第3章酶幻燈片資料

第三章酶(Enzyme)第一節(jié)、酶的概念第二節(jié)、酶的分類與命名第三節(jié)、酶的作用機理第四節(jié)、酶促反應(yīng)動力學(xué)第五節(jié)、酶活性的調(diào)節(jié)第六節(jié)、酶的分離提純與活力測定第一節(jié)酶的概念一、酶的研究歷史1857年，Paster提出酒精發(fā)酵是酵母細胞活動的結(jié)果，并于1878年提出“酶（Enzyme）”的概念；1926年，Sumner首次分離出脲酶結(jié)晶，證明具有蛋白質(zhì)性質(zhì)。1981-1982年Cech實驗室發(fā)現(xiàn)第一個有催化活性的天然RNA，取名核酶(ribozyme)。1995年還發(fā)現(xiàn)了具有催化活性的DNA。1986年，RichardLerrur和PeterSchaltz運用單克隆抗體技術(shù)制備了具有酶活性的抗體，抗體酶（abzyme）二、酶的概念酶是活細胞產(chǎn)生的一類具有催化功能的生物分子，又稱為生物催化劑Biocatalysts

生物體內(nèi)一切生化反應(yīng)都需要酶的催化才能進行！酶催化的生物化學(xué)反應(yīng)，稱為酶促反應(yīng)絕大多數(shù)的酶都是蛋白質(zhì)在酶的催化下發(fā)生化學(xué)變化的物質(zhì)為底物(Substrate)，生成的物質(zhì)為產(chǎn)物（Product）。三、酶的催化特征用量少而催化效率高；酶能夠改變化學(xué)反應(yīng)的速度，但不能改變化學(xué)反應(yīng)平衡。酶本身在反應(yīng)前后不發(fā)生變化酶通過降低反應(yīng)的活化能，從而加速反應(yīng)的進行。1.酶和一般催化劑的共性反應(yīng)速度與不加催化劑相比可提高108～1020，加普通催化劑相比可提高107～1013酶的催化高效性例如：2H2O2→2H2O+O2Fe3+催化，效率為6×10-4mol/mol·S，

過氧化氫酶催化，效率為6×106mol/mol·S,

比無催高108～1020倍(一億～一千億億倍)高度專一性通常把被酶作用的物質(zhì)稱為該酶的底物(substrate);例如：蛋白酶催化蛋白質(zhì)的水解；淀粉酶催化淀粉的水解；核酸酶催化核酸的水解。酶的專一性(Specificity：酶只能作用于某一化合物（或結(jié)構(gòu)相似的一類化合物）發(fā)生一定的反應(yīng)。即酶對底物和所催化的反應(yīng)都有嚴格的選擇性。四、酶的化學(xué)本質(zhì)酶由C、H、O、N等元素組成，其比例反映了蛋白質(zhì)的化學(xué)組成；酶對熱不穩(wěn)定酶是兩性電解質(zhì)；凡引起蛋白質(zhì)變性的物化因素均可導(dǎo)致酶喪失活性；酶是親水膠體；酶被蛋白酶水解失活；酶表現(xiàn)蛋白質(zhì)所特有的顯色反應(yīng)酶經(jīng)酸堿水解后的最終產(chǎn)物是氨基酸1、大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)，主要依據(jù)是：2、核酶，具有催化活性的RNA1、按化學(xué)組成分為五.酶的組成結(jié)合酶

