第四章酶-long2010级护理

1、第第4章章 教学大纲教学大纲v酶、核酶、脱氧核酶的概念，酶的专一性及分类；酶、核酶、脱氧核酶的概念，酶的专一性及分类；v结合酶、辅酶与辅基、活性中心、必需基团的概念结合酶、辅酶与辅基、活性中心、必需基团的概念和酶促反应特点；和酶促反应特点；v底物浓度对反应速率的影响底物浓度对反应速率的影响，包括米，包括米-曼氏方程式、曼氏方程式、km和和vmax概念及意义概念及意义；v最适最适ph，最适温度的概念；，最适温度的概念；v不同类型可逆抑制作用不同类型可逆抑制作用的概念、的概念、特点，特点，km和和vmax的变化；的变化；v酶活性单位的定义，变构酶、酶原、酶原激活、同酶活性单位的定义，变构酶、酶原、

2、酶原激活、同工酶、核酸酶的概念。工酶、核酸酶的概念。v掌握：掌握：第四章第四章 酶酶enzyme张春龙张春龙第一节第一节 酶的概述酶的概述酶很早就为人类所利用酶很早就为人类所利用v我国人民在夏禹时代就会我国人民在夏禹时代就会酿酒酿酒(4000多年前多年前)v周代已能制作周代已能制作饴糖饴糖和和酱酱(3000多年前多年前)v春秋战国时期已知用春秋战国时期已知用曲曲治疗消化不良的疾病治疗消化不良的疾病（2000多年前）多年前）v古埃及人用麦粉发酵制造古埃及人用麦粉发酵制造啤酒啤酒磨粉，去糠，打碎磨粉，去糠，打碎麦芽，萌发，浸润麦芽，萌发，浸润成酒，发酵，瓶装成酒，发酵，瓶装埃及壁画埃及壁画收收割割

3、磨磨粉粉浸浸泡泡发发酵酵啤啤酒酒神奇转化力量？神奇转化力量？酵解作用产生酒精酵解作用产生酒精1926年年sumner结晶出结晶出脲酶脲酶可分解尿素可分解尿素酶是一种蛋白质酶是一种蛋白质sumner对酶的发现有重大贡献对酶的发现有重大贡献一、酶的概念及发展历史一、酶的概念及发展历史酶酶(enzyme) 由由活细胞合成活细胞合成的、对其的、对其特异底物特异底物起起高效催化高效催化作用的作用的蛋白质蛋白质，是机体内催化是机体内催化各种代谢反应最主要的各种代谢反应最主要的催化剂催化剂。脱氧核酶脱氧核酶(deoxyribozyme) 具有催化功能的单链具有催化功能的单链dnadna片段。片段。核酶核酶(

4、ribozyme) 具有高效、特异催化作用的具有高效、特异催化作用的rna。酶的发展历史酶的发展历史v1837年年德国德国berzelius认为发酵是活的细胞造成，认为发酵是活的细胞造成，首先想到催化作用。首先想到催化作用。v1850年年法国法国pasteur认为酒的发酵是酵母认为酒的发酵是酵母(yeast)细胞生命活动的结果，细胞破裂则失去发酵作细胞生命活动的结果，细胞破裂则失去发酵作用。用。v1878年年德国德国kuhne提出提出enzyme，源于希腊语的，源于希腊语的酵母中酵母中(in yeast), 中文：酵素中文：酵素酶酶v1897年年德国德国buchner兄弟用不含细胞的酵母兄弟用

5、不含细胞的酵母提取液完成了发酵，证明酶无生命，只是一提取液完成了发酵，证明酶无生命，只是一种化学物质。种化学物质。veduard buchner是第一位提出酵素可以独立是第一位提出酵素可以独立于细胞而产生作用，获于细胞而产生作用，获1907年年nobel化学奖。化学奖。酶的发展历史酶的发展历史the nobel prize in chemistry 1907for his biochemical researches and his discovery of cell-free fermentationeduard buchner 1860-1917landwirtschaftliche ho

