第六章酶Enzyme目錄第一節酶是生物催化劑第二節酶的化學本質與分子組成第三節酶的作用機制第四節酶促反應的動力學第五節酶的分離、提純及活性測定第六節重要的酶類第七節酶在醫藥學上的應用第一節酶是生物催化劑一、酶的生物學意義（一）酶的定義

酶是生物體內一類具有催化活性和特定空間構象的生物大分子，包括蛋白質和核酸等。（二）酶的化學本質—蛋白質（核酸）

酶的化學本質除有催化活性的RNA之外幾乎都是蛋白質。

絕大多數酶都是蛋白質。

1983年發現某些RNA分子具有催化活性，對有催化活性的RNA稱為核酶有關酶的概念酶促反應：酶所催化的反應酶活性：酶所具有的催化能力酶失活：酶失去催化能力底物（S）：被酶催化的物質產物（P）：反應的生成物SPE酶活性酶失活酶在生命活動中的地位

體內的物質代謝過程是由一系列連續的化學反應組成，而這些化學反應幾乎都是在酶的催化下完成的。任何一種酶的質或量的異常，都會導致不同程度的物質代謝障礙，甚至引起疾病。巴西罕見黑人家庭:5個孩子竟有3個患白化病

常用的治療酶

酶主要來源

用途淀粉酶胰、麥芽、微生物治療消化不良、食欲不振溶菌酶蛋清、細菌治療各種細菌性和病毒性疾病凝血酶動物、細菌、酵母治療各種出血尿激酶人尿治療心肌梗死、結膜下出血、黃斑部出血鏈激酶鏈球菌治療血栓性靜脈炎、咳痰、血腫、骨折、外傷核酸類酶生物、人工改造基因治療、治療病毒性疾病抗體酶分子修飾、誘導與特異抗原反應，清除各種致病性抗原許多藥物也可通過對酶的作用來達到治療目的酶的作用特點（一）與一般催化劑的相同點

1.反應前后質與量不變，且用量少。

2.縮短到達平衡的時間，不改變平衡點。

3.只能催化本來進行的反應。

4.降低反應所需活化能。（二）與一般催化劑的不同點1.高效比一般催化劑高106—1013倍

1mol/L過氧化氫酶1秒鐘可分解105mol/L底物

1mol/L鐵離子1秒鐘可分解10-5mol/L底物(75.4—48.9—8.4kJ/mol)2.高度專一酶對催化的反應和反應物有嚴格的選擇性3.條件溫和（酶易失活）引起蛋白質變性的因素都能使酶失活4.活性能調節、控制5.常需要輔助因子二、酶作用的專一性

酶對底物和催化的反應有嚴格的選擇性。一種酶僅能作用于一種底物或結構上相似的一類物質，促進發生一定的化學反應。專一性結構專一立體化學專一性絕對專一相對專一鍵專一基團專一立體異構專一性幾何異構專一性（1）立體異構專一性：（2）幾何異構專一性：1.立體化學專一性（1）鍵專一：只要求合適的化學鍵，對鍵兩端的基團并無嚴格要求。（2）基團專一：不但要求一定的化學鍵，還要求鍵一端的基團是一定的。

a-葡萄糖苷酶

a-是糖苷鍵糖苷鍵的一端是葡萄糖底物：蔗糖、麥芽糖相對專一絕對專一性

有的酶對底物的化學結構要求非常嚴格，只作用于一種底物，不作用于其它任何物質。三、酶的分類與命名（一）酶的分類（二）酶的命名

根據國際生化協會酶命名委員會的規定，每一個酶都用四個打點隔開的數字編號，編號前冠以EC（酶學委員會縮寫），四個數字依次表示該酶應屬的大類、亞類、亞亞類及酶的順序號，這種編碼一種酶的四個數字即是酶的標碼。（一）酶的分類1.習慣命名根據作用底物（S）：淀粉酶蛋白酶反應性質：脫氫酶轉氨酶兩者結合：乳酸脫氫酶谷丙轉氨酶來源：胃蛋白酶木瓜蛋白酶2.系統命名

