1、Enzyme第 三 章 酶Enzyme第 三 章 酶生物體內各種化學反應均在生物催化劑的催化下進行。目前將生物催化劑分為兩類酶 、 核酶（脫氧核酶）目前認為生物催化劑主要就是酶。生物體內各種化學反應均在生物催化劑的催化下進行。酶（enzyme）的概念：由活C合成的、對其特異底物起高效催化作用的蛋白質。酶（enzyme）的概念：酶學研究簡史公元前兩千多年，我國已有釀酒記載。一百余年前，Pasteur認為發酵是酵母細胞生命活動的結果。1877年，1首次提出Enzyme一詞。1897年，Buchner兄弟用不含細胞的酵母提取液，實現了發酵。1926年，Sumner首次從刀豆中提純出脲酶結晶。1982

2、年，Cech首次發現RNA也具有酶的催化活性，提出核酶(ribozyme)的概念。1995年，Jack W.Szostak研究室首先報道了具有DNA連接酶活性DNA片段，稱為脫氧核酶(deoxyribozyme)。酶學研究簡史公元前兩千多年，我國已有釀酒記載。第一節酶的分子結構與功能The Molecular Structure and Function of Enzyme 第一節酶的分子結構與功能The Molecular S酶的不同形式單體酶(monomeric enzyme)：僅只有一條多肽鏈;具有三級結構的酶。寡聚酶(oligomeric enzyme)：由多個相同或不同亞基以非共價鍵

3、連接組成的酶。多酶體系(multienzyme system)：由幾種不同功能的酶彼此聚合形成的多酶復合物。酶的不同形式單體酶(monomeric enzyme)：僅只多功能酶多功能酶(multifunctional enzyme)或串聯酶(tandem enzyme)：一些多酶體系在進化過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，這類酶稱為多功能酶。多功能酶多功能酶(multifunctional enzym一、 酶的分子組成蛋白質部分：酶蛋白 (apoenzyme)輔助因子(cofactor) 金屬離子小分子有機化合物全酶(holoenzyme) 結合酶 (conjugate

4、d enzyme):全酶 單純酶 (simple enzyme) : 僅有蛋白質一、 酶的分子組成蛋白質部分：酶蛋白 (apoenzyme)*各部分在催化反應中的作用酶蛋白決定反應的特異性輔助因子決定反應的種類與性質*各部分在催化反應中的作用酶蛋白決定反應的特異性小分子有機化合物的作用主要為由維生素類參與組成的物質。功能：參與酶的催化過程,在反應中傳遞電子、質子及一些基團。也稱為“遞氫體、遞電子體、氨基載體、酰基載體等。”小分子有機化合物的作用主要為由維生素類參與組成的物質。小分子有機化合物在催化中的作用 小分子有機化合物在催化中的作用 金屬離子的作用最多見的輔助因子，23酶含有。常見有K+、

5、Na+、Mg2+、Cu2+（Cu+）、Zn2+、Fe2+（Fe3+）等。金屬離子作用：作為酶活性中心的催化基團,參與催化反應，傳遞電子。連接酶與底物的橋梁。穩定酶的構象。中和陰離子，降低反應中靜電斥力。金屬離子的作用最多見的輔助因子，23酶含有。金屬酶(metalloenzyme)金屬離子與酶結合緊密，提取過程中不易丟失。 金屬激活酶(metal-activated enzyme) 金屬離子為酶的活性所必需，但與酶的結合不甚緊密。 金屬酶(metalloenzyme)輔助因子分類（按其與酶蛋白結合的緊密程度） 輔酶 (coenzyme):與酶蛋白結合疏松，可用透析或超濾的方法除去。 輔基 (p

6、rosthetic group):與酶蛋白結合緊密，不能用透析或超濾的方法除去。輔助因子分類 輔酶 (coenzyme): 輔基 (pr概念：必需基團在空間結構上彼此靠近，組成具有特定空間結構的區域，能與底物特異結合并將底物轉化為產物。也稱活性部位(active site)，二、酶的活性中心(active center)概念：必需基團在空間結構上彼此靠近，組成具有特定空間結構的區必需基團(essential group)酶分子中氨基酸殘基側鏈的化學基團中，一些與酶活性密切相關的化學基團。1.結合基團:與底物相結合2.催化基團:催化底物轉變成產物 3.活性中心外必需基團：位于活性中心以外，維持酶

