Enzyme第三章

酶Enzyme第三章

酶1第一節(jié)酶的催化特點第二節(jié)酶的結(jié)構(gòu)與功能第三節(jié)酶促反應(yīng)動力學(xué)第四節(jié)酶的調(diào)節(jié)第五節(jié)酶與醫(yī)學(xué)的關(guān)系第六節(jié)酶的分類與命名酶-生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件2概述（一）酶的概念酶是一類由活細(xì)胞產(chǎn)生的，對其特異底物具有高效催化作用的蛋白質(zhì)。目前將生物催化劑分為兩類:酶和非酶生物催化劑（如：核酶）概述（一）酶的概念酶是一類由活細(xì)胞產(chǎn)生的，對其特異底物具有高3（二）酶的化學(xué)本質(zhì)

1．大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)1926年美國Sumner得到了脲酶的結(jié)晶，并指出酶是蛋白質(zhì)。1930年Northrop等得到了胃蛋白酶、胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶的結(jié)晶，并進一步證明了酶是蛋白質(zhì)。J.B.SumnerJ.H.Northrop（二）酶的化學(xué)本質(zhì)1．大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)1926年美國Sum420世紀(jì)80年代發(fā)現(xiàn)某些RNA有催化活性，甚至有些DNA也有催化活性，使酶是蛋白質(zhì)的傳統(tǒng)概念受到很大沖擊。2．某些RNA有催化活性

1982年美國T.Cech等人發(fā)現(xiàn)四膜蟲的rRNA前體能在完全沒有蛋白質(zhì)的情況下進行自我加工，即RNA有催化活性。ThomasCechUniversityofColoradoatBoulder,USA

20世紀(jì)80年代發(fā)現(xiàn)某些RNA有催化活性，甚至51983年美國S.Altman等研究RNaseP（由20%蛋白質(zhì)和80%的RNA組成），發(fā)現(xiàn)RNaseP中的RNA可催化E.colitRNA的前體加工。SidneyAltmanYaleUniversityNewHaven,CT,USA

1983年美國S.Altman等研究RNase6Cech和Altman各自獨立地發(fā)現(xiàn)了RNA的催化活性，并命名這一類酶為ribozyme（核酶）。兩人因此共同獲得了1989年諾貝爾化學(xué)獎。Cech和Altman各自獨立地發(fā)現(xiàn)了RNA的73．有些DNA也有催化活性

1995年Cuenoud等發(fā)現(xiàn)有些DNA分子亦具有催化活性。3．有些DNA也有催化活性1995年Cuen8第一節(jié)

酶的催化特點

TheCharacteristicofEnzyme-CatalyzedReaction

第一節(jié)

酶的催化特點

TheCharacteristi9酶與一般催化劑的共同點只能催化熱力學(xué)上允許的化學(xué)反應(yīng)；反應(yīng)前后本身不發(fā)生變化；能加快可逆反應(yīng)的速度，但不改變反應(yīng)的平衡點；加快反應(yīng)速度的機制都是降低反應(yīng)所需的活化能。酶與一般催化劑的共同點只能催化熱力學(xué)上允許的化學(xué)反應(yīng)；10酶促反應(yīng)的能力學(xué)基礎(chǔ)化學(xué)反應(yīng)速率的依賴因素：

分子間碰撞頻率有效碰撞分子的百分?jǐn)?shù)幾個概念：能閾:

反應(yīng)物分子發(fā)生化學(xué)變化所需最低能量活化分子:

含有高于反應(yīng)能閾而能起反應(yīng)的分子活化能:

底物分子從初態(tài)轉(zhuǎn)變到活化態(tài)所需的能量酶促反應(yīng)的能力學(xué)基礎(chǔ)化學(xué)反應(yīng)速率的依賴因素：11供給能量，如加溫、光照等降低活化能加快反應(yīng)速度的方法：供給能量，如加溫、光照等加快反應(yīng)速度的方法：12酶的催化特點高度的催化能力高度的專一性高度的不穩(wěn)定性可調(diào)節(jié)性酶的催化特點高度的催化能力13（一）高度的催化能力

酶的催化不需要較高的反應(yīng)溫度。例：2H2O2→2H2O+O2

1molH2O2酶能催化5×106molH2O2的分解1molFe3+只能催化6×10-4molH2O2的分解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。酶和一般催化劑加速反應(yīng)的機理都是降低反應(yīng)的活化能。酶比一般催化劑能更有效地降低反應(yīng)的活化能。（一）高度的催化能力酶的催化不需要較高的反應(yīng)溫度。例：214一般催化劑反應(yīng)活化能反應(yīng)總能量變化酶促反應(yīng)活化能非催化反應(yīng)活化能初態(tài)終態(tài)能量改變活化過程酶促反應(yīng)活化能的改變活化態(tài)一般催化劑反應(yīng)總能量變化酶促反應(yīng)活化能非催化反應(yīng)活化能初態(tài)15例：2H2O2→2H2O+O2

反

應(yīng)活化能非催化反應(yīng)335kJ/mol鉑催化反應(yīng)49.4kJ/molH2O2酶催化8.36kJ/mol例：2H2O2→2H2O+O2反應(yīng)活化能非催化反應(yīng)316要求底物具有特定的結(jié)構(gòu)。酶的這種特性稱為酶的專一性或特異性。

針對底物分子內(nèi)部的化學(xué)鍵、催化反應(yīng)的類型、底物分子的立體結(jié)構(gòu)。*酶的專一性（二）高度的專一性要求底物具有特定的結(jié)構(gòu)。酶的這種特性稱為酶的專一性或特異性。17根據(jù)酶對其底物結(jié)構(gòu)選擇的嚴(yán)格程度不同，酶的專一性可大致分為以下3種類型：絕對專一性：只能催化一種物質(zhì)進行一種化學(xué)反應(yīng)的性質(zhì)。（脲酶）相對專一性：催化同一類化合物或同一種化學(xué)鍵進行化學(xué)反應(yīng)的性質(zhì)。（胰蛋白酶）立體異構(gòu)專一性：只對立體異構(gòu)體中的一種起催化作用。（淀粉酶）根據(jù)酶對其底物結(jié)構(gòu)選擇的嚴(yán)格程度不同，酶的專一性可大致分為以18絕對專一性：只能催化一種物質(zhì)進行一種化學(xué)反應(yīng)的性質(zhì)。絕對專一性：19（三）高度不穩(wěn)定性酶是蛋白質(zhì)，而大多蛋白質(zhì)不穩(wěn)定，如：其在強酸或強堿條件下易變性。（三）高度不穩(wěn)定性酶是蛋白質(zhì)，而大多蛋白質(zhì)不穩(wěn)定，20（四）可調(diào)節(jié)性酶生成與降解量的調(diào)節(jié)酶活性的調(diào)節(jié)通過改變底物濃度對酶進行調(diào)節(jié)等酶促反應(yīng)受多種因素的調(diào)控，以適應(yīng)機體對不斷變化的內(nèi)外環(huán)境和生命活動的需要。其中包括三方面的調(diào)節(jié)。（四）可調(diào)節(jié)性酶生成與降解量的調(diào)節(jié)酶促反應(yīng)受多種因素的調(diào)控，21第二節(jié)

酶的結(jié)構(gòu)與功能

TheStructureandFunctionofEnzyme

第二節(jié)

