《酶生物催化劑》

1、1 羧肽酶 2 本章主要內(nèi)容本章主要內(nèi)容 4 酶的一般概念及其作用特點(diǎn)酶的一般概念及其作用特點(diǎn) 4 酶的命名和分類酶的命名和分類 4 酶的作用機(jī)理酶的作用機(jī)理 4 酶促反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)酶促反應(yīng)的動(dòng)力學(xué) 4 調(diào)節(jié)酶調(diào)節(jié)酶 4 維生素和輔酶維生素和輔酶 4 酶的分離純化酶的分離純化 3 1.1.酶的概念及作用特點(diǎn)酶的概念及作用特點(diǎn) 1.1 1.1 酶（酶（EnzymeEnzyme）的概念）的概念 酶是生物催化劑。酶是生物催化劑。絕大部分酶是蛋白質(zhì)，還有一些核糖核酸絕大部分酶是蛋白質(zhì)，還有一些核糖核酸 RNA具有催化作用，稱為核酶（具有催化作用，稱為核酶（ribozyme）。）。 酶對(duì)于動(dòng)物機(jī)體的生理活

2、動(dòng)有重要意義，不可或缺。酶在生產(chǎn)實(shí)酶對(duì)于動(dòng)物機(jī)體的生理活動(dòng)有重要意義，不可或缺。酶在生產(chǎn)實(shí) 踐中有廣泛應(yīng)用。踐中有廣泛應(yīng)用。 4 用量少而催化效率高；用量少而催化效率高； 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。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。 酶本身在反應(yīng)前后也不發(fā)生變化。酶本身在反應(yīng)前后也不發(fā)生變化。 酶能夠穩(wěn)定底物形成的過(guò)渡狀態(tài)，降低反應(yīng)的活化能，從酶能夠穩(wěn)定底物形成的過(guò)渡狀態(tài)，降低反應(yīng)的活化能，從 而加速反應(yīng)的進(jìn)行。而加速反應(yīng)的進(jìn)行。 1.2 1.2 酶的作用特點(diǎn)酶的作用特點(diǎn) F 酶和一般催化劑的共性酶和一般催化劑的共性 5 F 酶作為生物催化劑的特性酶

3、作為生物催化劑的特性 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1010 10 101 1 倍。 倍。 例如：過(guò)氧化氫分解例如：過(guò)氧化氫分解 2 2H2O2 H2O2 2H2O + O2 2H2O + O2 用用FeFe3+ 3+ 催化，效率為 催化，效率為6 6X10X10-4 -4 mol/mol.S mol/mol.S，而用過(guò)氧化氫酶催化，效率為而用過(guò)氧化氫酶催化，效率為 6 6X10X106 6 mol/mol.S mol/mol.S。 轉(zhuǎn)換數(shù)（轉(zhuǎn)換數(shù)（turnover numberturnover number）的概念：的概念：每秒鐘每個(gè)酶分子能催化底物發(fā)每秒鐘每個(gè)酶分

4、子能催化底物發(fā) 生變化的微摩爾數(shù)，用生變化的微摩爾數(shù)，用k kcat cat表示（ 表示（ mol/Smol/S ）。）。 - -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條件下可催化條件下可催化2 2噸淀粉水解。噸淀粉水解。 1 1高效性（酶具有極高的催化效率）高效性（酶具有極高的催化效率） 6 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(shí)是指酶在催化生化反應(yīng)時(shí) 對(duì)底物的選擇性，即一種酶只能作用于某一類或某一種特定的物對(duì)底物的選擇性，即一種酶只能作用于某一類或某一種特定的物 質(zhì)。亦即酶只能催化某一類或某