7、活性中心應有的空間構象所必需。必需基團(essential group)酶分子中氨基酸殘基底 物 活性中心以外的必需基團結合基團催化基團 活性中心 目 錄底 物 活性中心以外的必需基團結合基團催化基團 活性中心 目活性部位（活性中心）的特點： 1.活性部位僅占酶的整個體積的相當小的一部分。2.活性部位是個三維的實體。3.結合的專一性決定于活性部位中精確規定的原子的排列。4.大多數底物都以相當弱的力結合在活性部位。5.活性部位往往是裂隙、裂縫或“口袋狀”等,且可深入酶分子內部，并多為殘基的疏水基團組成的疏水環境。活性部位（活性中心）的特點： 1.活性部位僅占酶的整個體注意：一般認為，酶都具有活性

8、中心，即都有必需基因，當然，有時某個必需基團可同時具備結合與催化兩種功能。注意：一般認為，酶都具有活性中心，即都有必需基因，當然，有時酶09級臨床醫學課件_2酶09級臨床醫學課件_2HHHHHHHMHHMMHMMMMMMMLDH1 (H4)LDH2(H3M) LDH3(H2M2)LDH4(HM3)LDH5 (M4)乳酸脫氫酶的同工酶* 舉例：乳酸脫氫酶(LDH1 LDH5)HHHHHHHMHHMMHMMMMMMMLDH1LDH2 L酶09級臨床醫學課件_2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2345LDH1高、LDH5正常或稍高可提示心肌疾患；反之可提

9、示肝臟或骨骼肌疾患。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*生理及臨床意義1.在代謝調節上起著重要的作用；2.用于解釋發育過程中階段特有的代謝特征；3.同工酶譜的改變有助于對疾病的診斷；4.同工酶可以作為遺傳標志，用于遺傳分析研究。*生理及臨床意義1.在代謝調節上起著重要的作用；第二節 酶的工作原理第二節 酶的工作原理酶與一般催化劑的共同點在反應前后沒有質和量的變化；只能催化熱力學允許的化學反應；只能加速可逆反應的進程，而不改變反應的平衡點。酶與一般催化劑的共同點（一）酶促反應具有極高的效率（二）酶促反應具有高度的特異性（三）酶促反應的可調節性 酶與一般催化劑的不同點(酶

10、促反應的特點)（一）酶促反應具有極高的效率酶與一般催化劑的不同點(酶促反應一、 酶反應特點酶是蛋白質，是生物催化劑。所以有著與一般催化劑不同的地方。一、 酶反應特點酶是蛋白質，是生物催化劑。所以有著與一般催（一）酶反應具有極高的效率通常比非催化反應高1081020倍，比一般催化劑高1071013倍。（1010約為100億倍）例1：在0o時，mol過氧化氫酶能使5*10molH2O2分解為H2O和O2，而g的鐵離子只能使6*10mo-4H2O2分解，前者比后者快1010倍。例2：碳酸酐酶催化CO2溶解于血中比一般催化劑至少快1000萬倍，大約一個碳酸酐酶分子每秒鐘能使10萬個CO2分子與水結合。

11、（一）酶反應具有極高的效率通常比非催化反應高1081020（二）酶促反應具有高度的特異性（專一性）概念：一種酶僅作用于一種或一類化合物，或一定的化學鍵，催化一定的化學反應并生成一定的產物。酶的這種特性稱為酶的特異性或專一性。（二）酶促反應具有高度的特異性（專一性）概念：一種酶僅作用于1.絕對特異性：只作用于一種底物（或數種結構極其相似的底物），進行一種專一的反應，生成一種特定的產物。 如琥珀酸脫氫酶僅催化琥珀酸脫氫生成延胡索酸。2.相對特異性：作用于一類化合物或一種化學鍵。 如胰蛋白酶可水解多種蛋白質。3.立體異構特異性：僅作用于立體異構中一類蛋白質。 如人體（包括大部分食肉動物）的淀粉酶只能

12、水解-1，4糖苷鍵；而不能水解-1，4糖苷鍵。1.絕對特異性：只作用于一種底物（或數種結構極其相似的底物）（三）酶促反應具有的可調節性酶促反應受多種因素的調控，以適應機體對不斷變化的內外環境和生命活動的需要。其中包括三方面的調節。對酶生成與降解量的調節酶催化效力的調節通過改變底物濃度對酶進行調節等（三）酶促反應具有的可調節性酶促反應受多種因素的調控，以適二、酶通過促進底物形成過渡態而提高速率二、酶通過促進底物形成過渡態而提高速率(一)酶比一般催化劑更有效降低反應的活化能與一般催化劑一樣，酶能降低反應的活化能。即底物分子只需較少的能量使可進入到活化狀態。酶比一般催化劑更有效地降低反應的活化能。

