核酸代谢与蛋白质生物合成课件.ppt

1、第五章第五章 酶酶第一节第一节 酶是生物催化剂酶是生物催化剂一、酶的生物学意义一、酶的生物学意义酶是生物体内一类具有催化活性和特定空间构象酶是生物体内一类具有催化活性和特定空间构象的生物大分子，包括蛋白质和核酸。的生物大分子，包括蛋白质和核酸。酶的作用特点：酶的作用特点：1)酶极易受外界条件影响，容易变性失去催化活性。酶极易受外界条件影响，容易变性失去催化活性。2)酶的催化效率非常高酶的催化效率非常高3)酶具有高度的专一性。酶对所作用的物质（底物）具酶具有高度的专一性。酶对所作用的物质（底物）具有严格的选择性，一种酶只能作用于某一类或某一种有严格的选择性，一种酶只能作用于某一类或某一种特定的物

2、质。特定的物质。4)酶的催化活性是受到调节和控制的。酶的催化活性是受到调节和控制的。5)酶可以催化某些特异的化学反应，体内某些物质的合酶可以催化某些特异的化学反应，体内某些物质的合成只能通过酶促反应完成。成只能通过酶促反应完成。二、酶作用的专一性二、酶作用的专一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，以促进一定的化学变化，生成一定的产物。以促进一定的化学变化，生成一定的产物。受酶催化的化合物称为酶的受酶催化的化合物称为酶的底物底物或作用物。或作用物。酶对底物的专一性分为以下几种：酶对底物的专一性分为以下几种：1、立体化学专一性、立体化学专一性 2、非立

3、体化学专一性、非立体化学专一性（1）立体异构专一性）立体异构专一性（2）几何异构专一性）几何异构专一性（1）键专一性）键专一性（2）基团专一性）基团专一性（3）绝对专一性）绝对专一性1、立体化学专一性、立体化学专一性 立体化学专一性是从底物的立体化学专一性是从底物的立体化学性质立体化学性质来考来考虑的一种专一性。虑的一种专一性。（1）立体异构专一性：）立体异构专一性：当底物具有当底物具有立体异构体立体异构体时，酶只能作用于其中时，酶只能作用于其中的一种。的一种。例例1：L-氨基酸氧化酶只能催化氨基酸氧化酶只能催化L-氨基酸氧化氨基酸氧化HCNH2RCOOHH2OL-氨基酸氧化酶O2CH2COO

4、HROH2O2NH3例例2：精氨酸酶只能催化：精氨酸酶只能催化L-精氨酸水解精氨酸水解HCNH2(CH2)3COOHH2O精氨酸酶CNH2NH2ONHCNHNH2HCNH2(CH2)3COOHNH2（1）立体异构专一性：）立体异构专一性：底物没有不对称碳原子，产物含有不对称碳原底物没有不对称碳原子，产物含有不对称碳原子时，子时，底物受酶催化后只能得到一种立体异构底物受酶催化后只能得到一种立体异构体体。例如：丙酮酸受乳酸脱氢酶催化还原，只产生例如：丙酮酸受乳酸脱氢酶催化还原，只产生L-乳酸乳酸COCH3COOH乳酸脱氢酶CHCOOHCH3OHNADH+H+NAD+（2）几何异构专一性：）几何异构

5、专一性：有些有些酶对于顺反异构体只能作用于其中之一酶对于顺反异构体只能作用于其中之一，称为几何异构专一性。称为几何异构专一性。例如：延胡索酸酶催化延胡索酸（反丁烯二酸）例如：延胡索酸酶催化延胡索酸（反丁烯二酸）加水生成苹果酸。加水生成苹果酸。CHOOCC延胡索酸酶CH2COOHCHHO+H2OCOOHHHCOOH2、非立体化学专一性、非立体化学专一性如果一种酶不具有立体化学专一性，可以从底如果一种酶不具有立体化学专一性，可以从底物的物的化学键及其组成基团化学键及其组成基团来考虑专一性。来考虑专一性。如果以如果以A-B为底物，可以认为它是由三部分组为底物，可以认为它是由三部分组成的：成的：A、B

6、及它们之间的连接键。及它们之间的连接键。根据酶对它们的选择性程度将非立体化学专一根据酶对它们的选择性程度将非立体化学专一性分成三类：性分成三类：（1）键专一性）键专一性（2）基团专一性）基团专一性（3）绝对专一性）绝对专一性（1）键专一性）键专一性 在键专一性中，对酶来说，重要的是连接在键专一性中，对酶来说，重要的是连接A和和B的的键键必须正确。必须正确。例如：酯酶的作用键必须是酯键，而对构成酯例如：酯酶的作用键必须是酯键，而对构成酯键的酸、醇（或酚）没有严格要求。键的酸、醇（或酚）没有严格要求。（2）基团专一性）基团专一性 又称为相对专一性又称为相对专一性 具有基团专一性的酶除了要求有具有基

7、团专一性的酶除了要求有正确的化学键正确的化学键之外，还需要之外，还需要基团基团A和和B中一侧必须正确中一侧必须正确。例如：例如：胰蛋白酶胰蛋白酶水解肽键，肽键的羰基由精氨水解肽键，肽键的羰基由精氨酸或赖氨酸提供。酸或赖氨酸提供。NHCCR1HNCCOHR2HO（3）绝对专一性）绝对专一性 具有绝对专一性的酶要求底物的具有绝对专一性的酶要求底物的键和键和A、B都都必须严格正确必须严格正确，否则不能作用。，否则不能作用。例如脲酶只能催化尿素水解，而对其他物质不例如脲酶只能催化尿素水解，而对其他物质不作用，即使是衍生物也不可以。作用，即使是衍生物也不可以。酶作用专一性的机制酶作用专一性的机制 为解释

