醫(yī)學(xué)生物化學(xué)：第03章酶(改)

1、目錄目錄Enzyme第三章第三章 酶酶目錄目錄目錄目錄第一節(jié)第一節(jié)酶的分子結(jié)構(gòu)與功能酶的分子結(jié)構(gòu)與功能The Molecular Structure and Function of Enzyme目錄目錄單體酶單體酶：僅具有三級(jí)結(jié)構(gòu)的酶。僅具有三級(jí)結(jié)構(gòu)的酶。寡聚酶寡聚酶：具有四級(jí)結(jié)構(gòu)的酶。具有四級(jí)結(jié)構(gòu)的酶。多酶體系多酶體系：由幾種不同功能的酶彼此聚合形由幾種不同功能的酶彼此聚合形成的多酶復(fù)合物。成的多酶復(fù)合物。多功能酶或串聯(lián)酶多功能酶或串聯(lián)酶：多種不同催化功能存在多種不同催化功能存在于一條多肽鏈中，這類酶稱為多功能酶。于一條多肽鏈中，這類酶稱為多功能酶。1條鏈條鏈,1種酶功能種酶功能多條鏈多條鏈

2、,1種酶功能種酶功能多條鏈多條鏈,多種酶功能多種酶功能1條鏈條鏈,多種酶功能多種酶功能一、一、 E的分子組成的分子組成單純單純E (simple enzyme)結(jié)合結(jié)合E (conjugated enzyme)結(jié)合結(jié)合E 蛋白部分：蛋白部分：輔助因子輔助因子E蛋白蛋白 (apoenzyme)小分子有機(jī)化合物小分子有機(jī)化合物金屬離子金屬離子目錄目錄全酶全酶決定酶的決定酶的活性活性酶蛋白酶蛋白決定反應(yīng)的決定反應(yīng)的特異性特異性輔助因子輔助因子決定反應(yīng)的決定反應(yīng)的種類與性質(zhì)種類與性質(zhì)目錄目錄二、酶的活性中心是酶分子中執(zhí)行二、酶的活性中心是酶分子中執(zhí)行其催化功能的部位其催化功能的部位酶分子中氨基酸殘酶分

3、子中氨基酸殘基基R側(cè)鏈的化學(xué)基團(tuán)中側(cè)鏈的化學(xué)基團(tuán)中，一些與酶活性密切相關(guān)一些與酶活性密切相關(guān)的化學(xué)基團(tuán)的化學(xué)基團(tuán)。n必需基團(tuán)必需基團(tuán)(essential group)目錄目錄指指必需基團(tuán)必需基團(tuán)在在空間空間結(jié)構(gòu)上彼此結(jié)構(gòu)上彼此靠近靠近，組，組成具有特定空間結(jié)構(gòu)的區(qū)域，能與底物特異成具有特定空間結(jié)構(gòu)的區(qū)域，能與底物特異結(jié)合結(jié)合并并催化催化底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物。底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物。n酶的酶的活性中心活性中心 (active center)目錄目錄 活性中心內(nèi)的必需基團(tuán)活性中心內(nèi)的必需基團(tuán)結(jié)合基團(tuán)結(jié)合基團(tuán)binding group催化基團(tuán)催化基團(tuán)(catalytic group)催化底物轉(zhuǎn)變成產(chǎn)物催化底物轉(zhuǎn)變

4、成產(chǎn)物 位于活性中心以外，維持酶活性中心應(yīng)有位于活性中心以外，維持酶活性中心應(yīng)有的空間構(gòu)象和（或）作為調(diào)節(jié)劑的結(jié)合部位所的空間構(gòu)象和（或）作為調(diào)節(jié)劑的結(jié)合部位所必需。必需。 活性中心外的必需基團(tuán)活性中心外的必需基團(tuán)活性中心以外活性中心以外的必需基團(tuán)的必需基團(tuán)催化基團(tuán)催化基團(tuán) 活性中心活性中心 目目 錄錄結(jié)合基團(tuán)結(jié)合基團(tuán)結(jié)合基團(tuán)結(jié)合基團(tuán)底底 物物 底底 物物 目錄目錄是指是指催化相同的化學(xué)反應(yīng)催化相同的化學(xué)反應(yīng)，而酶蛋白，而酶蛋白的分子結(jié)構(gòu)理化性質(zhì)乃至免疫學(xué)性質(zhì)不同的分子結(jié)構(gòu)理化性質(zhì)乃至免疫學(xué)性質(zhì)不同的一組酶的一組酶。n定義定義目錄目錄HHHHHHH MHHMMHMMMMMMMLDH1 (H4)

5、LDH2(H3M) LDH3(H2M2)LDH4(HM3)LDH5 (M4)乳酸脫氫酶的同工酶乳酸脫氫酶的同工酶n舉例舉例 1目錄目錄丙酮酸丙酮酸 乳酸乳酸 乳酸脫氫酶乳酸脫氫酶(LDH) NADH + H+ NAD+ COOHCHOHCH3COOHC=OCH3目錄目錄*生理及臨床意義生理及臨床意義在代謝調(diào)節(jié)上起在代謝調(diào)節(jié)上起著重要的作用；著重要的作用；用于解釋發(fā)育過用于解釋發(fā)育過程中階段特有的代謝程中階段特有的代謝特征；特征；同工酶譜的改變同工酶譜的改變有助于對(duì)疾病的診斷；有助于對(duì)疾病的診斷；同工酶可以作為同工酶可以作為遺傳標(biāo)志，用于遺傳遺傳標(biāo)志，用于遺傳分析研究。分析研究。心肌梗死和肝病病