13、活化能、活化分子：底物分子從初態轉變到活化態所需的能量稱為活化能;這時的底物分子也稱為活化分子。注意：活化能的改變并不與反應速度呈簡單的線狀關系。(一)酶比一般催化劑更有效降低反應的活化能與一般催化劑一樣，反應總能量改變 非催化反應活化能 酶促反應 活化能 一般催化劑催化反應的活化能 能量 反 應 過 程 底物 產物 酶促反應活化能的改變反應總能量改變 非催化反應活化能 酶促反應 一般催化劑催能（二）酶和底物的結含有利于底物形成過渡態1.誘導契合酶與底物相互接近時，其結構相互誘導、相互變形和相互適應，進而相互結合。這一過程稱為酶-底物結合的誘導契合假說。（二）酶和底物的結含有利于底物形成過渡態

14、1.誘導契合酶09級臨床醫學課件_22.鄰近效應與定向排列： 酶特別是酶的活性中心能將諸底物集中在一起（鄰近效應），使它們相互接近并形成有利于反應的正確定向關系。（定向排列）實際上是使分子間的反應變成類似于分子內反應，從而大大提高反應速度。2.鄰近效應與定向排列：鄰近效應與定向排列：鄰近效應與定向排列：3.表面效應： 酶的活性中心多為疏水性“口袋”。疏水環境可排除水分子對酶和底物功能基團的干擾性吸引或排斥，防止在底物與酶之間形成水化膜，有利于酶與底物的密切接觸。#22. 酶09級臨床醫學課件_2(三) 多元催化： 1. 酶是是兩性蛋白質，常可兼有酸、堿雙重催化作用。(三) 多元催化： 1. 酶

15、是是兩性蛋白質，常可1)專一酸堿催化水溶液中通過高反應的H+和OH-進行的酸堿催化，即強酸強堿催化細胞一般處于中性pH條件下， H+和OH-濃度很低，因此細胞環境中通常不是專一的酸堿催化 2)廣義酸堿催化由廣泛的質子供體（酸）和質受體（堿）參與的酸堿催化生理條件不是強酸強堿而是近于中性的環境，因此高反應性的H+和OH-環境不存在因此廣義酸堿催化指的是細胞內的弱酸弱堿參與的接受H+和提供H+的催化1)專一酸堿催化2.共價催化作用： 概念：很多酶的催化基團在催化過程中通過和底物形成風瞬間共價鍵而將底物激活，并很容易進一步被水解形成產物和游離的酶。這種催化機制稱為。3.親核催化作用： 概念：酶活性中

16、心有的基團屬于親核基團，可以提供電子給帶有部分正電荷的過渡態中間物，從而加速產物的生成。這種催化機制稱為。2.共價催化作用：第三節酶促反應動力學Kinetics of Enzyme-Catalyzed Reaction第三節酶促反應動力學Kinetics of Enzyme酶促反應動力學的概念是研究酶促反應速度及其影響因素的科學。或者說：是研究各種因素對酶促反應速度的影響，并加以定量的闡述的科學。影響因素包括有酶濃度、底物濃度、pH、溫度、抑制劑、激活劑等。 研究一種因素的影響時，其余各因素均 恒定。酶促反應動力學的概念是研究酶促反應速度及其影響因素的科學。酶促反應動力學研究的意義有助于闡明酶

17、的結構與功能的關系，也可為酶作用機理的研究提供數據；有助于尋找最有利的反應條件，以最大限度地發揮酶催化反應的高效率；有助于了解酶在代謝中的作用或某些藥物作用的機理等。 因此對它的研究具有重要的理論意義和實踐意義。 酶促反應動力學研究的意義有助于闡明酶的結構與功能的關系，也可研究前提單底物、單產物反應酶促反應速度一般在規定的反應條件下，用單位時間內底物的消耗量和產物的生成量來表示反應速度取其初速度，即底物的消耗量很小（一般在5以內）時的反應速度底物濃度遠遠大于酶濃度研究前提單底物、單產物反應從圖59顯然看出，在開始一段時間內反應速度幾乎維持恒定，亦即產物的生成量與時間成直線關系。但隨著時間的延長