6、chschule (agricultural college) berlin, germany http:/www.nobel.se/chemistry/laureates/1907/index.html酶的发展历史酶的发展历史v1926年年美国生化学家美国生化学家sumner从刀豆中得到从刀豆中得到脲酶的结晶，首次证明酶是蛋白质脲酶的结晶，首次证明酶是蛋白质v1930年年美国化学家美国化学家northrop得到胃蛋白酶得到胃蛋白酶结晶结晶v1946年年sumner和和northrop获获nobel化学奖化学奖the nobel prize in chemistry 1946james bat

7、cheller sumnerwendell meredith stanley1887-1955cornell university ithaca, ny, usarockefeller institute for medical research princeton, nj, usa john howard northrop1897-1987rockefeller institute for medical research princeton, nj, usafor their preparation of enzymes and virus proteins in a pure form

8、for his discovery that enzymes can be crystallized 1/2 of the prize 1/4 of the prize 1/4 of the prize1904-1971v1965年年blake对溶菌酶的结晶进行了对溶菌酶的结晶进行了x-射线衍射射线衍射分析，酶的活性中心的催化机理获得直接而具体分析，酶的活性中心的催化机理获得直接而具体的解释。的解释。v1982年年cech发现个别发现个别rna具有自我催化作用，具有自我催化作用，提出提出核酶核酶概念。概念。v1995年年，jack w.szostak研究室首先报道了具有研究室首先报道了具有dn

9、a连接酶活性连接酶活性dna片段，称为片段，称为脱氧核酶脱氧核酶(deoxyribozyme)。酶的发展历史酶的发展历史酶的酶的分类分类1. 氧化还原酶类氧化还原酶类2. 转移酶类转移酶类3. 水解酶类水解酶类4. 裂解酶类裂解酶类5. 异构酶类异构酶类6. 合成酶类合成酶类二、酶的分类及命名二、酶的分类及命名 (自学自学)酶的酶的命名命名1. 酶的习惯命名：依据其所催化的底物酶的习惯命名：依据其所催化的底物和化学反应类型或方式进行命名。如脂和化学反应类型或方式进行命名。如脂肪酶、转氨酶和脱氢酶等。肪酶、转氨酶和脱氢酶等。2. 酶的系统命名：由国际酶学委员会以酶的系统命名：由国际酶学委员会以酶

10、的分类进行命名。标明酶的所有底物酶的分类进行命名。标明酶的所有底物和反应性质。和反应性质。三、酶的化学本质三、酶的化学本质1. 蛋白质蛋白质2. 核酸核酸3. 非蛋白质非核酸？非蛋白质非核酸？ 酶的分子结构与功能酶的分子结构与功能第二节第二节一、酶的分子组成一、酶的分子组成仅由氨基酸残基构成仅由氨基酸残基构成还含有非蛋白质部分还含有非蛋白质部分酶蛋白酶蛋白辅助因子辅助因子+全酶全酶(有催化活性有催化活性)(无催化活性无催化活性)(无催化活性无催化活性)1.单纯酶单纯酶2.结合酶结合酶holoenzyme各部分在催化反应中的作用各部分在催化反应中的作用q酶蛋白决定反应的特异性酶蛋白决定反应的特异

11、性q辅助因子决定反应的类型与性质辅助因子决定反应的类型与性质 常见：常见：维生素及其衍生物维生素及其衍生物常见：常见： k+、na+、mg2+、 cu2+、 zn2+、fe2+ 金属离子金属离子小分子有机化合物小分子有机化合物或或辅基辅基辅酶辅酶辅助因子辅助因子分类分类组成组成金属离子的作用金属离子的作用稳定稳定酶的酶的构象构象； 参与催化反应，参与催化反应，传递电子传递电子；在酶与底物间起在酶与底物间起桥梁桥梁作用；作用；和中和中阴离子，降低静电斥力等。阴离子，降低静电斥力等。常见：常见： k+、na+、mg2+、 cu2+、 zn2+、fe2+ 金属酶金属酶(metalloenzyme)金