8、酶作用的专一性，为解释酶作用的专一性，Fischer曾经提出曾经提出“锁锁钥学说钥学说”，认为酶与底物之间的结构就像一把钥，认为酶与底物之间的结构就像一把钥匙插入到一把锁中去一样有严格的互补关系。匙插入到一把锁中去一样有严格的互补关系。Koshland提出提出“诱导契合诱导契合”学说：酶分子与底物的契学说：酶分子与底物的契合是动态的，当酶分子与合是动态的，当酶分子与底物接近时，酶蛋白受底底物接近时，酶蛋白受底物分子的诱导，其构象发物分子的诱导，其构象发生有利于同底物结合的变生有利于同底物结合的变化，酶与底物在此基础上化，酶与底物在此基础上互补契合，进行反应。互补契合，进行反应。三、酶的分类与命

9、名三、酶的分类与命名（一）酶的分类（一）酶的分类依据国际酶学委员会（依据国际酶学委员会（IEC）的规定，按照催化反应的类型可）的规定，按照催化反应的类型可分六大类：分六大类：（1）氧化还原酶类）氧化还原酶类(oxidoreductases)：催化氧化还原反应催化氧化还原反应（2）转移酶类）转移酶类(tranferases)：催化功能基团的转移反应：催化功能基团的转移反应（3）水解酶类）水解酶类(hydrolases)：催化水解的反应：催化水解的反应（4）裂合酶类）裂合酶类(lyases)：催化水、氨或二氧化碳的去除或加入：催化水、氨或二氧化碳的去除或加入（5）异构酶类）异构酶类(isomera

10、ses)：催化各种类型的异构作用：催化各种类型的异构作用（6）合成酶类）合成酶类(ligases)：催化消耗：催化消耗ATP的成键反应的成键反应（二）酶的命名（二）酶的命名1、习惯命名法、习惯命名法（1）一般采用）一般采用底物加反应类型底物加反应类型而命名，如蛋白而命名，如蛋白水解酶、乳酸脱氢酶、磷酸己糖异构酶等。水解酶、乳酸脱氢酶、磷酸己糖异构酶等。（2）对于）对于水解酶类，只用底物名称水解酶类，只用底物名称，如蔗糖酶、，如蔗糖酶、胆碱酯酶、蛋白酶等。胆碱酯酶、蛋白酶等。（3）有时在）有时在底物名称前面加上酶的来源底物名称前面加上酶的来源，如血，如血清谷氨酸清谷氨酸-丙酮酸转氨酶、唾液淀粉酶

11、等。丙酮酸转氨酶、唾液淀粉酶等。2、系统命名法、系统命名法 国际酶学委员会规定系统命名法，它包括国际酶学委员会规定系统命名法，它包括酶的酶的系统名称系统名称和和4个用数字分类的酶编号个用数字分类的酶编号。例如：例如：OCH2OHOHOHOHOHATP +ADP +OCH2OOHOHOHOHP ATP：葡萄糖磷酸转移酶：葡萄糖磷酸转移酶 E.C 2.7.1.1 E.C 表示按照国际酶学委员会的规定命名，表示按照国际酶学委员会的规定命名，第一个数字表示酶的分类（第一个数字表示酶的分类（2为转移酶类），为转移酶类），后面数之分别表示亚类、亚亚类及其编号。后面数之分别表示亚类、亚亚类及其编号。第二节第

12、二节 酶的结构与功能酶的结构与功能一、酶的化学组成一、酶的化学组成根据酶蛋白的特点和分子大小，酶可以分成三类根据酶蛋白的特点和分子大小，酶可以分成三类1、单体酶、单体酶 2、寡聚酶、寡聚酶3、多酶体系、多酶体系 只有一条多肽链。只有一条多肽链。如：核糖核酸酶、胰蛋白酶和溶菌酶等。如：核糖核酸酶、胰蛋白酶和溶菌酶等。多条多肽链组成，多肽链之间非共价键结合。多条多肽链组成，多肽链之间非共价键结合。几种酶彼此嵌合形成的复合体几种酶彼此嵌合形成的复合体根据酶的组成成份，将酶分成两类：根据酶的组成成份，将酶分成两类：（1）单纯酶）单纯酶（2）结合酶）结合酶（1）单纯酶）单纯酶由蛋白质构成；由蛋白质构成；

13、酶的活性仅仅决定于蛋白质的结构；酶的活性仅仅决定于蛋白质的结构；主要是一些水解酶类，例如淀粉酶、蛋白酶、主要是一些水解酶类，例如淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶、纤维素酶、脲酶等。脂肪酶、纤维素酶、脲酶等。（2）结合酶）结合酶酶结构中除了含有酶结构中除了含有蛋白质蛋白质之外，还含有之外，还含有非蛋白非蛋白组分；组分；大多数氧化还原酶类属于结合酶；大多数氧化还原酶类属于结合酶；起催化作用的蛋白质部分称为起催化作用的蛋白质部分称为酶蛋白酶蛋白，其他部，其他部分统称为分统称为辅助因子辅助因子，两者结合成完整的分子称，两者结合成完整的分子称为为全酶全酶。二、酶的辅助因子二、酶的辅助因子 体内酶的种类很多，而辅助