6、人血清心肌梗死和肝病病人血清LDH同工酶譜的變化同工酶譜的變化1酶酶活活性性心肌梗死酶譜心肌梗死酶譜正常酶譜正常酶譜肝病酶譜肝病酶譜2345目錄目錄n舉例舉例 2 CK1(BB) CK2(MB) CK3(MM)腦腦 心肌心肌 骨骼肌骨骼肌肌酸激酶肌酸激酶 (creatine kinase, CK) 同工酶同工酶目錄目錄第二節(jié)第二節(jié) 酶的工作原理酶的工作原理The Mechanism of Enzyme Action目錄目錄 在反應(yīng)前后沒有質(zhì)和量的變化；在反應(yīng)前后沒有質(zhì)和量的變化； 只能催化熱力學(xué)允許的化學(xué)反應(yīng)；只能催化熱力學(xué)允許的化學(xué)反應(yīng)； 只能加速可逆反應(yīng)的進(jìn)程，而不改變反應(yīng)的平衡點(diǎn)。只能加

7、速可逆反應(yīng)的進(jìn)程，而不改變反應(yīng)的平衡點(diǎn)。n酶與一般催化劑的共同點(diǎn)：酶與一般催化劑的共同點(diǎn)：目錄目錄酶與一般催化劑催化效率的比較酶與一般催化劑催化效率的比較底物底物 催化劑催化劑 反應(yīng)溫度反應(yīng)溫度 反應(yīng)速度常數(shù)反應(yīng)速度常數(shù)尿素尿素 H + 62 7.4 10-7 脲酶脲酶 21 5.0 106過氧化氫過氧化氫 Fe 2+ 22 56 過氧化氫酶過氧化氫酶 22 3.5 107 與不加催化劑相比提高與不加催化劑相比提高1081020與普通催化劑相比提高與普通催化劑相比提高1071013（一）（一）酶促反應(yīng)的酶促反應(yīng)的高效性高效性目錄目錄一種酶僅作用于一種或一類化合物，一種酶僅作用于一種或一類化合物

8、，或一定的化學(xué)鍵，酶的這種特性稱為酶的或一定的化學(xué)鍵，酶的這種特性稱為酶的特異性或特異性或?qū)Ｒ恍詫Ｒ恍浴＃ǘǘ┟复俜磻?yīng)具有高度的酶促反應(yīng)具有高度的特異性特異性目錄目錄n根據(jù)酶對(duì)其底物結(jié)構(gòu)選擇的嚴(yán)格程度不同，根據(jù)酶對(duì)其底物結(jié)構(gòu)選擇的嚴(yán)格程度不同，酶的特異性可大致分為以下酶的特異性可大致分為以下3種類型：種類型：絕對(duì)特異性絕對(duì)特異性：只能作用于特定結(jié)構(gòu)的底物，進(jìn)：只能作用于特定結(jié)構(gòu)的底物，進(jìn)行一種專一的反應(yīng)，生成一種特定結(jié)構(gòu)的產(chǎn)物行一種專一的反應(yīng)，生成一種特定結(jié)構(gòu)的產(chǎn)物 。 相對(duì)特異性相對(duì)特異性：作用于一類化合物或一種化學(xué)鍵。：作用于一類化合物或一種化學(xué)鍵。立體結(jié)構(gòu)特異性立體結(jié)構(gòu)特異性：作用

9、于立體異構(gòu)體中的一種。：作用于立體異構(gòu)體中的一種。目目 錄錄 1.絕對(duì)特異性絕對(duì)特異性：一種酶只作用于一種底物：一種酶只作用于一種底物,發(fā)生特定發(fā)生特定反應(yīng)，生成一種產(chǎn)物。如：反應(yīng)，生成一種產(chǎn)物。如：酶促反應(yīng)的專一性酶促反應(yīng)的專一性目目 錄錄 2.相對(duì)特異性相對(duì)特異性： 作用于一類化合物或一種化學(xué)鍵。如脂肪酶、磷酸作用于一類化合物或一種化學(xué)鍵。如脂肪酶、磷酸酶和蛋白水解酶等。包括鍵專一性和基團(tuán)專一性酶和蛋白水解酶等。包括鍵專一性和基團(tuán)專一性目目 錄錄組組 HOCH3COOH組組HOOCCH3OH L（-）乳酸）乳酸 D（+）乳酸）乳酸 （與（與LDH契合）契合） （不能在（不能在LDH中的三點(diǎn)

