第三章酶-生物化学与分子生物学教研室课件.ppt

1、目目 录录Enzyme第第 三三 章章 酶酶目目 录录J.B.Sumner目目 录录四膜虫的四膜虫的rRNA前体能在完全没有蛋前体能在完全没有蛋白质的情况下进行自我加工，发现白质的情况下进行自我加工，发现 Thomas Cech University of Colorado at Boulder,USA 目目 录录酶的概念酶的概念n酶是一类由活细胞产生的，酶是一类由活细胞产生的，对其特异底物对其特异底物具有高效催化作用的具有高效催化作用的蛋白质。蛋白质。目目 录录第二节第二节 酶的工作原理酶的工作原理第第 四四 节节 酶酶 的的 调调 节节第五节第五节 酶的命名与分类酶的命名与分类目目 录录目

2、目 录录酶的不同形式酶的不同形式目目 录录寡聚酶寡聚酶：（己糖激酶、（己糖激酶、3磷酸甘油醛脱氢酶等）磷酸甘油醛脱氢酶等）多酶体系多酶体系：多酶复合体目目 录录目目 录录一、一、酶的分子组成酶的分子组成蛋白质部分：酶蛋白蛋白质部分：酶蛋白 (apoenzyme)辅助因子辅助因子(cofactor)金属离子金属离子小分子有机化合物小分子有机化合物全酶全酶(holoenzyme)(simple enzyme)目目 录录 金属离子的作用金属离子的作用稳定酶的构象；稳定酶的构象；参与催化反应，传递电子；参与催化反应，传递电子；在酶与底物间起桥梁作用；在酶与底物间起桥梁作用；中和阴离子，降低反应中的静电

3、斥力等。中和阴离子，降低反应中的静电斥力等。金属酶金属酶(metalloenzyme)金属离子与酶结合紧密，提取过程中不易丢失（如羧基肽酶）金属离子与酶结合紧密，提取过程中不易丢失（如羧基肽酶）金属激活酶金属激活酶(metal-activated enzyme)金属离子为酶的活性所必需，与酶的结合不甚紧密。（己糖激酶）金属离子为酶的活性所必需，与酶的结合不甚紧密。（己糖激酶）n小分子有机化合物小分子有机化合物的作用的作用u在反应中起运载体的作用，传递电子、质子或在反应中起运载体的作用，传递电子、质子或其它基团。其它基团。目目 录录小分子有机化合物在催化中的作用小分子有机化合物在催化中的作用尼克

4、酰胺（维生素尼克酰胺（维生素PP之一）之一）尼克酰胺（维生素尼克酰胺（维生素PP之一）之一）维生素维生素B2（核黄素）（核黄素）维生素维生素B2（核黄素）（核黄素）维生素维生素B1（硫胺素）（硫胺素）泛酸泛酸硫辛酸硫辛酸维生素维生素B12生物素生物素吡哆醛（维生素吡哆醛（维生素B6之一）之一）叶酸叶酸NAD+（尼克酰胺腺嘌呤二核（尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸，辅酶苷酸，辅酶I）NADP+（尼克酰胺腺嘌呤二核（尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸，辅酶苷酸磷酸，辅酶II）FMN（黄素单核苷酸）（黄素单核苷酸）FAD（黄素腺嘌呤二核苷酸）（黄素腺嘌呤二核苷酸）TPP（焦磷酸硫胺素）（焦磷酸硫胺素）辅酶辅酶A（Co

5、A）硫辛酸硫辛酸钴胺素辅酶类钴胺素辅酶类生物素生物素磷酸吡哆醛磷酸吡哆醛四氢叶酸四氢叶酸氢原子（质子）氢原子（质子）醛基醛基酰基酰基烷基烷基二氧化碳二氧化碳氨基氨基甲基、甲烯基、甲基、甲烯基、甲炔基、甲酰基甲炔基、甲酰基等一碳单位等一碳单位所含的维生素所含的维生素名名称称小分子有机化合物小分子有机化合物(辅辅 酶酶 或或 辅辅 基基)转移的基团转移的基团尼克酰胺（维生素尼克酰胺（维生素PP之一）之一）尼克酰胺（维生素尼克酰胺（维生素PP之一）之一）维生素维生素B2（核黄素）（核黄素）维生素维生素B2（核黄素）（核黄素）维生素维生素B1（硫胺素）（硫胺素）泛酸泛酸硫辛酸硫辛酸维生素维生素B12生

6、物素生物素吡哆醛（维生素吡哆醛（维生素B6之一）之一）叶酸叶酸NAD+（尼克酰胺腺嘌呤二核（尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸，辅酶苷酸，辅酶I）NADP+（尼克酰胺腺嘌呤二核（尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸，辅酶苷酸磷酸，辅酶II）FMN（黄素单核苷酸）（黄素单核苷酸）FAD（黄素腺嘌呤二核苷酸）（黄素腺嘌呤二核苷酸）TPP（焦磷酸硫胺素）（焦磷酸硫胺素）辅酶辅酶A（CoA）硫辛酸硫辛酸钴胺素辅酶类钴胺素辅酶类生物素生物素磷酸吡哆醛磷酸吡哆醛四氢叶酸四氢叶酸氢原子（质子）氢原子（质子）醛基醛基酰基酰基烷基烷基二氧化碳二氧化碳氨基氨基甲基、甲烯基、甲基、甲烯基、甲炔基、甲酰基甲炔基、甲酰基等一碳单位等一碳单位

