2023/1/11生物化學教研室楊成君1課間休息EEE（二）可逆性抑制2023/1/11生物化學教研室楊成君2E非共價鍵可逆結合ISESIII競爭非競爭反競爭ESII與E或ES酶的活性降低或喪失抑制劑可以用透析和超濾等方法除去IIE1、競爭性抑制

(competitiveinhibition)競爭性抑制：抑制劑與S的結構相似，與S競爭E的活性中心，阻礙ES的形成，使E的活性降低。抑制作用程度取決于抑制劑與E的相對親和力及底物濃度。動力學常數Vmax不變，Km值變大。2023/1/11生物化學教研室楊成君3[S]VVmaxKmVmax2無抑制劑競爭性抑制劑KmVmax反應模式及雙倒數作圖P+++EIIEESES無抑制劑抑制劑↑雙倒數作圖法競爭性抑制舉例丙二酸對琥珀酸脫氫酶的抑制是競爭性抑制COOHHHCOOHCC22琥珀酸COOHHCOOHC2COOHHHCOOHCC丙二酸延胡索酸FADFAD2H琥珀酸脫氫酶2023/1/11生物化學教研室楊成君5競爭性抑制在醫學臨床中的應用抗菌素磺胺的抑菌作用是典型的競爭性抑制作用。對磺胺類藥敏感的細菌可在菌體內FH2合成酶作用下以對氨基苯甲酸為底物合成FH2。抗代謝藥物抗腫瘤藥物等通過競爭性抑制機理發揮作用的。2023/1/11生物化學教研室楊成君6磺胺類藥物的抑菌機制與對氨基苯甲酸（p－aminobenzoicacid，PABA）競爭二氫葉酸合成酶二氫葉酸合成酶二氫葉酸四氫葉酸二氫葉酸還原酶二氫蝶呤啶谷氨酸競爭性抑制劑HN-2-SONHR2磺胺類藥物HN-2-COOH對氨基苯甲酸細菌代謝結構相似2、非競爭性抑制

(non-competitiveinhibition)

非競爭性抑制抑制劑既能與E結合、也能與ES結合，從而使酶失去活性。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；動力學常數Vmax減小，Km值不變。2023/1/11生物化學教研室楊成君8[S]VVmaxKmVmax2無抑制劑非競爭性抑制劑KmVmax2Vmax反應模式及雙倒數作圖EP++SEES+SI+I+EIESI抑制劑↑無抑制劑雙倒數作圖法3、反競爭性抑制

(uncompetitiveinhibition)反競爭性抑制：抑制劑只與ES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。2023/1/11生物化學教研室楊成君10[S]VVmaxKmVmax2無抑制劑反競爭性抑制劑KmVmax2Vmax反應模式及雙倒數作圖P++SESI+ESIE雙倒數作圖法無抑制劑抑制劑↑E[S]1Km1v1無抑制劑競爭性抑制非競爭性抑制反競爭性抑制Vmax1競爭性抑制：Km↑Vmax不變非競爭性抑制：Km不變Vmax↓反競爭性抑制：Km↓Vmax↓2023/1/11生物化學教研室楊成君12各種可逆性抑制作用的比較作用特征無抑制劑競爭性抑制非競爭性抑制反競爭性抑制與I結合組分EE、ESES動力學參數表觀KmKm↑—↓最大速率Vmax—↓↓林-貝氏作圖斜率Km/Vmax↑↑—縱軸截距1//Vmax—↑↑橫軸截距-1/Km↑—↓2023/1/11生物化學教研室楊成君13激活劑（activator）定義使酶由無活性變為有活性或使酶活性增加的物質激活劑種類必需激活劑（essentialactivator）非必需激活劑（non-essentialactivator）激活劑化學本質大多數為金屬離子：如Mg2+、K+、Mn2+等少數陰離子也有激活作用：如氯離子其它：膽汁酸六、激活劑對反應速度的影響2023/1/11生物化學教研室楊成君15第四節