單純酶——只含氨基酸而不含其它成分（全酶）酶蛋白——專一性和高效性輔因子——決定反應(yīng)性質(zhì)全酶=酶蛋白+輔因子小分子有機物金屬離子:Zn2+，Mg2+，Mn2+，F(xiàn)e2+或Fe3+，Cu2+或Cu1+輔因子酶的輔因子是酶的對熱穩(wěn)定的非蛋白小分子物質(zhì)部分，其主要作用是作為電子、原子或某些基團的載體參與反應(yīng)并促進整個催化過程。與酶蛋白結(jié)合緊密——輔基與酶蛋白結(jié)合松弛——輔酶輔因子羧肽酶Zn離子通常一種酶蛋白必須與某一特定的輔酶結(jié)合，才能成為有活性的酶；而一種輔酶常常可與不同的酶蛋白結(jié)合，組成具有不同專一性的全酶。2、按結(jié)構(gòu)特點分為：單體酶——只有一條肽鏈的酶。一般是水解酶寡聚酶——由幾個或多個亞基組成的酶。多為糖代謝酶。亞基間非共價結(jié)合，解離則失活。有同種亞基寡聚酶和異種亞基寡聚酶之分。多酶絡(luò)合物——由多種功能相關(guān)的酶嵌合而成的復(fù)合物。每個單獨的酶都具有活性，當(dāng)它們形成復(fù)合體時，可催化某一特定的鏈式反應(yīng)。有利于系列化學(xué)反應(yīng)的連續(xù)進行，提高催化效率，同時便于機體對酶的調(diào)控。多酶絡(luò)合物丙酮酸脫氫酶系丙酮酸脫羧酶硫辛酸乙酰移換酶二氫硫辛酸脫氫3、根據(jù)酶的存在狀態(tài)：胞內(nèi)酶：在合成分泌后定位于細胞內(nèi)發(fā)生作用的酶，大多數(shù)的酶屬于此類。胞外酶：在合成后分泌到細胞外發(fā)生作用的酶，主要為水解酶。反應(yīng)專一性:只選擇性地催化一種或一類相同類型的化學(xué)反應(yīng)底物專一性:只作用于某一種或某一類結(jié)構(gòu)性質(zhì)相似的物質(zhì)1、酶作用的專一性六、酶的專一性鍵專一性基團專一性旋光異構(gòu)專一性幾何異構(gòu)專一性立體異構(gòu)專一性結(jié)構(gòu)專一性絕對專一性相對專一性琥珀酸脫氫酶只作用于琥珀酸，不作用于它的類似物胰蛋白酶可水解:Aa1=Lys(Arg)與Aa2間的肽鍵胰蛋白酶

L-氨基酸氧化酶：催化L-AA氧化,不作用于D-AA

延胡索酸酶只能催化延胡索酸，對馬來酸則不起作用酯酶：R-CO-O-R′(對R和R′不要求)一、酶的分類催化生物體內(nèi)的氧化-還原反應(yīng)，涉及H或電子的轉(zhuǎn)移脫氫酶(dehydrogenase)、氧化酶(Oxidase)等。

AH2+B====A+BH2如乳酸(Lactate)脫氫酶1、氧化-還原酶(Oxidoreductase)第二節(jié)、酶的分類與命名2、轉(zhuǎn)移酶(Transferase)催化分子間功能基團的轉(zhuǎn)移

A－R+B===A+B－R如谷丙轉(zhuǎn)氨酶3、水解酶(Hydrolase)催化底物的加水分解反應(yīng)淀粉酶、蛋白酶、核酸酶及酯酶等。

A－B+HOH===AOH+BH如脂肪酶(Lipase)4、裂合酶(Lyase)催化非水解的除去底物分子中的基團及其逆反應(yīng);有醛縮酶、水化酶及脫氨酶等

AB====A+B如：延胡索酸水合酶5、異構(gòu)酶(Isomerase)催化各種同分異構(gòu)體的相互轉(zhuǎn)化A====B如葡萄糖異構(gòu)酶pp6、合成酶(Synthetase

or

Ligase)(連接酶)能夠催化與ATP分解反應(yīng)相偶聯(lián)的由兩分子合成一分子的反應(yīng)。

A+B+ATP====A－B+ADP+Pi如丙酮酸羧化酶

ATP+丙酮酸+CO2

草酰乙酸+ADP+Pi二、酶的編號EC1.1.1.27

第一大類，氧化還原酶

第一亞類，被氧化基團為

CHOH

第一亞亞類，氫受體為

NAD+

該酶在此亞亞類中的序號酶學(xué)委員會縮寫乳酸脫氫酶三、酶的命名1、國際系統(tǒng)命名法系統(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。例如：谷氨酸+丙酮酸

-酮戊二酸+丙氨酸習(xí)慣名稱：谷丙轉(zhuǎn)氨酶系統(tǒng)名稱：丙氨酸：

-酮戊二酸氨基轉(zhuǎn)移酶2、習(xí)慣命名法

根據(jù)酶作用的底物來命名（蛋白酶；淀粉酶）；根據(jù)所催化反應(yīng)的性質(zhì)來命名（水解酶；轉(zhuǎn)氨酶；裂解酶等）；結(jié)合上述兩個原則來命名（乳酸脫氫酶、草酰乙酸脫羧酶）；有時在這些命名基礎(chǔ)上加上酶的來源或其它特點。第三節(jié)、酶的作用機理活化能：分子由常態(tài)變?yōu)榛罨瘧B(tài)所需的能量。指在一定溫度下，1mol底物全部進入活化態(tài)所需要的自由能，單位J/mol。一、酶的催化作用與分子活化能