14、因子的种类却很少。体内酶的种类很多，而辅助因子的种类却很少。一种酶蛋白只能与一种辅助因子结合，一种酶蛋白只能与一种辅助因子结合，酶蛋白酶蛋白决定酶催化的专一性和高效性决定酶催化的专一性和高效性。一种辅助因子能与不同的酶蛋白结合，在酶促一种辅助因子能与不同的酶蛋白结合，在酶促反应中起传递氢、电子和某些化学基团的作用，反应中起传递氢、电子和某些化学基团的作用，辅助因子决定酶促反应的类型辅助因子决定酶促反应的类型。二、酶的辅助因子二、酶的辅助因子 按照辅助因子与酶蛋白结合的牢固程度，将酶按照辅助因子与酶蛋白结合的牢固程度，将酶的辅助因子分成两类：的辅助因子分成两类：（1）辅酶辅酶（2）辅基辅基 与酶

15、蛋白结合比较疏松（一般为非共价结合），可以用与酶蛋白结合比较疏松（一般为非共价结合），可以用透析的方法除去透析的方法除去 与酶蛋白结合牢固（一般为共价结合），不能用透析的与酶蛋白结合牢固（一般为共价结合），不能用透析的方法除去方法除去二、酶的辅助因子二、酶的辅助因子 按照辅助因子的化学本质，将酶的辅助因子分按照辅助因子的化学本质，将酶的辅助因子分成三类：成三类：（1）无机金属元素无机金属元素（2）小分子有机物小分子有机物（3）蛋白质辅酶蛋白质辅酶（一）无机离子对酶的作用（一）无机离子对酶的作用 有些酶本质是有些酶本质是金属蛋白质金属蛋白质，金属蛋白与酶蛋白，金属蛋白与酶蛋白牢固结合。牢固结合。

16、有些酶本身不含有金属离子，必须加入金属离有些酶本身不含有金属离子，必须加入金属离子才有活性，称为子才有活性，称为金属活化酶金属活化酶。（一）无机离子对酶的作用（一）无机离子对酶的作用 无机离子的作用主要有下面几个方面：无机离子的作用主要有下面几个方面：（1）维持酶分子的活性构象，甚至参与活性中心；）维持酶分子的活性构象，甚至参与活性中心；（2）通过本身的氧化还原传递电子；）通过本身的氧化还原传递电子；（3）将酶与底物连接起来；）将酶与底物连接起来；（4）所带电荷可以影响酶的活性。）所带电荷可以影响酶的活性。表表5-1 酶分子中含有或需要的无机元素举例酶分子中含有或需要的无机元素举例无机元素无机

17、元素酶酶无机元素无机元素酶酶Fe2+或或Fe 3+细胞色素细胞色素Ca2+淀粉酶淀粉酶（也需（也需Cl）Cu2+细胞色素氧细胞色素氧化酶化酶K+丙酮酸激酶丙酮酸激酶（也需（也需Mn2+或或Mg2+）Zn2+羧基肽酶羧基肽酶Na+质膜质膜ATP酶酶（也需（也需K+及及Mg2+）Mg2+己糖激酶己糖激酶Mo 3+黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化酶Mn2+精氨酸酶精氨酸酶Se谷胱甘肽过氧化物酶谷胱甘肽过氧化物酶（二）维生素与辅助因子的关系（二）维生素与辅助因子的关系B族维生素族维生素酶酶辅助因子形式辅助因子形式辅助因子的作用辅助因子的作用硫胺素硫胺素 酮酸酮酸 脱羧酶脱羧酶焦磷酸硫胺素焦磷酸硫胺素(LTPP)

18、酮酸氧化脱羧酮酸氧化脱羧酮基转移酮基转移硫辛酸硫辛酸 酮酸酮酸 脱氢酶系脱氢酶系二硫辛酸二硫辛酸酮酸氧化脱羧酮酸氧化脱羧泛酸泛酸乙酰化酶乙酰化酶辅酶辅酶A(CoA)转移酰基转移酰基核黄素核黄素(B2)各种黄酶各种黄酶黄素单核苷酸黄素单核苷酸(FMN)黄素腺嘌呤二核黄素腺嘌呤二核苷酸苷酸(FAD)传递氢原子传递氢原子（二）维生素与辅助因子的关系（二）维生素与辅助因子的关系B族维生素族维生素酶酶辅助因子形式辅助因子形式辅因子的作用辅因子的作用尼克酰胺尼克酰胺(PP)多种脱氢酶多种脱氢酶尼克酰胺腺嘌尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸呤二核苷酸(NAD+)尼克酰胺腺嘌尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷呤二核苷酸磷酸酸(NA

19、DP+)传递氢原子传递氢原子生物素生物素(H)羧化酶羧化酶生物素生物素传递传递CO2叶酸叶酸甲基转移酶甲基转移酶四氢叶酸四氢叶酸“一碳基团一碳基团”转移转移钴胺素钴胺素(B12)甲基转移酶甲基转移酶5-甲基钴胺素甲基钴胺素 5-脱氧腺苷钴脱氧腺苷钴胺素胺素甲基转移甲基转移吡哆醛吡哆醛(B6)转氨酶转氨酶磷酸吡哆醛磷酸吡哆醛转氨、脱羧、消转氨、脱羧、消旋反应旋反应（三）蛋白质类辅酶（三）蛋白质类辅酶 酶中某些蛋白质不起催化作用，但是也是酶活性酶中某些蛋白质不起催化作用，但是也是酶活性所必需的，称为蛋白质类辅酶。所必需的，称为蛋白质类辅酶。例如：硫氧还蛋白是核糖核苷酸还原酶的辅酶。例如：硫氧还蛋白