7、所含的维生素所含的维生素名名称称小分子有机化合物小分子有机化合物(辅辅 酶酶 或或 辅辅 基基)转移的基团转移的基团目目 录录*酶蛋白和辅助因子在催化反应中的作用酶蛋白和辅助因子在催化反应中的作用目目 录录辅助因子分类辅助因子分类（按其（按其与酶蛋白结合的紧密程度与酶蛋白结合的紧密程度）辅酶辅酶(coenzyme):与酶蛋白结合与酶蛋白结合疏松，可用疏松，可用透析或超滤的透析或超滤的方法除去。方法除去。辅基辅基(prosthetic group):与酶蛋白结合与酶蛋白结合紧密，不能用紧密，不能用透析或超透析或超滤的方法除去滤的方法除去。目目 录录二、酶的活性中心二、酶的活性中心目目 录录目目

8、录录结合基团结合基团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目目 录录酶酶必需基团必需基团非必需基团非必需基团活性中心活性中心活性中心外基团活性中心外基团结合基团结合基团催化基团催化基团目目 录录活性中心外活性中心外必需基团必需基团结合基团结合基团催化基团催化基团活性中心必需基团活性中心必需基团底物底物肽链肽链活性中心活性中心目目 录录一些酶活性中心的氨基酸残基一些酶活性中心

9、的氨基酸残基目目 录录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中。形成的裂隙中。目目 录录三、三、同工酶同工酶*定义定义同工酶同工酶(isoenzyme)是指催化相同的是指催化相同的化学反应，而酶蛋白的分子结构理化性化学反应，而酶蛋白的分子结构理化性质乃至免疫学性质不同的一组酶。质乃至免疫学性质不同的一组酶。目目 录录乳酸脱氢酶的同工酶乳酸脱氢酶的同工酶目

10、目 录录乳酸脱氢酶同工酶的不同生理功能乳酸脱氢酶同工酶的不同生理功能心肌心肌骨骼肌骨骼肌丙酮酸丙酮酸葡萄糖葡萄糖ATP+CO2+H2O乳酸乳酸LDH5LDH1糖无氧酵解糖无氧酵解目目 录录*生理及临床意义生理及临床意义在代谢调节上起在代谢调节上起着重要的作用；着重要的作用；用于解释发育过用于解释发育过程中阶段特有的代谢程中阶段特有的代谢特征；特征；同工酶谱的改变同工酶谱的改变有助于对疾病的诊断；有助于对疾病的诊断；同工酶可以作为同工酶可以作为遗传标志，用于遗传遗传标志，用于遗传分析研究。分析研究。心肌梗死和肝病病人血清心肌梗死和肝病病人血清LDHLDH同工酶谱的变化同工酶谱的变化1 1酶酶活活

11、性性心肌梗死酶谱心肌梗死酶谱正常酶谱正常酶谱肝病酶谱肝病酶谱2 23 34 45 5目目 录录第二节第二节 酶的工作原理酶的工作原理目目 录录目目 录录一、一、酶促反应的特点酶促反应的特点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1081020倍，倍，比一般催化剂高比一般催化剂高1071013倍。倍。酶的催化不需要较高的反应温度。酶的催化不需要较高的反应温度。酶和一般催化剂加速反应的机理都是降低反应的酶和一般催化剂加速反应的机理都是降低反应的活化能活化能(activation energy)。酶比一般催化剂更有。酶比一般催化剂更有效地降低反应的活化能。效地降低反应的活化能。目

12、目 录录酶与一般催化剂催化效率的比较酶与一般催化剂催化效率的比较底物底物 催化剂催化剂 反应温度反应温度 反应速度常数反应速度常数脲素脲素 H+62 7.4 10-7 脲酶脲酶 21 5.0 106过氧化氢过氧化氢 Fe 2+22 56 过氧化氢酶过氧化氢酶 22 3.5 107 目目 录录反应总能量改变反应总能量改变 非催化反应活化能非催化反应活化能 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 能能量量 反反 应应 过过 程程 底物底物 产物产物 酶促反应活化能的改变酶促反应活化能的改变 活化能活化能：底物分子从初态转变到活化态所需的能量底物分子从初

13、态转变到活化态所需的能量。目目 录录过氧化氢分解反应所需活化能过氧化氢分解反应所需活化能目目 录录一种酶仅作用于一种或一类化合物，或一种酶仅作用于一种或一类化合物，或一定的化学键，催化一定的化学反应并生成一定的化学键，催化一定的化学反应并生成一定的产物。酶的这种特性称为酶的特异性一定的产物。酶的这种特性称为酶的特异性或专一性或专一性。*酶的特异性酶的特异性(specificity)（二）酶促反应具有高度的特异性（二）酶促反应具有高度的特异性目目 录录根据酶对其底物结构选择的严格程度不同，根据酶对其底物结构选择的严格程度不同，酶的特异性可大致分为以下酶的特异性可大致分为以下3 3种类型：种类型：

