医学酶医学知识宣讲PPT培训课件.ppt

1、酶医学知酶医学知识宣讲识宣讲酶酶是是由活细胞合成的，具有高度特异性和催化效率的蛋白质，是是由活细胞合成的，具有高度特异性和催化效率的蛋白质，是机体内催化各种代谢反应最主要的生物催化剂。是机体内催化各种代谢反应最主要的生物催化剂。18571857年法国著名科学家巴斯德（年法国著名科学家巴斯德（Louis PasteurLouis Pasteur）认为发酵是酵）认为发酵是酵母细胞生命活动的结果，发酵离不开酵母细胞。母细胞生命活动的结果，发酵离不开酵母细胞。18971897年德国科学家年德国科学家BuchnerBuchner兄弟首次成功地用不含细胞的酵母液兄弟首次成功地用不含细胞的酵母液实现发酵，证

2、明发酵过程并不需要完整的细胞。实现发酵，证明发酵过程并不需要完整的细胞。19261926年美国科学家年美国科学家 James SumnerJames Sumner首次从刀豆中得到脲酶结晶，首次从刀豆中得到脲酶结晶，并证明脲酶是蛋白质（获得了并证明脲酶是蛋白质（获得了19461946年的诺贝尔奖）。年的诺贝尔奖）。19821982年，年，Thomas CechThomas Cech首先发现首先发现RNARNA也具有酶的催化活性，并也具有酶的催化活性，并提出提出核酶核酶的概念。的概念。19951995年年Bernard CuenoudBernard Cuenoud等发现等发现DNADNA也有连接酶

3、和磷酸酯酶的也有连接酶和磷酸酯酶的活性，将之称为活性，将之称为脱氧核酶脱氧核酶。由酶所催化的反应称为由酶所催化的反应称为酶促反应酶促反应；酶促反应中被酶催化的物；酶促反应中被酶催化的物质称为质称为底物底物；反应的生成物称为；反应的生成物称为产物产物；酶所具有的催化能力；酶所具有的催化能力称为称为酶的活性酶的活性；如果酶失去催化能力称为；如果酶失去催化能力称为酶的失活酶的失活。第一节第一节酶分子的结构与功能酶分子的结构与功能只具有三级结构的酶称为称只具有三级结构的酶称为称单体酶单体酶；由多个相同或不同亚基以非；由多个相同或不同亚基以非共价键相连组成的酶称为共价键相连组成的酶称为寡聚酶寡聚酶。体内

4、有些酶彼此聚合在一起，组成一个物理的结合体，此结合体体内有些酶彼此聚合在一起，组成一个物理的结合体，此结合体称为称为多酶复合体多酶复合体。体内物质代谢的各条途径往往有许多酶共同参与，依次完成反应体内物质代谢的各条途径往往有许多酶共同参与，依次完成反应过程，这些酶不同于多酶复合体，在结构上无彼此关联，称为过程，这些酶不同于多酶复合体，在结构上无彼此关联，称为多多酶体系酶体系。一些多酶体系在进化过程中由于基因融合，使多种不同催化功能一些多酶体系在进化过程中由于基因融合，使多种不同催化功能的酶存在于一条多肽链上，这类酶被称为的酶存在于一条多肽链上，这类酶被称为多功能酶多功能酶或或串联酶串联酶。COO

5、HCOOHCHCH2 2COOHCOOHHOOCHOOCOHOHC CH HH HC CHOOCHOOCCOOHCOOHO OCHCH2 2CHCH2 2C CCoACoAS SC CCHCH2 2COOHCOOHO OCHCH2 2COOHCOOHCHCH2 2COOHCOOHCHCH2 2COOHCOOHCHCHCOOHCOOHCHCHHOHOCOOHCOOHH HC CCHCH2 2COOHCOOHHOOCHOOCO OC CCOOHCOOHCHCH2 2NADNAD+ +NADH+HNADH+H+ + + + COCO2 2NADNAD+ +HS+HSCoACoANADH+HNADH+

6、H+ + + + COCO2 2GTPGTPGDP+PiGDP+PiFADFADFADHFADH2 2H H2 2O ONADNAD+ +NADH+HNADH+H+ +CHCH3 3COSCOSCoACoAHS-CoAHS-CoAH H2 2O OCOOHCOOHCHCH2 2CHCH2 2COOHCOOHOHOHC CHOOCHOOC 柠檬酸合酶柠檬酸合酶 顺乌头酸酶顺乌头酸酶 异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶 -酮戊二酸脱氢酶复合体酮戊二酸脱氢酶复合体 琥珀酰琥珀酰CoA合成酶合成酶 琥珀酸脱氢酶琥珀酸脱氢酶 延胡索酸酶延胡索酸酶 苹果酸脱氢酶苹果酸脱氢酶4 4- -磷酸泛酰氨基乙硫醇磷酸泛酰