酶的結(jié)構(gòu)與功能

TheStructureand22一、酶的分子組成蛋白質(zhì)部分—酶蛋白非蛋白質(zhì)部分—輔助因子

金屬離子小分子有機化合物結(jié)合酶（全酶）結(jié)合酶(conjugatedenzyme)單純酶：只含蛋白質(zhì)的酶*各部分在催化反應(yīng)中的作用酶蛋白決定反應(yīng)的特異性輔助因子決定反應(yīng)的種類與性質(zhì)一、酶的分子組成蛋白質(zhì)部分—酶蛋白非蛋白質(zhì)部分—輔助因子23金屬離子的作用催化過程中傳遞電子；作為連接酶與底物的橋梁，便于酶對底物起作用；穩(wěn)定酶的構(gòu)象；中和陰離子，降低反應(yīng)中的靜電斥力等。小分子有機化合物的作用參與酶的催化反應(yīng)，在反應(yīng)中起運輸載體的作用，傳遞電子、質(zhì)子或其它基團。金屬離子的作用小分子有機化合物的作用24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25金屬酶（金屬離子為酶的一部分）金屬離子與酶結(jié)合牢固，提取過程中不易丟失。羧肽酶（Zn2+）和黃嘌呤氧化酶（Mo6+）。金屬活化酶（激活酶）金屬離子為酶的活性所必需，但與酶的結(jié)合不甚緊密。各種激酶和核酸酶（Mg2+）。金屬酶（金屬離子為酶的一部分）26輔助因子分類（按其與酶蛋白結(jié)合的緊密程度）輔酶:與酶蛋白結(jié)合疏松，可用透析或超濾的方法除去。輔基:與酶蛋白結(jié)合緊密，不能用透析或超濾的方法除去。輔助因子分類輔酶:與酶蛋白結(jié)合疏松，可用透析或超濾的輔基:與27酶分子上結(jié)合底物并催化底物轉(zhuǎn)變成產(chǎn)物的部位。酶的必需基團在空間結(jié)構(gòu)上彼此靠近，組成具有特定空間結(jié)構(gòu)的區(qū)域，其能與底物特異結(jié)合并將底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物。這一區(qū)域稱為酶的活性中心或活性部位。二酶的活性中心(activecenter)：酶分子上結(jié)合底物并催化底物轉(zhuǎn)變成產(chǎn)物的部位。二酶的活性中心28必需基團：酶的氨基酸殘基上的與酶活性密切相關(guān)的的化學(xué)基團。通常有絲氨酸的—OH、半胱氨酸的—SH和組氨酸的咪唑基。必需基團：29活性中心內(nèi)的必需基團結(jié)合基團（與底物相結(jié)合）催化基團（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。

活性中心外的必需基團必需基團活性中心內(nèi)的必需基團結(jié)合基團催化基團位于活性中心以外，維持酶30底物活性中心以外的必需基團結(jié)合基團催化基團活性中心底物活性中心以外的必需基團結(jié)合基團催化基團活性中心31S-S活性中心外必需基團結(jié)合基團催化基團活性中心必需基團底物

肽鏈活性中心酶活性中心示意圖S-S活性中心外結(jié)合基團活性中心必需基團底物肽鏈活性中心32溶菌酶的活性中心*谷氨酸35和天冬氨酸52是催化基團；*色氨酸62和63、天冬氨酸101和色氨酸108是結(jié)合基團；*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。溶菌酶的*谷氨酸35和天冬氨酸52是催化基團；*色氨酸633一些酶活性中心的氨基酸殘基

酶殘基總數(shù)活性中心殘基牛胰核糖核酸酶124His12,His119,Lys41溶菌酶129Asp52,Glu35牛胰凝乳蛋白酶245His57,Asp102,Ser195牛胰蛋白酶238His46,Asp90,Ser183木瓜蛋白酶212Cys25,His159

彈性蛋白酶240His45,Asp93,Ser188枯草桿菌蛋白酶275His46,Ser221碳酸酐酶258His93-Zn-His95,His117一些酶活性中心的氨基酸殘基34酶的不同形式單體酶：由單一肽鏈組成的具有完全催化活性的酶。寡聚酶：由多個相同或不同亞基以非共價鍵連接組成的酶。多酶復(fù)合體：由幾種不同功能的酶彼此聚合形成的復(fù)合物。多功能酶：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。酶的不同形式單體酶：由單一肽鏈組成的具有完全催化活性的酶。35第三節(jié)酶促反應(yīng)動力學(xué)KineticsofEnzyme-CatalyzedReaction

第三節(jié)36概念酶促反應(yīng)動力學(xué)：研究酶促反應(yīng)速度及其影響因素。反應(yīng)速度：用單位時間內(nèi)底物減少的量或產(chǎn)物增加的量來表示，常用初速度來衡量。概念37產(chǎn)物0時間初速度酶促反應(yīng)速度逐漸降低酶促反應(yīng)的時間進展曲線產(chǎn)0時間初速度酶促反應(yīng)的時間38影響酶促反應(yīng)速度的因素：底物濃度[S]酶濃度[E]反應(yīng)溫度pH值抑制劑激活劑影響酶促反應(yīng)速度的因素：底物濃度[S]391、中間產(chǎn)物學(xué)說：

E+SESE+P2、酶與底物結(jié)合特點：（1）可逆的、非共價的結(jié)合；（2）底物只與酶的活性中心結(jié)合；（3）酶與底物結(jié)合是通過一種稱為誘導(dǎo)契合模式進行的。k1k2k3米氏方程的提出一、底物濃度對反應(yīng)速度的影響1、中間產(chǎn)物學(xué)說：2、酶與底物結(jié)合特點：k1k240SEE-S復(fù)合物abcabc誘導(dǎo)契合假說（induced-fithypothesis）ESSEE-S復(fù)合物abcabc誘導(dǎo)契合假說（induced-f41酶的誘導(dǎo)契合酶的誘導(dǎo)契合42反應(yīng)速度與底物濃度成正比；反應(yīng)為一級反應(yīng)。[S]VVmax當(dāng)?shù)孜餄舛容^低時反應(yīng)速度與底物濃度成正比；反應(yīng)為一級反應(yīng)。[S]VVmax當(dāng)43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)為混合級反應(yīng)。[S]VVmax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)為混合級反應(yīng)44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)為零級反應(yīng)[S]VVmax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)為零45在其他因素不變的情況下，底物濃度對反應(yīng)速度的影響呈矩形雙曲線關(guān)系。在其他因素不變的情況下，底物濃度對反應(yīng)速度的影響呈46

1913年Michaelis和Menten推導(dǎo)了米氏方程1913年Michaelis和Menten推導(dǎo)了47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：當(dāng)[Et]=[ES]時，(4)所以

恒態(tài)法米氏方程的推導(dǎo)令：將（4）代入（3），則：[ES]生成速度：48當(dāng)反應(yīng)速度為最大反應(yīng)速度一半時Km＝[S]∴Km值等于酶促反應(yīng)速度為最大反應(yīng)速度一半時的底物濃度，單位是mol/L。2＝Km+[S]VmaxVmax[S]VmaxV[S]KmVmax/2當(dāng)反應(yīng)速度為最大反應(yīng)速度一半時Km＝[S]∴Km值等于酶促49Km的意義Km是酶的特征性常數(shù)，在溫度、PH、離子強度恒定時，Km只與E、S的性質(zhì)有關(guān)，與酶濃度[E]無關(guān)；Km可近似表示酶與底物的親和力；同一酶對于不同底物有不同的Km值。Km的意義Km是酶的特征性常數(shù)，在溫度、PH、離子強度恒定時50二、酶濃度對反應(yīng)速度的影響當(dāng)[S]＞＞[E]，酶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]0V[E]當(dāng)[S]>>[E]時，V

