酶学理论基础

第二讲 酶学理论基础 讲 课：阳 飞 第二章 酶学理论基础 n教学目标： 了解酶的分类、组成和结构特点 理解酶催化作用的机制 掌握酶促反应动力学和影响因素以及酶活力测定方法 n教学重点： 酶的分类、组成和结构特点、催化机制、酶促反应动力学 、酶活力及其测定 n教学难点： 酶催化作用的机制及特点、酶促反应动力学及影响因素 第二章 酶学理论基础 n1、酶的分类、组成和结构特点 n2、酶的催化作用 n3、酶促反应动力学 n4、酶活力及其测定 作业 1、酶的分类、组成和结构特点 n1.1、酶的分类与命名 酶的种类很多，有人估计每个大肠杆菌细胞 中包含的蛋白质约有3000种，高等真核生物每 个细胞中约5000种，其中主要是是酶蛋白。而 迄今为止已经确认的酶很少，只有4000多种。 随着生物化学、分子生物学等生命科学的发展 ，还会发现更多的新酶。 已知酶历年增长统计图 1.1.1、酶的分类命名原则 按照分子中起催化作用的主要组分不同，酶可以分为蛋 白类酶（proteozyme，P酶）和核酸类酶（ribozyme，R酶 ，核酶）两大类。因而采取分类命名： 对于蛋白类酶现在普遍接受的是国际酶学委员会1961年制定 的酶分类与命名法。 对于核酸类酶由于其研究历史不长，对于分类和命名还没有 统一的原则和规定。 酶学委员会建议，在发表论文时，与论题有关的主要酶在第一 次提到时应写出它的编号、系统命名、习惯命名和来源，然后再 用系统命名或习惯命名叙述。 一、蛋白类酶的系统名、惯用名 系统名：包括所有底物的名称和反应类型。 乳酸 + NAD+丙酮酸 + NADH + H+ 乳酸：NAD+氧化还原酶 惯用名：只取一个较重要的底物名称和反应类型。 乳酸：NAD+氧化还原酶乳酸脱氢酶 注：对于催化水解反应的酶一般在名称上省去反应类型！ 1961 1961年国际酶学委员会（年国际酶学委员会（Enzyme CommitteeEnzyme Committee，ECEC） 根据酶所催化反应类型和机理分为根据酶所催化反应类型和机理分为6 6类：类： EC. X.X.X.XEC. X.X.X.X Each enzyme is now classified and named according to Each enzyme is now classified and named according to the the type of chemical reaction it catalyzestype of chemical reaction it catalyzes. So an enzyme . So an enzyme is assigned a is assigned a four-number classificationfour-number classification and a and a two-part two-part namename. In addition recommended name is suggested by . In addition recommended name is suggested by IUB for everyday use.IUB for everyday use. Systematic nameSystematic name 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+ 该酶在亚亚类中的流水编号 （1）氧化还原酶类 n作用：催化氧化-还原反应 n通式： n种类：脱氢酶(dehydrogenase)和氧化还原酶(Oxidase) n例如乳酸脱氢酶（EC1.1.1.27）反应式： （2）转移酶类 作用：催化基团转移反应 通式： 种类：酮醛基转移酶、酰基转移酶、 糖苷基转移酶、含氮基转移酶等； 例如谷丙转氨酶（EC2.6.1.2）反应式： （3）水解酶类 n作用：催化底物的加水分解反应 n通式： n种类：淀粉酶、蛋白酶、核酸酶及脂酶等。 