12、属离子与酶金属离子与酶结合紧密结合紧密，提取过程中，提取过程中不易丢失不易丢失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，但与酶金属离子为酶的活性所必需，但与酶的的结合不甚紧密结合不甚紧密 小分子有机化合物的作用小分子有机化合物的作用在反应中起在反应中起运载体运载体的作用，传的作用，传递递电子、质子电子、质子或其它或其它基团基团常见：常见：维生素及其衍生物维生素及其衍生物 辅酶辅酶:与酶蛋白与酶蛋白结合疏松结合疏松，可用透析，可用透析 或超滤的方法除去或超滤的方法除去 辅基辅基:与酶蛋白与酶蛋白结合紧密结合紧密，不能用透，不能用透 析或超滤的

13、方法除去析或超滤的方法除去转移的基团转移的基团氢原子（质子）氢原子（质子）醛基醛基酰基酰基烷基烷基氨基氨基二氧化碳二氧化碳甲基、甲烯基、甲炔基、甲基、甲烯基、甲炔基、甲酰基等一碳单位甲酰基等一碳单位小分子有机化合物（辅酶或辅基）小分子有机化合物（辅酶或辅基）名称名称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inadp（尼克酰胺腺嘌呤二（尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸，辅酶核苷酸磷酸，辅酶iifmn（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）钴胺素辅酶类钴胺素辅酶类磷酸吡哆醛磷酸吡

14、哆醛生物素生物素四氢叶酸四氢叶酸所含的维生素所含的维生素尼克酰胺（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）泛酸泛酸维生素维生素b12吡哆醛（维生素吡哆醛（维生素b6之一）之一）生物素生物素叶酸叶酸某些辅酶（辅基）在催化中的作用某些辅酶（辅基）在催化中的作用必需基团必需基团(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与酶活性密切相关的化的化学基团。学基团。二、

15、酶的活性中心二、酶的活性中心(active center) 或称或称活性部位活性部位(active site)，指必指必需基团在空间结构上彼此靠近，组成需基团在空间结构上彼此靠近，组成具有具有特定空间结构的区域特定空间结构的区域，能，能与底物与底物特异结合特异结合并将底物并将底物转化转化为产物。为产物。定义定义 酶的酶的活性中心活性中心底底 物物 活性中心以外活性中心以外的必需基团的必需基团结合基团结合基团催化基团催化基团 活性中心活性中心 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与底物相结合与底物相结合催化基团催化基团(catalytic group

16、)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，位于活性中心以外，维持酶活性中心维持酶活性中心应有的构象应有的构象所必需。所必需。活性中心外的必需基团活性中心外的必需基团 溶菌酶的活溶菌酶的活性中心性中心* 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；* a-f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。酶促反应的特点与机制酶促反应的特点与机制第三节第三节the characteristic and mechan

17、ism of enzyme action生物催化剂与一般催化剂的生物催化剂与一般催化剂的共性共性是什么？是什么？问题问题1：1. 加快反应的速度，而反应前后没有加快反应的速度，而反应前后没有 质和量的改变质和量的改变2. 只能催化热力学上允许进行的反应只能催化热力学上允许进行的反应3. 只能加速可逆反应的进程，而不能改只能加速可逆反应的进程，而不能改 变反应的平衡点变反应的平衡点催化剂的共性催化剂的共性4. 作用的机理都是降低反应的活化能作用的机理都是降低反应的活化能一、酶促反应的特点一、酶促反应的特点v高效率高效率比非催化反应比非催化反应高高1081020倍倍；比一般催化剂比一般催化剂高高1

18、071013倍倍问题问题2：为什么酶的催化效率远远地为什么酶的催化效率远远地比非催化剂或一般催化剂比非催化剂或一般催化剂高高？上不去！如上不去！如何是好？何是好？加力加力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：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。酶可极大地降低反应所需的活化能酶可极大地降低反应所需的活化能 一种酶仅作用于一种或一类化一种