5、一種化學(xué)反應(yīng)。質(zhì)。亦即酶只能催化某一類或某一種化學(xué)反應(yīng)。 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。酶催化核酸的水解。 2 2專一性專一性 SpecificitySpecificity 7 （）（） 結(jié)構(gòu)專一性結(jié)構(gòu)專一性 有些酶對(duì)底物的要求非常嚴(yán)格，只作用于一個(gè)特定的底物。這有些酶對(duì)底物的要求非常嚴(yán)格，只作用于一個(gè)特定的底物。這 種專一性稱為絕對(duì)專一性（種專一性稱為絕對(duì)專一性（Absolute specificity)。 例如：脲酶、麥芽糖酶、淀粉酶、碳酸酐酶等。例如：脲酶、麥芽糖酶、淀粉酶、碳酸酐酶等。

6、 絕對(duì)專一性（絕對(duì)專一性（Absolute specificity) 8 有些酶的作用對(duì)象不是一種底物，有些酶的作用對(duì)象不是一種底物，而是一類化合物或一類化學(xué)鍵。而是一類化合物或一類化學(xué)鍵。 這種專一性稱為相對(duì)專一性這種專一性稱為相對(duì)專一性(Relative Specificity)。包括：。包括： 族族(group)專一性專一性 鍵鍵(Bond)專一性專一性 相對(duì)專一性相對(duì)專一性 (Relative Specificity) 9 （2 2） 立體化學(xué)（異構(gòu)）專一性立體化學(xué)（異構(gòu)）專一性 酶的一個(gè)重要特性是能專一性地與手性底物結(jié)合并催化這類酶的一個(gè)重要特性是能專一性地與手性底物結(jié)合并催化這類

7、底物發(fā)生反應(yīng)。即當(dāng)?shù)孜锞哂行猱悩?gòu)體時(shí)，酶只能作用于底物發(fā)生反應(yīng)。即當(dāng)?shù)孜锞哂行猱悩?gòu)體時(shí)，酶只能作用于 其中的一種。其中的一種。 例如，例如，淀粉酶淀粉酶只能選擇性地水解只能選擇性地水解D D葡萄糖形成的葡萄糖形成的1 1，4 4 糖苷鍵；糖苷鍵；L-L-氨基酸氧化酶氨基酸氧化酶只能催化只能催化L-L-氨基酸氧化；氨基酸氧化；乳酸脫氫乳酸脫氫 酶酶只對(duì)只對(duì)L-L-乳酸是專一的。乳酸是專一的。 旋光異構(gòu)旋光異構(gòu)專一性專一性 10 幾何異構(gòu)專一性幾何異構(gòu)專一性 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(duì)另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(duì)另 一種構(gòu)型則無(wú)催化作用。一種構(gòu)型

8、則無(wú)催化作用。 如如延胡索酸水合酶延胡索酸水合酶只能催化延胡索酸即反丁烯二酸水合生成蘋果酸，只能催化延胡索酸即反丁烯二酸水合生成蘋果酸， 對(duì)馬來(lái)酸（順丁烯二酸）則不起作用；對(duì)馬來(lái)酸（順丁烯二酸）則不起作用；丁二酸（琥珀酸）脫氫酶丁二酸（琥珀酸）脫氫酶。 11 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，反應(yīng)溫度范圍為水溶液中進(jìn)行，反應(yīng)溫度范圍為20-4020-40 C C。 高溫或其它苛刻的物理或化學(xué)條件，將引起酶的失活。高溫或其它苛刻的物理或化學(xué)條件，將引起酶的失活。 3 3反應(yīng)條件溫和反應(yīng)條件溫和 12 4.4.酶活性的可調(diào)節(jié)性酶活性的可調(diào)節(jié)性 5.5.某些酶催化

9、活力與輔酶、輔基及金屬離子有關(guān)。某些酶催化活力與輔酶、輔基及金屬離子有關(guān)。 抑制和激活（抑制和激活（activation and inhibition activation and inhibition ） 反饋控制反饋控制(feed back)(feed back) 酶原激活酶原激活(activation of proenzyme)(activation of proenzyme) 變構(gòu)酶變構(gòu)酶(allosteric enzyme)(allosteric enzyme) 化學(xué)修飾化學(xué)修飾(chemical modification )(chemical modification ) 多酶復(fù)合

