生物化学课件-广西医科大学-第4章-酶和维生素

第四章

酶和维生素Enzymeandvitamin11/29/20221第四章

酶和维生素Enzymeandvitam“以谷为酒，以曲为媒”中国的酒文化历史悠久，《北山酒经》中记载是夏禹时期的仪狄创造发明的，距今已有近四千年的时间。“以曲为媒”指的是酒曲为酶，其上面生长有大量的微生物和微生物所分泌的酶(淀粉酶、糖化酶和蛋白酶等)。11/29/2022“以谷为酒，以曲为媒”中国的酒文化历史悠久，《北山酒经》中酶的概念目前将生物催化剂分为两类酶、核酶（脱氧核酶）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蛋白质。11/29/2022酶的概念目前将生物催化剂分为两类酶（Enzyme）是一类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认为发酵是酵母细胞生命活动的结果。1877年，Kuhne首次提出Enzyme一词。1897年，Buchner兄弟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。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，JackW.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)。11/29/2022酶学研究简史公元前两千多年，我国已有酿酒记载。11/26/2第一节

酶的分子结构与功能

TheMolecularStructureandFunctionofEnzyme

11/29/2022第一节

酶的分子结构与功能

TheMolecularS酶的不同形式单体酶(monomericenzyme)：仅具有三级结构的一条多肽链的酶。寡聚酶(oligomericenzyme)：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(multienzymesystem)：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(multifunctionalenzyme)或串联酶(tandemenzyme)：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。11/29/2022酶的不同形式单体酶(monomericenzyme)：仅具一、酶的分子组成蛋白质部分：酶蛋白(apoenzyme)辅助因子(cofactor)

金属离子小分子有机化合物全酶(holoenzyme)单纯酶(simpleenzyme)结合酶(conjugatedenzyme)11/29/2022一、酶的分子组成蛋白质部分：酶蛋白(apoenzyme)辅*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-activatedenzyme)金属离子为酶的活性所必需，但与酶的结合不甚紧密。11/29/2022*各部分在催化反应中的作用酶蛋白决定反应的特异性金属酶(me金属离子的作用稳定酶的构象；参与催化反应，传递电子；在酶与底物间起桥梁作用；中和阴离子，降低反应中的静电斥力等。小分子有机化合物的作用在反应中起运载体的作用，传递电子、质子或其它基团。11/29/2022金属离子的作用小分子有机化合物的作用11/26/2022小分子有机化合物在催化中的作用

11/29/2022小分子有机化合物在催化中的作用11/26/2022辅助因子分类（按其与酶蛋白结合的紧密程度）辅酶(coenzyme):与酶蛋白结合疏松，可用透析或超滤的方法除去。

辅基(prostheticgroup):与酶蛋白结合紧密，不能用透析或超滤的方法除去。11/29/2022辅助因子分类辅酶(coenzyme):辅基(pr二、酶的活性中心必需基团(essentialgroup)酶分子整体构象中对于酶的活性发挥所必需的基团。目录11/29/2022二、酶的活性中心必需基团(essentialgroup)目称活性部位(activesite)，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。酶的活性中心(activecenter)11/29/2022称活性部位(activesite)，指必需基团在空间结构上1.活性中心内的结构必需基团结合基团(bindinggroup)与底物相结合催化基团(catalyticgroup)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所必需。2.活性中心外的结构必需基团11/29/20221.活性中心内的结构必需基团结合基团催化基团位于活性中心以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11/29/2022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1*谷氨酸35和天冬氨酸52是催化基团；*色氨酸62和63、天冬氨酸101和色氨酸108是结合基团；*A~F为底物多糖链的糖基，位于酶的活性中心形成的裂隙中。溶菌酶的活性中心11/29/2022*谷氨酸35和天冬氨酸52是催化基团；*色氨酸62和63三、酶活性单位酶的活性是指酶催化化学反应的能力，其衡量的标准是酶促反应速度。酶促反应速度可用在适宜的反应条件下，单位时间内底物的消耗或产物的生成量来表示。

酶的活性单位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（s、min或h）内生成一定量（mg、μg、μmol等）的产物或消耗一定数量的底物所需的酶量。

11/29/2022三、酶活性单位酶的活性是指酶催化化学反应的能力，其衡量的标准国际单位(IU)在特定的条件下，25℃每分钟催化1μmol底物转化为产物所需的酶量为一个国际单位。

催量单位(katal)１催量(kat)是指在特定条件下，每秒钟使１mol底物转化为产物所需的酶量。

kat与IU的换算：1IU=16.67×10-9kat11/29/2022国际单位(IU)催量单位(katal)kat与IU的换算：酶的比活性：

单位质量蛋白中的酶活性，U/mg表示。原因：其它蛋白的存在酶蛋白部分变性11/29/2022酶的比活性：11/26/2022第二节

酶的命名与分类

TheNamingandClassificationofEnzyme11/29/2022第二节

酶的命名与分类

TheNamingandC一、酶的分类1.氧化还原酶类(oxidoreductases)2.转移酶类(transferases)3.水解酶类(hydrolases)4.裂解酶类(lyases)5.异构酶类(isomerases)6.合成酶类(ligases,synthetases)11/29/2022一、酶的分类11/26/2022二、酶的命名1.习惯命名法——推荐名称2.系统命名法——系统名称11/29/2022二、酶的命名11/26/2022一些酶的命名举例11/29/2022一些酶的命名举例11/26/2022第三节

酶促反应的特点与机制TheCharacteristicandMechanismofEnzyme-CatalyzedReaction11/29/2022第三节

酶促反应的特点与机制TheCharacteris酶与一般催化剂的共同点在反应前后质和量的没有改变；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。11/29/2022酶与一般催化剂的共同点11/26/2022（一）酶具有极高的催化效率

一、酶催化作用的特点酶的催化效率通常比非催化反应高108～1020倍，比一般催化剂高106～1013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(activationenergy)。酶比一般催化剂更有效地降低反应的活化能。