7、氨基乙硫醇4 4- -磷酸泛酰氨基乙硫醇磷酸泛酰氨基乙硫醇-酮脂酮脂酰合成酶酰合成酶乙酰乙酰转移酶转移酶丙二酸单丙二酸单酰转移酶酰转移酶水化酶水化酶烯酰烯酰还原酶还原酶-酮脂酮脂酰还原酶酰还原酶酰基载体酰基载体蛋白蛋白硫酯酶硫酯酶硫酯酶硫酯酶酰基载体酰基载体蛋白蛋白-酮脂酮脂酰还原酶酰还原酶烯酰烯酰还原酶还原酶烯酰烯酰还原酶还原酶丙二酸单丙二酸单酰转移酶酰转移酶乙酰乙酰转移酶转移酶-酮脂酮脂酰合成酶酰合成酶SerSerCysCysSHSHSHSHSerSerSHSHSHSHCysCys水化酶水化酶COOHCOOHC CCHCH3 3O OOHOHC CH HTTPTTPTTPTTPCHCH3

8、3HSHSHSHS(CH(CH2 2) )4 4COOHCOOHS SS S(CH(CH2 2) )4 4COOHCOOHS SHSHS(CH(CH2 2) )4 4COOHCOOHCHCH3 3C CO OHSHSCoACoAO OC CS SCHCH3 3CoACoANADNAD+ +FADHFADH2 2FADFADNADH+HNADH+H+ +丙酮酸脱氢丙酮酸脱氢酶酶二氢硫辛酸二氢硫辛酸转乙酰酶转乙酰酶二氢硫辛酸二氢硫辛酸脱氢酶脱氢酶COCO2 2TPPTPPFADFAD丙酮酸氧化脱羧丙酮酸氧化脱羧一、酶的分子组成一、酶的分子组成单纯酶单纯酶是只由氨基酸组成的单纯蛋白质，它的催化活性仅

9、是只由氨基酸组成的单纯蛋白质，它的催化活性仅仅决定于它的蛋白质结构。某些蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶及仅决定于它的蛋白质结构。某些蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶及核糖核酸酶等属于单纯酶。核糖核酸酶等属于单纯酶。结合酶结合酶由蛋白质部分和非蛋白质部分组成，其中蛋白质部由蛋白质部分和非蛋白质部分组成，其中蛋白质部分称为分称为酶蛋白酶蛋白非蛋白质部分称为非蛋白质部分称为辅助因子辅助因子。酶蛋白和辅助因子组合成酶蛋白和辅助因子组合成全酶全酶，酶蛋白和辅助因子单独存在，酶蛋白和辅助因子单独存在时均无催化活性，只有全酶才具有酶活性。时均无催化活性，只有全酶才具有酶活性。金属酶金属酶 金属离子金属离子 金属激活酶金属激活

10、酶 金属离子金属离子 碳酸酐酶碳酸酐酶 ZnZn2+2+ 柠檬酸合成酶柠檬酸合成酶 K K+ + 羧基肽酶羧基肽酶 ZnZn2+2+ 丙酮酸激酶丙酮酸激酶 K K+ + ，MgMg2+ 2+ 过氧化物酶过氧化物酶 FeFe2+2+ 丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶 MnMn2+ 2+ ，ZnZn2+2+过氧化氢酶过氧化氢酶 FeFe2+ 2+ 精氨酸酶精氨酸酶 MnMn2+2+ 己糖激酶己糖激酶 MgMg2+ 2+ 磷酸水解酶类磷酸水解酶类 MgMg2+2+磷酸转移酶磷酸转移酶 MgMg2+ 2+ 蛋白激酶蛋白激酶 MgMg2+2+，MnMn2+ 2+ 锰超氧化物歧化酶锰超氧化物歧化酶 MnMn2+

11、2+ 磷脂酶磷脂酶C CaC Ca2+2+谷胱甘肽过氧化物酶谷胱甘肽过氧化物酶 SeSe2+2+ 磷脂酶磷脂酶A A2 2 CaCa2+2+一些金属酶和金属激活酶类一些金属酶和金属激活酶类名称名称 缩写名缩写名 转移基团转移基团 所含维生素所含维生素辅酶辅酶/辅酶辅酶 NAD NAD+ +/NADP/NADP+ + H H+ +、电子、电子 尼克酰胺尼克酰胺黄素腺嘌呤二核苷酸黄素腺嘌呤二核苷酸 FADFAD 氢原子氢原子 B B2 2焦硫酸硫胺素焦硫酸硫胺素 TPPTPP 醛基醛基 B B1 1磷酸吡哆醛磷酸吡哆醛 氨基氨基 B B6 6辅酶辅酶A A CoASH CoASH 酰基酰基 泛酸泛

12、酸生物素生物素 COCO2 2 生物素生物素四氢叶酸四氢叶酸 FHFH4 4 一碳单位一碳单位 叶酸叶酸辅酶辅酶B B1212 氢原子、烷基氢原子、烷基 B B1212辅助因子的种类及作用辅助因子的种类及作用酶名称酶名称 金属离子金属离子 有机分子辅基有机分子辅基 细胞色素氧化酶细胞色素氧化酶 CuCu2+2+ 血红素血红素 醇脱氢酶醇脱氢酶 FeFe2+2+ Mo Mo6+6+ FAD FAD 黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化酶 FeFe2+2+ Mo Mo6+6+ FAD FAD 丁酰丁酰CoACoA脱氢酶脱氢酶 MoMo6+6+ FAD FAD 琥珀酸脱氢酶琥珀酸脱氢酶 FeFe2+2+ FAD