酶的調節TheRegulationofEnzyme變構酶的變構調節酶的共價修飾調節酶原的激活一、酶活性的快速調節變構酶(allostericenzyme)或別構酶的特點是多亞基（偶數）、四級結構、兩個中心、不符合米氏方程變構調節(allostericregulation)一些代謝物（效應劑）與某些酶分子活性中心外的某部位（別位）可逆地結合，使酶構象改變，從而改變酶的催化活性的調節方式變構效應劑(allostericeffector)：廣義一種別構酶可以有不止一種效應劑（包括同促和異促）效應劑是底物本身則產生同促協同效應，否則產生異促協同效應變構調節的類型變構調節指同促協同效應基礎上的異促協同效應包括異促正協同（變構激活）和異促負協同（變構抑制）（一）變構調節協同效應同促協同效應homotropiceffect異促協同效應heterotropiceffect正協同負協同正協同負協同調節物就是底物本身調節物不是底物本身0.5SKVKmVmaxVmax12S型曲線（同促正協同別構酶）表觀雙曲線（同促負協同別構酶）S型曲線（同促正協同別構酶）變構激活——S型曲線左移（異促正協同）變構抑制——S型曲線右移（異促負協同）VKmVmaxVmax120.5SK變構激活效應效應劑引起的協同效應使酶對底物的親和力增加而加快反應速度，此效應則為變構激活效應。此效應劑為變構激活劑(allostericactivator)變構抑制效應效應劑引起的協同效應使酶對底物的親和力降低而減慢反應速度，此效應則為變構抑制效應。此效應劑為變構抑制劑(allostericinhibitor)異促協同效應（變構酶的調節）變構酶的協同效應曲線矩形雙曲線（非別構酶）S型曲線（同促正協同別構酶）表觀雙曲線（同促負協同別構酶）變構激活——S型曲線左移（異促正協同）變構抑制——S型曲線右移（異促負協同）0.5SKVKmVmaxVmax12蛋白激酶A的變構調節蛋白激酶A（R2C2）的R2與4個cAMP結合后，使R亞基對C亞基的抑制作用消失，C亞基則具有催化活性。RR有活性無活性4cAMPRRCCCC+激活共價修飾(covalentmodification)在其他酶的催化下，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酶共價修飾常見類型磷酸化與脫磷酸化（最重要、最常見）乙酰和脫乙酰化、甲基和脫甲基化、腺苷和脫腺苷化、-SH與-S-S-的互變（二）酶的共價修飾酶的磷酸化與脫磷酸化蛋白激酶磷蛋白磷酸酶酶蛋白ThrSerTyr-OH磷蛋白ThrSerTyr-O-PATPADPPHO2磷酸化脫磷酸酶有高（有）低（無）活性兩種互變形式酶出現共價鍵變化，磷酸化消耗ATP共價修飾是酶促反應，級聯放大效應共價修飾所需酶的活性受激素的調控有些酶具有別構與化學修飾雙重調節酶的共價修飾的特點酶作用的逐級放大瀑布效應nSnP1Enzyme一傳十、十傳百（三）酶原激活酶原：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：無活性的酶原轉變成有活性的酶的過程。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胰蛋白酶原胰蛋白酶某些酶原的激活酶原激活因素激活途徑激活部位胃蛋白酶原H+或胃蛋白酶切除六肽胃腔糜蛋白酶原胰蛋白酶切除兩個二肽小腸腔彈性蛋白酶原胰蛋白酶切除幾個肽段小腸腔羧基肽酶原胰蛋白酶切除幾個肽段小腸腔組織保護作用避免細胞產生的酶對細胞進行自身消化，保護組織消化管內的酶作用部位定位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消化管內酶特定的時間發揮作用有的酶原可以視為酶的儲存形式。如凝血酶在需要時酶原適時地轉變成有活性的酶，發揮其催化作用酶原激活的生理意義2023/1/11生物化學教研室楊成君30二、酶含量的調節（一）酶蛋白合成的誘導和阻遏誘導作用(induction)阻遏作用(repression)（見第十三章）（二）酶降解的調控酶蛋白的降解與一般蛋白質相同（見第七章）2023/1/11生物化學教研室楊成君31第五節

酶的分類與命名TheClassification

andNamingofEnzyme2023/1/11生物化學教研室楊成君32一、酶的分類1.氧化還原酶類(oxidoreductases)2.轉移酶類(transferases)3.水解酶類(hydrolases)4.裂（解）合酶類(lyases)5.異構酶類(isomerases)6.合成酶類(ligases,synthetases)酶的分類編號四個用·分開的數字前冠以EC（酶學委員會）EC3·5·3·16大類：1、2、3、4、5、6酶隸屬的亞類酶隸屬的亞-亞類酶在亞-亞類序號國際系統分類法標志——酶學委員會字頭2023/1/11生物化學教研室楊成君332023/1/11生物化學教研室楊成君34二、酶的命名編號推薦名系統命名EC1·4·1·3谷氨酸脫氫酶L-谷氨酸：NAD+氧化還原酶EC2·6·1·1天冬氨酸氨基轉移酶L-天冬氨酸：α-酮戊二酸氨基轉移酶EC3·5·3·1精氨酸酶L-精氨酸脒基水解酶EC4·1·2·13果糖二磷酸醛縮酶D-果糖1，6-二磷酸：D-甘油醛3-磷酸裂合酶EC5·3·1·9磷酸葡萄糖異構酶D-葡萄糖：6-磷酸酮醇異構酶EC6·3·1·2谷氨酰胺合成酶L-谷氨酸：氨連接酶（一）酶的習慣命名法①絕大多數的酶是依據其所催化的底物命名，在底物的英文名詞上加尾綴ase作為酶的名稱:如水解脂肪的酶為脂肪酶(Lipase)。②某些酶根據其所催化的反應類型或方式命名:例如將氨基從一個化合物轉移到另一個化合物的轉氨酶，催化脫氫的稱為脫氫酶。③有的酶是綜合上述兩個原則命名:底物+反應如乳酸脫氫酶，谷丙轉氨酶等。④在上述基礎上再加上酶的來源和酶的其它特點:例如胃蛋白酶，堿性磷酸酶和酸性磷酸酶。（二）酶的系統命名法國際生物化學會酶學委員會提出的系統命名法的原則是:以酶催化的整體反應為基礎的。命名時應明確每種酶的底物及催化反應的性質，若有多個底物都要寫明，其間用冒號（∶）隔開。2023/1/11生物化學教研室楊成君37第六節

