基礎(chǔ)生物化學(xué)第三章酶

基礎(chǔ)生物化學(xué)第三章酶第1頁，共126頁，2023年，2月20日，星期四第三章酶(Enzyme)

第2頁，共126頁，2023年，2月20日，星期四第一節(jié)酶是生物催化劑一、酶的概念酶是一類由活性細(xì)胞產(chǎn)生的具有催化作用和高度專一性的特殊蛋白質(zhì)。簡單說，酶是一類由活性細(xì)胞產(chǎn)生的生物催化劑。第3頁，共126頁，2023年，2月20日，星期四酶催化作用特點(diǎn)：與一般化學(xué)催化劑相比，其共性有：1、用量少而催化效率高；2、不改變化學(xué)反應(yīng)的平衡點(diǎn)；3、可降低反應(yīng)的活化能：第4頁，共126頁，2023年，2月20日，星期四活化能：在一定溫度下1mol底物全部進(jìn)入活化態(tài)所需要的自由能。第5頁，共126頁，2023年，2月20日，星期四（一）催化效率高：比較Fe3+和H2O2酶同樣條件下的催化效果：

1mol/LH2O2酶

1051mol/LFe3+10-5酶促反應(yīng)比非催化反應(yīng)高108-1020倍；比催化反應(yīng)高107-1013倍。0℃，1sec，分解H2O2量第6頁，共126頁，2023年，2月20日，星期四第7頁，共126頁，2023年，2月20日，星期四（二）、具高度專一性一種酶只能催化一種或一類十分相似的反應(yīng)。底物（substrate，S)：酶作用的物質(zhì)。絕對(duì)專一性：只作用一種底物。相對(duì)專一性：作用于一類底物。包括鍵專一性和簇（基團(tuán)）專一性。立體異構(gòu)專一性：這類酶不能辨別底物不同的立體異構(gòu)體，只對(duì)其中的某一種構(gòu)型起作用，而不催化其他異構(gòu)體。包括旋光異構(gòu)專一性和幾何異構(gòu)專一性。第8頁，共126頁，2023年，2月20日，星期四第9頁，共126頁，2023年，2月20日，星期四（三）、酶易失活：凡使蛋白質(zhì)變性的因素都可使酶破壞,酶在溫和條件下作用。（四）、酶活性受多種方式調(diào)控：如：抑制劑、反饋抑制、酶原激活、激素等。第10頁，共126頁，2023年，2月20日，星期四（五）、有些酶的活性與輔酶、輔基及金屬離子有關(guān)。如除去，酶失活。第11頁，共126頁，2023年，2月20日，星期四二、酶的化學(xué)本質(zhì)及組成（一）、酶的化學(xué)本質(zhì)：1、大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)：有空間結(jié)構(gòu)；兩性性質(zhì)；膠體性質(zhì)；變性失活；可被蛋白酶分解；結(jié)晶；測序。2、某些RNA具有催化活性,本質(zhì)為RNA的酶稱核酶（ribozymes)。第12頁，共126頁，2023年，2月20日，星期四（二）根據(jù)酶的組成分類：1、單純酶（簡單蛋白質(zhì)）：其活性僅取決于其蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)。如：蛋白酶、淀粉酶等。2、結(jié)合酶：酶蛋白+輔因子=全酶輔因子(cofacter)：熱穩(wěn)定的非蛋白小分子。按分子組成：金屬離子：Mg2+、Mn2+

小分子有機(jī)物：NAD+

、NADP+第13頁，共126頁，2023年，2月20日，星期四按與酶的結(jié)合程度:輔酶(coenzyme):

結(jié)合較松，可透析去除；

輔基(prostheticgrup)：結(jié)合較緊，透析不易除去。酶蛋白——負(fù)責(zé)專一性；輔因子——負(fù)責(zé)電子、原子或基團(tuán)轉(zhuǎn)移。同一輔因子可與多種不同酶蛋白結(jié)合，顯示不同催化活性。第14頁，共126頁，2023年，2月20日，星期四甘油醛-3-磷酸脫氫酶的

結(jié)構(gòu)域和輔酶第15頁，共126頁，2023年，2月20日，星期四（三）按酶的分子特點(diǎn)分：1、單體酶：一條肽鏈構(gòu)成。2、寡聚酶：幾到幾十個(gè)亞基（相同或不同）組成。3、多酶體系：幾種酶彼此嵌合的復(fù)合體，有利于一系列反應(yīng)連續(xù)進(jìn)行。第16頁，共126頁，2023年，2月20日，星期四三、酶的分類與命名（一）酶的分類國際酶學(xué)委員會(huì)根據(jù)酶催化反應(yīng)的類型分類：

