酶分子结构和功能

1、关于酶的分子结构与功能第一张，PPT共一百三十四页，创作于2022年6月生物催化剂(biocatalyst)酶(enzyme)是一类由活细胞产生的，对其特异底物具有高效催化作用的生物大分子。 核酶(ribozyme)：具有高效、特异催化作用的核酸，主要参与RNA的剪接。第二张，PPT共一百三十四页，创作于2022年6月底物(substrate, S)：酶作用的物质。 产物(product, P)：反应生成的物质。酶促反应：酶催化的反应。酶活性：酶催化化学反应的能力。第三张，PPT共一百三十四页，创作于2022年6月酶学研究简史公元前两千多年，我国已有酿酒记载。一百余年前，Pasteur认为发酵

2、是酵母细胞生命活动的结果。1878年，Khne首次提出Enzyme一词。1897年，Eduard Buchner用不含细胞的酵母提取液，实现了发酵。1926年，Sumner首次从刀豆中提纯出脲酶结晶 (deoxyribozyme)。第四张，PPT共一百三十四页，创作于2022年6月1982年，Cech首次发现RNA也具有酶的催化活性，提出核酶(ribozyme)的概念。1995年，Jack W.Szostak研究室首先报道了具有DNA连接酶活性DNA片段，称为脱氧核酶(deoxyribozyme)。第五张，PPT共一百三十四页，创作于2022年6月第一节酶的分子结构与功能The Molecul

3、ar Structure and Function of Enzyme第六张，PPT共一百三十四页，创作于2022年6月酶的不同形式:单体酶(monomeric enzyme)：仅具有三级结构的酶。寡聚酶(oligomeric enzyme)：由多个相同或不同亚基以非共价键连接组成的酶。多酶体系(multienzyme system)：由几种不同功能的酶彼此聚合形成的多酶复合物。多功能酶(multifunctional enzyme)或串联酶(tandem enzyme)：一些多酶体系在进化过程中由于基因的融合，多种不同催化功能存在于一条多肽链中，这类酶称为多功能酶。第七张，PPT共一百三十四

4、页，创作于2022年6月一、酶的分子组成中常含有辅助因子蛋白质部分：酶蛋白 (apoenzyme) 辅助因子(cofactor)金属离子小分子有机化合物全酶(holoenzyme)结合酶 (conjugated enzyme)单纯酶 (simple enzyme)：淀粉酶、脂酶第八张，PPT共一百三十四页，创作于2022年6月全酶分子中各部分在催化反应中的作用:酶蛋白决定反应的特异性辅助因子决定反应的种类与性质第九张，PPT共一百三十四页，创作于2022年6月金属酶(metalloenzyme)金属离子与酶结合紧密，提取过程中不易丢失。 金属激活酶(metal-activated enzyme

5、) 金属离子为酶的活性所必需，但与酶的结合不甚紧密。 金属离子是最多见的辅助因子第十张，PPT共一百三十四页，创作于2022年6月金属离子的作用：参与催化反应，传递电子；在酶与底物间起桥梁作用；稳定酶的构象；中和阴离子，降低反应中的静电斥力等。第十一张，PPT共一百三十四页，创作于2022年6月小分子有机化合物是一些化学稳定的小分子物质，称为辅酶 (coenzyme)。其主要作用是参与酶的催化过程，在反应中传递电子、质子或一些基团。辅酶的种类不多，且分子结构中常含有维生素或维生素类物质。第十二张，PPT共一百三十四页，创作于2022年6月转移的基团小分子有机化合物（辅酶或辅基）名称所含的维生素

6、氢原子（质子）NAD（尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸，辅酶I尼克酰胺（维生素PP）之一NADP（尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸，辅酶II尼克酰胺（维生素PP）之一FMN（黄素单核苷酸）维生素B2（核黄素）FAD（黄素腺嘌呤二核苷酸）维生素B2（核黄素）醛基TPP（焦磷酸硫胺素）维生素B1（硫胺素）酰基辅酶A（CoA）泛酸硫辛酸硫辛酸烷基钴胺素辅酶类维生素B12二氧化碳生物素生物素氨基磷酸吡哆醛吡哆醛（维生素B6之一）甲基、甲烯基、甲炔基、甲酰基等一碳单位四氢叶酸叶酸某些辅酶（辅基）在催化中的作用第十三张，PPT共一百三十四页，创作于2022年6月辅酶中与酶蛋白共价结合的辅酶又称为辅基(prosthetic

