王鏡巖 生物化學(xué) 經(jīng)典課件 4酶通論 考研必備 學(xué)生物化學(xué)必備

1、第第8 8章章 酶通論酶通論一一、酶的特性酶的特性 （一）什么是酶？（一）什么是酶？ 酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的一類(lèi)具有催化功能的生物酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的一類(lèi)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Biocatalysts 。 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)。 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。 在酶的催化下發(fā)生化學(xué)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。（二）酶和一般催化劑的共性（二）酶和一般催化劑的共性 1 1，用量少而催化效率高；，用量少而催化效

2、率高； 2 2，它能夠改變化學(xué)反應(yīng)的速度，但是不，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。能改變化學(xué)反應(yīng)平衡。 3 3，酶能夠穩(wěn)定底物形成的過(guò)渡狀態(tài)，降，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。低反應(yīng)的活化能，從而加速反應(yīng)的進(jìn)行。一一、酶的特性酶的特性（三）酶催化作用特性：（三）酶催化作用特性：高效率、專(zhuān)一性、可調(diào)控高效率、專(zhuān)一性、可調(diào)控 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。 例如：過(guò)氧化氫分解例如：過(guò)氧化氫分解 2 2H H2 2O O2 2 2H 2H2 2O + OO + O2 2 用

3、用Fe+ Fe+ 催化，效率為催化，效率為6 6* *1010-4-4 mol/mol.Smol/mol.S，而用而用過(guò)氧化氫酶催化，效率為過(guò)氧化氫酶催化，效率為6 6* *10106 6 mol/mol.Smol/mol.S。 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高效性高效性一一、酶的特性酶的特性 酶的專(zhuān)一性酶的專(zhuān)一性 Specificity 又稱為特異性，是指酶在催化生化反應(yīng)又稱為特異性，是指酶在催化生化反應(yīng)時(shí)對(duì)底物的選擇性時(shí)對(duì)底物的選擇性2 2、專(zhuān)一性或選擇性、專(zhuān)一性或選

4、擇性一一、酶的特性酶的特性（三）酶催化作用特性（三）酶催化作用特性 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，水溶液中進(jìn)行，反應(yīng)溫度范圍為反應(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，將引高溫或其它苛刻的物理或化學(xué)條件，將引起酶的失活（不穩(wěn)定性）。起酶的失活（不穩(wěn)定性）。3 3反應(yīng)條件溫和，容易失活反應(yīng)條件溫和，容易失活（三）酶催化作用特性（三）酶催化作用特性一一、酶的特性酶的特性4.4.酶活力可調(diào)節(jié)控制酶活力可調(diào)節(jié)控制 如抑制劑調(diào)節(jié)、共價(jià)修飾調(diào)節(jié)、反如抑制劑調(diào)節(jié)、共價(jià)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

5、制等。5.5.某些酶催化活力與輔酶、輔基某些酶催化活力與輔酶、輔基及金屬離子有關(guān)。及金屬離子有關(guān)。（三）酶催化作用特性（三）酶催化作用特性一一、酶的特性酶的特性二二、酶的化學(xué)本質(zhì)及其組成酶的化學(xué)本質(zhì)及其組成（一）（一）Enzyme的化學(xué)本質(zhì)的化學(xué)本質(zhì) Enzyme的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)，具有蛋白質(zhì)相同的理化性質(zhì)。的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)，具有蛋白質(zhì)相同的理化性質(zhì)。（二）（二）Enzyme的組成和分類(lèi)的組成和分類(lèi) 1、簡(jiǎn)單蛋白質(zhì)：如脲酶、蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶及核糖核酸酶等。、簡(jiǎn)單蛋白質(zhì)：如脲酶、蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶及核糖核酸酶等。 2、綴合蛋白質(zhì)：蛋白質(zhì)部分，又叫酶蛋白、綴合蛋白質(zhì)：蛋白質(zhì)部分，又叫酶

6、蛋白 非蛋白質(zhì)部分，又叫輔助因子非蛋白質(zhì)部分，又叫輔助因子 全酶全酶 = 酶蛋白酶蛋白+輔助因子輔助因子 如鐵黃素蛋白如鐵黃素蛋白 酶蛋白的功能：決定酶反應(yīng)的專(zhuān)一性酶蛋白的功能：決定酶反應(yīng)的專(zhuān)一性 輔助因子的功能：直接對(duì)電子、原子或某些化學(xué)基團(tuán)起傳遞作用。輔助因子的功能：直接對(duì)電子、原子或某些化學(xué)基團(tuán)起傳遞作用。 （三）根據(jù)酶蛋白分子的特點(diǎn)分（三）根據(jù)酶蛋白分子的特點(diǎn)分 1、單體酶：一條多肽鏈組成的酶，如溶菌酶、胰蛋白酶；、單體酶：一條多肽鏈組成的酶，如溶菌酶、胰蛋白酶； 2、寡聚酶：由兩個(gè)或兩個(gè)以上的亞基組成的酶，如磷酸化酶、寡聚酶：由兩個(gè)或兩個(gè)以上的亞基組成的酶，如磷酸化酶a ； 3、多酶

7、復(fù)合體：是幾種酶靠非共價(jià)鍵彼此嵌合而成，如脂肪酸合、多酶復(fù)合體：是幾種酶靠非共價(jià)鍵彼此嵌合而成，如脂肪酸合成酶復(fù)合體；成酶復(fù)合體；二二、酶的化學(xué)本質(zhì)及其組成酶的化學(xué)本質(zhì)及其組成 （四）（四）Enzyme的輔助因子（的輔助因子（324頁(yè)）頁(yè)） 1、輔酶：與酶蛋白松弛結(jié)合的輔助因子，可用透析方法除去；、輔酶：與酶蛋白松弛結(jié)合的輔助因子，可用透析方法除去； 2、輔基：以共價(jià)鍵和酶蛋白較牢固地結(jié)合在一起，不容易用透析、輔基：以共價(jià)鍵和酶蛋白較牢固地結(jié)合在一起，不容易用透析方法除去，如細(xì)胞色素氧化酶與鐵卟啉輔基。方法除去，如細(xì)胞色素氧化酶與鐵卟啉輔基。三、酶的命名及分類(lèi)三、酶的命名及分類(lèi) (1)(1)習(xí)

8、慣命名法習(xí)慣命名法（1961年以前）年以前） : : 1,1,根據(jù)其催化底物來(lái)命名；根據(jù)其催化底物來(lái)命名； 2,2,根據(jù)所催化反應(yīng)的性質(zhì)來(lái)命名；根據(jù)所催化反應(yīng)的性質(zhì)來(lái)命名； 3,3,結(jié)合上述兩個(gè)原則來(lái)命名，結(jié)合上述兩個(gè)原則來(lái)命名， 4,4,有時(shí)在這些命名基礎(chǔ)上加上酶的來(lái)源或其它有時(shí)在這些命名基礎(chǔ)上加上酶的來(lái)源或其它特點(diǎn)。特點(diǎn)。 如如 淀粉酶、蛋白酶、水解酶、胃蛋白酶等。淀粉酶、蛋白酶、水解酶、胃蛋白酶等。（一）酶的命名（一）酶的命名(2)(2)國(guó)際系統(tǒng)命名法國(guó)際系統(tǒng)命名法 國(guó)際酶學(xué)會(huì)議國(guó)際酶學(xué)會(huì)議1961年提出的一個(gè)新的系統(tǒng)命名及系統(tǒng)分類(lèi)的年提出的一個(gè)新的系統(tǒng)命名及系統(tǒng)分類(lèi)的原則，規(guī)定每一種酶