1、氧化還原酶

2、轉(zhuǎn)移酶

3、水解酶

4、裂解酶

5、異構(gòu)酶

6、合成酶第17頁，共126頁，2023年，2月20日，星期四(1)氧化-還原酶Oxido-reductase氧化-還原酶催化氧化-還原反應(yīng)。主要包括脫氫酶(Dehydrogenase)和氧化酶(Oxidase)。如乳酸(Lactate)脫氫酶催化乳酸的脫氫反應(yīng)。第18頁，共126頁，2023年，2月20日，星期四(2)

轉(zhuǎn)移酶Transferase轉(zhuǎn)移酶催化基團(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。

例如，谷丙轉(zhuǎn)氨酶催化的氨基轉(zhuǎn)移反應(yīng)。第19頁，共126頁，2023年，2月20日，星期四水解酶Hydrolase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。例如，脂肪酶(Lipase)催化的脂的水解反應(yīng)第20頁，共126頁，2023年，2月20日，星期四(4)裂解酶Lyase

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)。主要包括醛縮酶、水化酶及脫氨酶等。例如，延胡索酸水合酶催化的反應(yīng)。第21頁，共126頁，2023年，2月20日，星期四(5)異構(gòu)酶Isomerase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。

例如，6-磷酸葡萄糖異構(gòu)酶催化的反應(yīng)。第22頁，共126頁，2023年，2月20日，星期四(6)合成酶LigaseorSynthetase合成酶，又稱為連接酶，能夠催化C-C、C-O、C-N以及C-S鍵的形成反應(yīng)。這類反應(yīng)必須與ATP分解反應(yīng)相互偶聯(lián)。A+B+ATP+H-O-H===AB+ADP+Pi

例如，丙酮酸羧化酶催化的反應(yīng)：

丙酮酸+CO2草酰乙酸第23頁，共126頁，2023年，2月20日，星期四第24頁，共126頁，2023年，2月20日，星期四酶的編號(hào)EC

為EnzymeCommision酶學(xué)委員會(huì)縮寫第25頁，共126頁，2023年，2月20日，星期四（二）酶的命名

1、習(xí)慣命名：原則：根據(jù)酶的底物命名：如：淀粉酶、蛋白酶；根據(jù)酶所催化的反應(yīng)性質(zhì)命名：如：轉(zhuǎn)氨酶；綜合上述兩原則命名：如：乳酸脫氫酶；上述命名加酶來源或酶的其它特點(diǎn)：如：胃蛋白酶、堿性磷酸酶。第26頁，共126頁，2023年，2月20日，星期四2、國際系統(tǒng)命名法每個(gè)酶有兩個(gè)名稱：系統(tǒng)名、慣用名慣用名：簡單、便于使用；系統(tǒng)名：明確標(biāo)明酶的底物及催化反應(yīng)的性質(zhì)。第27頁，共126頁，2023年，2月20日，星期四系統(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。例如：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)移酶酶催化的反應(yīng):

-酮戊二酸+丙氨酸丙酮酸+谷氨酸第28頁，共126頁，2023年，2月20日，星期四第二節(jié)酶的作用機(jī)制（一）酶的催化作用與分子活化能1.酶催化作用的本質(zhì)：降低反應(yīng)活化能第29頁，共126頁，2023年，2月20日，星期四2.酶催化作用的中間產(chǎn)物學(xué)說在酶催化的反應(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)生化學(xué)變化后，中間復(fù)合物再分解成產(chǎn)物和酶。

E+S====E-SP+E許多實(shí)驗(yàn)事實(shí)證明了E－S復(fù)合物的存在。E－S復(fù)合物形成的速率與酶和底物的性質(zhì)有關(guān)。第30頁，共126頁，2023年，2月20日，星期四第31頁，共126頁，2023年，2月20日，星期四1）中間產(chǎn)物比底物需較少的活化能就可分解成產(chǎn)物并放出酶。2）[ES]決定酶促反應(yīng)速度。3）中間產(chǎn)物形成的實(shí)驗(yàn)依據(jù)：電鏡直接觀察；吸收光譜變化證明第32頁，共126頁，2023年，2月20日，星期四羧肽酶A的結(jié)構(gòu)由于結(jié)合了底物而改變第33頁，共126頁，2023年，2月20日，星期四第34頁，共126頁，2023年，2月20日，星期四H2O2酶（含鐵卟啉）：紅褐色，+