=k3[E]酶濃度對反應(yīng)速度的影響二、酶濃度對反應(yīng)速度的影響當(dāng)[S]＞＞[E]，酶被底物飽和的51雙重影響一方面溫度升高，酶促反應(yīng)速度升高；另一方面溫度升高，又引起酶的變性，從而使反應(yīng)速度降低。三、溫度對反應(yīng)速度的影響*低溫的應(yīng)用高溫的應(yīng)用酶活性0.51.02.01.50102030405060溫度oC溫度對淀粉酶活性的影響

酶的最適溫度:酶活性最高時的溫度也即酶的催化效率最高,酶促反應(yīng)速度最大時的溫度。雙重影響三、溫度對反應(yīng)速度的影響*低溫的應(yīng)用高溫的應(yīng)用52四、pH對反應(yīng)速度的影響酶的最適pH：酶催化活性最高時的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(yīng)速度的影響酶的最適pH：0酶pHpH對某53五、抑制劑對反應(yīng)速度的影響酶的抑制劑(inhibitor，I)凡使酶的活性下降而不引起酶變性的物質(zhì)稱為酶的抑制劑。其作用稱為抑制作用。五、抑制劑對反應(yīng)速度的影響酶的抑制劑(inhibitor，I54

抑制作用的類型不可逆性抑制可逆性抑制競爭性抑制非競爭性抑制抑制作用的類型不可逆性抑制可逆性抑制競爭性抑制55（一）不可逆性抑制

抑制劑通過共價鍵與酶的活性中心相結(jié)合,使酶活性受到抑制,不能用透析、超濾等物理方法除去抑制劑使酶恢復(fù)活性.例2：巰基酶的抑制例1：羥基酶的抑制（一）不可逆性抑制例2：巰基酶的抑制例1：羥基酶的抑制56P+E—OHP+HXROOROOROXROO—E有機磷化合物羥基酶磷酰化酶(失活)例1：羥基酶的抑制羥基酶:絲氨酸側(cè)鏈上的羥基為必需基團的酶，如膽堿脂酶。有機磷(敵百蟲、敵敵畏、對硫磷)不可逆抑制羥基酶的活性中心ROOROO—EOOROOR+E—OH

P+-CHNOH磷酰化酶(失活)N+CH3-CHNN+CH3P解磷定解毒方法：P+E—OH57

SH

SE+Hg2+EHg+2H+

SH

S

SHClSE+As-CH=CHClEAs-CH=CHCl+2HCl

SHClS巰基酶路易士氣例2：巰基酶的抑制巰基酶

SH58

SEHg+

SCOONaCHSHCHSHCOONa

SHE+Hg

SHCOONaCHS

CHSCOONa二巰基丁二酸鈉

SCH2OHSHCH2OHEAs-CH=CHCl+CHSHE+CHS

SCH2SH

SHCH2SAs-CH=CHCl二巰基丙醇解毒方法：SCOONaSHCOONa二巰基丁二酸鈉59二、可逆性抑制(reversibleinhibition)

抑制劑與酶以非共價鍵疏松結(jié)合引起酶活性的降低或喪失,結(jié)合是可逆的,能夠通過透析、超濾等物理方法使酶恢復(fù)活性。可逆抑制類型：競爭性抑制非競爭性抑制二、可逆性抑制(reversibleinhibition)60(一)競爭性抑制概念：抑制劑結(jié)構(gòu)與底物結(jié)構(gòu)相似，I、S競爭與酶的活性中心結(jié)合,從而影響E與S的結(jié)合。+IEIE+SE+PES反應(yīng)模式(一)競爭性抑制+IEIE+SE+PES反應(yīng)模式61SSEEIIEE+P無I有I

競爭性抑制的底物濃度曲線v競爭性抑制作用過程[S]KiSSEEIIEE+P無I競爭性抑制的底物濃度曲線v62競爭性抑制的特點：I與S分子結(jié)構(gòu)相似；Vmax不變，Km增大；抑制程度取決于I與E的親和力，以及[I]和[S]的相對濃度比例。競爭性抑制的特點：I與S分子結(jié)構(gòu)相似；63COOHCH2CH2COOH琥珀酸脫氫酶+FAD+FADH2COOHCHCHCOOH琥珀酸延胡索酸例：COOHCH2COOH丙二酸（-）COOH琥珀酸脫氫64

磺胺類藥物的抑菌機制二氫蝶呤啶＋對氨基苯甲酸（PABA）＋谷氨酸二氫葉酸合成酶二氫葉酸細(xì)菌：PABAFH2合成酶FH2FH4磺胺類藥物的抑菌機制二氫蝶呤啶＋對氨基苯甲酸（PA65*反應(yīng)模式E+SESE+P+IEI+SEIS+I（二）非競爭性抑制

概念

I與酶活性中心以外的部位結(jié)合而抑制酶活性，I和S與酶結(jié)合不存在競爭關(guān)系。*反應(yīng)模式E+SESE+P+IEI+SEIS+I（66非競爭性抑制作用過程：

SSEEEE+PSESIIIIKiKi非競爭性抑制作用過程：SSEEEE+PSESIIIIK67非競爭性抑制的特點：1、I與S分子結(jié)構(gòu)不同；2、Vmax減小，Km不變；3、抑制程度取決于[I]大小。例：哇巴因?qū)?xì)胞膜上Na+

-K+ATP酶的抑制非競爭性抑制的特點：1、I與S分子結(jié)構(gòu)不同；例：哇巴因?qū)?xì)胞68

激活劑:

凡能使酶由無活性變?yōu)橛谢钚曰蚴姑富钚栽黾拥奈镔|(zhì)。金屬離子：Mg2+對己糖激酶陰離子：Cl-對唾液淀粉酶有機物：膽汁酸鹽六、激活劑對反應(yīng)速度的影響激活劑:凡能使酶由無活性變?yōu)橛谢钚曰蚴姑富钚栽黾拥奈镔|(zhì)69第四節(jié)

酶的調(diào)節(jié)

TheRegulationofEnzyme

一、酶活性的調(diào)節(jié)二、酶量的調(diào)節(jié)三、同工酶第四節(jié)

酶的調(diào)節(jié)

TheRegulat70（一）酶的別構(gòu)調(diào)節(jié)別構(gòu)劑別構(gòu)激活劑別構(gòu)抑制劑別構(gòu)調(diào)節(jié)別構(gòu)酶別構(gòu)部位一些代謝物分子可與酶活性中心之外的某部位可逆地結(jié)合，引起酶的構(gòu)象改變，從而改變酶的活性，稱為酶的別構(gòu)效應(yīng)或別構(gòu)調(diào)節(jié)。一酶活性的調(diào)節(jié)（一）酶的別構(gòu)調(diào)節(jié)別構(gòu)劑別構(gòu)激活劑別構(gòu)抑制劑別構(gòu)調(diào)節(jié)別構(gòu)71ATP、檸檬酸（—）AMP、ADP2,6-二磷酸果糖1,6-二磷酸果糖(+)6-磷酸果糖激酶-1的別構(gòu)調(diào)節(jié)ATP、檸檬酸（—）AMP、ADP2,6-72

