第四章酶--使用课件.ppt

1、 问答题和计算题问答题和计算题1、为什么说蛋白质是生命活动最重要的物质基础？为什么说蛋白质是生命活动最重要的物质基础？2、试比较、试比较Gly、Pro与其它常见氨基酸结构的异同，它们对多肽链与其它常见氨基酸结构的异同，它们对多肽链二级结构的形成有何影响？二级结构的形成有何影响？3、试举例说明蛋白质结构与功能的关系（包括一级结构、高级结、试举例说明蛋白质结构与功能的关系（包括一级结构、高级结构与功能的关系）。构与功能的关系）。4、为什么说蛋白质水溶液是一种稳定的亲水胶体？、为什么说蛋白质水溶液是一种稳定的亲水胶体？5、什么是蛋白质的变性？变性的机制是什么？举例说明蛋白质变、什么是蛋白质的变性？变

2、性的机制是什么？举例说明蛋白质变性在实践中的应用。性在实践中的应用。6、已知某蛋白质的多肽链的一些节段是、已知某蛋白质的多肽链的一些节段是-螺旋，而另一些节段是螺旋，而另一些节段是-折叠。该蛋白质的分子量为折叠。该蛋白质的分子量为240 000，其分子长，其分子长5.06 10-5,求分子中求分子中-螺旋和螺旋和-折叠的百分率。折叠的百分率。(蛋白质中一个氨基酸的平均分子量为蛋白质中一个氨基酸的平均分子量为120)名词解释名词解释等电点（等电点（pI）肽键和肽链肽键和肽链 肽平面及二面角肽平面及二面角 一级结构一级结构 二级结构二级结构 三级结构三级结构 四级结构四级结构 超二级结构超二级结构

3、 结构域结构域 蛋白质变性与复性蛋白质变性与复性 分子病分子病 肽肽 第四章第四章 酶酶第一节 酶的催化性质第二节 酶的组成第三节 酶的分类与命名第四节 酶催化作用的机理第五节 影响酶反应速度的因素第六节 酶活性的调控 18601897年，Paster等人对酒精发酵的研究，发现酵母细胞液中的某种成分起到了促进发酵的作用，当时称为“酵素”；1878年，Kuhne提出“酶”一词Enzyme，意为“在酵母中”；1926年，Sumner分离并纯化了第一种酶-脲酶结晶，并证明它具有蛋白质性质，获得1946年的诺贝尔化学奖。30年代，Northrop和Kunitz分离纯化了胃蛋白酶，胰蛋白酶等，阐明了酶的

4、化学本质是蛋白质。1963年，Phillips用X射线衍射技术测定并阐明了鸡蛋清溶菌酶的三维结构，获得1989年的诺贝尔化学奖。80年代，Ceck和Altman发现了具有催化功能的RNA核酶，打破了酶一定是蛋白质的传统观念。现已鉴定出4000多种酶，数百种得到了结晶，每年都有新酶发现。酶的发现及酶学发展酶的发现及酶学发展一、酶的概念与化学本质一、酶的概念与化学本质 1、酶的概念：酶是由生物细胞产生的具有催化能力的生物催化剂（Biocatalysts）。2、酶的化学本质是蛋白质或核酸。绝大多数的酶都是蛋白质，但80年代在原生四膜虫体内发现具有自我剪切功能的RNA称为“核酶”。第一节：酶的催化性质

5、第一节：酶的催化性质据酶分子据酶分子组成分类组成分类单纯蛋白质酶类单纯蛋白质酶类结合蛋白质酶类结合蛋白质酶类酶蛋白酶蛋白辅助因子辅助因子金属离子金属离子金属有机物金属有机物小分子有机物小分子有机物酶的化学本质酶的化学本质据酶蛋据酶蛋白特征白特征分类分类单体酶（单体酶（monomeric enzyme)：仅有一条具有活性部位的多肽链，全部参与水解反应。寡聚酶寡聚酶(oligomeric enzyme)：由几个或多个亚基组成，亚基牢固地联在一起，单个亚基没有催化活性。亚基之间以非共价键结合。多酶复合物多酶复合物(multienzyme system)：几个酶镶嵌而成的复合物。这些酶催化将底物转化为

6、产物的一系列顺序反应。酶的化学本质酶的化学本质 (multienzyme(multienzyme system)system)：由由几种不同功能几种不同功能的酶的酶彼此聚合形成的多酶彼此聚合形成的多酶复合物。复合物。v多酶体系多酶体系（一）酶和一般催化剂的共性：（一）酶和一般催化剂的共性：用量少而催化率高。用量少而催化率高。它能够改变化学反应的速度，但是不能改变化学反应它能够改变化学反应的速度，但是不能改变化学反应平衡。酶本身在反应前后也不发生变化。平衡。酶本身在反应前后也不发生变化。酶能够稳定底物形成的过渡状态，降低反应的活化能，酶能够稳定底物形成的过渡状态，降低反应的活化能，从而加速反应的

