生物化學(xué)ppt 酶化學(xué)

生物化學(xué)ppt酶化學(xué)第一頁(yè)，共一百三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日本章要求⒈掌握酶的概念、酶的命名分類及催化作用的特點(diǎn)。⒉了解幾種重要輔酶的結(jié)構(gòu)與功能。⒊了解酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。⒋掌握各因素對(duì)酶促反應(yīng)速度的影響。⒌掌握酶活性中心的測(cè)定方法、酶的催化機(jī)制。⒍了解酶與化學(xué)相關(guān)學(xué)科的關(guān)系第二頁(yè)，共一百三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日酶的發(fā)現(xiàn)

1773年，意大利科學(xué)家斯帕蘭扎尼（L.Spallanzani,1729-1799）設(shè)計(jì)了一個(gè)巧妙的實(shí)驗(yàn)：將肉塊放入小巧的金屬籠中，然后讓鷹吞下去。過(guò)一段時(shí)間他將小籠取出，發(fā)現(xiàn)肉塊消失了。于是，他推斷胃液中一定含有消化肉塊的物質(zhì)。但是什么，他不清楚。

1836年，德國(guó)科學(xué)家施旺（T.Schwann,1810-1882）從胃液中提取出了消化蛋白質(zhì)的物質(zhì)。解開胃的消化之謎。

1926年，美國(guó)科學(xué)家薩姆鈉（J.B.Sumner,1887-1955）從刀豆種子中提取出脲酶的結(jié)晶，并通過(guò)化學(xué)實(shí)驗(yàn)證實(shí)脲酶是一種蛋白質(zhì)。

20世紀(jì)30年代，科學(xué)家們相繼提取出多種酶的蛋白質(zhì)結(jié)晶，并指出酶是一類具有生物催化作用的蛋白質(zhì)。

20世紀(jì)80年代，美國(guó)科學(xué)家切赫（T.R.Cech,1947-）和奧特曼（S.Altman,1939-）發(fā)現(xiàn)少數(shù)RNA也具有生物催化作用。

第三頁(yè)，共一百三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日4.1酶——生物催化劑酶是生物催化劑，是一類具有催化活性和特定空間構(gòu)象的生物大分子，包括蛋白質(zhì)和核酸（RNA,Ribozyme）。酶是維持生命體內(nèi)正常的生理活動(dòng)和新陳代謝的基本條件。酶催化的生物化學(xué)反應(yīng)——酶促反應(yīng)。酶能穩(wěn)定底物的過(guò)渡態(tài)，降低反應(yīng)的活化能，加速反應(yīng)的進(jìn)行。底物:在酶的催化下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)4.1.1酶的概念第四頁(yè)，共一百三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日4.1.2酶的命名及分類(1)習(xí)慣命名法:根據(jù)其催化底物來(lái)命名；如催化水解淀粉的酶——淀粉酶；催化水解蛋白質(zhì)的酶——蛋白酶；根據(jù)所催化反應(yīng)的性質(zhì)來(lái)命名；谷氨酸——丙氨酸：谷丙轉(zhuǎn)氨酶；結(jié)合上述兩個(gè)原則來(lái)命名，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)。1.酶的命名第五頁(yè)，共一百三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日(2)國(guó)際系統(tǒng)命名法系統(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):谷氨酸+丙酮酸-酮戊二酸+丙氨酸第六頁(yè)，共一百三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日(2)國(guó)際系統(tǒng)命名法例如：習(xí)慣名稱:乳酸脫氫酶系統(tǒng)名稱:乳酸:NAD+氧化還原酶

催化的反應(yīng)乳酸+NAD+丙酮酸+NADH+H+

繁瑣

第七頁(yè)，共一百三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日A.根據(jù)酶蛋白結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分類單體酶：由一條或多條共價(jià)相連的肽鏈組成的酶分子。一般為水解酶。寡聚酶：由兩條或多條肽鏈組成的酶分子。為大多數(shù)酶。多酶復(fù)合體：由多種酶彼此鑲嵌成的復(fù)合體,它們相互配合依次進(jìn)行，催化連續(xù)的一系列相關(guān)反應(yīng)。如丙酮酸脫氫酶復(fù)合體。多功能酶：一條多肽鏈上含有兩種或兩種以上催化活性的酶，往往是基因融合的產(chǎn)物。如脂肪酸合成酶。2.酶的分類第八頁(yè)，共一百三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日B.據(jù)酶所催化的反應(yīng)類型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)：第九頁(yè)，共一百三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日氧化-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，乳酸脫氫酶(Lactatase)催化乳酸的脫氫反應(yīng)。第十頁(yè)，共一百三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日轉(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)。第十一頁(yè)，共一百三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日裂合酶:

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)。第十二頁(yè)，共一百三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日異構(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。