11/29/2022（一）酶具有极高的催化效率一、酶催化作用的特点酶的催化效反应总能量改变非催化反应活化能酶促反应活化能一般催化剂催化反应的活化能能量反应过程底物产物酶促反应活化能的改变

活化能：底物分子从基态转变到活化态（过渡态）所需的能量（自由能差）。11/29/2022反应总能量改变非催化反应活化能酶促反应一般催化剂催能反（二）酶催化作用具有高度专一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生成一定的产物。酶对结合底物的选择性和生成确定结构产物的性质称为酶的特异性或专一性。11/29/2022（二）酶催化作用具有高度专一性一种酶仅作用于一种或一类化合物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类型：绝对专一性：只能作用于特定结构的底物，进行一种专一的反应，生成一种特定结构的产物，如脲酶。相对专一性：作用于一类化合物或一种化学键，如胰蛋白酶。立体异构体专一性：作用于立体异构体中的一种。如顺式、反式结构的丁烯二酸光学异构体专一性：作用于光学异构体中的一种。如L－乳酸，D－乳酸11/29/2022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（三）酶活性对环境因素的敏感性酶的化学本质是蛋白质11/29/2022（三）酶活性对环境因素的敏感性酶的化学本质是蛋白质11/26对酶生成与降解的调节—--量的调节通过化学共价修饰改变酶的结构通过激活剂、抑制剂改变酶的活性酶活性受多种因素的调控，以适应机体对不断变化的内外环境和生命活动的需要。其中包括三方面的调节：（四）酶活性的可调节性活性的调节11/29/2022对酶生成与降解的调节—--量的调节酶活性受多种因素的调控，以二、酶催化机制（一）酶与底物诱导契合酶底物复合物

E+SE+PES11/29/2022二、酶催化机制（一）酶与底物诱导契合酶底物复合物E+酶和底物如何结合成中间产物？锁钥学说诱导契合学说11/29/2022酶和底物如何结合成中间产物？锁钥学说11/26/2022锁钥学说整个酶分子的天然构象是具有刚性结构的，酶表面具有特定的形状。底物与酶的结合如同一把钥匙对一把锁一样的机械关系。11/29/2022锁钥学说整个酶分子的天然构象是具有刚性结构的，酶表面具有特定诱导契合学说(induced-fithypothesis)当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学说。11/29/2022诱导契合学说(induced-fithypothesis)羧肽酶的诱导契合模式底物目录11/29/2022羧肽酶的诱导契合模式底物目录11/26/2022（二）共价催化酶活性中心的必需基团与底物形成特殊的共价结构的中间产物，再转变成终产物。亲核、亲电子11/29/2022（二）共价催化酶活性中心的必需基团与底物形成特殊的共价结构的（三）酸碱催化R基团的性质两性电解质11/29/2022（三）酸碱催化R基团的性质11/26/2022（四）金属离子催化稳定酶的构象；参与催化反应，传递电子；在酶与底物间起桥梁作用；中和阴离子，降低反应中的静电斥力等。11/29/2022（四）金属离子催化稳定酶的构象；11/26/2022（五）邻近效应与表面效应11/29/2022（五）邻近效应与表面效应11/26/2022KineticsofEnzyme-CatalyzedReaction

第四节

酶动力学11/29/2022第四节

酶动力学11/26/2022概念研究酶催化反应的特性，各种因素对酶催化反应的影响，并加以定量的阐述。影响因素包括有酶浓度、底物浓度、pH、温度、抑制剂、激活剂等。※研究一种因素的影响时，其余各因素均恒定。11/29/2022概念※研究一种因素的影响时，其余各因素均恒定。11/26/一、化学反应速度和酶促反应速度单底物、单产物反应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和产物的生成量来表示反应速度取其初速度，即底物的消耗量很小（一般在5﹪以内）时的反应速度底物浓度远远大于酶浓度11/29/2022一、化学反应速度和酶促反应速度单底物、单产物反应11/26/研究前提

在其他因素不变的情况下，底物浓度对反应速度的影响呈矩形双曲线关系。二、底物浓度对酶促反应速度的影响11/29/2022研究前提在其他因素不变的情况下，底物浓度对反应速度的影（一）酶反应的中间产物学说和酶反应速度方程中间产物

酶促反应模式——中间产物学说E+Sk1k2k3ESE+P11/29/2022（一）酶反应的中间产物学说和酶反应速度方程中间产物酶促反应※1913年Michaelis和Menten提出反应速度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(Michaelisequation)。[S]：底物浓度V：不同[S]时的反应速度Vmax：最大反应速度(maximumvelocity)

Ｋm：米氏常数(Michaelisconstant)

ＶVmax[S]

Km+[S]

＝──11/29/2022※1913年Michaelis和Menten提出反应速度与底米－曼氏方程式推导基于两个假设：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V＝k3[ES]。(1)S的总浓度远远大于E的总浓度，因此在反应的初始阶，S的浓度可认为不变即[S]＝[St]。11/29/2022米－曼氏方程式推导基于两个假设：11/26/2022推导过程稳态：是指ES的生成速度与分解速度相等，即[ES]恒定。

K1([Et]－[ES])[S]＝K2[ES]+K3[ES]K2+K3＝Km

（米氏常数）K1令：则(2)变为:([Et]－[ES])[S]＝Km[ES](2)＝([Et]－[ES])[S]K2+K3[ES]K1整理得：11/29/2022推导过程稳态：是指ES的生成速度与分解速度相等，即[ES]当底物浓度很高，将酶的活性中心全部饱和时，即[Et]＝[ES]，反应达最大速度Vmax＝K3[ES]＝K3[Et](5)[ES]＝───[Et][S]Km+[S](3)整理得:将(5)代入(4)得米氏方程式：Vmax[S]Km+[S]V＝────将(3)代入(1)得K3[Et][S]Km+[S](4)V＝────11/29/2022当底物浓度很高，将酶的活性中心全部饱和时，即[Et]＝[ES（二）酶反应速度的底物饱和效应11/29/2022（二）酶反应速度的底物饱和效应11/26/2022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。[S]VVmax目录11/29/2022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。[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。[S]VVmax目录11/29/2022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[S]VVmax目录11/29/2022当底物浓度高达一定程度反应速度不再增加，达最大速度；反应为零当反应速度为最大反应速度一半时Km值的推导∴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。Km＝[S]2＝Km+[S]VmaxVmax[S]VmaxV[S]KmVmax/2