10、體多酶復(fù)合體(multienzyme complex)(multienzyme complex) 酶在細(xì)胞中的區(qū)室化酶在細(xì)胞中的區(qū)室化 (enzyme (enzyme compartmentalization )compartmentalization ) 13 (1)(1)習(xí)慣命名法習(xí)慣命名法: : 根據(jù)其根據(jù)其催化底物催化底物來(lái)命名（蛋白酶；淀粉酶）來(lái)命名（蛋白酶；淀粉酶） 根據(jù)所根據(jù)所催化反應(yīng)的性質(zhì)催化反應(yīng)的性質(zhì)來(lái)命名（水解酶；轉(zhuǎn)氨酶；裂解酶等）來(lái)命名（水解酶；轉(zhuǎn)氨酶；裂解酶等） 結(jié)合上述兩個(gè)原則來(lái)命名（琥珀酸脫氫酶）結(jié)合上述兩個(gè)原則來(lái)命名（琥珀酸脫氫酶） 有時(shí)在這些命名基礎(chǔ)上加上酶的來(lái)

11、源或其它特點(diǎn)（胃蛋白酶、胰有時(shí)在這些命名基礎(chǔ)上加上酶的來(lái)源或其它特點(diǎn)（胃蛋白酶、胰 蛋白酶、鹼性磷酸脂酶和酸性磷酸脂酶）。蛋白酶、鹼性磷酸脂酶和酸性磷酸脂酶）。 2.1 2.1 酶的命名酶的命名 2 2 酶的命名和分類酶的命名和分類 14 (2)(2)國(guó)際系統(tǒng)命名法（國(guó)際酶學(xué)委員會(huì)國(guó)際系統(tǒng)命名法（國(guó)際酶學(xué)委員會(huì)19611961年提出）年提出） 系統(tǒng)名稱包括系統(tǒng)名稱包括底物名稱、構(gòu)型、反應(yīng)性質(zhì)，底物名稱、構(gòu)型、反應(yīng)性質(zhì)，最后加一個(gè)最后加一個(gè)酶酶 字。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： - -酮戊二酸氨基轉(zhuǎn)移酶酮戊二酸氨基轉(zhuǎn)移酶

12、酶催化的反應(yīng)酶催化的反應(yīng): : - -酮戊二酸酮戊二酸 + + 丙氨酸丙氨酸谷氨酸谷氨酸 + + 丙酮酸丙酮酸 15 2.2 2.2 酶的分類酶的分類 國(guó)際系統(tǒng)分類法國(guó)際系統(tǒng)分類法 16 1961年酶學(xué)委員會(huì)（年酶學(xué)委員會(huì)（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 17 酶的化學(xué)組成酶的化學(xué)組成- -分類分類 單體酶單體酶-monomeric enzyme：一般由一條肽鏈組成，如溶菌酶、胰蛋一般由一條肽鏈組成，如溶菌酶、胰蛋 白酶、木瓜蛋白酶等。但有的單體酶有多條肽鏈組成，如胰凝乳蛋白白酶、木

13、瓜蛋白酶等。但有的單體酶有多條肽鏈組成，如胰凝乳蛋白 酶由酶由3條肽鏈，鏈間由二硫鍵相連構(gòu)成一個(gè)共價(jià)整體。條肽鏈，鏈間由二硫鍵相連構(gòu)成一個(gè)共價(jià)整體。 寡聚酶寡聚酶-oligomeric enzyme：由由2個(gè)或個(gè)或2個(gè)以上亞基組成，亞基間可以相個(gè)以上亞基組成，亞基間可以相 同也可不同。亞基間以次級(jí)鍵締合。同也可不同。亞基間以次級(jí)鍵締合。如如3-3-磷酸甘油醛脫氫酶、乳酸脫磷酸甘油醛脫氫酶、乳酸脫 氫酶、丙酮酸激酶等。氫酶、丙酮酸激酶等。 多酶體系多酶體系-multienzyme system：由幾種酶靠非共價(jià)鍵彼此嵌合而成。由幾種酶靠非共價(jià)鍵彼此嵌合而成。 主要指結(jié)構(gòu)化的多酶復(fù)合體主要指結(jié)構(gòu)化

