某些輔酶，如焦磷酸硫胺素和磷酸吡哆醛等也可以參與共價催化作用。等也可以參與共價催化作用。 6 6 金屬離子催化作用金屬離子催化作用 n金屬離子可以和水分子的金屬離子可以和水分子的OH-OH-結(jié)合，使水結(jié)合，使水顯示出更大的親核催化性能。顯示出更大的親核催化性能。 提高水的親核性能提高水的親核性能 電荷屏蔽作用電荷屏蔽作用n電荷屏蔽作用是酶中金屬離子的一個重要功能。

39、電荷屏蔽作用是酶中金屬離子的一個重要功能。 n多種激酶多種激酶( (如磷酸轉(zhuǎn)移酶如磷酸轉(zhuǎn)移酶) )的底物是的底物是Mg2+Mg2+ATPATP復(fù)合物。復(fù)合物。 AHHOHHOHHO-OPOPOPOCH2OOOOOOMg2+ 電子傳遞中間體電子傳遞中間體 n許多氧化許多氧化- -還原酶中都含有銅或鐵離子，還原酶中都含有銅或鐵離子，它們作為酶的輔助因子起著傳遞電子的功它們作為酶的輔助因子起著傳遞電子的功能。能。 Ser105OHHis224HNNAsp187OOAsp187OOHHis224NNHThr40NHHOROOROSer105RCOOR-ROHROOSer105NuHSer105OH+R

40、NuO二二 酶作用專一性的機制酶作用專一性的機制 n 酶分子活性中心部位，一般都含有多個具有催化活酶分子活性中心部位，一般都含有多個具有催化活性的手性中心，這些手性中心對底物分子構(gòu)型取向起性的手性中心，這些手性中心對底物分子構(gòu)型取向起著誘導(dǎo)和定向的作用，使反應(yīng)可以按單一方向進(jìn)行。著誘導(dǎo)和定向的作用，使反應(yīng)可以按單一方向進(jìn)行。n酶能夠區(qū)分對稱分子中等價的潛手性基團(tuán)。酶能夠區(qū)分對稱分子中等價的潛手性基團(tuán)。n(a)“(a)“三點結(jié)合三點結(jié)合”的催化理論。認(rèn)為酶與底物的結(jié)合處的催化理論。認(rèn)為酶與底物的結(jié)合處至少有三個點，而且只有一種情況是完全結(jié)合的形式。至少有三個點，而且只有一種情況是完全結(jié)合的形式。

41、只有這種情況下，不對稱催化作用才能實現(xiàn)。只有這種情況下，不對稱催化作用才能實現(xiàn)。鎖鎖 鑰鑰 學(xué)學(xué) 說說鎖鑰學(xué)說：鎖鑰學(xué)說：n認(rèn)為整個酶分子的天然構(gòu)象是具有剛性結(jié)認(rèn)為整個酶分子的天然構(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)合如同一把鑰匙對一把鎖一樣的結(jié)合如同一把鑰匙對一把鎖一樣 誘導(dǎo)契合學(xué)說誘導(dǎo)契合學(xué)說誘導(dǎo)契合學(xué)說n該學(xué)說認(rèn)為酶表面并沒有一種與底物互補的固該學(xué)說認(rèn)為酶表面并沒有一種與底物互補的固定形狀，而只是由于底物的誘導(dǎo)才形成了互補定形狀，而只是由于底物的誘導(dǎo)才形成了互補形狀形狀. .第五節(jié)第五節(jié) 酶促反應(yīng)動力學(xué)酶促反應(yīng)動力學(xué)n 定義：定義：

42、n 酶促反應(yīng)動力學(xué)是研究酶促反應(yīng)速度以及酶促反應(yīng)動力學(xué)是研究酶促反應(yīng)速度以及各種條件下對酶反應(yīng)速度的影響。各種條件下對酶反應(yīng)速度的影響。n n 在低底物濃度時在低底物濃度時, , 反應(yīng)速度與底反應(yīng)速度與底物濃度成正比，為一級反應(yīng)。物濃度成正比，為一級反應(yīng)。n 底物濃度增大與速度的增加不成底物濃度增大與速度的增加不成正比正比, ,為混合級反應(yīng)為混合級反應(yīng). .n 當(dāng)?shù)孜餄舛冗_(dá)到一定值，幾乎所當(dāng)?shù)孜餄舛冗_(dá)到一定值，幾乎所有的酶都與底物結(jié)合后，反應(yīng)速度有的酶都與底物結(jié)合后，反應(yīng)速度達(dá)到最大值（達(dá)到最大值（V Vmaxmax），此時再增加），此時再增加底物濃度，反應(yīng)速度不再增加，表底物濃度，反應(yīng)速度不