（三）酶动力学参数的意义11/29/2022当反应速度为最大反应速度一半时Km值的推导∴Km值等于酶促Km值①Km等于酶促反应速度为最大反应速度一半时的底物浓度。②意义：a)Km是酶的特征性常数之一；b)Km可近似表示酶对底物的亲和力；c)同一酶对于不同底物有不同的Km值。

11/29/2022Km值11/26/2022

Vmax定义：Vm是酶完全被底物饱和时的反应速度，与酶浓度成正比。意义：Vmax=K3[E]如果酶的总浓度已知，可从Vmax计算

酶的转换数(turnovernumber)，即动力学常数K3。11/29/2022Vmax意义：Vmax=K3[E]11/26/2022定义

—当酶被底物充分饱和时，单位时间内每个酶分子催化底物转变为产物的分子数。意义—

可用来比较每单位酶的催化能力。

酶的转换数或催化常数11/29/2022定义—当酶被底物充分饱和时，单位时间内每个酶分子催化底物（四）酶动力学参数的测定1.双倒数作图法(doublereciprocalplot)，又称为林-贝氏(Lineweaver-Burk)作图法Vmax[S]Km+[S]V=（林－贝氏方程）+1/V=KmVmax1/Vmax1/[S]两边同取倒数-1/Km1/Vmax1/[S]1/V11/29/2022（四）酶动力学参数的测定1.双倒数作图法(doubler2.Hanes作图法[S][S]/V-KmKm/Vm在林－贝氏方程基础上，两边同乘[S][S]/V=Km/Vmax+[S]/Vmax11/29/20222.Hanes作图法[S][S]/V-Km三、酶浓度对反应速度的影响当[S]＞＞[E]，酶可被底物饱和的情况下，反应速度与酶浓度成正比。关系式为：V=K3[E]0V[E]当[S]>>[E]时，Vmax=k3[E]酶浓度对反应速度的影响

11/29/2022三、酶浓度对反应速度的影响当[S]＞＞[E]，酶可被底物饱和双重影响温度升高，酶促反应速度升高；由于酶的本质是蛋白质，温度升高，可引起酶的变性，从而反应速度降低。

四、温度对反应速度的影响最适温度(optimumtemperature)：酶促反应速度最快时的环境温度。*低温的应用酶活性0.51.02.01.50102030405060温度ºC温度对淀粉酶活性的影响

11/29/2022双重影响四、温度对反应速度的影响最适温度(optimum五、pH对反应速度的影响最适pH(optimumpH)：酶催化活性最大时的环境pH。0酶活性pH

pH对某些酶活性的影响

胃蛋白酶淀粉酶胆碱酯酶24681011/29/2022五、pH对反应速度的影响最适pH(optimump六、抑制剂对反应速度的影响酶的抑制剂(inhibitor)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。

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11/29/2022六、抑制剂对反应速度的影响酶的抑制剂(inhibitor)抑制作用的类型不可逆性抑制(irreversibleinhibition)可逆性抑制(reversibleinhibition)：竞争性抑制(competitiveinhibition)非竞争性抑制(non-competitiveinhibition)反竞争性抑制(uncompetitiveinhibition)11/29/2022抑制作用的类型不可逆性抑制(irreversible(一)不可逆性抑制作用*概念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。抑制剂不能用透析、超滤等物理方法除去。分为：专一性不可逆抑制剂非专一性不可逆抑制剂11/29/2022(一)不可逆性抑制作用*概念11/26/2022*举例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)11/29/202211/26/2022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11/29/2022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（二）可逆性抑制作用*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。竞争性抑制非竞争性抑制反竞争性抑制

*类型：11/29/2022（二）可逆性抑制作用*概念竞争性抑制*类型：11/26１.竞争性抑制作用+IEIE+SE+PES反应模式定义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，使酶的活性降低。这种抑制作用称为竞争性抑制作用。

11/29/2022１.竞争性抑制作用+IEIE+SE+PES反应模+++EESIESEIEP11/29/2022+++EESIESEIEP11/2*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Km增大。

抑制剂↑

无抑制剂1/V1/[S]11/29/2022*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*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11/29/2022*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11/29/2022磺胺类药物的抑菌机制二氢蝶呤啶＋对氨基苯甲酸＋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：TMP11/29/2022蝶呤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一2.非竞争性抑制*反应模式E+SESE+P+

S－S+

S－S+ESIEIEESEP+IEI+SEIS+I11/29/20222.非竞争性抑制*反应模式E+SESE+P+S－S+*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/V1/[S]无抑制剂11/29/2022*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３.反竞争性抑制*反应模式E+SE+PES+IESI++ESESESIEP11/29/2022３.反竞争性抑制*反应模式E+SE+PES+IESI*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/V1/[S]无抑制剂•11/29/2022*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各种可逆性抑制作用的比较

11/29/2022各种可逆性抑制作用的比较

11/26/2022七、激活剂对反应速度的影响激活剂(activator)使酶由无活性变为有活性或使酶活性增加的物质。必需激活剂(essentialactivator)非必需激活剂(non-essentialactivator)11/29/2022七、激活剂对反应速度的影响激活剂(activator)11/第五节