10、結(jié)合）中的三點(diǎn)結(jié)合）精精精精如如:L- 乳酸脫氫酶乳酸脫氫酶3.立體異構(gòu)特異性：立體異構(gòu)特異性：目錄目錄（三）（三）酶促反應(yīng)的酶促反應(yīng)的可調(diào)節(jié)性可調(diào)節(jié)性酶促反應(yīng)受多種因素的調(diào)控，以適應(yīng)酶促反應(yīng)受多種因素的調(diào)控，以適應(yīng)機(jī)體對(duì)不斷變化的內(nèi)外環(huán)境和生命活動(dòng)的機(jī)體對(duì)不斷變化的內(nèi)外環(huán)境和生命活動(dòng)的需要。需要。（四）（四）酶促反應(yīng)的酶促反應(yīng)的不穩(wěn)定性不穩(wěn)定性目錄目錄（一）（一）酶比一般催化劑酶比一般催化劑更有效地降低反應(yīng)活化能更有效地降低反應(yīng)活化能酶和一般催化劑一樣，加速反應(yīng)的作酶和一般催化劑一樣，加速反應(yīng)的作用都是通過降低反應(yīng)的用都是通過降低反應(yīng)的活化能活化能 實(shí)現(xiàn)的。實(shí)現(xiàn)的。 活化能活化能：底物分子從

11、初態(tài)轉(zhuǎn)變到活化：底物分子從初態(tài)轉(zhuǎn)變到活化態(tài)所需的能量。態(tài)所需的能量。目錄目錄反應(yīng)總能量改變反應(yīng)總能量改變 非催化反應(yīng)活化能非催化反應(yīng)活化能 酶促反應(yīng)酶促反應(yīng) 活化能活化能 一般催化劑催一般催化劑催化反應(yīng)的活化能化反應(yīng)的活化能 能能量量 反反 應(yīng)應(yīng) 過過 程程 底物底物 產(chǎn)物產(chǎn)物 酶促反應(yīng)活化能的改變酶促反應(yīng)活化能的改變 目錄目錄（二）酶（二）酶-底物復(fù)合物底物復(fù)合物的形成有利于底物轉(zhuǎn)變成的形成有利于底物轉(zhuǎn)變成過渡態(tài)過渡態(tài) 酶底物復(fù)合物酶底物復(fù)合物E + SE + PES目錄目錄1. 誘導(dǎo)契合作用誘導(dǎo)契合作用使酶與底物密切結(jié)合使酶與底物密切結(jié)合酶與底物相互接近時(shí)，其結(jié)構(gòu)相互誘導(dǎo)、相酶與底物相互接

12、近時(shí)，其結(jié)構(gòu)相互誘導(dǎo)、相互變形和相互適應(yīng)，進(jìn)而相互結(jié)合。這一過互變形和相互適應(yīng)，進(jìn)而相互結(jié)合。這一過程稱為酶程稱為酶-底物結(jié)合的底物結(jié)合的誘導(dǎo)契合誘導(dǎo)契合。目錄目錄酶的誘導(dǎo)契合動(dòng)畫酶的誘導(dǎo)契合動(dòng)畫目錄目錄2.鄰近效應(yīng)與定向排列鄰近效應(yīng)與定向排列使諸底物正確定位于酶的活性使諸底物正確定位于酶的活性中心中心 這種這種鄰近效應(yīng)鄰近效應(yīng)與與定向排列定向排列實(shí)際上是將分子間的反實(shí)際上是將分子間的反應(yīng)變成類似于分子內(nèi)的反應(yīng)，從而提高反應(yīng)速率。應(yīng)變成類似于分子內(nèi)的反應(yīng)，從而提高反應(yīng)速率。 目錄目錄酶的活性中心多是酶分子內(nèi)部的疏水酶的活性中心多是酶分子內(nèi)部的疏水“口袋口袋”，酶反應(yīng)在此疏水環(huán)境中進(jìn)行，使底物分

13、子酶反應(yīng)在此疏水環(huán)境中進(jìn)行，使底物分子去溶劑去溶劑化化 ，防止水化膜的形成，利于底物與酶分子的密，防止水化膜的形成，利于底物與酶分子的密切接觸和結(jié)合。這種現(xiàn)象稱為切接觸和結(jié)合。這種現(xiàn)象稱為表面效應(yīng)表面效應(yīng)。 3.表面效應(yīng)表面效應(yīng)使底物分子去溶劑化使底物分子去溶劑化目錄目錄（三）（三）酶的催化機(jī)制呈酶的催化機(jī)制呈多元催化作用多元催化作用1.一般酸一般酸-堿催化作用堿催化作用2.共價(jià)催化作用共價(jià)催化作用3.親核催化作用親核催化作用目錄目錄第三節(jié)第三節(jié)酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)Kinetics of Enzyme-Catalyzed Reaction 目錄目錄n酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)：酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)：研究

