蛋白質(zhì)與酶工程酶學(xué)基本理論

蛋白質(zhì)與酶工程酶學(xué)基本理論第1頁(yè)，共120頁(yè)，2023年，2月20日，星期二一、了解酶的分類(lèi)與命名二、酶的分子結(jié)構(gòu)1、掌握酶的概念、組成及分類(lèi)，輔酶、輔基的概念。2、掌握酶的活性中心的概念，了解同工酶、抗體酶的概念。三、酶的工作原理1、掌握酶的高度催化效率的本質(zhì)與誘導(dǎo)契合學(xué)說(shuō)。四、酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)1、掌握酶促反應(yīng)中，各因素對(duì)酶促反應(yīng)的影響，最適溫度、最適pH的概念。2、掌握米—曼氏方程，米氏常數(shù)Km、Vmax的意義及其雙倒數(shù)作圖法測(cè)定和Hanes作圖法。3、掌握可逆抑制、不可逆抑制、競(jìng)爭(zhēng)性抑制、非競(jìng)爭(zhēng)性抑制和反競(jìng)爭(zhēng)性抑制的概念及動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)。五、酶的調(diào)節(jié)方式1、掌握酶活性的調(diào)節(jié)方式2、掌握酶量調(diào)節(jié)的方式第2頁(yè)，共120頁(yè)，2023年，2月20日，星期二酶的概念目前將生物催化劑分為兩類(lèi)酶、核酶（ribozyme）酶是一類(lèi)由活細(xì)胞產(chǎn)生的，對(duì)其特異底物（substrate）具有高效催化作用的生物大分子，包括蛋白質(zhì)和核酸。第3頁(yè)，共120頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第一節(jié)

酶的分類(lèi)和命名

第4頁(yè)，共120頁(yè)，2023年，2月20日，星期二酶的分類(lèi)與命名原則（自學(xué)為主）

P酶和R酶數(shù)量高達(dá)數(shù)千種要準(zhǔn)確地識(shí)別各種酶，避免發(fā)生混亂或誤解，就必須建立一套酶的

分類(lèi)(classification)和

命名(nomenclature)

的原則第5頁(yè)，共120頁(yè)，2023年，2月20日，星期二

國(guó)際系統(tǒng)分類(lèi)命名法原則--（1）根據(jù)酶的底物來(lái)命名

Ribonuclease核糖核酸酶

Protease蛋白酶（2）根據(jù)所催化的反應(yīng)類(lèi)型來(lái)命名

Dehydrogenase脫氫酶

Phosphotransferase磷酸轉(zhuǎn)移酶

Aminotransferase轉(zhuǎn)氨酶（3）上述兩個(gè)原則結(jié)合-丙酮酸脫氫酶（4）上述原則再加上酶的來(lái)源

如：牛胰核糖核酸酶第6頁(yè)，共120頁(yè)，2023年，2月20日，星期二1、P酶的分類(lèi)與命名

國(guó)際酶學(xué)委員會(huì)（internationalcommissionofenzyme,ICE)于1961年提出了酶的分類(lèi)與命名方案，此后不斷得到補(bǔ)充和修改

其建議：每一種酶都有其推薦名和系統(tǒng)命名推薦名：由兩部分組成--底物名稱(chēng)+催化反應(yīng)類(lèi)型+“酶”如：葡萄糖氧化酶

*對(duì)于水解酶類(lèi)，可省去“水解”,

如：淀粉酶，蛋白酶，乙酰膽堿酶等*必要時(shí)再加上酶的來(lái)源或其它特性，如：菠蘿蛋白酶，木瓜蛋白酶，堿性磷酸酶等第7頁(yè)，共120頁(yè)，2023年，2月20日，星期二P酶的分類(lèi)原則—1）按照其催化作用的類(lèi)型，分為6大類(lèi)

2）每大類(lèi)中，按底物、化學(xué)鍵或基團(tuán)的不同，分為若干亞類(lèi)

3）每一亞類(lèi)中分為若干小類(lèi)

4）每一小類(lèi)包含若干個(gè)具體的酶第8頁(yè)，共120頁(yè)，2023年，2月20日，星期二

國(guó)際系統(tǒng)分類(lèi)法及酶的編號(hào)、反應(yīng)通式1、氧化還原酶（1）AH2＋B＝A＋BH22、轉(zhuǎn)移酶（2）AB＋C＝A＋BC3、水解酶（3）AB＋H2O＝AOH＋BH4、裂合酶（4）AB＝A＋B5、異構(gòu)酶（5）A＝B6、連接酶或合成酶（6）A＋B＋ATP＝AB＋ADP＋Pi