14、CONH2NH2H2O脲脲酶酶CO2 +2NH3CONH2NHCH3H2O脲脲酶酶X目目 录录A BR1COOR2+H2O酯酯酶酶R1COOH +R2OH酶对所作用的键及键一侧的基团的选择性，酶对所作用的键及键一侧的基团的选择性，A B 或或 A B如如-D-D-葡萄糖苷酶葡萄糖苷酶 OCH2OHOHOHOOHR目目 录录D-，L-立体异构专一性立体异构专一性 几何异构专一性几何异构专一性 CCHHHOOCCOOH+H2O延延胡胡索索酸酸水水化化酶酶CH2COOHCHOHCOOHL平果酸平果酸反丁烯二酸反丁烯二酸目目 录录（三）（三）酶促反应的可调节性酶促反应的可调节性 对酶生成与降解量的调节

15、对酶生成与降解量的调节 酶催化效力的调节酶催化效力的调节 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。其中包不断变化的内外环境和生命活动的需要。其中包括三方面的调节。括三方面的调节。目目 录录锁钥学说锁钥学说（lock and Key theory）：1894年年 Fischer 提出认为整个酶分子的提出认为整个酶分子的天然构象是具有刚性结构的，酶表面具天然构象是具有刚性结构的，酶表面具有特定的形状。酶与底物的结合如同一有特定的形状。酶与底物的结合如同一把钥匙对一把锁

16、一样。把钥匙对一把锁一样。二、酶促反应的机理二、酶促反应的机理目目 录录（一）酶（一）酶-底物复合物的形成与诱导契合假说底物复合物的形成与诱导契合假说*诱导契合假说诱导契合假说(induced-fit hypothesis)酶底物复合物酶底物复合物 E+S E+P ES 酶与底物相互接近时，其结构相互诱导、酶与底物相互接近时，其结构相互诱导、相互变形和相互适应，进而相互结合。这一过相互变形和相互适应，进而相互结合。这一过程称为酶程称为酶-底物结合的诱导契合假说底物结合的诱导契合假说目目 录录目目 录录目目 录录羧肽酶的诱导契合模式羧肽酶的诱导契合模式 底物底物目目 录录（二）酶促反应的机制（二

17、）酶促反应的机制 1.邻近效应邻近效应(proximity effect)与定向排列与定向排列(orientation arrange)2.多元催化多元催化(multielement catalysis)3.表面效应表面效应(surface effect)目目 录录根据酶的组成成分根据酶的组成成分根据酶蛋白的特点和分子大小根据酶蛋白的特点和分子大小单纯酶单纯酶结合酶结合酶酶蛋白酶蛋白辅助因子辅助因子与酶蛋白结合程度与酶蛋白结合程度化学本质化学本质单体酶单体酶寡聚酶寡聚酶多酶体系、多功能酶多酶体系、多功能酶酶的组成酶的组成目目 录录酶酶必需基团必需基团非必需基团非必需基团活性中心活性中心活性中心

18、外基团活性中心外基团结合基团结合基团催化基团催化基团目目 录录目目 录录目目 录录 研究一种因素的影响时，其余各因素均恒定。研究一种因素的影响时，其余各因素均恒定。目目 录录一、底物浓度对反应速度的影响一、底物浓度对反应速度的影响研究前提研究前提v 在其他因素不变的情况下，底物浓度对反应在其他因素不变的情况下，底物浓度对反应速度的影响呈速度的影响呈矩形双曲线关系矩形双曲线关系。目目 录录当底物浓度较低时当底物浓度较低时反应速度与底物浓度成正比；反反应速度与底物浓度成正比；反应为一级反应。应为一级反应。目目 录录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；反应反应速度不再成正比

19、例加速；反应为混合级反应。为混合级反应。目目 录录目目 录录当底物浓度高达一定程度当底物浓度高达一定程度反应速度不再增加，达最大速度；反应速度不再增加，达最大速度；反应为零级反应反应为零级反应目目 录录目目 录录（一）米曼氏方程式（一）米曼氏方程式酶促反应模式酶促反应模式中间产物学说中间产物学说E+S k1k2k3ESE+P目目 录录S：底物浓度底物浓度V：不同不同S时的反应速度时的反应速度Vmax：最大反应速度最大反应速度(maximum velocity)m：米氏常数米氏常数(Michaelis constant)VmaxS Km+S 目目 录录米曼氏方程式推导基于三个假设：米曼氏方程式推

20、导基于三个假设：1.反应处于初速度阶段产物生成很少，逆反应可反应处于初速度阶段产物生成很少，逆反应可不预考虑。不预考虑。2.S的总浓度远远大于的总浓度远远大于E的总浓度，因此在反应的的总浓度，因此在反应的初始阶段，初始阶段，S的浓度可认为不变即的浓度可认为不变即SS0。3.处于处于 E与与S形成形成ES复合物的反应是快速平衡反应，而复合物的反应是快速平衡反应，而ES分解为分解为E及及P的反应为慢反应，反应速度取决于慢的反应为慢反应，反应速度取决于慢反应即反应即 Vk3ES。(1)E+S k1k2k3ESE+P目目 录录推导过程推导过程K2+K3 Km（米氏常数）（米氏常数）K1令：令：则则(2