v

a

b

[S]別構(gòu)酶v與[S]的關(guān)系曲線a:普通酶b:別構(gòu)酶v別構(gòu)酶v與[S]的73（二）酶的共價修飾調(diào)節(jié)共價修飾酶蛋白的某些基團在其它酶的催化作用下，可與某種化學(xué)基團發(fā)生可逆的共價結(jié)合，從而改變酶的活性，此過程稱為共價修飾或化學(xué)修飾。常見類型磷酸化與脫磷酸化（最常見）甲基化和脫甲基化腺苷化和脫腺苷化（二）酶的共價修飾調(diào)節(jié)共價修飾常見類型74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-O-PO32-磷酸化酶蛋白酶的磷酸化與脫磷酸化-OHThr酶蛋白H2O75磷酸化修飾對一些酶活性的調(diào)節(jié)酶化學(xué)修飾類型酶活性改變糖原磷酸化酶磷酸化酶b激酶糖原合成酶丙酮酸脫羧酶磷酸果糖激酶丙酮酸脫氫酶HMG-CoA還原酶HMG-CoA還原酶激酶乙酰CoA羧化酶脂肪細(xì)胞甘油三脂脂肪酶磷酸化/脫磷酸化磷酸化/脫磷酸化磷酸化/脫磷酸化磷酸化/脫磷酸化磷酸化/脫磷酸化磷酸化/脫磷酸化磷酸化/脫磷酸化磷酸化/脫磷酸化磷酸化/脫磷酸化磷酸化/脫磷酸化激活/抑制激活/抑制抑制/激活抑制/激活抑制/激活抑制/激活抑制/激活激活/抑制抑制/激活激活/抑制磷酸化修飾對一些酶活性的調(diào)節(jié)酶化學(xué)修76腺苷酸環(huán)化酶活化ATPcAMPR2C2C2+R2磷酸化酶激酶（無活性）磷酸化酶激酶（有活性）（別構(gòu)激活）磷酸化酶b（無活性）磷酸化酶a（有活性）ATPADPATPADP激素受體由激素啟動磷酸化的級聯(lián)機制腺苷酸環(huán)ATP77（三）酶原與酶原的激活酶原(zymogen)細(xì)胞內(nèi)合成并分泌的、沒有催化活性的酶的前體。酶原的激活在一定條件下，酶原轉(zhuǎn)變成有催化活性酶的過程。（三）酶原與酶原的激活酶原(zymogen)酶原的激活78酶原激活的機理酶原分子構(gòu)象發(fā)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實質(zhì)：是酶的活性中心形成或暴露的過程。酶原激活的機理酶原分子構(gòu)象發(fā)生改變形成或暴露出酶的活性中79-S-S-X纈天天天天賴異甘纈組46絲183靜電吸引力或氫鍵腸激酶胰蛋白酶胰蛋白酶原-S-S-X纈天天天天賴異纈絲胰蛋白酶SSSS組活性中心游離的六肽胰蛋白酶原的激活過程-S-S-X纈天天天天賴異甘纈組絲靜電吸引腸激酶胰蛋白酶原-80胰蛋白酶原胰蛋白酶六肽+彈性蛋白酶原彈性蛋白酶+碎片胰凝乳蛋白酶原α-胰凝乳蛋白酶+二肽羧基肽酶原A羧基肽酶A+碎片腸激酶自身激活腸激酶啟動的酶原激活胰蛋白酶原胰蛋白酶六肽+彈性蛋白酶原彈性蛋白酶+碎片胰凝81酶原與酶原激活的生理意義：

1、保護組織器官本身免受酶的水解破壞，保證酶在特定時空發(fā)揮催化作用；2、酶原可視作酶的儲存形式。酶原與酶原激活的生理意義：82（一）酶蛋白合成的誘導(dǎo)和阻遏—轉(zhuǎn)錄水平1、誘導(dǎo)：在轉(zhuǎn)錄水平上促進酶生物合成的化合物稱為誘導(dǎo)劑，誘導(dǎo)劑誘發(fā)酶蛋白生物合成的作用稱為誘導(dǎo)作用。2、阻遏：在轉(zhuǎn)錄水平上減少酶生物合成的物質(zhì)稱為輔阻遏劑，輔阻遏劑與無活性的阻遏蛋白結(jié)合，影響基團的轉(zhuǎn)錄，稱為

阻遏作用。酶蛋白合成的誘導(dǎo)和阻遏是對代謝的緩慢而長效的調(diào)節(jié)。二、酶含量的調(diào)節(jié)（一）酶蛋白合成的誘導(dǎo)和阻遏—轉(zhuǎn)錄水平二、酶含量的調(diào)節(jié)83（二）酶蛋白降解的調(diào)控1、溶酶體蛋白酶降解途徑：在溶酶體內(nèi)酸性條件下，多種蛋白酶把吞入溶酶體的細(xì)胞外來蛋白質(zhì)和長半衰期的蛋白質(zhì)進行降解。2、非溶酶體蛋白酶降解途徑：在細(xì)胞質(zhì)中對細(xì)胞內(nèi)的異常蛋白質(zhì)和短半衰期蛋白進行泛素標(biāo)記，然后被蛋白酶水解。（二）酶蛋白降解的調(diào)控84三、同工酶*定義同工酶(isoenzyme)是指催化相同的化學(xué)反應(yīng)，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)不同的一組酶。三、同工酶*定義85HHHHHHHMHHMMHMMMMMMMLDH1

(H4)LDH2(H3M)LDH3(H2M2)LDH4(HM3)LDH5

(M4)乳酸脫氫酶的同工酶乳酸脫氫酶（LDH）同工酶:LDHHHHHHHHMHHMMHMMMMMMMLDH1LDH2L86*生理及臨床意義

同工酶譜有助于對疾病的診斷；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*生理及臨床意義心肌梗死和肝病病人血清LDH同工酶譜的變化18712345酶活性遷移位置酶活性遷移位置ab

LDH同工酶電泳圖譜（a）正常人LDH同工酶電泳圖譜；（b）心肌梗塞病人血清LDH同工酶電泳圖譜

1234512345酶活性遷移位置酶活性遷移位置ab88第五節(jié)

酶與醫(yī)學(xué)的關(guān)系

TheRelationofEnzymeandMedicine

第五節(jié)

酶與醫(yī)學(xué)的關(guān)系

TheRelationofE89一、酶活性測定和酶活性單位酶的活性是指酶催化化學(xué)反應(yīng)的能力，其衡量標(biāo)準(zhǔn)是酶促反應(yīng)速度的大小。酶促反應(yīng)速度的表示：可在適宜的反應(yīng)條件下，用單位時間內(nèi)底物的消耗或產(chǎn)物的生成量來表示。

一、酶活性測定和酶活性單位酶的活性是指酶催化化學(xué)反應(yīng)的能力90國際單位(IU)在特定的條件下，每分鐘催化1μmol底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物所需的酶量為一個國際單位。酶的活性單位

是衡量酶活力大小的尺度，它反應(yīng)在規(guī)定條件下，酶促反應(yīng)在單位時間（s、min或h）內(nèi)生成一定量（mg、μg、μmol等）的產(chǎn)物或消耗一定數(shù)量的底物所需的酶量。