14、的多酶復(fù)合體如丙酮酸脫氫酶系、脂肪酸合成酶復(fù)合體如丙酮酸脫氫酶系、脂肪酸合成酶復(fù)合體 等。等。 18 酶的組成和輔助因子酶的組成和輔助因子 簡(jiǎn)單蛋白酶：簡(jiǎn)單蛋白酶：?jiǎn)渭兊鞍踪|(zhì)，基本組成成份僅為氨基酸。如脲酶、單純蛋白質(zhì)，基本組成成份僅為氨基酸。如脲酶、 蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶等。蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶等。 結(jié)合蛋白酶：結(jié)合蛋白酶：這些酶只有在結(jié)合了非蛋白組分（輔助因子）后，這些酶只有在結(jié)合了非蛋白組分（輔助因子）后， 才表現(xiàn)出酶的活性。才表現(xiàn)出酶的活性。 酶蛋白酶蛋白（apoenzymeapoenzyme） 輔助因子輔助因子(cofactor)(cofactor) 全酶全酶 金屬離子金屬離子

15、小分子有機(jī)物小分子有機(jī)物 19 3 3 酶的結(jié)構(gòu)及酶的結(jié)構(gòu)及催化作用機(jī)制催化作用機(jī)制 結(jié)合部位結(jié)合部位 Binding siteBinding site 酶分子中與底物結(jié)合的部位酶分子中與底物結(jié)合的部位 或區(qū)域一般稱為結(jié)合部位?；騾^(qū)域一般稱為結(jié)合部位。 3.1 3.1 酶分子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)酶分子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 20 酶分子中促使底物發(fā)生化學(xué)變化的部位稱為酶分子中促使底物發(fā)生化學(xué)變化的部位稱為催化部位催化部位。 結(jié)合部位決定酶的專一性，結(jié)合部位決定酶的專一性， 催化部位決定酶所催化反應(yīng)的性質(zhì)。催化部位決定酶所催化反應(yīng)的性質(zhì)。 催化部位催化部位 catalytic sitecatalytic site 調(diào)

16、控部位調(diào)控部位 Regulatory siteRegulatory site 21 必需基團(tuán)必需基團(tuán): :酶分子中有些基團(tuán)若經(jīng)化學(xué)修飾（氧化、還原、酶分子中有些基團(tuán)若經(jīng)化學(xué)修飾（氧化、還原、 ?；?、烷化）使其改變，則酶的活性喪失，這些基團(tuán)稱為?；?、烷化）使其改變，則酶的活性喪失，這些基團(tuán)稱為 必需基團(tuán)必需基團(tuán)。 非必需基團(tuán)：非必需基團(tuán)：有的酶溫和水解掉幾個(gè)有的酶溫和水解掉幾個(gè)AAAA殘基，仍能表現(xiàn)活殘基，仍能表現(xiàn)活 性，這些基團(tuán)即非必需基團(tuán)。性，這些基團(tuán)即非必需基團(tuán)。 酶活性中心的必需基團(tuán)酶活性中心的必需基團(tuán) 22 （a a）鎖鑰學(xué)說(shuō)：）鎖鑰學(xué)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