21、)(2)变为变为:(EtES)S Km ES(2)(EtES)SK2+K3ES K1整理得：整理得：E+S k1k2k3ESE+P目目 录录当底物浓度很高，将酶的活性中心全部饱和时，当底物浓度很高，将酶的活性中心全部饱和时，即即EtES，反应达最大速度反应达最大速度VmaxK3ESK3Et (5)ES EtSKm+S(3)整理得整理得:将将(5)(5)代入代入(4)(4)得米氏方程式：得米氏方程式：VmaxS Km+S V 将将(3)(3)代入代入(1)(1)得得K3EtS Km+S(4)V目目 录录KmS Km值等于酶促反应速度为最大反应速度一半值等于酶促反应速度为最大反应速度一半时的底物浓

22、度，单位是时的底物浓度，单位是mol/L。2Km+S Vmax VmaxS目目 录录米氏方程的几个特点从米氏方程中可以看出：从米氏方程中可以看出：当当S Km时，时，反应速率达到，反应速率达到最大，并与底物浓度无关，属零级反应；最大，并与底物浓度无关，属零级反应；当当S=Km时，时，所以，所以，Km的意的意义是使反应速率达到最大反应速率一半时的底义是使反应速率达到最大反应速率一半时的底物浓度。物浓度。mmKSVvmmVSSVv2 2mmVSSVvVKm+S VmaxS目目 录录（二）（二）Km与与Vmax的意义的意义 酶名称酶名称 底物底物 Km（mmol/L）过氧化氢酶过氧化氢酶 H2O2

23、25胰糜蛋白酶胰糜蛋白酶甘氨酰酪氨酰甘氨酸甘氨酰酪氨酰甘氨酸 108半乳糖苷酶半乳糖苷酶 D-乳糖乳糖 4.0己糖激酶己糖激酶 D-果糖果糖 1.5 ATP 0.4 D-葡萄糖葡萄糖 0.015亲和力不同KmS2S1S3 S1 S2 S3Vmax1/2目目 录录意义：意义：Vmax=K3 E如果酶的总浓度已知，可从如果酶的总浓度已知，可从Vmax计算计算 酶的酶的转换数转换数(turnover number)，即动力学常数，即动力学常数K3。目目 录录目目 录录（三）（三）m m值与值与maxmax值的测定值的测定（林贝氏方程）（林贝氏方程）目目 录录2.Hanes作图法作图法-Km （林贝氏

24、方程）（林贝氏方程）目目 录录例例题题目目 录录 vVm0.30.2Vm 20.10 1 2 3 4 5 6 7 8 10-6 S丙酮酸丙酮酸 M/20minVm=0.36 1/2Vm=0.18 Km=3.2 10-6 M解：解：1、v对对S作图法作图法:目目 录录解解2、1/v 对对1/S作图法：作图法：目目 录录7654321-4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 51/v1/S -1/Km=-2.85 10 5 Km=3.51 10-6 1/Vm=2.55 ;Vm=0.39目目 录录二、酶浓度对反应速度的影响二、酶浓度对反应速度的影响0 V E 当当SE时，时，Vmax=k3 E 酶

25、浓度对反应速度的影响酶浓度对反应速度的影响 目目 录录三、温度对反应速度的影响三、温度对反应速度的影响q最适温度最适温度 (optimum temperature)：酶促反应速度最快时的酶促反应速度最快时的环境温度。环境温度。*低温的应用低温的应用酶酶活活性性0.51.02.01.50 10 20 30 40 50 60 温度温度 C 温度对淀粉酶活性的影响温度对淀粉酶活性的影响 贮存生物制品、菌种等贮存生物制品、菌种等 v低温时由于活化分子数目减少，反应速度降低，低温时由于活化分子数目减少，反应速度降低，但温度升高后，但温度升高后，酶活性又可恢复酶活性又可恢复。临床上的低温麻醉临床上的低温麻

26、醉v减少组织细胞的代谢程度，使机体耐受手术时减少组织细胞的代谢程度，使机体耐受手术时氧和营养物质的缺乏氧和营养物质的缺乏 目目 录录四、四、pH对反应速度的影响对反应速度的影响q最适最适pH0酶酶活活性性 pH pH对某些酶活性的影响对某些酶活性的影响 246810 酶的最适酶的最适pH不是一个固定的不是一个固定的常数常数，它受到底，它受到底物的种类、浓度物的种类、浓度;缓冲液的种类、缓冲液的种类、浓度浓度;酶的纯度酶的纯度;反应的温度、时反应的温度、时间等的影响。间等的影响。例例:碱性磷酸酶催化磷酸苯酯碱性磷酸酶催化磷酸苯酯水解时水解时 s为2.5x10-5 M，最适pH为 8.3 s为2.