或A＋B＋ATP＝AB＋AMP＋PPi六大類(lèi)編號(hào)依次為1.2.3.4.5.6亞類(lèi)編號(hào)依次為1.2.3.4.5.6…….亞－亞類(lèi)編號(hào)依次為1.2.3.4.5.6…….第9頁(yè)，共120頁(yè)，2023年，2月20日，星期二

（1）氧化還原酶類(lèi)（Oxidoreductases）：包括脫氫酶、氧化酶、過(guò)氧化物酶、氧合酶、細(xì)胞色素氧化酶等

其催化的反應(yīng)通式：AH2+B=A+BH2

被氧化的底物(AH2）為氫或電子供體被還原的底物（B）為氫或電子受體

系統(tǒng)命名：供體在前，受體在后，再加上氧化還原酶字樣，即“醇：NAD+氧化還原酶”

其推薦名：某供體脫氫酶（谷氨酸脫氫酶）或某受體還原酶（硝酸還原酶）第10頁(yè)，共120頁(yè)，2023年，2月20日，星期二（2）轉(zhuǎn)移酶類(lèi)（Transferases）：包括酮醛基轉(zhuǎn)移酶、酰基轉(zhuǎn)移酶、糖苷基轉(zhuǎn)移酶、含氮基轉(zhuǎn)移酶等催化某基團(tuán)從供體化合物轉(zhuǎn)移到受體化合物上的一類(lèi)酶。反應(yīng)通式：AB+C=A+BC

系統(tǒng)命名--供體：受體+某基團(tuán)轉(zhuǎn)移酶

如：L-天冬氨酸：2-酮戊二酸氨基轉(zhuǎn)移酶推薦名--

受體（或供體）+某基團(tuán)轉(zhuǎn)移酶上述同一酶為：L-天冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶第11頁(yè)，共120頁(yè)，2023年，2月20日，星期二（3）水解酶類(lèi)（Hydrolases）：包括蛋白酶、脂肪酶、糖苷酶、肽酶等；一般不需要輔酶，催化各種化合物進(jìn)行水解反應(yīng)的一類(lèi)酶，其反應(yīng)通式為：AB+H2O=AOH+BH

系統(tǒng)命名：底物+發(fā)生水解作用的化學(xué)鍵位置+水解酶如：5’-核苷酸磷酸水解酶，其底物是5’-核苷酸，水解反應(yīng)發(fā)生在磷酸酯鍵上

推薦名：底物+酶，如5’-核苷酸酶第12頁(yè)，共120頁(yè)，2023年，2月20日，星期二（4）裂合酶類(lèi)（Lyases）：催化一個(gè)化合物裂解為2個(gè)較小的化合物及其逆反應(yīng)的一類(lèi)酶，其反應(yīng)通式：AB=A+B

一般裂合酶在裂解反應(yīng)方向只有一個(gè)底物，而在縮合反應(yīng)方向卻有2個(gè)底物系統(tǒng)命名：底物+裂解的基團(tuán)-裂合酶,如：草酸：羧基-裂合酶，表明其催化草酸在羧基位置發(fā)生裂解反應(yīng)推薦名：底物+脫羧酶或醛縮酶或脫水酶等，而在縮合反應(yīng)方向則加“合酶”（synthase)

如草酸脫羧酶（草酸=甲酸+CO2)\蘇氨酸醛縮酶（L-蘇氨酸=甘氨酸+乙醛），乙酰乳酸合酶（2-乙酰乳酸+CO2=2-丙酮酸）等第13頁(yè)，共120頁(yè)，2023年，2月20日，星期二

（5）異構(gòu)酶（Isomerase）：催化分子內(nèi)部基團(tuán)位置或構(gòu)象轉(zhuǎn)換的一類(lèi)酶，其反應(yīng)通式：A=B，按異構(gòu)化的類(lèi)型不同，分為多個(gè)亞類(lèi)：

底物+異構(gòu)酶

或底物+消旋酶

或底物+變位酶或底物+表異構(gòu)酶或底物+順?lè)串悩?gòu)酶等如：葡萄糖異構(gòu)酶催化“D-葡萄糖=D-果糖”丙氨酸消旋酶催化“L-丙氨酸=D-丙氨酸”第14頁(yè)，共120頁(yè)，2023年，2月20日，星期二（6）連接酶或合成酶（Ligaseorsynthetase):

其關(guān)系到很多生命物質(zhì)的合成，其特點(diǎn)是需要ATP等作為能源，有的還需要金屬離子作輔助因子，分別形成C-O鍵（與蛋白質(zhì)合成有關(guān)）、C-S鍵(與脂肪酸合成有關(guān)）、C-C鍵和磷酸酯鍵，是伴隨著ATP等核苷三磷酸的水解，催化2個(gè)分子進(jìn)行連接反應(yīng)的酶，其反應(yīng)通式：