7、 group)。辅基和酶蛋白结合紧密，不能通过透析或超滤等方法将其除去，在反应中不能离开酶蛋白，如FAD、FMN、生物素等。第十四张，PPT共一百三十四页，创作于2022年6月 NAD+和NADP+维生素PP抗癞皮病维生素的体内活性形式：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(NADP+)脱氢酶的辅酶（传递电子和质子） 亦称：辅酶和辅酶第十五张，PPT共一百三十四页，创作于2022年6月NADP+：R为尼克酰胺NAD+：R为 H第十六张，PPT共一百三十四页，创作于2022年6月第十七张，PPT共一百三十四页，创作于2022年6月 FMN 和FAD维生素B2核黄素(ri

8、boflavin)体内活性形式为黄素单核苷酸(FMN)和黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD)。FMN及FAD是体内氧化还原酶(如脂酰CoA脱氢酶、琥珀酸脱氢酶、黄嘌呤氧化酶等）的辅基，主要起氢传递体的作用 。 第十八张，PPT共一百三十四页，创作于2022年6月VB2FMNAMPFAD第十九张，PPT共一百三十四页，创作于2022年6月焦磷酸硫胺素(thiamine pyrophosphate, TPP)维生素B1 硫胺素（抗神经炎因子、抗脚气病V）功能： 以辅酶方式参加糖的分解代谢。TPP是维生素B1的活性形式，是-酮酸氧化脱羧酶、转酮酶的辅酶。第二十张，PPT共一百三十四页，创作于2022年6月

9、泛酸(pantothenic acid)遍多酸的体内活性形式.酰基转移酶的辅酶，参与酰基的转移作用。辅酶A(CoASH)酰基结合位点第二十一张，PPT共一百三十四页，创作于2022年6月VB6转氨和脱羧过程中的辅酶转氨：通过醛、胺转化第二十二张，PPT共一百三十四页，创作于2022年6月生物素(VB7) 体内多种羧化酶（如丙酮酸羧化酶、乙酰CoA羧化酶）的辅基，与专一性的羧化酶蛋白的赖氨酸残基相结合，参与CO2固定过程。第二十三张，PPT共一百三十四页，创作于2022年6月叶酸(folic acid)又称蝶酰谷氨酸，体内活性形式为四氢叶酸(FH4)。一碳单位转移酶的辅酶，参与一碳单位（甲基、甲

10、烯基、甲炔基、甲酰基等）的转移。N5、N10 是一碳单位的结合位点。 四氢叶酸（FH4)第二十四张，PPT共一百三十四页，创作于2022年6月缺乏症：叶酸缺乏时，红细胞的发育受到影响，造成巨红细胞性贫血症。叶酸二氢叶酸还原酶NADPH+H+NADP+二氢叶酸二氢叶酸还原酶NADPH+H+NADP+四氢叶酸5, 6, 7, 8-四氢叶酸(FH4) CH27第二十五张，PPT共一百三十四页，创作于2022年6月二、酶的活性中心是酶分子中执行其催化功能的部位酶的结构必需基团其它部分活性中心活性中心以外的必需基团结合基团催化基团第二十六张，PPT共一百三十四页，创作于2022年6月酶分子中氨基酸残基侧

11、链的化学基团中，一些与酶活性密切相关的化学基团。必需基团(essential group)第二十七张，PPT共一百三十四页，创作于2022年6月指必需基团在空间结构上彼此靠近，组成具有特定空间结构的区域，能与底物特异结合并将底物转化为产物。这一区域称为酶的活性中心。酶的活性中心 (active center)第二十八张，PPT共一百三十四页，创作于2022年6月活性中心内的必需基团结合基团(binding group)与底物相结合催化基团(catalytic group)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的空间构象和（或）作为调节剂的结合部位所必需。活性中心外的必需基团第二

12、十九张，PPT共一百三十四页，创作于2022年6月底 物 活性中心以外的必需基团结合基团催化基团 活性中心 第三十张，PPT共一百三十四页，创作于2022年6月溶菌酶的活性中心溶菌酶的活性中心是一裂隙，可以容纳肽多糖的6个单糖基（A，B，C，D，E，F），并与之形成氢键和van derwaals力。催化基团是35位Glu，52位Asp；101位Asp和108位Trp是结合基团。第三十一张，PPT共一百三十四页，创作于2022年6月三、同工酶同工酶 (isoenzyme)是指催化相同的化学反应，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。定义第三十二张，PPT共一百三十四页，创作于20