命名原則底物1：底物2反應性質酶“L-乳酸：NAD+氧化還原酶”—乳酸脫氫酶國際酶學委員會建議雙命名法系統名習慣名（二）酶的命名第二節酶的化學本質、結構與功能一、酶的化學本質與分子組成二、酶蛋白的結構三、酶的輔助因子與功能四、酶的結構與功能據酶分子組成分類單純蛋白質酶類結合蛋白質酶類酶蛋白質輔助因子無機金屬離子小分子有機物蛋白質輔酶據酶蛋白特征分類單體酶寡聚酶多酶體系一、酶的化學本質及分子組成1.單體酶：

一條多肽鏈組成的酶，種類較少，多是催化水解反應的酶。分子量1.3萬—3.5萬。2.寡聚酶：

由兩個或兩個以上的亞基組成的酶，分子量3.5萬—幾百萬。相當數量的寡聚酶是調節酶。3.多酶復合物：

功能相關的幾個酶靠非共價鍵彼此嵌合而成的聚合體，所有反應依次連接，有利于一系列反應的連續進行。分子量幾百萬以上。例：脲酶、蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶單純酶——單純蛋白質，全部由氨基酸殘基構成。結合酶

其催化活性是由這兩部分共同決定的金屬離子（K+、Mg2+、Zn2+等）小分子有機物（B族維生素）輔助因子酶蛋白：蛋白質部分全酶

二、酶蛋白的結構

底物結合部位

活性中心

必需基團催化部位酶的結構活性中心以外的必需基團

其它部分

在酶分子上能專一的結合底物，并將底物轉變成產物的一個空間區域。（一）酶的活性中心——是由酶分子的多肽鏈在空間折疊盤繞而成，常位于酶分子表面或深入酶分子內部，呈裂縫、凹陷或袋狀。

活性中心內的必需基團結合基團催化基團活性中心外的必需基團必需基團：酶分子中與酶活性密切相關的化學基團1、底物結合部位

酶分子中與底物結合，使底物與酶的一定構象形成復合物的基團。酶的結合基團決定酶反應的專一性。2、催化部位

酶分子中催化底物發生化學反應并將其轉變為產物的基團。催化基團決定酶所催化反應的性質，同時也是決定反應的高效性。3、活性中心外的必需基團

酶分子中一些可與其他分子發生某種程度的結合并引起酶分子空間構象的變化，對酶起激活或抑制作用的基團。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輔助因子與酶蛋白結合的緊密程度

輔助因子

FAD(黃素腺嘌呤二核苷酸）NAD+(輔酶I)、NADP+(輔酶Ⅱ)緊密疏松輔基輔酶三、酶的輔助因子與功能輔基(prostheticgroup)的概念

非蛋白質部分------酶蛋白

共價鍵透析、超濾不能分離輔酶（coenzyme）的概念非蛋白質部分------酶蛋白

非共價鍵透析、超濾能分離

結合酶（全酶）酶蛋白質輔助因子無機金屬離子小分子有機物蛋白質輔酶各部分在催化反應中的作用單獨的酶蛋白或單獨的輔助因子均無活性，只有當兩者結合在一起構成全酶才有催化活性。輔助因子決定反應的種類與性質酶蛋白決定反應的特異性金屬離子分類：（據結合程度不同）1.金屬酶：酶蛋白與金屬離子結合緊密。主要是一些過渡金屬離子。2.金屬激酶：金屬離子與酶的結合一般較松散。在溶液中，酶與這類離子結合而被激活。主要是一些堿金屬離子或堿土金屬離子（一）無機離子的作用

穩定酶的構象；參與催化反應，傳遞電子；在酶與底物間起橋梁作用；中和陰離子，降低反應中的靜電斥力等。（二）小分子有機化合物的作用

在反應中起載體的作用，傳遞電子、質子或轉移基團（如酰基、氨基、甲基等）的作用。維生素及輔酶類型（三）蛋白質類輔酶參與基團轉移反應或氧化還原反應，主要通過遞氫或遞電子而起作用。如：金屬離子、鐵硫復合物和血紅素硫氧還原蛋白四、酶的結構與功能（一）酶的活性中心與酶作用的專一性酶作用的專一性主要取決于酶活性中心的結構特異性（二）空間結構與催化活性保持活性中心的空間結構的維持酶活性所必需的當酶受到某些理化因素作用，使其空間結構遭到破壞時，酶的活性中心也被破壞，酶活性便喪失。（三）酶原的激活酶原(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——酶原必須在一定的條件下去掉一個或幾個特殊的肽鍵，從而使酶的構象發生一定的變化，才有活性，這一過程稱為酶原激活。 激活的本質或實質： 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為什么不直接以酶形式存在呢？胰蛋白酶原胰蛋白酶胰蛋白酶的激活保護正常組織不受傷害