酶的活性调节

TheRegulationofEnzyme

11/29/2022第五节

酶的活性调节

TheRegulation酶活性的调节（快速调节）酶含量的调节（缓慢调节）调节方式调节对象关键酶又称限制酶

在某一代谢途径中，少数酶的活性较低，控制这整个代谢途径的反应速度。11/29/2022酶活性的调节（快速调节）酶含量的调节（缓慢调节）调节方式酶原(zymogen)有些酶在细胞内合成或初分泌时只是酶的无活性前体，此前体物质称为酶原。

酶原的激活

在一定条件下，酶原转变成有活性酶的过程。一、酶原激活11/29/2022酶原(zymogen)酶原的激活一、酶原激活11/26/2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•11/29/2022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11/29/2022赖缬天天天天甘异赖缬天天天天缬组丝SSSS46183甘异缬组酶原激活的生理意义第二，自我保护现象，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挥作用，保证体内代谢正常进行。第一，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。11/29/2022酶原激活的生理意义第二，自我保护现象，避免细胞产生的酶对细二、同工酶(isoenzyme)*定义指在同一个体内的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特性不同的一组酶。11/29/2022二、同工酶(isoenzyme)*定义11/26/20HHHHHHHMHHMMHMMMMMMMLDH1

(H4)LDH2(H3M)

LDH3(H2M2)LDH4(HM3)LDH5

(M4)乳酸脱氢酶的同工酶*举例：乳酸脱氢酶(LDH1～

LDH5)11/29/2022HHHHHHHMHHMMHMMMMMMMLDH1LDH2L*生理及临床意义在代谢调节上起着重要的作用；用于解释发育过程中阶段特有的代谢特征；同工酶谱的改变有助于对疾病的诊断；同工酶可以作为遗传标志，用于遗传分析研究。心肌梗死和肝病病人血清LDH同工酶谱的变化1酶活性心肌梗死酶谱正常酶谱肝病酶谱234511/29/2022*生理及临床意义心肌梗死和肝病病人血清LDH同工酶谱的变化1三、酶的共价修饰与级联效应共价修饰(covalentmodification)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共价结合，从而改变酶的活性，此过程称为共价修饰。常见类型磷酸化与脱磷酸化（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－S－S互变11/29/2022三、酶的共价修饰与级联效应共价修饰(covalentmo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11/29/2022酶的磷酸化与脱磷酸化-OHThr酶蛋白H2O酶的级联效应（enzymecascade）生物细胞内酶的修饰需由另一种酶催化，多种酶串联成一系列连续的酶催化酶的修饰反应，使得最后的底物酶的催化能力得到极大放大。11/29/2022酶的级联效应（enzymecascade）生物细胞内酶的修腺苷环化酶（无活性）腺苷环化酶（有活性）激素（胰高血糖素、肾上腺素等）+受体ATPcAMPPKA(无活性)磷酸化酶b激酶糖原合酶糖原合酶-PPKA(有活性)磷酸化酶b磷酸化酶a-P磷酸化酶b激酶-PPi磷蛋白磷酸酶-1PiPi磷蛋白磷酸酶-1磷蛋白磷酸酶-1–––磷蛋白磷酸酶抑制剂-P磷蛋白磷酸酶抑制剂PKA（有活性）11/29/2022腺苷环化酶腺苷环化酶（有活性）激素（胰高血糖素、肾上腺素等）四、别构酶11/29/2022四、别构酶11/26/2022别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Ｓ形曲线[S]V无变构效应剂11/29/2022别构酶常为多个亚基构成的寡聚体，具有协同效应变构五、酶含量的调节（一）酶蛋白合成的诱导和阻遏诱导作用(induction)阻遏作用(repression)（二）酶降解的调控11/29/2022五、酶含量的调节（一）酶蛋白合成的诱导和阻遏11/26/2第六节

酶与生物医学的关系11/29/2022第六节

酶与生物医学的关系11/26/2022一、酶与疾病的发生特定酶活性的先天性缺乏：代谢缺陷症—白化病酶活性的异常增高：胰腺炎酶活性抑制：有机磷中毒11/29/2022一、酶与疾病的发生特定酶活性的先天性缺乏：代谢缺陷症—白化二、酶与疾病的诊断疾病与体液酶活性异常组织脏器的疾病表现为血液中相应酶活性谱的异常：乙肝—谷丙转氨酶升高酶活性的测定占临床生化检验的25%同工酶与疾病诊断组织特异性与结构特异性11/29/2022二、酶与疾病的诊断疾病与体液酶活性异常11/26/2022三、酶与疾病的治疗（一）酶作为药物

酶本质是蛋白质，难以透过细胞膜，直接应用主要用于循环系统、消化系统。（二）酶作为药物靶点

竞争性抑制剂：磺胺类抗生素抗癌药11/29/2022三、酶与疾病的治疗（一）酶作为药物11/26/2022四、酶在生物医学研究等方面的应用11/29/2022四、酶在生物医学研究等方面的应用11/26/2022第七节维生素与辅酶11/29/2022102第七节维生素与辅酶11/26/2022102维生素(vitamin)是维持人体正常生命活动所必需的一类小分子有机化合物，但体内不能合成，或是合成量很少，不能满足机体需求。分类:脂溶性维生素（lipid-solublevitamins）水溶性维生素（water-solublevitamins）11/29/2022维生素(vitamin)是维持人体正常生命活动所必需的一类小一、水溶性维生素与辅酶水溶性维生素包括B族维生素和维生素C。在自然界中维生素B族大多共同存在于同一动植物食物中，其中最丰富的来源是酵母、肝和麸糠种皮等所谓的粗糙食物。B族维生素往往作为酶的辅基或辅酶而发挥其参与和调节物质代谢的作用。共同特点﹡易溶于水，故易随尿液排出。﹡体内不易储存，必须经常从食物中摄取。11/29/2022一、水溶性维生素与辅酶水溶性维生素包括B族维生素和维生素C。（一）维生素B1