13、22年6月根据国际生化学会的建议，同工酶是由不同基因编码的多肽链，或由同一基因转录生成的不同mRNA所翻译的不同多肽链组成的蛋白质。同工酶存在于同一种属或同一个体的不同组织或同一细胞的不同亚细胞结构中，它使不同的组织、器官和不同的亚细胞结构具有不同的代谢特征。这为同工酶用来诊断不同器官的疾病提供了理论依据。 第三十三张，PPT共一百三十四页，创作于2022年6月HHHHHHHMHHMMHMMMMMMMLDH1 (H4)LDH2(H3M) LDH3(H2M2)LDH4(HM3)LDH5 (M4)乳酸脱氢酶的同工酶举例 1第三十四张，PPT共一百三十四页，创作于2022年6月举例 2BBBMMM

14、CK1(BB) CK2(MB) CK3(MM)脑 心肌 骨骼肌肌酸激酶 (creatine kinase, CK) 同工酶第三十五张，PPT共一百三十四页，创作于2022年6月第二节 酶的工作原理The Mechanism of Enzyme Action第三十六张，PPT共一百三十四页，创作于2022年6月在反应前后没有质和量的变化；只能催化热力学允许的化学反应；只能加速可逆反应的进程，而不改变反应的平衡点。酶与一般催化剂的共同点：第三十七张，PPT共一百三十四页，创作于2022年6月（一）酶促反应具有极高的效率 一、酶促反应的特点酶的催化效率通常比非催化反应高1081020倍，比一般催化剂

15、高1071013倍。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活化能(activation energy)。酶比一般催化剂更有效地降低反应的活化能。第三十八张，PPT共一百三十四页，创作于2022年6月酶的催化效率可用酶的转换数 (turnover number) 来表示。酶的转换数是指在酶被底物饱和的条件下，每个酶分子每秒钟将底物转化为产物的分子数。 第三十九张，PPT共一百三十四页，创作于2022年6月（二）酶促反应具有高度的特异性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产生一定的产物, 酶的这种特性称为酶的特异性或专一性。分类绝

16、对专一性相对专一性立体异构专一性只能作用于某一底物可作用于一类化合物或一种化学键只作用于立体异构体中的一种第四十张，PPT共一百三十四页，创作于2022年6月RCOO- +R OH + H+酯酶：RCOR + H2OOOCH2OHOHOHOH15-葡萄糖苷酶OR+H2OOCH2OHOHOHOHOH15+ ROH绝对专一性:脲酶：H2NCNH2 + H2OO2NH3 + CO2举例相对专一性: (脂肪酶、蛋白酶、磷酸酶、糖苷酶等)第四十一张，PPT共一百三十四页，创作于2022年6月立体异构专一性 H-C-COOH HOOC-C-H COOHCHOHCH2COOH H-C-COOH H-C-CO

17、OH 延胡索酸酶第四十二张，PPT共一百三十四页，创作于2022年6月（三）酶促反应的可调节性酶促反应受多种因素的调控，以适应机体对不断变化的内外环境和生命活动的需要。第四十三张，PPT共一百三十四页，创作于2022年6月二、酶通过促进底物形成过渡态而提高反应速率（一）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反应的活化能 (activation energy) 实现的。 活化能：底物分子从初态转变到活化态所需的能量。第四十四张，PPT共一百三十四页，创作于2022年6月反应总能量改变 酶促反应 活化能 非催化反应活化能 一般催化剂催化反应的活化能 能量

18、 反 应 过 程 底物 产物 酶促反应活化能的改变 过渡态能量 反 应 过 程 底物 产物 第四十五张，PPT共一百三十四页，创作于2022年6月（二）酶-底物复合物的形成有利于底物转变成过渡态 酶底物复合物E + SE + PES(过渡态)第四十六张，PPT共一百三十四页，创作于2022年6月诱导契合作用使酶与底物密切结合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。这一过程称为酶-底物结合的诱导契合(induced-fit) 。第四十七张，PPT共一百三十四页，创作于2022年6月第四十八张，PPT共一百三十四页，创作于2022年6月羧肽酶的诱导契合模式 底物第四十