例如，6-磷酸葡萄糖異構(gòu)酶催化的反應(yīng)。第十三頁(yè)，共一百三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日合成酶，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)在熱力學(xué)上都是非自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)，必須與ATP分解反應(yīng)相互偶聯(lián)。A+B+ATP+H-O-HA-B+ADP+Pi

例如，丙酮酸羧化酶催化的反應(yīng)。

第十四頁(yè)，共一百三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日核酸酶：唯一的非蛋白酶。它是一類特殊的RNA，能夠催化RNA分子中的磷酸酯鍵的水解及其逆反應(yīng)。第十五頁(yè)，共一百三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日4.1.3酶催化作用的特性

酶是自然界催化活性最高的一類催化劑。可使反應(yīng)速率提高106~1012倍，比普通催化劑效能至少高幾倍以上。例如：過(guò)氧化氫分解

2H2O22H2O+O2

用Fe（Ⅲ）催化，效率為6×10-4

mol/mol·S，用過(guò)氧化氫酶催化，效率為6×106

mol/mol·S。用-淀粉酶催化淀粉水解，1克結(jié)晶酶在65C條件下可催化2噸淀粉水解。1.高效性第十六頁(yè)，共一百三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日（1）反應(yīng)專一性：酶一般只能選擇性地催化一種或一類相同類型的化學(xué)反應(yīng)，且無(wú)副產(chǎn)物生成。

如蛋白質(zhì)水解酶只能選擇水解蛋白質(zhì)或肽中特定的肽鍵。2.選擇性第十七頁(yè)，共一百三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日（2）底物專一性一種酶只能作用于某一種或某一類結(jié)構(gòu)、性質(zhì)相似的物質(zhì)。據(jù)酶對(duì)底物專一性的程度和類型，可分為：①結(jié)構(gòu)專一性:有些酶對(duì)底物的要求非常嚴(yán)格，只作用于一種特定的底物——絕對(duì)專一性；有些酶的作用對(duì)象是一類化合物或一類化學(xué)鍵——相對(duì)專一性。

第十八頁(yè)，共一百三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日（2）底物專一性②手性專一性：酶能專一地與手性底物結(jié)合并催化這類底物發(fā)生反應(yīng)。如胰蛋白酶只能水解L-氨基酸形成的肽鍵；而不影響D-氨基酸形成的肽鍵淀粉酶只能選擇性地水解D-葡萄糖形成的1,4-糖苷鍵，而不影響L-葡萄糖形成的1,4-糖苷鍵。第十九頁(yè)，共一百三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日（2）底物專一性③幾何專一性：有些酶只能選擇性地催化某種幾何異構(gòu)底物的反應(yīng)，而對(duì)另一種構(gòu)型則無(wú)催化作用。如延胡索酸水合酶只能催化延胡索酸水合生成蘋果酸，對(duì)馬來(lái)酸則不起作用：第二十頁(yè)，共一百三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日3.反應(yīng)條件溫和酶促反應(yīng)一般在pH=5~8的水溶液中進(jìn)行，反應(yīng)溫度在20~40℃。由于反應(yīng)條件溫和，使某些不希望的副反應(yīng)如分解反應(yīng)、異構(gòu)化反應(yīng)和消旋化反應(yīng)等盡可能減少。由于酶本身是蛋白質(zhì)，高溫或其它苛刻的物理或化學(xué)條件，將引起酶的失活。第二十一頁(yè)，共一百三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日

4.2酶的非蛋白組分——

輔酶（coenzyme）和金屬離子根據(jù)酶的組成情況，可以將酶分為兩大類：?jiǎn)渭兊鞍酌福喝绾怂崴饷?，它們的組成為單一蛋白質(zhì)，其本身的氨基酸殘基即可形成催化活性中心，并能有效的實(shí)施催化功能。結(jié)合蛋白酶：某些酶，例如氧化-還原酶等，其分子中除了蛋白質(zhì)外，還含有非蛋白組分.結(jié)合蛋白酶的蛋白質(zhì)部分稱為酶蛋白，非蛋白質(zhì)部分包括輔酶及金屬離子(或輔因子cofactor)。酶蛋白與輔助成分組成的完整分子稱為全酶。全酶=酶蛋白+輔助成分（輔酶或金屬離子）單純的酶蛋白無(wú)催化功能，只有全酶具有催化作用.第二十二頁(yè)，共一百三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日4.2.1輔酶小分子有機(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。是一類具有特殊化學(xué)結(jié)構(gòu)和功能的化合物。是多種酶不可缺少的輔助部分。第二十三頁(yè)，共一百三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日1.輔酶的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與功能

大多具有氧化還原性質(zhì)或基團(tuán)轉(zhuǎn)移能力參與的酶促反應(yīng)主要為氧化-還原反應(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B族維生素。維生素的生理功能與輔酶的作用密切相關(guān)。第二十四頁(yè)，共一百三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日(1)維生素PP（維生素B3）煙酸和煙酰胺能維持神經(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。在體內(nèi)轉(zhuǎn)變?yōu)檩o酶I和輔酶II。第二十五頁(yè)，共一百三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日(1)維生素PP和NAD+