7、进行从而加速反应的进行。二、酶的催化特点（二）酶作为生物催化剂的特性（二）酶作为生物催化剂的特性 1、高效性、高效性 酶具有极高的催化效率，可使反应速度提高酶具有极高的催化效率，可使反应速度提高1010 10101 1倍。例如：倍。例如：H H2 2O O2 2分解分解,过氧化氢酶的催化效率是铁粉过氧化氢酶的催化效率是铁粉的的10101010倍倍.2 酶促反应的可调节性酶促反应的可调节性酶促反应受多种因素的调控，以适应机体对酶促反应受多种因素的调控，以适应机体对不断变化的内外环境和生命活动的需要。不断变化的内外环境和生命活动的需要。对酶生成与降解量的调节对酶生成与降解量的调节 酶催化效力的调节

8、酶催化效力的调节 通过改变底物浓度对酶进行调节等通过改变底物浓度对酶进行调节等3 3、专一性、专一性 酶的专一性：酶的专一性：又称为特异性，是指酶在催化生又称为特异性，是指酶在催化生化反应时对底物和反应类型有严格的选择性，即化反应时对底物和反应类型有严格的选择性，即一种酶只能催化某一类或某一种化学底物，催化一种酶只能催化某一类或某一种化学底物，催化某一类或某一种化学反应。例如：蛋白酶催化蛋某一类或某一种化学反应。例如：蛋白酶催化蛋白质的水解；淀粉酶催化淀粉的水解；核酸酶催白质的水解；淀粉酶催化淀粉的水解；核酸酶催化核酸的水解。根据专一程度分为：化核酸的水解。根据专一程度分为：酶的专一性酶的专一

9、性绝对专一性：一种酶只能催化一种底物发生一种类型的反应绝对专一性：一种酶只能催化一种底物发生一种类型的反应。相对专一性相对专一性键专一性：只对底物分子中某种化学键有要求。键专一性：只对底物分子中某种化学键有要求。基团专一性：除了对底物分子中的化学键有严格基团专一性：除了对底物分子中的化学键有严格的要求外，还对该键一端的基团有严格的要求。的要求外，还对该键一端的基团有严格的要求。立体异构专一性立体异构专一性旋光异构专一性：对旋光异物体的底物构型有严旋光异构专一性：对旋光异物体的底物构型有严格的选择性，例：格的选择性，例：D-,L-型氨基酸氧化酶。型氨基酸氧化酶。几何异构专一性：对选择性催化某种几

10、何异几何异构专一性：对选择性催化某种几何异构体底物的反应，如：顺反异构。构体底物的反应，如：顺反异构。潜手性专一性：酶对底物中的两个对称原子只潜手性专一性：酶对底物中的两个对称原子只能催化一个起反应，对另一个不起作用，如：能催化一个起反应，对另一个不起作用，如：酵母醇脱氢酶。酵母醇脱氢酶。绝对专一性绝对专一性：举例：举例：脲酶只水解尿素，而不能水解甲基脲酶只水解尿素，而不能水解甲基尿素尿素。OCNH2NH2+H2O2NH3 +CO2尿素脲酶OCNHNH2+H2O甲基尿素CH3脲酶酯酶酯酶：RCOR+H2OORCOO-+R OH+H+OCH2OHOHOHOH15-葡萄糖葡萄糖苷酶苷酶O R+H2

11、OOCH2OHOHOHOHOH15+ROH键专一性：键专一性：基团专一性：基团专一性：立体异构立体异构专一性酶专一性酶举例：举例：乳酸脱氢酶只作用于乳酸脱氢酶只作用于L-乳酸，而对乳酸，而对D-乳酸无作乳酸无作用。用。几何异构专一性：几何异构专一性：潜手性专一性：潜手性专一性：4、反应条件温和、反应条件温和 酶促反应一般在酶促反应一般在pH 5-8 pH 5-8 水溶液中进行，水溶液中进行，反应温度范围为反应温度范围为20-4020-40 C C。5、酶易变性失活、酶易变性失活 凡能使蛋白质变性的因素如强酸、强凡能使蛋白质变性的因素如强酸、强碱、高温等条件都能使酶破坏而完全失碱、高温等条件都能

12、使酶破坏而完全失去活性。所以酶作用一般都要求比较温去活性。所以酶作用一般都要求比较温和的条件如常温、常压和接近中性的酸和的条件如常温、常压和接近中性的酸碱度。碱度。第二节：酶的命名及分类第二节：酶的命名及分类一、酶的命名一、酶的命名（一）习惯命名法（一）习惯命名法 根据底物命名根据底物命名：如脂肪酶、蔗糖酶、蛋白酶等；根据所催化的化学反应命名：根据所催化的化学反应命名：如水解酶、转氨酶等。根据酶作用的底物和催化的化学反应来命名根据酶作用的底物和催化的化学反应来命名：如乙醇脱氢酶、乳酸脱氢酶、磷酸丙糖异构酶等。注明酶的来源及一些其他特点：注明酶的来源及一些其他特点：唾液淀粉酶、碱性磷酸酯酶等。（

13、二）国际系统命名法（二）国际系统命名法I 系统命名法系统命名法：包括所有底物的名称和反应类型。包括所有底物的名称和反应类型。乳酸乳酸+NAD+丙酮酸丙酮酸+NADH+H+乳酸：乳酸：NAD+脱氢酶脱氢酶二、酶的分类二、酶的分类G 19611961年国际酶学委员会（年国际酶学委员会（Enzyme Committee,ECEnzyme Committee,EC）根据酶所催化的反应类型和机理，把酶分成根据酶所催化的反应类型和机理，把酶分成6 6大类：大类：1 1、氧化、氧化-还原酶类（还原酶类（xido-reductasesxido-reductases）v氧化氧化-还原酶催化氧化还原酶催化氧化-还