n例如磷酸二酯酶（EC3.1.4.1）催化脂的水解反应 ： （4）裂合酶类 n作用：催化从底物分子中移去一个基团或原 子形成双键的反应及其逆反应 n通式： n种类：醛缩酶、水化酶、脱氨酶等 n例如醛缩酶（EC4.1.2.7）催化反应： （5）异构酶类 n作用：催化各种同分异构体的相互转变 n通式： n种类：异构酶 n例如葡萄糖-6-磷酸异构酶（EC5.3.1.9）催化反应： （6）连接酶类 n作用：催化C-C、C-O、C-N 以及C-S 键的形成 n通式： n A + B + ATP =AB + ADP +Pi n A + B + ATP =AB + AMP +Pi n种类：羧化酶 n例如丙酮酸羧化酶(EC 6.4.1.1)催化反应： 二、核酸类酶 n核酸酶是唯一的非蛋白酶，是一类特殊的RNA，能够 催化RNA分子中的磷酸酯键的水解及其逆反应和一些 其它反应。 核酸类酶的分类 分子内催化 分子间催化 R酶 自我剪切酶 自我剪接酶 RNA剪切酶 DNA剪切酶 多肽剪切酶 多糖剪接酶 多功能R酶 1.2、酶的组成和结构特点 酶 单纯酶（单体酶） 结合酶（全酶） 辅因子 辅酶 ：与酶蛋白结合得比较松的小分子有机物 辅基 ：与膜蛋白结合得紧密的小分子有机物 金属激活剂 ：金属离子作为辅助因子 注：酶的催化专一性主要决定于酶蛋白部分； 辅因子通常作为电子、原子或某些化学基团的载体。 1.2.1、酶的组成 辅助因子 n无机辅助因子： Mg2+、Zn2+、Fe2+、Cu2+、Mn2+、Ca2+、Ni2+ n有机辅助因子： NAD、FAD、CoQ、CoA、硫辛酸、TPP、 生物素、铁卟啉、磷酸吡哆醛、四氢叶酸 其它重要概念 n寡聚酶 (oligomeric enzyme)： 由几个或多个亚基组成，亚基之间以非 共价键结合牢固地联在一起，单个亚基没有 催化活性，所有的亚基都有四级结构。 n多酶复合物 (multienzyme system)： 几个酶镶嵌而成的复合物，这些酶催化 将底物转化为产物的一系列顺序反应。 1.2.2、酶的空间结构 n蛋白质功能决定于其结构，不仅与其氨基酸 组成（一级结构）有关，而且还与其空间结 构有关（二级结构、三级结构、四级结构） 。 n酶蛋白空间结构的基本结构单位： 螺旋结构、折叠结构、转角结构、卷曲结构 1、维持酶蛋白分子构象作用力 盐键 氢键 疏水作用范德华力二硫键 2、具有酶活性的蛋白质都是球蛋白， 结构特征如下： n(1) 肽链往往是通过一部分-螺旋、一部分-折叠、一 部分-转角和一部分无规卷曲形成紧密的球状构象； n(2)大多数非极性侧链总是埋藏在分子内部形成疏水内核 ，而大多数极性侧链总是暴露在小分子的表面上，形成一 些亲水区； n(3)分子表面往往有一个内陷的空穴，往往是疏水区，对 酶分子而言，此空穴正好容纳一个或两个小分子底物或大 分子底物的一部分，即酶活性部位； 注：有些球蛋白具有四级结构，这类球蛋白的分子中含两条 或多条多肽链，这些多肽链彼此以非共价键相连，每一条肽 链都有自己的二、三级结构。 3、酶的活性中心 n在酶分子中，显示酶的催化活性的特殊部位 称为酶的活性部位，亦称为酶的活性中心。 酶的活性中心一旦被破坏，酶将失去其催化 活性。 n在酶蛋白分子的众多氨基酸残基中，构成酶 的活性中心的只有少数几个氨基酸残基，这 些氨基酸残基在肽链中处于不同位置，甚至 处在不同的肽链中，通过肽链的盘绕、折叠 形成酶蛋白的空间结构后，这些氨基酸残基 集中在一起而形成酶的活性中心。 