13、FAD NADH- NADH-细胞色素还原酶细胞色素还原酶 FeFe2+2+ FAD FAD 甲基丙二酰甲基丙二酰CoACoA异构酶异构酶 CoCo2+2+ Co Co3+ 3+ 钴胺辅酶钴胺辅酶一些酶含有机分子辅酶和金属离子一些酶含有机分子辅酶和金属离子酶的辅助因子分类：酶的辅助因子分类： 辅酶辅酶与酶蛋白以非共价键疏松结合，可用透析或超滤的方法除与酶蛋白以非共价键疏松结合，可用透析或超滤的方法除去，如脱氢酶的辅酶去，如脱氢酶的辅酶NADNAD+ +（辅酶（辅酶）和）和NADPNADP+ +（辅酶（辅酶）等。）等。 辅基辅基与酶蛋白以共价键紧密结合，不能通过透析或超滤的方法与酶蛋白以共价键紧

14、密结合，不能通过透析或超滤的方法除去，如脱氢酶的辅酶除去，如脱氢酶的辅酶FADFAD等。等。酶蛋白酶蛋白在酶促反应中主要起识别底物的作用，酶促反应的特异在酶促反应中主要起识别底物的作用，酶促反应的特异性、高效率以及酶对一些理化因素的不稳定性均决定于酶蛋白性、高效率以及酶对一些理化因素的不稳定性均决定于酶蛋白部分；部分；辅酶辅酶( (基基) )则影响酶促反应的种类与性质。则影响酶促反应的种类与性质。二、酶的活性中心二、酶的活性中心酶分子中那些与酶的活性有关的基团，称作酶的酶分子中那些与酶的活性有关的基团，称作酶的必需基团必需基团。如丝氨酸的羟基、半胱氨酸的巯基、组氨酸残基的咪唑基、如丝氨酸的羟基

15、、半胱氨酸的巯基、组氨酸残基的咪唑基、酸性氨基酸的羧基等；酸性氨基酸的羧基等；有些必需基团虽然在一级结构上可能相距很远，但在空间结有些必需基团虽然在一级结构上可能相距很远，但在空间结构上彼此靠近，集中在一起形成具有一定空间结构的区域，构上彼此靠近，集中在一起形成具有一定空间结构的区域，该区域与底物相结合并将底物转化为产物，这一区域称为该区域与底物相结合并将底物转化为产物，这一区域称为酶酶的活性中心的活性中心。 酶活性中心是由一酶活性中心是由一级结构上可能相距级结构上可能相距较远，但在三级结较远，但在三级结构上却十分接近的构上却十分接近的几个氨基酸残基形几个氨基酸残基形成的具有一定空间成的具有一

16、定空间结构的区域。结构的区域。H H3 3N N+ +COOCOO- -酶活性中心的必需基团有两种：酶活性中心的必需基团有两种： 结合基团结合基团识别底物并与之特异结合，使底物与具有一识别底物并与之特异结合，使底物与具有一定构象的酶形成复合物；定构象的酶形成复合物； 催化基团催化基团影响底物中的某些化学键的稳定性，催化底影响底物中的某些化学键的稳定性，催化底物发生化学反应，从而将其转变成产物。物发生化学反应，从而将其转变成产物。有些基团不参加酶的活性中心的组成，但为维持酶活性有些基团不参加酶的活性中心的组成，但为维持酶活性中心应有的空间构象所必需，这些基团称为中心应有的空间构象所必需，这些基团

17、称为酶活性中心酶活性中心外的必需基团外的必需基团。 酶活性中心的示意图酶活性中心的示意图酶活性中心常常是具有三维结构的裂缝或裂隙，底物分子酶活性中心常常是具有三维结构的裂缝或裂隙，底物分子（或一部分）结合到裂隙内并发生催化反应。（或一部分）结合到裂隙内并发生催化反应。裂隙多为氨基酸残基的裂隙多为氨基酸残基的 疏水基团形成的疏水疏水基团形成的疏水“口口 袋袋”， 深入到分子内部。深入到分子内部。 非要极性基团聚在一起非要极性基团聚在一起 形成一个易与底物结合形成一个易与底物结合 的环境，利于催化作用的环境，利于催化作用 的发生。的发生。第二节第二节酶促反应的特点及机制酶促反应的特点及机制一般催化

18、剂的共同性质一般催化剂的共同性质只能促进热力学允许进行的反应；只能促进热力学允许进行的反应；等效加速正、反两向反应，而不能改变反应的平衡点，等效加速正、反两向反应，而不能改变反应的平衡点，即不改变反应常数；即不改变反应常数；化学反应前后都没有质和量的改变。化学反应前后都没有质和量的改变。一、酶促反应的特点一、酶促反应的特点（一）高度的催化效率（一）高度的催化效率酶的催化效率通常比非催化反应高酶的催化效率通常比非催化反应高10108 810102020倍，比一般催倍，比一般催化剂高化剂高10107 710101313。在任何一种热力学允许的反应体系中底物分子平均能量较在任何一种热力学允许的反应体