27、5x10-2 M，最适pH为10.0 目目 录录目目 录录五、抑制剂对反应速度的影响五、抑制剂对反应速度的影响 区别于酶的变性区别于酶的变性 抑制剂对酶有一定选择性抑制剂对酶有一定选择性 引起变性的因素对酶没有选择性引起变性的因素对酶没有选择性目目 录录不可逆性抑制不可逆性抑制(irreversible inhibition)可逆性抑制可逆性抑制(reversible inhibition)：竞争性抑制竞争性抑制 (competitive inhibition)非竞争性抑制非竞争性抑制 (non-competitive inhibition)反竞争性抑制反竞争性抑制 (uncompetitiv

28、e inhibition)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（必需基团结合）专一性不可逆抑制剂（必需基团结合）目目 录录(一一)解磷定解磷定解毒方法：解毒方法：目目 录录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 目目 录录.竞争性抑制作用竞争性抑制作用目目 录录+反应模式反应模式S1/2Km Km/目目 录录 *特点特点b)b)抑制程度取决于抑制程度取决于抑制剂与酶的相抑制剂与酶的相对亲和力及底物对亲和力及底物浓度；浓度；a)I与与S结构类似，结构类似，竞争酶的活性中竞争酶的活性中心；心；c)动 力 学 特 点：动

29、力 学 特 点：Vmax不变，表观不变，表观Km增大。增大。I 正常正常1v1 S1 Vmax-1Km(1+)I Ki-1 Km目目 录录*举例举例 丙二酸丙二酸与琥珀酸竞争琥珀酸脱氢酶与琥珀酸竞争琥珀酸脱氢酶COOH CH2 CH2COOH COOH COOH CH2 丙二酸丙二酸琥珀酸琥珀酸琥珀酸脱氢酶琥珀酸脱氢酶FADFADH2延胡索酸延胡索酸目目 录录IIII2.2.非竞争性抑制非竞争性抑制*反应模式反应模式目目 录录目目 录录*特点特点a)a)抑制剂与酶活性抑制剂与酶活性中心外的必需基中心外的必需基团结合，底物与团结合，底物与抑制剂之间无竞抑制剂之间无竞争关系；争关系；b)b)抑制程

30、度取决于抑制程度取决于抑制剂的浓度；抑制剂的浓度；c)动力学特点：动力学特点：Vmax降低，表降低，表观观Km不变。不变。iiKI11I1m(1)(1)VVKSVKmaxmax当当S无限大时无限大时V=Vmax/(1+IKi)1v正正常常 I1 S-1 Km1 Vmax(1+)IKi目目 录录竞争性与非竞争性抑制剂的区别竞争性与非竞争性抑制剂的区别II*反应模式反应模式目目 录录反竞争性抑制剂存在下，反竞争性抑制剂存在下，KmKm、VmaxVmax都变小。都变小。目目 录录*特点：特点：a)a)抑制剂只与酶抑制剂只与酶底物复合物底物复合物结合；结合；b)b)抑制程度取决抑制程度取决与抑制剂的浓

31、与抑制剂的浓度及底物的浓度及底物的浓度；度；c)动 力 学 特 点：动 力 学 特 点：Vmax降低，降低，表观表观Km降低。降低。I 正常正常1v1 S1 Vmax-1KmI Ki(1+)-1 Km1 Vmax(1+)I Ki目目 录录IISSSI II II IIIS竞争性非竞争性反竞争性EE另一結合另一結合区区竞争竞争結合結合区区抑制抑制剂剂图图解解抑抑制制机机理理及及说说明明 只只与与自由的自由的 E E 結合，結合，与与 S S 竞争竞争；SS可克服可克服 的抑制。的抑制。可可与与自由的自由的 E 或已或已占据占据有有 S 的的 ES 結合，結合，S不能克服不能克服 的抑制。的抑制。

32、只能只能与与 ES 結合，結合，S反而有利反而有利 的抑制。的抑制。E+S ES E+P+E E+S ES E+P+E+S E S E+S ES E+P +E S EISX目目 录录KmI III竞争竞争非竞争非竞争反竞争反竞争直直接接作作图图双双倒倒数数作作图图VmaxVmaxKmKmS,mMvoS,mMvoKmS,mMVmaxKmVmaxVmaxVmax 不不变变；Km变变大大Vmax 变变小；小；Km 不不变变Vmax 及及 Km 均均变变小小1/S1/Km1/vo1/Vmax兩兩条条平行平行线线交交于于X轴轴1/vo1/Vmax1/S1/Km1/S1/Km1/Vmax1/vo交交于于

33、Y轴轴=Km目目 录录各种可逆性抑制作用的比较各种可逆性抑制作用的比较 动力学参数动力学参数表观表观Km Km增大增大不变不变减小减小最大速度最大速度Vmax不变不变降低降低降低降低林林-贝氏作图贝氏作图斜率斜率Km/Vmax增大增大增大增大不变不变纵轴截距纵轴截距1/Vmax不变不变增大增大增大增大横轴截距横轴截距-1/Km增大增大不变不变减小减小与与I结合的组分结合的组分EE、ESES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目目 录录六、激活剂对反应速度的影响六、激活剂对反应速度的影响目目 录录酶的激活剂酶的激活剂（1）一些金属离