17、表面具有特認(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 （酶的多底物現(xiàn)象、酶對(duì)正反方向的催化、相對(duì)專一性）（酶的多底物現(xiàn)象、酶對(duì)正反方向的催化、相對(duì)專一性） 3.2 3.2 酶作用專一性的機(jī)制酶作用專一性的機(jī)制 23 （b b）誘導(dǎo)契合學(xué)說(shuō)（）誘導(dǎo)契合學(xué)說(shuō)（induced-fit hypothesis） S E a b c E-S復(fù)合復(fù)合 物物 a b c E S 該學(xué)說(shuō)認(rèn)為酶表面并沒(méi)有一種與底物互補(bǔ)的固定形狀，而只是由于底物的該學(xué)說(shuō)認(rèn)為酶表面并沒(méi)有一種與底物互補(bǔ)的固定形狀，而只是由于底

18、物的 誘導(dǎo)才形成了互補(bǔ)形狀誘導(dǎo)才形成了互補(bǔ)形狀. . 24 l 降低反應(yīng)的活化能（降低反應(yīng)的活化能（activation energyactivation energy） 活化能活化能: :在一定溫度下一摩爾底物全部進(jìn)入活化態(tài)所需要的自在一定溫度下一摩爾底物全部進(jìn)入活化態(tài)所需要的自 由能，單位是由能，單位是KJ/mol.KJ/mol. （增加溫度、加入催化劑降低反應(yīng)活化能）（增加溫度、加入催化劑降低反應(yīng)活化能） 酶促反應(yīng)：酶促反應(yīng)：E + S = ES = ESE + S = ES = ES* * EP EP E + P E + P 非酶促反應(yīng)：非酶促反應(yīng)： 3.3 3.3 酶作用高效率的機(jī)制

19、酶作用高效率的機(jī)制 n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, ,從而起到提高反應(yīng)速度的作用從而起到提高反應(yīng)速度的作用 25 過(guò)渡態(tài)過(guò)渡態(tài) 26 n 中間產(chǎn)物學(xué)說(shuō)中間產(chǎn)物學(xué)說(shuō) E+S = E-S = E-S P + E P + E 許多實(shí)驗(yàn)事實(shí)證明了許多實(shí)驗(yàn)事實(shí)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)合物形成的速率復(fù)合物形成的速率 與酶和底物的性質(zhì)有關(guān)。與酶和底物的性質(zhì)有關(guān)。 （電子顯微鏡的觀察結(jié)果、（電子顯微鏡的觀察結(jié)果、X-X-射線晶體結(jié)構(gòu)分析、酶與底物反射線晶體結(jié)構(gòu)分析、酶與底物反 應(yīng)前后光譜特性分析、酶的溶解度變化、酶與底物的共沉降，獲應(yīng)前后光譜特

20、性分析、酶的溶解度變化、酶與底物的共沉降，獲 得得ESES復(fù)合物結(jié)晶）復(fù)合物結(jié)晶） 27 四四 酸堿催化酸堿催化 三三 共價(jià)催化共價(jià)催化 一一 鄰近效應(yīng)和定向效應(yīng)鄰近效應(yīng)和定向效應(yīng) 二二 酶使底物分子中的敏感鍵發(fā)生變形酶使底物分子中的敏感鍵發(fā)生變形 28 4 4 酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué) 酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)：酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)：研究酶促反應(yīng)速度及其影響因素。研究酶促反應(yīng)速度及其影響因素。 反應(yīng)速度：反應(yīng)速度：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)底物的減少量或產(chǎn)物的增加量，單位時(shí)間內(nèi)底物的減少量或產(chǎn)物的增加量， 常用初速度來(lái)衡量。常用初速度來(lái)衡量。 4.1 概念概念 初速度初速度 酶促反應(yīng)速度逐漸降低酶促反應(yīng)速度逐漸降低 酶