A+B+ATP=AB+ADP+Pi或AB+AMP+PPi系統(tǒng)名：2個(gè)底物的名稱(chēng)+連接酶，推薦名：合成產(chǎn)物+合成酶。如：天冬氨酸：氨連接酶，其推薦名是天冬氨酰合成酶（L-天冬氨酸+氨+ATP=L-天冬酰胺+ADP+Pi）第15頁(yè)，共120頁(yè)，2023年，2月20日，星期二2）R酶的分類(lèi)和命名

通常按照其催化的作用底物、反應(yīng)類(lèi)型和酶本身的機(jī)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行分類(lèi)（1）根據(jù)其底物是本身RNA還是其它分子，分為

分子內(nèi)催化（自我催化）或分子間催化

(2）根據(jù)其催化反應(yīng)的類(lèi)型分為：剪切酶（只剪）、剪接酶（剪+連接）和多功能酶（3）根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，分為：錘頭型、發(fā)夾型、含I型間插序列（IVS）和含II型IVS的R酶第16頁(yè)，共120頁(yè)，2023年，2月20日，星期二分子內(nèi)催化的R酶（1）自我剪切酶：即在一定條件下催化自身RNA分子進(jìn)行剪切反應(yīng)；都是RNA的前體，自我催化后，將前體剪切為成熟的RNA分子和另外一個(gè)RNA片段如：T4噬菌體RNA前體（215nt）催化自身成為成熟RNA(139nt）和一個(gè)76nt的片段（2）自我剪接酶：在一定條件下催化自身RNA分子同時(shí)進(jìn)行剪切和連接反應(yīng)；都是RNA前體第17頁(yè)，共120頁(yè)，2023年，2月20日，星期二分子間催化的R酶據(jù)其所作用的底物分子不同，分為若干亞類(lèi)--（1）RNA剪切酶（2）DNA剪切酶（3）多肽剪切酶（4）多糖剪切酶（5）多功能R酶：催化其它分子進(jìn)行多種反應(yīng)的R酶，例如L-19IVS能夠催化RNA剪接、限制性?xún)?nèi)切、去磷酸等作用第18頁(yè)，共120頁(yè)，2023年，2月20日，星期二氧化還原酶類(lèi)Oxidoreductases轉(zhuǎn)移酶類(lèi)Transferases水解酶類(lèi) Hydrolases裂合酶類(lèi) Lyases異構(gòu)酶類(lèi) Isomerases合成酶類(lèi) SynthetasesSynthases分子內(nèi)催化R酶(incisribozyme)

自我剪切酶(self-cleavagerebozyme)

自我剪接酶(self-splicingrebozyme)

分子間催化R酶(intransribozyme)RNA剪切酶DNA剪切酶多肽剪切酶多糖剪接酶多功能R酶其它R酶蛋白類(lèi)酶proteozyme核酸類(lèi)酶ribozyme酶enzyme酶的分類(lèi)總結(jié)第19頁(yè)，共120頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第二節(jié)

酶的分子結(jié)構(gòu)與功能

TheMolecularStructureandFunctionofEnzyme

第20頁(yè)，共120頁(yè)，2023年，2月20日，星期二酶的不同形式單體酶(monomericenzyme)：僅具有三級(jí)結(jié)構(gòu)的酶。寡聚酶(oligomericenzyme)：由多個(gè)相同或不同亞基以非共價(jià)鍵連接組成的酶。多酶體系(multienzymesystem)：由幾種不同功能的酶彼此聚合形成的多酶復(fù)合物。多功能酶(multifunctionalenzyme)或串聯(lián)酶(tandemenzyme)：一些多酶體系在進(jìn)化過(guò)程中由于基因的融合，多種不同催化功能存在于一條多肽鏈中，這類(lèi)酶稱(chēng)為多功能酶。第21頁(yè)，共120頁(yè)，2023年，2月20日，星期二一、酶的分子組成蛋白質(zhì)部分：酶蛋白(apoenzyme)(決定反應(yīng)的特異性)

輔助因子(cofactor)(決定反應(yīng)的種類(lèi)與性質(zhì))金屬離子小分子有機(jī)化合物全酶(holoenzyme)

單純酶(simpleenzyme)

結(jié)合酶(conjugatedenzyme)第22頁(yè)，共120頁(yè)，2023年，2月20日，星期二金屬酶(metalloenzyme)金屬離子與酶結(jié)合緊密，提取過(guò)程中不易丟失（如羧基肽酶Zn、黃嘌呤氧化酶Mo等）。

金屬激活酶(metal-activatedenzyme)