14、各種因素對(duì)酶促反應(yīng)研究各種因素對(duì)酶促反應(yīng)速率的影響，并加以定量的闡述。速率的影響，并加以定量的闡述。n影響因素包括：影響因素包括：酶濃度、底物濃度、酶濃度、底物濃度、pH、溫、溫度、抑制劑、激活劑等。度、抑制劑、激活劑等。目錄目錄一、底物濃度對(duì)反應(yīng)速率影響的作圖呈一、底物濃度對(duì)反應(yīng)速率影響的作圖呈矩形雙曲線矩形雙曲線在其他因素不變的情在其他因素不變的情況下，底物濃度對(duì)反應(yīng)速?zèng)r下，底物濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響呈率的影響呈矩形雙曲線矩形雙曲線關(guān)關(guān)系。系。目錄目錄 單底物、單產(chǎn)物反應(yīng)；單底物、單產(chǎn)物反應(yīng)； 酶促反應(yīng)速率一般在規(guī)定的反應(yīng)條件下，用酶促反應(yīng)速率一般在規(guī)定的反應(yīng)條件下，用單位時(shí)間內(nèi)底物的消耗量

15、和產(chǎn)物的生成量來單位時(shí)間內(nèi)底物的消耗量和產(chǎn)物的生成量來表示；表示； 反應(yīng)速率取其初速率，即底物的消耗量很小反應(yīng)速率取其初速率，即底物的消耗量很?。ㄒ话阍冢ㄒ话阍?以內(nèi)）時(shí)的反應(yīng)速率以內(nèi)）時(shí)的反應(yīng)速率 底物濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于酶濃度。底物濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于酶濃度。n研究前提：研究前提：目目 錄錄初速度初速度 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)展曲線目目 錄錄bcal矩形雙曲線和米矩形雙曲線和米- -氏方程的對(duì)應(yīng)關(guān)系氏方程的對(duì)應(yīng)關(guān)系VmaxS Km + S V與與S成正比為成正比為一級(jí)反應(yīng)一級(jí)反應(yīng)Vmax KmS V不成正比例加速不成正比例加速, ,介于介于a a、

16、c c之間之間, , 為混合級(jí)反應(yīng)。為混合級(jí)反應(yīng)。達(dá)達(dá)Vmax,V不再增加為零級(jí)反應(yīng)不再增加為零級(jí)反應(yīng)Vmaxa、b、c、S E 時(shí)時(shí),S E時(shí)，時(shí)，初初速速度度VV Vmaxmax底物濃度底物濃度S1/2VmaxKm目錄目錄中間產(chǎn)物中間產(chǎn)物 解釋酶促反應(yīng)中底物濃度和反應(yīng)速率關(guān)系的解釋酶促反應(yīng)中底物濃度和反應(yīng)速率關(guān)系的最合理學(xué)說是最合理學(xué)說是中間產(chǎn)物學(xué)說中間產(chǎn)物學(xué)說：E + S k1k2k3ESE + P目錄目錄 1913年年Michaelis和和Menten提出反應(yīng)速率與底提出反應(yīng)速率與底物濃度關(guān)系的數(shù)學(xué)方程式，即米曼氏方程式，物濃度關(guān)系的數(shù)學(xué)方程式，即米曼氏方程式，簡(jiǎn)稱簡(jiǎn)稱米氏方程式米氏方

17、程式 (Michaelis equation)。S：底物濃度底物濃度V：不同不同S時(shí)的反應(yīng)速率時(shí)的反應(yīng)速率Vmax：最大反應(yīng)速率最大反應(yīng)速率(maximum velocity) m：米氏常數(shù)米氏常數(shù)(Michaelis constant) VmaxS Km + S 目錄目錄1.E與與S形成形成ES復(fù)合物的反應(yīng)是快速平衡反應(yīng)，而復(fù)合物的反應(yīng)是快速平衡反應(yīng)，而ES分解為分解為E及及P的反應(yīng)為慢反應(yīng)，反應(yīng)速率取決的反應(yīng)為慢反應(yīng)，反應(yīng)速率取決于慢反應(yīng)即于慢反應(yīng)即 V = k3ES。2.測(cè)定的速度為初速度測(cè)定的速度為初速度3.S的總濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于的總濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于E的總濃度，因此在反應(yīng)的的總濃度，因此在反應(yīng)

18、的初始階段，初始階段，S的濃度可認(rèn)為不變即的濃度可認(rèn)為不變即S =St。 米曼氏方程式推導(dǎo)基于兩個(gè)假設(shè)：米曼氏方程式推導(dǎo)基于兩個(gè)假設(shè)：目錄目錄n米曼氏方程式推導(dǎo)過程：米曼氏方程式推導(dǎo)過程：ES的生成速率的生成速率 = ES的分解速率的分解速率k2+k3= Km （米氏常數(shù)）（米氏常數(shù)） k1令：令：則則(2)變?yōu)樽優(yōu)? (EtES) S = Km ES(2)=(EtES)Sk2+k3ES k1整理得：整理得：k1 (EtES) S = k2 ES + k3 ES 當(dāng)反應(yīng)處于穩(wěn)態(tài)時(shí)：當(dāng)反應(yīng)處于穩(wěn)態(tài)時(shí)：目錄目錄當(dāng)?shù)孜餄舛群芨?，將酶的活性中心全部飽和時(shí)，當(dāng)?shù)孜餄舛群芨撸瑢⒚傅幕钚灾行娜匡柡蜁r(shí)，即即