﹡化学本质及性质维生素B1又名硫胺素(thiamine)体内活性形式为焦磷酸硫胺素(TPP)11/29/2022（一）维生素B1﹡化学本质及性质11/26/2022焦磷酸硫胺素(TPP)11/29/2022焦磷酸硫胺素(TPP)11/26/2022﹡TPP是α-酮酸氧化脱羧酶的辅酶，也是转酮醇酶的辅酶。﹡在神经传导中起一定的作用，抑制胆碱酯酶的活性。生化作用及缺乏症1.生化作用2.缺乏症﹡脚气病，末梢神经炎11/29/2022﹡TPP是α-酮酸氧化脱羧酶的辅酶，也是转酮醇酶的辅酶。生化（二）维生素B2生化作用及缺乏症﹡生化作用：FMN及FAD是体内氧化还原酶的辅基，主要起氢传递体的作用。﹡缺乏症：口角炎，唇炎，阴囊炎等。化学本质及性质﹡维生素B2又名核黄素(riboflavin)﹡体内活性形式为黄素单核苷酸(FMN)黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD)11/29/2022（二）维生素B2生化作用及缺乏症化学本质及性质11/26/2VitB2FMNAMPFADⅠⅡⅢ11/29/2022VitB2FMNAMPFADⅠⅡⅢ11/26/2022（三）维生素PP﹡维生素PP包括尼克酸(nicotinicacid)尼克酰胺(nicotinamide)﹡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+)化学本质及性质11/29/2022（三）维生素PP﹡维生素PP包括﹡体内活性形式化学本质及性质NAD+：R为HNADP+：R为尼克酰胺目录11/29/2022NAD+：R为HNADP+：R为尼克酰胺目录11/26/1.生化作用﹡NAD+及NADP+是体内多种脱氢酶（如苹果酸脱氢酶、乳酸脱氢酶）的辅酶，起传递氢的作用。生化作用及缺乏症2.缺乏症﹡癞皮病11/29/20221.生化作用生化作用及缺乏症2.缺乏症11/26/202（四）维生素B6

化学本质及性质﹡维生素B6包括吡哆醇，吡哆醛及吡哆胺﹡体内活性形式为磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺生化作用及缺乏症﹡磷酸吡哆醛是氨基酸转氨酶及脱羧酶的辅酶，也是-氨基-酮戊酸合酶（ALA合酶）的辅酶。11/29/2022（四）维生素B6化学本质及性质生化作用及缺乏症11/26目录11/29/2022目录11/26/2022（五）泛酸

化学本质及性质﹡泛酸(pantothenicacid)又名遍多酸﹡体内活性形式为辅酶A(CoA)酰基载体蛋白(ACP)

生化作用及缺乏症﹡CoA及ACP是酰基转移酶的辅酶，参与酰基的转移作用。﹡存在广泛11/29/2022（五）泛酸化学本质及性质11/26/2022泛酸4-磷酸泛酰巯基乙胺CoA的结构式目录11/29/2022泛酸4-磷酸泛酰CoA的结构式目录11/26/2022（六）生物素生化作用生物素(biotin)是多种羧化酶（如丙酮酸羧化酶）的辅酶，参与CO2的羧化过程。与羧基结合生成羧基生物素与赖氨酸残基ε-氨基结合成生物胞素目录11/29/2022（六）生物素生化作用与羧基结合生与赖氨酸残基ε-氨基结合成生缺乏症﹡生物素来源极广，人体肠道细菌有能合成，不易出现缺乏症。﹡避免生吃鸡蛋：新鲜鸡蛋的蛋清中含有一种抗生物素蛋白，能与生物素结合成无活性、不易消化的复合物。﹡长期使用抗生素导致生物素缺乏：发力、食欲不振、恶心、皮炎等。11/29/2022缺乏症11/26/2022（七）叶酸﹡生化作用：FH4是一碳单位转移酶的辅酶，参与一碳单位的转移。﹡缺乏症：巨幼红细胞贫血化学本质及性质生化作用及缺乏症﹡叶酸(folicacid)又称蝶酰谷氨酸﹡体内活性形式为四氢叶酸(FH4)孕妇：叶酸缺乏可导致胎儿畸形．如在我国发生率约为3.8‰的神经管畸形，包括无脑儿脊柱裂等。另外还可起早期的自然流产。

11/29/2022（七）叶酸﹡生化作用：FH4是一碳单位转移酶的辅酶，参与一碳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5,6,7,8-四氢叶酸目录11/29/2022叶酸二氢叶酸还原酶NADPH+H+NADP+二氢叶酸二氢叶酸（八）维生素B12﹡生化作用：参与体内甲基转移作用﹡缺乏症：巨幼红细胞贫血、神经疾患化学本质及性质﹡维生素B12又称钴胺素(coholamine)﹡体内活性形式为甲基钴胺素5-脱氧腺苷钴胺素生化作用及缺乏症11/29/2022（八）维生素B12﹡生化作用：参与体内甲基转移作用化学本质及R：-CH3甲基钴胺素

R：5`-脱氧腺苷5`-脱氧腺苷钴胺素目录11/29/2022R：-CH3甲基钴胺素R：5`-脱氧腺苷目录11/26（九）维生素C﹡生化作用：参与氧化还原反应，参与体内羟化应，促进胶原蛋白的合成，促进铁的吸收。﹡缺乏症：坏血病化学本质及性质﹡维生素C又称L-抗坏血酸(ascorbicacid)生化作用及缺乏症11/29/2022（九）维生素C﹡生化作用：参与氧化还原反应，参与体内羟化应，维生素C脱氢维生素C目录11/29/2022维生素C脱氢维生素C目录11/26/2022（十）硫辛酸生化作用硫辛酸(lipoicacid)是硫辛酸乙酰转移酶的辅酶，起转酰基作用。氧化型还原型11/29/2022（十）硫辛酸生化作用氧化型还原型11/26/2022二、脂溶性维生素共同特点﹡均为非极性疏水的异戊二烯衍生物﹡不溶于水，溶于脂类及脂肪溶剂﹡在食物中与脂类共存，并随脂类一同吸收﹡吸收的脂溶性维生素在血液与脂蛋白及某些特殊结合蛋白特异结合而运输