S-SS-S 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 酶活性中心示意图酶活性中心示意图 氨基酸残基的分类 n接触残基 n辅助残基 n结构残基 n非贡献残基 1960年，柯施兰德（Koshland）将酶分子 中的氨基酸残基分为以下四类： (1)接触残基 n特点：直接与底物接触，参 与底物的化学转变； n如图中的R1、R2、R6、R8 、R9、R163、R164、R165 ； n这类残基的侧链中与底物结 合的基团称为结合基团，起 催化作用的基团称为催化基 团。 注： 有时结合基团也起催化作用很 难绝对区分。有时一些接触基 团也可能起着下述辅助残基的 作用。 (2)辅助残基 n特点：不与底物直接接 触，但在酶与底物结合 以及协助接触基团发挥 一定的作用； n如图中的R4残基； n接触残基和辅助残基组 成酶的活性中心。 (3)结构残基 n特点：不在酶活性中心范围 内，但在维持酶分子特定的 空间构象方面起重要作用； n如图中R10、R162、R169； n它们与酶的催化活性显示有 关，又称为贡献残基。结构 残基的侧链属于活性中心以 外的必需基团。 (4)非贡献残基 n特点：对酶活性的显示 无明显作用，可以由其 他氨基酸残基替代； n如图中的R3、R5、R7等 ，在酶分子中占很大比 例； n它们可能在酶的活性调 节、酶的运输转移、防 止酶的降解、免疫作用 或种系发育等其他方面 起重要作用。 各种氨基酸残基的作用 酶分子 催化活性显示作用 其它方面作用 （活性调节、防止降解、运输转移） 活性中心 活性中心外（维持空间构象） 与底物结合、催化作用 协助催化作用 接触残疾 辅助残基 结构残基 非贡献残基 2、酶的催化作用 n2.1、酶催化作用特点 n2.2、酶催化作用机制 2.1、酶催化作用特点 酶具有一般催化剂的特征： n1.只能进行热力学上允许进行的反应； n2.可以缩短化学反应到达平衡的时间， 而不改变反应的平衡点； n3.通过降低活化能加快化学反应速度。 2.1.1、高效性 催化效率比无催化剂时要高出1081020， 比一般的非生物催化剂高1061013倍。 n例如： 1mol铁离子催化： 610-4mol； 1mol过氧化氢酶催化：5106 mol。 n刀豆脲酶催化尿素水解比非催反应速率大1014倍 。 2.1.2、专一性 n绝对专一性： 只能催化一种底物的反应，对作用物某一化学键和化 学键两端所连接的基团有选择作用； n相对专一性： 对作用物某一化学键有要求，而化学键两端所连接的 基团没有选择作用； n立体异构专一性： 只对某种构型的化合物有作用，而对其对映体无作用 . 脲酶 酯酶、-D-葡萄糖苷酶 L-氨基酸氧化酶、D-乳酸脱氢酶 2.1.3、可调控性 n（1）酶量调节 诱导或抑制酶的合成 调节酶的降解 n（2）酶活性调节 共价调节 别构调节 n（3）同工酶调节 2.2、酶催化作用机制 n2.2.1、酶的作用在于降低反应活化能 2.2.2、中间复合物学说 n1902年，亨利(Henri)根据蔗糖酶催化蔗糖水解 的实验结果，提出中间产物学说。他认为在底物 转化成产物之前，必须首先与酶形成中间复合物 ，然后再转变为产物，并重新释放出游离的酶， 即： n过渡态中间产物的形成使反应的活化能大幅降低 。 E + S k1 k2 k3 ESE + P 2.2.3、酶的作用专一性机制 关于酶的作用专一性机制有多种学说。 这些学说有一些共同的特点： n1.酶的活性中心是酶表现专一性的基础，不 仅要求结合基团与催化基团的存在，而且要 求他们有特定的构象分布； n2.酶要表现作用必须通过它和底物结合。 “琐和钥匙”学说 “诱导契合”学说 2.2.4、酶高效催化的机制 n（1）趋近与定向效应 n（2）构象变化效应 n（3）酸碱催化机制 n（4）共价催化机制 n（5）微环境效应 (1) 趋近与定向效应 u溶菌酶、羧肽酶 (2)构象变化效应 n当酶分子与底物分子互相接近时，由于两 者的相互作用，酶分子和底物都会发生构 象变化，从而有利于酶与底物的结合，这 种作用称为构象变化效应。 n1.底物诱导酶分子构象的改变 n2.