14、原反应。还原反应。v主要包括脱氢主要包括脱氢酶酶(dehydrogenase(dehydrogenase)和氧化酶和氧化酶(Oxidase(Oxidase)。如，乳酸。如，乳酸(Lactate)(Lactate)脱氢酶催化乳脱氢酶催化乳酸的脱氢反应。酸的脱氢反应。CH3CHCOOHOHNAD+H+CH3CCOOHONADH通式：通式：AH2+BBH2+A2 2、转移、转移(移换移换)酶类（酶类（TransferasesTransferases）v转移酶催化基团转移反应，即将一个底物分子转移酶催化基团转移反应，即将一个底物分子的基团或原子转移到另一个底物的分子上。的基团或原子转移到另一个底物的分

15、子上。通式通式：AR+BBR+A例如，谷丙转氨酶催化的氨基转移反应例如，谷丙转氨酶催化的氨基转移反应。3 3、水解酶类（、水解酶类（hydrolaseshydrolases）v水解酶催化底物的加水分解反应。水解酶催化底物的加水分解反应。v主要包括淀粉酶、蛋白酶、核酸酶及脂酶等。主要包括淀粉酶、蛋白酶、核酸酶及脂酶等。v例如，脂肪酶例如，脂肪酶(Lipase)(Lipase)催化的脂的水解反应：催化的脂的水解反应：H2OCOOCH2CH3RRCOOHCH3CH2OHAB+H2OAOH+BH4、裂合（裂解）酶类裂合（裂解）酶类(Lyase(Lyase)n裂合酶催化从底物分裂合酶催化从底物分子中移去

16、一个基团或子中移去一个基团或原子而形成双键的反原子而形成双键的反应及其逆反应。主要应及其逆反应。主要包括醛缩酶、水化酶包括醛缩酶、水化酶（脱水酶）及脱氨酶（脱水酶）及脱氨酶等。等。通式：通式：AB A+B5 5、异构酶类、异构酶类(Isomerases(Isomerases)v异构酶催化各种同分异构体的相互转化，即底物异构酶催化各种同分异构体的相互转化，即底物分子内基团或原子的重排过程。分子内基团或原子的重排过程。通式：通式：A Bv例如，例如，6-磷酸葡萄糖异构酶催化的反应。磷酸葡萄糖异构酶催化的反应。6 6、合成酶类、合成酶类(Ligases orSynthetases(Ligases o

17、rSynthetases)v合成酶，又称为连接酶，能够催化合成酶，又称为连接酶，能够催化C-CC-C、C-OC-O、C-N C-N 以及以及C-S C-S 键的形成反应。这类反应必须与键的形成反应。这类反应必须与ATPATP分解反应相互偶联。分解反应相互偶联。通式：通式：A+B+ATP=AA+B+ATP=A-B+ADP+PiB+ADP+Pi 例：乙酰CoA羧化酶催化的反应三、酶的编号三、酶的编号酶的系统编号酶的系统编号：4 4位数字位数字第一位：代表六大类反应类型第一位：代表六大类反应类型第二位：亚类（作用的基团或键的特点）第二位：亚类（作用的基团或键的特点）第三位：亚亚类（精确表示底物第三位

18、：亚亚类（精确表示底物/产物的性质）产物的性质）第四位：在亚亚类中的序号第四位：在亚亚类中的序号乳酸脱氢酶乳酸脱氢酶 EC 1.1.1.27第1大类，氧化还原酶第1亚类，氧化基团CHOH第1亚亚类，H受体为NAD+该酶在亚亚类中的编号酶的活性中心酶的活性中心一、酶的活性中心一、酶的活性中心第三节第三节 酶催化作用的机理酶催化作用的机理必需基团必需基团(essential group)(essential group)酶分子中氨基酸残基侧酶分子中氨基酸残基侧链的化学基团中，一些链的化学基团中，一些与酶活性密切相关的化与酶活性密切相关的化学基团。学基团。或称或称活性部位活性部位(active si

19、te)(active site)，指必需指必需基团在基团在一级结构上可能相距遥远，但在一级结构上可能相距遥远，但在空间空间结构上彼此靠近，组成具有结构上彼此靠近，组成具有特定空间结构的特定空间结构的区域区域，能，能与底物特异结合与底物特异结合并并将底物转化为产将底物转化为产物物。酶的活性中心酶的活性中心(active center)(active center)活性中心内的必需基团活性中心内的必需基团结合基团结合基团binding group催化基团催化基团(catalytic group)催化底物转变成产物催化底物转变成产物 位于活性中心以外，维持酶活性中心应有位于活性中心以外，维持酶活性中