在645、583、498nm處有光吸收；加H2O2后：酶液由褐轉(zhuǎn)紅，增加了561、

530nm光吸收帶，說明有新物質(zhì)；

H2O2+EH2O2-E若加入氫供體（焦性沒食子酸）后：二條新帶消失。

H2O2-E+AH2A+E+2H2O第35頁，共126頁，2023年，2月20日，星期四（二）酶的活性部位和必需基團(tuán)(1)活性中心：酶分子中直接和底物結(jié)合并起催化反應(yīng)的空間局限（部位）。第36頁，共126頁，2023年，2月20日，星期四羧肽酶的活性中心實(shí)驗(yàn)：酶蛋白經(jīng)水解切去部分肽鏈后，殘留部分仍有活性。說明：參與催化反應(yīng)的只是其中一小部分，即活性中心。第37頁，共126頁，2023年，2月20日，星期四活性中心即酶分子中在三維結(jié)構(gòu)上相互靠近的幾個(gè)氨基酸殘基或其上的某些基團(tuán)。活性中心以外的部分對(duì)酶催化次要但對(duì)活性中心形成提供結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。第38頁，共126頁，2023年，2月20日，星期四（2）活性中心的功能部位：結(jié)合部位(Bindingsite)：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。催化部位(Catalyticsite):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。第39頁，共126頁，2023年，2月20日，星期四通常將酶的結(jié)合部位和催化部位總稱為酶的活性部位或活性中心。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)。第40頁，共126頁，2023年，2月20日，星期四第41頁，共126頁，2023年，2月20日，星期四（三）酶的作用機(jī)理（1）鎖鑰學(xué)說：1894年E.Fischer提出：S分子或其一部分像鑰匙一樣楔入E活性中心部位。此學(xué)說強(qiáng)調(diào)E與S結(jié)構(gòu)互相吻合(剛性模板)。第42頁，共126頁，2023年，2月20日，星期四（2）誘導(dǎo)契合學(xué)說1958年Koshland提出：當(dāng)E與S接近時(shí)，E蛋白受S分子的誘導(dǎo)，其構(gòu)象發(fā)生有利于S結(jié)合的變化，E與S在此基礎(chǔ)上互補(bǔ)契合、進(jìn)行反應(yīng)。第43頁，共126頁，2023年，2月20日，星期四（3）使酶具高催化效率的因素：①鄰近定向效應(yīng)：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濃度大大增加，有利于提高反應(yīng)速度；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特點(diǎn)。第44頁，共126頁，2023年，2月20日，星期四②“張力”和“形變”：X衍射證實(shí)：E使S分子中敏感鍵中某些基團(tuán)的電子密度變化，產(chǎn)生電子張力，使其發(fā)生變形，更易于斷裂。第45頁，共126頁，2023年，2月20日，星期四③酸堿催化：酸-堿催化可分為狹義的酸-堿催化和廣義的酸-堿催化。酶參與的酸-堿催化反應(yīng)一般都是廣義的酸－堿催化方式。廣義酸－堿催化是指通過質(zhì)子酸提供部分質(zhì)子,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。酶活性部位上的某些基團(tuán)可以作為良好的質(zhì)子供體或受體對(duì)底物進(jìn)行酸堿催化His殘基的咪唑基是酶的酸堿催化作用中最活潑的一個(gè)催化功能團(tuán)。

第46頁，共126頁，2023年，2月20日，星期四④共價(jià)催化：催化劑通過與底物形成反應(yīng)活性很高的共價(jià)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(jià)催化。E分子中的親核基團(tuán)提供電子，對(duì)S中親電子的碳原子進(jìn)行攻擊，生成ES使反應(yīng)活化能降低，S可越過較低的能壘而形成產(chǎn)物。酶中參與共價(jià)催化的基團(tuán)主要包括His的咪唑基，Cys的硫基，Asp的羧基，Ser的羥基等。第47頁，共126頁，2023年，2月20日，星期四⑤酶活性中心是低介電區(qū)域：可排除高極性的水分子，使S的敏感鍵與E的催化基團(tuán)有高反應(yīng)力，從而加速反應(yīng)。第48頁，共126頁，2023年，2月20日，星期四（4）酶原的激活：酶原（proenzyme)：沒有催化活性的酶的前體(precursor)。酶原激活（活化）：從不具活性的酶原轉(zhuǎn)變?yōu)橛谢钚缘拿傅倪^程。