活化分子→有效碰撞→化學(xué)反應(yīng)反應(yīng)速度的高低取決于活化分子的數(shù)目外加能：使較多的反應(yīng)物分子獲得所需要活化能。使用催化劑：降低底物分子所必須具有的活化能。使常態(tài)分子變?yōu)榛罨肿拥耐緩剑好附档头磻?yīng)的活化能反應(yīng)過程中能的變化2H2O2→2H2O+O2無催化劑

△E=75.348KJ/mol膠態(tài)Pt△E=48.976KJ/molH2O2酶△E=8.372KJ/molEAEAEA

G

酶能夠大幅降低化學(xué)反應(yīng)活化能反應(yīng)方向，主要取決于反應(yīng)自由能變化

G

反應(yīng)速度快慢,則主要取決于反應(yīng)的EA酶能夠降低反應(yīng)EA（活化能），從而起到提高反應(yīng)速度的作用。酶能降低反應(yīng)活化能無酶參與S→P（要求S的自由能高）有酶參與下

E+S→ES→E+P中間產(chǎn)物的催化機理可由誘導(dǎo)契合機制描述一定時間內(nèi)到同一地點馬拉松坐車二、中間產(chǎn)物學(xué)說

－－酶如何降低化學(xué)反應(yīng)的活化能？中間產(chǎn)物學(xué)說認為：在酶促反應(yīng)中，首先酶與底物形成不穩(wěn)定的酶－底物中間復(fù)合物E-S，當(dāng)?shù)孜锓肿釉诿缸饔孟掳l(fā)生化學(xué)變化后，ES再分解成產(chǎn)物和酶。

E+S====E-S

P+E反應(yīng)系統(tǒng)吸收光譜溶液顏色酶645、583、548、498紅褐色加入H2O2561、530.5紅色加入AH264.5、583、548、498紅褐色間接實驗證實了E－S復(fù)合物的存在過氧化物酶+H2O2→過氧化物酶·H2O2

過氧化物酶·H2O2+AH2→過氧化物酶+A+2H2O酶與中間復(fù)合物蔗糖酶蔗糖果糖葡萄糖三.酶的活性部位和必需基團活性中心(活性部位):指酶分子中直接和底物結(jié)合，并和酶催化作用直接有關(guān)的部位.活性中心多位于酶分子的表面呈裂縫狀活性中心的結(jié)構(gòu)特點多位于酶分子的表面呈裂縫狀只占酶分子總體積的很小一部分具有三維空間結(jié)構(gòu)由結(jié)合部位和催化部位組成酶的活性部位和底物的辨認和結(jié)合過程，稱為誘導(dǎo)契合必需基團維持酶空間構(gòu)象的其余基團活性中心催化部位——結(jié)合部位——與底物結(jié)合的

部位、決定反應(yīng)專一性必需基團：指酶分子中經(jīng)化學(xué)修飾(氧化、還原、?；?、烷化等)改變后，則酶的活性喪失的基團。促使底物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)變化的部位、決定催化性質(zhì)酶的催化位點可以不止一個，而結(jié)合部位又可分為若干個亞位點，分別與底物的不同部位結(jié)合親核性基團：

酶活性中心的必需基團Ser-OHCys-SHHis的咪唑基.Asp和Glu的羧基Lys的氨基Tyr的酚羥基酸堿性基團：Cys－SHHis的咪唑基四、決定酶專一性的機制“鎖鑰學(xué)說”(lockandkeythoery)（E.Fischer，1890）底物與酶的結(jié)合如同鑰匙與鎖的關(guān)系。即底物分子進行化學(xué)反應(yīng)的部位與酶分子活性中心具有緊密互補的關(guān)系?！罢T導(dǎo)契合”假說(induced-fithypothesis,D.Koshland,1958）酶表面不存在與底物互補的固定形狀，但酶的活性中心具有一定的柔性，兩者相遇，底物誘導(dǎo)酶活性中心的構(gòu)象發(fā)生相應(yīng)的變化，使酶和底物契合而結(jié)合成中間絡(luò)合物，并引起底物發(fā)生反應(yīng)。反應(yīng)結(jié)束，產(chǎn)物從酶上脫落，酶的活性中心又恢復(fù)原來的構(gòu)象。五、使酶具有高催化效率的因素