和NADP+

NAD+(煙酰胺-腺嘌呤二核苷酸，又稱為輔酶I)和NADP+(煙酰胺-腺嘌呤磷酸二核苷酸,又稱為輔酶II)是維生素?zé)燉０返难苌铮δ埽涸诿摎涿复呋难趸?還原反應(yīng)中，起著電子和質(zhì)子的傳遞體作用。第二十六頁(yè)，共一百三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日NAD+

分子的功能部分是煙酰胺環(huán)第二十七頁(yè)，共一百三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日手性選擇性第二十八頁(yè)，共一百三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日(2)核黃素（VB2)核黃素(維生素B2)由核糖醇和6，7-二甲基異吡咯嗪兩部分組成。缺乏時(shí)組織呼吸減弱，代謝強(qiáng)度降低。主要癥狀為口腔發(fā)炎，舌炎、角膜炎、皮炎等。第二十九頁(yè)，共一百三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日(2)核黃素和FAD、FMNFAD(黃素-腺嘌呤二核苷酸)和FMN(黃素單核苷酸)是核黃素(維生素B2)的衍生物，功能：在脫氫酶催化的氧化-還原反應(yīng)中，起著電子和質(zhì)子的傳遞體作用。第三十頁(yè)，共一百三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日與酶分子共價(jià)鍵相連接，稱為輔基FAD和FMN分子的功能部分是異吡咯嗪環(huán)第三十一頁(yè)，共一百三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日(3)泛酸（VB5）維生素(B5)-泛酸是由，-二羥基--二甲基丁酸和一分子-丙氨酸縮合而成。第三十二頁(yè)，共一百三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日輔酶A是生物體內(nèi)代謝反應(yīng)中乙酰化酶的輔酶，它的前體是泛酸。功能：傳遞?；?3)泛酸和輔酶A(CoA)第三十三頁(yè)，共一百三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日乙酸與輔酶A的-SH結(jié)合形成乙酰輔酶A，是糖代謝的重要中間體。第三十四頁(yè)，共一百三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日(4)葉酸（Flolicacid）葉酸，又稱為蝶酰谷氨酸，維生素B11。最早從植物葉子中提取而得名

缺乏葉酸可引起巨紅細(xì)胞性貧血以及白細(xì)胞減少癥，對(duì)孕婦尤其重要

第三十五頁(yè)，共一百三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日(4)葉酸和四氫葉酸(FH4或THFA)四氫葉酸是合成酶的輔酶，其前體是葉酸。四氫葉酸的主要作用是作為碳基團(tuán)，如-CH3,-CH2-,-CHO等的載體，參與多種生物合成過(guò)程。第三十六頁(yè)，共一百三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日(5)硫胺素（VB1）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(wú)力、下肢水腫。硫胺素鹽酸鹽在體內(nèi)以焦磷酸硫胺素(TPP)形式存在第三十七頁(yè)，共一百三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日(5)VB1和焦磷酸硫胺素(TPP)焦磷酸硫胺素是脫羧酶的輔酶，它的前體是硫胺素(維生素B1)。功能：是催化酮酸的脫羧反應(yīng)第三十八頁(yè)，共一百三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日(6)吡哆素吡哆素(維生素B6，包括吡哆醇、吡哆醛和吡哆胺)。缺乏維生素B6的癥狀為皮炎、痙攣、貧血等。單純的維生素B6缺乏癥在人類極少見。臨床上應(yīng)用維生素B6制劑防治妊娠嘔吐和放射病嘔吐。

第三十九頁(yè)，共一百三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日(6)吡哆素和磷酸吡哆素磷酸吡哆素主要包括磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺。第四十頁(yè)，共一百三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日磷酸吡哆素是轉(zhuǎn)氨酶的輔酶，轉(zhuǎn)氨酶通過(guò)磷酸吡多醛和磷酸吡多胺的相互轉(zhuǎn)換，起轉(zhuǎn)移氨基的作用。第四十一頁(yè)，共一百三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日(7)生物素生物素是羧化酶的輔酶，它本身就是一種B族維生素B7。缺乏的癥狀：毛發(fā)變細(xì)，失去光澤，皮膚鱗片狀和紅色皮疹，抑郁，嗜睡癥，幻覺(jué)，極端感覺(jué)異常第四十二頁(yè)，共一百三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日生物素的功能是作為CO2的遞體，在生物合成中起傳遞和固定CO2的作用。E-生物素復(fù)合物的形成丙酮酸的羧化E+ATP+生物素E-生物素+AMP+PPiE-生物素+HCO3-+ATPE-生物素-CO2-+ADP+PiE-生物素-CO2-+CH3COCOO-E-生物素+-OOCCH2COCOO-第四十三頁(yè)，共一百三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日(8)維生素B12輔酶