34、子，如）一些金属离子，如Na+、K+、Mg2+、Ca2+、Cu2+、Zn2+、Fe2+等。等。（2）阴离子：如）阴离子：如Cl-、Br-、I-、CN-等等 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 激活酶原的酶激活酶原的酶 目目 录录目目 录录第第 四四 节节 酶酶 的的 调调 节节The Regulation of Enzyme 目目 录录关键酶关键酶目目 录录一一、酶活性的调节、酶活性的调节目目 录录 酶原激活的机理酶原激活的机理 一个或几个特定的肽键断裂，水解一个或几个特定的肽键断裂，水解掉一个或几个短肽掉一个或几个短肽酶

35、酶 原原在特定条件下在特定条件下分子构象发生改变分子构象发生改变形成或暴露出酶的活性中心形成或暴露出酶的活性中心目目 录录赖赖缬缬天天天天天天天天甘甘异异赖赖缬缬天天天天天天天天缬缬组组丝丝甘甘异异缬缬组组丝丝目目 录录胃蛋白酶原的激活过程胃蛋白酶原的激活过程酶原激活的本质是酶的酶原激活的本质是酶的活性中心形成或暴露活性中心形成或暴露的过程。的过程。目目 录录某些酶原的激活某些酶原的激活酶原酶原激活因素激活因素激活途径激活途径部位部位胃蛋白酶原胃蛋白酶原H+或胃蛋白酶或胃蛋白酶胃蛋白酶六肽胃蛋白酶六肽胃腔胃腔胰 糜 蛋 白 酶胰 糜 蛋 白 酶原原胰蛋白酶胰蛋白酶胰糜蛋白酶两个二胰糜蛋白酶两个

36、二肽肽小肠腔小肠腔弹 性 蛋 白 酶弹 性 蛋 白 酶原原胰蛋白酶胰蛋白酶弹性蛋白酶几个肽弹性蛋白酶几个肽段段小肠腔小肠腔羧基肽酶原羧基肽酶原胰蛋白酶胰蛋白酶羧基肽酶几个肽段羧基肽酶几个肽段小肠腔小肠腔目目 录录 酶原激活的生理意义酶原激活的生理意义1 1、避免细胞产生的酶对细胞进行自身消化、避免细胞产生的酶对细胞进行自身消化 2 2、使酶在特定的部位和环境中发挥作用，、使酶在特定的部位和环境中发挥作用，保证体内代谢正常进行。保证体内代谢正常进行。3 3、有的酶原可以视为酶的储存形式。、有的酶原可以视为酶的储存形式。目目 录录酶原激活举例使蛋白质水解的消化酶，在胃和胰脏中刚合成时是以酶原的使蛋

37、白质水解的消化酶，在胃和胰脏中刚合成时是以酶原的形式存在，分泌到肠胃中被切割后才成为有活性的酶。形式存在，分泌到肠胃中被切割后才成为有活性的酶。血液凝固系统中许多酶都是以酶原的形式存在，到需要血液血液凝固系统中许多酶都是以酶原的形式存在，到需要血液凝固时才被激活。凝固时才被激活。在需要时，前胶原酶转变成活性的胶原酶，降解胶原。如蝌在需要时，前胶原酶转变成活性的胶原酶，降解胶原。如蝌蚪尾巴的消失。蚪尾巴的消失。目目 录录一些代谢物可与某些酶分子一些代谢物可与某些酶分子活性中心外活性中心外的的某部分可逆地结合，使某部分可逆地结合，使酶构象改变酶构象改变，从而改变，从而改变酶的催化活性，此种调节方式

38、称变构调节。酶的催化活性，此种调节方式称变构调节。变构酶变构酶调节亚基调节亚基 与变构剂结合，改变酶的构象与变构剂结合，改变酶的构象催化亚基催化亚基 含有催化基团（活性中心）含有催化基团（活性中心）目目 录录被调节的酶称为被调节的酶称为变构酶变构酶或或别构酶别构酶(allosteric enzyme)使酶发生变构效应的物质，称为使酶发生变构效应的物质，称为变构效应剂变构效应剂(allosteric effector)变构激活剂变构激活剂 allosteric effector 引起酶活性引起酶活性增加增加的变构效应剂。的变构效应剂。变构抑制剂变构抑制剂 allosteric effector

39、引起酶活性引起酶活性降低降低的变构效应剂。的变构效应剂。目目 录录酶的别构（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目目 录录蛋白激酶的变构调节蛋白激酶的变构调节蛋白激酶蛋白激酶A（R2C2）的）的R2与与4个个cAMP（4）结合后，）结合后，使使R亚基对亚基对C亚基的抑制作用消失，亚基的抑制作用消失，C亚基则具有催化活性。亚基则具有催化活性。目目 录录变构酶常为多个亚基构成的寡聚体，变构酶常为多个亚基构成的寡聚体，具有协同效应具有协同效应 酶活性的改变通过酶酶活性的改变通过酶分子构象分子构象的改变而实现；的改变而实现；(2)(2)调节酶活性的因素