其實(shí)質(zhì)是一個(gè)或一些專一的肽被裂解，使酶活性中心形成或暴露的過程。如：第49頁，共126頁，2023年，2月20日，星期四胰凝乳蛋白酶第50頁，共126頁，2023年，2月20日，星期四胰蛋白酶原激活第51頁，共126頁，2023年，2月20日，星期四酶原激活的生物學(xué)意義：保護(hù)意義：消化道酶原；儲(chǔ)存意義：凝血酶原。第52頁，共126頁，2023年，2月20日，星期四第三節(jié)

影響酶促反應(yīng)速度的因素酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)是研究酶促反應(yīng)的速度及影響此速度的各種因素的科學(xué)。第53頁，共126頁，2023年，2月20日，星期四（一）底物濃度對(duì)

酶促反應(yīng)速度影響[S]與v曲線第54頁，共126頁，2023年，2月20日，星期四在低底物濃度時(shí),反應(yīng)速度與底物濃度成正比，表現(xiàn)為一級(jí)反應(yīng)特征。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)速度達(dá)到最大值（Vmax），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)。第55頁，共126頁，2023年，2月20日，星期四(1)米氏方程Michaelis&Menten根據(jù)中間產(chǎn)物學(xué)說推導(dǎo)出表示酶促反應(yīng)中底物濃度與反應(yīng)速度關(guān)系的公式稱米氏方程。Km—米氏常數(shù)Vmax—最大反應(yīng)速度第56頁，共126頁，2023年，2月20日，星期四米氏方程的推導(dǎo)：根據(jù)中間產(chǎn)物學(xué)說，酶促反應(yīng)分兩步進(jìn)行:第57頁，共126頁，2023年，2月20日，星期四1、Km

＞＞

[S]時(shí)：

υ=Vmax[S]/Km

初速度與[S]成正比的一級(jí)反應(yīng)。2、若[S]＞＞Km

時(shí)：

υ=Vmax

零級(jí)反應(yīng)3、若[S]=Km

時(shí)：

υ=1/2Vmax

第58頁，共126頁，2023年，2月20日，星期四(3)米氏常數(shù)Km的意義:由米氏方程可知，當(dāng)反應(yīng)速度等于最大反應(yīng)速度一半時(shí),即V=1/2Vmax,Km=[S]

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。因此,米氏常數(shù)的單位為mol/L。不同的酶具有不同Km值，它是酶的一個(gè)重要的特征物理常數(shù),只與E性質(zhì)有關(guān)，與[E]無關(guān)；測Km可鑒別酶。Km值只是在固定的底物，一定的溫度和pH條件下，一定的緩沖體系中測定的，不同條件下具有不同的Km值,在一定條件下某酶對(duì)某一底物有一定的Km值。Km值表示酶與底物之間的親和程度：Km值大表示親和程度小，酶的催化活性低;Km值小表示親和程度大,酶的催化活性高。同一E有幾個(gè)S就有幾個(gè)Km，Km最小的為最適S或天然S。

第59頁，共126頁，2023年，2月20日，星期四（4）測米氏常數(shù)的方法：測定Km和V的方法很多，最常用的是Lineweaver–Burk的作圖法

—

雙倒數(shù)作圖法。取米氏方程式的倒數(shù)形式：

1Km11

=

+

V

Vmax[S]Vmax斜率=Km/Vmax-1/Km1/Vmax第60頁，共126頁，2023年，2月20日，星期四Km求法:

1、量截距；

2、量一個(gè)截距求斜率第61頁，共126頁，2023年，2月20日，星期四(二）抑制劑對(duì)酶反應(yīng)的影響有些物質(zhì)能與酶分子上某些必須基團(tuán)結(jié)合（作用),使酶的活性中心的化學(xué)性質(zhì)發(fā)生改變，導(dǎo)致酶活力下降或喪失，這種現(xiàn)象稱為酶的抑制作用。抑制劑（inhibitor,I)：

