复旦大学酶学课件

酶学

Enzymology--研究酶的性质、结构和作用原理、作用规律、生物学功能、酶工程学以及酶应用的科学。1酶学

Enzymology--研究酶的性质、结构和作用原生命的两个基本条件生命有机体必须能够复制自身；有机体必须能够有效和选择性地催化化学反应。2生命的两个基本条件生命有机体必须能够复制自身；2酶是生物催化剂(Catalyst)

生物无论多少复杂、多样，都需要酶（enzyme)。酶和生命活动密切相关，几乎参加了所有的生命活动和生命过程。 催化剂是一类能改变化学反应速度但不改变反应性质、方向、平衡点的物质，在反应前后自身不发生化学变化。3酶是生物催化剂(Catalyst) 生物无论多少复杂、多样，酶的生物学功能

新陈代谢 糖、脂、蛋白质、核酸等生物合成和降解代谢及其代谢调节。分子生物学的“钥匙”（工具酶） 限制性内切酶、连接酶、聚合酶、反转录酶、核酸酶、磷酸酯酶等。广泛的生物学意义

细胞生长、分化及凋亡、信号转导、神经活动、肌肉收缩、肿瘤发生等。4酶的生物学功能新陈代谢4酶

Enzyme希腊语原意:

inyeast生命体内催化化学反应的物质细胞中大部分球蛋白为酶

酶是由生物活细胞产生的，能在体内体外起同样催化作用的一类具有活性中心和特殊构象的生物大分子，酶是生物催化剂。5酶Enzyme希腊语原意:inye化学反应的活化能

一个化学反应中，开始时，反应物（S）的平均能量水平较低（初态，initialstate)（A），在反应的任何一刻，反应物中都有一部分分子具有比初态更高一些的能量，高出的这部分能量为活化能（activationenergy)，使这些分子进入过渡态（transitionstate)，即活化态（A*)，这时就能形成或打破一些化学键，形成新的物质--产物(P）。这些具有较高能量、处于活化态的分子为活化分子，反应物中这种分子愈多，反应速度就愈快。活化能就是在一定温度下1mol底物全部进入活化态所需要的自由能（J/mol）。6化学反应的活化能一个化学反应中，开始时，反应物（S）77酶能降低反应的活化能

酶及其他催化剂一样，能降低化学反应的活化能。催化反应中只需较少的能量就可使反应物进入“活化态”，及非催化反应比，活化分子的数量大大增加，加快了反应速度。如H2O2的分解，没有催化剂时的活化能为75.24kJ/mol，用胶态钯作催化剂，活化能只需48.9kJ/mol；而过氧化氢酶催化时，活化能下降到8.36kJ/mol以下。 酶作为催化剂参加一次化学反应后立即恢复到原来状态，继续催化反应。8酶能降低反应的活化能 酶及其他催化剂一样，能降低化学反应的活酶为什么能催化生化反应9酶为什么能催化生化反应9酶的化学本质是蛋白质1、酶溶液是高分子胶体，而且是两性电解质，在电场中可发生泳动，活性-pH曲线及两性离子的解离曲线相似。2、导致蛋白质变性的因素往往也能使酶变性。3、通常能被蛋白水解酶水解丧失活性。4、高度纯化的酶的化学组成表现为蛋白质。5、根据RNase的一级结构，从氨基酸合成了有相同催化活性的蛋白质产物。10酶的化学本质是蛋白质1、酶溶液是高分子胶体，而且是两性电解质有些酶不是蛋白质

上世纪70-80年代，发现核糖核酸酶P等酶，除蛋白质外还包含RNA（对RNaseP，RNA占77%），且后者在催化过程起着不可或缺的作用。Altman发现该酶可耐受胰蛋白酶的作用，但

RNaseA处理失去活性；将蛋白质及RNA分开后，单独都不表现RNaseP活性；重组后恢复活性。

Cech在研究rRNA加工中发现rRNA前体本身就具有催化能力。之后，Altman和Pace两家实验室同时证明RNA的催化能力-核酶（Ribozyme）。Cech和Altman因此获1989诺贝尔奖。其后，还有大量RNA催化剂的报道，甚至还有DNA催化剂及糖催化剂的报道。但这些并不否定“酶的化学本质是蛋白质”的结论。11有些酶不是蛋白质上世纪70-80年代，发现核糖核酸酶P酶作为生物催化剂1、所有的酶都是由生物体产生的，几乎所有的生物包括病毒都能编码和合成酶。2、酶及生命活动密切相关（1）酶参及了生物体内所有的生命活动和生命过程。（执行具体生理机能；清除有害物质；协同激素等生理活性物质在体内发挥信号转换、传递和放大作用，调节生理过程和生命活动；催化代谢反应）。（2）酶的组成和分布是生物进化及组织功能分化的基础。（3）酶能在多种水平上进行调节以适应各种生命活动的需要。12酶作为生物催化剂1、所有的酶都是由生物体产生的，几乎所有的生酶的特点酶具有一般催化剂的特点，如加快反应速度、反应前后无变化、不改变反应的平衡点。酶还具有自身的特点：1、催化效率高：比非催化反应高108-1020，比其他催化反应高107-1013。2、酶活性受环境变化的影响，易失活。3、生物体内，酶活性受到其他因素的调节和控制。4、酶的催化作用具有高度专一性：结构专一性（绝对专一性和相对专一性）和立体异构专一性。13酶的特点酶具有一般催化剂的特点，如加快反应速度、反应前后无变研究简史14研究简史14