①底物與酶的鄰近效應(yīng)和定向效應(yīng)②“張力”與“變形”③酸堿催化④共價催化⑤活性中心的低介電區(qū)域普通化學(xué)反應(yīng)：隨機碰撞（受濃度、碰撞角度影響）自由戀愛酶的活性中心：“婚姻介紹所”鄰近作用提高了酶的活性中心（“婚介”）底物的濃度（非婚男女集中）定向作用縮短了底物與催化基團間（“男女”）的距離提高反應(yīng)速度（成功率）108倍①鄰近效應(yīng)和定向效應(yīng)①鄰近效應(yīng)和定向效應(yīng)大大提高了酶活性部位上底物的有效濃度分子間反應(yīng)類似于分子內(nèi)反應(yīng)，大大提高了酶底絡(luò)合物進入過渡態(tài)的紀律。②“張力”與“變形”底物結(jié)合使酶的構(gòu)象發(fā)生變化，而變化的酶分子又使底物分子中的敏感鍵發(fā)生“張力”甚至“變形”，使底物分子內(nèi)敏感鍵更易于斷裂，促進E－S絡(luò)合物進入過渡態(tài)。③酸堿催化在反應(yīng)中通過瞬時的向反應(yīng)物提供質(zhì)子或從反應(yīng)物接受質(zhì)子以穩(wěn)定過渡態(tài)，從而加快反應(yīng)速度酶分子中廣義酸、堿的基團His是酶的酸堿催化作用中最活潑的一個催化功能團。堿催化＋酸催化胰凝乳蛋白酶通過酸堿催化使肽鍵斷裂④共價催化定義：催化劑+底物→反應(yīng)活性高的不穩(wěn)定共價中間物→反應(yīng)活化能降低→提高反應(yīng)速度基團主要:親核基團：His-咪唑基，Cys--SH，Asp--COOH，Ser--OH等親電基團：H+、Mg2+、Mn2+、Fe3+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。⑤活性中心的低介電區(qū)域指酶的活性部位催化基團所處的微小環(huán)境；酶活性中心一般是處于一個非極性環(huán)境中，有利于同底物的結(jié)合，并使底物的敏感鍵和酶的催化基團之間有較大的反應(yīng)力；酶催化機理實例—胰凝乳蛋白酶1.胰凝乳蛋白酶結(jié)構(gòu)2.胰凝乳蛋白酶的電荷接力網(wǎng)A.酶與底物結(jié)合，形成米氏復(fù)合物（ES）B.形成四聯(lián)體過度態(tài)中間物3.胰凝乳蛋白酶的催化過程E.形成包括水分子的四聯(lián)體過度中間物F.羰基產(chǎn)物形成，酶游離酶原（Zymogen）：在細胞內(nèi)合成時或初分泌時，無活性狀態(tài)的酶的前體稱為酶原酶原的激活：在一定條件下，酶原轉(zhuǎn)化成有活性的酶的過程。酶原激活的機制：酶的活性中心形成或曝露的過程.六、酶原(zymogen/proenzyme)的激活纈天天天天賴異纈甘組SS絲SS纈天天天天賴異甘組SS絲纈SS活性中心胰蛋白酶原胰蛋白酶腸激酶（激活作用）酶原激活還存在級聯(lián)反應(yīng)。酶原形式存在的生物學(xué)意義：保護組織細胞，防止被酶水解;有機體調(diào)控酶活的一種方式。第四節(jié)、酶促反應(yīng)動力學(xué)酶促反應(yīng)速度的測定