9、有一個(gè)系統(tǒng)名稱和習(xí)慣名稱。原則，規(guī)定每一種酶有一個(gè)系統(tǒng)名稱和習(xí)慣名稱。 系統(tǒng)名稱包括底物名稱、構(gòu)型、反應(yīng)性質(zhì)，最后加一系統(tǒng)名稱包括底物名稱、構(gòu)型、反應(yīng)性質(zhì)，最后加一個(gè)酶字。個(gè)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 + + 丙氨酸丙氨酸 三、酶的命名及分類(lèi)三、酶的命名及分類(lèi)（一）酶的命名（一）酶的命名三、酶的命名及分類(lèi)三、酶的命名及分類(lèi)（二）酶的分類(lèi)（二）酶的分類(lèi)“國(guó)際系統(tǒng)分類(lèi)法及編號(hào)國(guó)際系統(tǒng)分類(lèi)

10、法及編號(hào)” （ 240頁(yè)）頁(yè)） 將所有的酶促反應(yīng)按反應(yīng)性質(zhì)分為六大類(lèi)，每一大類(lèi)又分為若干個(gè)亞將所有的酶促反應(yīng)按反應(yīng)性質(zhì)分為六大類(lèi)，每一大類(lèi)又分為若干個(gè)亞類(lèi)和亞亞類(lèi)，分別用類(lèi)和亞亞類(lèi)，分別用1、2、3、4、5、 編號(hào)。編號(hào)。 所以每一個(gè)酶的分類(lèi)編號(hào)由四個(gè)數(shù)字組成，數(shù)字間用所以每一個(gè)酶的分類(lèi)編號(hào)由四個(gè)數(shù)字組成，數(shù)字間用“” 隔開(kāi)，編隔開(kāi)，編號(hào)之前冠以號(hào)之前冠以EC（Enzyme Commision)。1、氧化還原酶類(lèi)、氧化還原酶類(lèi) 如：乳酸脫氫酶：如：乳酸脫氫酶： EC1.1.1.272、轉(zhuǎn)移酶類(lèi)、轉(zhuǎn)移酶類(lèi) 如：谷丙轉(zhuǎn)氨酶：如：谷丙轉(zhuǎn)氨酶： EC2.6.1.23、水解酶類(lèi)、水解酶類(lèi) 如：亮氨酸氨肽

11、酶：如：亮氨酸氨肽酶： EC3.4.1.14、裂合酶類(lèi)、裂合酶類(lèi) 如：醛縮酶：如：醛縮酶： EC4.1.2.7 5、異構(gòu)酶類(lèi)、異構(gòu)酶類(lèi) 6、合成酶類(lèi)、合成酶類(lèi) 或連接酶類(lèi)或連接酶類(lèi) 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)。 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。 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)：(1) (1) 水解酶水解酶 hydrolasehydrolaseH2OCOOCH2CH3RRCOOHCH3CH2OH（二）酶的分類(lèi)（二）酶的分類(lèi)三、酶的命名及分類(lèi)三、酶的命名及

12、分類(lèi) 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)。 主要包括脫氫酶主要包括脫氫酶(dehydrogenase)(dehydrogenase)和氧化酶和氧化酶(Oxidase)(Oxidase)。 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)。(2) (2) 氧化氧化- -還原酶還原酶 OxidoreductaseOxidoreductaseCH3CHCOOHOHNAD+H+CH3CCOOHONADH（二）酶的分類(lèi)（二）酶的分類(lèi)三、酶的命名及分類(lèi)三、酶的命名及分類(lèi) 轉(zhuǎn)移酶催化基團(tuán)轉(zhuǎn)移反應(yīng)，即將一個(gè)底物分子轉(zhuǎn)移酶催化

13、基團(tuán)轉(zhuǎn)移反應(yīng)，即將一個(gè)底物分子的基團(tuán)或原子轉(zhuǎn)移到另一個(gè)底物的分子上。的基團(tuán)或原子轉(zhuǎn)移到另一個(gè)底物的分子上。例如，例如， 谷丙轉(zhuǎn)氨酶催化的氨基轉(zhuǎn)移反應(yīng)。谷丙轉(zhuǎn)氨酶催化的氨基轉(zhuǎn)移反應(yīng)。(3) (3) 轉(zhuǎn)移酶轉(zhuǎn)移酶 TransferaseTransferase（二）酶的分類(lèi)（二）酶的分類(lèi)三、酶的命名及分類(lèi)三、酶的命名及分類(lèi) 裂合酶催化從底物分子中移去一個(gè)基團(tuán)或裂合酶催化從底物分子中移去一個(gè)基團(tuán)或原子形成雙鍵的反應(yīng)及其逆反應(yīng)。原子形成雙鍵的反應(yīng)及其逆反應(yīng)。 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。 例如，例如，脫羧酶脫羧酶(4) (4) 裂合酶裂合酶 LyaseLyase（

14、二）酶的分類(lèi)（二）酶的分類(lèi)三、酶的命名及分類(lèi)三、酶的命名及分類(lèi) 異構(gòu)酶催化各種同分異構(gòu)體的相互轉(zhuǎn)化，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(guò)程。即底物分子內(nèi)基團(tuán)或原子的重排過(guò)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)。(5) (5) 異構(gòu)酶異構(gòu)酶 IsomeraseIsomeraseOCH2OHOHOHOHOHOCH2OHCH2OHOHOHOH（二）酶的分類(lèi)（二）酶的分類(lèi)三、酶的命名及分類(lèi)三、酶的命名及分類(lèi) 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-N C-N 以及以及C-S C-S 鍵

15、的形成反應(yīng)。這類(lèi)反應(yīng)必須與鍵的形成反應(yīng)。這類(lèi)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)。 A + B + ATP + H-O-H =A A + B + ATP + H-O-H =A B + ADP +Pi B + ADP +Pi 例如，丙酮酸羧化酶催化的反應(yīng)。例如，丙酮酸羧化酶催化的反應(yīng)。 丙酮酸丙酮酸 + CO + CO2 2 草酰乙酸草酰乙酸(6) (6) 合成酶合成酶 Ligase or SynthetaseLigase or Synthetase（二）酶的分類(lèi)（二）酶的分類(lèi)三、酶的命名及分類(lèi)三、酶的命名及分類(lèi) 核酸酶是唯一的非蛋白酶。它是一類(lèi)特殊的核酸酶是唯一的非蛋白酶。

16、它是一類(lèi)特殊的RNARNA，能夠催化能夠催化RNARNA分子中的磷酸酯鍵的水解及其逆反分子中的磷酸酯鍵的水解及其逆反應(yīng)。應(yīng)。(7) (7) 核酸酶（催化核酸）核酸酶（催化核酸） ribozymeribozyme33333333335555555555BBBBBPPP+POHPPBBBBPPPPPBP（二）酶的分類(lèi)（二）酶的分類(lèi)三、酶的命名及分類(lèi)三、酶的命名及分類(lèi)四、酶的結(jié)構(gòu)及四、酶的結(jié)構(gòu)及催化作用機(jī)制催化作用機(jī)制 1 1結(jié)合部位結(jié)合部位 Binding siteBinding site 酶分子中與底物結(jié)合的部位或區(qū)域一般稱為結(jié)合部位。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。（一）酶分子