19、Et =ES，反應(yīng)達(dá)最大速率，反應(yīng)達(dá)最大速率Vmax = k3ES = k3Et (5)ES = EtSKm + S(3) 整理得整理得:將將(5)代入代入(4)得米氏方程式：得米氏方程式：Vmax S Km + S V = 將將(3)代入代入(1) 得得k3EtS Km + S (4) V = 目錄目錄（二）（二）Km與與Vm是有意義的酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)是有意義的酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)nKm值的推導(dǎo)值的推導(dǎo)nKm與與Vmax的意義的意義目錄目錄n Km值的推導(dǎo)值的推導(dǎo)Km = S Km值等于酶促反應(yīng)速率為最大反應(yīng)速率一半值等于酶促反應(yīng)速率為最大反應(yīng)速率一半時(shí)的底物濃度，單位是時(shí)的底物濃度，單位是

20、mol/L。2=Km + S Vmax VmaxS目錄目錄n Km與與Vmax的意義的意義 定義：定義：Km等于酶促反應(yīng)速率為最大反應(yīng)速率一等于酶促反應(yīng)速率為最大反應(yīng)速率一半時(shí)的底物濃度。半時(shí)的底物濃度。 意義：意義：l1/Km可近似表示酶對(duì)底物的可近似表示酶對(duì)底物的親和力親和力；l Km是酶的是酶的特征性常數(shù)特征性常數(shù)之一，只與酶的結(jié)構(gòu)、之一，只與酶的結(jié)構(gòu)、底物和反應(yīng)環(huán)境（如，溫度、底物和反應(yīng)環(huán)境（如，溫度、pH、離子強(qiáng)、離子強(qiáng)度）有關(guān)，度）有關(guān)，與酶的濃度無關(guān)與酶的濃度無關(guān)。l同一酶對(duì)于不同底物有不同的同一酶對(duì)于不同底物有不同的Km值。值。Km值值目錄目錄 Vmax意義：意義：Vmax=k

21、3 E 定義：定義：Vm是酶完全被底物飽和時(shí)的反應(yīng)速率，是酶完全被底物飽和時(shí)的反應(yīng)速率，與酶濃度成正比。與酶濃度成正比。如果酶的總濃度已知，可從如果酶的總濃度已知，可從Vmax計(jì)算計(jì)算酶的轉(zhuǎn)換數(shù)酶的轉(zhuǎn)換數(shù)(turnover number)，即動(dòng)力學(xué)，即動(dòng)力學(xué)常數(shù)常數(shù)k3。目錄目錄 定義定義: 當(dāng)酶被底物充分飽和時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)當(dāng)酶被底物充分飽和時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)每個(gè)酶分子催化底物轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)物的分子數(shù)。每個(gè)酶分子催化底物轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)物的分子數(shù)。 意義意義: 可用來比較每單位酶的催化能力?？捎脕肀容^每單位酶的催化能力。 n酶的轉(zhuǎn)換數(shù)酶的轉(zhuǎn)換數(shù) (turnover number)目錄目錄1. 雙倒數(shù)作圖法雙倒數(shù)

22、作圖法，又稱為，又稱為 林林-貝氏作圖法貝氏作圖法（林貝氏方程）（林貝氏方程）（三）（三）m值與值與max值可以通過作圖法求取值可以通過作圖法求取-1/Km目錄目錄2. Hanes作圖法作圖法-Km 目錄目錄在酶促反應(yīng)系統(tǒng)中，當(dāng)?shù)孜餄舛却蟠蟪^酶的在酶促反應(yīng)系統(tǒng)中，當(dāng)?shù)孜餄舛却蟠蟪^酶的濃度，酶被底物飽和時(shí)，反應(yīng)速率達(dá)最大速率。濃度，酶被底物飽和時(shí)，反應(yīng)速率達(dá)最大速率。此時(shí)，反應(yīng)速率和酶濃度變化呈正比關(guān)系。此時(shí)，反應(yīng)速率和酶濃度變化呈正比關(guān)系。目錄目錄當(dāng)當(dāng)SE，酶可被，酶可被底物飽和的情況下，反底物飽和的情況下，反應(yīng)速率與酶濃度成正比。應(yīng)速率與酶濃度成正比。關(guān)系式為：關(guān)系式為：V = k3 E

23、0 VE當(dāng)當(dāng)SE時(shí)，時(shí)，Vmax = k3 E酶濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響酶濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響目錄目錄溫度對(duì)酶促反應(yīng)速率溫度對(duì)酶促反應(yīng)速率具有雙重影響。具有雙重影響。 酶促反應(yīng)速率最快時(shí)酶促反應(yīng)速率最快時(shí)反應(yīng)體系的溫度稱為反應(yīng)體系的溫度稱為酶促反應(yīng)的酶促反應(yīng)的最適溫度最適溫度。目錄目錄酶的最適溫度酶的最適溫度不是不是酶的酶的特征性常數(shù)特征性常數(shù)，它與反，它與反應(yīng)進(jìn)行的時(shí)間有關(guān)。應(yīng)進(jìn)行的時(shí)間有關(guān)。酶的活性雖然隨溫度的下降而降低，但低溫酶的活性雖然隨溫度的下降而降低，但低溫一般不使酶破壞。溫度回升后，酶又恢復(fù)其一般不使酶破壞。溫度回升后，酶又恢復(fù)其活性。活性。 目錄目錄四、四、pH通過改變酶和底物分子