18、，曲線斜率逐漸減少，反應速度逐漸降低。產生這種現象可能的原因很多，如由于反應的進行使底物濃度降低，產物的生成而逐漸增大了逆反應，酶本身在反應中失活，產物的抑制等等，為了正確測定酶促反應速度并避免以上因素的于擾，就必須只選定以上因素還來不及起作用時的速度，稱之為”反應初速度”。從圖59顯然看出，在開始一段時間內反應速度幾乎維持恒定，亦一、底物濃度對反應速度的影響一、底物濃度對反應速度的影響一、底物濃度對反應速度的影響一、底物濃度對反應速度的影響2010.9.152010.9.15 底物濃度對反應速度的影響在其他因素不變的情況下，底物濃度對反應速度的影響呈矩形雙曲線關系。第三章 酶. 底物濃度對反

19、應速度的影響在其他因素不當底物濃度較低時反應速度與底物濃度成正比；反應為一級反應。SVVmax目 錄當底物濃度較低時反應速度與底物濃度成正比；反應為一級反應。隨著底物濃度的增高反應速度不再成正比例加速；反應為混合級反應。SVVmax目 錄隨著底物濃度的增高反應速度不再成正比例加速；反應為混合級反應當底物濃度高達一定程度反應速度不再增加，達最大速度；反應為零級反應SVVmax目 錄當底物濃度高達一定程度反應速度不再增加，達最大速度；反應為零1913年Michaelis和Menten提出反應速度與底物濃度關系的數學方程式，即米曼氏方程式，簡稱米氏方程式(Michaelis equation)。S：

20、底物濃度V：不同S時的反應速度Vmax：最大反應速度(maximum velocity) m：米氏常數(Michaelis constant) VmaxS Km + S （一）米曼氏方程式1913年Michaelis和Menten提出反應速度與底酶促反應模式中間產物學說 目前，解釋酶促反應中底物濃度和反應速度關系的最多見的是中間產物學說。E + S k1k2k3ESE + P酶首先與底物結合生成“酶-底物復合物”，此復合物再分解為產物和游離的酶。 ES: 中間產物酶促反應模式中間產物學說 目前，解釋酶促反應中米曼氏方程式推導基于兩個假設：E與S形成ES復合物的反應是快速平衡反應，而ES分解為E

21、及P的反應為慢反應，反應速度取決于慢反應即 Vk3ES。 (1)S的總濃度遠遠大于E的總濃度，因此在反應的初始階段，S的濃度可認為不變即SSt。 米曼氏方程式推導基于兩個假設：推導過程穩態：是指ES的生成速度與分解速度相等，即 ES恒定。 K1 (EtES) SK2 ES + K3 ESK2+K3 Km （米氏常數） K1令：則(2)變為: (EtES) S Km ES(2)(EtES)SK2+K3ES K1整理得：推導過程穩態：是指ES的生成速度與分解速度相等，即 ES當底物濃度很高，將酶的活性中心全部飽和時，即EtES，反應達最大速度VmaxK3ESK3Et (5)ES EtSKm + S

22、(3) 整理得:將(5)代入(4)得米氏方程式：VmaxS Km + S V 將(3)代入(1) 得K3EtS Km + S (4) V當底物濃度很高，將酶的活性中心全部飽和時，即EtES如何理解此方程：此方程只有兩個變量：反應速度V與底物濃度S。此方程就是求解兩者關系即雙曲線軌跡的方程。Vmax是容易理解的，而米氏常數Km有何意義？如何理解此方程：當反應速度為最大反應速度一半時 Km值的推導KmS Km值等于酶促反應速度為最大反應速度一半時的底物濃度，單位是mol/L。2Km + S Vmax VmaxSVmaxVSKmVmax/2 當反應速度為最大反應速度一半時 Km值的推導KmS （二）

23、Km與Vmax的意義（二）Km與Vmax的意義酶09級臨床醫學課件_2酶09級臨床醫學課件_2酶09級臨床醫學課件_2（三）m值與max值的測定因為底物濃度曲線是矩形雙曲線,很難精確地測出Km和Vmax。為此人們將米氏方程進行種種變換，將曲線作圖轉變成直線作圖。（三）m值與max值的測定因為底物濃度曲線是矩形雙曲線,1. 雙倒數(林-貝氏)作圖法 VmaxS Km+SV = （林貝氏方程） + 1/V=KmVmax 1/Vmax 1/S 兩邊同取倒數 1. 雙倒數(林-貝氏)作圖法 VmaxS Km+S以1V 對 1S作圖即為直線，其 縱軸上的截距為1 Vmax，橫軸上的截距為1 Km以1V