19、九张，PPT共一百三十四页，创作于2022年6月2. 邻近效应与定向排列使诸底物正确定位于酶的活性中心 酶在反应中将诸底物结合到酶的活性中心，使它们相互接近并形成有利于反应的正确定向关系。这种邻近效应(proximity effect)与定向排列(orientation arrange)实际上是将分子间的反应变成类似于分子内的反应，从而提高反应速率。 第五十张，PPT共一百三十四页，创作于2022年6月邻近效应与定向排列：第五十一张，PPT共一百三十四页，创作于2022年6月3. 表面效应使底物分子去溶剂化 活性中心是酶分子表面的疏水性口袋,使底物分子脱溶剂化，此疏水环境排除了水对反应的干扰，

20、利于底物与酶分子的密切接触和结合。这种现象称为表面效应(surface effect)。第五十二张，PPT共一百三十四页，创作于2022年6月（三）酶的催化机制呈多元催化作用一般酸-碱催化作用(general acid-base catalysis) 共价催化作用(covalent catalysis) 亲核催化作用(nucleophilic catalysis)第五十三张，PPT共一百三十四页，创作于2022年6月第三节酶促反应动力学Kinetics of Enzyme-Catalyzed Reaction 第五十四张，PPT共一百三十四页，创作于2022年6月酶促反应动力学：研究各种因素对

21、酶促反应速率的影响，并加以定量的阐述。影响因素包括：底物浓度、酶浓度、pH、温度、抑制剂、激活剂等。第五十五张，PPT共一百三十四页，创作于2022年6月一、底物浓度对反应速率影响的作图呈矩形双曲线在其他因素不变的情况下，底物浓度对反应速率的影响呈矩形双曲线关系。SV第五十六张，PPT共一百三十四页，创作于2022年6月当底物浓度较低时：反应速率与底物浓度成正比；反应为一级反应。SVVmax第五十七张，PPT共一百三十四页，创作于2022年6月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。SVVmax第五十八张，PPT共一百三十四页，创作于2022年6月当底物浓度高达一定程度

22、：反应速率不再增加，达最大速率；反应为零级反应SVVmax第五十九张，PPT共一百三十四页，创作于2022年6月中间产物解释酶促反应中底物浓度和反应速率关系的最合理学说是中间产物学说： E + S k1k2k3ESE + P（一）米曼氏方程式揭示单底物反应的动力学特性第六十张，PPT共一百三十四页，创作于2022年6月1913年Michaelis和Menten提出反应速率与底物浓度关系的数学方程式，即米曼氏方程式，简称米氏方程式 (Michaelis equation)。S：底物浓度V：不同S时的反应速率Vmax：最大反应速率(maximum velocity) m：米氏常数(Michaeli

23、s constant) VmaxS Km + S 第六十一张，PPT共一百三十四页，创作于2022年6月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，反应速率取决于慢反应即 V = k3ES。 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S =St。米曼氏方程式推导基于两个假设：第六十二张，PPT共一百三十四页，创作于2022年6月单底物、单产物反应；酶促反应速率一般在规定的反应条件下，用单位时间内底物的消耗量和产物的生成量来表示；反应速率取其初速率，即底物的消耗量很小（一般在5以内）时的反应速率底物浓度远远大于酶浓度。研究前提：第六十

24、三张，PPT共一百三十四页，创作于2022年6月米氏方程推导过程: 游离酶浓度=E-ES ES生成速度=k1 (E-ES) S ES分解速度=k2ES+ k3ES 当稳态时：ES生成速度=ES分解速度 k1 (E-ES) S=k2ES+ k3ES第六十四张，PPT共一百三十四页，创作于2022年6月（E-ES） S k2+ k3 ES k1 ES= 因V=k3ES，当所有E被S饱和时，即达到最大速度，此时ES=E，Vmax =k3ES =k3 E。 代入上式：= KmESKm + SV =k3ESKm + SVmax SKm + S=整理：V =Km + Sk3ES（2）（1）第六十五张，PP