生物化学的研究史多数是酶研究的历史。对生化催化剂的认识始于1700s的后期对于胃分泌物对肉的消化；1800s继续于唾液对淀粉转化为糖的研究；1857，LouisPasteur总结酵母发酵糖为酒精由“酵素”催化（但不能从活的机体分离—活机论、生机说）；1897，EduardBuchner发现酵母抽提物可以发酵糖为乙醇，确定催化由分子执行，并能由细胞分离。FrederickW.Kühne称这些分子为酶，活力论学说倒台；1913，米氏方程建立。

1926，JamesSumner分离和结晶了脲酶，成为早期酶研究的重大突破—酶分子是蛋白质（所有酶都是蛋白质）；1930s，很多蛋白酶被结晶，Sumner的结论被广泛接受。至今已鉴定的酶超过三千种以上。15生物化学的研究史多数是酶研究的历史。对生化催化剂的认识

一般认为，酶学研究开始于1897年Buchner兄弟的发现，表明酶能以溶解的和活性的状态从细胞中分离，推动了酶分离、酶理化性质、生命过程及酶关系的研究。其后沿着两个方向发展，一是以Takamine等开始的酶的应用研究，采用各种分离纯化技术制备了不同的酶制剂，发展了固定化酶技术，建立了多种类型的酶反应器。16一般认为，酶学研究开始于1897年Buchner兄弟

二是从事酶的理论研究，侧重于酶的理化性质及催化性质的研究。Summer和Northrop开辟了酶的分离纯化道路；Sanger、Moore和Stein等建立了酶一级结构测定方法；Kendrew等发展了X-衍射晶体分析方法，用于结构及功能的研究；Michaelis和Menten等为酶反应的动力学打下坚实基础；Fischer和Koshland提出了酶作用的锁及钥匙学说及诱导契合学说。还有许多则侧重于酶的生物学研究，如Hill和Meyerhof等确立了糖酵解系统；Krebs等建立了三羧酸循环；Jacob等提出了酶合成的操纵调节机制；Temin和Baltimore发现了反转录酶；Arber等的限制性内切核酸酶等等。17 二是从事酶的理论研究，侧重于酶的理化性质及催化性质的研究。现代酶学的发展方向

现代酶学沿着两个方向发展：酶的分子生物学和酶工程（学）。酶分子生物学的任务是深入揭示酶的结构及功能的关系、酶的催化机制及调节机制、酶与生命活动的关系、进一步设计和改造酶、在基因水平进行酶的调节和控制。

酶工程（学）的任务是要解决如何更经济有效地进行酶的生产、制备和应用。将基因工程、分子生物学成果用于酶的生产。进一步开发固定化酶技术和酶反应器。18现代酶学的发展方向 现代酶学沿着两个方向发展：酶的分子生物学1713年

Reaumur（法）胃液消化作用研究

1783年

Spallamzan发现鸟的胃液能消化肉1814年

Kirchhoff发现稀酸对淀粉的分解作用【麦芽抽提液加入淀粉后能生成麦芽糖,即麦芽抽提液中必定有能水解淀粉的水溶性物质→ferment(酵素)】1826年

Mitscherlich提倡水溶性酵素为

"unorganizedferment"1830年

Kuhlne，首次使用Enzyme这一术语1833年

Payen&Persoz从麦芽抽提液得到了

ferment,称diastase【溶于水、稀酸,但不溶于高浓度酒精,即现在的amylase】1835年

Berzelius提出ferment起的是催化作用酶学研究史1191713年Reaumur（法）胃液消化作用研究酶学研1857年

Pasteur认为发酵分几个阶段进行,每一步都有特定的酶参及,但酶只在活体细胞中才能起作用。1894年

Bertrand发现了水解酶以外的酶。1897年

Buchner兄弟以“没有酵母的酒精发酵”证明了酶可以离开细胞起作用。1910年

Halden&Young发现酶是蛋白质及耐热性低分子量化合物(cofactor)的复合物,提出蛋白质只是担体。1913年

米氏方程建立。1926年

Sumner得到了Urease的结晶【12年后,Northrop结晶化了Pepsin,Trypsin等蛋白酶】结晶中测定不到cofactor。酶学研究史2201857年Pasteur认为发酵分几个阶段进行,每一步1929年