凡與E結(jié)合后，使E的活性部位結(jié)構(gòu)和性質(zhì)改變而引起E活性降低或喪失的物質(zhì)，叫抑制劑。第62頁，共126頁，2023年，2月20日，星期四抑制作用的類型：(1)不可逆抑制作用：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，引起酶失活。透析、超濾不能除去I。如有機(jī)磷毒劑二異丙基氟磷酸酯。作用于催化乙酰膽堿水解的膽堿酯酶，引起一系列神經(jīng)中毒癥狀；

第63頁，共126頁，2023年，2月20日，星期四不可逆抑制劑：有機(jī)磷、烷化劑：作用于Ser、Thr的-OH；氰化物：作用于Fe2+，抑制細(xì)胞呼吸；重金屬鹽、汞、砷：作用于含-SH的酶；第64頁，共126頁，2023年，2月20日，星期四(2)可逆抑制作用：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。抑制劑可以通過透析等方法被除去?？赡嬉种聘鶕?jù)I與S的關(guān)系分三類：競爭性抑制：非競爭性抑制：反競爭性抑制：第65頁，共126頁，2023年，2月20日，星期四①競爭性抑制：I在分子結(jié)構(gòu)上與S類似，

I與S競爭性與E結(jié)合，使酶促反應(yīng)速度下降。但若[S]高，則此效應(yīng)減小。競爭性抑制可用下式表示：第66頁，共126頁，2023年，2月20日，星期四I與S結(jié)構(gòu)類似；抑制程度取決于[I]和[S]以及與E的親和力；可通過增加[S]來減輕或解除抑制。第67頁，共126頁，2023年，2月20日，星期四競爭性抑制機(jī)理：I占了S的位子；