43、再增加，表現(xiàn)為零級反應(yīng)?，F(xiàn)為零級反應(yīng)。一一 底物濃度對酶促反應(yīng)速度的影響底物濃度對酶促反應(yīng)速度的影響02468101214161820020406080100C oncentration of S ubstrate(um ol/L)Rate of Reaction(v)( (一一)V-S)V-S曲線曲線u1913年，德國化學(xué)家Michaelis和Menten根據(jù)中間產(chǎn)物學(xué)說對酶促反映的動力學(xué)進(jìn)行研究，推導(dǎo)出了表示整個反應(yīng)中底物濃度和反應(yīng)速度關(guān)系的著名公式，稱為米氏方程。V=Vmax SKm + SK Km m 米氏常數(shù)米氏常數(shù)V Vmax max 最大反應(yīng)速度最大反應(yīng)速度（二）米氏方程米氏方程

44、的推導(dǎo)：n米氏方程米氏方程V=Vmax SKm + SnK Km m 即為米氏常數(shù)，即為米氏常數(shù)，nV Vmaxmax為最大反應(yīng)速為最大反應(yīng)速度度n當(dāng)反應(yīng)速度等于最大速度當(dāng)反應(yīng)速度等于最大速度一半時一半時, ,即即V V = 1/2 = 1/2 V Vmax, max, K Km = S m = S n上式表示上式表示, ,米氏常數(shù)是反米氏常數(shù)是反應(yīng)速度為最大值的一半時的應(yīng)速度為最大值的一半時的底物濃度。底物濃度。n因此因此, ,米氏常數(shù)的單位為米氏常數(shù)的單位為mol/Lmol/L。（三）米氏常數(shù)的意義及測定（三）米氏常數(shù)的意義及測定米氏常數(shù)米氏常數(shù)KmKm的意義的意義n不同的酶具有不同不同的

45、酶具有不同K Km m值，它是酶的一個重值，它是酶的一個重要的特征物理常數(shù)。要的特征物理常數(shù)。nKmKm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，一定的緩沖體系中測定的，不同條件下，一定的緩沖體系中測定的，不同條件下具有不同的條件下具有不同的KmKm值。值。nK Km m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值值大表示親和程度小，酶的催化活性低大表示親和程度小，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。 米氏常數(shù)的測定米氏常數(shù)的測定 基 本 原 則基 本 原

46、 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=ax+b的直線方程，再用作圖法求出的直線方程，再用作圖法求出Km。 例：例：雙倒數(shù)作圖法雙倒數(shù)作圖法（Lineweaver-Burk法）法） 米氏方程的雙倒數(shù)形式：米氏方程的雙倒數(shù)形式： 1 KmKm 1 1 = . + v Vmax S Vmax 1 1 K Km 1 1m 1 1 = = + + V V V Vmax S max S V Vmaxmax-4-202468100.00.20.40.60.81.01/S(1/mmol.L-1)1/v1/Vmax斜率斜率=Km/Vmax-1/Km米氏

47、常數(shù)Km的測定：酶的酶的Km在實際應(yīng)用中的意義在實際應(yīng)用中的意義n 鑒定酶：通過測定鑒定酶：通過測定Km，可鑒別不同來源或相同來源，可鑒別不同來源或相同來源但在不同發(fā)育階段，不同生理狀態(tài)下催化相同反應(yīng)的酶但在不同發(fā)育階段，不同生理狀態(tài)下催化相同反應(yīng)的酶是否是屬于同一種酶。是否是屬于同一種酶。n判斷酶的最適底物。（天然底物）判斷酶的最適底物。（天然底物）n計算一定速度下底物濃度。計算一定速度下底物濃度。n了解酶的底物在體內(nèi)具有的濃度水平。了解酶的底物在體內(nèi)具有的濃度水平。n判斷反應(yīng)方向或趨勢。判斷反應(yīng)方向或趨勢。n判斷抑制類型。判斷抑制類型。從米氏方程中求得：從米氏方程中求得：當(dāng)反應(yīng)速度達(dá)到最大