种类VitA,VitD,VitE,VitK11/29/2022二、脂溶性维生素共同特点11/26/2022（一）维生素A（抗干眼病维生素）﹡天然形式：A1（视黄醇）A2（3-脱氢视黄醇）﹡活性形式：视黄醇、视黄醛、视黄酸﹡维生素A原：β-胡萝卜素化学本质与性质11/29/2022（一）维生素A（抗干眼病维生素）﹡天然形式：A1（视黄醇）化

生化作用及缺乏症生化作用＊构成视觉细胞内感光物质＊参与糖蛋白的合成，维持上皮组织的分化与健全＊其他作用，如影响细胞的分化缺乏症夜盲症，干眼病，皮肤干燥等

11/29/2022生化作用及缺乏症11/26/2022（二）维生素D（抗佝偻病维生素）﹡种类：VitD2（麦角钙化醇）VitD3（胆钙化醇）﹡VitD2原：麦角固醇VitD3原：7-脱氢胆固醇麦角固醇→VitD2胆固醇→7-脱氢胆固醇→VitD3﹡VitD3的活性形式：1,25-(OH)2-VitD3阳光及紫外线作用下化学本质和性质11/29/2022（二）维生素D（抗佝偻病维生素）﹡种类：VitD2（麦角钙化生化作用作用于小肠粘膜、肾及肾小管，促进钙磷吸收，有利于新骨的形成、钙化。缺乏症儿童——佝偻病成人——软骨病生化作用及缺乏症11/29/2022生化作用缺乏症生化作用及缺乏症11/26/2022（三）维生素E

化学本质与性质﹡种类：生育酚，生育三烯酚﹡易自身氧化，故能保护其他物质。

生化作用及缺乏症生化作用：1.抗氧化作用2.维持生殖机能3.促进血红素代谢11/29/2022（三）维生素E化学本质与性质11/26/2022（四）维生素K（凝血维生素）生化作用及缺乏症生化作用：维持体内凝血因子Ⅱ、Ⅶ、Ⅸ和Ⅹ的正常水平，参与凝血作用缺乏表现:易出血化学本质及性质天然形式：K1、K2人工合成：K3、K411/29/2022（四）维生素K（凝血维生素）生化作用及缺乏症化学本质及性质第四章

酶和维生素Enzymeandvitamin11/29/2022133第四章

酶和维生素Enzymeandvitam“以谷为酒，以曲为媒”中国的酒文化历史悠久，《北山酒经》中记载是夏禹时期的仪狄创造发明的，距今已有近四千年的时间。“以曲为媒”指的是酒曲为酶，其上面生长有大量的微生物和微生物所分泌的酶(淀粉酶、糖化酶和蛋白酶等)。11/29/2022“以谷为酒，以曲为媒”中国的酒文化历史悠久，《北山酒经》中酶的概念目前将生物催化剂分为两类酶、核酶（脱氧核酶）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蛋白质。11/29/2022酶的概念目前将生物催化剂分为两类酶（Enzyme）是一类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认为发酵是酵母细胞生命活动的结果。1877年，Kuhne首次提出Enzyme一词。1897年，Buchner兄弟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。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，JackW.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)。11/29/2022酶学研究简史公元前两千多年，我国已有酿酒记载。11/26/2第一节

酶的分子结构与功能

TheMolecularStructureandFunctionofEnzyme

11/29/2022第一节

酶的分子结构与功能

TheMolecularS酶的不同形式单体酶(monomericenzyme)：仅具有三级结构的一条多肽链的酶。寡聚酶(oligomericenzyme)：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(multienzymesystem)：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(multifunctionalenzyme)或串联酶(tandemenzyme)：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。11/29/2022酶的不同形式单体酶(monomericenzyme)：仅具一、酶的分子组成蛋白质部分：酶蛋白(apoenzyme)辅助因子(cofactor)

金属离子小分子有机化合物全酶(holoenzyme)单纯酶(simpleenzyme)结合酶(conjugatedenzyme)11/29/2022一、酶的分子组成蛋白质部分：酶蛋白(apoenzyme)辅*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-activatedenzyme)金属离子为酶的活性所必需，但与酶的结合不甚紧密。11/29/2022*各部分在催化反应中的作用酶蛋白决定反应的特异性金属酶(me金属离子的作用稳定酶的构象；参与催化反应，传递电子；在酶与底物间起桥梁作用；中和阴离子，降低反应中的静电斥力等。小分子有机化合物的作用在反应中起运载体的作用，传递电子、质子或其它基团。11/29/2022金属离子的作用小分子有机化合物的作用11/26/2022小分子有机化合物在催化中的作用

11/29/2022小分子有机化合物在催化中的作用11/26/2022辅助因子分类（按其与酶蛋白结合的紧密程度）辅酶(coenzyme):与酶蛋白结合疏松，可用透析或超滤的方法除去。

辅基(prostheticgroup):与酶蛋白结合紧密，不能用透析或超滤的方法除去。11/29/2022辅助因子分类辅酶(coenzyme):辅基(pr二、酶的活性中心必需基团(essentialgroup)酶分子整体构象中对于酶的活性发挥所必需的基团。目录11/29/2022二、酶的活性中心必需基团(essentialgroup)目称活性部位(activesite)，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。酶的活性中心(activecenter)11/29/2022称活性部位(activesite)，指必需基团在空间结构上1.活性中心内的结构必需基团结合基团(bindinggroup)与底物相结合催化基团(catalyticgroup)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所必需。2.活性中心外的结构必需基团11/29/20221.活性中心内的结构必需基团结合基团催化基团位于活性中心以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11/29/2022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1*谷氨酸35和天冬氨酸52是催化基团；*色氨酸62和63、天冬氨酸101和色氨酸108是结合基团；*A~F为底物多糖链的糖基，位于酶的活性中心形成的裂隙中。溶菌酶的活性中心11/29/2022*谷氨酸35和天冬氨酸52是催化基团；*色氨酸62和63三、酶活性单位酶的活性是指酶催化化学反应的能力，其衡量的标准是酶促反应速度。酶促反应速度可用在适宜的反应条件下，单位时间内底物的消耗或产物的生成量来表示。