21、促反應(yīng)的時(shí)間進(jìn)展曲線酶促反應(yīng)的時(shí)間進(jìn)展曲線 30 19611961年，提出用年，提出用“國(guó)際單位國(guó)際單位”（IUIU）表示酶活力，）表示酶活力， 即：即：1 1 個(gè)酶活力單位，是指在個(gè)酶活力單位，是指在特定條件特定條件下，下，1 1分鐘內(nèi)能催化減少分鐘內(nèi)能催化減少1 1微摩爾底物或微摩爾底物或 轉(zhuǎn)化生成轉(zhuǎn)化生成1 1微摩爾產(chǎn)物的微摩爾產(chǎn)物的酶量酶量。(25(25 C,C,最適底物濃度和最適最適底物濃度和最適pHpH） 1IU=1IU= mol/minmol/min 1972 1972年，提出新的酶活力國(guó)際單位：最適條件下，每秒鐘能催化年，提出新的酶活力國(guó)際單位：最適條件下，每秒鐘能催化1mol

22、1mol底物底物 轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物所需的酶量，定為轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物所需的酶量，定為1Kat=1mol/s 1Kat=1mol/s 所以：所以：1Kat=6X101Kat=6X107 7 IU IU 1IU=16.671IU=16.67 1010kat kat 酶活性測(cè)定酶活性測(cè)定 31 底物濃度底物濃度SS 酶濃度酶濃度EE 反應(yīng)溫度反應(yīng)溫度 反應(yīng)反應(yīng)pHpH 抑制劑抑制劑 激活劑激活劑 4.2 4.2 影響酶促反應(yīng)速度的因素影響酶促反應(yīng)速度的因素 32 4.2.1 底物濃度對(duì)酶促反應(yīng)速度的影響底物濃度對(duì)酶促反應(yīng)速度的影響 v Vm 0.3 0.2 Vm 2 0.1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 S

23、 SS與與v v關(guān)系：關(guān)系： 當(dāng)當(dāng)SS很低時(shí)，很低時(shí)，SS 與與v v 成比例成比例- - 一級(jí)反應(yīng)一級(jí)反應(yīng) 當(dāng)當(dāng)SS較高時(shí)，較高時(shí)，SS 與與v v 不成比例不成比例 當(dāng)當(dāng)SS很高時(shí)，很高時(shí)，SS ，v v不變不變-零級(jí)反應(yīng)零級(jí)反應(yīng) 33 S v Km Vm 2 v =（Vm/Km） S v=Vm=K2E 底物濃度對(duì)酶促反應(yīng)速度的影響底物濃度對(duì)酶促反應(yīng)速度的影響 V= Vmax S Km + S （一）矩形雙曲線：（一）矩形雙曲線： 34 ( (二二) )米米-曼氏方程曼氏方程 （Michaelis-Menten equation） V= Vmax S Km + S 1 1、米、米- -曼氏

24、方程解釋：曼氏方程解釋： 當(dāng)當(dāng)SSKmKm時(shí)，時(shí)，v=(Vmax/Km) S, v=(Vmax/Km) S, 即即v v 正比于正比于SS 當(dāng)當(dāng)SSKmKm時(shí)，時(shí)，v v Vmax, Vmax, 即即SS 而而v v不變不變 35 （三）（三） Km與與 Vmax的意義的意義 1、Km值等于最大反應(yīng)速度一半時(shí)的底物濃度；值等于最大反應(yīng)速度一半時(shí)的底物濃度； 2、 k2k3 時(shí)時(shí)Km可用來(lái)表示酶對(duì)底物的親和力大小，可用來(lái)表示酶對(duì)底物的親和力大小， Km與酶與酶 對(duì)底物親和力大小成反比；對(duì)底物親和力大小成反比； 3、 Km值是酶的特征性常數(shù)之一，值是酶的特征性常數(shù)之一， Km值范圍在值范圍在10-