Warburg发现呼吸链诸酶中的血红素

【1935-1936年维生素及辅酶的关系的解明】1929年Sabbarow发现ATP【1939-1940年，F.Lipmann解明高能磷酸化合物的生理意义】1959年SutherlandcAMP的发现-酶及激素的关系1970年Restrictionenzyme的发现-基因工程1982年ThomasR.Cech和SidneyAltman在研究RNA分子剪切机理时发现RNA分子也有催化能力。酶学研究史3211929年Warburg发现呼吸链诸酶中的血红素酶学研究酶学研究诺贝尔奖获得者1907Buchner,E.酵母无细胞提取液的酒精发酵作用1929Euler-Chelpin,H.&Harden,A.糖发酵及其有关酶1931Warburg,O.呼吸酶及其作用机制1946Northrop,J.,Stanley,W.,&Sumner,J.（脲）酶结晶1947Cori,C.,&Cori,G.糖原磷酸化酶1955Theorell,A.氧化酶1959Kornberg,A.DNA聚合酶1971SutherlandcAMP（腺苷酸环化酶，第二信使）1975Baltimore,D.,Dulbecco,R.,&Temin,H.逆转录酶1978Arber,W.,Nathans,D.&Smith,H.DNA限制性内切酶1982(9)ThomasRCech&S.Altman

核酶的发现1992Fischer,E.,&Krebs,E糖原磷酸化酶可逆磷酸化1994Rodbell,M.,&Gilman,A.G蛋白22酶学研究诺贝尔奖获得者1907Buchner,E.酶的分类23酶的分类23

全酶(holoenzyme)

||

酶蛋白（apoenzyme)+

辅助因子（cofactor)

cofactor

酶的结构概念辅基

prostheticgroup辅酶

co-enzyme金属离子(也可归入辅基)结合力强24全酶(holo酶的分子组成单纯蛋白酶

结合蛋白酶

决定催化

反应的特异性

（选择E催化的S）—酶蛋白+辅助因子有机小分子金属离子（全酶）辅基辅酶（B族Vit）

决定催化反应的类型（递电子、氢或一些基团）

辅基及辅酶：及酶蛋白共价结合，牢而不易分离（辅基）及酶蛋白非共价结合，疏松而易分离（辅酶）25酶的分子组成单纯蛋白酶结合蛋白酶决定催化

反酶的辅助因子

包括金属离子和有机化合物，本身无催化作用，除稳定酶的构象外，一般在酶促反应中运输转移电子、原子或某些功能基团。有些蛋白质也具有这种作用，被称为蛋白辅酶。 及酶蛋白结合松驰的辅助因子，可以通过透析或超滤等除去，被称为辅酶(cofactor或coenzyme)。 有一些辅助因子以共价的形式及酶蛋白牢固地结合在一起，不能通过透析或超滤除去，被称为辅基(prostheticgroup)。26酶的辅助因子 包括金属离子和有机化合物，本身无催化作用，除稳单体酶、寡聚酶和多酶体系根据酶蛋白分子的特点将酶分为三类：单体酶(monomericenzyme)，只有一条多肽链，很少，一般是催化水解反应的酶，如胰蛋白酶等。寡聚酶(oligomericenzyme)，分子量35000-几百万，由几个甚至几十个亚基组成，亚基一般无活性，可以相同也可以，亚基间非共价结合，容易分开，如3-磷酸甘油醛脱氢酶。多酶体系(multienzymesystem)，由几种酶彼此嵌合形成的复合体，有利于一系列反应的连续进行，分子量一般在几百万。还有人将多种不同催化功能存在于一条多肽链中的酶称为多功能酶(multifunctionalenzyme)或串联酶(tandemenzyme)，由于多酶体系在进化过程中基因的融合造成的。27单体酶、寡聚酶和多酶体系根据酶蛋白分子的特点将酶分为三类：2习惯命名法（1961年前）：根据底物的名称：淀粉酶、脂肪酶、蛋白酶根据反应的性质：转氨酶、脱氢酶、脱羧酶以催化的性质和底物名称：乳酸脱氢酶以酶的来源或其他性质：牛小肠碱性磷酸酯酶国际系统命名法：