酶的活性单位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（s、min或h）内生成一定量（mg、μg、μmol等）的产物或消耗一定数量的底物所需的酶量。

11/29/2022三、酶活性单位酶的活性是指酶催化化学反应的能力，其衡量的标准国际单位(IU)在特定的条件下，25℃每分钟催化1μmol底物转化为产物所需的酶量为一个国际单位。

催量单位(katal)１催量(kat)是指在特定条件下，每秒钟使１mol底物转化为产物所需的酶量。

kat与IU的换算：1IU=16.67×10-9kat11/29/2022国际单位(IU)催量单位(katal)kat与IU的换算：酶的比活性：

单位质量蛋白中的酶活性，U/mg表示。原因：其它蛋白的存在酶蛋白部分变性11/29/2022酶的比活性：11/26/2022第二节

酶的命名与分类

TheNamingandClassificationofEnzyme11/29/2022第二节

酶的命名与分类

TheNamingandC一、酶的分类1.氧化还原酶类(oxidoreductases)2.转移酶类(transferases)3.水解酶类(hydrolases)4.裂解酶类(lyases)5.异构酶类(isomerases)6.合成酶类(ligases,synthetases)11/29/2022一、酶的分类11/26/2022二、酶的命名1.习惯命名法——推荐名称2.系统命名法——系统名称11/29/2022二、酶的命名11/26/2022一些酶的命名举例11/29/2022一些酶的命名举例11/26/2022第三节

酶促反应的特点与机制TheCharacteristicandMechanismofEnzyme-CatalyzedReaction11/29/2022第三节

酶促反应的特点与机制TheCharacteris酶与一般催化剂的共同点在反应前后质和量的没有改变；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。11/29/2022酶与一般催化剂的共同点11/26/2022（一）酶具有极高的催化效率

一、酶催化作用的特点酶的催化效率通常比非催化反应高108～1020倍，比一般催化剂高106～1013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(activationenergy)。酶比一般催化剂更有效地降低反应的活化能。

11/29/2022（一）酶具有极高的催化效率一、酶催化作用的特点酶的催化效反应总能量改变非催化反应活化能酶促反应活化能一般催化剂催化反应的活化能能量反应过程底物产物酶促反应活化能的改变

活化能：底物分子从基态转变到活化态（过渡态）所需的能量（自由能差）。11/29/2022反应总能量改变非催化反应活化能酶促反应一般催化剂催能反（二）酶催化作用具有高度专一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生成一定的产物。酶对结合底物的选择性和生成确定结构产物的性质称为酶的特异性或专一性。11/29/2022（二）酶催化作用具有高度专一性一种酶仅作用于一种或一类化合物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类型：绝对专一性：只能作用于特定结构的底物，进行一种专一的反应，生成一种特定结构的产物，如脲酶。相对专一性：作用于一类化合物或一种化学键，如胰蛋白酶。立体异构体专一性：作用于立体异构体中的一种。如顺式、反式结构的丁烯二酸光学异构体专一性：作用于光学异构体中的一种。如L－乳酸，D－乳酸11/29/2022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（三）酶活性对环境因素的敏感性酶的化学本质是蛋白质11/29/2022（三）酶活性对环境因素的敏感性酶的化学本质是蛋白质11/26对酶生成与降解的调节—--量的调节通过化学共价修饰改变酶的结构通过激活剂、抑制剂改变酶的活性酶活性受多种因素的调控，以适应机体对不断变化的内外环境和生命活动的需要。其中包括三方面的调节：（四）酶活性的可调节性活性的调节11/29/2022对酶生成与降解的调节—--量的调节酶活性受多种因素的调控，以二、酶催化机制（一）酶与底物诱导契合酶底物复合物

E+SE+PES11/29/2022二、酶催化机制（一）酶与底物诱导契合酶底物复合物E+酶和底物如何结合成中间产物？锁钥学说诱导契合学说11/29/2022酶和底物如何结合成中间产物？锁钥学说11/26/2022锁钥学说整个酶分子的天然构象是具有刚性结构的，酶表面具有特定的形状。底物与酶的结合如同一把钥匙对一把锁一样的机械关系。11/29/2022锁钥学说整个酶分子的天然构象是具有刚性结构的，酶表面具有特定诱导契合学说(induced-fithypothesis)当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学说。11/29/2022诱导契合学说(induced-fithypothesis)羧肽酶的诱导契合模式底物目录11/29/2022羧肽酶的诱导契合模式底物目录11/26/2022（二）共价催化酶活性中心的必需基团与底物形成特殊的共价结构的中间产物，再转变成终产物。亲核、亲电子11/29/2022（二）共价催化酶活性中心的必需基团与底物形成特殊的共价结构的（三）酸碱催化R基团的性质两性电解质11/29/2022（三）酸碱催化R基团的性质11/26/2022（四）金属离子催化稳定酶的构象；参与催化反应，传递电子；在酶与底物间起桥梁作用；中和阴离子，降低反应中的静电斥力等。11/29/2022（四）金属离子催化稳定酶的构象；11/26/2022（五）邻近效应与表面效应11/29/2022（五）邻近效应与表面效应11/26/2022KineticsofEnzyme-CatalyzedReaction