20、是核糖核苷酸还原酶的辅酶。三、酶的结构与功能三、酶的结构与功能（一）酶的活性中心和必需基团（一）酶的活性中心和必需基团 酶的活性中心酶的活性中心是是酶与底物结合酶与底物结合并且并且发挥催化作发挥催化作用用的部位，又称为活性部位。的部位，又称为活性部位。酶活性中心内的一些化学基团，是酶发挥催化酶活性中心内的一些化学基团，是酶发挥催化作用与底物直接作用的有效基团，称为作用与底物直接作用的有效基团，称为活性中活性中心内的必需基团心内的必需基团；酶活性中心外一些基团与维；酶活性中心外一些基团与维持整个分子的空间构象有关，这些基团称为持整个分子的空间构象有关，这些基团称为活活性中心外的必需基团性中心外的

21、必需基团。就功能而论，活性部位内的几个氨基酸侧链，就功能而论，活性部位内的几个氨基酸侧链，又可以分为又可以分为底物结合部位底物结合部位和和催化部位催化部位。图图5-3 胰凝乳蛋白酶活性部位示意图胰凝乳蛋白酶活性部位示意图（二）酶的活性中心与酶作用的专一性（二）酶的活性中心与酶作用的专一性 酶作用的专一性主要取决于酶活性中心的结构特酶作用的专一性主要取决于酶活性中心的结构特异性。异性。例如：胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶例如：胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶 胰蛋白酶水解酸性氨基酸（胰蛋白酶水解酸性氨基酸（Lys、His）羧基肽键）羧基肽键 胰凝乳蛋白酶水解芳香族氨基酸（胰凝乳蛋白酶水解芳香族氨基酸（Phe、Ty

22、r、Trp）羧基肽键。）羧基肽键。NHCCR1HNCCOHR2HOCOO-Asp（三）空间结构与催化活性（三）空间结构与催化活性 酶的活性不仅与一级结构有关，并且与其空间酶的活性不仅与一级结构有关，并且与其空间结构紧密相关，因为活性中心需要借助于一定结构紧密相关，因为活性中心需要借助于一定的空间结构才能得以维持。的空间结构才能得以维持。保持酶活性中心的空间结构是维持酶活性所必保持酶活性中心的空间结构是维持酶活性所必需的。需的。（四）酶原的激活（四）酶原的激活 某些酶在细胞中合成或初分泌时没有活性，这些没有活某些酶在细胞中合成或初分泌时没有活性，这些没有活性的酶的前身称为性的酶的前身称为酶原酶原

23、，使酶原转变成有活性的酶的作，使酶原转变成有活性的酶的作用称为用称为酶原激活酶原激活。酶原激活机制酶原激活机制主要是分子内主要是分子内肽链的一处或肽链的一处或多处断裂，同多处断裂，同时使分子构象时使分子构象发生一定程度发生一定程度的改变，从而的改变，从而形成酶活性中形成酶活性中心所必需的构心所必需的构象象。第三节第三节 酶的作用机制酶的作用机制一、一、酶能显著降低反应活化能酶能显著降低反应活化能 酶能显著降低活化能，所以表现出高度的催化效率。酶能显著降低活化能，所以表现出高度的催化效率。二、二、中间复合物学说与酶作用的过渡中间复合物学说与酶作用的过渡态态 由于酶与底物结合形成由于酶与底物结合形

24、成中间复合物中间复合物，导致酶分子，导致酶分子内的某些化学键发生极化呈现不稳定状态（内的某些化学键发生极化呈现不稳定状态（过渡过渡态态），大大降低了反应的活化能，加速反应的进），大大降低了反应的活化能，加速反应的进行。行。酶与底物结合形成中间复合物是一种酶与底物结合形成中间复合物是一种非共价结合非共价结合，依靠氢键、离子键、盐键和范德华力等次级键来依靠氢键、离子键、盐键和范德华力等次级键来维持。维持。SES PEE三、酶作用高效率的机制三、酶作用高效率的机制（一）底物的（一）底物的“趋近趋近”和和“定向定向”效应效应（二）底物变性和张力作用（二）底物变性和张力作用（三）共价催化作用（三）共价催

25、化作用（四）酸碱催化作用（四）酸碱催化作用（一）底物的（一）底物的“趋近趋近”和和“定向定向”效效应应“趋近趋近”效应是指效应是指A和和B两个底物分子结合在酶分子表两个底物分子结合在酶分子表面的某一狭小的局部区域，其反应基团相互靠近。面的某一狭小的局部区域，其反应基团相互靠近。酶可以使反应物在其表面对着特定的基团几何定向，酶可以使反应物在其表面对着特定的基团几何定向，即具有即具有“定向定向”效应。效应。这两种效应，使分子间的反应类似与分子内的反应。这两种效应，使分子间的反应类似与分子内的反应。（二）底物变形与张力作用（二）底物变形与张力作用 酶与底物结合后，使酶与底物结合后，使底物的敏感键发生