40、为调节酶活性的因素为代谢物代谢物；(3)(3)为一为一非耗能非耗能过程；过程；(4)(4)无放大无放大效应。效应。(5)(5)变构酶动力学不符合米氏方程。变构酶动力学不符合米氏方程。变构调节的特点变构调节的特点目目 录录（三）（三）酶的共价修饰调节酶的共价修饰调节磷酸化与脱磷酸化（最常见）磷酸化与脱磷酸化（最常见）目目 录录 酶的磷酸化与脱磷酸化酶的磷酸化与脱磷酸化 -OHThrSerTyr酶蛋白酶蛋白H2OPi磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸酶 ATPADP蛋白激酶蛋白激酶ThrSerTyr-O-PO32-酶蛋白酶蛋白目目 录录腺苷酸环化酶腺苷酸环化酶 （无活性）（无活性）腺苷酸环化酶（有活性）腺苷酸

41、环化酶（有活性）ATP cAMP 激素激素（胰高血糖素、肾上腺素等）（胰高血糖素、肾上腺素等）+受体受体 PKA(无活性无活性)PKA(有活性有活性)糖原合酶糖原合酶 糖原合酶糖原合酶-P 磷酸化酶磷酸化酶b 磷酸化酶磷酸化酶a-P 磷酸化酶磷酸化酶b激酶激酶 磷酸化酶磷酸化酶b激酶激酶-P 共价修饰酶的级联反应共价修饰酶的级联反应目目 录录共价修饰调节的特点共价修饰调节的特点目目 录录加速酶合成的化合物称为加速酶合成的化合物称为诱导剂诱导剂(inducer)减少酶合成的化合物称为减少酶合成的化合物称为阻遏剂阻遏剂(repressor)目目 录录(二二)酶降解的调控酶降解的调控溶酶体溶酶体蛋白

42、酶体蛋白酶体 释放蛋白水解酶，降解蛋白质释放蛋白水解酶，降解蛋白质 泛素识别、结合蛋白质；泛素识别、结合蛋白质；蛋白水解酶降解蛋白质蛋白水解酶降解蛋白质通过改变酶蛋白分子的降解速度，也能调通过改变酶蛋白分子的降解速度，也能调节酶的含量。节酶的含量。目目 录录第五节第五节 酶的命名与分类酶的命名与分类目目 录录一、酶的命名一、酶的命名1.习惯命名法习惯命名法推荐名称推荐名称2.系统命名法系统命名法系统名称系统名称目目 录录 1 1、习惯命名法、习惯命名法主要根据以下几个原则：主要根据以下几个原则：（1 1）底物酶：如淀粉酶、蛋白酶、）底物酶：如淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶等；主要脂肪酶等；主要 是省略

43、了是省略了“水解水解”二字。二字。（2 2）反应的性质酶：如脱氢酶、脱羧酶、水解酶等；）反应的性质酶：如脱氢酶、脱羧酶、水解酶等；（3 3）来源底物作用条件酶等：如细菌淀粉酶、碱）来源底物作用条件酶等：如细菌淀粉酶、碱 性磷酸酯酶、胃蛋白酶等。性磷酸酯酶、胃蛋白酶等。目目 录录2、系统命名法系统命名法：酶的习惯命名法不够系统，不够准确，：酶的习惯命名法不够系统，不够准确，难免会出现一酶多名或一名多酶的现象。难免会出现一酶多名或一名多酶的现象。19611961年国际年国际酶学酶学委员会（委员会（Enzyme CommissionEnzyme Commission，ECEC）提出了系统命名法。提出

44、了系统命名法。系统命名法系统命名法规定，酶的名称包括两部分：规定，酶的名称包括两部分：底物名称反应类型底物名称反应类型 如果反应中有多个底物，每个底物均需列出（水解反如果反应中有多个底物，每个底物均需列出（水解反应中的水可省略），底物名称之间用应中的水可省略），底物名称之间用“：”隔开。若底隔开。若底物有构型，也需标出物有构型，也需标出.ATPD葡萄糖葡萄糖 ADPD葡萄糖葡萄糖6磷酸磷酸ATP：葡萄糖磷酸转移酶：葡萄糖磷酸转移酶目目 录录HNADHNAD丙酮酸乳酸酶系统名：乳酸：系统名：乳酸：NAD+脱氢酶脱氢酶习惯名：乳酸脱氢酶习惯名：乳酸脱氢酶举例：举例：目目 录录一些酶的命名举例一些酶