25、T共一百三十四页，创作于2022年6月 米-曼氏方程解释：当SKm时，V=(Vmax/Km) S, 即V与S成正比。当SKm时，V Vmax，即S而V不变。VmaxS Km + S 第六十六张，PPT共一百三十四页，创作于2022年6月（二）Km与Vm是有意义的酶促反应动力学参数Km值的推导Km与Vmax的意义第六十七张，PPT共一百三十四页，创作于2022年6月当反应速率为最大反应速率一半时： Km值的推导Km = S Km值等于酶促反应速率为最大反应速率一半时的底物浓度，单位是mol/L。2=Km + S Vmax VmaxSVmaxVSKmVmax/2 第六十八张，PPT共一百三十四页，

26、创作于2022年6月 Km与Vmax的意义定义：Km等于酶促反应速率为最大反应速率一半时的底物浓度。意义：Km是酶的特征性常数之一，只与酶的结构、底物和反应环境（如，温度、pH、离子强度）有关，与酶的浓度无关。 Km可近似表示酶对底物的亲和力，Km愈小，E对S的亲合力愈大，Km愈大，E对S的亲合力愈小。 同一酶对于不同底物有不同的Km值。Km值第六十九张，PPT共一百三十四页，创作于2022年6月 Vmax定义：Vm是酶完全被底物饱和时的反应速率，与酶浓度成正比。Vmax = K3 E 如果酶的总浓度已知，可从Vmax计算酶的转换数(turnover number)，即动力学常数k3。可用来比

27、较每单位酶的催化能力。 K3 是酶的转换数。既：当酶完全被底物饱和时,单位时间内每个酶分子催化底物转化成产物的分子数. K3 = Vmax / EE + S k1k2k3ESE + P第七十张，PPT共一百三十四页，创作于2022年6月1. 双倒数作图法(double reciprocal plot)，又称为 林-贝氏(Lineweaver- Burk)作图法 VmaxS Km+SV = （林贝氏方程）+ 1/V=KmVmax 1/Vmax 1/S 两边同取倒数（三）m值与max值可以通过作图法求取基本原则：将米氏方程变化成相当于y=ax+b的直线方程，再用作图法求出Km。第七十一张，PPT共

28、一百三十四页，创作于2022年6月（林贝氏方程）+ 1/V=KmVmax 1/Vmax 1/S 第七十二张，PPT共一百三十四页，创作于2022年6月2. Hanes作图法在林贝氏方程基础上，两边同乘SS/V=Km/Vmax + S/Vmax S S/V -Km Km/Vm 1/Vmax 第七十三张，PPT共一百三十四页，创作于2022年6月二、底物足够时酶浓度对反应速率的影响呈直线关系在酶促反应系统中，当底物浓度大大超过酶的浓度，酶被底物饱和时，反应速率达最大速率。此时，反应速率和酶浓度变化呈正比关系。第七十四张，PPT共一百三十四页，创作于2022年6月当SE，酶可被底物饱和的情况下，反应

29、速率与酶浓度成正比。关系式为：V = k3 E0 VE当SE时，Vmax = k3 E酶浓度对反应速率的影响第七十五张，PPT共一百三十四页，创作于2022年6月三、温度对反应速率的影响具有双重性温度对酶促反应速率具有双重影响。 酶促反应速率最快时反应体系的温度称为酶促反应的最适温度(optimum temperature)。第七十六张，PPT共一百三十四页，创作于2022年6月三.温度对反应速率的影响具有双重性两种不同影响：1.温度升高，反应速度加快；2.温度升高，酶蛋白变性速度加快。T最适指反应速度最大时的温度.偏离T最适, 活性都会降低,但本质不同.T T最适,因素2占主导,酶变性而失活

30、.T最适第七十七张，PPT共一百三十四页，创作于2022年6月四、pH通过改变酶和底物分子解离状态影响反应速率最适pH（optimum pH）表现出酶最大活力的pH值pH对酶作用的影响机制：1. 环境过酸、过碱使酶变性失活；2. 影响酶活性基团(必需基团.辅基或辅酶)的解离；3. 影响底物的解离。因此,只有在特定的PH条件下,E与S才能结合,反应.pH酶活性pH最适不同酶具有不同的最适pH （不是酶的特征性常数）第七十八张，PPT共一百三十四页，创作于2022年6月pH酶活性胃蛋白酶淀粉酶胆碱酯酶第七十九张，PPT共一百三十四页，创作于2022年6月五、抑制剂可逆地或不可逆地降低酶促反应速率酶