24、解離狀態(tài)通過改變酶和底物分子解離狀態(tài)影響反應(yīng)速率影響反應(yīng)速率酶催化活性最高時(shí)反應(yīng)體系的酶催化活性最高時(shí)反應(yīng)體系的pH稱為酶促反應(yīng)稱為酶促反應(yīng)的的最適最適pH 。 npH對(duì)某些酶對(duì)某些酶活性的影響活性的影響目錄目錄五、抑制劑可逆地或不可逆地降低五、抑制劑可逆地或不可逆地降低酶促反應(yīng)速率酶促反應(yīng)速率n酶的抑制劑酶的抑制劑(inhibitor)n酶的抑制區(qū)別于酶的變性：酶的抑制區(qū)別于酶的變性： 抑制劑對(duì)酶有一定選擇性抑制劑對(duì)酶有一定選擇性 引起變性的因素對(duì)酶沒有選擇性引起變性的因素對(duì)酶沒有選擇性凡能使酶的催化活性下降而不引起酶蛋白凡能使酶的催化活性下降而不引起酶蛋白 變性的物質(zhì)稱為酶的抑制劑。變性的

25、物質(zhì)稱為酶的抑制劑。目錄目錄n抑制作用的類型抑制作用的類型不可逆性抑制不可逆性抑制 (irreversible inhibition)可逆性抑制可逆性抑制 (reversible inhibition)競(jìng)爭(zhēng)性抑制競(jìng)爭(zhēng)性抑制 (competitive inhibition)非競(jìng)爭(zhēng)性抑制非競(jìng)爭(zhēng)性抑制 (non-competitive inhibition)反競(jìng)爭(zhēng)性抑制反競(jìng)爭(zhēng)性抑制 (uncompetitive inhibition)根據(jù)抑制劑和酶結(jié)合的緊密程度不同，根據(jù)抑制劑和酶結(jié)合的緊密程度不同，酶的抑制作用分為：酶的抑制作用分為：目錄目錄有機(jī)磷化合物有機(jī)磷化合物 羥基酶羥基酶解毒解毒 - -

26、- 解磷定解磷定(PAM)重金屬離子及砷化合物重金屬離子及砷化合物 巰基酶巰基酶解毒解毒 - - - 二巰基丙醇二巰基丙醇(BAL) n概念概念n舉例舉例抑制劑通常以抑制劑通常以共價(jià)鍵共價(jià)鍵與與酶活性中心酶活性中心的的必需基團(tuán)相結(jié)合，使酶失活。必需基團(tuán)相結(jié)合，使酶失活。目錄目錄ESSAsCHCHCl+CH2SHCHSHCH2OHESHSH+CH2SCHSCH2OHAsCHCHClROROPOX+HOEROROPOOE+HXClAsClCHCHCl+ ESHSHESAsSCHCHCl+2HCl有機(jī)磷化合物有機(jī)磷化合物路易士氣路易士氣失活的酶失活的酶羥基酶羥基酶失活的酶失活的酶酸酸巰基酶巰基酶失活

27、的酶失活的酶酸酸BAL巰基酶巰基酶BAL與砷劑結(jié)合物與砷劑結(jié)合物目錄目錄競(jìng)爭(zhēng)性抑制競(jìng)爭(zhēng)性抑制非競(jìng)爭(zhēng)性抑制非競(jìng)爭(zhēng)性抑制反競(jìng)爭(zhēng)性抑制反競(jìng)爭(zhēng)性抑制 n類型類型n概念概念抑制劑通常以抑制劑通常以非共價(jià)鍵非共價(jià)鍵與酶或酶與酶或酶-底物復(fù)底物復(fù)合物可逆性結(jié)合，使酶的活性降低或喪失。合物可逆性結(jié)合，使酶的活性降低或喪失。抑制劑可用透析、超濾等方法除去。抑制劑可用透析、超濾等方法除去。目錄目錄有些抑制劑與底物的有些抑制劑與底物的結(jié)構(gòu)相似結(jié)構(gòu)相似，能與底，能與底物物競(jìng)爭(zhēng)競(jìng)爭(zhēng)酶的酶的活性中心活性中心，從而阻礙酶底物復(fù)，從而阻礙酶底物復(fù)合物的形成。這種抑制作用稱為競(jìng)爭(zhēng)性抑制合物的形成。這種抑制作用稱為競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用

28、。作用。n定義定義目錄目錄n反應(yīng)模式反應(yīng)模式+ESIESEIPEE目錄目錄n特點(diǎn)特點(diǎn)抑制程度抑制程度取決于取決于抑制劑與底物濃抑制劑與底物濃度的比值度的比值；I與與S結(jié)構(gòu)類似，競(jìng)爭(zhēng)結(jié)構(gòu)類似，競(jìng)爭(zhēng)酶的活性中心；酶的活性中心；動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)：動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)： Vmax不變不變，Km增大增大 抑制劑抑制劑 無抑制劑無抑制劑1/V 1/S VSmaxVIK(1) SmKiiKI111m(1)VVKSVmaxmax目錄目錄n舉例舉例丙二酸與琥珀酸競(jìng)爭(zhēng)琥珀酸脫氫酶丙二酸與琥珀酸競(jìng)爭(zhēng)琥珀酸脫氫酶COOH CH2 CH2COOH COOH COOH CH2 丙二酸丙二酸琥珀酸琥珀酸琥珀酸脫氫酶琥珀酸脫氫酶FADFAD