48、反應(yīng)速度的當(dāng)反應(yīng)速度達(dá)到最大反應(yīng)速度的90%，則，則90%V =100%VS/(km +S)v = Vmax Skm + S即 S = 9km在進(jìn)行酶活力測定時，通常用4km的底物濃度即可。計算一定速度下底物濃度計算一定速度下底物濃度二二 pH pH 的影響的影響n在一定的在一定的pH pH 下下, , 酶酶具有最大的催化活具有最大的催化活性性, ,通常稱此通常稱此pH pH 為為最適最適 pHpH。2345678910020406080100pHRelative Activity (%)pHv最適最適pH（optimum pH）pH穩(wěn)定性：在一定pH范圍內(nèi)酶是穩(wěn)定pH對酶作用的影響機制對酶作

49、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(tuán)的解離；3.影響底物的解離。三三 溫度的影響溫度的影響一方面是溫度升高一方面是溫度升高, ,酶促酶促反應(yīng)速度加快。反應(yīng)速度加快。另一方面另一方面, ,溫度升高溫度升高, ,酶酶的高級結(jié)構(gòu)將發(fā)生變化的高級結(jié)構(gòu)將發(fā)生變化或變性，導(dǎo)致酶活性降或變性，導(dǎo)致酶活性降低甚至喪失。低甚至喪失。 因此大多數(shù)酶都有一個因此大多數(shù)酶都有一個最適溫度。最適溫度。 在最適溫度在最適溫度條件下條件下, ,反應(yīng)速度最大。反應(yīng)速度最大。102030405060708090020406080100Temperature OCRelative Activity (

50、%)高溫兩種不同影響：1.溫度升高，反應(yīng)速度溫度升高，反應(yīng)速度加快加快；2.溫度升高，溫度升高，酶熱變性速度加快酶熱變性速度加快。Tv最適溫度低溫影響：1.溫度降低，酶活性溫度降低，酶活性降低降低 2.溫度過低,酶無活性但不變性四四 激活劑對酶作用的影響激活劑對酶作用的影響 凡能提高酶活力的物質(zhì)都是酶的激活劑。如凡能提高酶活力的物質(zhì)都是酶的激活劑。如Cl-是唾液淀粉酶的激活劑。是唾液淀粉酶的激活劑。金屬離子：金屬離子：K+、Na+、 Mg2+、Cu2+、Mn2+、Zn2+、Se3+ Co2+、Fe2+ 陰離子：陰離子： Cl-、Br有機分子有機分子 還原劑：抗壞血酸、半胱氨酸、谷胱甘肽還原劑：

51、抗壞血酸、半胱氨酸、谷胱甘肽 金屬螯合劑：金屬螯合劑：EDTA - 這些離子可與酶分子上的氨基酸側(cè)鏈基團(tuán)結(jié)合，可能是酶活性部位的組成部分，也可能作為輔酶或輔基的一個組成部分起作用一般情況下，一種激活劑對某種酶是激活劑，而對另一種酶則起抑制作用；對于同一種酶，不同激活劑濃度會產(chǎn)生不同的作用。應(yīng)用激活劑時應(yīng)注意應(yīng)用激活劑時應(yīng)注意五五 抑制劑對酶活性的影響抑制劑對酶活性的影響n使酶的活性降低或喪失的現(xiàn)象，稱為酶的抑制作用。使酶的活性降低或喪失的現(xiàn)象，稱為酶的抑制作用。n能夠引起酶的抑制作用的化合物則稱為抑制劑。能夠引起酶的抑制作用的化合物則稱為抑制劑。 n酶的抑制劑一般具備兩個方面的特點：酶的抑制劑

52、一般具備兩個方面的特點：na.a.在化學(xué)結(jié)構(gòu)上與被抑制的底物分子或底物的過渡在化學(xué)結(jié)構(gòu)上與被抑制的底物分子或底物的過渡狀態(tài)相似。狀態(tài)相似。nb.b.能夠與酶以非共價或共價的方式形成比較穩(wěn)定的能夠與酶以非共價或共價的方式形成比較穩(wěn)定的復(fù)合體或結(jié)合物。復(fù)合體或結(jié)合物。抑制劑類型和特點抑制劑類型和特點 競爭性抑制劑競爭性抑制劑可逆可逆抑制劑抑制劑 非競爭性抑制劑非競爭性抑制劑 反競爭性抑制劑反競爭性抑制劑 非專一性不可逆抑制劑非專一性不可逆抑制劑不可逆抑制劑不可逆抑制劑 專一性不可逆抑制劑專一性不可逆抑制劑n抑制劑與酶的必需基團(tuán)以共價鍵結(jié)合，引起酶抑制劑與酶的必需基團(tuán)以共價鍵結(jié)合，引起酶活力喪失，不