谷丙转氨酶：L-Ala：-酮戊二酸氨基转移酶草酸氧化酶：草酸：氧氧化酶乙酰辅酶A水解酶：乙酰辅酶A：水解酶28习惯命名法（1961年前）：国际系统命名法：28EC(EnzymeCommision)号的第一个数字1.Oxido-reductases氧化还原酶类2.Transferases转移酶类3.Hydrolases水解酶类4.Lyases/synthases（裂）合酶类5.Isomerases异构酶类6.Ligase/synthetases连接(合成）酶类酶的命名法乳酸脱氢酶lactatedehydrogenase,1.1.1.271961年，国际生物化学学会酶学委员会对自然界存在的酶进行了广泛的研究，对每一个酶给出了一个习惯名称和系统名称。29EC(EnzymeCommision)号的第一个数字酶的氧化还原酶转移酶水解酶裂合酶（合酶）异构酶连接酶（合成酶）类别30氧化还原酶转移酶水解酶裂合酶异构酶连接酶EC1.1.1.27酶学委员会EnzymeCommision六大类酶的1-6类作用的基团或键的特点分成的亚类亚类按顺序再编成亚亚类该酶在亚亚类中的次序31EC1.1.1.27酶学委员会六大类酶的1-6类作用的基团或酶反应动力学

--米氏方程研究酶反应速度规律以及各种因素对酶反应速度影响的科学KineticsofEnzyme-catalyzedReactions32酶反应动力学

--米氏方程研究酶反应速度规律以及各种因素对酶底物浓度对反应速度的影响前提：I.单底物、单产物反应反应速度取其初速度，即反应刚刚开始，产物的生成量极少，逆反应可不予考虑底物浓度远远大于酶浓度 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（rectangularhyperbola)33底物浓度对反应速度的影响前提：33[S]VVmax

当底物浓度较低时：底物被酶饱和，反应速度及底物浓度成正比，反应相对于底物为一级反应。firstorderreaction34[S]VVmax 当底物浓度较低时：底物被酶饱和，反应速度及

随着底物浓度的增高：反应速度不再成正比例加速，相对于底物反应表现为混合级反应。[S]VVmaxmixedorderreaction35 随着底物浓度的增高：反应速度不再成正比例加速，相对于底物反[S]VVmax

当底物浓度高达一定程度：酶为底物所饱和，反应速度不再随底物浓度增加，达最大反应速度，相对于底物反应为零级反应。zeroorderreaction36[S]VVmax 当底物浓度高达一定程度：酶为底物所饱和，反酶催化反应进程曲线碱性内切蛋白酶37酶催化反应进程曲线碱性内切蛋白酶37firstorderreactionmixedorderreactionzeroorderreaction酶催化应速度及底物浓度的关系38firstorderreactionmixedorde酶反应过程中各组分的变化S+EESE+PS:substanceP:productE:enzyme发生在很短的时间内pre-steadystateESformingsteadystate-ESalmostconstant39酶反应过程中各组分的变化S+EES酶反应的速度不停在变)底物减少量40酶反应的速度不停在变)底物减少量40实验测定中，只有测定反应初速度才有意义，且是不同底物浓度下的反应初速度。41实验测定中，只有测定反应初速度才有意义，且是不同底物浓度下的酶反应的基本动力学

酶反应的基本动力学关系是指酶反应速度及酶和底物间的动力学关系。酶和底物是构成酶反应系统最基本的因素，决定着酶反应的基本性质、酶反应的速度规律。 描写这种基本动力学关系的是米氏方程（Michaelis-Mentenequation）。42酶反应的基本动力学 酶反应的基本动力学关系是指酶反应速度及酶Michaelis-Menten方程的提出43Michaelis-Menten方程的提出43米氏方程的基础

首先要确定反应的机制，即反应方式和反应历程。酶反应有多种描述作用机制的学说，得到较多实验支持的是“活性中间络合物学说”（intermediatecomplexhypothesis)（1903年Wurtz和VictorHenri提出），认为酶反应都要通过酶及底物结合形成酶-底物络合物（中间物），再由酶催化转化为产物，同时释放出酶来参加下一轮酶反应。1913年，LeonorMichaelis和MaudMenten扩展并提出：

E+SESE+Pk1k2k344米氏方程的基础首先要确定反应的机制，即反应方式和反应历假设E+S

ES的平衡迅速建立

反应初速度由最高速度及底物浓度决定

v=Vmaxf(S)

v=Vmax/(1+C/[S])

或

v=Michaelis-Menten方程(1913年)Vmax[S]C+[S]根据实验数据推导45假设E+SES的平衡迅速建立MMichaelis-Menten方程(1925年)k1k2k3k4=46Michaelis-Menten方程(1925年)k1k2k

根据稳态假设，反应早期的[P]可以忽略，并假设k4也可略。则V0=k3[ES]，即ES分解为产物的速度决定着V0，但[ES]无法实验测定，必须找到[ES]其他的数量表达方式。首先引入[E0]表示总的酶浓度，游离或非结合的酶=[E0]-[ES]。由于[S][E0]，因此被酶结合掉的底物浓度可永远忽略。第一步，ES的形成和分解速度决定于k1、k2及k3ES的形成速度=k1([E0]-[ES])[S]ES的分解速度=k2[ES]+k3[ES]