19、系中底物分子平均能量较低，只有那些能量较高，达到或超过一定能量水平的分子低，只有那些能量较高，达到或超过一定能量水平的分子有可能发生化学反应，这些分子称为有可能发生化学反应，这些分子称为活化分子活化分子。使底物分子变成活化分子所需的能量为使底物分子变成活化分子所需的能量为活化能活化能。酶促反应酶促反应 活化能活化能 一般催化剂催一般催化剂催化反应的活化能化反应的活化能 活活化化能能 反应进程反应进程 底物能量底物能量 产物能量产物能量 反应总能量变化反应总能量变化酶促反应活化能的改变酶促反应活化能的改变 75312J75312J8368J8368J48953J48953J（二）高度的特异性（二

20、）高度的特异性一种酶只作用于一类化合物或一定的化学键，一种酶只作用于一类化合物或一定的化学键，催化一定的化学反应，并生成一定的产物，这催化一定的化学反应，并生成一定的产物，这种特性称为种特性称为酶的特异性酶的特异性或或专一性专一性。绝对特异性绝对特异性有的酶只能作用于特定结构的底物，进行一种有的酶只能作用于特定结构的底物，进行一种专一的反应，生成特定结构的产物，如脲酶；专一的反应，生成特定结构的产物，如脲酶；相对特异性相对特异性一种酶可作用于结构类同的一类化合物或化学一种酶可作用于结构类同的一类化合物或化学键，这种不太严格的选择性称为相对特异性，如脂肪酶、磷酸键，这种不太严格的选择性称为相对特

21、异性，如脂肪酶、磷酸酶等；酶等；立体异构特异性立体异构特异性有引起酶对底物的立体构型有特异要求，有引起酶对底物的立体构型有特异要求，只作用于底物的一种立体异构体，或其催化的结果只能生成一只作用于底物的一种立体异构体，或其催化的结果只能生成一种立体异构体，如种立体异构体，如-淀粉酶、淀粉酶、L-L-乳酸脱氢酶等。乳酸脱氢酶等。消化道中各种蛋白酶的专一性消化道中各种蛋白酶的专一性H H2 2N NCHCHR R1 1C CN NO OH HCHCHR R2 2C CN NO OCHCHH HR R3 3C CO ON NH HCHCHR R4 4C CO ON NCHCHH HR R5 5C CO

22、 ON NH HCHCHR R6 6COOHCOOH氨基肽酶氨基肽酶碱性氨基酸碱性氨基酸胰蛋白酶胰蛋白酶芳香族氨基酸芳香族氨基酸糜蛋白酶糜蛋白酶弹性蛋白酶弹性蛋白酶脂肪族氨基酸脂肪族氨基酸羧基肽酶羧基肽酶（三）酶活性的可调节性（三）酶活性的可调节性酶是生物体的组成成份，和体内其他物质一样，不断在酶是生物体的组成成份，和体内其他物质一样，不断在体内新陈代谢，酶的催化活性也受多方面的调控。体内新陈代谢，酶的催化活性也受多方面的调控。酶活性的调节方式包括：合成的诱导和阻遏、化学修饰、酶活性的调节方式包括：合成的诱导和阻遏、化学修饰、抑制物的调节作用、代谢物的反馈调节、别构调节以及抑制物的调节作用、代

23、谢物的反馈调节、别构调节以及神经体液因素的调节等。神经体液因素的调节等。（四）酶活性的不稳定性（四）酶活性的不稳定性酶的化学本质是蛋白质，酶促反应要求一定的酶的化学本质是蛋白质，酶促反应要求一定的pHpH、温度、温度等温和的条件，强酸、强碱、有机溶剂、重金属盐、高等温和的条件，强酸、强碱、有机溶剂、重金属盐、高温、紫外线、剧烈震荡等任何使蛋白质变性的理化因素温、紫外线、剧烈震荡等任何使蛋白质变性的理化因素都可能使酶变性而失去其催化活性。都可能使酶变性而失去其催化活性。二、酶促反应的机制二、酶促反应的机制（一）中间产物学说和诱导契合学说（一）中间产物学说和诱导契合学说酶的结构不是固定不变的，酶在

24、发挥其催化作用之前，酶酶的结构不是固定不变的，酶在发挥其催化作用之前，酶和底物相互诱导，相互变和底物相互诱导，相互变 形，相互适应，进而二者形，相互适应，进而二者 结合形成酶结合形成酶- -底物复合物，底物复合物， 这种酶与底物相互诱导结这种酶与底物相互诱导结 合的过程，称为合的过程，称为诱导契合学说诱导契合学说。E + S E + S E + P E + P E ES S （二）邻近效应和定向排列（二）邻近效应和定向排列在酶的作用下，底物可聚集到酶的活性中心部位，它们相互靠在酶的作用下，底物可聚集到酶的活性中心部位，它们相互靠近形成利于反应的正确定向关系；同时底物与酶活性中心结合近形成利于反