26、变形底物的敏感键发生变形。由于底物的诱导，酶分子的构象也会发生变化，由于底物的诱导，酶分子的构象也会发生变化，对底物产生对底物产生张力作用张力作用使底物扭曲。使底物扭曲。某些酶与底物结合形成反应活性很高的某些酶与底物结合形成反应活性很高的共价中共价中间产物间产物。亲电催化亲电催化 亲核催化剂给底物提供电子对，形成共价键亲核催化剂给底物提供电子对，形成共价键 组氨酸咪唑基、丝氨酸羟基、半胱氨酸的巯基组氨酸咪唑基、丝氨酸羟基、半胱氨酸的巯基 亲核催化亲核催化 亲电催化剂从底物中吸取一对电子。亲电催化剂从底物中吸取一对电子。（三）共价催化作用（三）共价催化作用（四）酸碱催化作用（四）酸碱催化作用 酶

27、分子中功能基团作为质子的受体与供体，起广酶分子中功能基团作为质子的受体与供体，起广义的酸碱催化作用。义的酸碱催化作用。如氨基、羧基、巯基、酚羟基及咪唑基等。如氨基、羧基、巯基、酚羟基及咪唑基等。影响酸碱催化速度的因素：影响酸碱催化速度的因素：（1）酸碱的强度）酸碱的强度（2）功能基提供质子或接受质子的速度）功能基提供质子或接受质子的速度四、核酶与抗体酶四、核酶与抗体酶（一）核酶（一）核酶 核酶是具有催化活性的核酶是具有催化活性的RNA 核酶的核酶的底物是底物是RNA分子分子 核酶的功能是核酶的功能是切割切割和和剪接剪接RNA分子分子（二）抗体酶（二）抗体酶 既有酶的活性又有抗体的活性的模拟酶既

28、有酶的活性又有抗体的活性的模拟酶第四节第四节 酶促反应的动力学酶促反应的动力学酶促反应动力学是讨论酶促反应动力学是讨论酶催化反应的速度酶催化反应的速度及及各种因各种因素对反应速度的影响素对反应速度的影响。影响酶促反应速度的因素有影响酶促反应速度的因素有温度、氢离子浓度、底温度、氢离子浓度、底物浓度、酶浓度、激活剂和抑制剂等物浓度、酶浓度、激活剂和抑制剂等。VVmVmKm123S图图5-10 底物浓度与酶促反应速度之间关系底物浓度与酶促反应速度之间关系一、一、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 第一段：一级反应第一段：一级反应 第二段：混合级反应第二段：混合级反应 第三段：零级

29、反应第三段：零级反应（一）米氏方程及其推导（一）米氏方程及其推导*米氏方程反映了底物浓度与酶米氏方程反映了底物浓度与酶促反应速度之间的定量关系，促反应速度之间的定量关系，式中式中Vmax为最大反应速度，为最大反应速度，S为底物浓度，为底物浓度，Km为米氏为米氏常数，常数，V为底物浓度不足以产为底物浓度不足以产生最大速度时的反反应速度。生最大速度时的反反应速度。*当底物浓度很小时，得到：当底物浓度很小时，得到：*当底物浓度很大时，得到当底物浓度很大时，得到：maxSKmSVVKmVVmax maxVV （二）米氏常数（二）米氏常数（Km）的意义）的意义 米氏常数米氏常数Km为酶促反应速度达到最大

30、反应速度一为酶促反应速度达到最大反应速度一半时的底物浓度。半时的底物浓度。单位是单位是mol/L 是是酶的特征性常数酶的特征性常数 当当pH、温度和离子强度等因素不变时，、温度和离子强度等因素不变时，Km恒定。恒定。Km值的范围一般在值的范围一般在10-710-1 mol/L之间之间（二）米氏常数（二）米氏常数（Km）的应用）的应用（1）同一种酶如果有几种底物，就有几个）同一种酶如果有几种底物，就有几个Km值，值，其中其中Km值最小的底物称为该酶的值最小的底物称为该酶的最适底物最适底物或或天然底物。天然底物。Km值越小，表明酶对底物的亲合值越小，表明酶对底物的亲合力越大。力越大。（2）已知某一

31、种酶的）已知某一种酶的Km值，可以计算在某一底值，可以计算在某一底物浓度下，反应速度相当于物浓度下，反应速度相当于Vmax的百分率。的百分率。max%75max4333maxVVKmKmKmVV （二）米氏常数（二）米氏常数（Km）的应用）的应用（3）在测定酶的活性时，一般）在测定酶的活性时，一般S需要在需要在Km值的值的10倍以上。倍以上。（4）催化可逆反应的酶，对正逆两向底物的）催化可逆反应的酶，对正逆两向底物的Km值不同。值不同。（5）当一系列不同的酶催化一个代谢过程的链）当一系列不同的酶催化一个代谢过程的链锁反应时，可以通过确定酶的锁反应时，可以通过确定酶的Km值的底物值的底物浓度寻找

32、限速步骤。浓度寻找限速步骤。ACB10-2 10-3 10-4 D（二）米氏常数（二）米氏常数（Km）的应用）的应用（6）了解酶的）了解酶的Km值及其底物在细胞中的浓度可以值及其底物在细胞中的浓度可以推测酶在细胞内是否受到底物浓度的调节。推测酶在细胞内是否受到底物浓度的调节。（7）测定不同抑制剂对酶）测定不同抑制剂对酶Km和和Vmax的影响，可的影响，可以区别抑制剂的类型。以区别抑制剂的类型。（三）米氏常数的求法（三）米氏常数的求法1、Lineweaver Burk方程（方程（双倒数作图法双倒数作图法）maxSKmSVV max1)1(maxmax1VSVKmSVSKmV 1/V1/Vmax-