底物濃度對酶促反應(yīng)速度的影響

酶濃度對酶促反應(yīng)速度的影響

pH對酶促反應(yīng)速度的影響

溫度對酶促反應(yīng)速度的影響

激活劑對酶促反應(yīng)速度的影響

抑制劑對酶促反應(yīng)速度的影響

反應(yīng)速度(velocity)：單位時間內(nèi)底物的消耗量或產(chǎn)物的生成量。一、酶促反應(yīng)速度的測定底物的消耗量或產(chǎn)物的生成量哪個表示反應(yīng)速度更準確？為什么答：產(chǎn)物的生成量。測定反應(yīng)速度時，底物濃度往往是過量的，反應(yīng)時底物減少的量只占其總量的極少部分，測定時不易準確。而產(chǎn)物是從無到有，只要方法足夠靈活，就可以準確測定。酶促反應(yīng)速度的測定方法提問：為什么反應(yīng)速度會隨時間減?。竣賉S]降低；②逆反應(yīng)增大③酶失活④酶受到產(chǎn)物抑制提問：用哪一個速度來表示該酶促反應(yīng)的速度特征呢？產(chǎn)物濃度變化曲線反應(yīng)初速度Vo反應(yīng)初速度表示酶活力初速度(initialvelocity)：底物被消耗5%以內(nèi)的酶促反應(yīng)速度。二.底物濃度對酶促反應(yīng)速度的影響E+SESP+Ek1K-1k2[E]、[S]、[ES]、[P]分別為酶E、底物S、酶底中間物ES、產(chǎn)物P的濃度。[Et]為總酶濃度1、底物濃度對酶反應(yīng)速度的影響k1、k2、k-1為各反應(yīng)的速度常數(shù)E+SESP+Ek1K-1k2混合級一級反應(yīng)零級反應(yīng)2.米式方程的理論假定測定的速度為初速度；[S]≥[E];ES的生成速度和ES的分解速度相等3.米氏方程的推導(dǎo)令：將（4）代入（3），則：[ES]生成速度：，[ES]分解速度：即：則：(1)經(jīng)整理得：由于酶促反應(yīng)速度由[ES]決定，即，所以(2)將（2）代入（1）得：(3)當(dāng)酶反應(yīng)體系處于恒態(tài)時：當(dāng)[Et]=[ES]時，(4)所以

恒態(tài)法P84反應(yīng)初速度隨底物濃度變化曲線V=

Vmax[S]Km+[S]米氏曲線當(dāng)[S]≤Kmv=Vmax[S]/Km

一級反應(yīng)當(dāng)[S]≥Kmv=Vmax[S]/[S]=Vmax0級反應(yīng)混合級4、米氏常數(shù)KmVmax2＝Vmax[S]Km+[S]Km+[S]=2[S]Km=[S]若v＝Vmax/2v=

Vmax[S]Km+[S]Km=？v=1/2Vmax,Km=[S]，即米氏常數(shù)是反應(yīng)速度為最大速度一半時的底物濃度。Km的單位為mol/L。5、米氏常數(shù)Km的意義Km是反應(yīng)速度為最大速度一半時的底物濃度Km是酶的特征物理常數(shù)；不同的酶具有不同Km值；同一種酶的不同的底物有不同Km值，其中Km值最小的底物為最適底物；Km值可近似表示酶與底物之間的親和力：Km值大表示親和力小，酶的催化活性低;Km值小表示親和力大，酶的催化活性高。

Km大小表示酶對底物的親和力大小E+SESP+Ek1K-1k2當(dāng)k1、k2>>k-1時,Km=

k2+k-1k1km≈k2（分離能力）/k1（親合能力)

Km越小，親和力越強，因為底物濃度很小時，反應(yīng)速度就能達到很大，性能優(yōu)，代謝中這類酶更為重要。Km與酶及底物種類有關(guān)，與酶濃度無關(guān)，可以鑒定酶酶底物Km(mmol/L)脲酶尿素25溶菌酶6-N-乙酰葡萄糖胺0.0066-磷酸葡萄糖脫氫酶6-磷酸葡萄糖0.058胰凝乳蛋白酶苯甲酰酪氨酰胺2.5甲酰酪氨酰胺12.0乙酰酪氨酰胺32.06、Km值與米氏方程的實際用途根據(jù)反應(yīng)速度，求出應(yīng)加入底物的合理濃度；根據(jù)底物濃度，求出該條件下的反應(yīng)速度。例如：1.要求v=99%Vmax,則[S]應(yīng)為?[S]=99Km99%Vmax＝

Vmax

[S]Km+[S]v=2.當(dāng)[S]=1/2Km時，求反應(yīng)速度為最大速度的多少？v=1/3Vmax對于一個遵循米氏動力學(xué)的酶而言，當(dāng)[S]=Km時，若V=35μmol/min，Vmax是多少μmol/min？當(dāng)[S]=2×10-5mo/L，V=40μmol/min，這個酶的Km是多少？當(dāng)[S]=Km時，V=1/2Vmax，則Vmax=2×35=70μmol/min；