25、应的正确定向关系；同时底物与酶活性中心结合时，也可诱导酶蛋白发生一定构象变化，使其催化基团和结合时，也可诱导酶蛋白发生一定构象变化，使其催化基团和结合基团正确排列定位，利于底物和酶更好地互补，这过程称为基团正确排列定位，利于底物和酶更好地互补，这过程称为邻邻近效应近效应和和定向排列定向排列。 （三）多元催化（三）多元催化酶具有两性解离性质，所含的多种功能基团有不同的解离常酶具有两性解离性质，所含的多种功能基团有不同的解离常数。即使同一种功能基团，由于各自在蛋白分子中所处的微数。即使同一种功能基团，由于各自在蛋白分子中所处的微环境不同，其解离度也可不同，即酶活性中心上有些基团是环境不同，其解离度

26、也可不同，即酶活性中心上有些基团是质子供体（酸），有些是质子受体（碱），也就是说即可起质子供体（酸），有些是质子受体（碱），也就是说即可起亲核催化，又可起亲电子催化作用。亲核催化，又可起亲电子催化作用。NHRNHR2 2R R1 1COOCOOSerSerE E + H+ H2 2NRNR2 2RCOOH +RCOOH + SerSerE EOHOHH H2 2O OSerSerE EOHOHR R1 1COCO（四）表面效应（四）表面效应酶的活性中心多位于其分子内部的疏水酶的活性中心多位于其分子内部的疏水“口袋口袋”中，即中，即底物与酶的反应在酶分子内部疏水环境中进行。底物与酶的反应在酶分子

27、内部疏水环境中进行。疏水环境能排除周围大量水分子对酶和底物的功能基团疏水环境能排除周围大量水分子对酶和底物的功能基团的干扰性吸收或排斥，防止二者之间形成水化膜，利于的干扰性吸收或排斥，防止二者之间形成水化膜，利于底物和酶分子之间的直接密切接触。底物和酶分子之间的直接密切接触。第三节第三节酶促反应动力学酶促反应动力学酶促反应动力学酶促反应动力学是研究酶促反应速度及其影响因素的科是研究酶促反应速度及其影响因素的科学。学。影响酶促反应速度的因素包括：影响酶促反应速度的因素包括：酶浓度酶浓度、底物浓度底物浓度、温温度度、pHpH 、抑制剂抑制剂和和激活剂激活剂等。等。必须注意必须注意：酶促反应动力学中

28、所指明的速度是指反应的：酶促反应动力学中所指明的速度是指反应的初速度，因为此时反应速度与酶的浓度呈正比关系，这初速度，因为此时反应速度与酶的浓度呈正比关系，这样避免了反应产物以及其他因素的影响。样避免了反应产物以及其他因素的影响。一、酶浓度对酶促反应速度的影响一、酶浓度对酶促反应速度的影响在酶促反应中，当底物浓在酶促反应中，当底物浓度足够大，使酶被底物饱度足够大，使酶被底物饱和时，则反应速度与酶浓和时，则反应速度与酶浓度成正比关系。度成正比关系。0 0酶浓度对反应速度的影响酶浓度对反应速度的影响 二、底物浓度对酶促反应速度的影响二、底物浓度对酶促反应速度的影响当底物浓度较低时：当底物浓度较低时

29、： 反应速度与底物浓度成正比；反应为一级反应。反应速度与底物浓度成正比；反应为一级反应。SSVmaxVmax初初速速度度v va a随着底物浓度的增高：随着底物浓度的增高： 反应速度不再成正比例加速；反应为混合级反应。反应速度不再成正比例加速；反应为混合级反应。SSVmaxVmax初初速速度度v vb b当底物浓度达到一定程度：当底物浓度达到一定程度： 反应速度不再增加，达最大速度；反应为零级反应。反应速度不再增加，达最大速度；反应为零级反应。SSVmaxVmax初初速速度度v vc c（一）米（一）米- -曼氏方程式曼氏方程式几乎所有的酶都有上述被底物饱和的现象，只是不同的几乎所有的酶都有上

30、述被底物饱和的现象，只是不同的酶达到饱和时所需要的底物浓度不同而已。酶达到饱和时所需要的底物浓度不同而已。解释酶促反应中底物浓度和反应速度关系的最合理的学解释酶促反应中底物浓度和反应速度关系的最合理的学说是说是中间产物学说中间产物学说。（1 1）E + S E + S E + P E + P E ES S 19131913年年MichaelisMichaelis和和MentenMenten提出反应速度与底物浓度关提出反应速度与底物浓度关系的数学方程式，即系的数学方程式，即米曼氏方程式米曼氏方程式，简称，简称米氏方程式米氏方程式(Michaelis equation)(Michaelis equ

31、ation)。v vv vmaxmaxS S K Km m + S + S （2 2）米曼氏方程式以两个假设为前提：米曼氏方程式以两个假设为前提：测定的反应速度为反应刚刚开始时的初速度；测定的反应速度为反应刚刚开始时的初速度；SS超过超过EE，SS的变化在测定初速度的过程中可忽略的变化在测定初速度的过程中可忽略不计。不计。（3 3）（4 4）(E(EES)ES)SSK K2 2+ K+ K3 3ES ES K K1 1整理得：整理得：K K2 2 + K+ K3 3 K Km m（米氏常数）（米氏常数） K K1 1(E(EES)ES)SSK Km mESES （5 5）v vk k3 3ES