國際單位(IU)酶的活性單位91二、酶與疾病的關(guān)系

酶缺乏或異常引起的疾病

酶疾病苯丙氨酸羥化酶苯丙酮酸尿癥6—磷酸葡萄糖脫氫酶溶血性貧血酪氨酸酶白化病細(xì)胞色素氧化酶氰化物中毒膽堿酯酶有機磷中毒（一）酶與疾病的發(fā)生二、酶與疾病的關(guān)系酶缺乏或異常引起的疾病92（二）酶與疾病的診斷—血清酶活性測定酶主要臨床應(yīng)用谷丙轉(zhuǎn)氨酶肝實質(zhì)疾患谷草轉(zhuǎn)氨酶心肌梗塞、肝實質(zhì)疾患膽堿酯酶有機磷中毒乳酸脫氫酶心肌疾患、肝實質(zhì)疾患淀粉酶胰腺疾病堿性磷酸酶骨病、肝膽疾患胰蛋白酶(原)胰腺疾病肌酸激酶心肌梗塞、肌肉疾患醛縮酶肌肉疾病酸性磷酸酶前列腺癌、骨病γ谷氨酰轉(zhuǎn)移酶肝實質(zhì)病變、酒精中毒5′核苷酸酶肝膽疾患山梨醇脫氫酶肝實質(zhì)病變（二）酶與疾病的診斷—血清酶活性測定酶主要臨床應(yīng)用谷丙轉(zhuǎn)93細(xì)胞受損或通透性增加，酶入血：胰腺炎、肝炎；酶受抑制，活性：有機磷中毒；代謝障礙，相關(guān)酶活性改變：佝僂病；酶本身代謝障礙，排泄器官阻塞：膽管梗阻；制造酶的器官病變：肝功下降；癌癥患者：酶活性或：前列腺癌；同工酶譜分析：有助于疾病定位細(xì)胞受損或通透性增加，酶入血：胰腺炎、肝炎；94

替代治療：消化不良—胃酶、胰酶抗菌治療：清創(chuàng)—糜蛋白酶、磺胺藥對癥治療：預(yù)防血栓形成—尿激酶、鏈激酶、纖溶酶抗癌治療：MTX-FH2還原酶調(diào)整代謝，糾正紊亂：單胺氧化酶抑制劑—抑郁癥（三）酶與疾病的治療替代治療：消化不良—胃酶、胰酶（三）酶與疾病的治療95三、酶在醫(yī)學(xué)上的其他應(yīng)用（一）酶作為試劑用于臨床檢驗和科學(xué)研究

1．酶法分析即酶偶聯(lián)測定法(enzymecoupledassays)，是利用酶作為分析試劑，對一些酶的活性、底物濃度、激活劑、抑制劑等進行定量分析的一種方法。

三、酶在醫(yī)學(xué)上的其他應(yīng)用（一）酶作為試劑用于臨床檢驗和科學(xué)研962．酶標(biāo)記測定法

酶可以代替同位素與某些物質(zhì)相結(jié)合，從而使該物質(zhì)被酶所標(biāo)記。通過測定酶的活性來判斷被標(biāo)記物質(zhì)或與其定量結(jié)合的物質(zhì)的存在和含量。3．工具酶

除上述酶偶聯(lián)測定法外，人們利用酶具有高度特異性的特點，將酶做為工具，在分子水平上對某些生物大分子進行定向的分割與連接。

2．酶標(biāo)記測定法酶可以代替同位素與某些物質(zhì)相結(jié)合，從而使該97（二）酶作為藥物用于臨床治療（三）酶的分子工程1．固定化酶(immobilizedenzyme)將水溶性酶經(jīng)物理或化學(xué)方法處理后，成為不溶于水但仍具有酶活性的一種酶的衍生物。固定化酶在催化反應(yīng)中以固相狀態(tài)作用于底物，并保持酶的活性。（二）酶作為藥物用于臨床治療（三）酶的分子工程1．固定化酶98

2．抗體酶3．模擬酶具有催化功能的抗體分子稱為抗體酶(abzyme)。模擬酶是根據(jù)酶的作用原理，利用有機化學(xué)合成方法，人工合成的具有底物結(jié)合部位和催化部位的非蛋白質(zhì)有機化合物。2．抗體酶3．模擬酶具有催化功能的抗體分子稱為抗體酶(ab99一、酶的分類1、氧化還原酶（oxidoreductase）2、轉(zhuǎn)移酶（transferase）3、水解酶（hydrolase）4、裂解酶（或裂合酶lyase）5、異構(gòu)酶（isomerase）6、合成酶（synthease）或連接酶（ligase）第六節(jié)

酶的命名與分類一、酶的分類1、氧化還原酶（oxidoreductase）第100二、酶的命名習(xí)慣命名：由發(fā)現(xiàn)者命名，常以底物名、反應(yīng)性質(zhì)以及酶的來源命名；系統(tǒng)命名（1961年國際酶學(xué)委員會確定）每一個酶由下列三種表示：1、系統(tǒng)名稱：底物名+反應(yīng)性質(zhì)（底物名之間用“：”隔開）2、分類編號：EC+四個數(shù)字

3、推薦名：選一個習(xí)慣名（實用、簡單）二、酶的命名101教學(xué)大綱一、概述

掌握酶的概念。（一）掌握酶催化作用的特點。（二）掌握單純酶、結(jié)合酶、全酶、酶蛋白、輔助因子的概念。熟悉輔助因子的分類、各自的作用、輔酶及輔基的概念。（三）了解酶的命名和分類。二、酶的結(jié)構(gòu)特點及催化原理（一）掌握活性中心及必需基團的概念。

了解活性中心的組成及常見的必需基團。

掌握酶原及酶原激活的概念并了解其機理、實例及意義。（二）了解酶催化的原理（降低反應(yīng)的活化能）。教學(xué)大綱一、概述102三、影響酶促反應(yīng)速度的因素（一）熟悉米氏方程、Km的含義及意義。了解米氏常數(shù)的求法。（二）掌握酶濃度對V的影響。（三）熟悉溫度對V的影響及機理。

掌握最適溫度的概念。（四）熟悉PH對V的影響及機理.掌握最適PH的概念。（五）熟悉激活劑對V的影響。

掌握抑制劑、可逆性抑制、不可逆性抑制、競爭性抑制、非競爭性抑制的概念。

熟悉競爭性抑制、非競爭性抑制、巰基酶抑制、羥基酶抑制的典型實例及應(yīng)用。三、影響酶促反應(yīng)速度的因素103四、酶在體內(nèi)存在的幾種形式（一）了解單體酶、寡聚酶、多酶復(fù)合體。（二）掌握同工酶的概念并熟悉同工酶的重要實例（LDH）。（三）掌握別構(gòu)效應(yīng)、共價修飾調(diào)節(jié)的概念。熟悉別構(gòu)酶、修飾酶的概念。了解重要實例。（四）了解結(jié)構(gòu)酶與誘導(dǎo)酶。五、酶在醫(yī)藥上的應(yīng)用（一）熟悉常用酶活力單位的含義及比活力。（二）了解酶在醫(yī)藥研究及疾病診斷治療上的應(yīng)用。四、酶在體內(nèi)存在的幾種形式104小測驗名詞解釋酶的活性中心酶原及酶原的激活小測驗名詞解釋105Enzyme第三章

酶Enzyme第三章

酶106第一節(jié)酶的催化特點第二節(jié)酶的結(jié)構(gòu)與功能第三節(jié)酶促反應(yīng)動力學(xué)第四節(jié)酶的調(diào)節(jié)第五節(jié)酶與醫(yī)學(xué)的關(guān)系第六節(jié)酶的分類與命名酶-生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件107概述（一）酶的概念酶是一類由活細(xì)胞產(chǎn)生的，對其特異底物具有高效催化作用的蛋白質(zhì)。目前將生物催化劑分為兩類:酶和非酶生物催化劑（如：核酶）概述（一）酶的概念酶是一類由活細(xì)胞產(chǎn)生的，對其特異底物具有高108（二）酶的化學(xué)本質(zhì)

1．大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)1926年美國Sumner得到了脲酶的結(jié)晶，并指出酶是蛋白質(zhì)。1930年Northrop等得到了胃蛋白酶、胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶的結(jié)晶，并進一步證明了酶是蛋白質(zhì)。J.B.SumnerJ.H.Northrop（二）酶的化學(xué)本質(zhì)1．大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)1926年美國Sum10920世紀(jì)80年代發(fā)現(xiàn)某些RNA有催化活性，甚至有些DNA也有催化活性，使酶是蛋白質(zhì)的傳統(tǒng)概念受到很大沖擊。2．某些RNA有催化活性