根據(jù)米氏方程V=Vm[S]/(Km+[S])得知，Km=(Vmax/V-1)[s]=1.5×10-5mol/L某一酶促反應(yīng)遵循米氏方程，它的Km=10-7mol/L，當(dāng)[S]=0.1mol/L時，V為0.1umol/min。問[S]分別為10-2mol/L、10-3mol/L和10-7mol/L時的V為多少？根據(jù)米氏方程V=Vmax[S]/(Km+[S])得知，當(dāng)Km值（10-7mol/L）遠小于[S]（0.1mol/L）時，Km值可以略去不計，因此此時的V實際上就是Vmax=10-7mol/min。在[S]分別為10-2mol/L、10-3mol/L時，與Km比較，也可以忽略，即V=Vmax=10-7mol/min。當(dāng)[S]=10-7mol/L時，代入米氏方程，得到V=Vmax/2=5×10-8mol/min某酶催化反應(yīng)S→P，其[S]-V的數(shù)據(jù)如下：證明該酶促反應(yīng)遵循米氏方程。Km和Vmax各多少？7、米氏常數(shù)Km的求法1V=KmV·1[S]+1VV=

V[S]Km+[S]取倒數(shù)以1/V~1/[S]作圖(Y=aX+b)縱截距=1/V橫截距=-1/Km三、酶濃度對酶促反應(yīng)速度的影響v=

Vmax

[S]Km+[S]

K2[S]Km+[S][E]=v與[E]成正比關(guān)系（[S]足夠大，v=K2[E]）[E]V[S]>>>>>Km四.pH對酶促反應(yīng)速度的影響在一定的pH下,酶具有最大的催化活性,通常稱此pH為最適pH。一般酶的最適pH為6-8。胃蛋白酶1.9精氨酸酶9.7酶的最適pH不是酶的特征常數(shù)pH影響酶促反應(yīng)速度的原因pH太大或太小使酶變性使活；pH影響底物的解離狀態(tài);pH影響酶活性部位有關(guān)基團的解離；pH影響酶的其余必需基團五.溫度對酶促反應(yīng)速度的影響在一定條件下，反應(yīng)速度最大時的溫度為酶的最適溫度

最適溫度動物酶35~40℃植物酶40~50℃微生物大部分40~50℃?zhèn)€別高溫菌100℃以上溫度對酶作用的影響：達最適溫度之前，隨溫度升高,酶促反應(yīng)速度加快,Q10=1～2；達最適溫度之后，如溫度再升高,隨著酶的變性失活，活性酶的含量減少，反應(yīng)速度隨之降低；溫度對酶促反應(yīng)速度的影響是以上兩種相反作用的綜合結(jié)果酶若制成干粉，可放置在室溫下保存，而處于溶液狀態(tài)時必須放在冰箱里保存。實際應(yīng)用——貯存酶制劑大多數(shù)酶都有一個最適溫度，在最適溫度條件下,反應(yīng)速度最大。酶的最適溫度不是固定不變的常數(shù)。六.激活劑對酶促反應(yīng)速度的影響①無機離子(金屬離子：如Mg2+、陰離子：如Cl-)②有機分子（--SH酶的還原劑；金屬螯合劑；）③蛋白質(zhì)（如腸激酶對胰蛋白酶的激活）凡能提高酶活力的物質(zhì)都稱為酶激活劑。酶分子中的金屬離子如Fe2+/Fe3+、Cu+/Cu3

、Zn2+、Mn2+、Co2

等是酶的輔助因子，與酶蛋白的結(jié)合緊密。

當(dāng)金屬離子如Na+、K+、Mg2+、Ca2+

等是酶的激活劑時，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。七.抑制劑對酶促反應(yīng)速度的影響酶的失活：因酶蛋白變性而引起酶活力喪失的現(xiàn)象酶的抑制作用：因酶蛋白必需基團化學(xué)性質(zhì)的改變而引起酶活力下降或喪失的作用。能夠引起酶的抑制作用的化合物稱為抑制劑。

酶的抑制劑的特點：在化學(xué)結(jié)構(gòu)上與底物分子或底物的過渡狀態(tài)相似與酶活性中心以非共價或共價的方式形成比較穩(wěn)定的復(fù)合體。抑制劑與酶的作用方式不可逆抑制