17、的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（一）酶分子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)2 2催化部位催化部位 catalytic sitecatalytic siten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。n通常將酶的結(jié)合部位和催化部位總稱為酶的活性部位或活通常將酶的結(jié)合部位和催化部位總稱為酶的活性部位或活性中心。性中心。n結(jié)合部位決定酶的專(zhuān)一性，結(jié)合部位決定酶的專(zhuān)一性，n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)。 酶分子中存在著一些可以與其他分子發(fā)生某種程度的酶分子中存在著一些可以與其他分子發(fā)生某種程度的結(jié)合的部位，從而引起酶分子空間構(gòu)象的變化，對(duì)酶結(jié)合的部位，從而引

18、起酶分子空間構(gòu)象的變化，對(duì)酶起激活或抑制作用。起激活或抑制作用。3 3調(diào)控部位調(diào)控部位 Regulatory siteRegulatory site（一）酶分子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（一）酶分子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)四、酶的結(jié)構(gòu)及四、酶的結(jié)構(gòu)及催化作用機(jī)制催化作用機(jī)制 (1) (1) 反應(yīng)專(zhuān)一性反應(yīng)專(zhuān)一性 酶一般只能選擇性地催化一種或一類(lèi)相同類(lèi)型的化學(xué)酶一般只能選擇性地催化一種或一類(lèi)相同類(lèi)型的化學(xué)反應(yīng)。反應(yīng)。（二）（二） 酶催化反應(yīng)的專(zhuān)一性酶催化反應(yīng)的專(zhuān)一性四、酶的結(jié)構(gòu)及四、酶的結(jié)構(gòu)及催化作用機(jī)制催化作用機(jī)制 (2) (2) 底物專(zhuān)一性底物專(zhuān)一性n一種酶只能作用于某一種或某一類(lèi)結(jié)構(gòu)性質(zhì)相似的物一種酶只能作用于某一種或

19、某一類(lèi)結(jié)構(gòu)性質(zhì)相似的物質(zhì)。質(zhì)。 結(jié)構(gòu)專(zhuān)一性結(jié)構(gòu)專(zhuān)一性A、絕對(duì)專(zhuān)一性、絕對(duì)專(zhuān)一性n有些酶對(duì)底物的要求非常嚴(yán)格，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。這只作用于一個(gè)特定的底物。這種專(zhuān)一性稱為絕對(duì)專(zhuān)一性種專(zhuān)一性稱為絕對(duì)專(zhuān)一性（Absolute specificity)。B、相對(duì)專(zhuān)一性、相對(duì)專(zhuān)一性 立體化學(xué)專(zhuān)一性立體化學(xué)專(zhuān)一性 有些酶的作用對(duì)象不是一種底物，而是有些酶的作用對(duì)象不是一種底物，而是一類(lèi)化合物或一類(lèi)化學(xué)鍵。這種專(zhuān)一性一類(lèi)化合物或一類(lèi)化學(xué)鍵。這種專(zhuān)一性稱為相對(duì)專(zhuān)一性稱為相對(duì)專(zhuān)一性(Relative Specificity)。 包括族包括族(group)專(zhuān)一性。專(zhuān)一性。如如 -葡

20、萄糖苷葡萄糖苷酶，催化由酶，催化由 -葡萄糖所構(gòu)成的糖苷水解，葡萄糖所構(gòu)成的糖苷水解，但對(duì)于糖苷的另一端沒(méi)有嚴(yán)格要求。但對(duì)于糖苷的另一端沒(méi)有嚴(yán)格要求。 和鍵和鍵(Bond)專(zhuān)一性。如酯酶催化酯的水專(zhuān)一性。如酯酶催化酯的水解，對(duì)于酯兩端的基團(tuán)沒(méi)有嚴(yán)格的要求。解，對(duì)于酯兩端的基團(tuán)沒(méi)有嚴(yán)格的要求。B、相對(duì)專(zhuān)一性、相對(duì)專(zhuān)一性 立體化學(xué)專(zhuān)一性立體化學(xué)專(zhuān)一性 酶的一個(gè)重要特性是能專(zhuān)一性地與手性酶的一個(gè)重要特性是能專(zhuān)一性地與手性底物結(jié)合并催化這類(lèi)底物發(fā)生反應(yīng)。底物結(jié)合并催化這類(lèi)底物發(fā)生反應(yīng)。 例如，淀粉酶只能選擇性地水解例如，淀粉酶只能選擇性地水解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

21、I、光學(xué)專(zhuān)一性、光學(xué)專(zhuān)一性 O Optical Specificityptical SpecificityStereochemical SpecificityStereochemical Specificity、幾何專(zhuān)一性幾何專(zhuān)一性 有些酶只能選擇性催化某種幾何異構(gòu)體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)催化底物的反應(yīng)，而對(duì)另一種構(gòu)型則無(wú)催化作用。作用。 如延胡索酸水合酶只能催化延胡索酸水如延胡索酸水合酶只能催化延胡索酸水合生成蘋(píng)果酸，對(duì)馬來(lái)酸則不起作用。合生成蘋(píng)果酸，對(duì)馬來(lái)酸則不起作用。geometrical specificitygeometrical speci

22、ficity 立體化學(xué)專(zhuān)一性立體化學(xué)專(zhuān)一性Stereochemical SpecificityStereochemical Specificity( (三三) ) 酶作用專(zhuān)一性的機(jī)制酶作用專(zhuān)一性的機(jī)制 酶分子活性中心部位，一般都含有多個(gè)具有催化活酶分子活性中心部位，一般都含有多個(gè)具有催化活性的手性中心，這些手性中心對(duì)底物分子構(gòu)型取向性的手性中心，這些手性中心對(duì)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)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。行。 酶能夠區(qū)分對(duì)稱分子中等價(jià)的潛手性基團(tuán)。酶能夠區(qū)分對(duì)稱分子中等價(jià)的潛手性基團(tuán)。 (a)(a)“三點(diǎn)結(jié)合三點(diǎn)結(jié)合”的催化理論的催

23、化理論。認(rèn)為酶與底物的結(jié)。認(rèn)為酶與底物的結(jié)合處至少有三個(gè)點(diǎn)，而且只有一種情況是完全結(jié)合合處至少有三個(gè)點(diǎn)，而且只有一種情況是完全結(jié)合的形式。只有這種情況下，不對(duì)稱催化作用才能實(shí)的形式。只有這種情況下，不對(duì)稱催化作用才能實(shí)現(xiàn)?，F(xiàn)。四、酶的結(jié)構(gòu)及四、酶的結(jié)構(gòu)及催化作用機(jī)制催化作用機(jī)制 （b b）鎖鑰學(xué)說(shuō)：）鎖鑰學(xué)說(shuō)：認(rèn)為整個(gè)酶分認(rèn)為整個(gè)酶分子的天然構(gòu)象是具有剛性結(jié)構(gòu)的，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)一把鎖物的結(jié)合如同一把鑰匙對(duì)一把鎖一樣一樣 （c c）誘導(dǎo)契合學(xué)說(shuō)：）誘導(dǎo)契合學(xué)說(shuō)：該學(xué)說(shuō)認(rèn)為酶表面并沒(méi)該學(xué)說(shuō)認(rèn)為酶表面并沒(méi)有