24、對 1S作圖即為直線，其 縱軸上的截距為12. Hanes作圖法S S/V -Km Km/Vm 在林貝氏方程基礎上，兩邊同乘SS/V=Km/Vmax + S/Vmax 2. Hanes作圖法S S/V -Km KmSSV0KmVmax斜率 1Vmax圖 3 11 Hanes 作圖法其橫軸截距為 - Km，直線的斜率為1Vmax。 必須指出米氏方程只適用于較為簡單的酶作用過程，對于比較復雜的酶促反應過程，如多酶體系、多底物、多產物、多中間物等，還不能全面地籍此概括和說明，必須借助于復雜的計算過程。必須指出米氏方程只適用于較為簡單的酶作用過程，對于比較復雜的二、酶濃度對反應速度的影響當SE，酶可被

25、底物飽和的情況下，反應速度與酶濃度成正比。關系式為：V = K3 E0 V E 當SE時，Vmax = k3 E 酶濃度對反應速度的影響 二、酶濃度對反應速度的影響當SE，酶可被底物飽和雙重影響溫度升高，酶促反應速度升高；由于酶的本質是蛋白質，溫度升高，可引起酶的變性，從而反應速度降低 。 三、溫度對反應速度的影響最適溫度 (optimum temperature)：酶促反應速度最快時的環境溫度。酶活性0.51.02.01.50 10 20 30 40 50 60 溫度 C 溫度對淀粉酶活性的影響 溫度每升高10C，大多數酶促反應的速率加倍。雙重影響三、溫度對反應速度的影響最適溫度 (opti

26、mum 四、 pH對反應速度的影響最適pH (optimum pH)：酶催化活性最大時的環境pH。0酶活性 pH pH對某些酶活性的影響 胃蛋白酶 淀粉酶 膽堿酯酶 246810四、 pH對反應速度的影響最適pH (optimum 注意：并不是所有的酶對熱都是不穩定的。 例如，在地熱溫泉中發現的嗜熱細菌在溫度超過85oC時，其細胞中的酶仍保持完全的性。動物體內多數酶最適pH接近中性。但 胃蛋白酶約為1.8。 肝精氨酸酶約為9.8。注意：并不是所有的酶對熱都是不穩定的。酶作用環境的pH可以影響酶蛋白的結構、酶活性部位的解離狀態、輔酶的解離、底物分子的解離。 從而影響酶與底物的結合以及對底物的催化

27、效力。酶作用環境的pH可以影響酶蛋白的結構、注意：雖然一種酶的最適pH往往反映該酶正常環境的pH，但二者可能并不正好相同。在生理pH下，有些酶可能剛好處在最適范圍，而有些酶則處在高于或低于它們的最適pH環境中。因此，它們就會有不同的催化活性。這是酶的一種自然調節方式。注意：雖然一種酶的最適pH往往反映該酶正常環境的pH，但二者五、抑制劑對反應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 變性的物質稱為酶的抑制劑（inhibitor），常簡寫為I。 區別于酶的變性 抑制劑對酶有一定選擇性 引起變性的因素對酶沒有選擇性五、抑制劑對反應速度的影響酶的抑制劑(inhi

28、bitor) 抑制作用的類型不可逆性抑制 (irreversible inhibition)可逆性抑制 (reversible inhibition)：競爭性抑制 (competitive inhibition)非競爭性抑制 (non-competitive inhibition)反競爭性抑制 (uncompetitive inhibition) 抑制作用的類型不可逆性抑制 (irreversible (一) 不可逆性抑制作用* 概念抑制劑通常以共價鍵與酶活性中心的必需基團相結合，使酶失活。 * 舉例有機磷化合物 羥基酶解毒 - - - 解磷定(PAM)重金屬離子及砷化合物 巰基酶解毒 - -