19、酶仅作用于一种或一类化合物合物, 或一定的化学键或一定的化学键, 催化一定的催化一定的化学反应并生成一定的产物。化学反应并生成一定的产物。v高度的特异性高度的特异性/专一性专一性一种酶只催化一种底物一种酶只催化一种底物, 生成一定的产物生成一定的产物脲酶脲酶conh2nh2+ +oh2co2+ +nh321. 绝对特异性绝对特异性一对一一对一作用于一类化合物或一种化学键作用于一类化合物或一种化学键脂肪酶脂肪酶催化脂肪水解催化脂肪水解 酯类水解酯类水解磷酸酶磷酸酶催化磷酸酯键水解催化磷酸酯键水解2. 相对特异性相对特异性一对多一对多丝氨酸蛋白酶家族的特异性丝氨酸蛋白酶家族的特异性coo-casp

20、活性中心活性中心胰蛋白酶胰蛋白酶胰凝乳蛋白酶胰凝乳蛋白酶弹性蛋白酶弹性蛋白酶cut at lys, argcut at trp, phe, tyrcut at ala, gly非极性口袋非极性口袋带负电的深口袋带负电的深口袋非极性浅口袋非极性浅口袋 o ocnccn c c c c nh3+ o ocnccn c o ocnccn ch3juang rh (2004) bcbasics一种酶仅作用于立体异构体中的一种一种酶仅作用于立体异构体中的一种乳酸脱氢酶乳酸脱氢酶(ld) l-乳酸乳酸 d-乳酸乳酸3. 立体异构特异性立体异构特异性对酶含量（生成量与降解量）的调节对酶含量（生成量与降解量）

21、的调节对酶催化效力对酶催化效力( (酶活性酶活性) )的调节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v可调节性可调节性二、酶促反应的机制二、酶促反应的机制（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酶底物复合物酶底物复合物 e + s e + p es 酶与底物的诱导契合酶与底物的诱导契合*诱导契合假说诱导契合假说(induced-fit hypothesis)酶与底物酶与底物相互接近相互接近时，其结构时，其结构相互诱导相互诱导、相互变形相互变形和和相互适应相互适应，进而，进而相互结合相互结合。这。这一过程称为酶一过程称为酶- -底物

22、结合的诱导契合假说底物结合的诱导契合假说“五个相互五个相互”酶诱导底物形成过渡态酶诱导底物形成过渡态底物底物若只是与底物互补结合则无若只是与底物互补结合则无催化反应催化反应过渡态过渡态产物产物酶不但能与底物结合，还能诱导底物形成过渡态酶不但能与底物结合，还能诱导底物形成过渡态adapted from nelson & cox (2000) lehninger principles of biochemistry (3e) p.252xu 酶促反应的其他机制酶促反应的其他机制 邻近效应邻近效应(proximity effect) 与定向排列与定向排列(orientation arrang

23、e ) 多元催化多元催化(multielement catalysis) 表面效应表面效应(surface effect)酶活性中心多为疏水性酶活性中心多为疏水性“口袋口袋”在避开水分子的干扰下，分子间的离子键才容易产生在避开水分子的干扰下，分子间的离子键才容易产生adapted from alberts et al (2002) molecular biology of the cell (4e) p.115-+ 酶促反应动力学酶促反应动力学第四节第四节酶促反应动力学酶促反应动力学概念概念研究研究酶促反应速率酶促反应速率及其影响因素及其影响因素酶促反应速率的影响因素酶促反应速率的影响因素底物

24、浓度底物浓度、酶浓度酶浓度、p p、温度温度、激活剂激活剂和和抑制剂抑制剂等等一、底物浓度对反应速率的影响一、底物浓度对反应速率的影响i.单底物、单产物单底物、单产物反应反应ii.酶促反应速率一般酶促反应速率一般用单位时间内底物的消用单位时间内底物的消耗量和产物的生成量来表示耗量和产物的生成量来表示iii.反应速率取其反应速率取其初速率初速率，即底物的消耗量很，即底物的消耗量很小（一般在小（一般在5以内）时的反应速率以内）时的反应速率iv.底物浓度远远大于酶浓度底物浓度远远大于酶浓度研究前提研究前提 一一 底物浓度对反应速率的影底物浓度对反应速率的影响响 2134567800 2 4 6 8底