1982年美國T.Cech等人發(fā)現(xiàn)四膜蟲的rRNA前體能在完全沒有蛋白質(zhì)的情況下進行自我加工，即RNA有催化活性。ThomasCechUniversityofColoradoatBoulder,USA

20世紀(jì)80年代發(fā)現(xiàn)某些RNA有催化活性，甚至1101983年美國S.Altman等研究RNaseP（由20%蛋白質(zhì)和80%的RNA組成），發(fā)現(xiàn)RNaseP中的RNA可催化E.colitRNA的前體加工。SidneyAltmanYaleUniversityNewHaven,CT,USA

1983年美國S.Altman等研究RNase111Cech和Altman各自獨立地發(fā)現(xiàn)了RNA的催化活性，并命名這一類酶為ribozyme（核酶）。兩人因此共同獲得了1989年諾貝爾化學(xué)獎。Cech和Altman各自獨立地發(fā)現(xiàn)了RNA的1123．有些DNA也有催化活性

1995年Cuenoud等發(fā)現(xiàn)有些DNA分子亦具有催化活性。3．有些DNA也有催化活性1995年Cuen113第一節(jié)

酶的催化特點

TheCharacteristicofEnzyme-CatalyzedReaction

第一節(jié)

酶的催化特點

TheCharacteristi114酶與一般催化劑的共同點只能催化熱力學(xué)上允許的化學(xué)反應(yīng)；反應(yīng)前后本身不發(fā)生變化；能加快可逆反應(yīng)的速度，但不改變反應(yīng)的平衡點；加快反應(yīng)速度的機制都是降低反應(yīng)所需的活化能。酶與一般催化劑的共同點只能催化熱力學(xué)上允許的化學(xué)反應(yīng)；115酶促反應(yīng)的能力學(xué)基礎(chǔ)化學(xué)反應(yīng)速率的依賴因素：

分子間碰撞頻率有效碰撞分子的百分?jǐn)?shù)幾個概念：能閾:

反應(yīng)物分子發(fā)生化學(xué)變化所需最低能量活化分子:

含有高于反應(yīng)能閾而能起反應(yīng)的分子活化能:

底物分子從初態(tài)轉(zhuǎn)變到活化態(tài)所需的能量酶促反應(yīng)的能力學(xué)基礎(chǔ)化學(xué)反應(yīng)速率的依賴因素：116供給能量，如加溫、光照等降低活化能加快反應(yīng)速度的方法：供給能量，如加溫、光照等加快反應(yīng)速度的方法：117酶的催化特點高度的催化能力高度的專一性高度的不穩(wěn)定性可調(diào)節(jié)性酶的催化特點高度的催化能力118（一）高度的催化能力

酶的催化不需要較高的反應(yīng)溫度。例：2H2O2→2H2O+O2

1molH2O2酶能催化5×106molH2O2的分解1molFe3+只能催化6×10-4molH2O2的分解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。酶和一般催化劑加速反應(yīng)的機理都是降低反應(yīng)的活化能。酶比一般催化劑能更有效地降低反應(yīng)的活化能。（一）高度的催化能力酶的催化不需要較高的反應(yīng)溫度。例：2119一般催化劑反應(yīng)活化能反應(yīng)總能量變化酶促反應(yīng)活化能非催化反應(yīng)活化能初態(tài)終態(tài)能量改變活化過程酶促反應(yīng)活化能的改變活化態(tài)一般催化劑反應(yīng)總能量變化酶促反應(yīng)活化能非催化反應(yīng)活化能初態(tài)120例：2H2O2→2H2O+O2

反

應(yīng)活化能非催化反應(yīng)335kJ/mol鉑催化反應(yīng)49.4kJ/molH2O2酶催化8.36kJ/mol例：2H2O2→2H2O+O2反應(yīng)活化能非催化反應(yīng)3121要求底物具有特定的結(jié)構(gòu)。酶的這種特性稱為酶的專一性或特異性。

針對底物分子內(nèi)部的化學(xué)鍵、催化反應(yīng)的類型、底物分子的立體結(jié)構(gòu)。*酶的專一性（二）高度的專一性要求底物具有特定的結(jié)構(gòu)。酶的這種特性稱為酶的專一性或特異性。122根據(jù)酶對其底物結(jié)構(gòu)選擇的嚴(yán)格程度不同，酶的專一性可大致分為以下3種類型：絕對專一性：只能催化一種物質(zhì)進行一種化學(xué)反應(yīng)的性質(zhì)。（脲酶）相對專一性：催化同一類化合物或同一種化學(xué)鍵進行化學(xué)反應(yīng)的性質(zhì)。（胰蛋白酶）立體異構(gòu)專一性：只對立體異構(gòu)體中的一種起催化作用。（淀粉酶）根據(jù)酶對其底物結(jié)構(gòu)選擇的嚴(yán)格程度不同，酶的專一性可大致分為以123絕對專一性：只能催化一種物質(zhì)進行一種化學(xué)反應(yīng)的性質(zhì)。絕對專一性：124（三）高度不穩(wěn)定性酶是蛋白質(zhì)，而大多蛋白質(zhì)不穩(wěn)定，如：其在強酸或強堿條件下易變性。（三）高度不穩(wěn)定性酶是蛋白質(zhì)，而大多蛋白質(zhì)不穩(wěn)定，125（四）可調(diào)節(jié)性酶生成與降解量的調(diào)節(jié)酶活性的調(diào)節(jié)通過改變底物濃度對酶進行調(diào)節(jié)等酶促反應(yīng)受多種因素的調(diào)控，以適應(yīng)機體對不斷變化的內(nèi)外環(huán)境和生命活動的需要。其中包括三方面的調(diào)節(jié)。（四）可調(diào)節(jié)性酶生成與降解量的調(diào)節(jié)酶促反應(yīng)受多種因素的調(diào)控，126第二節(jié)

酶的結(jié)構(gòu)與功能

TheStructureandFunctionofEnzyme

第二節(jié)

酶的結(jié)構(gòu)與功能

TheStructureand127一、酶的分子組成蛋白質(zhì)部分—酶蛋白非蛋白質(zhì)部分—輔助因子

金屬離子小分子有機化合物結(jié)合酶（全酶）結(jié)合酶(conjugatedenzyme)單純酶：只含蛋白質(zhì)的酶*各部分在催化反應(yīng)中的作用酶蛋白決定反應(yīng)的特異性輔助因子決定反應(yīng)的種類與性質(zhì)一、酶的分子組成蛋白質(zhì)部分—酶蛋白非蛋白質(zhì)部分—輔助因子128金屬離子的作用催化過程中傳遞電子；作為連接酶與底物的橋梁，便于酶對底物起作用；穩(wěn)定酶的構(gòu)象；中和陰離子，降低反應(yīng)中的靜電斥力等。小分子有機化合物的作用參與酶的催化反應(yīng)，在反應(yīng)中起運輸載體的作用，傳遞電子、質(zhì)子或其它基團。金屬離子的作用小分子有機化合物的作用129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130金屬酶（金屬離子為酶的一部分）金屬離子與酶結(jié)合牢固，提取過程中不易丟失。羧肽酶（Zn2+）和黃嘌呤氧化酶（Mo6+）。金屬活化酶（激活酶）金屬離子為酶的活性所必需，但與酶的結(jié)合不甚緊密。各種激酶和核酸酶（Mg2+）。金屬酶（金屬離子為酶的一部分）131輔助因子分類（按其與酶蛋白結(jié)合的緊密程度）輔酶:與酶蛋白結(jié)合疏松，可用透析或超濾的方法除去。輔基:與酶蛋白結(jié)合緊密，不能用透析或超濾的方法除去。輔助因子分類輔酶:與酶蛋白結(jié)合疏松，可用透析或超濾的輔基:與132酶分子上結(jié)合底物并催化底物轉(zhuǎn)變成產(chǎn)物的部位。酶的必需基團在空間結(jié)構(gòu)上彼此靠近，組成具有特定空間結(jié)構(gòu)的區(qū)域，其能與底物特異結(jié)合并將底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物。這一區(qū)域稱為酶的活性中心或活性部位。二酶的活性中心(activecenter)：酶分子上結(jié)合底物并催化底物轉(zhuǎn)變成產(chǎn)物的部位。二酶的活性中心133必需基團：酶的氨基酸殘基上的與酶活性密切相關(guān)的的化學(xué)基團。通常有絲氨酸的—OH、半胱氨酸的—SH和組氨酸的咪唑基。必需基團：134活性中心內(nèi)的必需基團結(jié)合基團（與底物相結(jié)合）催化基團（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。