競爭性抑制可逆抑制非競爭性抑制

反競爭性抑制（一）、不可逆抑制作用定義：抑制劑與酶反應(yīng)中心的活性基團以共價形式結(jié)合，引起酶的永久性失活；二者結(jié)合以后不能用透析等方法除去抑制劑而恢復(fù)酶的活力。專一性~：只作用于酶活性部位AA殘基或只作用于一類酶，如有機磷農(nóng)藥對膽堿酯酶的抑制。非專一性~：作用于酶分子上不同的基團或作用于幾類不同的酶，如烷化劑、?；瘎?。重要的不可逆抑制劑高濃度的重金屬鹽；有機磷/汞/砷化合物、烷化劑（碘乙酸、碘乙酰胺）、?；瘎?；氰化物、硫化物、CO多為劇毒物質(zhì)（二異丙基氟磷酸）乙酰膽堿酯酶有機磷農(nóng)藥（敵百蟲、沙林）膽堿酯酶OHPOC2H5OC2H5S有機磷農(nóng)藥神經(jīng)傳導(dǎo)中毒?。?！膽堿乙?；改憠A酯酶膽堿乙酰膽堿

有機磷農(nóng)藥抑制膽堿酯酶活性→乙酰膽堿的堆積→神經(jīng)過度興奮→抽搐而死乙酰膽堿----傳遞神經(jīng)沖動如何緊急救治呢？排毒喝雞蛋清、牛奶→洗胃導(dǎo)泄、利尿血液灌流（“大換血”）血液透析（清除游離狀態(tài)毒物）找特效藥（解磷定）（二）、可逆抑制作用定義：抑制劑與酶蛋白以非共價方式結(jié)合，引起酶的暫時性失活；可以用透析等方法除去抑制劑而恢復(fù)酶的活力。

根據(jù)抑制劑與底物的關(guān)系，可逆抑制可為：競爭性抑制、非競爭性抑制反競爭性抑制1、競爭性抑制定義：I的化學(xué)結(jié)構(gòu)與S相似，因而能與底物竟爭結(jié)合酶活性中心。當(dāng)抑制劑與活性中心結(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)被抑制了。競爭性抑制通?？梢酝ㄟ^增大底物濃度，即提高底物的競爭能力來消除。E+S←ES→E+P→+I↓EI↑競爭性抑制的動力學(xué)方程式有競爭性抑制劑存在時，Km值增大(1+[I]/Ki)倍，且Km值隨[I]的增高而增大；在[E]固定時，當(dāng)[S]﹥﹥Km(1+[I]/Ki),Km(1+[I]/Ki)項可忽略不計，則v=Vmax，即最大反應(yīng)速度不變。無抑制劑競爭性抑制劑有抑制劑Km變大Vmax不變加競爭性抑制劑，Km變大，Vmax不變競爭性抑制劑的應(yīng)用：磺胺類藥物的治病機制2、非競爭性抑制非競爭性抑制作用E+S←ES→E+P→+I↓EI↑+S→ESI+I↓↑←×I既可與E結(jié)合，又可與ES結(jié)合，EI和ESI都是失活的復(fù)合物，ESI不能轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)物非競爭性抑制劑的結(jié)合部位為酶活性中心以外的必需基團如EDTA、F-

、CN-等金屬絡(luò)合劑可與金屬酶中的金屬離子絡(luò)合使酶活性受抑制有非競爭性抑制劑存在時，V值減小(1+[I]/Ki)倍，且V值隨[I]的增高而降低；Km值不變。非競爭性抑制作用的速度方程：加非競爭性抑制劑，Km不變，Vmax

減小。有抑制劑Km不變Vmax變小3.反竟爭性抑制E只有與S結(jié)合后才能與I結(jié)合，形成不能分解的ESI三元中間產(chǎn)物，導(dǎo)致酶促反應(yīng)被抑制。I的存在加強了E、S的結(jié)合；這類抑制作用最少見，如氰化物對芳香硫酸酯酶的抑制作用有反競爭性抑制劑存在時，Km和V值均減小(1+[I]/Ki)倍，且都隨[I]的增高而降低。（1）Km減小，ES親和力增強（2）Vmax減小類型公式VmaxKm無抑制劑(正常）V=Vmax·[S]/(Km+[S])VmaxKm競爭性抑制劑

V=Vmax·[S]/[Km(1+[I]/Ki)+[S]]不變增加非競爭性抑制劑V=Vmax·[S]/[(Km+[S])(1+[I]/Ki)]減小不變反競爭性抑制劑V=Vmax·[S]/[Km+(1+[I]/Ki)[S])減小減小可逆抑制動力學(xué)特征的比較

第五節(jié)、酶活性的調(diào)節(jié)