維生素B12又稱為鈷胺素。蔬菜中幾乎完全找不到，只有紫菜及海藻類蘊(yùn)涵

，是素食者最容易缺乏的維生素，也是紅血球生成不可缺少的重要元素，如果嚴(yán)重缺乏，將導(dǎo)致惡性貧血

維生素B12分子中與Co+相連的CN基被5’-脫氧腺苷所取代，形成維生素B12輔酶。維生素B12輔酶的主要功能是作為變位酶的輔酶，催化底物分子內(nèi)基團(tuán)(主要為甲基)的變位反應(yīng)。第四十四頁(yè)，共一百三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日結(jié)構(gòu)第四十五頁(yè)，共一百三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日（9）硫辛酸硫辛酸是少數(shù)不屬于維生素的輔酶。6,8-二硫辛酸有兩種形式，即硫辛酸（氧化型）和二氫硫辛酸（還原型）.氧化型是丙酮酸脫氫酶系的輔酶，傳遞氫和轉(zhuǎn)移乙酰基第四十六頁(yè)，共一百三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日

(10)輔酶Q(CoQ)輔酶Q又稱為泛醌，廣泛存在與動(dòng)物和細(xì)菌的線粒體中，其結(jié)構(gòu)為：輔酶Q的活性部分是它的醌環(huán)結(jié)構(gòu)，主要功能是作為線粒體呼吸鏈氧化-還原酶的輔酶，在酶與底物分子之間傳遞電子。第四十七頁(yè)，共一百三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日2.輔酶在酶促反應(yīng)中的作用特點(diǎn)輔酶在催化反應(yīng)過(guò)程中，直接參加了反應(yīng)。每一種輔酶都具有特殊的功能，可以特定地催化某一類型的反應(yīng)。同一種輔酶可以和多種不同的酶蛋白結(jié)合形成不同的全酶。一般來(lái)說(shuō)，全酶中的輔酶決定了酶所催化的類型（反應(yīng)專一性），而酶蛋白則決定了所催化的底物類型（底物專一性）。第四十八頁(yè)，共一百三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日4.2.2酶分子中的金屬離子根據(jù)金屬離子與酶蛋白結(jié)合程度，可分為兩類：金屬酶和金屬激酶。1.金屬酶在金屬酶中,酶蛋白與金屬離子結(jié)合緊密。如Fe2+/Fe3+、Cu+/Cu2、Zn2+、Mn2+、Co2

等。這些金屬離子通常以配鍵的形式與氨基酸殘基的側(cè)鏈相連，有時(shí)也與酶蛋白中的輔基，如血紅素的卟啉環(huán)相連。金屬酶中的金屬離子作為酶的輔助因子，在酶促反應(yīng)中傳遞電子、原子或官能團(tuán)。第四十九頁(yè)，共一百三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日

2.金屬激酶金屬離子與酶的結(jié)合一般較松散。在溶液中，酶與這類離子結(jié)合而被激活。如Na+、K+、Mg2+、Ca2+

等。金屬離子對(duì)酶有一定的選擇性,某種金屬只對(duì)某一種或幾種酶有激活作用。DNA聚合酶只有在Mg2+的存在下，才會(huì)有催化作用第五十頁(yè)，共一百三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日據(jù)酶分子組成分類單純蛋白質(zhì)酶類結(jié)合蛋白質(zhì)酶類酶蛋白質(zhì)輔助因子小分子有機(jī)物金屬離子

酶的化學(xué)組成全酶(holoenzyme)＝酶蛋白+輔助因子酶促反應(yīng)的專一性及高效率取決于酶蛋白部分，而輔助因子決定酶促反應(yīng)的性質(zhì)。第五十一頁(yè)，共一百三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日

酶的輔助因子（決定酶促反應(yīng)的類型）

根據(jù)與酶蛋白結(jié)合牢固程度劃分：

輔酶：與酶蛋白結(jié)合疏松，可用透析法除去輔助因子輔基：與酶蛋白結(jié)合緊密，用透析法不能除去從化學(xué)本質(zhì)上劃分：

金屬離子：穩(wěn)定酶分子構(gòu)象；參與傳遞電子；輔助因子在酶與底物間起連接作用；降低反應(yīng)的靜電斥力

維生素B族衍生物第五十二頁(yè)，共一百三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日4.3酶促反應(yīng)的速度和影響因素

酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)是研究酶促反應(yīng)的速度以及影響酶促反應(yīng)速度的各種因素的科學(xué)。影響酶促反應(yīng)速度的因素有：底物濃度、酶濃度、溫度、pH值、激活劑、抑制劑等。第五十三頁(yè)，共一百三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日在低底物濃度時(shí),反應(yīng)速度與底物濃度成正比，為一級(jí)反應(yīng)。底物濃度增大與速度的增加不成正比,為混合級(jí)反應(yīng)。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（V

max），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)。4.3.1、底物濃度對(duì)酶促反應(yīng)速度的影響V-S曲線底物濃度對(duì)酶促反應(yīng)初速度的影響V