金屬離子為酶的活性所必需，但與酶的結(jié)合不甚緊密（如己糖激酶Mg）。金屬離子第23頁(yè)，共120頁(yè)，2023年，2月20日，星期二小分子有機(jī)化合物在催化中的作用

第24頁(yè)，共120頁(yè)，2023年，2月20日，星期二輔助因子分類(lèi)（按其與酶蛋白結(jié)合的緊密程度）

輔酶(coenzyme):與酶蛋白結(jié)合疏松，可用透析或超濾的方法除去(NAD+)。

輔基(prostheticgroup):與酶蛋白結(jié)合緊密，不能用透析或超濾的方法除去(FAD、FMN)。第25頁(yè)，共120頁(yè)，2023年，2月20日，星期二二、酶的活性中心必需基團(tuán)(essentialgroup)酶分子中氨基酸殘基側(cè)鏈的化學(xué)基團(tuán)中，一些與酶活性密切相關(guān)的化學(xué)基團(tuán)。目錄第26頁(yè)，共120頁(yè)，2023年，2月20日，星期二或稱(chēng)活性部位(activesite)，指必需基團(tuán)在空間結(jié)構(gòu)上彼此靠近，組成具有特定空間結(jié)構(gòu)的區(qū)域，能與底物特異結(jié)合并將底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物。酶的活性中心(activecenter)第27頁(yè)，共120頁(yè)，2023年，2月20日，星期二活性中心內(nèi)的必需基團(tuán)結(jié)合基團(tuán)(bindinggroup)與底物相結(jié)合催化基團(tuán)(catalyticgroup)催化底物轉(zhuǎn)變成產(chǎn)物位于活性中心以外，維持酶活性中心應(yīng)有的空間構(gòu)象所必需?；钚灾行耐獾谋匦杌鶊F(tuán)第28頁(yè)，共120頁(yè)，2023年，2月20日，星期二底物

活性中心以外的必需基團(tuán)結(jié)合基團(tuán)催化基團(tuán)

活性中心目錄第29頁(yè)，共120頁(yè)，2023年，2月20日，星期二溶菌酶的活性中心*谷氨酸35和天冬氨酸52是催化基團(tuán)；*色氨酸62和63、天冬氨酸101和色氨酸108是結(jié)合基團(tuán)；*A~F為底物多糖鏈的糖基，位于酶的活性中心形成的裂隙中。63第30頁(yè)，共120頁(yè)，2023年，2月20日，星期二

活性中心結(jié)合部位必需基團(tuán)催化部位酶的結(jié)構(gòu)活性中心以外的必需基團(tuán)

其它部分第31頁(yè)，共120頁(yè)，2023年，2月20日，星期二三、同工酶和抗體酶1、同工酶(isoenzyme)

是指催化相同的化學(xué)反應(yīng)但一級(jí)結(jié)構(gòu)不同的一組酶，其理化性質(zhì)、免疫學(xué)性質(zhì)等也不相同。第32頁(yè)，共120頁(yè)，2023年，2月20日，星期二舉例：乳酸脫氫酶

(LDH1～

LDH5)電泳速度，Km值不同1~5速率逐漸變快第33頁(yè)，共120頁(yè)，2023年，2月20日，星期二*生理及臨床意義

用于解釋發(fā)育過(guò)程中階段特有的代謝特征；

同工酶譜的改變有助于對(duì)疾病的診斷；同工酶可以作為遺傳標(biāo)志，用于遺傳分析研究。心肌梗死和肝病病人血清LDH同工酶譜的變化1酶活性心肌梗死酶譜正常酶譜肝病酶譜2345近期發(fā)現(xiàn)，雄性動(dòng)物精子中還有另一種同工酶LDH-X，反應(yīng)精子活力第34頁(yè)，共120頁(yè)，2023年，2月20日，星期二2、抗體酶（abzyme）或催化抗體（catalyticantibody)

定義：是具有催化功能的抗體本質(zhì)：免疫球蛋白，其易變區(qū)被賦予了酶的屬性，即具有催化作用的免疫球蛋白優(yōu)勢(shì)：為人們提供了一條合理途徑去設(shè)計(jì)需要的酶，尤其是目前難以獲得的甚至是還沒(méi)有的酶。第35頁(yè)，共120頁(yè)，2023年，2月20日，星期二將抗體轉(zhuǎn)變?yōu)槊钢饕椒ǎ赫T導(dǎo)法：利用反應(yīng)過(guò)渡態(tài)類(lèi)似物為半抗原制作單克隆抗體，篩選出具高催化活性的單抗