酶分子诱导底物构象的改变 (3)酸碱催化机制 n酶的催化作用是酶和底物分子之间通过质子（H+） 传递作用，即酸和碱的相互转变，而降低反应所需 的活化能，使反应加速进行，这种催化理论称为酸 碱催化机制。 n酶蛋白中的酸碱催化基团是由氨基酸残基上的侧链 提供的，酸碱催化基团中，以咪唑基最为常见。 胰乳蛋白酶催化机制 胰乳蛋白酶的三维结构图 活性部位中的催化三联体 (4)共价催化机制 n在酶催化过程中，首先酶与底物形成一种中 间复合物。这种中间复合物是由于酶的某些 基团攻击底物的某些特定基团而形成的共价 中间产物，这种催化理论称为共价催化机制 。 n共价催化可分为亲核催化和亲电催化两类。 1.亲核催化 n酶分子的富电子基团（亲核基团）攻击底物的缺 电子基团（亲电基团）而形成共价中间产物的过 程，称为亲核催化。 n在酶蛋白的氨基酸残基侧链中亲核基团有： 羧基（COO-）、氨基（N:H2）、咪唑基（ 咪唑 N:）、羟基（O:H）、巯基（S:H） 1）亲核取代反应 n亲核取代反应是酶分子的亲核基团对底物分 子中的饱和碳原子进行亲核攻击，取代碳原 子上的某个基团而形成共价中间产物。其通 式为： 反应1： n 酶分子的亲核基团对底物羰基（C=O）上的 碳原子进行亲核攻击，取代其中某一基团而生 成酰化酶共价中间产物。其通式为： O O 反应2： n酶分子的亲核基团对磷酰基进行攻击，取代 其中一个基团，形成酶-磷酰共价中间产物 。其通式为： 2）亲核加成反应 na. 碳酸酐酶的亲核加成反应 CO2+H2O=HCO3- +H+ nb. 形成西佛碱中间产物的亲核加成反应 许多酶可以与底物进行亲核加成反应, 含氨基化合物中的氨基和羰基化合物中的 羰基之间的缩合作用，形成不稳定的亚胺 衍生物西佛（Schiff）碱共价中间产物。 2.亲电催化 n酶分子的缺电子基团（亲电基团）攻击底物 的富电子基团（亲核基团）而形成共价中间 产物的过程，称为亲电催化。 (5)微环境效应 n 微环境是指酶的活性中心上的催化基 团所处的一种特殊的疏水反应环境。由于酶 分子活性中心的催化基团处于特殊的疏水反应环 境影响与底物的结合，并影响催化基团的解离， 使反应加速进行，这种作用称为微环境效应。 n 通过X射线衍射研究，发现许多酶分子的活 性中心往往有一个与水溶液有显著不同的环境。 胰凝乳蛋白酶和溶菌酶就是很好的例子。 n例如，叠氮盐与对硝基氟苯的反应在二甲基亚砜 中进行时的速度比在水中进行时快12000倍。 3、酶促反应动力学 n概念 酶促反应动力学是研究酶促反应速率以及影响酶促反应速度的 各种因素，并加以定量的阐述的一门科学。 酶促反应速率: n影响因素： 底物浓度、酶浓度、pH、温度、抑制剂、激活剂等。 研究一种因素的影响时，假设其余各因素均恒定 。 = dP dt dS dt =- 3.1 底物浓度对反应速度的影响 I.单底物、单产物反应 II.酶促反应速度一般在规定的反应条件 下，用单位时间内底物的消耗量或产物的 生成量来表示。 III.反应速度取其初速度，即底物的消 耗量很小（一般在5以内）时的反应速 度。 IV.底物浓度远远大于酶浓度。 研究前提 底物浓度对酶促反应速度的影响 当底物浓度较低时，反应速度与底物浓度成正比， 反应为一级反应。 SS V V VmaxVmax 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。 SS V V VmaxVmax 当底物浓度高达一定程度，反应速度不再增加，达最大 速度，反应为零级反应，说明酶已经被底物所饱和。 SS V V VmaxVmax 1.米氏方程 n1913年，米彻利斯(Michaelis)和曼吞（Menton) 在前人研究的基础上，推导出著名的米氏方程： n v反应速度 n S底物浓度 n vm最大反应速度 n Km米氏常数，为酶催化 反应速度等于最大反应速度一半时的底物浓度。 