20、心应有的空间构象所必需。的空间构象所必需。活性中心外的必需基团活性中心外的必需基团酶的活性中心常位于酶蛋白分子表面，为含有酶的活性中心常位于酶蛋白分子表面，为含有较多疏水氨基酸残基，形成较多疏水氨基酸残基，形成疏水性疏水性“裂缝裂缝”或或“口袋口袋”，形成了利于酶促反应发生的疏水环，形成了利于酶促反应发生的疏水环境境溶菌酶的活性溶菌酶的活性中心中心*谷氨酸谷氨酸35和天和天冬氨酸冬氨酸52是催化是催化基团；基团；*色氨酸色氨酸62和和63、天冬氨酸天冬氨酸101和和色氨酸色氨酸108是结是结合基团；合基团；*AF为底物多为底物多糖链的糖基，位糖链的糖基，位于酶的活性中心于酶的活性中心形成的裂隙

21、中。形成的裂隙中。AspHisSer胰胰凝凝乳乳蛋蛋白白酶酶的的活活性性中中心心活性中心重要基团活性中心重要基团:His57,Asp102,Ser195为为Tyr 248为为Arg 145为为Glu 270为底物为底物Zn羧肽酶活性中心示意图羧肽酶活性中心示意图二、酶原激活二、酶原激活 酶以酶原的形式合成和分泌，酶原是没有活性的酶的前体。使无活性的酶原转变成活性酶的过程，称为酶原激活。原原胰蛋白酶胰蛋白酶1 酶比一般催化剂更有效地降低反应活化能酶比一般催化剂更有效地降低反应活化能酶和一般催化剂一样，加速反应的作用都是通过降低酶和一般催化剂一样，加速反应的作用都是通过降低反应的活化能反应的活化能

22、(activation energy)实现的。实现的。活化能：底物分子从初态转变到活化态所需的能量。活化能：底物分子从初态转变到活化态所需的能量。二二 酶的催化机理酶的催化机理活化能：使低能活化能：使低能(底物底物)分子达到活化状态分子达到活化状态(过渡态)所需要的能量。所需要的能量。化学反应:A+BABC+D反应物(初态)中间产物(过渡态)产物(终态)活化能也就是底物分子从初态转化成过渡态所需的能量活化能也就是底物分子从初态转化成过渡态所需的能量2.酶能显著降低反应活化能的原因n酶催化的中间产物理论酶催化的中间产物理论n 锁钥学说锁钥学说n 诱导契合学说诱导契合学说酶催化的中间产物理论酶催化

23、的中间产物理论1kSE 1kES 2kEP E+SP+EES能能量量水水平平反应过程反应过程 G E1 E2 酶（酶（E）与底物（）与底物（S）结合生成不稳定的中间结合生成不稳定的中间物（物（ES），再分解成产），再分解成产物（物（P）并释放出酶，使）并释放出酶，使反应沿一个低活化能的反应沿一个低活化能的途径进行，降低反应所途径进行，降低反应所需活化能，所以能加快需活化能，所以能加快反应速度。反应速度。锁钥学说锁钥学说：将酶的活性中心比喻作锁孔，底物分：将酶的活性中心比喻作锁孔，底物分子象钥匙，底物能专一性地插入到酶的活性中心。子象钥匙，底物能专一性地插入到酶的活性中心。诱导契合学说诱导契合学

24、说：酶的活性中心在结构上具柔性，底：酶的活性中心在结构上具柔性，底物接近活性中心时，可诱导酶蛋白构象发生变化，这物接近活性中心时，可诱导酶蛋白构象发生变化，这样就使使酶活性中心有关基团正确排列和定向，使之样就使使酶活性中心有关基团正确排列和定向，使之与底物成互补形状有机的结合而催化反应进行。与底物成互补形状有机的结合而催化反应进行。酶专一性的酶专一性的“锁钥学说锁钥学说”酶专一性的酶专一性的“诱导契合学说诱导契合学说”羧肽酶的诱导契合模式羧肽酶的诱导契合模式 底物底物酶受底物诱导发生构象改变，特别是活性中心的酶受底物诱导发生构象改变，特别是活性中心的功能基团位移或改向，呈现一种高活性功能状态。

25、功能基团位移或改向，呈现一种高活性功能状态。加之，由于酶的活性中心关键性电荷基团可使底加之，由于酶的活性中心关键性电荷基团可使底物分子电子云密度改变，产生张力作用使底物扭物分子电子云密度改变，产生张力作用使底物扭曲，削弱有关的化学键，从而使底物从基态转变曲，削弱有关的化学键，从而使底物从基态转变成过渡态，有利于反应进行。成过渡态，有利于反应进行。X-射线晶体衍射证明，溶菌酶与底物结合后，底射线晶体衍射证明，溶菌酶与底物结合后，底物中的乙酰氨基葡糖中吡喃环可从椅式扭曲成沙物中的乙酰氨基葡糖中吡喃环可从椅式扭曲成沙发式，导致糖苷键断裂，实现溶菌酶的催化作用发式，导致糖苷键断裂，实现溶菌酶的催化作用