31、的抑制剂(inhibitor)酶的抑制区别于酶的变性： 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凡能使酶的催化活性下降而不引起酶蛋白 变性的物质称为酶的抑制剂。第八十张，PPT共一百三十四页，创作于2022年6月抑制作用的类型不可逆性抑制 (irreversible inhibition)可逆性抑制 (reversible inhibition)竞争性抑制 (competitive inhibition)非竞争性抑制 (non-competitive inhibition)反竞争性抑制 (uncompetitive inhibition)根据抑制剂和酶结合的紧密程度不同，酶的抑制作

32、用分为： 第八十一张，PPT共一百三十四页，创作于2022年6月有机磷化合物 羟基酶解毒 - - - 解磷定(PAM)重金属离子及砷化合物 巯基酶解毒 - - - 二巯基丙醇(BAL) 概念举例抑制剂通常以共价键与酶活性中心的必需基团相结合，使酶失活。（一）不可逆性抑制剂主要与酶共价结合第八十二张，PPT共一百三十四页，创作于2022年6月有机磷化合物路易士气失活的酶羟基酶失活的酶酸巯基酶失活的酶酸BAL巯基酶BAL与砷剂结合物第八十三张，PPT共一百三十四页，创作于2022年6月（二） 可逆性抑制作用竞争性抑制非竞争性抑制反竞争性抑制 类型概念抑制剂通常以非共价键与酶或酶-底物复合物可逆性结

33、合，使酶的活性降低或丧失；抑制剂可用透析、超滤等方法除去。第八十四张，PPT共一百三十四页，创作于2022年6月竞争性抑制作用的抑制剂与底物竞争结合酶的活性中心 有些抑制剂与底物的结构相似，能与底物竞争酶的活性中心，从而阻碍酶底物复合物的形成。这种抑制作用称为竞争性抑制作用。定义第八十五张，PPT共一百三十四页，创作于2022年6月反应模式+IEIE + SE + PESIS+ESIESEIPEE竞争性抑制作用第八十六张，PPT共一百三十四页，创作于2022年6月竞争性抑制作用特点抑制程度取决于抑制剂与酶的相对亲和力及底物浓度；I与S结构类似，竞争酶的活性中心；动力学特点：Vmax不变，表观K

34、m增大。抑制剂 无抑制剂1/V 1/S -1/Km第八十七张，PPT共一百三十四页，创作于2022年6月竞争性抑制曲线第八十八张，PPT共一百三十四页，创作于2022年6月举例丙二酸与琥珀酸竞争琥珀酸脱氢酶琥珀酸琥珀酸脱氢酶FADFADH2延胡索酸第八十九张，PPT共一百三十四页，创作于2022年6月磺胺类药物的抑菌机制与对氨基苯甲酸竞争二氢叶酸合成酶二氢蝶呤啶 对氨基苯甲酸 谷氨酸二氢叶酸合成酶二氢叶酸第九十张，PPT共一百三十四页，创作于2022年6月有些抑制剂与酶活性中心外的必需基团相结合，不影响酶与底物的结合，酶和底物的结合也不影响酶与抑制剂的结合。底物和抑制剂之间无竞争关系。但酶-底

35、物-抑制剂复合物(ESI)不能进一步释放出产物。这种抑制作用称作非竞争性抑制作用。非竞争性抑制作用的抑制剂不改变酶对底物的亲和力 定义第九十一张，PPT共一百三十四页，创作于2022年6月反应模式+ S S+ S S+ESIEIEESEPE+SESE+P+IEI+S EIS +I非竞争性抑制作用第九十二张，PPT共一百三十四页，创作于2022年6月非竞争性抑制作用特点抑制剂与酶活性中心外的必需基团结合，底物与抑制剂之间无竞争关系；抑制程度取决于抑制剂的浓度；动力学特点：Vmax降低，表观Km不变。抑制剂1 / V 1/S 无抑制剂 -1/Km第九十三张，PPT共一百三十四页，创作于2022年6