1、基本概念：某些酶的相應(yīng)部位與底物或底物以外的物質(zhì)非共價結(jié)合后，能改變其自身的分子構(gòu)象從而影響酶本身的活性，這些酶稱變構(gòu)酶.當(dāng)?shù)孜锘蛐?yīng)物與變構(gòu)酶分子上相應(yīng)的部位結(jié)合后，引起酶分子構(gòu)象改變從而影響酶的催化活性，這種現(xiàn)象稱為變構(gòu)效應(yīng)（別構(gòu)效應(yīng)）allostericeffect同促效應(yīng)（底物）和異促效應(yīng)（效應(yīng)物）一.別構(gòu)酶(變構(gòu)酶allostericenzyme)2、別構(gòu)酶的主要特征1）別構(gòu)酶是寡聚酶2）別構(gòu)酶分子上有活性中心(activesite)和別構(gòu)中心(allostericsite)或調(diào)節(jié)中心3）別構(gòu)酶具有別構(gòu)效應(yīng)，引起別構(gòu)效應(yīng)的物質(zhì)稱效應(yīng)物－(別構(gòu)激活劑；別構(gòu)抑制劑）4）別構(gòu)酶具有協(xié)同效應(yīng)5）別構(gòu)酶的動力學(xué)特征不符合米氏方程酶的一個亞基結(jié)合了底物(或效應(yīng)物)后,會使其他尚未結(jié)合底物(或效應(yīng)物)的亞基對底物的親和力發(fā)生影響,這種越過亞基的相互作用稱為協(xié)同效應(yīng)。正協(xié)同效應(yīng)（促進）負協(xié)同效應(yīng)（抑制）。別構(gòu)酶具有協(xié)同效應(yīng)3、別構(gòu)酶的動力學(xué)特征1.米氏酶：v－[S]為雙曲線2.正協(xié)同效應(yīng)別構(gòu)酶：v－[S]為S型曲線3.負協(xié)同效應(yīng)別構(gòu)酶：v－[S]為表觀雙曲線二、同工酶(Isoenzyme)定義：催化同一種化學(xué)反應(yīng),但其分子形式有所不同的一組酶；分子組成與結(jié)構(gòu)不同導(dǎo)致同工酶理化性質(zhì)和免疫學(xué)性質(zhì)不同；它們的活性部位在結(jié)構(gòu)上相同或者至少相似;

多數(shù)為寡聚酶，如乳酸脫氫酶(LDH)乳酸脫氫酶(LDH):由H（B）或M（A）兩種亞基組成的四聚體。五種同工酶，LDH1（H4）、LDH2（H3M）、LDH3（H2M2）、LDH4（HM3）、LDH5（M4），它們向正極泳動的速度由LDH1~LDH5依次遞減，可藉此分離。用途：存在組織特異性，可通過其組成和濃度變化診斷疾病心臟疾病LDH1、LDH2上升，LDH3、LDH5下降急性肝炎LDH5明顯上升三.誘導(dǎo)酶(適應(yīng)酶)根據(jù)酶的合成與代謝物的關(guān)系，把酶分為結(jié)構(gòu)酶和誘導(dǎo)酶;結(jié)構(gòu)酶：細胞中天然存在，含量穩(wěn)定，受外界影響小的受基因調(diào)控的酶叫；誘導(dǎo)酶：在多數(shù)情況下含量較少，但在底物或底物類似物的誘導(dǎo)下急劇增多的酶叫。如微生物中的半乳糖苷酶四、酶活性的化學(xué)修飾調(diào)節(jié)：以共價鍵形式連接一個基團或去掉此基團使活性改變。類型：磷酸化/去磷酸化、乙?；?去乙酰化、甲基化/去甲基化、腺苷化/去腺苷化、糖基化/去糖基化五、酶分子的聚合或解聚六、酶原的激活第六節(jié)、酶的分離提純與活力測定一、酶活力測定1、測定酶活力時應(yīng)注意1）測定反應(yīng)初速度2）維持一整套固定條件（一般選擇最適pH，過量底物和一定的溫度）。2、酶活力單位(activeunit)一定條件下，1分鐘內(nèi)轉(zhuǎn)化1μmol底物的酶量→一個酶活力單位(U)kat：一定條件下，1秒鐘轉(zhuǎn)化1mol底物所需的酶量1kat=6×107U1U=16.67nkat3、酶的比活力(specificactivity)酶的比活力：指每單位質(zhì)量樣品中的酶活力單位數(shù)酶的比活力=活力單位數(shù)/毫克酶蛋白=總活力單位數(shù)/總蛋白酶的分離提純步驟及測定記錄步驟總體積蛋白質(zhì)總量蛋白質(zhì)濃度酶活力總活力