推导过程 E + S k1 k2 k3 ESE + P 基本假设： 1）E与S形成ES复合物的反应是快速平衡反应，而ES分解为 E及P的反应为慢反应，反应速度取决于慢反应, 即 Vk3ES； 2）S的总浓度远远大于E的总浓度，因此在反应的初始阶段 ，S的浓度可认为不变即SSt； 3）ES的生成速度与分解速度相等，即 ES恒定。 k1 (EtES) Sk2 ES + k3 ES k1 (EtES) Sk2 ES + k3 ES k2+k3 Km （米氏常数） k1 令： 则(1)变为: (EtES) S Km ES (1) (EtES)Sk2+k3 ES k1 整理得： 推导过程 当底物浓度很高，将酶的活性中心全部饱和时 ，即EtES，反应达最大速度 VmaxK3ESK3Et (4) ES EtS Km + S (2) 整理得: 将(4)代入(3)得米氏方程式： VmaxS Km+S V 将(3)代入(1) 得 k3EtS Km + S (3) V 当反应速度为最大反应速度一半时当反应速度为最大反应速度一半时, , 分析与讨论：分析与讨论： 1 1）KmKm值值 KmS Km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mol/L。 2 Km + S Vmax VmaxS V V maxmax V V SSKKm m V V maxmax/2 /2 2）Km与Vmax的意义 Km是酶的特征性常数之一，其大小只与酶的性质有 关，而与酶的种类无关；Km值作为常数只对一定的底 物、pH、温度和离子强度等条件而改变，因此对某一 酶促反应而言，在一定条件下都有特定的Km值，可以 鉴别酶； 1/Km可近似表示酶对底物的亲和力大小，1/Km愈大 ，表明亲和力越大； Km值可以帮助推断某一代谢反应的方向与途径： 思考题 1）酶1、2、3分别别催化ABCD三步反应应， 相对应对应 底物A、B、C的Km值值分别为别为 10-2、10-3、10- 4mol/L，而细 细胞内A、B、C的浓浓度均接近10-4mol/L，可 以推知限速反应应是哪一步？ AB 2）丙酮酮酸在体内至少可以被乳酸脱氢氢酶、丙酮酮酸脱氢氢 酶、丙酮酮酸脱羧羧酶等3种酶催化分别别形成乳酸、乙酰辅酰辅 酶A和乙醛醛，它们们的Km值值分别为别为 1.710-5、1.310-3、 1.010-3 mol/L，可以推知在丙酮酮酸浓浓度较较低时时容易走 哪条途径？ 乳酸脱氢氢酶催化丙酮酮酸形成乳酸 3）m值与max值的测定 1） 双倒数作图法(double reciprocal plot)，又称为林- 贝氏(Lineweaver-Burk)作图法 V Vmax maxS S KKm m+S +S V = V = （林贝氏方程） + + 1/V=1/V= KKm m V V max max 1/V1/Vmax max 1/S 1/S 两边同取倒数两边同取倒数 酶动力学的双倒数图线 2）EadieHofstee作图法 S S S/V S/V -Km K Km m/V /Vm m 在林贝氏方程基础上，两边同乘在林贝氏方程基础上，两边同乘SS S/V=KS/V=Km m/V /Vmax max + S/V + S/Vmax max Eadie-Hofstee plotEadie-Hofstee plot Hanes plotHanes plot 3.2 酶浓度的影响 n在底物浓度足够高 的条件下，酶催化 反应速度与酶浓度 成正比，如右图所 示。 n它们之间的关系可 以用下列数学式表 示： nvkE 酶浓度与反应速度的关系 3.3 温度的影响 温度与酶反应速度的关系 在有效温度范围内，酶才能够进行催化反应； 在最适温度条件下，酶的催化反应速度达到最大。 一般温度每升高10，化学反应速度增加12倍。 