53、能用透析、超濾等物理方法除去活力喪失，不能用透析、超濾等物理方法除去抑制劑而使酶復(fù)活。抑制劑而使酶復(fù)活。 （一）不可逆抑制（一）不可逆抑制1、非專一性不可逆抑制劑、非專一性不可逆抑制劑 抑制劑作用于酶分子中的一類或幾類基團(tuán)，這些抑制劑作用于酶分子中的一類或幾類基團(tuán)，這些基團(tuán)中包含了必需基團(tuán)，因而引起酶失活。基團(tuán)中包含了必需基團(tuán)，因而引起酶失活。類型類型：2、專一性不可逆抑制劑、專一性不可逆抑制劑 這類抑制劑選擇性很強，它只能專一性這類抑制劑選擇性很強，它只能專一性地與酶活性中心的某些基團(tuán)不可逆結(jié)合，地與酶活性中心的某些基團(tuán)不可逆結(jié)合，引起酶的活性喪失。引起酶的活性喪失。n（二）（二） 可逆抑制

54、可逆抑制n抑制劑與酶蛋白以非共價方式結(jié)合，引起抑制劑與酶蛋白以非共價方式結(jié)合，引起酶活性暫時性喪失。抑制劑可以通過酶活性暫時性喪失。抑制劑可以通過透析透析等方法等方法被除去，并且能部分或全部恢復(fù)酶被除去，并且能部分或全部恢復(fù)酶的活性。根椐抑制劑與酶結(jié)合的情況，又的活性。根椐抑制劑與酶結(jié)合的情況，又可以分為三類可以分為三類1 1 竟?fàn)幮砸种凭範(fàn)幮砸种苙某些抑制劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)與底物相似，因而某些抑制劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)與底物相似，因而能與底物竟?fàn)幣c酶活性中心結(jié)合。當(dāng)抑制能與底物竟?fàn)幣c酶活性中心結(jié)合。當(dāng)抑制劑與活性中心結(jié)合后，底物被排斥在反應(yīng)劑與活性中心結(jié)合后，底物被排斥在反應(yīng)中心之外，其結(jié)果是酶促反應(yīng)被抑制

55、了。中心之外，其結(jié)果是酶促反應(yīng)被抑制了。+IEIESP+ EE+S競爭性抑制作用競爭性抑制作用 實例：磺胺藥物的藥用機理實例：磺胺藥物的藥用機理H2N- -SO2NH2對氨基苯磺酰胺對氨基苯磺酰胺H2N- -COOH對氨基苯甲酸對氨基苯甲酸對氨基苯甲酸對氨基苯甲酸谷氨酸谷氨酸蝶呤蝶呤葉酸葉酸競爭性抑制作用特點競爭性抑制作用特點：1）競爭性抑制劑的結(jié)構(gòu)與底物結(jié)構(gòu)十分相似，二者競爭酶的結(jié)合部位。4）Vmax不變，Km增大SvV/2km2）抑制程度取決于I和S的濃度以及與酶結(jié)合的親和力大小。km無 I有 I3）可以通過增大底可以通過增大底物濃度，即提高底物濃度，即提高底物的競爭能力來消物的競爭能力來

56、消除。除。2 2 非竟?fàn)幮砸种品蔷範(fàn)幮砸种苙酶可同時與底物及抑制劑結(jié)合，引起酶分子構(gòu)酶可同時與底物及抑制劑結(jié)合，引起酶分子構(gòu)象變化，并導(dǎo)至酶活性下降。抑制劑與活性中象變化，并導(dǎo)至酶活性下降。抑制劑與活性中心以外的基團(tuán)結(jié)合，不與底物競爭美的活性中心以外的基團(tuán)結(jié)合，不與底物競爭美的活性中心，所以稱為非競爭性抑制劑。心，所以稱為非競爭性抑制劑。n如某些金屬離子（如某些金屬離子（CuCu2+2+、AgAg+ +、HgHg2+2+）以及）以及EDTAEDTA等，等，通常能與酶分子的調(diào)控部位中的通常能與酶分子的調(diào)控部位中的-SH-SH基團(tuán)作用，基團(tuán)作用，改變酶的空間構(gòu)象，引起非競爭性抑制。改變酶的空間構(gòu)象