Pollack等以硝基苯酚磷酸膽堿酯作為半抗原誘導(dǎo)產(chǎn)生單抗，經(jīng)篩選找到加快其水解反應(yīng)1.2萬(wàn)倍的抗體酶引入法：借助基因工程和蛋白質(zhì)工程將催化基因引入到特異抗體的抗原結(jié)合位點(diǎn)上，使其獲得催化功能拷貝法：主要根據(jù)抗體生成過(guò)程中抗原-抗體互補(bǔ)性來(lái)設(shè)計(jì)

第36頁(yè)，共120頁(yè)，2023年，2月20日，星期二抗體酶的應(yīng)用一種抗體酶可切開(kāi)血纖維蛋白（血凝塊的主要成分），可以用于溶栓治療一些抗體酶可固定在癌細(xì)胞突出的蛋白質(zhì)上，破壞癌細(xì)胞膜，將用于癌癥治療一些抗體酶可有選擇地使病毒外殼蛋白的肽鍵裂解，從而防止病毒與靶細(xì)胞結(jié)合立體專(zhuān)一性抗體酶的研究，使生產(chǎn)高純度立體專(zhuān)一性的藥物成為現(xiàn)實(shí)，因此隨之出現(xiàn)大量針對(duì)性強(qiáng)、藥效高的藥物抗體酶的固定化已獲得成功，將大大地推進(jìn)工業(yè)化進(jìn)程第37頁(yè)，共120頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第三節(jié)

酶的工作原理

TheMechanismofEnzyme-CatalyzedReaction

第38頁(yè)，共120頁(yè)，2023年，2月20日，星期二酶與一般催化劑的共同點(diǎn)在反應(yīng)前后沒(méi)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)；只能加速可逆反應(yīng)的進(jìn)程，而不改變反應(yīng)的平衡點(diǎn)。第39頁(yè)，共120頁(yè)，2023年，2月20日，星期二（一）酶促反應(yīng)具有極高的效率一、酶促反應(yīng)的特點(diǎn)酶的催化效率通常比非催化反應(yīng)高108～1020倍，比一般催化劑高107～1013倍。反應(yīng)溫度一般比較溫和。酶和一般催化劑加速反應(yīng)的機(jī)理都是降低反應(yīng)的活化能(activationenergy)。酶比一般催化劑更有效地降低反應(yīng)的活化能。第40頁(yè)，共120頁(yè)，2023年，2月20日，星期二反應(yīng)總能量改變

非催化反應(yīng)活化能

酶促反應(yīng)活化能

一般催化劑催化反應(yīng)的活化能

能量反應(yīng)過(guò)程底物

產(chǎn)物酶促反應(yīng)活化能的改變活化能：底物分子從初態(tài)轉(zhuǎn)變到活化態(tài)所需的能量。第41頁(yè)，共120頁(yè)，2023年，2月20日，星期二H2O22H2O+O2

無(wú)催化化劑時(shí)需要的活化能：18kcal/mol

膠體鈀催化時(shí)需要的活化能：11.7kcal/mol

過(guò)氧化氫酶催化需要的活化能：2kcal/mol第42頁(yè)，共120頁(yè)，2023年，2月20日，星期二根據(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3種類(lèi)型：絕對(duì)特異性(absolutespecificity)：只能作用于特定結(jié)構(gòu)的底物，進(jìn)行一種專(zhuān)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(relativespecificity)：作用于一類(lèi)化合物或一種化學(xué)鍵。立體結(jié)構(gòu)特異性(stereo

specificity)：作用于立體異構(gòu)體中的一種。（二）酶促反應(yīng)具有高度的特異性第43頁(yè)，共120頁(yè)，2023年，2月20日，星期二（三）酶促反應(yīng)的可調(diào)節(jié)性對(duì)酶量的調(diào)節(jié)生成量的調(diào)節(jié)降解量的調(diào)節(jié)酶活性的調(diào)節(jié)別構(gòu)調(diào)節(jié)共價(jià)修飾調(diào)節(jié)酶原的激活酶促反應(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)的需要。其中包括兩方面的調(diào)節(jié)：第44頁(yè)，共120頁(yè)，2023年，2月20日，星期二二、酶促反應(yīng)的機(jī)理（一）酶-底物復(fù)合物的形成與誘導(dǎo)契合假說(shuō)*誘導(dǎo)契合假說(shuō)(induced-fithypothesis)酶底物復(fù)合物E+SE+PES酶與底物相互接近時(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(guò)程稱(chēng)為酶-底物結(jié)合的誘導(dǎo)契合假說(shuō)。第45頁(yè)，共120頁(yè)，2023年，2月20日，星期二目錄第46頁(yè)，共120頁(yè)，2023年，2月20日，星期二羧肽酶的誘導(dǎo)契合模式底物目錄第47頁(yè)，共120頁(yè)，2023年，2月20日，星期二（二）酶促反應(yīng)的作用效應(yīng)1.鄰近效應(yīng)(proximityeffect)與定向排列(orientationarrange)2.多元催化(multielementcatalysis)3.表面效應(yīng)(surfaceeffect)4.張力作用(distortionorstrain)第48頁(yè)，共120頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第四節(jié)酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)KineticsofEnzyme-CatalyzedReaction