33、1/Km斜率斜率=Km/Vmax1/S图图5-11 双倒数双倒数(Lineweaver Burk)作图法作图法2、Hanes作图法作图法maxSKmSVV max1maxKmSSVVV max1)1(max1VSVKmV S/VKm/Vmax-Km斜率斜率=1/VmaxS图图5-12 Hanes 作图法作图法二、二、pH的影响与最适的影响与最适pH 酶表现最大活力时的酶表现最大活力时的pH称为酶的称为酶的最适最适pH pH对酶反应速度的影响主要原因：对酶反应速度的影响主要原因：影响酶和底物的解离影响酶和底物的解离 影响酶分子的构象影响酶分子的构象三、温度的影响与最适温度三、温度的影响与最适温度

34、 倒倒U型曲线型曲线 某一温度时，酶促反应某一温度时，酶促反应速度最大，称为酶的速度最大，称为酶的最最适温度适温度。酶的最适温度与底物浓酶的最适温度与底物浓度、度、pH、离子强度和保、离子强度和保温时间等多种因素有关。温时间等多种因素有关。四、酶浓度的影响四、酶浓度的影响 一定条件下，酶浓度与反应速度成正比。一定条件下，酶浓度与反应速度成正比。速度速度酶浓度酶浓度图图5-15 反应速度与酶浓度的关系反应速度与酶浓度的关系五、激活剂的影响五、激活剂的影响 能够提高酶的活性，加速酶促反应进行的物质能够提高酶的活性，加速酶促反应进行的物质称为称为酶的激活剂。酶的激活剂。无机离子：无机离子：Na2+、

35、K2+、Ca2+、Mg2+、Cl-等等 小分子物质：维生素小分子物质：维生素C、半胱氨酸、还原型谷胱甘、半胱氨酸、还原型谷胱甘肽等，对巯基酶具有激活作用。肽等，对巯基酶具有激活作用。能够除去抑制剂的物质：能够除去抑制剂的物质：EDTA 激活剂的作用是相对的激活剂的作用是相对的六、抑制剂的影响六、抑制剂的影响 酶分子中酶分子中必需基团必需基团（主要是指酶活性中心上的（主要是指酶活性中心上的一些基团）的性质受到某些化学物质的影响而一些基团）的性质受到某些化学物质的影响而发生改变，导致发生改变，导致酶活性的降低或丧失酶活性的降低或丧失，称为，称为抑抑制作用。制作用。能够对酶起抑制作用的物质称为能够对

36、酶起抑制作用的物质称为酶抑制剂酶抑制剂。抑制剂对酶有一定的选择性。抑制剂对酶有一定的选择性。（一）不可逆抑制（一）不可逆抑制（二）可逆抑制（二）可逆抑制（一）不可逆抑制（一）不可逆抑制抑制剂与酶的必需基团以共价键结合而引起酶抑制剂与酶的必需基团以共价键结合而引起酶活性丧失，不能用透析、超滤等物理方法除去活性丧失，不能用透析、超滤等物理方法除去抑制剂而恢复酶活力。抑制剂而恢复酶活力。抑制作用随抑制剂浓度增加而逐渐增加。抑制作用随抑制剂浓度增加而逐渐增加。1、非专一性不可逆抑制、非专一性不可逆抑制2、专一性不可逆抑制、专一性不可逆抑制1 1、非专一性不可逆抑制、非专一性不可逆抑制 抑制剂与酶分子中

37、一类或几类基团作用，无论抑制剂与酶分子中一类或几类基团作用，无论必需基团与否，都进行共价结合。必需基团与否，都进行共价结合。酶SSPb +COONaHCHCSHSHCOONa酶SHSH+COONaHCHCSCOONaPb酶SHSH+Pb2+(Hg2+或Cu2+)酶SSPb(或Hg、Cu)+2H+1 1、专一性不可逆抑制、专一性不可逆抑制 抑制剂专一作用于酶的活性中心或其必需基团，抑制剂专一作用于酶的活性中心或其必需基团，进行共价结合，从而抑制酶的活性进行共价结合，从而抑制酶的活性POR1OR2OX有机磷杀虫剂磷酰化胆碱酯酶胆碱酯酶+HOEPOR1OR2OOE胆碱酯酶磷酰化PAM解磷定(PAM)

38、磷酰化胆碱酯酶POR1OR2OOE+N+HCCH3NOHN+HCCH3NPOOR1OR2O+E-OH（二）可逆抑制（二）可逆抑制 抑制剂与酶非共价结合引起酶活性丧失或降低，抑制剂与酶非共价结合引起酶活性丧失或降低，可以用透析等物理方法除去抑制剂，恢复酶的可以用透析等物理方法除去抑制剂，恢复酶的活性。活性。分三类：分三类：（1）竞争性抑制）竞争性抑制（2）非竞争性抑制）非竞争性抑制（3）反竞争性抑制）反竞争性抑制1、竞争性抑制、竞争性抑制 抑制剂和底物对酶的结合有竞争作用抑制剂和底物对酶的结合有竞争作用酶酶底物底物酶酶ab竞争性抑制剂竞争性抑制剂竞争性抑制竞争性抑制的动力学特点：的动力学特点：（