1）酶催化反应速度在最适温度达到最大，超过最适温度， 反应速度逐步降低，一般酶在60以上会变性失活； 2）不同来源的酶，其最适温度不同； 3）添加酶作用底物或者某些稳定剂，可以适当提高酶的热 稳定性。 几点说明： -淀粉酶-90 牛胰核糖核酸酶-100 一般植物来源的酶，最适温度在4050之间间； 动动物来源的酶最适温度较较低，在3540， 淡水鱼鱼的最适温度在2030; 微生物酶最适温度差别较别较 大，细细菌高温淀粉酶高达8090。 3.4 pH值的影响 pH值与反应速度的关系 几点说明： 1）最适pH不是一个常数，只作为一种实验参数； 2）每一种酶都有各自的有效pH值范围和最适pH值 。只有在有效pH值范围内，酶才能显示其催化活性 ，在最适pH值条件下，酶催化反应速度达到最大； 3）pH值过高或过低，都可能引起酶的变性失活. 一般来说说大多数酶的最适pH在58之间间， 植物和微生物的最适pH在6.58.0左右。 4）pH对不同酶的活性影响不同，大多 数酶在不同pH条件下测得的酶活力对pH 的变化作图可得到-钟罩形的曲线. 3.5 抑制剂的影响 抑制剂： 能够使酶的催化活性降低或者丧失的物质。 注： n大多数抑制剂是外源物质，包括各种无机离子、小分 子有机物和蛋白质等； n有些酶抑制剂是一类有重要应用价值的药物； n有些抑制剂是细胞正常代谢的产物，可以作为某一种 酶的抑制剂，在细胞的代谢调节中起作用. Ag+、Hg2+、Pb2+等重金属; 抗坏血酸(蔗糖酶); 胰蛋白酶抑制剂治疗胰腺炎; 胆碱酯酶抑制剂治疗血管疾病等 色氨酸抑制色氨酸合成途径中催化第一步反应的酶(邻氨基苯甲酸合成酶) 抑制剂的分类 不可逆抑制剂 可逆性抑制剂 非专一性不可逆抑制剂 专一性不可逆抑制剂 竞争性抑制剂 非竞争性抑制剂 反竞争性抑制剂 抑制剂 Ks型 Kcat型共价键 （1）非专一性不可逆抑制剂 n作用于酶分子中一类或几类基团。如果被作用 的基团属于必需基团，或者作用后引起酶分子 活性中心结构不可逆转的改变，则导致酶的不 可逆抑制。 n抑制剂主要有：汞、银、铅等重金属离子，有 机磷、有机砷、有机汞、氰化物、硫化氢化合 物、酰基化试剂、烷基化试剂、巯基乙醇等。 n有机磷农药能专一性地作用于胆碱酯酶活性中心的丝 氨酸残基，使其磷酰化而不可逆地抑制胆碱酯酶的活 性。 （2）专一性不可逆抑制剂 n专一性不可逆抑制剂是根据酶的底物结构和 催化机制，专门设计的只对某一种酶起不可 逆抑制作用的化合物，又称为亲和标记试剂 。 n专一性不可逆抑制又可以根据其作用机制不 同分为结合型(Ks型)不可逆抑制和催化型 (Kcat型)不可逆抑制两种。 A、结合型不可逆抑制剂(Ks型) n只能专一地与某种酶结合而引起的不可 逆抑制作用的化合物。 n这类试剂是根据底物的结构特点而设计的。具有与酶 作用底物类似的结构，可以与酶专一地结合，同时还 具有一个可以与酶活性中心的某个必需基团反应而使 酶失活的基团。 胰蛋白酶要求底物有一个带带正电电荷的侧链侧链 基团团，如Lys、Arg残基等； 胰凝乳蛋白酶则则要求一个芳香基团团的侧链侧链 ，如Try、Tyr、Phe残基等； 如果以对甲苯磺酰-L-苯丙氨酰氯甲酮为亲和标记试剂 如果以对甲苯磺酰-L-赖氨酰氯甲酮为亲和标记试剂 B、催化型不可逆抑制(Kcat型) n能专一地与某种酶结合并发生催化反应，反应产 物中含有一个基团可以与酶分子活性中心的基团 共价结合导致酶分子不可逆地丧失催化活性的化 合物。 nKcat型不可逆抑制剂是根据酶的催化机制而设计的。它与 酶催化作用的底物一样，可以与酶分子结合并被催化， 同时还具有一个潜在的反应基团可以在酶的催化作用下 活化，活化后的基团可以对酶分子活性中心的基团进行 共价结合修饰，而导致酶分子不可逆地丧失催化活性， 故又称为酶的自杀性底物。 n对高血压具有较好疗效的药物迫降灵是一种 -丙炔基叔胺类衍生物，实质上是线粒体单 胺氧化酶的自杀性底物。