25、物浓度底物浓度s ( (m mmol)产物产物p806040200s+ep( (反应时间均确定反应时间均确定) )juang rh (2004) bcbasics当底物浓度较低时当底物浓度较低时 反应速率与底物浓度成正比；反应为一级反应反应速率与底物浓度成正比；反应为一级反应随着底物浓度的增高随着底物浓度的增高 反应速率不再成正比例加速；反应为混合级反应反应速率不再成正比例加速；反应为混合级反应当底物浓度高达一定程度当底物浓度高达一定程度 反应速率不再增加，达最大速度；反应为零级反应反应速率不再增加，达最大速度；反应为零级反应michaelis与与menten发展出酶动力学发展出酶动力学酶动力

26、学的基本出发点酶动力学的基本出发点es+p+中间产物学说中间产物学说 es es的生成量与消失量相等，的生成量与消失量相等，故平衡时故平衡时eses浓度成一稳定状态浓度成一稳定状态seejuang rh (2004) bcbasics(中间产物中间产物)（一）米曼氏方程式（一）米曼氏方程式km=k2 + k3k1km:米氏常数米氏常数es的生成量的生成量等于其消失量等于其消失量稳态时，稳态时，es浓度恒定：浓度恒定：米氏方程米氏方程:( (一一) )米曼氏方程式米曼氏方程式eese + sp123依据：依据：中间产物学说中间产物学说测定的测定的v是初速率是初速率,即反应刚刚开始即反应刚刚开始,

27、产物产物 的的p的生成量极少的生成量极少,逆反应不予考虑逆反应不予考虑 反应的初始阶段反应的初始阶段se , s可以认为可以认为 不变不变 假设：假设：sk svvmmax+ +=s：底物浓度底物浓度v：不同不同s时的反应速率时的反应速率vmax：最大反应速率最大反应速率(maximum velocity, vm) m：米氏常数米氏常数(michaelis constant) v vm当当 s km时时,当当 s k3 时时)km=k2 k1=e ses= kse eesese +e + + s sp pk1k2k3 km值值是酶的是酶的特征性常数特征性常数之一之一 只与酶的结构、酶催化的底物

28、只与酶的结构、酶催化的底物和反应环境（如温度、和反应环境（如温度、ph、离子强、离子强度）有关。度）有关。与酶的浓度无关与酶的浓度无关2. vmvm是酶完全被底物饱和时的反应速率是酶完全被底物饱和时的反应速率意义：意义：当酶被底物充分饱和时，可以当酶被底物充分饱和时，可以推算出推算出单位时间内每个单位时间内每个酶分子催化底酶分子催化底物转变为产物的分子数物转变为产物的分子数k3 。（。（酶的酶的转换数转换数k k3 3）u m值与值与max值的测定值的测定 双倒数作图法双倒数作图法vmaxskm+sv = 1/v=kmvmax 1/vmax 1/s两边同取倒数两边同取倒数 （y= ax + b

29、）- -1/km 1/vmax 二、二、 酶浓度对反应速率的影响酶浓度对反应速率的影响s km时时,v=k3es=k3 e酶浓度对反应速率的影响酶浓度对反应速率的影响ve0e=es斜率斜率= =k k3 3三、温度对反应速率的影响三、温度对反应速率的影响双重影响双重影响 升温，酶促反应速率加快；升温可升温，酶促反应速率加快；升温可引起酶的变性，反应速率减慢引起酶的变性，反应速率减慢 。 最适温度最适温度 (optimum temperature)酶促反应速率最快时的环境温度。酶促反应速率最快时的环境温度。酶活酶活性性反应温度反应温度温度对淀粉酶活性的影响温度对淀粉酶活性的影响应用：低温麻醉，低