26、（四）邻近与定向效应（四）邻近与定向效应1、邻近效应：、邻近效应：在酶促反应中，由于酶和底物分子之间的亲和性，底物分子向酶的活性中心靠近，最终结合到酶的活性中心，使底物在酶活性中心的有效浓度大大增加的效应。2、定向效应、定向效应：当专一性底物向酶活性中心靠近时，会诱导酶分子构象发生改变，使酶活性中心的相关基团和底物的反应基团正确定向排列，同时使反应基团之间的分子轨道以正确方向严格定位，使酶促反应易于进行。（六）酸碱催化（六）酸碱催化在酶促反应中，酶分子的某些功能基团可作为酸或碱通过瞬间向底物提供质子或从底物分子抽取质子，相互作用而形成过渡复合物，使活化能降低，加速反应进行，称作酸碱催化（aci

27、d-base ratalysis）。（七）共价催化（七）共价催化催化剂通过与底物形成反应活性很高的共价过渡产物，使反应活化能降低，从而提高反应速度的过程，称为共价催化。包括亲核催化和亲电子催化。亲核基团亲核基团：化合物中能够提供电子对的原子或基团。酶中参与共价催化的亲核基团主要包括：His 的咪唑基，Cys 的巯基，Asp 的羧基，Ser 的羟基等。亲电子基团亲电子基团：化合物中能够接受电子对的原子或基团。酶中参与共价催化的亲电子基团主要包括以下：H+、Mg2+、Mn2+、Fe3+。某些辅酶，如焦磷酸硫胺素和磷酸吡哆醛等也可以参与共某些辅酶，如焦磷酸硫胺素和磷酸吡哆醛等也可以参与共价催化作用。

28、价催化作用。亲核催化亲核催化酶分子中可作为亲核基团和酸硷催化的功能基团酶分子中可作为亲核基团和酸硷催化的功能基团胰凝乳蛋白酶分子胰凝乳蛋白酶分子中催化三联体构象中催化三联体构象His57Asp102Ser195Asp102His57Ser195His57102AspSer195A.酶分子中的电荷中继网酶分子中的电荷中继网B.加上底物后，从加上底物后，从Ser转移一个质子给转移一个质子给His，带正电荷的咪唑基通过带负电荷的带正电荷的咪唑基通过带负电荷的Asp静电静电相互作用被稳定相互作用被稳定Ser195102AspHis57底物底物胰凝乳蛋白酶反应的详细机制（胰凝乳蛋白酶反应的详细机制（1）

29、结合底物结合底物His57 质子供体质子供体形成共价形成共价ES复合物复合物C-N键断裂键断裂底物底物胰凝乳蛋白酶反应的详细机制（胰凝乳蛋白酶反应的详细机制（2）羰基产物释放羰基产物释放四面体中间物四面体中间物的瓦解的瓦解水亲核攻击水亲核攻击羧基产物释放羧基产物释放第四节第四节 影响酶促反应速度的因素影响酶促反应速度的因素 （酶促反应动力学）（酶促反应动力学）一一、酶促反应速度的测定与酶的活力单位酶促反应速度的测定与酶的活力单位二、二、影响酶反应速度的因素影响酶反应速度的因素酶促反应速度的测定与酶的活力单位酶促反应速度的测定与酶的活力单位1、酶促反应速度的测定、酶促反应速度的测定 初速度初速度

30、的概念的概念2、酶活力、酶活力3、酶活力的表示方法酶活力的表示方法4、酶活力测定方法酶活力测定方法：终点法终点法 动力学法动力学法 检测酶含量及存在，很难直接用酶的检测酶含量及存在，很难直接用酶的“量量”（质量、体积、（质量、体积、浓度）来表示，而常用酶催化某一特定反应的能力来表示浓度）来表示，而常用酶催化某一特定反应的能力来表示酶量酶量，即用酶的活力表示。即用酶的活力表示。酶催化一定化学反应的能力称酶活力，酶活力通常以最适条酶催化一定化学反应的能力称酶活力，酶活力通常以最适条件下酶所催化的化学反应的速度来确定。件下酶所催化的化学反应的速度来确定。酶活力测定方法酶活力测定方法 终点法终点法:酶

31、反应进行到一定时间后终止其反应，酶反应进行到一定时间后终止其反应，再用化学或物理方法测定产物或反应物量的变化。再用化学或物理方法测定产物或反应物量的变化。动力学法动力学法:连续测定反应过程中产物连续测定反应过程中产物底物或辅酶底物或辅酶的变化量，直接测定出酶反应的初速度。的变化量，直接测定出酶反应的初速度。酶活力的表示方法酶活力的表示方法活力单位活力单位（active unit）习惯单位（习惯单位（U）:底物底物(或产物或产物)变化量变化量/单位时间单位时间 国际单位（国际单位（IU）:1moL变化量变化量/分钟分钟 Katal（Kat）：）：1moL变化量变化量/秒秒比活力比活力=总活力单位

32、总活力单位总蛋白总蛋白mg数数=U(或或IU)mg蛋白蛋白量度酶催化能力大小量度酶催化能力大小量度酶纯度量度酶纯度比活力比活力（specific activity）影响对酶反应速度的因素影响对酶反应速度的因素2、底物浓度底物浓度3、pH （最适（最适 pH的概念）的概念）4、温度温度 （最适温度的概念）（最适温度的概念）5、激活剂激活剂6、抑制剂抑制剂1、酶浓度、酶浓度当当S足够过量，其它条件固定且无不利因素时，足够过量，其它条件固定且无不利因素时，v=kE底物浓度对酶反应速度的影响底物浓度对酶反应速度的影响1、酶反应速度与底物浓度的关系曲线酶反应速度与底物浓度的关系曲线 （Michaelis