24、一種與底物互補(bǔ)的固定形狀，而只是由于底有一種與底物互補(bǔ)的固定形狀，而只是由于底物的誘導(dǎo)才形成了互補(bǔ)形狀。物的誘導(dǎo)才形成了互補(bǔ)形狀。（四）酶作用高效率的機(jī)制（四）酶作用高效率的機(jī)制 1 1，中間產(chǎn)物學(xué)說(shuō)，中間產(chǎn)物學(xué)說(shuō) 在酶催化的反應(yīng)中，第一步是酶與底物形成在酶催化的反應(yīng)中，第一步是酶與底物形成酶底物中間復(fù)合物。當(dāng)?shù)孜锓肿釉诿缸饔孟旅傅孜镏虚g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)物和發(fā)生化學(xué)變化后，中間復(fù)合物再分解成產(chǎn)物和酶。酶。 E + S = 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

25、存在。E ES S復(fù)合物形成的速率與酶和底物的性質(zhì)有關(guān)。復(fù)合物形成的速率與酶和底物的性質(zhì)有關(guān)。四、酶的結(jié)構(gòu)及四、酶的結(jié)構(gòu)及催化作用機(jī)制催化作用機(jī)制 酶促反應(yīng)：酶促反應(yīng)：E + S = ES = ESE + S = ES = ES EP EP E + P E + P 反應(yīng)方向反應(yīng)方向, , 即化學(xué)平衡方向即化學(xué)平衡方向, ,主要取決于反應(yīng)主要取決于反應(yīng)自由能變化自由能變化 H H 。 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。 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,從而起到從而起到提高反應(yīng)速度的作用提高反應(yīng)速度

26、的作用2. 2. 活化能降低活化能降低四、酶的結(jié)構(gòu)及四、酶的結(jié)構(gòu)及催化作用機(jī)制催化作用機(jī)制 （四）酶作用高效率的機(jī)制（四）酶作用高效率的機(jī)制 反應(yīng)過(guò)程中能的變化反應(yīng)過(guò)程中能的變化01234567891001234567Progress of reactionFree engergy 酶催化作用的本質(zhì)是酶的活性中心與底酶催化作用的本質(zhì)是酶的活性中心與底物分子通過(guò)短程非共價(jià)力物分子通過(guò)短程非共價(jià)力( (如氫鍵如氫鍵, ,離子離子鍵和疏水鍵等鍵和疏水鍵等) )的作用，形成的作用，形成E-SE-S反應(yīng)中反應(yīng)中間物，間物， 其結(jié)果使底物的價(jià)鍵狀態(tài)發(fā)生形變或極其結(jié)果使底物的價(jià)鍵狀態(tài)發(fā)生形變或極化，起到激活

27、底物分子和降低過(guò)渡態(tài)活化，起到激活底物分子和降低過(guò)渡態(tài)活化能作用?；茏饔?。 五、酶活力的測(cè)定和分離純化五、酶活力的測(cè)定和分離純化 1、酶活力與酶反應(yīng)速度：、酶活力與酶反應(yīng)速度： 活力越高，酶催化的反應(yīng)速度越活力越高，酶催化的反應(yīng)速度越快快 2、Enzyme的活力單位（的活力單位（U，active unit） 1961年國(guó)際酶學(xué)會(huì)議規(guī)定：年國(guó)際酶學(xué)會(huì)議規(guī)定：1個(gè)酶活力單位，是指在特定個(gè)酶活力單位，是指在特定條件下（溫度為條件下（溫度為25C，pH及底物濃度等均為最適條件），及底物濃度等均為最適條件），在在1分鐘內(nèi)能轉(zhuǎn)化分鐘內(nèi)能轉(zhuǎn)化1微摩爾微摩爾 ( mol) 底物的酶量，或是轉(zhuǎn)化底物底物的酶量

28、，或是轉(zhuǎn)化底物中中1微摩爾的有關(guān)基團(tuán)的酶量微摩爾的有關(guān)基團(tuán)的酶量。 3、Enzyme的比活力的比活力(specific activity) 比活力的大小，也就是酶含量的大小，比活力的大小，也就是酶含量的大小，即每毫克蛋白所即每毫克蛋白所具有的酶活力具有的酶活力，一般用，一般用“單位單位/毫克蛋白毫克蛋白(U/mg)”來(lái)表示。來(lái)表示。（一）（一）EnzymeEnzyme活力的測(cè)定活力的測(cè)定 Enzyme的分離提純的分離提純 1、 選材；選材； 2、破碎；、破碎； 3、抽提；、抽提； 4、分離及提純；、分離及提純； 5、結(jié)晶；、結(jié)晶； 6、保存。、保存。 整個(gè)過(guò)程注意酶蛋白的變性與失活。整個(gè)過(guò)程注

29、意酶蛋白的變性與失活。五、酶活力的測(cè)定和分離純化五、酶活力的測(cè)定和分離純化 （二）（二）EnzymeEnzyme分離和純化分離和純化六、核酶（六、核酶（339339頁(yè)）頁(yè)） 核酶核酶(Ribozyme)Cech 和和Altman發(fā)現(xiàn)核酸分子也有酶活性，從根本上改變了以往認(rèn)為只發(fā)現(xiàn)核酸分子也有酶活性，從根本上改變了以往認(rèn)為只有蛋白質(zhì)才具有催化功能的概念。由此，有蛋白質(zhì)才具有催化功能的概念。由此， Cech 和和Altman獲得了獲得了1989年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。意義：意義：1、作為、作為RNA的限制性內(nèi)切酶的限制性內(nèi)切酶 2、作為抗病因子、作為抗病因子 3、生命起源的探索、生命起

30、源的探索八、酶工程簡(jiǎn)介八、酶工程簡(jiǎn)介以上內(nèi)容以自學(xué)為主，尤以核酶為重要。以上內(nèi)容以自學(xué)為主，尤以核酶為重要。七、抗體酶七、抗體酶 抗體酶抗體酶(Abzyme) 1986年美國(guó)年美國(guó)Science周刊發(fā)表了來(lái)自周刊發(fā)表了來(lái)自Lerner和和Schultz的有關(guān)具有的有關(guān)具有酶催化性質(zhì)的抗體研究報(bào)告。酶催化性質(zhì)的抗體研究報(bào)告。 意義：利用抗體酶專(zhuān)一性地破壞病毒蛋白質(zhì)以及清除體內(nèi)意義：利用抗體酶專(zhuān)一性地破壞病毒蛋白質(zhì)以及清除體內(nèi)“垃圾垃圾”如如血管凝快等。還可用于可卡因吸毒患者的治療和減輕癌癥治療的副作用。血管凝快等。還可用于可卡因吸毒患者的治療和減輕癌癥治療的副作用。在制藥工業(yè)，立體專(zhuān)一性的抗體酶

31、有助于解決令人頭痛的對(duì)映體拆分的在制藥工業(yè)，立體專(zhuān)一性的抗體酶有助于解決令人頭痛的對(duì)映體拆分的難題難題第九章第九章 酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)1、化學(xué)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)：了解反應(yīng)速率及其測(cè)定、反應(yīng)分子數(shù)、化學(xué)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)：了解反應(yīng)速率及其測(cè)定、反應(yīng)分子數(shù)和反應(yīng)級(jí)數(shù)、各級(jí)反應(yīng)的特征（和反應(yīng)級(jí)數(shù)、各級(jí)反應(yīng)的特征（351頁(yè)）。頁(yè)）。2、什么叫酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)？、什么叫酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)？(Kinetics of enzyme-catalyzed reaction ) 酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)是研究酶促反應(yīng)的速度以及影是研究酶促反應(yīng)的速度以及影響此速度的各種因素的科學(xué)，是酶工程研究中的一響此速度的各種因素的科學(xué)