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。急性胰腺炎的發生，就是由于某些原因使胰蛋白酶原等在胰腺組織中被激活，引起胰腺組織自身消化的結果。例如胰腺分泌的胰蛋白酶原和糜蛋白酶原，需在腸道內被激活后才具有催化蛋白質水解的活性，從而保證胰腺組織不被破壞。血液中的凝血酶原，在組織損傷血管破裂時才被大量激活，從而促進血液凝固，防止大量出血。第三節酶的作用機制酶作用專一性機理（p138）

1.鎖鑰學說

2.誘導契合學說—酶受底物誘導而變形一.酶能顯著降低反應活化能二.中間復合物學說和酶作用的過渡態三.酶作用高效率的機制1、鎖鑰學說（Fischer）：

認為整個酶分子的天然構象是具有剛性結構的，酶表面具有特定的形狀。酶與底物的結合如同一把鑰匙對一把鎖一樣。此學說可以較好的解釋酶的立體異構專一性；但不能解釋：酶的多底物現象、酶對正反方向的催化等。

酶作用專一性機理鎖鑰學說2、誘導契合學說（koshland）

該學說認為酶的活性部位并不是和底物的形狀正好互補的，而是在酶和底物結合的過程中，底物分子或酶分子，有時是兩者的構象同時發生了一定的變化后才互補的，這時催化基團的位置也正好在所催化底物鍵的斷裂和即將生成鍵的適當位置。這個動態的辨認過程稱為誘導契合。誘導契合學說

酶與底物靠近

定向

酶與底物相互誘導變形

契合形成中間產物

產物脫離A.靠近定向靠近電性吸引疏水作用定向酶底物

誘導契合機制B.誘導契合活性中心催化基團進行催化誘導互補性結構變化能否契合—專一性的由來契合C.產物脫離酶復原－催化劑誘導契合學說動畫活化能：在一定溫度下1mol底物全部進入活化態所需要的自由能，單位為kJ/mol.一、

酶能顯著降低反應活化能一般催化劑反應活化能反應總能量變化酶促反應活化能非催化反應活化能初態終態能量改變活化過程酶促反應降低活化能過渡態二、中間產物學說（過渡態學說）

非酶促反應SP

酶促反應S+EESP+E

反應分兩步走，活化能大大降低，因此反應容易進行。S+EES

ES＊

EP

P+E底物—酶中間物過渡態產物—酶中間物酶作用的實質在于降低反應活化能

三、酶作用高效率的機制

（一）底物的“趨近”和“定向”效應（二）底物變形與張力作用（三）共價催化（四）酸堿催化

1、底物的“趨近”和“定向”效應趨近效應：在酶促反應中，由于酶和底物分子之間的親和性，底物分子有向酶的活性中心靠近的趨勢，最終結合到酶的活性中心，使底物在酶活性中心的有效濃度大大增加。定向效應：當專一性底物向酶活性中心靠近時，會誘導酶分子構象發生改變，使酶活性中心的相關基團和底物的反應基團正確定向排列，同時使反應基團之間的分子軌道以正確方向嚴格定位，使酶促反應易于進行。以上兩種效應使酶具有高效率和專一性特點。鄰近定向效應（二）底物變形與張力作用

當酶與底物靠近時，不僅酶構象受底物作用而變化，底物分子也常常受酶作用而變化，也就是酶使底物分子中的敏感鍵發生“變形”，從而促使底物中的敏感鍵更易于破裂。因而更容易形成一個互相契合的酶—底的復合物而提高催化效率。底物分子發生變形酶底物酶構象同時變形，對底物產生張力產物（三）共價催化