45、的命名举例编号编号推荐名称推荐名称系系 统统 名名 称称催催 化化 的的 反反 应应EC1.4.1.3谷氨酸谷氨酸L-谷氨酸：谷氨酸：NAD+L-谷氨酸谷氨酸+H2O+NAD+脱氢酶脱氢酶氧化还原酶氧化还原酶-酮戊二酸酮戊二酸+NH3+NADHEC2.6.1.1 天冬氨酸氨天冬氨酸氨L-天冬氨酸：天冬氨酸：-酮酮L-天冬氨酸天冬氨酸+-酮戊二酸酮戊二酸基转移酶基转移酶戊二酸氨基转移酶戊二酸氨基转移酶草酰乙酸草酰乙酸+L-谷氨酸谷氨酸EC3.5.3.1 精氨酸酶精氨酸酶L-精氨酸脒基水解酶精氨酸脒基水解酶L-精氨酸精氨酸+H2O L-鸟氨酸鸟氨酸+尿素尿素EC4.1.2.13 果糖二磷酸果糖二磷

46、酸D-果糖果糖1，6-二磷酸：二磷酸：D-果糖果糖1，6-二磷酸二磷酸醛缩酶醛缩酶D-甘油醛甘油醛3-磷酸裂合酶磷酸裂合酶磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮+D-甘油醛甘油醛3-磷酸磷酸EC5.3.1.9 磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖D-葡萄糖葡萄糖6-磷酸酮醇磷酸酮醇D-葡萄糖葡萄糖6-磷酸磷酸异构酶异构酶异构酶异构酶D-果糖果糖6-磷酸磷酸EC6.3.1.2 谷氨酰胺谷氨酰胺L-谷氨酸：氨连接酶谷氨酸：氨连接酶ATP+L-谷氨酸谷氨酸+NH3合成酶合成酶ADP+磷酸磷酸+L-谷氨酰胺谷氨酰胺编号编号推荐名称推荐名称系系 统统 名名 称称催催 化化 的的 反反 应应EC1.4.1.3谷氨酸谷氨酸L-谷氨酸：谷

47、氨酸：NAD+L-谷氨酸谷氨酸+H2O+NAD+脱氢酶脱氢酶氧化还原酶氧化还原酶-酮戊二酸酮戊二酸+NH3+NADHEC2.6.1.1 天冬氨酸氨天冬氨酸氨L-天冬氨酸：天冬氨酸：-酮酮L-天冬氨酸天冬氨酸+-酮戊二酸酮戊二酸基转移酶基转移酶戊二酸氨基转移酶戊二酸氨基转移酶草酰乙酸草酰乙酸+L-谷氨酸谷氨酸EC3.5.3.1 精氨酸酶精氨酸酶L-精氨酸脒基水解酶精氨酸脒基水解酶L-精氨酸精氨酸+H2O L-鸟氨酸鸟氨酸+尿素尿素EC4.1.2.13 果糖二磷酸果糖二磷酸D-果糖果糖1，6-二磷酸：二磷酸：D-果糖果糖1，6-二磷酸二磷酸醛缩酶醛缩酶D-甘油醛甘油醛3-磷酸裂合酶磷酸裂合酶磷酸二

48、羟丙酮磷酸二羟丙酮+D-甘油醛甘油醛3-磷酸磷酸EC5.3.1.9 磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖D-葡萄糖葡萄糖6-磷酸酮醇磷酸酮醇D-葡萄糖葡萄糖6-磷酸磷酸异构酶异构酶异构酶异构酶D-果糖果糖6-磷酸磷酸EC6.3.1.2 谷氨酰胺谷氨酰胺L-谷氨酸：氨连接酶谷氨酸：氨连接酶ATP+L-谷氨酸谷氨酸+NH3合成酶合成酶ADP+磷酸磷酸+L-谷氨酰胺谷氨酰胺目目 录录二、酶的分类二、酶的分类目目 录录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+该酶在亚亚类中的顺序编号每个酶都有一个有四个数字组成的编号每个酶都有一个有四个数字组

49、成的编号ECEC：酶学委员会：酶学委员会Enzyme CommissionEnzyme Commission目目 录录第六节第六节酶与医学的关系酶与医学的关系目目 录录（一）（一）酶与疾病的发生酶与疾病的发生（二）（二）酶与疾病的诊断酶与疾病的诊断一、酶与疾病的关系一、酶与疾病的关系目目 录录酶的活性酶的活性酶的活性单位酶的活性单位是衡量酶活力大小的尺度，它反映在规是衡量酶活力大小的尺度，它反映在规定条件下，酶促反应在单位时间（定条件下，酶促反应在单位时间（s s、minmin或或h h）内生成）内生成一定量（一定量（mgmg、gg、molmol等）的产物或消耗一定数量的等）的产物或消耗一定数

50、量的底物所需的酶量。底物所需的酶量。目目 录录国际单位国际单位(IU)在特定的条件下，每分钟催化在特定的条件下，每分钟催化1mol底物转化为底物转化为产物所需的酶量为一个国际单位。产物所需的酶量为一个国际单位。催量单位催量单位(katal)催量催量(kat)是指在特定条件下，每秒钟使是指在特定条件下，每秒钟使mol底物转化为产物所需的酶量。底物转化为产物所需的酶量。kat与与IU的换算：的换算：1 IU=16.6710-9 kat目目 录录测定酶活力时应注意几点测定酶活力时应注意几点 （1 1）应测反应初速度）应测反应初速度（2 2）酶的反应速度一般用单位）酶的反应速度一般用单位 时间内产物的