初Vmax第五十四頁(yè)，共一百三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日低第五十五頁(yè)，共一百三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日米氏方程的推導(dǎo)令：將（4）代入（3），則：[ES]生成速度：，[ES]分解速度：即：則：(1)經(jīng)整理得：由于酶促反應(yīng)速度由[ES]決定，即，所以(2)將（2）代入（1）得：(3)當(dāng)酶反應(yīng)體系處于恒態(tài)時(shí)：當(dāng)[Et]=[ES]時(shí)，(4)所以

第五十六頁(yè)，共一百三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日米氏方程當(dāng)反應(yīng)速度等于最大速度一半時(shí),即V=1/2Vmax,Km=[S]上式表示,米氏常數(shù)是反應(yīng)速度為最大值一半時(shí)的底物濃度。因此,米氏常數(shù)的單位為mol/L。（三）米氏常數(shù)的意義及測(cè)定Km—

米氏常數(shù)Vmax—

最大反應(yīng)速度第五十七頁(yè)，共一百三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日第五十八頁(yè)，共一百三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日

米氏常數(shù)的測(cè)定基本原則：將米氏方程變化成相當(dāng)于y=ax+b的直線方程，再用作圖法求出Km。例：雙倒數(shù)作圖法（Lineweaver-Burk法）米氏方程的雙倒數(shù)形式：

1Km11—=——.—+——

vVmax[S]Vmax第五十九頁(yè)，共一百三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日1/Vmax斜率=Km/Vmax-1/Km1Km11—=——.—+——

vVmax[S]Vmax第六十頁(yè)，共一百三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日酶的Km在實(shí)際應(yīng)用中的意義Km是酶的特征性常數(shù)，只與酶的性質(zhì)，酶所催化的底物和反應(yīng)條件(溫度、pH、有無(wú)抑制劑等)有關(guān)，與酶的濃度無(wú)關(guān)。各種酶的Km值大致在10-1～10-6M之間。Km值可以近似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。

第六十一頁(yè)，共一百三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日1、酶濃度對(duì)酶反應(yīng)速度的影響

在有足夠底物和其他條件不變的情況下，反應(yīng)速度與酶濃度成正比。當(dāng)[S]>>[E]時(shí)，V=K2×[E]4.3.2影響酶促反應(yīng)速率的其它因素第六十二頁(yè)，共一百三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日2、溫度對(duì)酶反應(yīng)速度的影響

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。第六十三頁(yè)，共一百三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日

最適溫度不是一個(gè)固定的常數(shù)，它隨底物的種類、濃度、溶液的離子強(qiáng)度、pH、反應(yīng)時(shí)間等的影響。一般:反應(yīng)時(shí)間短，最適溫度高。反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，最適溫度低。第六十四頁(yè)，共一百三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日3、pH對(duì)酶反應(yīng)速度的影響

(1)．酶反應(yīng)的最適pH（optimumpH）第六十五頁(yè)，共一百三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日第六十六頁(yè)，共一百三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日

酶的最適pH也不是一個(gè)固定的常數(shù)，它受到底物的種類、濃度;緩沖液的種類、濃度;酶的純度;反應(yīng)的溫度、時(shí)間等的影響。例:堿性磷酸酶催化磷酸苯酯水解時(shí)

[S]為2.5x10-5M，最適pH為8.3[S]為2.5x10-2M，最適pH為10.0第六十七頁(yè)，共一百三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日(2)．pH影響反應(yīng)速度的原因

(1)pH影響了酶分子、底物分子和ES復(fù)合物的解離狀態(tài)。

(2)過(guò)高、過(guò)低的pH導(dǎo)致酶蛋白活性降低。第六十八頁(yè)，共一百三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日4、激活劑對(duì)酶反應(yīng)速度的影響

酶的激活劑1.無(wú)機(jī)離子（1）一些金屬離子，如Na+、K+、Mg2+、Ca2+、

Cu2+、Zn2+、Fe2+等。（2）陰離子：如Cl-、Br-、I-、CN-等（3）氫離子凡能提高酶活力的物質(zhì)都是酶的激活劑。2.有機(jī)分子

還原劑：抗壞血酸、半胱氨酸、谷胱甘肽金屬螯合劑：EDTA

激活酶原的酶第六十九頁(yè)，共一百三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日4.4酶的結(jié)構(gòu)及催化作用機(jī)制

1．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。4.4.1酶分子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