29、 - 二巰基丙醇(BAL) (一) 不可逆性抑制作用* 概念注意：此類抑制作用并不都“不可逆”，應該說是“很難可逆”，臨床經常使用一些針對性強的藥物，去除此類抑制劑，恢復酶活性，從而達到治病救人的目的。注意：酶09級臨床醫學課件_2酶09級臨床醫學課件_2酶09級臨床醫學課件_2酶09級臨床醫學課件_2有機磷化合物路易士氣失活的酶羥基酶失活的酶酸巰基酶失活的酶酸BAL巰基酶BAL與砷劑結合物有機磷化合物路易士氣失活的酶羥基酶失活的酶酸巰基酶失活的酶酸（二） 可逆性抑制作用* 概念抑制劑通常以非共價鍵與酶或酶-底物復合物可逆性結合，使酶的活性降低或喪失；抑制劑可用透析、超濾等方法除去。競爭性抑制

30、非競爭性抑制反競爭性抑制 * 類型（二） 可逆性抑制作用* 概念競爭性抑制* 類型注意：有抑制劑存在時，Km值稱為“表觀Km值”。注意：有抑制劑存在時，Km值稱為“表觀Km值”。. 競爭性抑制作用+IEIE + SE + PES反應模式定義抑制劑與底物的結構相似，能與底物競爭酶的活性中心，從而阻礙酶底物復合物的形成，使酶的活性降低。這種抑制作用稱為競爭性抑制作用。 . 競爭性抑制作用+IEIE + SE + PES反應模注意：此類抑制劑只與游離的酶結合，由于此類抑制劑I與底物S都是結合于酶活性中心的，因此其抑制程度取決于抑制劑與酶的相對親和力和與底物濃度的相對比例。注意：此類抑制劑只與游離的酶

31、結合，由于此類抑制劑I與底物+EESIESEIE P+EESIESEIE P酶09級臨床醫學課件_2酶09級臨床醫學課件_2酶09級臨床醫學課件_2有競爭性抑制劑存在的曲線與無抑制劑的曲線相交于縱坐標I/Vmax處，但橫坐標的截距，因競爭性抑制存在變小，說明該抑制作用并不影響酶促反應的最大速度，而使Km值變大。有競爭性抑制劑存在的曲線與無抑制劑的曲線相交于縱坐標I/Vm酶09級臨床醫學課件_2 磺胺類藥物的抑菌機制與對氨基苯甲酸競爭二氫葉酸合成酶二氫蝶呤啶 對氨基苯甲酸 谷氨酸二氫葉酸合成酶二氫葉酸 磺胺類藥物的抑菌機制二氫蝶呤啶 對氨基苯甲酸 小 結小 結 * 特點抑制程度取決于抑制劑與酶的

32、相對親和力及底物濃度；I與S結構類似，競爭酶的活性中心；動力學特點：Vmax不變，表觀Km增大。 抑制劑 無抑制劑 1/V 1/S * 特點抑制程度取決于抑制劑與酶的相對親和力及底物濃度；I酶09級臨床醫學課件_2* 反應模式E+SESE+P+ S S+ S S+ESIEIEESEP+IEI+S EIS +I* 反應模式E+SESE+P+ S S+ S S+ESI酶09級臨床醫學課件_2酶09級臨床醫學課件_2有非競爭性抑制劑存在的曲線與無抑制劑存在的曲線相交于橫坐標1/Km處，縱坐標截距，因非競爭性抑制劑的存在而變大，說明該抑制作用，并不影響底物與酶的親和力，而使酶促最大反應速度變小。有非競

33、爭性抑制劑存在的曲線與無抑制劑存在的曲線相交于橫坐標2010.9.202010.9.20* 特點抑制劑與酶活性中心外的必需基團結合，底物與抑制劑之間無競爭關系；抑制程度取決于抑制劑的濃度；動力學特點：Vmax降低，表觀Km不變。 抑制劑 1 / V 1/S 無抑制劑 * 特點抑制劑與酶活性中心外的必需基團結合，底物與抑制劑之間總上所述，酶的競爭性和非競爭性抑制可通過雙倒數作圖加以區別。Vmax不因競爭性抑制劑的存在而改變，Km則不因非競爭性抑制劑的存在而改變。總上所述，酶的競爭性和非競爭性抑制可通過雙倒數作圖加以區別。酶09級臨床醫學課件_2* 反應模式E+SE+P ES+IESI+ESESE