催化劑通過與底物形成反應活性很高的共價過渡產物，使反應活化能降低，從而提高反應速度的過程，稱為共價催化。它包括兩種類型：親核催化和親電催化親核基團：

His的咪唑基，Cys

的硫基，Ser的羥基等；親電子基團：H+

、Mg2+、Mn2+

、Fe3+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催化作用。（四）酸堿催化作用酸堿催化是通過瞬時的向反應物提供質子或從反應物接受質子以穩定過渡態，加速反應的一類催化機制。酶分子中可以作為廣義酸、堿的基團廣義酸基團（質子供體）廣義堿基團（質子受體）

酚羥基咪唑基酶催化作用機理：綜上所述：酶與底物結合時，由于酶的變形（誘導契合）或底物變形使二者相互適合，并依靠離子鍵、氫鍵、范德華力的作用和水的影響，結合成中間產物，在酶分子的非極性區域內，由于酶與底物的趨近、定向，使二者可以通過親核\親電催化、一般酸\堿催化或金屬離子催化方式進行多元催化，從而大大降低反應所需的活化能，使酶促反應迅速進行。概念研究各種因素對酶促反應速度的影響，并加以定量的闡述。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。第四節酶促反應的動力學一、底物濃度對反應速度的影響單底物、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[S]對v的影響當[E]不變時，[S]對v的影響呈矩型雙曲線

在低底物濃度時：反應速度與底物濃度成正比，表現為一級反應特征。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。

當底物濃度達到一定值反應速度達到最大值（Vmax），此時再增加底物濃度，反應速度不再增加，表現為零級反應。1913年Michaelis和Menten提出反應速率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(Michaelisequation)。[S]：底物濃度V：不同[S]時的反應速率Vmax：最大反應速率(maximumvelocity)

Ｋm：米氏常數(Michaelisconstant)

ＶVmax[S]

Km+[S]

＝──米－曼氏方程式推導過程：ES的生成速率=ES的分解速率k2+k3=

Km

（米氏常數）

k1令：則(2)變為:([Et]－[ES])[S]=

Km[ES](2)=([Et]－[ES])[S]k2+k3[ES]k1整理得：k1([Et]－[ES])[S]=

k2[ES]+k3[ES]當反應處于穩態時：E+S

k1k2k3ESE+P當底物濃度很高，將酶的活性中心全部飽和時，即[Et]=[ES]，反應達最大速率Vmax

=

k3[ES]=

k3[Et](5)[ES]=

───[Et][S]Km+[S](3)

整理得:將(5)代入(4)得米氏方程式：Vmax

[S]

Km+[S]

V=

────

將(3)代入(1)

得k3[Et][S]Km+[S](4)

V=

────當反應速度為最大反應速度一半時

Km值的推導Km＝[S]∴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。2＝Km+[S]

Vmax

Vmax[S]VmaxV[S]KmVmax/2

Vmax,Km為一常數，

Vmax[S]v=Km+[S]v和[S]成正比(1)當[S]Km

(2)當[S]Km

Vmax[S]v=Km+[S]

v=Vmax

(3)當[S]=Km時

Vmax[S]v=Km+[S]1v=Vmax2（二）米氏常數Km的意義和應用：a.不同的酶具有不同Km值，它是酶的一個重要的特征物理常數,只與酶的性質有關，而與其濃度無關。b.Km值只是在固定的底物，一定的溫度和pH條件下，一定的緩沖體系中測定的，不同條件下具有不同的Km值。C.一般情況下，1/Km可以近似地表示酶對底物的親和力大小，

1/Km愈大，表明親和力愈大。

（同一種酶有幾種底物就有幾個Km值，其中Km值最小的底物一般稱為該酶的最適底物或天然底物）雙倒數作圖法-1/Km1/Vmax斜率=Km/Vmax

1Km11

=

+

V

Vmax[S]Vmax（三）米氏常數的求法二、

pH的影響與最適pHpH值影響酶活力的原因有以下幾點影響酶分子構象的穩定性。影響酶分子（包括輔因子）極性基團的解離狀態，使其荷電性發生變化c.