30、温保存菌种应用：低温麻醉，低温保存菌种四、四、ph对反应速率的影响对反应速率的影响最适最适ph酶催化活性最酶催化活性最大时的环境大时的环境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 胃蛋白酶胃蛋白酶 淀粉酶淀粉酶 胆碱酯酶胆碱酯酶 246810特征性常数？特征性常数？五、五、抑制剂抑制剂对反应速率的影响对反应速率的影响v可逆性抑制作用可逆性抑制作用（reversible inhibition)1.抑制剂抑制剂（inhibitor，i） 凡能使酶的催化凡能使酶的催化活性下降活性下降而而不不引起酶蛋白变性引起酶蛋白变性的物质的物质2.作用类型作用类型v不可逆性抑制作用不可逆

31、性抑制作用（irreversible inhibition)（一）不可逆性抑制作用（一）不可逆性抑制作用 概念概念 抑制剂通常以抑制剂通常以共价键共价键与酶活性中心与酶活性中心内、外的必需基团相结合，使酶内、外的必需基团相结合，使酶失活失活( (不能不能用透析、超滤等方法除去用透析、超滤等方法除去)案例案例 4-1 (p50)（1）有机磷农药）有机磷农药胆碱酯酶胆碱酯酶解磷定解磷定 c cl l h hs s s sc cl l- -c ch hc ch h- -a as s e e c cl l- -c ch h= =c ch h- -a as s e e2 2h hc cl l c cl

32、l h hs s s s 路路易易士士气气 巯巯基基酶酶 失失活活的的酶酶 s s c ch h2 2- -s sh h h hs s c ch h2 2- -s sc cl l- -c ch h= =c ch h- -a as s e e c ch h- -s sh h e e c ch h- -s s a as s- -c ch hc ch h- -c cl l s s c ch h2 2- -o oh h h hs s c ch h2 2o oh h 失失活活的的酶酶 巯巯基基酶酶 和和砷砷剂剂结结合合物物解毒：二巯基丙醇（解毒：二巯基丙醇（bal）(2)重金属离子重金属离子如如hg2+

33、、ag+、as3+（二）可逆性抑制作用（二）可逆性抑制作用 抑制剂通常以抑制剂通常以非共价键非共价键与酶或酶与酶或酶-底物复合底物复合物物可逆性结合可逆性结合，使酶活性，使酶活性降低或消失降低或消失概念概念类型类型竞争性抑制作用竞争性抑制作用 (competitive inhibition)非竞争性抑制作用非竞争性抑制作用 (non-competitive inhibition)反竞争性抑制作用反竞争性抑制作用 (uncompetitive inhibition)1. 竞争性抑制作用竞争性抑制作用 抑制剂抑制剂与与酶的酶的底物结构相似底物结构相似，可与底物可与底物竞争酶的活性中心竞争酶的活性中

34、心，阻碍酶与底物结合形成，阻碍酶与底物结合形成中间产中间产物物e + sese + p+ieiki 底物、底物、竞争性抑制剂与酶的结合部位竞争性抑制剂与酶的结合部位 2 或或 2 丙二酸丙二酸 草酰乙酸草酰乙酸举举例例 2 琥珀酸脱氢酶琥珀酸脱氢酶 2 琥珀酸琥珀酸 延胡索酸延胡索酸ii竞争性抑制竞争性抑制竞交竞交yvmax不变不变表观表观km0s1v1无抑制剂无抑制剂km1vm1特点：特点：(1) 增加增加s，可减弱或消除，可减弱或消除i的抑制作用，的抑制作用，所以所以 v vm m (2) 抑制剂与低物竞争酶的活性中抑制剂与低物竞争酶的活性中心，影响了酶与底物的结合，故心，影响了酶与底物的