酶基本上都是復(fù)雜的蛋白質(zhì)分子。不同酶除有一級(jí)結(jié)構(gòu)外，還有通過(guò)肽鏈的折疊、螺旋或纏繞形成特殊的空間結(jié)構(gòu)，即酶的活性部位。酶的催化作用是一個(gè)非常復(fù)雜的過(guò)程，它的催化作用主要取決于酶分子的特殊結(jié)構(gòu)第七十頁(yè)，共一百三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日第七十一頁(yè)，共一百三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日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。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)。2．催化部位catalyticsite第七十二頁(yè)，共一百三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日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)酶起激活或抑制作用。3．調(diào)控部位Regulatorysite第七十三頁(yè)，共一百三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日主要包括：親核性基團(tuán)：絲氨酸的羥基，半胱氨酸的巰基和組氨酸的咪唑基。4.4.2酶活性中心的測(cè)定方法1.酶活性中心的必需基團(tuán)第七十四頁(yè)，共一百三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日酸堿性基團(tuán)：門冬氨酸和谷氨酸的羧基，賴氨酸的氨基，酪氨酸的酚羥基，組氨酸的咪唑基和半胱氨酸的巰基等。第七十五頁(yè)，共一百三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日2.酶活性中心的測(cè)定方法(1)切除法：應(yīng)用專一性蛋白水解酶將酶分子的肽鏈切除一部分，然后測(cè)定剩余部分的活性。若能有活性，則表示被切除的部分中，不包括活性中心。這樣多次的排除法，可以推斷出活性中心的可能位置。(2)化學(xué)修飾法：酶活性中心氨基酸殘基所含的官能團(tuán)，如-OH，-SH，-COOH，-NH3+和咪唑基，是多種酶活性中心的必須氨基酸，當(dāng)這些基團(tuán)被化學(xué)修飾后，酶的催化活性將降低甚至消失。因此可選擇應(yīng)用某些試劑，對(duì)這些官能團(tuán)進(jìn)行化學(xué)修飾，然后測(cè)定修飾后的酶的活性，既可推斷位于活性中心的氨基酸殘基。第七十六頁(yè)，共一百三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日2.酶活性中心的測(cè)定方法

表4.3常用的化學(xué)修飾試劑氨基酸殘基化學(xué)修飾試劑絲氨酸二異丙基磷酰氟(DIFP)

半胱氨酸碘乙酸，碘乙酰胺，2,4-二硝基氟苯，對(duì)羥汞苯甲酸組氨酸N-對(duì)甲苯磺酰苯丙氨酰氯甲基酮(TPCK),

對(duì)硝基苯磺酸甲酯

酪氨酸碘，重氮化合物，N-乙酰咪唑賴氨酸2,4-二硝基氟苯，乙酸酐第七十七頁(yè)，共一百三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日2.酶活性中心的測(cè)定方法(3)X射線晶體衍射法：是測(cè)定酶活性中心最有效的方法，能直接測(cè)定酶分子的三維結(jié)構(gòu)。據(jù)酶分子的三維結(jié)構(gòu)及其它有關(guān)數(shù)據(jù)，即可確定酶活性中心位置、氨基酸種類和空間結(jié)構(gòu)。此法需純酶結(jié)晶樣品和先進(jìn)的X衍射儀，測(cè)試條件要求高。(4)基因定點(diǎn)突變技術(shù)：應(yīng)用此技術(shù)，合成處在特定位點(diǎn)上氨基酸殘基不同的酶，通過(guò)比較突變體的活性，推斷出活性中心的位置。第七十八頁(yè)，共一百三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日4.4.3與底物分子相互作用1.酶與底物分子之間的作用力在酶催化的反應(yīng)中，首先是酶與底物形成酶-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-S→P+E許多實(shí)驗(yàn)證明了E-S復(fù)合物的存在，其形成的速率與酶和底物的性質(zhì)有關(guān)。第七十九頁(yè)，共一百三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日4.4.3與底物分子相互作用

酶與底物分子之間結(jié)合作用力主要有：

(1)靜電引力

(2)氫鍵

(3)疏水鍵第八十頁(yè)，共一百三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日4.4.3與底物分子相互作用2.酶與底物分子相互作用的形式及意義

第八十一頁(yè)，共一百三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日在酶促反應(yīng)中，底物分子結(jié)合到酶的活性中心，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；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，才會(huì)使酶促反應(yīng)具有高效率和專一性特點(diǎn)。(1)鄰基效應(yīng)和定向效應(yīng)第八十二頁(yè)，共一百三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日例咪唑和對(duì)硝基苯酚乙酸酯的反應(yīng)是一個(gè)雙分子氨解反應(yīng).分子內(nèi)靠近效應(yīng)對(duì)反應(yīng)速率的影響第八十三頁(yè)，共一百三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日例實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，分子內(nèi)咪唑基參與的氨解反應(yīng)速度比相應(yīng)的分子間反應(yīng)速度大24倍。說(shuō)明咪唑基與酯基的相對(duì)位置對(duì)水解反應(yīng)速度具有很大的影響。第八十四頁(yè)，共一百三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日

鄰基定向效應(yīng)第八十五頁(yè)，共一百三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日第八十六頁(yè)，共一百三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日(2)與反應(yīng)過(guò)渡狀態(tài)結(jié)合作用