影響底物分子的解離狀態酶反應速度最大時的溶液pH，稱為酶的最適pH0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

246810三.溫度的影響與最適溫度溫度對酶促反應速度的影響：a.一方面是溫度升高,酶促反應速度加快(溫度系數Q10：反應溫度提高10

C，其反應速度與原來的反應速度之比。Q10多為1-2)。b.另一方面,溫度升高,酶的高級結構將發生變化或變性，導致酶活性降低甚至喪失，反應速度很快下降。

使酶促反應速度達最大時的溫度稱為酶的最適溫度。酶活性0.51.02.01.50102030405060溫度oC溫度對淀粉酶活性的影響

溫度應用當環境高于最適溫度時，酶促反應速度隨溫度升高而減慢，如果超過80℃，大多數酶會不可逆地變性失活。——高溫消毒

低溫可使酶活性降低，但并不破壞酶的結構，當溫度回升后，酶活性又得以恢復。一些酶、活性蛋白質制劑——適宜溫度保存以保持其活性。低溫麻醉、冰凍干粉四、酶濃度的影響當[S]＞＞[E]，酶可被底物飽和的情況下，反應速度與酶濃度成正比。關系式為：V=K3[E]0V[E]當[S]>>[E]時，Vmax

=k3[E]酶濃度對反應速度的影響

五、激活劑的影響

凡能提高酶活性的物質，都稱為激活劑

（1）無機離子：金屬離子(K+Na+Mg2+Zn2+Fe2+Ca2+等陰離子(Cl-Br-)、氫離子（2）簡單有機分子：某些還原劑、乙二胺四乙酸（EDTA）

(3)具有蛋白質性質的大分子物質

主要是激活酶原

無活性的酶原有活性的酶激活作用激活作用的機制：

與酶分子中的氨基酸側鏈基團結合，穩定酶催化作用所需的空間結構作為底物或輔酶，與酶蛋白之間的橋梁作為輔酶或輔基的一個組成部分協助酶的催化作用。

（1）抑制作用與抑制劑（2）抑制作用的類型（3）可逆抑制作用的動力學特征

六、抑制劑的影響

（1）抑制作用與抑制劑凡使酶的活性降低或喪失，但并不引起酶蛋白變性的作用稱為抑制作用。主要是由于酶的必需基團化學性質的改變而引起的。

（抑制作用不同于失活作用）能夠引起抑制作用的化合物則稱為抑制劑。

（抑制劑不同于變性劑）

(2)抑制作用的類型a.不可逆抑制

b.可逆抑制

競爭性抑制非競爭性抑制反競爭性抑制非專一性不可逆抑制作用專一性不可逆抑制作用（一）不可逆抑制作用（修飾抑制）

定義：抑制劑與酶的活性中心的功能基團共價結合而抑制酶的活性,不能用透析或超濾等物理方法除去抑制劑而恢復酶活性。非專一性不可逆抑制：這類抑制劑作用于酶分子上一類或幾類不同的基團或作用于幾類不同的酶。專一性不可逆抑制作用：這類抑制劑只作用于與酶活性部位有關的氨基酸殘基或一類酶。如：酰化劑酸酐和磺酰氯等可使酶蛋白的-OH、SH、NH2等發生酰化而使酶失活。1.非專一性不可逆抑制抑制劑一類/幾類基團例：抑制劑：重金屬離子Pb2+/Cu2+/Hg2+

基團：巰基（-SH）

二巰基丁二酸鈉搶救重金屬鹽中毒的藥物路易士氣失活的酶巰基酶失活的酶酸BAL巰基酶BAL與砷劑結合物2.專一性不可逆抑制：抑制劑酶活性中心的必需基團專一地例：有機磷農藥中毒有機磷化合物羥基酶失活的酶酸劇毒：1059、敵百蟲（二）可逆抑制作用

抑制劑與酶蛋白以非共價方式結合，引起酶活性暫時性喪失。抑制劑可以通過透析等物理方法被除去，并且能部分或全部恢復酶的活性。

根椐抑制劑與酶結合的情況，又可以分為三類1.