39、1）I存在时，存在时，Km增大，增大，Vmax不变，不变，KmVmax增增大大（2）Kmapp随着随着I增大而增大增大而增大（3）抑制程度与）抑制程度与I成正比，与成正比，与S成反比。成反比。图图5-17 竞争性抑制动力学图竞争性抑制动力学图a、S对对V作图作图 b、Lineweaver Burk双倒数作图双倒数作图VKmSKmapp无无I有有I1/V1/V-1/Km斜率斜率=Km/Vmax1/S-1/Km(1+I/Ki)斜率斜率=Km/Vmax1(1+I/Ki)无无I有有I竞争性抑制的典型例子竞争性抑制的典型例子I：丙二酸对琥珀酸脱氢酶的抑制丙二酸对琥珀酸脱氢酶的抑制CHOOCC琥珀酸脱氢酶

40、CH2COOHCH2COOHHHCOOHFADFADH2CH2COOHCOOH竞争性抑制的典型例子竞争性抑制的典型例子II：磺胺类药物：磺胺类药物二氢蝶呤啶对氨基苯甲酸谷氨酸二氢叶酸合成酶二氢叶酸二氢叶酸还原酶四氢叶酸磺胺类抑制H2NSO2NHRNNH2NCH2NH2OCH3OCH3OCH3TMP抑制NNH2NOHHNNCH2NHCONH CHCOOHCH2CH2COOH2、非竞争性抑制、非竞争性抑制 底物与和抑制剂与酶的结合互不相关底物与和抑制剂与酶的结合互不相关 抑制剂可以与游离的酶结合，也可以与酶抑制剂可以与游离的酶结合，也可以与酶-底底物复合物结合，但是不能释放出产物物复合物结合，但是

41、不能释放出产物酶酶底物底物a非竞争性非竞争性抑制剂抑制剂酶酶底物底物cVKmSKmapp无无I有有I1/V1/Vmax-1/Km斜率斜率=Km/Vmax1/S-1/Vmax(1+I/Ki)斜率斜率=Km/Vmax1(1+I/Ki)无无I有有I图图5-17 非竞争性抑制动力学图非竞争性抑制动力学图a、S对对V作图作图 b、Lineweaver Burk双倒数作图双倒数作图非竞争性抑制非竞争性抑制的动力学特点：的动力学特点：（1）I存在时，存在时，Km不变，不变，Vmax减小，减小，KmVmax增大增大（2）Vmaxapp随着随着I增大而减小增大而减小（3）抑制程度与）抑制程度与I成正比，与成正比

42、，与S无关无关3、反竞争性抑制、反竞争性抑制 抑制剂不与游离的酶结合，与酶抑制剂不与游离的酶结合，与酶-底物复合物底物复合物结合，不能释放出产物结合，不能释放出产物反竞争性抑制的动力学特点：反竞争性抑制的动力学特点：（1）I存在时，存在时，Km和和Vmax都减小，都减小，KmVmax不变不变（2）Kmapp 和和Vmaxapp随着随着I增大而减小增大而减小（3）抑制程度与）抑制程度与I成正比，与成正比，与S成正比成正比图图5-17 反竞争性抑制动力学图反竞争性抑制动力学图a、S对对V作图作图 b、Lineweaver Burk双倒数作图双倒数作图VKmSKmapp无无I有有I1/V1/Vmax

43、-1/Km斜率斜率=Km/Vmax1/S-1/Vmax(1+I/Ki)无无I有有I-1/Km(1+I/Ki)表表5-3 三类抑制作用的动力学比较三类抑制作用的动力学比较抑制种类抑制种类Lineweaver-Burk作图法作图法表观表观Vmax(Vmaxapp)表观表观Km(Kmapp)斜率斜率纵轴纵轴截距截距横轴横轴截距截距直线直线交点交点无无Km Vmax1Vmax1KmVmaxKm竞争性抑竞争性抑制作用制作用增大增大不变不变减小减小纵轴纵轴不变不变增大增大非竞争性非竞争性抑制作用抑制作用增大增大增大增大不变不变横轴横轴减小减小不变不变反竞争性反竞争性抑制作用抑制作用不变不变增大增大增大增大

44、无交点无交点减小减小减小减小（三）过渡态类似物（三）过渡态类似物 某种类似于一个酶促反应中底物的过渡态的物某种类似于一个酶促反应中底物的过渡态的物质是酶的有效抑制剂，这种物质称为过渡态类质是酶的有效抑制剂，这种物质称为过渡态类似物。似物。自杀底物自杀底物 专一性不可逆抑制剂在与酶作用的时候，通过专一性不可逆抑制剂在与酶作用的时候，通过酶的催化作用，其中某一基团被活化，使抑制酶的催化作用，其中某一基团被活化，使抑制剂与酶发生共价结合从而抑制酶的活性，如同剂与酶发生共价结合从而抑制酶的活性，如同酶的自杀，这类抑制剂称为自杀底物。酶的自杀，这类抑制剂称为自杀底物。第六节第六节 重要的酶类重要的酶类一