第四节

酶动力学11/29/2022第四节

酶动力学11/26/2022概念研究酶催化反应的特性，各种因素对酶催化反应的影响，并加以定量的阐述。影响因素包括有酶浓度、底物浓度、pH、温度、抑制剂、激活剂等。※研究一种因素的影响时，其余各因素均恒定。11/29/2022概念※研究一种因素的影响时，其余各因素均恒定。11/26/一、化学反应速度和酶促反应速度单底物、单产物反应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和产物的生成量来表示反应速度取其初速度，即底物的消耗量很小（一般在5﹪以内）时的反应速度底物浓度远远大于酶浓度11/29/2022一、化学反应速度和酶促反应速度单底物、单产物反应11/26/研究前提

在其他因素不变的情况下，底物浓度对反应速度的影响呈矩形双曲线关系。二、底物浓度对酶促反应速度的影响11/29/2022研究前提在其他因素不变的情况下，底物浓度对反应速度的影（一）酶反应的中间产物学说和酶反应速度方程中间产物

酶促反应模式——中间产物学说E+Sk1k2k3ESE+P11/29/2022（一）酶反应的中间产物学说和酶反应速度方程中间产物酶促反应※1913年Michaelis和Menten提出反应速度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(Michaelisequation)。[S]：底物浓度V：不同[S]时的反应速度Vmax：最大反应速度(maximumvelocity)

Ｋm：米氏常数(Michaelisconstant)

ＶVmax[S]

Km+[S]

＝──11/29/2022※1913年Michaelis和Menten提出反应速度与底米－曼氏方程式推导基于两个假设：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V＝k3[ES]。(1)S的总浓度远远大于E的总浓度，因此在反应的初始阶，S的浓度可认为不变即[S]＝[St]。11/29/2022米－曼氏方程式推导基于两个假设：11/26/2022推导过程稳态：是指ES的生成速度与分解速度相等，即[ES]恒定。

K1([Et]－[ES])[S]＝K2[ES]+K3[ES]K2+K3＝Km

（米氏常数）K1令：则(2)变为:([Et]－[ES])[S]＝Km[ES](2)＝([Et]－[ES])[S]K2+K3[ES]K1整理得：11/29/2022推导过程稳态：是指ES的生成速度与分解速度相等，即[ES]当底物浓度很高，将酶的活性中心全部饱和时，即[Et]＝[ES]，反应达最大速度Vmax＝K3[ES]＝K3[Et](5)[ES]＝───[Et][S]Km+[S](3)整理得:将(5)代入(4)得米氏方程式：Vmax[S]Km+[S]V＝────将(3)代入(1)得K3[Et][S]Km+[S](4)V＝────11/29/2022当底物浓度很高，将酶的活性中心全部饱和时，即[Et]＝[ES（二）酶反应速度的底物饱和效应11/29/2022（二）酶反应速度的底物饱和效应11/26/2022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。[S]VVmax目录11/29/2022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。[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。[S]VVmax目录11/29/2022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[S]VVmax目录11/29/2022当底物浓度高达一定程度反应速度不再增加，达最大速度；反应为零当反应速度为最大反应速度一半时Km值的推导∴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。Km＝[S]2＝Km+[S]VmaxVmax[S]VmaxV[S]KmVmax/2

（三）酶动力学参数的意义11/29/2022当反应速度为最大反应速度一半时Km值的推导∴Km值等于酶促Km值①Km等于酶促反应速度为最大反应速度一半时的底物浓度。②意义：a)Km是酶的特征性常数之一；b)Km可近似表示酶对底物的亲和力；c)同一酶对于不同底物有不同的Km值。

11/29/2022Km值11/26/2022

Vmax定义：Vm是酶完全被底物饱和时的反应速度，与酶浓度成正比。意义：Vmax=K3[E]如果酶的总浓度已知，可从Vmax计算

酶的转换数(turnovernumber)，即动力学常数K3。11/29/2022Vmax意义：Vmax=K3[E]11/26/2022定义

—当酶被底物充分饱和时，单位时间内每个酶分子催化底物转变为产物的分子数。意义—

可用来比较每单位酶的催化能力。

酶的转换数或催化常数11/29/2022定义—当酶被底物充分饱和时，单位时间内每个酶分子催化底物（四）酶动力学参数的测定1.双倒数作图法(doublereciprocalplot)，又称为林-贝氏(Lineweaver-Burk)作图法Vmax[S]Km+[S]V=（林－贝氏方程）+1/V=KmVmax1/Vmax1/[S]两边同取倒数-1/Km1/Vmax1/[S]1/V11/29/2022（四）酶动力学参数的测定1.双倒数作图法(doubler2.Hanes作图法[S][S]/V-KmKm/Vm在林－贝氏方程基础上，两边同乘[S][S]/V=Km/Vmax+[S]/Vmax11/29/20222.Hanes作图法[S][S]/V-Km三、酶浓度对反应速度的影响当[S]＞＞[E]，酶可被底物饱和的情况下，反应速度与酶浓度成正比。关系式为：V=K3[E]0V[E]当[S]>>[E]时，Vmax=k3[E]酶浓度对反应速度的影响

11/29/2022三、酶浓度对反应速度的影响当[S]＞＞[E]，酶可被底物饱和双重影响温度升高，酶促反应速度升高；由于酶的本质是蛋白质，温度升高，可引起酶的变性，从而反应速度降低。

四、温度对反应速度的影响最适温度(optimumtemperature)：酶促反应速度最快时的环境温度。*低温的应用酶活性0.51.02.01.50102030405060温度ºC温度对淀粉酶活性的影响

11/29/2022双重影响四、温度对反应速度的影响最适温度(optimum五、pH对反应速度的影响最适pH(optimumpH)：酶催化活性最大时的环境pH。0酶活性pH

pH对某些酶活性的影响

胃蛋白酶淀粉酶胆碱酯酶24681011/29/2022五、pH对反应速度的影响最适pH(optimump六、抑制剂对反应速度的影响酶的抑制剂(inhibitor)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。