32、，是酶工程研究中的一個(gè)重要內(nèi)容。個(gè)重要內(nèi)容。一、化學(xué)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)一、化學(xué)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)二、底物濃度對(duì)酶反應(yīng)速度的影響二、底物濃度對(duì)酶反應(yīng)速度的影響1 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n在低底物濃度時(shí)在低底物濃度時(shí), , 反應(yīng)速度反應(yīng)速度與底物濃度成正比，表現(xiàn)為一與底物濃度成正比，表現(xiàn)為一級(jí)反應(yīng)特征。級(jí)反應(yīng)特征。n當(dāng)?shù)孜餄舛冗_(dá)到一定值，幾當(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，乎所有的酶都與底物結(jié)合后，反應(yīng)速度達(dá)到最大值（反應(yīng)速度達(dá)到最大值（V Vmaxmax），），此時(shí)再增加底物濃度，反應(yīng)速此時(shí)再增加底物濃度，反應(yīng)速度不再增加，表現(xiàn)為零級(jí)反應(yīng)。度不再增加，表現(xiàn)

33、為零級(jí)反應(yīng)。02468101214161820020406080100C oncentrationofS ubstrate(um ol/L)RateofReaction(v)酶被底物飽和現(xiàn)象和酶被底物飽和現(xiàn)象和“中間絡(luò)中間絡(luò)合物合物”假說(shuō)假說(shuō) k1 k2 E + S ES E + P k-12 2、酶促反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)方程式、酶促反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)方程式米氏學(xué)說(shuō)的提出米氏學(xué)說(shuō)的提出（1 1）19131913年年Michaelis Michaelis 和和 MentenMenten提出酶促動(dòng)力學(xué)的基本原理提出酶促動(dòng)力學(xué)的基本原理米氏方米氏方程程V=Vmax SKm + SnK Km m 即為米氏常數(shù)，即為

34、米氏常數(shù)，nV Vmaxmax為最大反應(yīng)速度為最大反應(yīng)速度n當(dāng)反應(yīng)速度等于最大速度一半當(dāng)反應(yīng)速度等于最大速度一半時(shí)時(shí), ,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)是反應(yīng)速度米氏常數(shù)是反應(yīng)速度為最大值的一半時(shí)的底物濃度。為最大值的一半時(shí)的底物濃度。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。二、底物濃度對(duì)酶反應(yīng)速度的影響二、底物濃度對(duì)酶反應(yīng)速度的影響When S is very low (Km), Vo=Vmax（2 2）米氏常數(shù)（）米氏常數(shù)（KmKm）的意義）的意義1、Km值是酶的特征

35、常數(shù)之一，跟只跟酶的性質(zhì)有關(guān)，而與酶的濃度值是酶的特征常數(shù)之一，跟只跟酶的性質(zhì)有關(guān)，而與酶的濃度無(wú)關(guān)（無(wú)關(guān)（359頁(yè)）。頁(yè)）。2、 Km值作為常數(shù)只是對(duì)一定的底物、一定的值作為常數(shù)只是對(duì)一定的底物、一定的pH、一定的溫度條件、一定的溫度條件而言，測(cè)定酶的而言，測(cè)定酶的Km值可以作為鑒別酶的一種手段。值可以作為鑒別酶的一種手段。3、1/ Km可以表示酶對(duì)底物親和力的大小，可以表示酶對(duì)底物親和力的大小，1/ Km越大，表明親和力越大，表明親和力越大，多底物酶有不同的越大，多底物酶有不同的 Km值，值， 最適底物的最適底物的Km值最小。值最小。4、 Km值與米氏方程的應(yīng)用值與米氏方程的應(yīng)用二、底物濃

36、度對(duì)酶反應(yīng)速度的影響二、底物濃度對(duì)酶反應(yīng)速度的影響2 2、酶促反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)方程式、酶促反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)方程式米氏學(xué)說(shuō)的提出米氏學(xué)說(shuō)的提出（3 3） 米氏常數(shù)的求法米氏常數(shù)的求法雙倒數(shù)作圖法（雙倒數(shù)作圖法（362362頁(yè)）頁(yè)） 1 1 K Km 1 1m 1 1 = = + + V V V Vmax S max S V VmaxmaxV=Vmax SKm + S二、底物濃度對(duì)酶反應(yīng)速度的影響二、底物濃度對(duì)酶反應(yīng)速度的影響2 2、酶促反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)方程式、酶促反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)方程式米氏學(xué)說(shuō)的提出米氏學(xué)說(shuō)的提出-4-202468100.00.20.40.60.81.01/S(1/mmol.L-1)1/v雙倒數(shù)

37、作圖法雙倒數(shù)作圖法斜率斜率=Km/Vmax-1/Km1/Vmax二、底物濃度對(duì)酶反應(yīng)速度的影響二、底物濃度對(duì)酶反應(yīng)速度的影響3 3、多底物的酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)、多底物的酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)E + A + B = EAB=E + P + Q 1、依次反應(yīng)機(jī)理、依次反應(yīng)機(jī)理 2、隨機(jī)機(jī)理、隨機(jī)機(jī)理 3、乒乓反應(yīng)機(jī)理、乒乓反應(yīng)機(jī)理三、三、 pHpH對(duì)酶反應(yīng)速度的影響對(duì)酶反應(yīng)速度的影響 在一定的在一定的pH pH 下下, , 酶具有最大的催酶具有最大的催化活性化活性, ,通常稱此通常稱此pH pH 為最適為最適 pHpH。2345678910020406080100pHRelativeActivity(%)四、

38、四、 溫度溫度對(duì)酶反應(yīng)速度的影響對(duì)酶反應(yīng)速度的影響 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, ,酶的酶的高級(jí)結(jié)構(gòu)將發(fā)生變化或變高級(jí)結(jié)構(gòu)將發(fā)生變化或變性，導(dǎo)致酶活性降低甚至性，導(dǎo)致酶活性降低甚至喪失。喪失。 因此大多數(shù)酶都有一個(gè)最因此大多數(shù)酶都有一個(gè)最適溫度。適溫度。 在最適溫度條在最適溫度條件下件下, ,反應(yīng)速度最大。反應(yīng)速度最大。102030405060708090020406080100TemperatureOCRelativeActivity(%)五、酶濃度五、酶濃度對(duì)酶反應(yīng)速度的影響對(duì)酶反應(yīng)速度的影響 如果底物

39、濃度足如果底物濃度足夠大，足以使酶飽夠大，足以使酶飽和，則反應(yīng)速度與和，則反應(yīng)速度與酶濃度成正比。酶濃度成正比。六、抑制劑對(duì)酶活性的影響六、抑制劑對(duì)酶活性的影響 使酶的活性降低或喪失的現(xiàn)象，稱為酶的抑制使酶的活性降低或喪失的現(xiàn)象，稱為酶的抑制作用。作用。 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。 酶的抑制劑一般具備兩個(gè)方面的特點(diǎn)：酶的抑制劑一般具備兩個(gè)方面的特點(diǎn)： a.a.在化學(xué)結(jié)構(gòu)上與被抑制的底物分子或底物的在化學(xué)結(jié)構(gòu)上與被抑制的底物分子或底物的過(guò)渡狀態(tài)相似。過(guò)渡狀態(tài)相似。 b.b.能夠與酶的活性中心以非共價(jià)或共價(jià)的方式能夠與酶的活性中心以非共價(jià)或