活性中心外的必需基團必需基團活性中心內(nèi)的必需基團結(jié)合基團催化基團位于活性中心以外，維持酶135底物活性中心以外的必需基團結(jié)合基團催化基團活性中心底物活性中心以外的必需基團結(jié)合基團催化基團活性中心136S-S活性中心外必需基團結(jié)合基團催化基團活性中心必需基團底物

肽鏈活性中心酶活性中心示意圖S-S活性中心外結(jié)合基團活性中心必需基團底物肽鏈活性中心137溶菌酶的活性中心*谷氨酸35和天冬氨酸52是催化基團；*色氨酸62和63、天冬氨酸101和色氨酸108是結(jié)合基團；*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。溶菌酶的*谷氨酸35和天冬氨酸52是催化基團；*色氨酸6138一些酶活性中心的氨基酸殘基

酶殘基總數(shù)活性中心殘基牛胰核糖核酸酶124His12,His119,Lys41溶菌酶129Asp52,Glu35牛胰凝乳蛋白酶245His57,Asp102,Ser195牛胰蛋白酶238His46,Asp90,Ser183木瓜蛋白酶212Cys25,His159

彈性蛋白酶240His45,Asp93,Ser188枯草桿菌蛋白酶275His46,Ser221碳酸酐酶258His93-Zn-His95,His117一些酶活性中心的氨基酸殘基139酶的不同形式單體酶：由單一肽鏈組成的具有完全催化活性的酶。寡聚酶：由多個相同或不同亞基以非共價鍵連接組成的酶。多酶復(fù)合體：由幾種不同功能的酶彼此聚合形成的復(fù)合物。多功能酶：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。酶的不同形式單體酶：由單一肽鏈組成的具有完全催化活性的酶。140第三節(jié)酶促反應(yīng)動力學(xué)KineticsofEnzyme-CatalyzedReaction

第三節(jié)141概念酶促反應(yīng)動力學(xué)：研究酶促反應(yīng)速度及其影響因素。反應(yīng)速度：用單位時間內(nèi)底物減少的量或產(chǎn)物增加的量來表示，常用初速度來衡量。概念142產(chǎn)物0時間初速度酶促反應(yīng)速度逐漸降低酶促反應(yīng)的時間進展曲線產(chǎn)0時間初速度酶促反應(yīng)的時間143影響酶促反應(yīng)速度的因素：底物濃度[S]酶濃度[E]反應(yīng)溫度pH值抑制劑激活劑影響酶促反應(yīng)速度的因素：底物濃度[S]1441、中間產(chǎn)物學(xué)說：

E+SESE+P2、酶與底物結(jié)合特點：（1）可逆的、非共價的結(jié)合；（2）底物只與酶的活性中心結(jié)合；（3）酶與底物結(jié)合是通過一種稱為誘導(dǎo)契合模式進行的。k1k2k3米氏方程的提出一、底物濃度對反應(yīng)速度的影響1、中間產(chǎn)物學(xué)說：2、酶與底物結(jié)合特點：k1k2145SEE-S復(fù)合物abcabc誘導(dǎo)契合假說（induced-fithypothesis）ESSEE-S復(fù)合物abcabc誘導(dǎo)契合假說（induced-f146酶的誘導(dǎo)契合酶的誘導(dǎo)契合147反應(yīng)速度與底物濃度成正比；反應(yīng)為一級反應(yīng)。[S]VVmax當(dāng)?shù)孜餄舛容^低時反應(yīng)速度與底物濃度成正比；反應(yīng)為一級反應(yīng)。[S]VVmax當(dāng)148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)為混合級反應(yīng)。[S]VVmax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)為混合級反應(yīng)149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)為零級反應(yīng)[S]VVmax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)為零150在其他因素不變的情況下，底物濃度對反應(yīng)速度的影響呈矩形雙曲線關(guān)系。在其他因素不變的情況下，底物濃度對反應(yīng)速度的影響呈151

1913年Michaelis和Menten推導(dǎo)了米氏方程1913年Michaelis和Menten推導(dǎo)了152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：當(dāng)[Et]=[ES]時，(4)所以

恒態(tài)法米氏方程的推導(dǎo)令：將（4）代入（3），則：[ES]生成速度：153當(dāng)反應(yīng)速度為最大反應(yīng)速度一半時Km＝[S]∴Km值等于酶促反應(yīng)速度為最大反應(yīng)速度一半時的底物濃度，單位是mol/L。2＝Km+[S]VmaxVmax[S]VmaxV[S]KmVmax/2當(dāng)反應(yīng)速度為最大反應(yīng)速度一半時Km＝[S]∴Km值等于酶促154Km的意義Km是酶的特征性常數(shù)，在溫度、PH、離子強度恒定時，Km只與E、S的性質(zhì)有關(guān)，與酶濃度[E]無關(guān)；Km可近似表示酶與底物的親和力；同一酶對于不同底物有不同的Km值。Km的意義Km是酶的特征性常數(shù)，在溫度、PH、離子強度恒定時155二、酶濃度對反應(yīng)速度的影響當(dāng)[S]＞＞[E]，酶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]0V[E]當(dāng)[S]>>[E]時，V

=k3[E]酶濃度對反應(yīng)速度的影響二、酶濃度對反應(yīng)速度的影響當(dāng)[S]＞＞[E]，酶被底物飽和的156雙重影響一方面溫度升高，酶促反應(yīng)速度升高；另一方面溫度升高，又引起酶的變性，從而使反應(yīng)速度降低。三、溫度對反應(yīng)速度的影響*低溫的應(yīng)用高溫的應(yīng)用酶活性0.51.02.01.50102030405060溫度oC溫度對淀粉酶活性的影響

酶的最適溫度:酶活性最高時的溫度也即酶的催化效率最高,酶促反應(yīng)速度最大時的溫度。雙重影響三、溫度對反應(yīng)速度的影響*低溫的應(yīng)用高溫的應(yīng)用157四、pH對反應(yīng)速度的影響酶的最適pH：酶催化活性最高時的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(yīng)速度的影響酶的最適pH：0酶pHpH對某158五、抑制劑對反應(yīng)速度的影響酶的抑制劑(inhibitor，I)凡使酶的活性下降而不引起酶變性的物質(zhì)稱為酶的抑制劑。其作用稱為抑制作用。五、抑制劑對反應(yīng)速度的影響酶的抑制劑(inhibitor，I159