33、Menten曲线）曲线）2、米氏方程的提出及推导米氏方程的提出及推导3、米氏常数的意义米氏常数的意义4、米氏常数的测定米氏常数的测定单分子酶促反应的米氏方程及单分子酶促反应的米氏方程及Km推导推导原则原则：从酶被底物饱和的现象出发，按照从酶被底物饱和的现象出发，按照 “稳态平稳态平 衡衡”假说的设想进行推导。假说的设想进行推导。1kSE 1kES2kEP SKSVvmmax121kkkKm米氏方程米氏方程:米氏常数米氏常数:酶反应速度与底物浓度的关系曲线酶反应速度与底物浓度的关系曲线米米氏氏方方程程的的推推导导 121kkkESSESSEt令令：Kmkkk121将将（4）代入代入（3），则，则

34、：SKSVvmmax1kES 1kES2kEP ESEt SESES生成速度生成速度：SESEkvt11，ES分解速度分解速度：ESkESkv212即即：ESkESkSESEkt211则则：SSESESKmtE(1)经整理得经整理得：SKSEmtES由于酶促反应速度由由于酶促反应速度由ES决定，即决定，即ESkv22kvES，所以所以(2)将将（2）代入代入（1）得得：SKSEkvmt2 SKSEkmt2v(3)当酶反应体系处于当酶反应体系处于恒态恒态时时：21vv 当当Et=ES时时，mVv tmEkV2(4)所以所以 米氏常数的意义米氏常数的意义*当当v=Vmax/2时，时，Km=S（Km

35、的单位为浓度单位）的单位为浓度单位）*是酶在一定条件下的是酶在一定条件下的特征物理常数特征物理常数，通过测定，通过测定Km的的数值，可鉴别酶。数值，可鉴别酶。*可近似表示酶和底物亲合力，可近似表示酶和底物亲合力，Km愈小，愈小，E对对S的亲合的亲合力愈大，力愈大，Km愈大，愈大，E对对S的亲合力愈小的亲合力愈小。*在已知在已知Km的情况下，应用米氏方程可计算任意的情况下，应用米氏方程可计算任意s时的时的v，或任何，或任何v下的下的s。（用。（用Km的倍数表示）的倍数表示）练习题：已知某酶的练习题：已知某酶的Km值为值为0.05mol.L-1，要使此酶所催化的反，要使此酶所催化的反应速度达到最大

36、反应速度的应速度达到最大反应速度的80时底物的浓度应为多少？时底物的浓度应为多少？米氏常数的测定米氏常数的测定基本原则基本原则：将米氏方程变化成相当于将米氏方程变化成相当于y=ax+b的直线方程，的直线方程，再用作图法求出再用作图法求出Km。例：例：双倒数作图法双倒数作图法（Lineweaver-Burk法）法）米氏方程的双倒数形式：米氏方程的双倒数形式：1 KmKm 1 1 =.+v Vmax S Vmax 酶动力学的双倒数图线酶动力学的双倒数图线酶促反应初速度的概念酶促反应初速度的概念斜率斜率=P/t=V（初速度初速度）PtpH对酶反应速度的影响对酶反应速度的影响 过酸过硷过酸过硷导致酶蛋

37、白变性导致酶蛋白变性 影响底物分子解离状态影响底物分子解离状态 影响酶分子解离状态影响酶分子解离状态 影响酶的活性中心构象影响酶的活性中心构象pH最适最适 pHv温度与酶反应速度的关系温度与酶反应速度的关系 在达到最适温度以前，反在达到最适温度以前，反应速度随温度升高而加快应速度随温度升高而加快 酶是蛋白质，其变性速度酶是蛋白质，其变性速度亦随温度上升而加快亦随温度上升而加快 酶的最适温度不是一个固酶的最适温度不是一个固定不变的常数定不变的常数v温度温度激活剂激活剂对酶作用的影响对酶作用的影响类别类别 金属离子：金属离子：K+、Na+、Mg2+、Cu2+、Mn2+、Zn2+、Se3+、Co2+

38、、Fe2+阴离子：阴离子：Cl-、Br-有机分子有机分子 还原剂：抗坏血酸、半胱氨酸、谷胱甘肽还原剂：抗坏血酸、半胱氨酸、谷胱甘肽 金属螯合剂：金属螯合剂：EDTA凡是能提高酶活性的物质，称为酶的激活剂（凡是能提高酶活性的物质，称为酶的激活剂（activator）抑制剂对酶作用的影响抑制剂对酶作用的影响 凡是使酶的必需基因或酶的活性部位中的基团凡是使酶的必需基因或酶的活性部位中的基团的化学性质改变而降低酶活力甚至使酶完全丧失的化学性质改变而降低酶活力甚至使酶完全丧失活性的物质，叫酶的抑制剂（活性的物质，叫酶的抑制剂（inhibitor）。类型类型：不可逆抑制剂不可逆抑制剂 可逆抑制剂可逆抑制剂