40、共價(jià)的方式形成比較穩(wěn)定的復(fù)合體或結(jié)合物。形成比較穩(wěn)定的復(fù)合體或結(jié)合物。抑制劑的作用方式抑制劑的作用方式 1. 1. 不可逆抑制不可逆抑制 抑制劑與酶反應(yīng)中心的活性基團(tuán)以共價(jià)形式結(jié)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，引起酶的永久性失活。合，引起酶的永久性失活。 2. 2. 可逆抑制可逆抑制 抑制劑與酶蛋白以非共價(jià)方式結(jié)合，引起酶活抑制劑與酶蛋白以非共價(jià)方式結(jié)合，引起酶活性暫時(shí)性喪失。抑制劑可以通過(guò)性暫時(shí)性喪失。抑制劑可以通過(guò)透析等方法透析等方法被被除去，并且能部分或全部恢復(fù)酶的活性。根椐除去，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，又可以分為兩類(lèi)抑制劑與酶結(jié)合的情況，又可

41、以分為兩類(lèi)六、抑制劑對(duì)酶活性的影響六、抑制劑對(duì)酶活性的影響(1) (1) 竟?fàn)幮砸种凭範(fàn)幮砸种?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)抑制劑與活性中心結(jié)合后，爭(zhēng)與酶活性中心結(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)中心之外，其結(jié)果是酶促反應(yīng)被抑底物被排斥在反應(yīng)中心之外，其結(jié)果是酶促反應(yīng)被抑制了。制了。 竟?fàn)幮砸种仆ǔ？梢酝ㄟ^(guò)增大底物濃度，即提高底物竟?fàn)幮砸种仆ǔ？梢酝ㄟ^(guò)增大底物濃度，即提高底物的競(jìng)爭(zhēng)能力來(lái)消除。的競(jìng)爭(zhēng)能力來(lái)消除。六、抑制劑對(duì)酶活性的影響六、抑制劑對(duì)酶活性的影響2. 2. 可逆抑制可逆抑制抑制劑的作

42、用方式抑制劑的作用方式(2) (2) 非竟?fàn)幮砸种品蔷範(fàn)幮砸种?酶可同時(shí)與底物及抑制劑結(jié)合，引起酶分子構(gòu)象變化，酶可同時(shí)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。由于這類(lèi)物質(zhì)并不是與底物競(jìng)爭(zhēng)并導(dǎo)至酶活性下降。由于這類(lèi)物質(zhì)并不是與底物競(jìng)爭(zhēng)與活性中心的結(jié)合，所以稱為非競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑。與活性中心的結(jié)合，所以稱為非競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑。 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，通常等，通常能與酶分子的調(diào)控部位中的能與酶分子的調(diào)控部位中的-SH-SH基團(tuán)作用，改變酶的空基團(tuán)作用，改變酶的空間構(gòu)象，引起非競(jìng)爭(zhēng)性抑制。間構(gòu)象，引

43、起非競(jìng)爭(zhēng)性抑制。六、抑制劑對(duì)酶活性的影響六、抑制劑對(duì)酶活性的影響抑制劑的作用方式抑制劑的作用方式2. 2. 可逆抑制可逆抑制可可逆逆抑抑制制作作用用的的動(dòng)動(dòng)力力學(xué)學(xué)特特征征 加入競(jìng)爭(zhēng)加入競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑性抑制劑后，后，K Km m 變大，酶變大，酶促反應(yīng)速促反應(yīng)速度減小。度減小。-4-202468100.00.20.40.60.81.01/S(1/mmol.L-1)1/v（1 1） 競(jìng)爭(zhēng)性抑制競(jìng)爭(zhēng)性抑制無(wú)抑制劑無(wú)抑制劑競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑1/Vmax 加入非競(jìng)爭(zhēng)性加入非競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑后，抑制劑后，K Km m 雖然不變，但雖然不變，但由于由于V Vmaxmax減小，減小，所以酶促反應(yīng)所以酶促反應(yīng)

44、速度也下降了。速度也下降了。（2 2）非競(jìng)爭(zhēng)性抑制）非競(jìng)爭(zhēng)性抑制-4-202468100.00.20.40.60.81.01/S(1/mmol.L-1)1/v無(wú)抑制劑非競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑-1/km六、六、激活劑對(duì)酶活性的影響激活劑對(duì)酶活性的影響激活劑激活劑(activator)對(duì)酶促反應(yīng)速度的影響（對(duì)酶促反應(yīng)速度的影響（380頁(yè)）頁(yè)） 凡是能提高酶活性的物質(zhì)，都稱為激活劑，分為三種：凡是能提高酶活性的物質(zhì)，都稱為激活劑，分為三種：1、無(wú)機(jī)離子：金屬離子、陰離子（氯離子、溴離子）和、無(wú)機(jī)離子：金屬離子、陰離子（氯離子、溴離子）和氫離子等。氫離子等。2、中等大小的分子：谷胱苷肽、中等大小的分子：谷胱苷肽

45、、Cys、EDTA（乙二胺四（乙二胺四乙酸）等。乙酸）等。3、具有蛋白質(zhì)性質(zhì)的大分子物質(zhì)，如酶原的激活中起作、具有蛋白質(zhì)性質(zhì)的大分子物質(zhì)，如酶原的激活中起作用的酶。用的酶。THE ENDChapter10 Chapter10 酶的作用機(jī)制和酶的調(diào)節(jié)酶的作用機(jī)制和酶的調(diào)節(jié)一、酶的活性部位一、酶的活性部位（一）酶活性部位的特點(diǎn)（一）酶活性部位的特點(diǎn) 在酶蛋白中只有少數(shù)特異的氨基酸殘基參與底物結(jié)合及催化作用，在酶蛋白中只有少數(shù)特異的氨基酸殘基參與底物結(jié)合及催化作用，這些特異的氨基酸殘基比較集中的區(qū)域，即與酶活力直接相關(guān)的區(qū)域這些特異的氨基酸殘基比較集中的區(qū)域，即與酶活力直接相關(guān)的區(qū)域稱為酶的活性部位

46、或稱為酶的活性部位或活性中心活性中心（通常將酶的結(jié)合部位和催化部位總稱（通常將酶的結(jié)合部位和催化部位總稱為酶的活性部位或活性中心）。為酶的活性部位或活性中心）。（二）研究酶活性部位（二）研究酶活性部位（活性中心）活性中心）的方法的方法1、側(cè)鏈基團(tuán)化學(xué)修飾、側(cè)鏈基團(tuán)化學(xué)修飾2、動(dòng)力學(xué)參數(shù)測(cè)定法、動(dòng)力學(xué)參數(shù)測(cè)定法3、X射線晶體結(jié)構(gòu)分析法射線晶體結(jié)構(gòu)分析法Chapter10 Chapter10 酶的作用機(jī)制和酶的調(diào)節(jié)酶的作用機(jī)制和酶的調(diào)節(jié)二、二、酶活力的測(cè)定酶活力的測(cè)定n1 1）酶活力：又稱為酶活性，一般把酶催化一定化學(xué)反）酶活力：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

47、條件下酶所催化應(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)速度來(lái)表示。的化學(xué)反應(yīng)速度來(lái)表示。n因此酶活力可用單位時(shí)間內(nèi)單位體積中底物的減少量因此酶活力可用單位時(shí)間內(nèi)單位體積中底物的減少量或產(chǎn)物的增加量表示，單位為或產(chǎn)物的增加量表示，單位為mol/minmol/min等等2 2）酶活力單位：一般用活力單位）酶活力單位：一般用活力單位U(Unit)U(Unit)表示，許多酶表示，許多酶活力單位都是以最佳條件或某一固定條件下每分鐘催化活力單位都是以最佳條件或某一固定條件下每分鐘催化生成一微摩爾產(chǎn)物所需要的酶量為一個(gè)酶活力單位。生成一微摩爾產(chǎn)物所需要的酶量為一個(gè)酶活力單位。Chapter1