由于线粒体单胺氧 化酶是一种黄素酶类，以核黄素腺苷二核苷酸 (FAD)为辅基。 n线粒体单胺氧化酶催化迫降灵进行氧化反应， 其产物可以将FAD中的核黄素还原，并与酶活 性中心的基团发生共价结合作用，致使酶的活 性受到不可逆的抑制作用。 2. 可逆性抑制 n可逆性抑制剂与酶的结合是可逆的，只要将 抑制剂除去，酶活性即可恢复。 n根据可逆性抑制作用的机理不同，酶的可逆 抑制作用可以分为竞争性抑制、非竞争性抑 制和反竞争性抑制三种。 （1） 竞争性抑制剂 n例如，丙二酸是琥珀酸的结构类似物，它们可 以竞争琥珀酸脱氢酶分子上的结合位点，而琥 珀酸脱氢酶只能催化琥珀酸脱氢，所以丙二酸 是琥珀酸脱氢酶的竞争性抑制剂。 2 + I I E EI I E + SE + SE + PE + PESES 竞争性抑制剂反应模式 + S S E E + E E I I ESES EIEI +E PE P 竞争性抑制的特点 n最大反应速度vm不变，而米氏常数Km增大。 竞争性抑制剂与磺胺类药物 磺胺类药物，如对氨基苯甲酸的结构类似物，可竞争性 抑制细菌的二氢叶酸合成酶活性，从而达到抑菌效果。 蝶呤 对氨基苯甲酸 Glu 二氢叶酸合成酶 二氢叶酸 四氢叶酸 嘌呤核苷酸 二氢叶酸还 原酶 一碳单位 磺胺类药物 磺胺类药物的抗菌机理： TMP E+SE+SESESE+PE+P + + S S S S + + S S S S + + ESIESIEIEI E E ESES E E P P + + I I E EI I+S +S E EI IS S + + I I （2）非竞争性抑制剂 非竞争性抑制的特点 n最大反应速度vm减小，米氏常数Km不变 。 E+SE+SE+P E+P ESES + + I I ESESI I + + + + E E S S ESES ESIESI E E P P （3）反竞争性抑制剂 反竞争性抑制的特点 n最大反应速度vm和米氏常数Km同时减小. 讨论： 添加底物浓度能否解除抑制作用？ u竞争性抑制 u非竞争性抑制 u反竞争性抑制 3.6 激活剂的影响 n能够增加酶的催化活性或使酶的催化 活性显示出来的物质。 n在激活剂的作用下，酶的催化活性提高或者由无 活性的酶原生成有催化活性的酶。 n常见的激活剂有Ca2+、Mg2+、Co2+、Zn2+、Mn2+ 等金属离子和Cl-等无机负离子。 乙二胺四乙酸(EDTA)是金属离子的螯合剂剂，能解除重金属离子 对对酶的抑制作用，也可视为视为 酶的激活剂剂。 为了充分发挥酶的催化功能，在酶的应用过程中， 一般应当添加适宜的活化剂使酶得以活化。 几点说明： n激活剂对酶的作用具有一定的选择性，一种激活剂对某 种酶可能具有激活作用，但对另一种酶具有抑制作用； n离子之间有拮抗作用； n有时金属离子之间可相互替代； n激活剂的浓度不同其作用也不一样，有时对同一种酶是 低浓度起激活作用，而高浓度则起抑制作用。 Na+抑制K+激活的酶、Ca2+能抑制Mg2+激活的酶 Mg2+作为为激酶的激活剂剂可被Mn2+代替 Mg2+是脱羧羧酶、烯烯醇化酶、DNA聚合酶等的激活剂剂， 但对对肌球蛋白腺三磷酶的活性有抑制作用 n有的酶也可以作为激活剂，通过激活剂的作用使酶 分子的催化活性提高或者使酶的催化活性显示出来 天冬氨酸酶在胰蛋白酶的催化作用下，从其羧基末端切除 一个肽段，可以使天冬氨酸酶的催化活性提高45倍； 胰蛋白酶原可在胰蛋白酶的作用下，除去一个六肽，从而 显示出胰蛋白酶的催化活性； RNA的线性间隔序列LIVS通过两次环化，从其5-末端 切除19个核苷酸残基，形成多功能核酸类酶L-19IVS等。 霍乱毒素能激活小肠肠粘膜细细胞上的腺苷酸环环化酶。 4 酶活力的测定 n又称酶活性，指酶催化某一化学反应的能力。 n酶活力测定是在一定条件下测定酶所催化的反应速度 。在外界条件相同的情况下，反应速度越大，意味着 酶活力越高