39、 应用应用：研制杀虫剂、药物研制杀虫剂、药物 研究酶的作用机理，确定代谢途径研究酶的作用机理，确定代谢途径抑制剂类型和特点抑制剂类型和特点 竞争性抑制剂竞争性抑制剂可逆可逆抑制剂抑制剂 非竞争性抑制剂非竞争性抑制剂 非专一性不可逆抑制剂非专一性不可逆抑制剂不可逆抑制剂不可逆抑制剂 专一性不可逆抑制剂专一性不可逆抑制剂+IEIESP+EE+S竞争性抑制作用竞争性抑制作用 实例：磺胺药物的药用机理实例：磺胺药物的药用机理H2N-SO2NH2对氨基苯磺酰胺对氨基苯磺酰胺H2N-COOH对氨基苯甲酸对氨基苯甲酸对氨基苯甲酸对氨基苯甲酸谷氨酸谷氨酸蝶呤蝶呤叶酸叶酸非竞争性抑制作用非竞争性抑制作用+IEI

40、+SESIESP+EE+S+I实例：重金属离子（实例：重金属离子（Cu2+、Hg2+、Ag+、Pb2+）金属络合剂（金属络合剂（EDTA、F-、CN-、N3-）反竞争性抑制作用反竞争性抑制作用ESIESP+EE+S+I竞争性抑制作用竞争性抑制作用非竞争性抑制作用非竞争性抑制作用竞竞争争性性非非竞竞争争性性抑抑制制作作用用机机理理示示意意图图底物与酶专一性结合底物与酶专一性结合竞争性抑制曲线竞争性抑制曲线非竞争性抑制曲线非竞争性抑制曲线反竞争性抑制曲线反竞争性抑制曲线非专一性不可逆抑制剂非专一性不可逆抑制剂 抑制剂作用于酶分子中的一类或几类基团，这些抑制剂作用于酶分子中的一类或几类基团，这些基团

41、中包含了必需基团，因而引起酶失活。基团中包含了必需基团，因而引起酶失活。类型类型：专一性不可逆抑制剂专一性不可逆抑制剂 这类抑制剂选择性很强，它只能专一性地与这类抑制剂选择性很强，它只能专一性地与酶活性中心的某些基团不可逆结合，引起酶的活酶活性中心的某些基团不可逆结合，引起酶的活性丧失。性丧失。实例：实例：有机磷杀虫剂有机磷杀虫剂-Ser-OH-Ser-OPO-RO-ROPO-RO-ROX第五节第五节 酶的活性调节酶的活性调节一、一、别构酶及别构酶及酶的别构（变构）效应酶的别构（变构）效应二、二、酶的多种分子形式酶的多种分子形式 同工酶同工酶（isoenzyme）三、三、酶原的激活酶原的激活酶

42、的别构（变构）效应酶的别构（变构）效应概念概念：有些酶分子表面除了具有活性中心外，还存在被称有些酶分子表面除了具有活性中心外，还存在被称为调节位点（或变构位点）的调节物特异结合位点，调节物为调节位点（或变构位点）的调节物特异结合位点，调节物结合到调节位点上引起酶的构象发生变化，导致酶的活性提结合到调节位点上引起酶的构象发生变化，导致酶的活性提高或下降，这种现象称为高或下降，这种现象称为别构效应别构效应（allosteric effect）,具有具有上述特点的酶称别构酶（上述特点的酶称别构酶（allosteric enzyme）。）。实例实例：天冬氨酸转氨甲酰酶天冬氨酸转氨甲酰酶 （anspar

43、tate transcarbamoylase，ATCase）别构酶活性调节机理别构酶活性调节机理：序变模型和序变模型和齐变模型齐变模型酶的别构（变构）效应示意图酶的别构（变构）效应示意图效应剂效应剂别别构构中中心心活性活性中心中心a-非调节酶非调节酶 b-正协同别构酶正协同别构酶 的的S形曲线形曲线 别构酶的动力学曲线别构酶的动力学曲线ATCase的结构及其的结构及其催化链的别构过度作催化链的别构过度作用用无催化活性构象无催化活性构象(T-型型)CCCCC C R R R R R R有催化活性构象有催化活性构象(R-型型)CC CCC CR R R R R RATP（正效应剂）（正效应剂）CT

44、P（负效应剂）（负效应剂）别构酶的序变模型别构酶的序变模型SS SS SSSSSSSSSS亚基全部亚基全部处于处于R型型亚基全部亚基全部处于处于T型型依次序变化依次序变化别构酶的齐变模型别构酶的齐变模型S SSSS SSS SST状态（对称亚基）状态（对称亚基）T状态（对称亚基）状态（对称亚基）SSSS对称亚基对称亚基对称亚基对称亚基齐步变化齐步变化酶的多种分子形式酶的多种分子形式同工酶同工酶 概念概念：存在于同一种属或不同种属，同一个体的不同存在于同一种属或不同种属，同一个体的不同组织或同一组织、同一细胞，具有不同分子形式但却能催组织或同一组织、同一细胞，具有不同分子形式但却能催化相同的化学