E與I或S結(jié)合后構(gòu)象發(fā)生變化，產(chǎn)生不利于另一個(gè)結(jié)合的構(gòu)象。第68頁，共126頁，2023年，2月20日，星期四第69頁，共126頁，2023年，2月20日，星期四有競爭性抑制劑存在時(shí)，Km值增大(1+[I]/Ki)倍，且Km值隨[I]的增高而增大；在[E]固定時(shí)，當(dāng)[S]﹥﹥Km(1+[I]/Ki),Km(1+[I]/Ki)項(xiàng)可忽略不計(jì)，則v=Vmax，即最大反應(yīng)速度不變。結(jié)果：Km值增大，Vmax不變第70頁，共126頁，2023年，2月20日，星期四競爭性抑制作用的Lineweaver–Burk圖：第71頁，共126頁，2023年，2月20日，星期四應(yīng)用：藥物設(shè)計(jì)的依據(jù)。如磺胺、5-氟尿嘧啶（5-FU）等。對(duì)氨基苯甲酸(PABA)對(duì)氨基苯磺酰胺第72頁，共126頁，2023年，2月20日，星期四草酰乙酸草酸丙二酸戊二酸延胡索酸琥珀酸第73頁，共126頁，2023年，2月20日，星期四②非競爭性抑制：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)致酶活性下降。由于這類物質(zhì)并不是與底物競爭與活性中心的結(jié)合，所以稱為非競爭性抑制劑。此類I與E活性中心以外的基團(tuán)結(jié)合，其結(jié)構(gòu)可能與S無關(guān)。第74頁，共126頁，2023年，2月20日，星期四某些金屬離子（Cu2+、Ag+、Hg2+）以及EDTA等，通常能與酶分子的調(diào)控部位中的-SH基團(tuán)作用，改變酶的空間構(gòu)象，引起非競爭性抑制。非竟?fàn)幮砸种撇荒芡ㄟ^增大底物濃度的方法來消除。第75頁，共126頁，2023年，2月20日，星期四特點(diǎn)：通過I與E的結(jié)合，改變酶結(jié)構(gòu)和性質(zhì)；Vmax減?。灰种迫Q于[I]。第76頁，共126頁，2023年，2月20日，星期四有非競爭性抑制劑存在時(shí)，V值減小(1+[I]/Ki)倍，且V值隨[I]的增高而降低；Km值不變。結(jié)果：Km值不變，Vmax減少第77頁，共126頁，2023年，2月20日，星期四非競爭性抑制作用的Lineweaver–Burk圖：第78頁，共126頁，2023年，2月20日，星期四第79頁，共126頁，2023年，2月20日，星期四反競爭性抑制：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。有反競爭性抑制劑存在時(shí)，Km和V值均減小(1+[I]/Ki)倍，且都隨[I]的增高而降低。：第80頁，共126頁，2023年，2月20日，星期四反競爭性抑制作用的Lineweaver–Burk圖：第81頁，共126頁，2023年，2月20日，星期四（三）激活劑對(duì)酶反應(yīng)的影響凡是能提高酶活力的物質(zhì)都稱為激活劑。（activator)。其中大部分是一些無機(jī)離子和小分子簡單有機(jī)物。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(gè)組成部分起作用；一般情況下，一種激活劑對(duì)某種酶是激活劑，而對(duì)另一種酶則起抑制作用；對(duì)于同一種酶，不同激活劑濃度會(huì)產(chǎn)生不同的作用。第82頁，共126頁，2023年，2月20日，星期四1）無機(jī)離子的激活作用：作為活性部位的組分；作為輔助因子的組分；由無機(jī)離子與E、S或ES結(jié)合引起。如：Mg2+、Ca2+、Co2+、Mn2+等。2）作為激活劑的有機(jī)小分子：以巰基為活性基團(tuán)的酶被氧化失活，Vc強(qiáng)還原劑使二硫鍵還原恢復(fù)活性。EDTA（去除重金屬雜質(zhì)），解除金屬離子對(duì)酶抑制。3）蛋白質(zhì)類大分子物質(zhì)：激活酶原，解除抑制劑的抑制作用。第83頁，共126頁，2023年，2月20日，星期四（四）酶濃度對(duì)酶反應(yīng)的影響在底物足夠過量而其它條件固定的情況下，并且反應(yīng)系統(tǒng)中不含有抑制酶活性的物質(zhì)及其他不利于酶發(fā)揮作用的因素時(shí)，酶促反應(yīng)的速度和酶濃度成正比。E+SESE+P第84頁，共126頁，2023年，2月20日，星期四（五）溫度對(duì)酶反應(yīng)的影響一方面是溫度升高,酶促反應(yīng)速度加快。另一方面,溫度升高,酶的高級(jí)結(jié)構(gòu)將發(fā)生變化或變性，導(dǎo)致酶活性降低甚至喪失。因此大多數(shù)酶都有一個(gè)最適溫度。在最適溫度條件下,反應(yīng)速度最大。第85頁，共126頁，2023年，2月20日，星期四1）低于最適溫度：反應(yīng)速度隨溫度上升而加快；2）高于最適溫度：E蛋白隨溫度上升而變性失活。第86頁，共126頁，2023年，2月20日，星期四（六）pH對(duì)酶反應(yīng)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。第87頁，共126頁，2023年，2月20日，星期四1）pH影響E活性中心及附近有關(guān)基團(tuán)的解離，使之易或不易與S結(jié)合；2）pH影響S的極性基團(tuán)，從而影響這些基團(tuán)與E的結(jié)合；3）過酸、過堿可使酶變性失活。第88頁，共126頁，2023年，2月20日，星期四第四節(jié)酶活性調(diào)節(jié)（一）別構(gòu)酶(Allostericenzyme)亦稱變構(gòu)酶，是一類重要的調(diào)節(jié)酶。一般為寡聚酶（兩個(gè)以上亞基組成），易發(fā)生構(gòu)象改變。其上有二個(gè)重要部位：

活性部位和別構(gòu)部位第89頁，共126頁，2023年，2月20日，星期四有些酶除了活性中心外，還有一個(gè)或幾個(gè)部位，當(dāng)特異性分子非共價(jià)地結(jié)合到這些部位時(shí)，可改變酶的構(gòu)象，進(jìn)而改變酶的活性，酶的這種調(diào)節(jié)作用稱為變構(gòu)調(diào)節(jié)，受變構(gòu)調(diào)節(jié)的酶稱變構(gòu)酶，這些特異性分子稱為效應(yīng)劑(effector)。變構(gòu)酶一般是多亞基的，分子中凡與底物分子相結(jié)合的部位稱為催化（活性）部位(catalyticsite)，凡與效應(yīng)劑相結(jié)合的部位稱為調(diào)節(jié)（別構(gòu)）部位(regulatorysite)，這二部位可以在不同的亞基上，或者位于同一亞基。