第二步，重要假设，V0反映了一种稳定态，[ES]是常数，即ES的形成速度及分解速度相等—稳态假说。则k1([E0]-[ES])[S]=k2[ES]+k3[ES]米氏方程的推导过程47根据稳态假设，反应早期的[P]可以忽略，并假设k4也可略推导过程【续】

第三步，对以上方程求[ES]

k1[E0][S]=(k1[S]+k2+k3)[ES][ES]=k1[E0][S]/(k1[S]+k2+k3)

令：(k2+k3)/k1=Km，即Michaelisconstant（米氏常数）

[ES]=[E0][S]/(Km+[S])

第四步，V0可以用[ES]表示，同时Vmax=k3[E0]：

V0=k3[ES]=k3[E0][S]/(Km+[S])=Vmax[S]/(Km+[S])

即为单底物-酶反应的米氏方程或速度方程，是通过米氏常数Km定量描述V0、Vmax和[S]之间关系的方程。48推导过程【续】48当V0=1/2Vmax，则Km=[S]，表明当反应初速度为最大反应速度一半时，Km代表了底物浓度。在低[S]时，Km[S]V0=Vmax[S]/Km,V0∝[S]在高[S]，当[S]Km,V0=Vmax。反应初速度及底物浓度的依赖关系49当V0=1/2Vmax，则Km=[S]，表明当反应初速度为酶的动力学参数

米氏方程描述的是大多数酶的动力学行为，表现为V0对[S]双曲线依赖的酶被认为遵循米氏动力学。所有表现为V0=1/2Vmax时Km=[S]的酶遵循米氏动力学（例外的主要是变构酶）。米氏方程并不决定于他们提出的相对简单的两步反应机制。多数遵循米氏动力学的酶都有十分复杂的反应机制，可以确定有6步或8步催化反应的酶通常表现出同样的稳定态的动力学行为。对于多数酶V0=1/2Vmax时Km=[S]是正确的，Vmax和Km的大小及真正含义因不同的酶而不同。Vmax和Km是可以通过实验测定的任何酶的参数，但对于反应的数目、速度或过程不连续步骤的化学本质，则提供不了什么信息。50酶的动力学参数 米氏方程描述的是大多数酶的动力学行为，表现为米氏常数Km的意义（1）Km=（k2+k3)/k1，速度常数由酶反应性质及反应条件决定，对特定的酶反应、反应条件来说，Km是一个特征常数。（2）当v=Vmax/2，Km=[S]，Km是反应速度达到最大反应速度一半时的底物浓度，Km的单位是浓度单位。（3）不同酶的Km不同，同一种酶对于不同底物的Km值有可能不同，有时用于表示酶对底物的亲和力。（4）当k3为限速时，若k3<<k2，Km=k2/k1，被称为ES复合物的解离常数Kd，这时的Km代表了酶及底物的亲和力。但这一假定对多数酶不适用，有时k3k2，这时Km=k3/k1，Km不能简单地被用作亲和力。51米氏常数Km的意义（1）Km=（k2+k3)/k1，速度常数一些酶和底物的Km52一些酶和底物的Km52米氏方程和米氏常数的意义Km值越小,底物及酶的亲和力越强,反应越迅速。53米氏方程和米氏常数的意义Km值越小,底物及酶的亲和力越强,Km在实际应用中的作用鉴定酶判断酶的最适底物计算一定反应速度下的底物浓度了解酶的底物在体内具有的浓度水平判断反应方向或趋势判断抑制类型54Km在实际应用中的作用鉴定酶54kcat—转换数(TurnoverNumber)（5）不同酶的Vmax也不同，如果一个酶是两步米氏反应机制，Vmax=k3[E0]，k3为限速。但反应步骤及反应的限速过程不同，情况则更为复杂。这时使用另一个有用的更常见的速度常数kcat来描述任何一个饱和状态酶催化反应的限制速度。如果反应中有几步反应，其中的一步是限速的，kcat就是这步限速反应的速度常数，通常是形成产物的那步反应的常数。如果几步反应都是部分限速，kcat则非常复杂，这时称为转换数（turenovernumber)，即当酶被底物饱和时，在一定时间内1个酶分子转化底物分子为产物的数量。kcat是一级速度常数，单位是时间的倒数。55kcat—转换数(TurnoverNumber)（5）不同几种酶的转换常数kcat56几种酶的转换常数kcat56kcat/Km(SpecificityConstant)