35、结合，故表观表观k km m抑制程度取决于：抑制程度取决于：1.抑制剂与酶的相对亲和力抑制剂与酶的相对亲和力2.抑制剂和与底物浓度的相对比例抑制剂和与底物浓度的相对比例不变不变增大增大实例实例h2ncoohh2nso2nhr对氨基苯甲酸对氨基苯甲酸磺胺类药物磺胺类药物四氢叶酸四氢叶酸二氢叶酸合成酶二氢叶酸合成酶二氢叶酸二氢叶酸对氨基苯甲酸对氨基苯甲酸四氢叶酸还原酶四氢叶酸还原酶(合成核苷酸合成核苷酸)磺胺类药物的抑菌机制磺胺类药物的抑菌机制2. 非竞争性抑制作用非竞争性抑制作用 抑制剂与酶活性中心抑制剂与酶活性中心外的必需基团结合外的必需基团结合,底物底物与抑制剂之间无竞争关系与抑制剂之间无竞

36、争关系,但酶但酶-底物底物-抑制剂复合抑制剂复合物（物（esi）不能进一步释放出产物。）不能进一步释放出产物。ie + sese + p+esiki+eiki+ si 非竞争性抑制剂与酶的结合部位非竞争性抑制剂与酶的结合部位0s1v1k km1v vm1无抑制剂无抑制剂非竞争性抑制非竞争性抑制i非交非交xvmax表观表观km不变不变特点：特点：(1) 因为底物与抑制剂无竞争作用，不影因为底物与抑制剂无竞争作用，不影响底物与酶的结合，所以表观响底物与酶的结合，所以表观k km m(2) 由于由于esi不能转变为产物，所以不能转变为产物，所以v vm m不变；不变；减小减小(3)(3)抑制程度取决

37、于抑制剂的浓度抑制程度取决于抑制剂的浓度3. 反竞争性抑制作用反竞争性抑制作用e + sese + p+iesiki 抑制剂仅抑制剂仅与酶和底物形成的与酶和底物形成的es结合，结合，使使es的量下降。既减少从的量下降。既减少从es转化为产物的转化为产物的量，也同时减少从量，也同时减少从es解离出解离出e和和s的量。的量。 反竞争性抑制剂与酶的结合部位反竞争性抑制剂与酶的结合部位uncompetitive inhibitorq: 增加增加s能否消除抑制作用？能否消除抑制作用？反竞争性抑制反竞争性抑制0s1v1k km1v vm1无抑制剂无抑制剂i反平行反平行vmaxkm（3）抑制剂的存在减缓了）

38、抑制剂的存在减缓了es的解离，故的解离，故 表观表观km特点特点(1) 抑制剂只与抑制剂只与es结合结合(4) 抑制程度取决与抑制程度取决与i及及s(2) 由于由于esi不能转变为产物，故不能转变为产物，故vmax降低降低降低降低(5) 增加增加s不但不能消除抑制作用，不但不能消除抑制作用， 反而促进抑制作用反而促进抑制作用反竞争反竞争=合作？合作？三种可逆性抑制作用的比较三种可逆性抑制作用的比较反竞争性反竞争性抑制抑制竞争性竞争性抑制抑制非竞争性非竞争性抑制抑制无抑制剂无抑制剂e e与与i i结合结合的组分的组分表观表观k km m最大速率最大速率kmvm不变不变增大增大减小减小降低降低不变

39、不变降低降低e e、eseseses三种可逆性抑制作用的特征曲线三种可逆性抑制作用的特征曲线竞交竞交y，非交，非交x，反平行，反平行非竞争性抑制非竞争性抑制竞争性抑制竞争性抑制反竞争性抑制反竞争性抑制ev不可逆抑制不可逆抑制剂的作用剂的作用ev可逆抑制剂可逆抑制剂 的作用的作用i i 可逆性抑制作用与不可逆性抑制作用的比较可逆性抑制作用与不可逆性抑制作用的比较无无 i无无 i？六、激活剂对反应速率的影响六、激活剂对反应速率的影响非必需激活剂非必需激活剂概念概念使酶由无活性变为有活性，或使酶活性使酶由无活性变为有活性，或使酶活性增加的物质称为酶的激活剂。增加的物质称为酶的激活剂。可提高酶的催化活