按SN2歷程進(jìn)行的反應(yīng)，反應(yīng)速度與形成的過(guò)渡狀態(tài)穩(wěn)定性密切相關(guān)。在酶催化的反應(yīng)中，與酶的活性中心形成復(fù)合物的實(shí)際上是底物形成的過(guò)渡狀態(tài)。所以，酶與底物過(guò)渡狀態(tài)的親和力要大于酶與底物或產(chǎn)物的親和力。第八十七頁(yè)，共一百三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日張力學(xué)說(shuō)這是一個(gè)形成內(nèi)酯的反應(yīng)。當(dāng)R＝CH3時(shí)，其反應(yīng)速度比R＝H的情況快315倍。由于-CH3體積比較大，與反應(yīng)基團(tuán)之間產(chǎn)生一種立體排斥張力，從而使反應(yīng)基團(tuán)之間更容易形成穩(wěn)定的五元環(huán)過(guò)渡狀態(tài)。

第八十八頁(yè)，共一百三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日(3)多功能催化作用酶的活性中心部位，一般都含有多個(gè)起催化作用的基團(tuán)，這些基團(tuán)在空間有特殊的排列和取向，可以對(duì)底物價(jià)鍵的形變和極化及調(diào)整底物基團(tuán)的位置等起到協(xié)同作用，從而使底物達(dá)到最佳反應(yīng)狀態(tài)。第八十九頁(yè)，共一百三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日“三點(diǎn)結(jié)合”的催化理論認(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)合的形式。只有這種情況下，不對(duì)稱催化作用才能實(shí)現(xiàn)。(4)手性選擇結(jié)合作用第九十頁(yè)，共一百三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日三點(diǎn)附著學(xué)說(shuō)第九十一頁(yè)，共一百三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日E+SP+EES能量水平反應(yīng)過(guò)程GE1E2

酶（E）與底物（S）結(jié)合生成不穩(wěn)定的中間物（ES），再分解成產(chǎn)物（P）并釋放出酶，使反應(yīng)沿一個(gè)低活化能的途徑進(jìn)行，降低反應(yīng)所需活化能，所以能加快反應(yīng)速度。

E+SE-SP+E1.酶促反應(yīng)4.4.4酶的催化作用機(jī)制第九十二頁(yè)，共一百三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日(1)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(guò)質(zhì)子酸提供部分質(zhì)子,或是通過(guò)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(guò)程。4.4.4酶的催化作用機(jī)制2.酶催化反應(yīng)機(jī)制類型

第九十三頁(yè)，共一百三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日His是酶的酸堿催化作用中最活潑的一個(gè)催化功能團(tuán)。第九十四頁(yè)，共一百三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日(2)共價(jià)催化

催化劑通過(guò)與底物形成反應(yīng)活性很高的共價(jià)過(guò)渡產(chǎn)物，使反應(yīng)活化能降低，從而提高反應(yīng)速度的過(guò)程，稱為共價(jià)催化。酶中參與共價(jià)催化的基團(tuán)主要包括His的咪唑基，Cys的巰基，Asp的羧基，Ser的羥基等。某些輔酶，如焦磷酸硫胺素和磷酸吡哆醛等也可以參與共價(jià)催化作用。

第九十五頁(yè)，共一百三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日第九十六頁(yè)，共一百三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日(3)金屬離子催化作用

金屬離子可以和水分子的OH-結(jié)合，使水顯示出更大的親核催化性能。

提高水的親核性能

第九十七頁(yè)，共一百三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日

電荷屏蔽作用電荷屏蔽作用是酶中金屬離子的一個(gè)重要功能。多種激酶(如磷酸轉(zhuǎn)移酶)的底物是Mg2+－ATP復(fù)合物。

第九十八頁(yè)，共一百三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日

電子傳遞中間體

許多氧化-還原酶中都含有銅或鐵離子，它們作為酶的輔助因子起著傳遞電子的功能。

第九十九頁(yè)，共一百三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日4.5酶的抑制作用和抑制劑使酶的活性降低或喪失的現(xiàn)象，稱為酶的抑制作用。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)：a.在化學(xué)結(jié)構(gòu)上與被抑制的酶底物分子或底物的過(guò)渡狀態(tài)相似。b.能夠與酶的活性中心以非共價(jià)或共價(jià)的方式形成比較穩(wěn)定的復(fù)合體或結(jié)合物。第一百頁(yè)，共一百三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日4.5.1抑制劑的作用方式1.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)合，引起酶的永久性失活。如有機(jī)磷毒劑二異丙基氟磷酸酯。第一百零一頁(yè)，共一百三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日2.可逆抑制抑制劑與酶蛋白以非共價(jià)方式結(jié)合，引起酶活性暫時(shí)性喪失。抑制劑可以通過(guò)透析等方法被除去，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，又可以分為兩類第一百零二頁(yè)，共一百三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日(1)竟?fàn)幮砸种颇承┮种苿┑幕瘜W(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，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。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。第一百零三頁(yè)，共一百三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日(1)竟?fàn)幮砸种频谝话倭闼捻?yè)，共一百三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日竟?fàn)幮砸种频谝话倭阄屙?yè)，共一百三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日