竟爭性抑制2.非竟爭性抑制3.反競爭性抑制1.竟爭性抑制

某些抑制劑的化學結構與底物相似，因而能與底物竟爭與酶活性中心結合。當抑制劑與活性中心結合后，底物被排斥在反應中心之外，其結果是酶促反應被抑制了。

1.此種抑制作用的強弱取決于I的濃度與S的濃度的相對比例

2.增大底物濃度可解除抑制作用

-----顯著特點

4.競爭性抑制米氏方程式及雙倒數作圖所得特征性曲線

V[S]v=[I]Km（1+）+[S]

Ki

v

Km

V不變

（3）可逆抑制作用的動力學

a.競爭性抑制1/Vmax競爭性抑制劑無抑制劑1/[s]1/v斜率=Km/Vmax

加入競爭性抑制劑后，Km

變大，酶促最大反應速度Vmax不變。酶競爭性抑制的動力學特點：1.當有競爭性抑制劑存在時，E與S的結合力下降，Km增大2.當抑制劑存在時，I與E結合，v下降3.當S>>I，ET=ES，轉變為E+P，Vmax不變舉例：丙二酸競爭性抑制琥珀酸脫氫酶

底物抑制劑酶

實際應用：磺胺類藥的抑菌作用對磺胺類藥敏感的細菌在生長繁殖時，不能利用環境中的葉酸。只能合成四氫葉酸（FH4），

FH4是細菌合成核苷酸的必須的輔酶。1935年磺胺類藥正式應用于臨床。具有抗菌譜廣、性質穩定、體內分布廣、制造不需糧食作原料、產量大、品種多、價格低、使用簡便、供應充足等優點。磺胺類藥與對氨基苯甲酸具有類似的化學結構，是二氫葉酸合成酶的競爭抑制劑，抑制FH2的合成，進而減少FH4的合成。細菌因核酸合成障礙，使生長繁殖受到抑制。ISE酶的競爭抑制作用的強弱取決于[I]和[S]

的相對比例。顯著特點：增大[I]可加強抑制作用所以磺胺類藥首次用藥劑量加倍。人類能直接利用食物中的葉酸，所以人類核酸的合成不受磺胺類藥的干擾。抗癌藥物：氨甲喋呤5-氟尿嘧啶6-巰基嘌呤

化療后不良反應大？四氟葉酸脫氧胸苷酸嘌呤核苷酸2.非竟爭性抑制

酶可同時與底物及抑制劑結合，即底物和抑制劑沒有競爭作用。酶與抑制劑結合后，還可與底物結合；酶與底物結合后，也可再結合抑制劑，但是三元的中間產物不能進一步分解為產物，所以酶活性降低。

非競爭性抑制劑與酶活性中心以外的基團結合。這類抑制作用不會因提高底物濃度而減弱非競爭性可逆抑制圖示非競爭增加底物濃度不能解除非競爭性抑制劑的抑制作用。

非競爭性抑制米氏方程式及雙倒數作圖所得特征性曲線

V[S]v=[I]

（Km+[S]）（1+）

Ki

v,Km不變

,Vm

非競爭性抑制非競爭性抑制劑無抑制劑-1/km1/v1/Vmax

加入非競爭性抑制劑后，Km不變，而Vmax減小。1/[s]

酶非競爭性抑制的動力學特點：

1.當抑制劑存在時，I與E結合，v下降

2.有I存在，可形成ESI，從而使

ES轉變為P的速度減慢，Vmax下降

3.有I存在，但不妨礙ES的形成，

故Km不變3.

反競爭性抑制

酶只有與底物結合后才與抑制劑結合，形成的三元中間產物不能進一步分解為產物，所以酶活性降低。這類抑制作用最不重要。

反競爭性抑制作用常見于多底物反應中，而在單底物反應中比較少見。反競爭性抑制

加入反競爭性抑制劑，使Km和Vmax均減小反競爭性抑制劑[I]增加1/[S]1/

-1/km(1+[I]/ki)-1/km1/Vmax無抑制劑可逆抑制的動力學比較抑制類型VmaxKm無抑制劑VmaxKm競爭性抑制不變變大非競爭性抑制變小不變

反競爭性抑制變小變小

第五節

酶的分離提純及活力測定1、選材：目前常用微生物為材料制備各種酶制劑2、破碎細胞：超聲波、細菌磨、凍融等處碎壁制成組織勻漿。3、抽提：在低溫下，以水或低鹽緩沖液，從組織勻漿中抽提酶，得到酶的粗提液4、分離與提純：一般在0-5℃間進行防止酶變性失活5、結晶：酶的結晶過程進行得很慢，如果要得到好的晶體也許需要數天或數星期。6、保存：通常將純化后的酶溶液經透析除鹽后冰凍干燥得到酶粉，低溫下可較長時期保存。一、酶的分離提純的一般原則（一）酶活力與酶反應速度