动力学参数kcat和Km对于研究和比较不同的酶是有用的，无论它们的作用机制是简单还是复杂，每个酶都有反映细胞环境、通常的体内底物浓度、催化反应最合适的kcat和Km。

kcat和Km参数还可用于评价酶的动力学效率，但两者单独表示都不够，不同酶催化不同反应的kcat可能一样，Km对于细胞内环境的底物浓度可能也相近。比较不同酶的催化效率或同一种酶不同底物的转换数最好的方法是比较它们的kcat/Km，这一参数被称为特异性常数（specificityconstant)，是E+S转变为E+P的速度常数。当[S]<<Km，V0=(kcat/Km)

[E0][S]。常数的单位是二级速度常数：M-1s-1

。E和S在溶液中扩散到一起的速率决定了kcat/Km存在一个上限，这种扩散控制极限为108到109

M-1s-1

。许多酶都在这个范围附近，不同的kcat和Km值可以产生最大的比值。57kcat/Km(SpecificityConstant)酶的kcat/Km都接近扩散控制极限58酶的kcat/Km都接近58米氏方程转换：双倒数作图

米氏方程可以转变为更为有用的作图实验数据，两边都采用倒数表示：这样的米氏方程被称为Lineweaver-Burk方程，以1/V0对1/[S]（双倒数）作图，产生一条直线。直线的斜率为Km/Vmax，纵坐标上的截距为1/Vmax，横坐标上的截距为-1/Km。59米氏方程转换：双倒数作图米氏方程可以转变为更为有用的Lineweaver-Burkplot

(双倒数作图)(Double-ReciprocalPlot)实验测定酶动力学时，只要测定不同底物浓度下的反应初速度，通过作图法就可以求得特定酶的酶反应的动力学数据。横坐标上截距的负倒数就是酶反应的Km，纵坐标上截距的倒数是酶反应的最大反应速度。60Lineweaver-Burkplot

(双倒数作图)(Eadie-HofsteeplotHanesplot[S]0/v~[S]0作图v~v/[S]0作图v=-Km(v/[S])+VmaxVmaxVmax/Km[S0]/v=Km/Vm+[S0]/Vm61Eadie-HofsteeplotHanesplot[SCornish-BowdenplotDixonplot62Cornish-BowdenplotDixonplot6酶浓度对反应速度的影响当[S]»[E]时，反应速度及[E]变化成正比，即V=K3[E]V[E]063酶浓度对反应速度的影响当[S]»[E]时，反应速度及[许多酶催化两个或更多个底物反应

有时候酶催化两个或更多个不同底物反应，如己糖激酶催化：ATP+GlcADP+G-6-P，有两个底物和两个产物，可以用米氏方程分析，脑中己糖激酶对ATP、葡萄糖及果糖的Km分别为0.4、0.05和1.5mM。双底物反应往往涉及一个原子或功能基团从一个底物转移到另一个底物，这些反应可以有几种不同的方式进行，但有时两个底物可同时及酶结合，形成非共价的三重复合物。或第一个底物结合就形成产物或在第二个底物结合前就解离，没有三重复合物形成—乒乓机制或双取代反应机制。64许多酶催化两个或更多个底物反应有时候酶催化两个或更多个不同酶催化双底物反应的一般机制有序机制随机机制乒乓反应机理(pingpongmechanism)65酶催化双底物反应的一般机制有序机制随机机制乒乓反应机理(pi前稳态动力学能为特殊反应步骤提供证据

稳态动力学提供的两个最重要的实验参数是kcat和kcat/Km。pH或温度改变导致的这些参数的变化能提供有关反应过程的另外信息。在双底物反应中，稳态动力学能帮助决定反应中是否形成了三复合物。66前稳态动力学能为特殊反应步骤提供证据 稳态动力学提供的两个最双底物反应的稳态动力学分析[S2]一定时，[S1]及[v]的动力学关系。不同[S2]产生几条独立曲线，交叉线表示反应中有三合物形成。平行线表示为乒乓反应机制或双取代反应机制。67双底物反应的稳态动力学分析[S2]一定时，[S1]及[v]抑制剂对酶的抑制作用

及其动力学68抑制剂对酶的抑制作用

及其动力学68酶是受到抑制的

酶抑制剂是干扰酶催化反应、减缓或中断酶反应的物质。酶实际上催化所有的细胞过程，因此酶的抑制剂是已知的许多重要的药物，如阿司匹林（乙酰水杨酸）抑制前列腺素合成第一步催化反应的酶（Cox）。酶抑制剂的研究能为酶反应机制提供有用信息，能帮助研究一些代谢途径。有两大类酶抑制剂：可逆抑制剂不可逆抑制剂69酶是受到抑制的酶抑制剂是干扰酶催化反应、减缓或中断酶反应的1.竞争性抑制(Competitiveinhibition):E+SESE+P+IKiEI2.反竞争性抑制(Uncompetitiveinhibition):E+SESE+P+IKiESI