抑制作用的類型不可逆性抑制可逆性抑制競爭性抑制非競爭性抑制抑制作用的類型不可逆性抑制可逆性抑制競爭性抑制160（一）不可逆性抑制

抑制劑通過共價鍵與酶的活性中心相結(jié)合,使酶活性受到抑制,不能用透析、超濾等物理方法除去抑制劑使酶恢復(fù)活性.例2：巰基酶的抑制例1：羥基酶的抑制（一）不可逆性抑制例2：巰基酶的抑制例1：羥基酶的抑制161P+E—OHP+HXROOROOROXROO—E有機磷化合物羥基酶磷酰化酶(失活)例1：羥基酶的抑制羥基酶:絲氨酸側(cè)鏈上的羥基為必需基團的酶，如膽堿脂酶。有機磷(敵百蟲、敵敵畏、對硫磷)不可逆抑制羥基酶的活性中心ROOROO—EOOROOR+E—OH

P+-CHNOH磷酰化酶(失活)N+CH3-CHNN+CH3P解磷定解毒方法：P+E—OH162

SH

SE+Hg2+EHg+2H+

SH

S

SHClSE+As-CH=CHClEAs-CH=CHCl+2HCl

SHClS巰基酶路易士氣例2：巰基酶的抑制巰基酶

SH163

SEHg+

SCOONaCHSHCHSHCOONa

SHE+Hg

SHCOONaCHS

CHSCOONa二巰基丁二酸鈉

SCH2OHSHCH2OHEAs-CH=CHCl+CHSHE+CHS

SCH2SH

SHCH2SAs-CH=CHCl二巰基丙醇解毒方法：SCOONaSHCOONa二巰基丁二酸鈉164二、可逆性抑制(reversibleinhibition)

抑制劑與酶以非共價鍵疏松結(jié)合引起酶活性的降低或喪失,結(jié)合是可逆的,能夠通過透析、超濾等物理方法使酶恢復(fù)活性。可逆抑制類型：競爭性抑制非競爭性抑制二、可逆性抑制(reversibleinhibition)165(一)競爭性抑制概念：抑制劑結(jié)構(gòu)與底物結(jié)構(gòu)相似，I、S競爭與酶的活性中心結(jié)合,從而影響E與S的結(jié)合。+IEIE+SE+PES反應(yīng)模式(一)競爭性抑制+IEIE+SE+PES反應(yīng)模式166SSEEIIEE+P無I有I

競爭性抑制的底物濃度曲線v競爭性抑制作用過程[S]KiSSEEIIEE+P無I競爭性抑制的底物濃度曲線v167競爭性抑制的特點：I與S分子結(jié)構(gòu)相似；Vmax不變，Km增大；抑制程度取決于I與E的親和力，以及[I]和[S]的相對濃度比例。競爭性抑制的特點：I與S分子結(jié)構(gòu)相似；168COOHCH2CH2COOH琥珀酸脫氫酶+FAD+FADH2COOHCHCHCOOH琥珀酸延胡索酸例：COOHCH2COOH丙二酸（-）COOH琥珀酸脫氫169

磺胺類藥物的抑菌機制二氫蝶呤啶＋對氨基苯甲酸（PABA）＋谷氨酸二氫葉酸合成酶二氫葉酸細(xì)菌：PABAFH2合成酶FH2FH4磺胺類藥物的抑菌機制二氫蝶呤啶＋對氨基苯甲酸（PA170*反應(yīng)模式E+SESE+P+IEI+SEIS+I（二）非競爭性抑制

概念

I與酶活性中心以外的部位結(jié)合而抑制酶活性，I和S與酶結(jié)合不存在競爭關(guān)系。*反應(yīng)模式E+SESE+P+IEI+SEIS+I（171非競爭性抑制作用過程：

SSEEEE+PSESIIIIKiKi非競爭性抑制作用過程：SSEEEE+PSESIIIIK172非競爭性抑制的特點：1、I與S分子結(jié)構(gòu)不同；2、Vmax減小，Km不變；3、抑制程度取決于[I]大小。例：哇巴因?qū)?xì)胞膜上Na+

-K+ATP酶的抑制非競爭性抑制的特點：1、I與S分子結(jié)構(gòu)不同；例：哇巴因?qū)?xì)胞173

激活劑:

凡能使酶由無活性變?yōu)橛谢钚曰蚴姑富钚栽黾拥奈镔|(zhì)。金屬離子：Mg2+對己糖激酶陰離子：Cl-對唾液淀粉酶有機物：膽汁酸鹽六、激活劑對反應(yīng)速度的影響激活劑:凡能使酶由無活性變?yōu)橛谢钚曰蚴姑富钚栽黾拥奈镔|(zhì)174第四節(jié)

酶的調(diào)節(jié)

TheRegulationofEnzyme

一、酶活性的調(diào)節(jié)二、酶量的調(diào)節(jié)三、同工酶第四節(jié)

酶的調(diào)節(jié)

TheRegulat175（一）酶的別構(gòu)調(diào)節(jié)別構(gòu)劑別構(gòu)激活劑別構(gòu)抑制劑別構(gòu)調(diào)節(jié)別構(gòu)酶別構(gòu)部位一些代謝物分子可與酶活性中心之外的某部位可逆地結(jié)合，引起酶的構(gòu)象改變，從而改變酶的活性，稱為酶的別構(gòu)效應(yīng)或別構(gòu)調(diào)節(jié)。一酶活性的調(diào)節(jié)（一）酶的別構(gòu)調(diào)節(jié)別構(gòu)劑別構(gòu)激活劑別構(gòu)抑制劑別構(gòu)調(diào)節(jié)別構(gòu)176ATP、檸檬酸（—）AMP、ADP2,6-二磷酸果糖1,6-二磷酸果糖(+)6-磷酸果糖激酶-1的別構(gòu)調(diào)節(jié)ATP、檸檬酸（—）AMP、ADP2,6-177

v

a

b

[S]別構(gòu)酶v與[S]的關(guān)系曲線a:普通酶b:別構(gòu)酶v別構(gòu)酶v與[S]的178（二）酶的共價修飾調(diào)節(jié)共價修飾酶蛋白的某些基團在其它酶的催化作用下，可與某種化學(xué)基團發(fā)生可逆的共價結(jié)合，從而改變酶的活性，此過程稱為共價修飾或化學(xué)修飾。常見類型磷酸化與脫磷酸化（最常見）甲基化和脫甲基化腺苷化和脫腺苷化（二）酶的共價修飾調(diào)節(jié)共價修飾常見類型179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-O-PO32-磷酸化酶蛋白酶的磷酸化與脫磷酸化-OHThr酶蛋白H2O180磷酸化修飾對一些酶活性的調(diào)節(jié)酶化學(xué)修飾類型酶活性改變糖原磷酸化酶磷酸化酶b激酶糖原合成酶丙酮酸脫羧酶磷酸果糖激酶丙酮酸脫氫酶HMG-CoA還原酶HMG-CoA還原酶激酶乙酰CoA羧化酶脂肪細(xì)胞甘油三脂脂肪酶磷酸化/脫磷酸化磷酸化/脫磷酸化磷酸化/脫磷酸化磷酸化/脫磷酸化磷酸化/脫磷酸化磷酸化/脫磷酸化磷酸化/脫磷酸化磷酸化/脫磷酸化磷酸化/脫磷酸化磷酸化/脫磷酸化激活/抑制激活/抑制抑制/激活抑制/激活抑制/激活抑制/激活抑制/激活激活/抑制抑制/激活激活/抑制磷酸化修飾對一些酶活性的調(diào)節(jié)酶化學(xué)修