45、、寡聚酶一、寡聚酶二、同工酶二、同工酶三、诱导酶三、诱导酶四、调节酶四、调节酶一、寡聚酶一、寡聚酶 有有两个以上亚基组成两个以上亚基组成的，的，具有催化活性具有催化活性的酶称的酶称为寡聚酶。为寡聚酶。分子量分子量35,000至几百万以上至几百万以上 可以含有可以含有60个亚基个亚基 意义：意义：不同功能的亚基协调配合行使功能。不同功能的亚基协调配合行使功能。亚基聚合与解聚是代谢调节的重要方式之一。亚基聚合与解聚是代谢调节的重要方式之一。分类：分类：含有相同亚基的寡聚酶含有相同亚基的寡聚酶 含有不同亚基的寡聚酶含有不同亚基的寡聚酶1、含有相同亚基的寡聚酶、含有相同亚基的寡聚酶 组成寡聚酶的所有亚

46、基一级结构都是相同的组成寡聚酶的所有亚基一级结构都是相同的 例如：例如：鼠肝苹果酸脱氢酶含有鼠肝苹果酸脱氢酶含有2个亚基个亚基 酵母己糖激酶含有酵母己糖激酶含有4个亚基个亚基 大肠杆菌谷氨酰胺合成酶含有大肠杆菌谷氨酰胺合成酶含有12个亚基个亚基2、含有不同亚基的寡聚酶、含有不同亚基的寡聚酶（1）双功能寡聚酶）双功能寡聚酶（2）含有底物载体亚基的寡聚酶）含有底物载体亚基的寡聚酶（1）双功能寡聚酶）双功能寡聚酶 两个亚基行使不同的催化功能，只有亚基聚合两个亚基行使不同的催化功能，只有亚基聚合在一起时，才能完成反应，释放产物。在一起时，才能完成反应，释放产物。例如：色氨酸合成酶中，蛋白例如：色氨酸合

47、成酶中，蛋白A含有一个含有一个亚亚基，蛋白基，蛋白B中含有两个中含有两个亚基。亚基。吲哚甘油磷酸蛋白A吲哚3-磷酸甘油醛吲哚L-丝氨酸L-色氨酸蛋白B+吲哚甘油磷酸色氨酸合成酶3-磷酸甘油醛L-丝氨酸L-色氨酸+（2）含有底物载体亚基的寡聚酶）含有底物载体亚基的寡聚酶 酶中有专一性运载底物的亚基酶中有专一性运载底物的亚基 例如大肠杆菌乙酰辅酶例如大肠杆菌乙酰辅酶A羧化酶，由三个部分组成：羧化酶，由三个部分组成：两个有催化活性生物素羧化酶和转乙酰基酶，一两个有催化活性生物素羧化酶和转乙酰基酶，一个具有专一性的生物素羧基载体（个具有专一性的生物素羧基载体（BCCP）Pi+CO2BCCP生物素羧化酶

48、+BCCPCO2ATPADPCO2BCCP转酰基酶+BCCPRHRCOOH二、同工酶二、同工酶 能够催化相同的化学反应，但是分子结构不同能够催化相同的化学反应，但是分子结构不同的一类酶。的一类酶。由两个以上亚基聚合而成，其分子结构不同在由两个以上亚基聚合而成，其分子结构不同在于所含有的亚基组合情况不同。于所含有的亚基组合情况不同。例如例如乳酸脱氢酶乳酸脱氢酶LDHCOCH3COOH乳酸脱氢酶CHCOOHCH3OHNADH+H+NAD+乳酸脱氢酶乳酸脱氢酶LDH 五种同工酶五种同工酶 四个亚基四个亚基 H亚基亚基M亚基亚基原点原点 LDH5M4(心肌心肌)LDH4M3HLDH3M2H2LDH1H

49、4(骨骼肌骨骼肌)LDH2MH3三、诱导酶三、诱导酶 细胞中加入特定诱导物质而产生的酶。细胞中加入特定诱导物质而产生的酶。诱导物往往是酶的底物或底物类似物。诱导物往往是酶的底物或底物类似物。例如：例如：大肠杆菌半乳糖苷酶大肠杆菌半乳糖苷酶 苯巴比妥药物代谢酶苯巴比妥药物代谢酶四、调节酶四、调节酶 调节酶的催化活力可以因为与调节剂结合而改变调节酶的催化活力可以因为与调节剂结合而改变 酶分子中有活性区和调节区酶分子中有活性区和调节区（一）共价调节酶（一）共价调节酶（二）变构酶（二）变构酶（一）共价调节酶（一）共价调节酶 调节剂通过共价键与酶分子结合，以增、减分调节剂通过共价键与酶分子结合，以增、减

50、分子上的基团从而调节酶的活性状态与非活性状子上的基团从而调节酶的活性状态与非活性状态之间的相互转化。态之间的相互转化。糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶磷酸化酶a+ATP磷酸化酶激酶磷酸化酶bADP+磷酸化酶a+H2O磷酸化酶磷酸酶磷酸化酶bH3PO4+主要的化学修饰类型主要的化学修饰类型1.磷酸化去磷酸化磷酸化去磷酸化2.乙酰化去乙酰化乙酰化去乙酰化3.腺苷化去腺苷化腺苷化去腺苷化4.尿苷酰化去尿苷酰化尿苷酰化去尿苷酰化5.甲基化去甲基化甲基化去甲基化6.SSSH（二）变构酶（二）变构酶概念：概念：又叫又叫别构酶别构酶，是，是寡聚酶寡聚酶。酶分子中除了有可以。酶分子中除了有可以结合结合底物的活性中心底