第90頁，共126頁，2023年，2月20日，星期四別構(gòu)酶結(jié)構(gòu)的部位1）活性部位：

負(fù)責(zé)E對(duì)S的結(jié)合與催化；2）別構(gòu)部位：

可結(jié)合調(diào)節(jié)物，負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)酶反應(yīng)速度。這兩部位可在不同亞基或同一亞基不同部位上。第91頁，共126頁，2023年，2月20日，星期四別構(gòu)效應(yīng)劑：別構(gòu)激活劑：正協(xié)同，加快反應(yīng)速度的，多為S。如：ATP對(duì)ATCase。別構(gòu)抑制劑：負(fù)協(xié)同，減慢反應(yīng)速度，多為代謝終產(chǎn)物。如：CTP對(duì)ATCase。第92頁，共126頁，2023年，2月20日，星期四別構(gòu)酶通常為代謝途徑第一個(gè)酶或分支點(diǎn)上第一個(gè)酶。第93頁，共126頁，2023年，2月20日，星期四別構(gòu)酶動(dòng)力學(xué)曲線：大多數(shù)別構(gòu)酶動(dòng)力學(xué)曲線不符合米氏方程。第94頁，共126頁，2023年，2月20日，星期四(1)在變構(gòu)酶的S形曲線中段，底物濃度稍有降低，酶的活性明顯下降，多酶體系催化的代謝通路可因此而被關(guān)閉；反之，底物濃度稍有升高，則酶活性迅速上升，代謝通路又被打開，因此可以快速調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)底物濃度和代謝速度。第95頁，共126頁，2023年，2月20日，星期四凡使酶活性增強(qiáng)的效應(yīng)劑稱變構(gòu)激活劑(allostericactivitor)，它能使上述S型曲線左移，飽和量的變構(gòu)激活劑可將S形曲線轉(zhuǎn)變?yōu)榫匦坞p曲線。凡使酶活性減弱的效應(yīng)劑稱變構(gòu)抑制劑(allostericinhibitor)，能使S形曲線右移。第96頁，共126頁，2023年，2月20日，星期四（二）同工酶（isoenzyme）概念：指能催化同一反應(yīng)，但酶蛋白本身分子結(jié)構(gòu)組成、生理性質(zhì)、理化性質(zhì)及反應(yīng)機(jī)理都有所不同的一組酶。應(yīng)用：在細(xì)胞分化及形態(tài)遺傳的分子學(xué)基礎(chǔ)研究中很重要；在代謝調(diào)控中起重要作用；作為疾病診斷的指標(biāo)。如乳酸脫氫酶（LDH）第97頁，共126頁，2023年，2月20日，星期四現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)有數(shù)種同工酶。如6-磷酸葡萄糖脫氫酶、乳酸脫氫酶、酸性和堿性磷酸酶、谷丙轉(zhuǎn)氨酶和谷草轉(zhuǎn)氨酸、肌酸磷酸激酶、核糖核酸酶、過氧化酶和膽堿酯酶等。乳酸脫氫酶最為大家所熟悉，乳酸脫氫酶(LDH)有五種同工酶，它們的分子量在130，000～150，000范圍內(nèi)，都由四個(gè)亞基組成。兩種亞基以不同比例組成五種四聚體即為一組LDH同工酶LDH1(H4)、LDH2(H3M)、LDH3(H2M2)、LDH4(HM3)和LDH5(M4)。電泳時(shí)都移向正極，其速度以LDH1為最快，依次遞減，以LDH5為最慢。第98頁，共126頁，2023年，2月20日，星期四第五節(jié)酶的活力測定

及分離提純（一）酶活力的測定酶活力：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，通常以在一定條件下酶所催化的化學(xué)反應(yīng)速度來表示。第99頁，共126頁，2023年，2月20日，星期四基本原理:酶是蛋白質(zhì)，種類多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜多樣，一般對(duì)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=K［E］），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。第100頁，共126頁，2023年，2月20日，星期四酶活力的表示方法及計(jì)算據(jù)不同情況有幾種酶活力單位（activityunit）或又稱酶單位（enzymeunit）。一般用活力單位U（Unit）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生成1μmol產(chǎn)物所需要的酶量為一個(gè)酶活力單位。第101頁，共126頁，2023年，2月20日，星期四一個(gè)“Katal”單位是指在一定條件下1秒鐘內(nèi)轉(zhuǎn)化1mol底物所需的酶量。Kat和U的換算關(guān)系：1Kat=6×107U，1U=16067nKat在實(shí)際使用中，結(jié)果測定和應(yīng)用都比較方便、直觀，規(guī)定的酶活力單位，不同酶有各自的規(guī)定，α-淀粉酶活力單位，糖化酶活力單位，蛋白酶等都有習(xí)慣的活力單位。第102頁，共126頁，2023年，2月20日，星期四比活力（specificactivity）酶的比活力是每單位（一般是mg）蛋白質(zhì)中的酶活力單位數(shù)（如：酶單位/mg蛋白），實(shí)際應(yīng)用中也用每單位制劑中含有的酶活力數(shù)表示（如：酶單位/mL（液體制劑），酶單位/g（固體制劑）），對(duì)同一種酶來講，比活力愈高則表示酶的純度越高（含雜質(zhì)越少），所以比活力是評(píng)價(jià)酶純度高低的一個(gè)指標(biāo)。第103頁，共126頁，2023年，2月20日，星期四（二）酶的分離純化基本原則：