25、6 10-2mol/L 4、 Vmax是酶完全被底物飽和時(shí)的反應(yīng)速度，與酶濃度呈正比；是酶完全被底物飽和時(shí)的反應(yīng)速度，與酶濃度呈正比； V= Vmax S Km + S 36 4.2.2 酶濃度對(duì)反應(yīng)速度的影響酶濃度對(duì)反應(yīng)速度的影響 反應(yīng)速度與酶濃度成正比：當(dāng)反應(yīng)速度與酶濃度成正比：當(dāng)SSE,E,式中式中KmKm可以可以 忽略不計(jì)。忽略不計(jì)。 k3ES Km + S =k3Ev= v S o 4.2.3 溫度對(duì)酶促反應(yīng)速度的影響溫度對(duì)酶促反應(yīng)速度的影響 4.2.4 pH對(duì)酶促反應(yīng)速度的影響對(duì)酶促反應(yīng)速度的影響 A B 4.2.5 抑制劑對(duì)酶促反應(yīng)速度的影響抑制劑對(duì)酶促反應(yīng)速度的影響 40 (一

26、一) 不可逆抑制（不可逆抑制（irreversible inhibition） 抑制劑與酶反應(yīng)中心的活性基團(tuán)以共價(jià)形式結(jié)合，從而抑制酶抑制劑與酶反應(yīng)中心的活性基團(tuán)以共價(jià)形式結(jié)合，從而抑制酶 活性。用透析、超濾等物理方法，不能除去抑制劑使酶活性恢復(fù)?；钚?。用透析、超濾等物理方法，不能除去抑制劑使酶活性恢復(fù)。 乙酰膽堿酯酶是羥基酶，與有機(jī)磷農(nóng)藥共價(jià)結(jié)合后失活，使興奮乙酰膽堿酯酶是羥基酶，與有機(jī)磷農(nóng)藥共價(jià)結(jié)合后失活，使興奮 性神經(jīng)遞質(zhì)乙酰膽堿不能及時(shí)清除降解，而是過(guò)量地積累引起中毒。性神經(jīng)遞質(zhì)乙酰膽堿不能及時(shí)清除降解，而是過(guò)量地積累引起中毒。 P X RO RO O +E-OHP O RO RO O

27、 E HX P O RO RO O E + N CH3 CHNOH E-OH N CH3 CHNO + P O OR OR + 有機(jī)磷化合物 羥基酶 磷?；?(失活) 解磷定 磷酰化酶 (失活) 43 競(jìng)爭(zhēng)性抑制的特點(diǎn)：競(jìng)爭(zhēng)性抑制的特點(diǎn)： a. I與與S分子結(jié)構(gòu)相似；分子結(jié)構(gòu)相似； b. Vmax 不變，表觀不變，表觀Km增大；增大； c.抑制程度取決于抑制程度取決于I與與E的親和力的親和力 ，以及，以及I和和S的相對(duì)的相對(duì) 濃度比例。濃度比例。 44 在在可逆的競(jìng)爭(zhēng)性抑制可逆的競(jìng)爭(zhēng)性抑制中，抑制劑通常是酶的天然底物結(jié)構(gòu)上的類似物，中，抑制劑通常是酶的天然底物結(jié)構(gòu)上的類似物， 兩者競(jìng)爭(zhēng)酶的活

28、性中心。兩者競(jìng)爭(zhēng)酶的活性中心?；前奉愃幬锱c細(xì)菌二氫葉酸合成酶的底物之磺胺類藥物與細(xì)菌二氫葉酸合成酶的底物之 一對(duì)氨基苯甲酸的結(jié)構(gòu)相似，與其競(jìng)爭(zhēng)酶的活性中心，從而達(dá)到抑菌一對(duì)氨基苯甲酸的結(jié)構(gòu)相似，與其競(jìng)爭(zhēng)酶的活性中心，從而達(dá)到抑菌 的作用。的作用。 COOHH2NSO2NHRH2N 對(duì)氨基苯甲酸磺胺類藥物 對(duì)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 45 非競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑與酶的活性中心以外的必需基團(tuán)結(jié)合，形成非競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑與酶的活性中心以外的必需基團(tuán)結(jié)合，形成 EI 或或ESI復(fù)合物，結(jié)果不能進(jìn)一步形成產(chǎn)物復(fù)合物，結(jié)果不能進(jìn)一步形成產(chǎn)物P，于是使酶反應(yīng)受到抑，