34、SIEP* 反應模式E+SE+P ES+IESI+ESESESIVmax降低，表觀Km降低Vmax降低，表觀Km降低* 特點：抑制劑只與酶底物復合物結合；抑制程度取決與抑制劑的濃度及底物的濃度；動力學特點：Vmax降低，表觀Km降低。 抑制劑 1/V 1/S 無抑制劑 * 特點：抑制劑只與酶底物復合物結合；抑制程度取決與抑制劑各種可逆性抑制作用的比較 各種可逆性抑制作用的比較 酶09級臨床醫學課件_2六、激活劑對反應速度的影響概念：使酶由無活性變為有活性或活性增加的物質稱為激活劑（activator）。分類：1.金屬離子：占大多數。另外還可有陰離子，如CI-。2.有機化合物。六、激活劑對反應速

35、度的影響必需激活劑：酶促反應所必需。多數金屬離子屬此類。它們往往與底物結合后才能被酶結合。非必需激活劑：能提高酶活性，但非必需。多數有機化合物屬此類。必需激活劑：酶促反應所必需。多數金屬離子屬此類。它們往往與底七、酶活性測定和酶活性單位酶的活性是指酶催化化學反應的能力，其衡量的標準是酶促反應速度。酶促反應速度可在適宜的反應條件下，用單位時間內底物的消耗或產物的生成量來表示。 酶的活性單位是衡量酶活力大小的尺度，它反映在規定條件下，酶促反應在單位時間（s、min或h）內生成一定量（mg、g、mol等）的產物或消耗一定數量的底物所需的酶量。 七、酶活性測定和酶活性單位酶的活性是指酶催化化學反應的能

36、力，國際單位(IU)在特定的條件下，每分鐘催化1mol底物轉化為產物所需的酶量為一個國際單位。 催量單位(katal)催量(kat)是指在特定條件下，每秒鐘使mol底物轉化為產物所需的酶量。 kat與IU的換算： 1 IU=16.6710-9 kat國際單位(IU)催量單位(katal)kat與IU的換算： 第 四 節 酶 的 調 節The Regulation of Enzyme 第 四 節 酶 的 調 節The Regula酶活性的調節（快速調節）酶含量的調節（緩慢調節） 調節方式 調節對象 關鍵酶酶活性的調節（快速調節）酶含量的調節（緩慢調節） 調節方式 一 、酶活性的調節（一）酶原與酶

37、原的激活酶原 (zymogen)有些酶在細胞內合成或初分泌時只是酶的無活性前體，此前體物質稱為酶原。 酶原的激活在一定條件下，酶原向有活性酶轉化的過程。一 、酶活性的調節（一）酶原與酶原的激活酶原 (zymoge 酶原激活的機理酶 原分子構象發生改變形成或暴露出酶的活性中心 一個或幾個特定的肽鍵斷裂，水解掉一個或幾個短肽在特定條件下 酶原激活的機理酶 原分子構象發生改變形成或暴露出酶的活性中賴纈天天天天甘異賴纈天天天天纈組絲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程賴纈天天天天甘異賴纈天天天天纈組絲SSSS46183甘異纈組 例如，胰蛋白酶原進入小腸后，受腸

38、或胰蛋白酶本身的激活，第6位賴氨酸與第7位異亮氨酸殘基之間的肽鍵被切水解掉一個六肽，酶分子空間構象發生改變，產生酶的活性中心，于是胰蛋白酶原變成了有活性的胰蛋白酶。除消化道的蛋白酶外，血液中有關凝血和纖維蛋白溶解的酶類，也都以酶原的形式存在。 例如，胰蛋白酶原進入小腸后，受腸或胰蛋白酶本身的激活， 酶原激活的生理意義避免細胞產生的酶對細胞進行自身消化，并使酶在特定的部位和環境中發揮作用，保證體內代謝正常進行。有的酶原可以視為酶的儲存形式。在需要時，酶原適時地轉變成有活性的酶，發揮其催化作用。消化酶;凝血酶 酶原激活的生理意義避免細胞產生的酶對細胞進行自身消化，并使（二）變構酶變構效應劑 (al

39、losteric effector)變構激活劑變構抑制劑 變構調節 (allosteric regulation) 變構酶 (allosteric enzyme) 變構部位 (allosteric site)一些代謝物可與某些酶分子活性中心外的某部分可逆地結合，使酶構象改變，從而改變酶的催化活性，此種調節方式稱變構調節。（二）變構酶變構效應劑 (allosteric effect注意：1.活性可增加，也可減少。2.變構酶也稱為別構酶，這類調節也稱為別構調節。“別構”的意思是指與功能直接有關的部位（如：活性中心）不同的部位（即別的部位）。 注意：酶09級臨床醫學課件_2變構酶常為多個亞基構成的寡