32、ES（6 6）ESESEESSK Km m + S+ S设：设：由于由于将将(5)(5)代入代入(6) (6) 得得K K3 3ES ES K Km m + S + S v v（7 7）当当SS很高时，所有的很高时，所有的E E都与都与S S生成生成ESES，反应达到最大反，反应达到最大反应速度，此时应速度，此时EEESES，即，即 v vmaxmaxK K3 3ESESK K3 3E E （8 8）将（将（8 8）式代入（）式代入（7 7）式，即得米氏方程式：）式，即得米氏方程式：v vv vmaxmaxS S K Km m + S + S （二）（二）KmKm和和v vmaxmax的意义的

33、意义1. 1. 当当v v = = v vmaxmax/2/2，即反应速度为最大速度一半时，米氏，即反应速度为最大速度一半时，米氏方程为方程为v vmaxmaxv vmaxmaxSSKm + SKm + S2 2SSKmKm 表示表示KmKm值等于酶促反应速度为最大反应速度一半时的值等于酶促反应速度为最大反应速度一半时的底物浓度，单位是底物浓度，单位是mol/Lmol/L。K Km mv vmaxmax/2/22. 2. 一些酶的一些酶的k k2 2k k3 3，即，即ESES解离成解离成E E和和S S的速度明显超过分的速度明显超过分解成解成E E和和P P的速度，的速度，k k3 3可忽略

34、不计。在这种情况下可忽略不计。在这种情况下KmKm可可表示酶对底物的亲和力。表示酶对底物的亲和力。k k2 2ESESESESk k1 1KmKmKsKs KmKm值越小，酶和底物亲和力愈大，这表示不需要很高的值越小，酶和底物亲和力愈大，这表示不需要很高的底物浓度就可以达到最大反应速度。但并非所有酶促反底物浓度就可以达到最大反应速度。但并非所有酶促反应中应中k k3 3都远小于都远小于k k2 2，所以，所以KmKm值和值和KsKs值涵义不同。值涵义不同。过氧化氢酶过氧化氢酶 H H2 2O O2 2 25 25碳酸酐酶碳酸酐酶 H H2 2COCO3 3 9 9胰糜蛋白酶胰糜蛋白酶 甘氨酰酪

35、氨酰甘氨酸甘氨酰酪氨酰甘氨酸 108108半乳糖苷酶半乳糖苷酶 D-D-乳糖乳糖 4.04.0己糖激酶己糖激酶 D-D-果糖果糖 1.5 1.5 ATP ATP 0.40.4 D- D-葡萄糖葡萄糖 0.0150.015酶酶 名名 称称底底 物物Km/Km/（mmolLmmolL-1 -1 ）某某 些些 酶酶 的的 Km Km 值值3. Km3. Km值是酶的特征性常数，只与酶的性质、酶所催化的底值是酶的特征性常数，只与酶的性质、酶所催化的底物和酶促反应条件物和酶促反应条件( (如温度、如温度、pHpH、离子强度、有无抑制剂、离子强度、有无抑制剂等等) )有关，与酶的浓度无关。有关，与酶的浓度

36、无关。酶的种类不同，酶的种类不同，KmKm值不同；值不同；同一种酶与不同底物作用时，同一种酶与不同底物作用时，KmKm值也不同。值也不同。各种酶的各种酶的KmKm值范围很广，大致在值范围很广，大致在1010-6-61010-1-1mol/Lmol/L之间。之间。 4. 4. v vmaxmax是酶被底物完全饱和时的反应速度是酶被底物完全饱和时的反应速度 当当ESES等于总酶浓度等于总酶浓度EET T ，即酶完全被底物饱和时：如果，即酶完全被底物饱和时：如果知道酶的总浓度和知道酶的总浓度和v vmaxmax，即可计算出酶的，即可计算出酶的转换数转换数：当酶被底物：当酶被底物完全饱和时，单位时间内

37、每个酶分子（或活性中心）催化底物完全饱和时，单位时间内每个酶分子（或活性中心）催化底物转变成产物的分子数。转变成产物的分子数。v vmaxmax= K= K3 3EET T K K3 3 = =EET T v vmaxmax（四）四）KmKm和和v vmaxmax的测定的测定林贝氏方程林贝氏方程 双倒数作图法双倒数作图法 斜率斜率=0-Km-Km1 1斜率斜率=0-Km-KmHanesHanes作图法作图法 三、三、温度对酶促反应速度的影响温度对酶促反应速度的影响酶促反应速度最大时的环境温度酶促反应速度最大时的环境温度称为称为酶的最适温度酶的最适温度。酶的最适温度不是酶的特征性常酶的最适温度不