第49頁(yè)，共120頁(yè)，2023年，2月20日，星期二概念研究各種因素對(duì)酶促反應(yīng)速度的影響，并加以定量的闡述。影響因素包括有底物濃度、酶濃度、pH、溫度、抑制劑、激活劑等?！芯恳环N因素的影響時(shí)，其余各因素均恒定。第50頁(yè)，共120頁(yè)，2023年，2月20日，星期二一、底物濃度對(duì)反應(yīng)速度的影響單底物、單產(chǎn)物反應(yīng)酶促反應(yīng)速度一般在規(guī)定的反應(yīng)條件下，用單位時(shí)間內(nèi)底物的消耗量或產(chǎn)物的生成量來(lái)表示研究前提

在其他因素不變的情況下，底物濃度對(duì)反應(yīng)速度的影響呈矩形雙曲線(xiàn)關(guān)系。第51頁(yè)，共120頁(yè)，2023年，2月20日，星期二當(dāng)?shù)孜餄舛容^低時(shí)反應(yīng)速度與底物濃度成正比；反應(yīng)為一級(jí)反應(yīng)。[S]VVmax目錄第52頁(yè)，共120頁(yè)，2023年，2月20日，星期二隨著底物濃度的增高反應(yīng)速度不再成正比例加速；反應(yīng)為混合級(jí)反應(yīng)。[S]VVmax目錄第53頁(yè)，共120頁(yè)，2023年，2月20日，星期二當(dāng)?shù)孜餄舛雀哌_(dá)一定程度反應(yīng)速度不再增加，達(dá)最大速度；反應(yīng)為零級(jí)反應(yīng)[S]VVmax目錄第54頁(yè)，共120頁(yè)，2023年，2月20日，星期二（一）米－曼氏方程式中間產(chǎn)物

酶促反應(yīng)模式——中間產(chǎn)物學(xué)說(shuō)E+Sk1k2k3ESE+P第55頁(yè)，共120頁(yè)，2023年，2月20日，星期二中間產(chǎn)物存在的證明：

H2O2+過(guò)氧化物酶（H2O2—過(guò)氧化物酶）（褐色）（紅色）（H2O2—過(guò)氧化物酶）+AH2過(guò)氧化物酶+A+2H2O

（紅色）

(褐色）第56頁(yè)，共120頁(yè)，2023年，2月20日，星期二※1913年Michaelis和Menten根據(jù)快速平衡學(xué)說(shuō)提出V與[S]關(guān)系的數(shù)學(xué)方程式，即米－曼氏方程式，簡(jiǎn)稱(chēng)米氏方程式(Michaelisequation)。[S]：底物濃度

V：不同[S]時(shí)的反應(yīng)速度

Vmax：最大反應(yīng)速度(maximumvelocity)

Ｋm：米氏常數(shù)(Michaelisconstant)

ＶVmax[S]

Km+[S]

＝──第57頁(yè)，共120頁(yè)，2023年，2月20日，星期二當(dāng)反應(yīng)速度為最大反應(yīng)速度一半時(shí)Km值的推導(dǎo)Km＝[S]∴Km值等于酶促反應(yīng)速度為最大反應(yīng)速度一半時(shí)的底物濃度，單位是mol/L。2＝Km+[S]VmaxVmax[S]VmaxV[S]KmVmax/2第58頁(yè)，共120頁(yè)，2023年，2月20日，星期二（二）Km與Vmax的意義第59頁(yè)，共120頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第60頁(yè)，共120頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第61頁(yè)，共120頁(yè)，2023年，2月20日，星期二④指導(dǎo)代謝方向：限速步驟：Km最大的反應(yīng)可逆反應(yīng)方向、多條反應(yīng)途徑：Km小的反應(yīng)趨勢(shì)強(qiáng)。⑤了解酶底物在體內(nèi)的濃度水平：

一般與Km值相當(dāng)。VmaxV[S]KmVmax/2第62頁(yè)，共120頁(yè)，2023年，2月20日，星期二

Vmax

定義：Vmax是酶完全被底物飽和時(shí)的反應(yīng)速度，與酶濃度成正比。Vmax=K3[E]意義：K3=Vmax/[E]