酶反应三种不同的可逆抑制Ki=[E]*[I]/[EI],Eo=E+EI+ESEo=E+ESI+ES701.竞争性抑制(Competitiveinhibitio3.非竞争抑制(Noncompetitiveinhibition):E+SESE+P+IKi

+IKiEI

ESI+S作业：推导三种抑制下的米氏方程713.非竞争抑制(Noncompetitiveinhibi

在可逆抑制剂存在条件下，酶反应系统中可能进行以下反应：

E+SESE+PE+IEIEI+SEISEI+PES+IESIEI+P

简单情况下，=0，此时总的反应速度仍取决于k0和[ES]，vi=k0[ES]。Ksk0KiK’sK’0Ki’K’0K’072 在可逆抑制剂存在条件下，酶反应系统中可能进行以下反应：Ks由于抑制剂的存在，[ES]受多种因素的影响，代数法或图像法可解出这个[ES]，总的动力学方程为：根据可逆抑制剂、底物和酶三者的关系，可逆抑制被分为三种类型：（完全型）竞争性抑制（fullycompetitiveinhibition）、（完全型）非竞争性抑制（fullynoncompetitiveinhibition）和反竞争抑制（uncompetitiveinhibition）。Vv=1+Ks[S]+Ks[I][S]Ki+[I]Ki’73由于抑制剂的存在，[ES]受多种因素的影响，代数法或图像法可竞争性抑制（CompetitiveInhibition)

竞争性抑制剂竞争结合底物及酶的活性位点，抑制剂占据酶的活性位点，阻止底物及酶的结合。竞争性抑制剂通常是底物的类似物，与酶结合形成EI复合物，但不引起催化作用。即使这种结合是短暂的，也会影响酶的催化效率。可以用酶的稳态动力学定量分析，这时的米氏方程为：

V0=Vmax[S]/(Km+[S])

而=1+[I]/KIKI=[E][I]/[EI]74竞争性抑制（CompetitiveInhibition)酶不能同时及底物、抑制剂结合，即不能形成EIS，或者说Ki’或Ks’=∞75酶不能同时及底物、抑制剂结合，即不能形成EIS，或者说Ki’竞争性抑制的动力学

竞争性抑制米氏方程中，实验测定的术语Km是有抑制剂存在下的米氏常数，常被称为表观米氏常数（apparentKm）。由于抑制剂及酶可逆结合，这种竞争可以通过大量提高底物浓度来逆转，当[S][I]，抑制剂浓度可忽略，V0接近Vmax；但是，V0=1/2Vmax时的[S]，表观Km因抑制剂存在的而增加，但对Vmax的影响可以忽略。双倒数作图显示，竞争性抑制的Vmax不变，Km值变大，增加了（1+[I]/Ki）倍。76竞争性抑制的动力学竞争性抑制米氏方程中，实验测定的术语竞争性抑制作用的双倒数作图，不同抑制剂浓度在1/V0轴上的截距相同，即Vmax不变，但斜率不同，随着抑制剂浓度的增加，曲线在1/[S]轴上的负截距减小，表明Km值变大。77竞争性抑制作用的双倒数作图，不同抑制剂浓度在1/V0轴上的截78785-氟尿嘧啶(5-FU)，在体内的代谢产物抑制胸苷酸合成酶。6-巯基嘌呤(6-MP)，抑制嘌呤核苷酸的合成。保持血液中药物的浓度，以达到竟争性抑菌的效果。竞争性抑制的标志：抑制作用可以在底物浓度足够高时得到克服。795-氟尿嘧啶(5-FU)，在体内的代谢产物抑制胸苷酸合成酶。反竞争性抑制

(UncompetitiveInhibition)

反竞争性抑制剂及酶结合的位点不是底物的活性位点，及竞争性抑制剂不同，反竞争性抑制剂只与ES复合物结合。这时的米氏方程改变为：

V0=Vmax[S]/(Km+’[S])

而’=1+[I]/KI’KI’=[ES][I]/[ESI]

高[S]时，V0接近Vmax/’，抑制剂降低测定的Vmax，表观Km也降低，因为达到最大Vmax一半时所需要的[S]被’因子降低了。80反竞争性抑制

(UncompetitiveInhibiti8181反竞争性抑制作用的双倒数作图，随着抑制剂浓度的增加，曲线在纵轴上的截距增加，Vmax减小；横轴上截距的负值增加，Km值降低。82反竞争性抑制作用的双倒数作图，随着抑制剂浓度的增加，曲线在纵混合性抑制作用

(MixedInhibition)

混合性抑制剂结合位点也及底物的活性位点不同，但既可以及E也可以与ES复合物结合。相应的米氏方程为：

V0=Vmax[S]/(Km+’[S])和’同前述，混合性抑制剂通常影响Km和Vmax。特殊情况下，=’（极少发生），被传统称为非竞争性抑制作用。非竞争抑制剂使Vmax降低，而Km值不变。83混合性抑制作用