40、性可提高酶的催化活性种类种类必需激活剂必需激活剂2)不可缺少的不可缺少的1)多为金属离子多为金属离子酶活性测定和酶活性单位酶活性测定和酶活性单位酶的活性酶的活性是指酶催化化学反应的能力，其衡量是指酶催化化学反应的能力，其衡量的标准是酶促反应速率。的标准是酶促反应速率。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底物底物转化为产物所需的酶量为一个国际单位。转化为产物所需的酶量为一个国际单位。 酶酶 的的 调调 节节第五节第五节the regulation of enzyme一、酶活性的调节一、酶活性的调节（一）（一） 酶原酶原与酶原的激活与酶原的激活酶原酶

41、原酶酶激活激活（无活性）（无活性）（有活性）（有活性） 酶原的激活实际上是酶原的激活实际上是酶的活性中酶的活性中心形成或暴露的过程心形成或暴露的过程酶原酶原：指无活性的酶的前体：指无活性的酶的前体胰蛋白酶原胰蛋白酶原活性中心活性中心胰蛋白酶胰蛋白酶肠激酶肠激酶胰蛋白酶原的激活过胰蛋白酶原的激活过程程多数酶原的激活具有多数酶原的激活具有级联放大反应级联放大反应性质性质cascadensnp1 enzymejuang rh (2004) bcbasics消化管内蛋白酶原、消化管内蛋白酶原、凝血酶原、纤维蛋白凝血酶原、纤维蛋白溶解系统的酶等溶解系统的酶等酶原激活的机理酶原激活的机理酶酶 原原分子分子

42、构象构象发生发生改变改变形成形成或暴露出酶的或暴露出酶的活性中心活性中心 一个或几个特定的肽键断裂，一个或几个特定的肽键断裂，水解掉一个或几个短肽水解掉一个或几个短肽在特定条件下在特定条件下 酶原激活的生理意义酶原激活的生理意义避免细胞产生的酶对细胞进行自身避免细胞产生的酶对细胞进行自身消化，并使酶在特定的部位和环境中发消化，并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挥作用，保证体内代谢正常进行 某些酶分子某些酶分子活性中心以外活性中心以外的某部位可的某部位可以与体内一些代谢物时可逆结合，使酶发以与体内一些代谢物时可逆结合，使酶发生变构并改变其催化活性。这种受变构调生变构并改变其

43、催化活性。这种受变构调节的酶称为变构酶。节的酶称为变构酶。（二）变构酶及其（二）变构酶及其变构调节变构调节变构效应剂变构效应剂 (allosteric effector)（三）（三） 酶的酶的共价修饰调节共价修饰调节 某些酶蛋白肽链上的某些酶蛋白肽链上的侧链基团侧链基团在在另一另一酶的催化下酶的催化下可与某种化学基团发生可与某种化学基团发生可逆的可逆的共价结合或解离共价结合或解离，从而改变酶的活性，从而改变酶的活性最常见：最常见：磷酸化与去磷酸化磷酸化与去磷酸化无无/ /低活性低活性有有/ /高活性高活性互变互变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h2

44、opi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h2o 活性活性 羧化酶羧化酶柠檬酸柠檬酸乙酰乙酰coa羧化酶活性的调节羧化酶活性的调节部分活性部分活性 羧化酶羧化酶柠檬酸柠檬酸p无活性无活性羧化酶羧化酶patpadpamp活化的活化的 蛋白激酶蛋白激酶pi蛋白磷酸酶蛋白磷酸酶2a单体单体(无活性无活性)多聚体多聚体(有活性有活性)柠檬酸柠檬酸长链脂酰长链脂酰coa二、酶二、酶含量含量的调节的调节1. 酶蛋白合成的诱导与阻遏酶蛋白合成的诱导与阻遏2. 酶降解的调控酶降解的调控三、同工酶三、同工酶(isoenzme) 催化催化相同的化学反应相同的化学反应, ,酶蛋白酶蛋白的的分子结构分子结构、理化性质理化性质乃至乃至免疫免疫学性质不同学性质不同的一组的一组酶。酶。概念概念同工同工，异曲同工同工同工，异曲同工举例：举