如果酶的總濃度已知，可從Vmax計(jì)算酶的轉(zhuǎn)換數(shù)(turnovernumber)，即動(dòng)力學(xué)常數(shù)K3。米－曼氏方程式推導(dǎo)的假設(shè)之一：E與S形成ES復(fù)合物的反應(yīng)是快速平衡反應(yīng)，而ES分解為E及P的反應(yīng)為慢反應(yīng)，反應(yīng)速度取決于慢反應(yīng)即V＝k3[ES]。第63頁(yè)，共120頁(yè)，2023年，2月20日，星期二定義—

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)。意義—

可用來(lái)比較每單位酶的催化能力,反映酶的工作效率。

酶的轉(zhuǎn)換數(shù)---K3

第64頁(yè)，共120頁(yè)，2023年，2月20日，星期二（三）Ｋm值與Ｖmax值的測(cè)定1.雙倒數(shù)作圖法(doublereciprocalplot)，又稱(chēng)為林-貝氏(Lineweaver-Burk)作圖法Vmax[S]Km+[S]V=（林－貝氏方程）+1/V=KmVmax1/Vmax1/[S]兩邊同取倒數(shù)1/[S]斜率＝Km/Vmax1/V-1/Km1/Vmax

0第65頁(yè)，共120頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第66頁(yè)，共120頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第67頁(yè)，共120頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第68頁(yè)，共120頁(yè)，2023年，2月20日，星期二2.Hanes作圖法[S][S]/V-KmKm/Vm在林－貝氏方程基礎(chǔ)上，兩邊同乘[S][S]/V=Km/Vmax+[S]/Vmax

斜率＝1/Vmax3.Eadie-Hofstee作圖法縱軸截距為Vmax，斜率為-Km第69頁(yè)，共120頁(yè)，2023年，2月20日，星期二

4.第70頁(yè)，共120頁(yè)，2023年，2月20日，星期二四種作圖法的區(qū)別第71頁(yè)，共120頁(yè)，2023年，2月20日，星期二二、酶濃度對(duì)反應(yīng)速度的影響當(dāng)[S]＞＞[E]，酶可被底物飽和的情況下，反應(yīng)速度與酶濃度成正比。關(guān)系式為：V=K3[E]0

V

[E]

當(dāng)[S]>>[E]時(shí)，Vmax=k3[E]

酶濃度對(duì)反應(yīng)速度的影響

第72頁(yè)，共120頁(yè)，2023年，2月20日，星期二雙重影響溫度升高，酶促反應(yīng)速度升高；由于酶的本質(zhì)是蛋白質(zhì)，溫度升高，可引起酶的變性，使反應(yīng)速度降低。三、溫度對(duì)反應(yīng)速度的影響最適溫度(optimumtemperature)：酶促反應(yīng)速度最快時(shí)的環(huán)境溫度。*低溫的應(yīng)用酶活性0.51.02.01.50102030405060溫度oC

溫度對(duì)淀粉酶活性的影響

第73頁(yè)，共120頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第74頁(yè)，共120頁(yè)，2023年，2月20日，星期二四、pH對(duì)反應(yīng)速度的影響最適pH(optimumpH)

酶催化活性最大時(shí)的環(huán)境pH。0酶活性pH

pH對(duì)某些酶活性的影響

胃蛋白酶

淀粉酶

膽堿酯酶

246810第75頁(yè)，共120頁(yè)，2023年，2月20日，星期二五、抑制劑對(duì)反應(yīng)速度的影響酶的抑制劑(inhibitor)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(chēng)為酶的抑制劑。

區(qū)別于酶的變性

抑制劑對(duì)酶有一定選擇性引起變性的因素對(duì)酶沒(méi)有選擇性第76頁(yè)，共120頁(yè)，2023年，2月20日，星期二

抑制作用的類(lèi)型不可逆性抑制(irreversibleinhibition)可逆性抑制(reversibleinhibition)：競(jìng)爭(zhēng)性抑制(competitiveinhibition)非競(jìng)爭(zhēng)性抑制(non-competitiveinhibition)反競(jìng)爭(zhēng)性抑制(uncompetitiveinhibition)第77頁(yè)，共120頁(yè)，2023年，2月20日，星期二(一)不可逆性抑制作用*概念抑制劑通常以共價(jià)鍵與酶活性中心或活性中心以外的必需基團(tuán)相結(jié)合，使酶失活。①有機(jī)磷中毒第78頁(yè)，共120頁(yè)，2023年，2月20日，星期二

②巰基酶抑制劑？第79頁(yè)，共120頁(yè)，2023年，2月20日，星期二（二）可逆性抑制作用*概念抑制劑通常以非共價(jià)鍵與酶或酶-底物復(fù)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。競(jìng)爭(zhēng)性抑制非競(jìng)爭(zhēng)性抑制反競(jìng)爭(zhēng)性抑制