29、H2延胡索酸延胡索酸目錄目錄磺胺類藥物磺胺類藥物的抑菌機(jī)制的抑菌機(jī)制與與對(duì)氨基苯甲酸對(duì)氨基苯甲酸競(jìng)爭(zhēng)競(jìng)爭(zhēng)二氫葉酸合成酶二氫葉酸合成酶二氫蝶呤啶二氫蝶呤啶 對(duì)氨基苯甲酸對(duì)氨基苯甲酸 谷氨酸谷氨酸二氫葉酸二氫葉酸合成酶合成酶二氫葉酸二氫葉酸COOH H2N SO2NHR H2N 磺磺 胺胺 類類 藥藥 物物目錄目錄有些抑制劑有些抑制劑與酶活性中心外的必需與酶活性中心外的必需基團(tuán)相結(jié)合基團(tuán)相結(jié)合，底物和抑制劑之間，底物和抑制劑之間無競(jìng)爭(zhēng)無競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系。但酶關(guān)系。但酶-底物底物-抑制劑復(fù)合物抑制劑復(fù)合物(ESI)不不能進(jìn)一步釋放出產(chǎn)物。這種抑制作用稱能進(jìn)一步釋放出產(chǎn)物。這種抑制作用稱作非競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用。作

30、非競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用。n定義定義目錄目錄n反應(yīng)模式反應(yīng)模式+ S S+ S S+ESIEIEESEP目錄目錄n特點(diǎn)特點(diǎn)抑制劑與抑制劑與酶活性中酶活性中心以外心以外的必需基團(tuán)的必需基團(tuán)結(jié)合，底物與抑制結(jié)合，底物與抑制劑之間無競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系劑之間無競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系抑制程度抑制程度僅取決于僅取決于抑制劑的濃度抑制劑的濃度動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)：動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)：Vmax降低降低，Km不變不變 抑制劑抑制劑1 / V 1/S 無抑制劑無抑制劑 iiKI11I1m(1)(1)VVKSVKmaxmax目錄目錄抑制劑僅與酶和底物形成的中間產(chǎn)物抑制劑僅與酶和底物形成的中間產(chǎn)物(ES)結(jié)合結(jié)合，使中間產(chǎn)物，使中間產(chǎn)物ES的量下降。這樣，既減的量下

31、降。這樣，既減少?gòu)闹虚g產(chǎn)物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物的量，也同時(shí)減少?gòu)纳購(gòu)闹虚g產(chǎn)物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物的量，也同時(shí)減少?gòu)闹虚g產(chǎn)物解離出游離酶和底物的量。這種抑制中間產(chǎn)物解離出游離酶和底物的量。這種抑制作用稱為反競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用。作用稱為反競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用。n定義定義3. 反競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用反競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用的抑制劑僅與酶的抑制劑僅與酶-底物復(fù)合物底物復(fù)合物結(jié)合結(jié)合 目錄目錄n反應(yīng)模式反應(yīng)模式+ESESESIEP目錄目錄n特點(diǎn)：特點(diǎn)：抑制劑只與酶底抑制劑只與酶底物復(fù)合物結(jié)合；物復(fù)合物結(jié)合；抑制程度取決與抑制程度取決與抑制劑的濃度及抑制劑的濃度及底物的濃度；底物的濃度；動(dòng) 力 學(xué) 特 點(diǎn) ：動(dòng) 力 學(xué) 特 點(diǎn) ：Vmax降低，表觀

32、降低，表觀Km降低。降低。 抑制劑抑制劑 1/V 1/S 無抑制劑無抑制劑 目錄目錄各種可逆性抑制作用的比較各種可逆性抑制作用的比較 動(dòng)力學(xué)參數(shù)動(dòng)力學(xué)參數(shù)表觀表觀Km Km增大增大不變不變減小減小最大速度最大速度Vmax不變不變降低降低降低降低林林-貝氏作圖貝氏作圖斜率斜率Km/Vmax增大增大增大增大不變不變縱軸截距縱軸截距1/Vmax不變不變?cè)龃笤龃笤龃笤龃髾M軸截距橫軸截距-1/Km增大增大不變不變減小減小與與I結(jié)合的組分結(jié)合的組分EE、ESES作用特征作用特征無抑制劑無抑制劑競(jìng)爭(zhēng)性抑制競(jìng)爭(zhēng)性抑制非競(jìng)爭(zhēng)性抑制非競(jìng)爭(zhēng)性抑制反競(jìng)爭(zhēng)性抑制反競(jìng)爭(zhēng)性抑制目錄目錄六、激活劑可加快酶促反應(yīng)速率六、激活劑