實(shí)例：磺胺藥物的藥用機(jī)理H2N--SO2NH2對(duì)氨基苯磺酰胺H2N--COOH對(duì)氨基苯甲酸對(duì)氨基苯甲酸谷氨酸蝶呤葉酸對(duì)氨基苯磺酰胺與對(duì)氨基苯甲酸（PABA）兩者競(jìng)爭(zhēng)FH2合成酶細(xì)菌：PABAFH2合成酶FH2FH4人：

葉酸（食物）FH2FH4葉酸還原酶第一百零六頁(yè)，共一百三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日(2)非竟?fàn)幮砸种泼缚赏瑫r(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(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。如某些金屬離子（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(jìng)爭(zhēng)性抑制。第一百零七頁(yè)，共一百三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日(2)非竟?fàn)幮砸种频谝话倭惆隧?yè)，共一百三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日非竟?fàn)幮砸种频谝话倭憔彭?yè)，共一百三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日4.5.2可逆抑制作用的動(dòng)力學(xué)特征1.競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用的動(dòng)力學(xué)特征第一百一十頁(yè)，共一百三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日

+IEIESP+EE+S競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用加入競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑后，Km變大，酶促反應(yīng)速度減小，Vmax不變。第一百一十一頁(yè)，共一百三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日第一百一十二頁(yè)，共一百三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用特點(diǎn)：1）競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑的結(jié)構(gòu)與底物結(jié)構(gòu)十分相似，二者競(jìng)爭(zhēng)酶的結(jié)合部位。4）Vmax不變，Km增大2）抑制程度取決于I和S的濃度以及與酶結(jié)合的親和力大小。[S]vV/2kmkm′無(wú)I有I3）可以通過(guò)增大底物濃度，即提高底物的競(jìng)爭(zhēng)能力來(lái)消除。第一百一十三頁(yè)，共一百三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日+IEI+SESIESP+EE+S+I實(shí)例：重金屬離子（Cu2+、Hg2+、Ag+、Pb2+）金屬絡(luò)合劑（EDTA、F-、CN-、N3-）2.非競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用動(dòng)力學(xué)特征第一百一十四頁(yè)，共一百三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日加入非競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑后，Km不變，Vmax減小，酶促反應(yīng)速度下降。第一百一十五頁(yè)，共一百三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日非競(jìng)爭(zhēng)性抑制特點(diǎn)：1）抑制劑與底物結(jié)構(gòu)不相似，抑制劑與酶活性中心以外的基團(tuán)結(jié)合。2）Vm下降，Km不變3）非竟?fàn)幮砸种撇荒芡ㄟ^(guò)增大底物濃度的方法來(lái)消除。[S]v無(wú)IV/2km有I(′)第一百一十六頁(yè)，共一百三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日3、反競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用

ESIESP+EE+S+I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。第一百一十七頁(yè)，共一百三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日反競(jìng)爭(zhēng)性抑制特點(diǎn)：1）抑制劑與酶和底物的復(fù)合物結(jié)合。2）Km和Vm下降3）底物濃度增加，抑制作用加強(qiáng)。第一百一十八頁(yè)，共一百三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日有無(wú)抑制劑存在時(shí)酶促反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)方程

表觀第一百一十九頁(yè)，共一百三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日4.6人工合成酶的新進(jìn)展20C80y，隨著人們對(duì)酶的結(jié)構(gòu)和作用機(jī)制知識(shí)的迅速增加，實(shí)驗(yàn)室技術(shù)不斷完善，在人工酶研究領(lǐng)域已取得了一些突破——如抗體酶和雜化酶的研究成功。4.6.1抗體酶

是一種具有催化作用的免疫球蛋白——催化性抗體(Catalyticantibody)。是一種新型人工酶制劑，是利用現(xiàn)代生物學(xué)與化學(xué)的理論與技術(shù)交叉研究的成果，是抗體的高度選擇性和酶的高效催化能力巧妙結(jié)合的產(chǎn)物。第一百二十頁(yè)，共一百三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日1969年杰奈克斯(Jencks)在過(guò)渡態(tài)理論的基礎(chǔ)上猜想：若抗體能結(jié)合反應(yīng)的過(guò)渡態(tài)，理論上它則能夠獲得催化性質(zhì)。根據(jù)這個(gè)猜想，列那和蘇爾滋(P．C．Schultz)分別領(lǐng)導(dǎo)各自的研究小組獨(dú)立地證明了：針對(duì)羧酸酯水解的過(guò)渡態(tài)類似物產(chǎn)生的抗體，能