48、0 Chapter10 酶的作用機(jī)制和酶的調(diào)節(jié)酶的作用機(jī)制和酶的調(diào)節(jié)二、二、酶活力的測(cè)定酶活力的測(cè)定3 3）酶的比活力：是指每毫克酶蛋白所含有的酶活力單位）酶的比活力：是指每毫克酶蛋白所含有的酶活力單位數(shù)，它是酶制劑純度的一個(gè)指標(biāo)。數(shù)，它是酶制劑純度的一個(gè)指標(biāo)。4 4）酶的收率：指純化過(guò)程中酶活性的收率。）酶的收率：指純化過(guò)程中酶活性的收率。5 5）純化倍數(shù)：指提純后與提純前酶比活力的比值。）純化倍數(shù)：指提純后與提純前酶比活力的比值。Chapter10 Chapter10 酶的作用機(jī)制和酶的調(diào)節(jié)酶的作用機(jī)制和酶的調(diào)節(jié)三、三、酶活性的調(diào)節(jié)控制和調(diào)節(jié)酶酶活性的調(diào)節(jié)控制和調(diào)節(jié)酶（413413頁(yè)）頁(yè)）

49、（一）酶別構(gòu)調(diào)控（一）酶別構(gòu)調(diào)控別構(gòu)酶別構(gòu)酶：含有：含有活性中心和別構(gòu)中心活性中心和別構(gòu)中心，酶蛋白有多個(gè)亞基，有四級(jí)結(jié)構(gòu)。，酶蛋白有多個(gè)亞基，有四級(jí)結(jié)構(gòu)。當(dāng)轉(zhuǎn)一性的代謝物非共價(jià)地結(jié)合到別構(gòu)中心時(shí)，它的催化活性就發(fā)生當(dāng)轉(zhuǎn)一性的代謝物非共價(jià)地結(jié)合到別構(gòu)中心時(shí)，它的催化活性就發(fā)生改變。改變。 調(diào)節(jié)酶調(diào)節(jié)酶：可以在多酶體系中對(duì)代謝反應(yīng)起調(diào)節(jié)作用，它們本身的活：可以在多酶體系中對(duì)代謝反應(yīng)起調(diào)節(jié)作用，它們本身的活性受到嚴(yán)格的調(diào)節(jié)控制。主要指別構(gòu)酶和共價(jià)調(diào)節(jié)酶。性受到嚴(yán)格的調(diào)節(jié)控制。主要指別構(gòu)酶和共價(jià)調(diào)節(jié)酶。 （二）可逆共價(jià)修飾調(diào)控（二）可逆共價(jià)修飾調(diào)控 共價(jià)調(diào)節(jié)酶共價(jià)調(diào)節(jié)酶：其催化性質(zhì)因受到一個(gè)小基團(tuán)的

50、共價(jià)修飾而發(fā)生顯著的變：其催化性質(zhì)因受到一個(gè)小基團(tuán)的共價(jià)修飾而發(fā)生顯著的變化，有活性與無(wú)活性相互轉(zhuǎn)變。如糖原磷酸化酶因它的一個(gè)專(zhuān)一性絲氨酸殘化，有活性與無(wú)活性相互轉(zhuǎn)變。如糖原磷酸化酶因它的一個(gè)專(zhuān)一性絲氨酸殘基得失磷酸基團(tuán)而發(fā)生活性變化。基得失磷酸基團(tuán)而發(fā)生活性變化。（三）酶原的激活（三）酶原的激活 有些酶在生物體內(nèi)首先合成的是酶的無(wú)活性前體形式，稱為酶原，這些有些酶在生物體內(nèi)首先合成的是酶的無(wú)活性前體形式，稱為酶原，這些酶原在一定的條件下，去掉一個(gè)或幾個(gè)特殊的肽鍵，從而使酶的構(gòu)象發(fā)生一酶原在一定的條件下，去掉一個(gè)或幾個(gè)特殊的肽鍵，從而使酶的構(gòu)象發(fā)生一定的變化，成為有活性的酶，這個(gè)過(guò)程叫定的變化

51、，成為有活性的酶，這個(gè)過(guò)程叫酶原的激活酶原的激活。Chapter10 Chapter10 酶的作用機(jī)制和酶的調(diào)節(jié)酶的作用機(jī)制和酶的調(diào)節(jié)三、三、酶活性的調(diào)節(jié)控制和調(diào)節(jié)酶酶活性的調(diào)節(jié)控制和調(diào)節(jié)酶（413413頁(yè)）頁(yè)）Chapter10 Chapter10 酶的作用機(jī)制和酶的調(diào)節(jié)酶的作用機(jī)制和酶的調(diào)節(jié)四、四、寡聚酶、同工酶及誘導(dǎo)酶寡聚酶、同工酶及誘導(dǎo)酶（428428頁(yè)）頁(yè)）（一）寡聚酶（一）寡聚酶 酶蛋白由二個(gè)以上的亞基組成，有四級(jí)結(jié)構(gòu)。大部分別構(gòu)酶是寡聚酶。酶蛋白由二個(gè)以上的亞基組成，有四級(jí)結(jié)構(gòu)。大部分別構(gòu)酶是寡聚酶。（二）同工酶（二）同工酶 催化同一種化學(xué)反應(yīng)，但其酶蛋白本身的分子結(jié)構(gòu)和組成卻有

52、所不同催化同一種化學(xué)反應(yīng)，但其酶蛋白本身的分子結(jié)構(gòu)和組成卻有所不同的一組酶。如的一組酶。如 哺乳動(dòng)物哺乳動(dòng)物5種種乳酸脫氫同工酶（乳酸脫氫同工酶（LDH） （三）誘導(dǎo)酶與結(jié)構(gòu)酶三）誘導(dǎo)酶與結(jié)構(gòu)酶 結(jié)構(gòu)酶是指細(xì)胞中天然存在的酶，它的含量較為穩(wěn)定，受外界的影響結(jié)構(gòu)酶是指細(xì)胞中天然存在的酶，它的含量較為穩(wěn)定，受外界的影響很小。很小。 誘導(dǎo)酶是指當(dāng)細(xì)胞中加入特定誘導(dǎo)物后誘導(dǎo)產(chǎn)生的酶，它的含量在誘誘導(dǎo)酶是指當(dāng)細(xì)胞中加入特定誘導(dǎo)物后誘導(dǎo)產(chǎn)生的酶，它的含量在誘導(dǎo)物存在下顯著增高，這種誘導(dǎo)物往往是該酶底物的類(lèi)似物或底物本身。導(dǎo)物存在下顯著增高，這種誘導(dǎo)物往往是該酶底物的類(lèi)似物或底物本身。Chapter11 C

53、hapter11 維生素與輔酶維生素與輔酶OHOR2R1R3（一）維生素的定義（一）維生素的定義維生素是機(jī)體維持正常生命活動(dòng)所必不可少的一類(lèi)有維生素是機(jī)體維持正常生命活動(dòng)所必不可少的一類(lèi)有機(jī)物質(zhì)。機(jī)物質(zhì)。需要量極微，主要由外界供給；需要量極微，主要由外界供給；不是細(xì)胞組成成分，也不是供能物質(zhì)，而是參與物質(zhì)不是細(xì)胞組成成分，也不是供能物質(zhì)，而是參與物質(zhì)代謝的調(diào)節(jié)；代謝的調(diào)節(jié)；維生素一般習(xí)慣分為脂溶性和水溶性兩大類(lèi)。其中脂維生素一般習(xí)慣分為脂溶性和水溶性兩大類(lèi)。其中脂溶性維生素在體內(nèi)可直接參與代謝的調(diào)節(jié)作用，而水溶性維生素在體內(nèi)可直接參與代謝的調(diào)節(jié)作用，而水溶性維生素是通過(guò)轉(zhuǎn)變成輔酶對(duì)代謝起調(diào)節(jié)作