38、是酶的特征性常数，它与反应时间有关。数，它与反应时间有关。一般情况下低温不使酶破坏，只一般情况下低温不使酶破坏，只是使酶活性降低；当温度恢复后，是使酶活性降低；当温度恢复后，活性仍可恢复。活性仍可恢复。酶酶活活性性0.50.51.01.02.02.01.51.50 10 20 30 40 50 600 10 20 30 40 50 60 温度温度 C C 温度对反应速度的影响温度对反应速度的影响 四、四、pHpH对酶促反应速度的影响对酶促反应速度的影响最最适适pHpH酶催化活性最大酶催化活性最大时的环境时的环境pHpH称为酶促反应的称为酶促反应的最适最适pHpH。最适最适pHpH不是酶的特征性

39、常数，不是酶的特征性常数，它受底物浓度、缓冲液浓度它受底物浓度、缓冲液浓度和种类以及酶的纯度等影响。和种类以及酶的纯度等影响。0 0酶酶活活性性 pHpH胃蛋白酶胃蛋白酶淀粉酶淀粉酶胆碱酯酶胆碱酯酶 2 24 46 68 81010pHpH对反应速度的影响对反应速度的影响 五、五、抑制剂对酶促反应速度的影响抑制剂对酶促反应速度的影响抑制剂抑制剂在酶促反应中，凡能使酶催化活性下降但在酶促反应中，凡能使酶催化活性下降但不引起酶变性的物质；不引起酶变性的物质；抑制剂作用可分为两类：抑制剂作用可分为两类： 不可逆性抑制不可逆性抑制：与酶的活性中心或其必需基团以共价键：与酶的活性中心或其必需基团以共价键

40、结合，不能用透析、超滤等物理方法除去。结合，不能用透析、超滤等物理方法除去。 可逆性抑制可逆性抑制：与酶和（或）酶：与酶和（或）酶- -底物复合物以非共价键底物复合物以非共价键结合，用透析或超滤的方法可将其除去。结合，用透析或超滤的方法可将其除去。（一）不可逆性抑制（一）不可逆性抑制1.1.专一性不可逆抑制专一性不可逆抑制RORORR O OP PO OX X+ +HOHOHXHX有机磷化合物有机磷化合物羟基酶羟基酶磷酰化酶磷酰化酶酸酸RORORR O OP PO OO O+ +E EE EN N+ +CHCH3 3CHCHNOHNOHRORORR O OP PO OO OE E+ +N N+

41、 +CHCH3 3CHCHN NRORORR O OP PO OO OE E+ +HOHOE E羟基酶羟基酶解磷定解磷定磷酰化磷酰化PAMPAM磷酰化酶磷酰化酶2.2.非专一性不可逆抑制非专一性不可逆抑制路易士气路易士气失活的酶失活的酶巯基酶巯基酶失活的酶失活的酶酸酸BALBAL巯基酶巯基酶BALBAL与砷剂结合物与砷剂结合物ClClClCl+ + E ESHSHSHSHE ES SAsAsS SCHCHCHClCHCl + + 2HCl2HClAs CH CHClAs CH CHClCHCH2 2SHSHCHCHSHSHCHCH2 2OHOH+ + +CHCH2 2S SCHCHS SCHC

42、H2 2OHOHE ES SAsAsS SCHCHCHClCHClE ESHSHSHSHAsAsCHCHCHClCHCl（二）可逆性抑制（二）可逆性抑制1.1.竞争性抑制竞争性抑制抑制物与酶的底物结构相似，可与底物竞争酶的活性中心，抑制物与酶的底物结构相似，可与底物竞争酶的活性中心，阻碍酶与底物结合形成中间产物，从而抑制酶的活性，这种阻碍酶与底物结合形成中间产物，从而抑制酶的活性，这种抑制称为抑制称为竞争性抑制竞争性抑制。抑制剂的抑制作用大小取决于底物、抑制剂与酶的亲和力及抑制剂的抑制作用大小取决于底物、抑制剂与酶的亲和力及两者浓度的相对比例。两者浓度的相对比例。在竞争性抑制过程中，加大底物浓

43、度，可使抑制作用减弱甚在竞争性抑制过程中，加大底物浓度，可使抑制作用减弱甚至解除，这是竞争性抑制的特点。至解除，这是竞争性抑制的特点。0 0 S S 1 11 1v vm ma ax x1 1K Km mK Km m1 1抑制剂抑制剂无抑制剂无抑制剂1 1K Ki i II（1+ 1+ ）v v 1 1v vKmKmv vmaxmaxK Ki iIISS （1 +1 +) )1 1+ +v vmaxmax1 1+ +I IEIEIE + SE + SE + PE + PESESk k1 1k k2 2k k3 3k k4 4k k5 5竞争性抑制双倒数曲线竞争性抑制双倒数曲线竞争性抑制动力学特

44、点竞争性抑制动力学特点无论竞争抑制剂浓度多少，各直线在纵轴截距都相同，无论竞争抑制剂浓度多少，各直线在纵轴截距都相同，即当即当SS足够高时，竞争性抑制剂对酶的竞争作用可被足够高时，竞争性抑制剂对酶的竞争作用可被抵消，仍可达到酶促反应的抵消，仍可达到酶促反应的v vmaxmax；横轴截距表示的横轴截距表示的KmKm右移，说明有抑制剂时右移，说明有抑制剂时KmKm大于无抑制大于无抑制剂的剂的KmKm值，有抑制剂时的值，有抑制剂时的KmKm称为称为表观表观KmKm（不是酶的真正（不是酶的真正的的KmKm）。即竞争性抑制剂可使酶的表观）。即竞争性抑制剂可使酶的表观KmKm增大。增大。2.2.非竞争性抑