29、于是使酶反應(yīng)受到抑 制，這種作用不能通過(guò)增加底物濃度的方法來(lái)消除。制，這種作用不能通過(guò)增加底物濃度的方法來(lái)消除。 46 無(wú)機(jī)離子：無(wú)機(jī)離子： 如如Mg+ 對(duì)磷?；D(zhuǎn)移酶，對(duì)磷?；D(zhuǎn)移酶，Cu+對(duì)一些氧化酶，對(duì)一些氧化酶，Cl-對(duì)淀粉對(duì)淀粉 酶有激活作用。酶有激活作用。 一些有機(jī)小分子一些有機(jī)小分子 如如Vit C，谷胱甘肽，巰基乙醇等對(duì)巰基酶有激活作用。，谷胱甘肽，巰基乙醇等對(duì)巰基酶有激活作用。 4.2.6 激活劑對(duì)酶促反應(yīng)速度的影響激活劑對(duì)酶促反應(yīng)速度的影響 47 終產(chǎn)物終產(chǎn)物 P 對(duì)途徑開(kāi)對(duì)途徑開(kāi) 頭和分支點(diǎn)上的關(guān)頭和分支點(diǎn)上的關(guān) 鍵酶活性的調(diào)節(jié)。鍵酶活性的調(diào)節(jié)。 字母字母e 表示酶。表示

30、酶。 + 表示激活，表示激活， - 表示抑制。表示抑制。 5.1 反饋控制反饋控制( feed Back) 5. 酶活性的調(diào)節(jié)酶活性的調(diào)節(jié) 48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 5.2 變構(gòu)調(diào)節(jié)變構(gòu)調(diào)節(jié) 0.110.11 49 變構(gòu)酶有特征性的變構(gòu)酶有特征性的S形動(dòng)力學(xué)曲線形動(dòng)力學(xué)曲線。變構(gòu)劑或底物濃度，在一定的范圍。變構(gòu)劑或底物濃度，在一定的范圍 里，一個(gè)比較小的變化就會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)速度顯著的改變，因此更具可調(diào)節(jié)性。里，一個(gè)比較小的變化就會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)速度顯著的改變，因此更具可調(diào)節(jié)性。 變構(gòu)酶通常是關(guān)鍵酶變構(gòu)酶通常是關(guān)鍵酶，催化代謝途徑中的非平衡反應(yīng)，或稱不可逆反，催化代謝途徑中的非平衡反應(yīng)，或稱不可逆反 應(yīng)。這些酶一般處在途徑的開(kāi)始階段或分支點(diǎn)上，通過(guò)反饋控制來(lái)調(diào)節(jié)。應(yīng)。這些酶一般處在途徑的開(kāi)始階段或分支點(diǎn)上，通過(guò)反饋控制來(lái)調(diào)節(jié)。 調(diào)節(jié)亞基與催化亞基分開(kāi)，彼此獨(dú)立的，稱調(diào)節(jié)亞基與催化亞基分開(kāi)，彼此獨(dú)立的，稱異促變構(gòu)異促變構(gòu)。變構(gòu)劑與底物。變構(gòu)劑與底物 結(jié)合在同一個(gè)亞基上，稱結(jié)合在同一個(gè)亞基上，稱同促變構(gòu)同促變構(gòu)。 50 又稱酶的共價(jià)修飾，又稱酶的共價(jià)修飾， 有磷酸化有磷酸化/脫磷酸，脫磷酸， 腺苷酰化腺苷?；?脫腺苷酰脫腺苷酰 等形式。酶的活性等形式。酶的活性 在兩種狀態(tài)之間變化。在兩種狀態(tài)之間變化。 這個(gè)化學(xué)修飾過(guò)程也這個(gè)化