54、用。溶性維生素是通過(guò)轉(zhuǎn)變成輔酶對(duì)代謝起調(diào)節(jié)作用。一、維生素概論一、維生素概論Chapter11 Chapter11 維生素與輔酶維生素與輔酶（二）維生素的發(fā)現(xiàn)（二）維生素的發(fā)現(xiàn)（433頁(yè)）頁(yè)）（三）維生素和輔酶的關(guān)系（三）維生素和輔酶的關(guān)系（434頁(yè)）頁(yè)）二、水溶性維生素與輔酶二、水溶性維生素與輔酶 維生素維生素C： 羥化酶的輔酶羥化酶的輔酶 壞血病壞血病缺乏癥缺乏癥維生素維生素B族：族：維生素維生素B1B1：-酮酸脫氫酶的輔酶酮酸脫氫酶的輔酶 腳氣病腳氣病維生素維生素B2B2：黃酶的輔基：黃酶的輔基 口角糜爛、口腔潰瘍口角糜爛、口腔潰瘍維生素維生素B6B6：氨基酸轉(zhuǎn)氨酶和脫羧酶的輔酶：氨基酸

55、轉(zhuǎn)氨酶和脫羧酶的輔酶 維生素維生素PPPP：不需氧脫氫酶的輔酶：不需氧脫氫酶的輔酶 癩皮病癩皮病生物素：生物素： 羧化酶的輔酶羧化酶的輔酶 維生素維生素B12B12和葉酸：一碳單位轉(zhuǎn)移酶的輔酶和葉酸：一碳單位轉(zhuǎn)移酶的輔酶 惡性細(xì)胞貧血惡性細(xì)胞貧血Chapter11 Chapter11 維生素與輔酶維生素與輔酶 某些小分子有機(jī)化合物與酶蛋白結(jié)合在一某些小分子有機(jī)化合物與酶蛋白結(jié)合在一起并協(xié)同實(shí)施催化作用，這類(lèi)分子被稱為起并協(xié)同實(shí)施催化作用，這類(lèi)分子被稱為輔酶（或輔基）。輔酶（或輔基）。 輔酶是一類(lèi)具有特殊化學(xué)結(jié)構(gòu)和功能的化輔酶是一類(lèi)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)主要為氧化合物。參

56、與的酶促反應(yīng)主要為氧化- -還原反還原反應(yīng)或基團(tuán)轉(zhuǎn)移反應(yīng)。應(yīng)或基團(tuán)轉(zhuǎn)移反應(yīng)。 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素。許多維生素的生理功能與輔酶的作用密切相關(guān)。密切相關(guān)。二、水溶性維生素與輔酶二、水溶性維生素與輔酶Chapter11 Chapter11 維生素與輔酶維生素與輔酶(1) (1) 維生素維生素PPPP 煙酸和煙酰胺，在體內(nèi)轉(zhuǎn)變?yōu)檩o酶煙酸和煙酰胺，在體內(nèi)轉(zhuǎn)變?yōu)檩o酶I I和輔酶和輔酶IIII。 能維持神經(jīng)組織的健康。缺乏時(shí)表現(xiàn)出神經(jīng)營(yíng)能維持神經(jīng)組織的健康。缺乏時(shí)表現(xiàn)出神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)障礙，出現(xiàn)皮炎。養(yǎng)障礙，出現(xiàn)皮炎。

57、NCOOHNCONH2Chapter11 Chapter11 維生素與輔酶維生素與輔酶二、水溶性維生素與輔酶二、水溶性維生素與輔酶(1) (1) 維生素維生素PPPP和和NADNAD+ + 和和NADPNADP+ + NADNAD+ + ( (煙酰胺煙酰胺- -腺嘌呤二核苷酸，又稱為輔腺嘌呤二核苷酸，又稱為輔酶酶I) I) 和和NADPNADP+ +( (煙酰胺煙酰胺- -腺嘌呤磷酸二核苷酸腺嘌呤磷酸二核苷酸, ,又稱為輔酶又稱為輔酶II )II )是維生素?zé)燉０返难苌铮蔷S生素?zé)燉０返难苌?，OCH2OPOPOCH2OHOHO OO-O-N+CONH2OOHOH(OPO3H2)NNNH2N

58、N功能：功能：是多種重要脫氫酶的輔酶。是多種重要脫氫酶的輔酶。二、水溶性維生素與輔酶二、水溶性維生素與輔酶(2)(2)核黃素（核黃素（VB2)VB2) 核黃素核黃素( (維生素維生素B2)B2)由核糖醇和由核糖醇和6 6，7-7-二甲基異咯嗪兩二甲基異咯嗪兩部分組成。部分組成。 缺乏時(shí)組織呼吸減弱，代謝強(qiáng)度降低。主要癥狀為口缺乏時(shí)組織呼吸減弱，代謝強(qiáng)度降低。主要癥狀為口腔發(fā)炎，舌炎、角膜炎、皮炎等。腔發(fā)炎，舌炎、角膜炎、皮炎等。NCCNHNNOOCH2CHCHCHCH2OPOHOHOHOHOOHCH3CH3二、水溶性維生素與輔酶二、水溶性維生素與輔酶(2)(2)核黃素和核黃素和 FADFAD和

59、和FMNFMN FAD(FAD(黃素黃素- -腺嘌呤二核苷酸腺嘌呤二核苷酸) )和和FMN(FMN(黃素單核苷黃素單核苷酸酸) )是核黃素是核黃素( (維生素維生素B2)B2)的衍生物，的衍生物，CH3CH3NCCNHNNOOCH2CHCHCHCH2OPOOHOHOHOOHOCH2OHOHNNNH2NNFMN FAD功能功能：在脫氫酶催化的氧化在脫氫酶催化的氧化- -還原反應(yīng)中，起著電子和質(zhì)子還原反應(yīng)中，起著電子和質(zhì)子的傳遞體作用。的傳遞體作用。二、水溶性維生素與輔酶二、水溶性維生素與輔酶(3) (3) 泛酸和輔酶泛酸和輔酶A(CoA)A(CoA) 維生素維生素(B3)-(B3)-泛酸是由泛酸

60、是由 ， - -二羥基二羥基- - - -二甲基丁二甲基丁酸和一分子酸和一分子 - - 丙氨酸縮合而成丙氨酸縮合而成。CH2CCH3CH3CHOHCONHCH2CH2COHCOOHO二、水溶性維生素與輔酶二、水溶性維生素與輔酶(3) (3) 泛酸和輔酶泛酸和輔酶A(CoA)A(CoA) 輔酶輔酶A A是生物體內(nèi)代謝反應(yīng)中乙酰化酶的輔酶，是生物體內(nèi)代謝反應(yīng)中乙?；傅妮o酶，它的前體是維生素它的前體是維生素(B3)(B3)泛酸。泛酸。CH2CCH3CH3CHOHCONHCH2CH2CNHCH2CH2SHOOOOHPOOHHONNNH2NNOPOOOHPOOOHCH2功能：是傳遞酰基，是形成代謝功能