45、反应的一组酶，称之为同工酶化相同的化学反应的一组酶，称之为同工酶（isoenzymeisoenzyme）类别：原级同工酶；次级同工酶类别：原级同工酶；次级同工酶 实例：实例：乳酸脱氢酶乳酸脱氢酶 研究意义：作为遗传的标志；作为临床诊断指标；研究研究意义：作为遗传的标志；作为临床诊断指标；研究某些代谢调节机制某些代谢调节机制乳酸脱氢酶同工酶形成示意图乳酸脱氢酶同工酶形成示意图多肽多肽亚基亚基mRNA四聚体四聚体结构基因结构基因a b乳酸脱氢酶同乳酸脱氢酶同工酶电泳图谱工酶电泳图谱+H4MH3M2H2M3HM4点样线点样线不同组织中不同组织中LDH同工酶的电泳图谱同工酶的电泳图谱LDH1(H4)L

46、DH2(H3M)LDH3(H2M2)LDH4(HM3)LDH5(M4)心肌心肌 肾肾 肝肝 骨骼肌骨骼肌 血清血清-+原点原点 酶酶 原原 的的 激激 活活 在体内处于无活性状态的酶前身物（酶原，在体内处于无活性状态的酶前身物（酶原，zymogen）在一定条件下被修饰转变成有活性的酶）在一定条件下被修饰转变成有活性的酶的过程称酶原的激活。其实质是酶原被修饰时形成的过程称酶原的激活。其实质是酶原被修饰时形成了正确的分子构象和活性中心，由此可见酶分子的了正确的分子构象和活性中心，由此可见酶分子的特定结构和酶的活性中心的形成是酶分子具有催化特定结构和酶的活性中心的形成是酶分子具有催化活性的基本保证。

47、活性的基本保证。实例实例：胰蛋白酶原的激活胰蛋白酶原的激活胰蛋白酶原胰蛋白酶原胰蛋白酶胰蛋白酶六肽六肽肠肠激激酶酶活性中心活性中心胰蛋白酶原的激活示意图胰蛋白酶原的激活示意图第七节第七节 维生素和辅酶维生素和辅酶一、一、维生素及其与辅酶的关系维生素及其与辅酶的关系 维生素（维生素（vitamin）维持机体正常生命活动不可缺少维持机体正常生命活动不可缺少的一类小分子有机化合物，人和动物不能合成它们，必须从的一类小分子有机化合物，人和动物不能合成它们，必须从食物中摄取。维生素可分为脂溶性（食物中摄取。维生素可分为脂溶性（A，D，K，E）和水溶）和水溶性两大类。当人体缺乏某种维生素时，则相应代谢受阻

48、，出性两大类。当人体缺乏某种维生素时，则相应代谢受阻，出现维生素缺乏症。现维生素缺乏症。多数水溶性维生素作为辅酶的主要成分多数水溶性维生素作为辅酶的主要成分，或本身就是辅，或本身就是辅酶参与体内代谢过程。酶参与体内代谢过程。二、二、重要的水溶性维生素及相应辅酶重要的水溶性维生素及相应辅酶重要的水溶性维生素及相应辅酶重要的水溶性维生素及相应辅酶 1 维生素维生素pp：尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸（：尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD+）尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADP+）2 维生素维生素B2：黄素单核苷酸（：黄素单核苷酸（FMN）黄素腺嘌呤二核苷酸（黄素腺嘌呤二核苷酸（FA

49、D）3 维生素维生素B1：焦磷酸硫胺素（：焦磷酸硫胺素（TTP）4 泛酸泛酸：辅酶辅酶 A（CoA）5 维生素维生素B6：磷酸吡哆醛、磷酸吡哆胺：磷酸吡哆醛、磷酸吡哆胺6 叶酸叶酸：四氢叶酸（四氢叶酸（FH4）7 生物素生物素8 维生素维生素C9 硫辛酸硫辛酸10 维生素维生素B12主要可溶性维生素和相应辅酶主要可溶性维生素和相应辅酶 维生素维生素 辅酶辅酶 功能功能1.B1(硫胺素硫胺素)TPP -酮酸氧化脱羧酮酸氧化脱羧2.B2(核黄素核黄素)FMN、FAD 氢载体氢载体3.PP 尼克酸（酰胺）尼克酸（酰胺）NAD+、NADP+氢载体氢载体4.泛酸（遍多酸）泛酸（遍多酸）CoASH 酰基载

50、体酰基载体5.B6 吡哆醇（醛、酸）吡哆醇（醛、酸）磷酸吡哆醇（醛）磷酸吡哆醇（醛）转氨、脱羧、消旋转氨、脱羧、消旋6.叶酸叶酸 FH4(THFA)一碳基团载体一碳基团载体7.生物素生物素 羧化辅酶羧化辅酶8.C（抗坏血酸）（抗坏血酸）氧化还原作用氧化还原作用9.硫辛酸硫辛酸 酰基载体、氢载体酰基载体、氢载体10.B12（氰钴氨素）（氰钴氨素）变位酶辅酶变位酶辅酶 一碳基团载体一碳基团载体 VB1（硫胺素）结构：辅酶形式：硫胺素焦磷酸（TPP)硫胺素+ATP Mg2+硫胺素激酶TPP+AMP功能功能：TPP是-酮酸脱羧酶、转酮酶、磷酸酮糖酶等的辅酶。TPP作为丙酮酸脱氢酶、-酮戊二酸脱氢酶及转