40、聚體，具有協同效應 變構激活變構抑制 變構酶的形曲線S V 無變構效應劑 變構酶常為多個亞基構成的寡聚體，具有協同效應 變構（三） 酶的共價修飾調節共價修飾(covalent modification)在其他酶的催化作用下，某些酶蛋白肽鏈上的一些基團可與某種化學基團發生可逆的共價結合，從而改變酶的活性，此過程稱為共價修飾。 常見類型磷酸化與脫磷酸化（最常見）乙酰化和脫乙酰化甲基化和脫甲基化腺苷化和脫腺苷化SH與SS互變（三） 酶的共價修飾調節共價修飾(covalent modi 酶的磷酸化與脫磷酸化 -OHThrSerTyr酶蛋白H2OPi磷蛋白磷酸酶 ATPADP蛋白激酶ThrSerTyr-

41、O-PO32-酶蛋白 酶的磷酸化與脫磷酸化 -OHThr酶蛋白H2O二、 酶含量的調節二、 酶含量的調節酶09級臨床醫學課件_2第十八章維生素與微量元素（P433）第十八章維生素與微量元素（P433）維生素（vitamin）概念：維生素是機體維持正常功能所必需，但在體內不能合成或合成量不足，必須由外界（食物）供給的一組低分子量有機物質。分類：脂溶性維生素 特點：體內儲存多，但也易中毒。水溶性維生素 特點：體內儲存少，但也不易中毒。注意：維生素與激素的異同點。維生素（vitamin）概念：維生素是機體維持正常功能所必需脂溶性維生素:維生素A、維生素D、維生素E、維生素K 等水溶性維生素:維生素B

42、族、維生素c維生素B族-維生素B1、維生素B2 、維生素PP、維生素B6、泛酸、生物素、葉酸、維生素B12 等。脂溶性維生素: 第一節 脂溶性維生素 第一節 脂溶性維生素一、維生素A（一）化學本質及性質分類： 1.A1 - 視黃醇 2.A2 - 3-脫氫視黃醇胡羅卜素：可在小腸轉變為分子視黃醇，所以稱為維生素A原。注意：維生素A在體內的活性形式為視黃醇、視黃醛、視黃酸一、維生素A（一）化學本質及性質（二）生化作用及缺乏癥作用: 構成視覺內感光物質缺乏癥：夜盲癥（二）生化作用及缺乏癥作用: 構成視覺內感光物質在視覺內由11-順視黃醛與不同的視蛋白組成視色素。而11-順視黃醛是由視黃醇轉化而來。視

43、色素有多種，以視紫紅質為例：當視紫紅質感光時，11-順視黃醛在光異構下轉變成全反順視黃醛，并引起桿狀細胞膜的Ca2+離子通道的開放，Ca2+迅速流入細胞并激發神經沖動，經傳導到大腦后產生視覺。而大部分全反順視黃醛被還原為全反順視黃醇流入肝臟并轉變為11-順視黃醇，而后再隨血流返回視網膜氧化成11-順視黃醛，并重新合成視色素。在視覺內由11-順視黃醛與不同的視蛋白組成視色素。而11-酶09級臨床醫學課件_22.參與糖蛋白的合成：當維生素A缺乏時，可導致糖蛋白合成的中間體的異常，低分子量的多糖-脂的堆積。2.參與糖蛋白的合成：當維生素A缺乏時，可導致糖蛋白合成的中3.其它作用： 組織的發育、上皮的

44、正常分化；減輕致癌物質的作用；抗氧化劑、消滅自由基等等。4.長期過量（超過需要量的1020倍）攝取會引起不良反應甚至中毒。3.其它作用：二、 維生素D化學本質和性質維生素D為類固醇衍生物，由于體內可生成相當部分，目前認為它也是一種類固醇激素。分類：D2（麥角鈣化醇）-植物中較高D3（膽鈣化醇）-動物中較高，是人體所需的主要形式。二、 維生素D化學本質和性質酶09級臨床醫學課件_2維生素D2和D3的生成 維生素D2和D3的生成 兩種維生素D具有同樣的生理作用。人體主要從動物食品中獲取一定量的維生素D3(它常與維生素A共同存在)，而植物中的麥角固醇除非經過紫外線照射(轉變為維生素D2)，否則很難被人體吸收利用。正常成人所需要的維生素D主要來源于7-脫氫膽固醇的轉變。7-脫氫