33、可加快酶促反應(yīng)速率n定義定義使酶由無活性變?yōu)橛谢钚曰蚴姑富钚允姑赣蔁o活性變?yōu)橛谢钚曰蚴姑富钚栽黾拥奈镔|(zhì)稱為增加的物質(zhì)稱為激活劑激活劑(activator)。n種類種類目錄目錄第四節(jié)第四節(jié) 酶的調(diào)節(jié)酶的調(diào)節(jié)The Regulation of Enzyme目錄目錄n調(diào)節(jié)方式調(diào)節(jié)方式n調(diào)節(jié)對(duì)象：關(guān)鍵酶調(diào)節(jié)對(duì)象：關(guān)鍵酶目錄目錄n變構(gòu)效應(yīng)劑變構(gòu)效應(yīng)劑 (allosteric effector)變構(gòu)激活劑變構(gòu)激活劑變構(gòu)抑制劑變構(gòu)抑制劑n 變構(gòu)調(diào)節(jié)變構(gòu)調(diào)節(jié) (allosteric regulation)n變構(gòu)酶變構(gòu)酶 (allosteric enzyme)n變構(gòu)部位變構(gòu)部位 (allosteric site

34、)一些代謝物可與某些酶分子一些代謝物可與某些酶分子活性中心外活性中心外的某的某部分可逆地部分可逆地非共價(jià)結(jié)合非共價(jià)結(jié)合，使，使酶構(gòu)象改變酶構(gòu)象改變，從而改，從而改變酶的催化活性。變酶的催化活性。一、調(diào)節(jié)酶實(shí)現(xiàn)對(duì)酶促反應(yīng)速率的快速調(diào)節(jié)一、調(diào)節(jié)酶實(shí)現(xiàn)對(duì)酶促反應(yīng)速率的快速調(diào)節(jié)目錄目錄n變構(gòu)酶常為多個(gè)亞基構(gòu)成的寡聚體，具有協(xié)同效應(yīng)。變構(gòu)酶常為多個(gè)亞基構(gòu)成的寡聚體，具有協(xié)同效應(yīng)。酶的變構(gòu)調(diào)節(jié)是體內(nèi)代謝途徑的快速調(diào)節(jié)酶的變構(gòu)調(diào)節(jié)是體內(nèi)代謝途徑的快速調(diào)節(jié)方式之一。方式之一。目錄目錄n共價(jià)修飾共價(jià)修飾(covalent modification)目錄目錄 磷酸化與去磷酸化（最常見）磷酸化與去磷酸化（最常見）n

35、 常見類型常見類型酶的化學(xué)修飾是體內(nèi)快速調(diào)節(jié)的另一種重要方式。酶的化學(xué)修飾是體內(nèi)快速調(diào)節(jié)的另一種重要方式。目錄目錄酶的磷酸化與脫磷酸化酶的磷酸化與脫磷酸化-OHThrSerTyr酶蛋白酶蛋白H2OPi磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸酶 ATPADP蛋白激酶蛋白激酶ThrSerTyr-O-PO32-酶蛋白酶蛋白目錄目錄n酶原酶原 (zymogen)n酶原的激活酶原的激活目錄目錄n酶原激活的機(jī)理酶原激活的機(jī)理酶酶 原原分子構(gòu)象發(fā)生改變分子構(gòu)象發(fā)生改變形成或暴露出酶的活性中心形成或暴露出酶的活性中心 一個(gè)或幾個(gè)特定的一個(gè)或幾個(gè)特定的肽鍵斷裂肽鍵斷裂，水解，水解掉一個(gè)或幾個(gè)短肽掉一個(gè)或幾個(gè)短肽在特定條件下在特定

36、條件下目錄目錄賴賴?yán)i纈天天天天天天天天甘甘異異賴賴?yán)i纈天天天天天天天天纈纈組組絲絲甘甘異異纈纈組組絲絲胰蛋白酶原的激活過程胰蛋白酶原的激活過程目錄目錄n 酶原激活的生理意義酶原激活的生理意義避免避免細(xì)胞產(chǎn)生的酶對(duì)細(xì)胞進(jìn)行細(xì)胞產(chǎn)生的酶對(duì)細(xì)胞進(jìn)行自身消化自身消化，并并使酶在特定的部位和環(huán)境中發(fā)揮作用使酶在特定的部位和環(huán)境中發(fā)揮作用，保證，保證體內(nèi)代謝正常進(jìn)行。體內(nèi)代謝正常進(jìn)行。有的有的酶原可以視為酶的儲(chǔ)存形式酶原可以視為酶的儲(chǔ)存形式。在需要。在需要時(shí)，酶原適時(shí)地轉(zhuǎn)變成有活性的酶，發(fā)揮其催時(shí)，酶原適時(shí)地轉(zhuǎn)變成有活性的酶，發(fā)揮其催化作用?；饔谩Ｄ夸浤夸浂?、二、 酶含量的調(diào)節(jié)包括對(duì)酶合成與分解酶含量的調(diào)節(jié)包括對(duì)酶合成與分解速率的調(diào)節(jié)速率的調(diào)節(jié)誘導(dǎo)作用誘導(dǎo)作用(induction) 阻遏作用阻遏作用(repression)（一）酶蛋白合成可被誘導(dǎo)或阻遏（一）酶蛋白合成可被誘導(dǎo)或阻遏目錄目錄溶酶體蛋白