1.酶活力：也稱酶活性，指酶催化一定化學反應的能力。其大小可用在一定條件下，它所催化的某一化學反應的反應速度來表示，兩者呈線性關系。所以測定酶的活力就是測定酶的反應速率。

2.酶反應速度：用單位時間內、單位體積中底物的減少量或產物的增加量來表示。單位：濃度/單位時間二、酶活力測定產物濃度酶反應速度曲線時間引起酶反應速度降低的主要原因：

1、底物濃度的降低；2、酶的部分失活；

3、產物對酶的抑制；

4、產物增加引起的逆反應速度的增加可以用初速度來測定制劑中酶的含量。斜率=濃度/時間=

3、酶的活力單位

(1).酶的活力單位：

1961年，提出用“國際單位”（IU）表示酶活力，即：1個酶活力單位：是指在最適條件下，1分鐘內能轉化1微摩爾底物的酶量，或轉化底物中1微摩爾有關基團的酶量。(25

C,最適底物濃度和最適pH）

1IU=

mol/min1972年，提出新的酶活力國際單位：催量Kat單位：最適條件下，每秒鐘能催化1mol底物轉化為產物所需的酶量，定為1Kat=1mol/s

所以：1Kat=6×107

IU

習慣用法：每小時催化1克底物所需的酶量。

(2).轉換數

每秒鐘每個酶分子能催化底物發生變化的微摩爾數，用kcat表示（

mol/S）。（3）酶的比活力：

代表酶的純度，比活力用每mg蛋白質所含的酶活力單位數表示，對同一酶來說，比活力愈大，表示酶的純度愈高。用IU/mg蛋白、Kat/mg蛋白表示。

比活力大小可用來比較每單位質量蛋白質的催化能力。

比活力=活力IU/mg蛋白=總活力IU/總蛋白mg（二）酶活力的測定方法1.分光光度法利用底物和產物在紫外或可見光部分的光吸收的不同，選擇一適當的波長，測定反應過程中反應進行的情況。

優點：簡便、節省時間和樣品，可檢測到nmol/L水平的變化。2.熒光法主要是根據底物或產物的熒光性質的差別來進行測定。3.同位素測定方法4.電化學方法第六節

重要的酶類二、同工酶1.概念：同工酶：是指能催化相同的化學反應，但酶蛋白的分子結構、理化性質和免疫性能等方面都存在明顯差異的一組酶。一般為寡聚蛋白。2.同工酶舉例：

1959年，用電泳分離法發現動物的乳酸脫氫酶具有多種分子形式。心肌型（H）和肌肉型（M）LDH5(M4)、LDH4(M3H)、LDH3(M2H2)、LDH2(MH3)、LDH1(H4)乳酸脫氫酶（LDH）同工酶的組成

心、肝病變時引起的血清LDH同工酶的變化規律：

心臟疾病

LDH2和LDH4上升，LDH3和LDH5下降。

急性肝炎

LDH5明顯上升，隨病情好轉而恢復正常。LDH1(H4)LDH2(H3M)LDH3(H2M2)LDH4(H1M3)LDH5(M4)H亞基M亞基各組織、器官都有自己的同工酶譜當某組織細胞病變時，會有某種特殊的同工酶釋放入血。嚴重的肝損傷，——可使血清中LDH5，活性顯著升高。*生理及臨床意義在代謝調節上起著重要的作用；用于解釋發育過程中階段特有的代謝特征；同工酶譜的改變有助于對疾病的診斷；同工酶可以作為遺傳標志，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2345三、誘導酶根據酶的形成與代謝的關系，人們把酶相對地分為結構酶和誘導酶