45、制非竞争性抑制非竞争性抑制剂和底物在结构上无相似之处，抑制剂与酶非竞争性抑制剂和底物在结构上无相似之处，抑制剂与酶分子上活性中心以外的化学基团结合，不影响底物和酶的分子上活性中心以外的化学基团结合，不影响底物和酶的结合，底物与抑制剂之间无竞争关系。结合，底物与抑制剂之间无竞争关系。增加底物浓度不能减少抑制剂对酶的抑制程度。增加底物浓度不能减少抑制剂对酶的抑制程度。+ +I IEI + SEI + SE + SE + SE + PE + PESESk k1 1k k2 2k k3 3k ki ik ki i+ +I IESIESI非竞争性抑制动力学特点：非竞争性抑制动力学特点：随着抑制剂浓度增加

46、各直线在纵轴上的截距增加，说明该随着抑制剂浓度增加各直线在纵轴上的截距增加，说明该酶促反应的酶促反应的vmaxvmax因抑制剂的存在而降低；因抑制剂的存在而降低；抑制程度与抑制剂浓度有关，增加底抑制程度与抑制剂浓度有关，增加底 物浓度不能使抑制程度减少；物浓度不能使抑制程度减少；各直线交于横轴同一位点，各直线交于横轴同一位点， 说明非竞争性抑制不改变说明非竞争性抑制不改变 酶对底物的亲和力，酶对底物的亲和力，KmKm不变。不变。0 0 S S 1 11 1v vmaxmaxK Km m抑制剂抑制剂无抑制剂无抑制剂1 1K Ki i II1+ 1+ v vv vmaxmax1 1非竞争性抑制双倒

47、数曲线非竞争性抑制双倒数曲线3.3.反竞争性抑制反竞争性抑制反竞争性抑制剂只与反竞争性抑制剂只与ESES复合物结合生成复合物结合生成ESIESI复合物，使中间复合物，使中间产物产物ESES量下降，终产物生成减少而导致酶促反应速度降低，量下降，终产物生成减少而导致酶促反应速度降低，这种的现象称为这种的现象称为反竞争性抑制反竞争性抑制。 E + SE + SE + PE + PESESk k1 1k k2 2k k3 3k ki i+ +I IESIESI反竞争性抑制动力学特点：反竞争性抑制动力学特点：不同抑制剂浓度的不同抑制剂浓度的抑制曲线是多条平抑制曲线是多条平行线，即反竞争性行线，即反竞争性

48、抑制可同时降低反抑制可同时降低反应应v vmaxmax和表观和表观K Km m。0 0 S S 1 11 1v vm ma a x xK Km m抑制剂抑制剂无抑制剂无抑制剂1 1K Ki i II1+ 1+ v vv vmaxmax1 1K Km mK Ki i II1+ 1+ 反竞争性抑制双倒数曲线反竞争性抑制双倒数曲线各种可逆性抑制作用的比较各种可逆性抑制作用的比较 动力学特点动力学特点表观表观K Km mK Km m增大增大不变不变减小减小v vmaxmax不变不变降低降低降低降低双倒数曲线双倒数曲线斜率斜率-1/K-1/K增大增大增大增大不变不变纵轴截距纵轴截距1/v1/vmaxma

49、x不变不变增大增大增大增大横轴截距横轴截距增大增大不变不变减小减小与与I I结合的组分结合的组分E EE E、ESESESES作用特征作用特征无抑制剂无抑制剂竞争性抑制竞争性抑制非竞争性抑制非竞争性抑制 反竞争性抑制反竞争性抑制v vmaxmaxK Km m/v/vmaxmax六、激活剂对酶促反应速度的影响六、激活剂对酶促反应速度的影响使酶活性由无到有或由低到高的一类物质称为使酶活性由无到有或由低到高的一类物质称为激活激活剂剂。激活剂大都是金属离子，少数阴离子和许多有机化激活剂大都是金属离子，少数阴离子和许多有机化合物也有激活作用；合物也有激活作用；酶的激活剂可分为两种：酶的激活剂可分为两种：

50、必需激活剂必需激活剂和和非必需激活非必需激活剂剂。七、酶活性的测定与酶活性单位七、酶活性的测定与酶活性单位酶活性酶活性指酶催化某种化学反应的能力，酶活性绝大多数采用测定指酶催化某种化学反应的能力，酶活性绝大多数采用测定单位时间内产物的生成量单位时间内产物的生成量来表示。来表示。酶活性单位酶活性单位是衡量酶活性大小的尺度，指在规定条件下，酶促反是衡量酶活性大小的尺度，指在规定条件下，酶促反应在单位时间内生成一定量产物或消耗一定量底物所需的酶量。应在单位时间内生成一定量产物或消耗一定量底物所需的酶量。1 1国际单位国际单位（IUIU）指在特定条件下，每分钟催化）指在特定条件下，每分钟催化1mol1