57、，引起非競爭性抑制。非競爭性抑制作用非競爭性抑制作用+IEI+SESIESP+ EE+S+I實例：重金屬離子（實例：重金屬離子（Cu2+、Hg2+、Ag+、Pb2+） 金屬絡(luò)合劑（金屬絡(luò)合劑（EDTA、F-、CN-、N3-）u非競爭性抑制特點：l1）、抑制劑與底物結(jié)構(gòu)不相似，抑制劑與酶活性中心以外的基團(tuán)結(jié)合。l2）、Vm下降，Km不變l3）、非竟?fàn)幮砸种撇荒芡ㄟ^增大底物濃度的方法來消除。l非競爭性抑制可用下式表示：非競爭性抑制作用非競爭性抑制作用：底物和抑制劑同時與酶結(jié)合，但形成的EIS不能進(jìn)一步轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)物。S + EESE + P + IEI + IEIS+SE+Pv = V1+I/ki S

58、km + SSv無 IV/2km有 I()3、反競爭性抑制作用、反競爭性抑制作用酶只有在與底物結(jié)合后，才能與抑制劑結(jié)合，引起酶活性下降。ESIESP+ EE+S+I反競爭性抑制特點：1）抑制劑與酶和底物的復(fù)合物結(jié)合。2）Km和Vm下降3）底物濃度增加，抑制作用加強。u反競爭性抑制：有無抑制劑存在時酶促反應(yīng)的動力學(xué)方程有無抑制劑存在時酶促反應(yīng)的動力學(xué)方程 第六節(jié)、酶活力測定第六節(jié)、酶活力測定n 又稱為酶活性，一般把酶催化一定化學(xué)反應(yīng)的能力稱又稱為酶活性，一般把酶催化一定化學(xué)反應(yīng)的能力稱為酶活力。通常以在一定條件下酶所催化的化學(xué)反應(yīng)為酶活力。通常以在一定條件下酶所催化的化學(xué)反應(yīng)速度來表示速度來表示

59、。n 因此酶活力可用單位時間內(nèi)單位體積中底物的減少因此酶活力可用單位時間內(nèi)單位體積中底物的減少量或產(chǎn)物的增加量表示，單位為濃度量或產(chǎn)物的增加量表示，單位為濃度單位時間等。單位時間等。n 酶是蛋白質(zhì)，種類多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜多樣，一般對酶的測定，不是直接測定其酶蛋白的濃度，而是測定其催化化學(xué)反應(yīng)的能力，這是基于在最優(yōu)化條件下，當(dāng)?shù)孜镒銐颍ㄟ^量），在酶促反應(yīng)的初始階段，酶促反應(yīng)的速度（初速度）與酶的濃度成正比（即V=KE），故酶活力測定的是化學(xué)反應(yīng)速度，一定條件下可代表酶活性分子濃度一、酶活力酶活力2.2.酶活力的測定酶活力的測定n(1)(1)測一定時間內(nèi)產(chǎn)物生成量測一定時間內(nèi)產(chǎn)物生成量n(2)(2)測定

60、完成一定量反應(yīng)所需時間測定完成一定量反應(yīng)所需時間測定時確定三種量：加入一定量的酶；一定時間間隔；物質(zhì)的增減量。u測定酶活力常有以下幾種方法：n在一個反應(yīng)體系中，加入一定量的酶液，開始計時反應(yīng)，經(jīng)一定時間反應(yīng)后，終止反應(yīng)，測定在這一時間間隔內(nèi)發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)量（終止時與起始時的濃度差），這時測得的是初速度。n在一定條件下，加入一定量底物（規(guī)定），再加入合適量的酶液，測定完成該反應(yīng)（底物反應(yīng)完）所需的時間，（非初速度，為一平均速度）。n動態(tài)連續(xù)測定法。在反應(yīng)體系中，加入酶，用儀器連續(xù)監(jiān)測整個酶促反應(yīng)過程中底物的消耗或產(chǎn)物的生成。n快速反應(yīng)追蹤法。近年來，追蹤極短時間（10-3s以下）內(nèi)反應(yīng)過程的方法