酶與醫學的關系TheRelationofEnzymeandMedicine一、酶與疾病密切相關酶與疾病的發生酶先天性缺乏與先天性代謝障礙酶活性受到抑制多見于中毒性疾病激素代謝障礙或維生素缺乏可引起酶異常。許多疾病引起酶異常，酶異常又加重病情酶與疾病的診斷酶活性測定及酶活性單位酶與疾病的治療許多藥物通過抑制生物體內的某些酶來達到治療目的抗腫瘤藥物的作用也是阻斷其相應酶的活性酶直接用來治療疾病（一）酶與疾病的發生1、酶先天性缺乏與先天性代謝障礙有些疾病直接或間接地與酶的異常有關。140種先天性代謝缺陷多數由酶先天性或遺傳性缺損有關。如：白化病等2、酶活性受到抑制多見于中毒性疾病如：有機磷中毒、重金屬中毒、氰化物中毒3、激素代謝障礙或維生素缺乏可引起酶異常。如維生素K缺乏，凝血障礙4、許多疾病引起酶異常，酶異常又加重病情。如：胰腺炎、許多其它炎癥等（二）酶與疾病的診斷臨床上許多組織器官的疾病表現為血液等體液中一些酶活性的異常。臨床上常通過測定血液中某些酶的活性來協助診斷（占臨床化學檢驗的25%）。2023/1/11吉林大學醫學院楊成君41酶活性測定和酶活性單位酶的活性：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，反映在規定條件下，酶促反應在單位時間（s、min或h）內生成一定量的產物或消耗一定數量（mg、μg、μmol等）的底物所需的酶量。2023/1/11吉林大學醫學院楊成君42酶的國際單位國際單位（IU）：1976年在特定的條件下，每分鐘催化1μmol底物轉化為產物所需的酶量為一個國際單位。催量單位（katal）：1979年１催量（kat）是指在特定條件下，每秒鐘使１mol底物轉化為產物所需的酶量。kat與IU的換算：

1IU=16.67×10-9kat（三）酶與疾病的治療1、許多藥物通過抑制生物體內的某些酶來達到治療目的。許多抗菌素的作用機制是通過抑制細菌重要代謝途徑中酶活性，達到抑菌目的。如：磺胺類藥物、氯霉素等。2、抗腫瘤藥物的作用也是阻斷其相應酶的活性，以達到抑制腫瘤生長的目的。如：甲氨蝶呤、5-FU、6-MP等抗代謝藥物（見第八章）3、酶直接用來治療疾病助消化、外科清創、消炎、抗凝、促凝、防治血栓等。2023/1/11生物化學教研室楊成君44二、酶在醫學上的其他應用（一）酶作為試劑用于臨床檢驗和科學研究1．酶法分析即酶偶聯測定法(enzymecoupledassays)2．酶標記測定法（酶學結合免疫學）3．工具酶（分子克隆領域）（二）酶的分子工程酶工程（enzymeengineering）酶工程主要是研究酶的生產、純化、固定化技術、酶分子結構的修飾和改造，以及在工農業、醫藥衛生、和理論研究等方面的應用。包括化學酶工程、生物酶工程1．酶偶聯測定法酶偶聯測定法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。原理：利用一些酶（指示酶）的底物或產物可以直接簡便地測定，將該酶偶聯到待測的酶促反應中，將本不容易測定的反應轉化為可以直接檢測的系列反應。2023/1/11生物化學教研室楊成君45NAD+/NADH+H+的吸收光譜Absorbance1.00.80.60.40.20.0220240260280300320340360380Wavelength（nm）Reduced(NADH)Oxidized(NAD)+2023/1/11生物化學教研室楊成君46應用舉例例如：將不能直接測定的轉氨（酶）反應與可直接測定的脫氫（酶）反應偶聯，間接測定轉氨酶的活性其中NADH的減少（代表指示酶的活性）可以直接檢測，間接反應轉氨酶活性。α-酮戊二酸谷氨酸天冬氨酸草酰乙酸蘋果酸NADH+H+

NAD+谷草轉氨酶蘋果酸脫氫酶不能直接測定能夠直接測定可監測2023/1/11生物化學教研室楊成君47己糖激酶活性的測定葡萄糖葡萄糖6-磷酸6-磷酸葡萄糖酸內酯己糖激酶葡萄糖6-磷酸脫氫酶ATPADPMg2+NAD+NADH+H+340nm處無吸收峰340nm處有吸收峰，可檢測無法直接檢測2023/1/11生物化學教研室楊成君482．酶標記測定法酶標記測定法酶學與免疫學相結合的一種測定方法酶可以代替同