結構酶—是指細胞中天然存在的酶，其含量較為穩定，受外界的影響小。誘導酶—指細胞中加入特定誘導物后誘導產生的酶，其含量在誘導物存在下顯著增高，這種誘導物往往是該酶底物的類似物或底物本身.四、調節酶

（一）共價調節酶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，此過程稱為化學修飾或共價修飾。

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－S－S互變1.組成：2個亞基寡聚酶2.形式：磷酸化酶a—14位絲氨酸殘基有-磷酸基團，

有活性磷酸化酶b—14位絲氨酸殘基無-磷酸基團，

無活性3.調節：共價修飾磷酸化酶

磷酸化磷酸化酶b磷酸化酶-p

a

（無活性）磷酸化酶b激酶

（有活性）ATPADP

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-酶蛋白

消耗ATP，作用快，效率高——快速調節

（二）變構酶

變構效應劑變構激活劑變構抑制劑

1.變構調節

變構酶(allostericenzyme)

變構部位(allostericsite)一些代謝物可與某些酶分子活性中心外的某部分（變構中心）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。2.別構酶的基本特點：（1）由多個亞基組成的寡聚酶（2）具有四級結構（3）除了有可以結合底物的酶的活性中心外，還有可以結合調節物的別構中心（有時也稱調節中心）。這兩個中心可能位于同一亞基上，也可能分別位于不同亞基上。（4）每個別構酶分子可以有一個以上的活性部位和調節部位，因此可以結合一個以上的底物分子和調節物分子。

別構酶的活性中心負責酶對底物的結合與催化，別構中心則負責調節酶反應速度。3.幾個相關概念別構效應：調節物（或效應物）與酶分子上的別構中心結合后，誘導出或穩定住酶分子的某種構象，使酶活性中心對底物的結合和催化作用受到影響，從而調節酶反應速度及代謝過程，此效應即為酶的別構效應同種效應（同種協同效應）：它的調節物分子就是底物分子，這種酶分子上有兩個以上的底物結合中心，其調節作用取決于酶是有多少個底物結合中心被占據。異種效應：這種別構酶除了與底物分子作用外，還可與其他的調節物分子結合，它的調節物分子不是底物分子。多數別構酶兼有同促效應和異促效應。（二）別構酶的動力學及別構酶對酶反應速度的調節1.大多數別構酶具有正協同效應

正協同效應：酶分子結合一分子底物或效應物后，酶的構象發生變化，這種新的構象有利于后續分子與酶的結合，大大促進后續分子與酶的親合性）其初速度與底物濃度的關系呈S形的v-[S]曲線。當底物濃度發生很小的變化時，別構酶就極大地控制著反應速度。在正協同效應中使得酶反應速度對底物濃度的變化極為敏感。2.另一類別構酶具有負協同效應，其動力學曲線在表現上與雙曲線相似，但意義不同

具有負協同效應的酶在底物濃度較低的范圍內酶活力上升快，但再繼續下去，底物濃度雖有較大的提高，但反應速度升高卻較小。使得酶反應速度對底物濃度的變化不敏感.負正[s]

五、核酶（第170頁）1.概念

核酶：具有催化活性的RNA.2.種類1）切割反應2）剪接反應抗體酶（第171頁）抗體酶—指專一于抗原分子的，具有催化活性的免疫球蛋白，即在其高可變區賦予了酶的屬性。是抗體的高度選擇性與酶的高效催化性相結合的產物。第七節酶在醫藥學上的應用

（一）酶與疾病的發生（三）酶與疾病的治療（二）酶與疾病的診斷（四）酶與醫學研究

一、酶與疾病的發生：

酶的數量、結構、位置及其調節改變

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-磷酸葡萄糖脫氫酶蠶豆病酪氨酸酶白化病細胞色素氧化酶氰化物中毒膽堿酯酶有機磷中毒蛋白酶炎癥2、酶與疾病的診斷：血清酶活性測定

臨床診斷部分常用酶酶主要臨床應用谷丙轉氨酶肝實質疾患谷草轉氨酶心肌梗塞、肝實質疾患膽堿酯酶有機磷中毒乳酸脫氫酶心肌疾患、肝實質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