*類(lèi)型第80頁(yè)，共120頁(yè)，2023年，2月20日，星期二１.競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用反應(yīng)模式定義抑制劑與底物的結(jié)構(gòu)相似，能與底物競(jìng)爭(zhēng)酶的活性中心，從而阻礙酶底物復(fù)合物的形成，使酶的活性降低。這種抑制作用稱(chēng)為競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用。第81頁(yè)，共120頁(yè)，2023年，2月20日，星期二*特點(diǎn)抑制程度取決于抑制劑與酶的相對(duì)親和力及底物濃度；I與S結(jié)構(gòu)類(lèi)似，競(jìng)爭(zhēng)酶的活性中心；動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)：Vmax不變，表觀(guān)Km增大。抑制劑↑

無(wú)抑制劑1/V1/[S]第82頁(yè)，共120頁(yè)，2023年，2月20日，星期二*舉例

丙二酸與琥珀酸競(jìng)爭(zhēng)琥珀酸脫氫酶琥珀酸琥珀酸脫氫酶FADFADH2延胡索酸第83頁(yè)，共120頁(yè)，2023年，2月20日，星期二

磺胺類(lèi)藥物的抑菌機(jī)制與對(duì)氨基苯甲酸競(jìng)爭(zhēng)二氫蝶酸合成酶二氫蝶呤啶＋對(duì)氨基苯甲酸＋谷氨酸二氫蝶酸合成酶二氫葉酸第84頁(yè)，共120頁(yè)，2023年，2月20日，星期二2.非競(jìng)爭(zhēng)性抑制第85頁(yè)，共120頁(yè)，2023年，2月20日，星期二*特點(diǎn)抑制劑與酶活性中心外的必需基團(tuán)結(jié)合，底物與抑制劑之間無(wú)競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系；抑制程度取決于抑制劑的濃度；動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)：Vmax降低，表觀(guān)Km不變。抑制劑↑1/V1/[S]無(wú)抑制劑第86頁(yè)，共120頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第87頁(yè)，共120頁(yè)，2023年，2月20日，星期二３.反競(jìng)爭(zhēng)性抑制第88頁(yè)，共120頁(yè)，2023年，2月20日，星期二*特點(diǎn)：抑制劑只與酶－底物復(fù)合物結(jié)合；抑制程度取決與抑制劑的濃度及底物的濃度；動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)：Vmax降低，表觀(guān)Km降低。抑制劑↑1/V1/[S]無(wú)抑制劑例如氰化物對(duì)芳香硫酸酯酶的抑制作用第89頁(yè)，共120頁(yè)，2023年，2月20日，星期二各種可逆性抑制作用的比較第90頁(yè)，共120頁(yè)，2023年，2月20日，星期二六、激活劑對(duì)反應(yīng)速度的影響激活劑(activator)使酶由無(wú)活性變?yōu)橛谢钚曰蚴姑富钚栽黾拥奈镔|(zhì)。?

必需激活劑(essentialactivator)?

非必需激活劑(non-essentialactivator)第91頁(yè)，共120頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第92頁(yè)，共120頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第93頁(yè)，共120頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第五節(jié)

酶的調(diào)節(jié)

TheRegulationofEnzyme

第94頁(yè)，共120頁(yè)，2023年，2月20日，星期二酶活性的調(diào)節(jié)（快速調(diào)節(jié)）酶含量的調(diào)節(jié)（緩慢調(diào)節(jié)）

調(diào)節(jié)方式

調(diào)節(jié)對(duì)象關(guān)鍵酶第95頁(yè)，共120頁(yè)，2023年，2月20日，星期二一、酶活性的調(diào)節(jié)（一）酶原與酶原的激活酶原(zymogen)有些酶在細(xì)胞內(nèi)合成或初分泌時(shí)只是酶的無(wú)活性前體，此前體物質(zhì)稱(chēng)為酶原。酶原的激活在一定條件下，酶原向有活性酶轉(zhuǎn)化的過(guò)程。第96頁(yè)，共120頁(yè)，2023年，2月20日，星期二賴(lài)?yán)i天天天天甘異賴(lài)?yán)i天天天天纈組絲SSSS46183甘異纈組絲SSSS腸激酶胰蛋白酶活性中心胰蛋白酶原的激活過(guò)程Ca2＋第97頁(yè)，共120頁(yè)，2023年，2月20日，星期二

酶原激活的生理意義避免細(xì)胞產(chǎn)生的酶對(duì)細(xì)胞進(jìn)行自身消化，并使酶在特定的部位和環(huán)境中發(fā)揮作用，保證體內(nèi)代謝正常進(jìn)行。（消化管內(nèi)的蛋白酶）有的酶原可以視為酶的儲(chǔ)存形式。在需要時(shí)，酶