36、月非竞争性抑制曲线第九十四张，PPT共一百三十四页，创作于2022年6月抑制剂仅与酶和底物形成的中间产物(ES)结合，使中间产物ES的量下降。这样，既减少从中间产物转化为产物的量，也同时减少从中间产物解离出游离酶和底物的量。这种抑制作用称为反竞争性抑制作用。定义反竞争性抑制作用的抑制剂仅与酶-底物复合物结合 第九十五张，PPT共一百三十四页，创作于2022年6月反应模式E+SE+P ES+IESI+ESESESIEP第九十六张，PPT共一百三十四页，创作于2022年6月特点：抑制剂只与酶底物复合物结合；抑制程度取决与抑制剂的浓度及底物的浓度；动力学特点：Vmax降低，表观Km降低。抑制剂 1/

37、V 1/S 无抑制剂 第九十七张，PPT共一百三十四页，创作于2022年6月反竞争性抑制曲线第九十八张，PPT共一百三十四页，创作于2022年6月各种可逆性抑制作用的比较 第九十九张，PPT共一百三十四页，创作于2022年6月六、激活剂可加快酶促反应速率定义使酶由无活性变为有活性或使酶活性增加的物质称为激活剂(activator)。种类必需激活剂：酶活性不可缺.如:激酶中的Mg+非必需激活剂：有它酶活性可增加.如:Cl-对于唾液淀粉酶第一百张，PPT共一百三十四页，创作于2022年6月第四节 酶的调节The Regulation of Enzyme第一百零一张，PPT共一百三十四页，创作于20

38、22年6月调节含量活性合成分解变构调节化学修饰迟缓调节快速调节调节方式调节对象：关键酶第一百零二张，PPT共一百三十四页，创作于2022年6月变构效应剂 (allosteric effector)变构激活剂变构抑制剂 变构调节 (allosteric regulation)变构酶 (allosteric enzyme)变构部位 (allosteric site)一些代谢物可与某些酶分子活性中心外的某部分可逆地结合，使酶构象改变，从而改变酶的催化活性，此种调节方式称变构调节。（一）变构酶通过变构调节酶的活性一、调节酶实现对酶促反应速率的快速调节第一百零三张，PPT共一百三十四页，创作于2022年

39、6月别构酶催化中心别构中心可在同一亚基,也可不在同一亚基-结合S,将S转化为P-结合别构剂(效应剂) 如:ATP、AMP、S、P、小分子代谢物构象改变构象改变,功能改变效应剂活性变构激活活性变构抑制第一百零四张，PPT共一百三十四页，创作于2022年6月变构酶常为多个亚基构成的寡聚体，具有协同效应。变构激活变构抑制 变构酶的形曲线S V 无变构效应剂 酶的变构调节是体内代谢途径的重要快速调节方式之一。第一百零五张，PPT共一百三十四页，创作于2022年6月（二）酶的化学修饰调节是通过某些化学基团与酶的共价结合与分离实现的在其他酶的催化作用下，某些酶蛋白肽链上的一些基团可与某种化学基团发生可逆的

40、共价结合，从而改变酶的活性，此过程称为共价修饰。共价修饰(covalent modification)第一百零六张，PPT共一百三十四页，创作于2022年6月磷酸化与脱磷酸化（最常见）乙酰化和脱乙酰化甲基化和脱甲基化腺苷化和脱腺苷化SH与SS互变 常见类型酶的化学修饰是体内快速调节的另一种重要方式。第一百零七张，PPT共一百三十四页，创作于2022年6月酶的磷酸化与脱磷酸化-OHThrSerTyr酶蛋白H2OPi磷蛋白磷酸酶 ATPADP蛋白激酶ThrSerTyr-O-PO32-酶蛋白第一百零八张，PPT共一百三十四页，创作于2022年6月有些酶在细胞内合成或初分泌时只是酶的无活性前体，此前体

41、物质称为酶原。 在一定条件下，酶原向有活性酶转化的过程。（三）酶原的激活使无活性的酶原转变成有催化活性的酶酶原 (zymogen)酶原的激活第一百零九张，PPT共一百三十四页，创作于2022年6月酶原激活的机理酶 原分子构象发生改变形成或暴露出酶的活性中心 一个或几个特定的肽键断裂，水解掉一个或几个短肽在特定条件下第一百一十张，PPT共一百三十四页，创作于2022年6月赖缬天天天天甘异赖缬天天天天缬组丝SSSS46183甘异缬组丝SSSS肠激酶胰蛋白酶活性中心胰蛋白酶原的激活过程第一百一十一张，PPT共一百三十四页，创作于2022年6月 酶原激活的生理意义避免细胞产生的酶对细胞进行自身消化，并