提取過程中避免酶變性而失去活性；防止強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、高溫和劇烈攪拌等；要求在低溫下操作，加入的化學(xué)試劑不使酶變性，操作中加入緩沖溶液.基本操作程序：選材：微生物（微生物發(fā)酵物:胞內(nèi)酶，胞外酶），動(dòng)物（動(dòng)物器臟：消化酶，血液：SOD酶，尿液：尿激酶等）,植物（木瓜蛋白酶，菠蘿蛋白酶等）。第104頁，共126頁，2023年，2月20日，星期四抽提：加入提取液提取。胞內(nèi)酶先要進(jìn)行細(xì)胞破碎（機(jī)械研磨，超聲波破碎，反復(fù)凍融或自溶等）。分離：先進(jìn)行凈化處理（過濾，絮凝，離心脫色），再采用沉淀法分離（鹽析法，有機(jī)溶劑沉淀法，超離心等）。純化：可采用離子交換層析，凝膠過濾，液相色譜，親和色譜和超濾等方法。第105頁，共126頁，2023年，2月20日，星期四第六節(jié)維生素與輔酶維生素是機(jī)體維持正常生命活動(dòng)所必不可少的一類小分子有機(jī)物質(zhì)。多數(shù)維生素維生素作為輔酶和輔基的組成成分，參與體內(nèi)的物質(zhì)代謝維生素一般習(xí)慣分為脂溶性和水溶性兩大類。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，而水溶性維生素是通過轉(zhuǎn)變成輔酶對(duì)代謝起調(diào)節(jié)作用。第106頁，共126頁，2023年，2月20日，星期四一、脂溶性維生素

維生素A,D,E,K均溶于脂類溶劑，不溶于水，在食物中通常與脂肪一起存在，吸收它們，需要脂肪和膽汁酸。第107頁，共126頁，2023年，2月20日，星期四維生素A維生素A分A1,A2兩種，是不飽和一元醇類。維生素A1又稱為視黃醇，A2稱為脫氫視黃醇。主要功能：維持上皮組織健康及正常視覺，促進(jìn)年幼動(dòng)物的正常生長。第108頁，共126頁，2023年，2月20日，星期四維生素D維生素D是固醇類化合物，主要有D2,D3,D4,D5。其中D2,D3活性最高。在生物體內(nèi)，D2和D3本身不具有生物活性。它們在肝臟和腎臟中進(jìn)行羥化后，形成1，25-二羥基維生素D。其中1，25-二羥基維生素D3是生物活性最強(qiáng)的。主要功能：調(diào)節(jié)鈣、磷代謝，維持血液中鈣、磷濃度正常，促使骨骼正常發(fā)育。第109頁，共126頁，2023年，2月20日，星期四維生素E維生素E又叫做生育酚，目前發(fā)現(xiàn)的有6種，其中，，，四種有生理活性。主要功能：具有抗氧化劑的功能，可作為食品添加劑使用，還可保護(hù)細(xì)胞膜的完整性；同時(shí)還有抗不育的作用。第110頁，共126頁，2023年，2月20日，星期四維生素K維生素K有3種：K1,K2,K3。其中K3是人工合成的。維生素K是2-甲基萘醌的衍生物。主要功能：促進(jìn)肝臟合成凝血酶原，促進(jìn)血液的凝固。第111頁，共126頁，2023年，2月20日，星期四二、水溶性維生素維生素B1和羧化輔酶維生素B1又稱硫胺素，在體內(nèi)以焦磷酸硫胺素(TPP)形式存在。缺乏時(shí)表現(xiàn)出多發(fā)性神經(jīng)炎、皮膚麻木、心力衰竭、四肢無力、下肢水腫。第112頁，共126頁，2023年，2月20日，星期四焦磷酸硫胺素(TPP)是脫羧酶的輔酶，催化丙酮酸或α–酮戊