42、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。有的酶原可以视为酶的储存形式。在需要时，酶原适时地转变成有活性的酶，发挥其催化作用。第一百一十二张，PPT共一百三十四页，创作于2022年6月二、 酶含量的调节包括对酶合成与分解速率的调节诱导作用(induction) 阻遏作用(repression)（一）酶蛋白合成可被诱导或阻遏第一百一十三张，PPT共一百三十四页，创作于2022年6月溶酶体蛋白酶降解途径（不依赖ATP的降解途径） 非溶酶体蛋白酶降解途径（又称依赖ATP和泛素的降解途径） （二）酶降解的调控与一般蛋白质降解途径相同 第一百一十四张，PPT共一百三十四页，创作于2022年

43、6月第五节 酶的命名与分类The Naming and Classification of Enzyme第一百一十五张，PPT共一百三十四页，创作于2022年6月一、酶可根据其催化的反应类型予以分类氧化还原酶类 (oxidoreductases)转移酶类 (transferases )水解酶类 (hydrolases)裂解酶类 (lyases)异构酶类 (isomerases)合成酶类 (synthetases, ligases)根据酶反应的类型，酶可分为六大类，其排序如下:第一百一十六张，PPT共一百三十四页，创作于2022年6月1. 氧化还原酶类：主要是催化氢的转移或电子传递的氧化还原反应

44、。A + BH2（H2O2，H2O）AH2 + B（O2）2. 转移酶类：催化化合物中某些基团的转移。AX + BA +BX根据X分成8个亚类：转移碳基、酮基或醛基、酰基、糖基、烃基、含氮基、含磷基和含硫基的酶。第一百一十七张，PPT共一百三十四页，创作于2022年6月4. 裂解酶类：催化非水解性地除去基团而形成双键的反应或逆反应。CH3C=OCOOHCC键CH3C=OH+ CO2CO键CH2COOHHOCHCOOHHCCOOHHOOCCH+ H2O3. 水解酶类：催化加水分解作用。AB + H2OAOH + BH第一百一十八张，PPT共一百三十四页，创作于2022年6月5. 异构酶：催化 各

45、种异构体之间的互变。AB常见的有消旋和变旋、醛酮异构、顺反异构和变位酶类。6. 合成酶类：催化有ATP参加的合成反应。A + B + ATPAB + ADP +Pi第一百一十九张，PPT共一百三十四页，创作于2022年6月二、每一种酶均有其系统名称和推荐名称系统名称 (systematic name)推荐名称 (recommended name) 第一百二十张，PPT共一百三十四页，创作于2022年6月酶的分类催化的化学反应举例系统名称EC编号推荐名称氧化还原酶类乙醛 + NADH + H+乙醇：NAD+ 氧化还原酶EC 1.1.1.1乙醇脱氢酶转移酶类草酰乙酸 +L-谷氨酸L-天冬氨酸：-酮

46、戊二酸 氨基转移酶EC 2.6.1.1天冬氨酸转氨酶水解酶类 D-葡萄糖 + H3PO4D-葡糖-6-磷酸水解酶EC 3.1.3.9葡糖6-磷酸酶 裂解酶类 磷酸二羟丙酮 + 醛酮糖-1-磷酸裂解酶EC 4.1.2.7醛缩酶 异构酶类D-果糖-6-磷酸D-葡糖-6-磷酸 酮-醇异构酶EC 5.3.1.9磷酸果糖异构酶连接酶类L-谷氨酰胺 + ADP + 磷酸L-谷氨酸：氨连接酶EC 6.3.1.2谷氨酰胺合成酶一些酶的分类与命名第一百二十一张，PPT共一百三十四页，创作于2022年6月第六节酶与医学的关系The Relation of Enzyme and Medicine第一百二十二张，PPT共一百三十四页，创作于2022年6月一、酶和疾病密切相关 （一）酶的质、量与活性的异常均可引起某些疾病有些疾病的发病机理直接或间接和酶的异常或酶活性受到抑制相关。 许多疾病也可引起酶的异常，这种异常又使病情加重。 激素代谢障碍或维生素缺乏可引起某些酶的异常。 酶活性受到抑制多见于中毒性疾病。 第一百二十三张，PPT共一百三十四页，创作于2022