(MixedInhibition)混合混合性抑制作用的双倒数作图，随着抑制剂浓度的增加，Vmax减小，Km也减小。84混合性抑制作用的双倒数作图，随着抑制剂浓度的增加，Vmax减不同类型抑制作用的米氏方程85不同类型抑制作用的米氏方程85竞争性抑制反竞争性抑制非竞争性抑制86竞争性抑制反竞争性抑制非竞争性抑制86不可逆抑制作用抑制剂及酶活性中心上的必需基团以牢固的共价键结合，从而使酶活性丧失，不能用透析，超滤等办法除去抑制剂而使酶复活，只能通过其他化学方法复活(reactivation)或逆转(reversal)。动力学特征是抑制程度比例于共价键形成的速度，并随抑制剂及酶的接触时间而逐渐增大。87不可逆抑制作用抑制剂及酶活性中心上的必需基团以牢固的共价键结几种类型的不可逆抑制剂

不可逆抑制剂在酶的作用机制和化学治疗等方面起着重要作用，大体分为两类：专一性地及特定（氨基酸侧链）基团作用；修饰酶的特定位点。第一类中包括：（1）及金属形成络合物，“毒害”以金属离子为活性中心的“金属酶”，如氰化物、硫化物、叠氮化物和CO等。88几种类型的不可逆抑制剂 不可逆抑制剂在酶的作用机制和化学治疗（2）作用以巯基为活性中心的“巯基酶”，共有三类：

A.巯基烷化剂，如卤乙酸及其衍生物（碘乙酰胺）

B.成硫醇盐试剂，包括有机汞化合物及砷化物，能可逆地及SH反应生成硫醇盐。过量的巯基化合物或二巯基化合物能使抑制可逆。对氯汞苯甲酸（PCMB）和对羟汞苯甲酸（PHMB）常被用于检定巯基是否属于酶的必需基团。

C.巯基氧化剂，不专一，GSSG、I2等。89（2）作用以巯基为活性中心的“巯基酶”，共有三类：89（3）重金属毒物，Hg、Pb、Ag、Cu等，高浓度时是蛋白质的沉淀剂，但某些酶在低浓度条件下对它们也敏感，机理还不清楚，如低浓度的银盐就能抑制-果糖苷酶。金属螯合剂可以逆转重金属抑制剂。90（3）重金属毒物，Hg、Pb、Ag、Cu等，高浓度时是蛋白质有机汞、有机砷化合物-巯基酶

这类化合物及巯基结合，抑制含巯基的酶。抑制作用可被加入过量的巯基化合物如Cys或GSH而解除。 这类化合物还可及双硫基化合物作用生成环状硫醇化合物。三价的有机砷化物可与辅酶硫辛酸作用，破坏辅酶硫辛酸，抑制丙酮酸脱氢酶系统。路易斯毒气（CHCl=CHAsCl2)的毒理作用也如此，能抑制几乎所有的巯基酶。砷化物的毒性不能被单巯基化合物解除，但可被过量的双巯基化合物解除，如二硫基丙醇。91有机汞、有机砷化合物-巯基酶 这类化合物及巯基结合，抑制含巯砷化物中的路易斯气(Lewisite）是强力毒气，对应的解毒药物是二硫丙醇，被称为英国抗路易斯（BritishAnti-Lewisite,BAL）。

SHSE+Hg2+EHg+2H+

SHS

SHClSE+As-CH=CHClEAs-CH=CHCl+2HCl

SHClS巯基酶路易士毒气巯基酶的抑制92砷化物中的路易斯气(Lewisite）是强力毒气，对应的解毒

SEHg+

SCOONaCHSHCHSHCOONa

SHE+Hg

SHCOONaCHS

CHSCOONa二巯基丁二酸钠

SCH2OHSHCH2OHEAs-CH=CHCl+CHSHE+CHS

SCH2SH

SHCH2SAs-CH=CHCl二巯基丙醇解毒方法：93SCOONaSHCOONa二巯基丁二酸钠有机磷化合物-羟基酶

及酶活性直接相关的Ser-OH牢固结合，抑制某些蛋白酶或酯酶。这类化合物强烈抑制及中枢神经系统有关的胆碱酯酶，乙酰胆碱不能分解为乙酸和胆碱，积累引起神经中毒—神经毒剂。二战使用的毒气DFP（及DIFP：二异丙基磷酰氟，diisopropylfluorophosphate），以及一些有机磷杀虫剂（1605、敌百虫等）都属于此类化合物。94有机磷化合物-羟基酶 及酶活性直接相关的Ser-OH牢固结合9595ROOROOROXROO—E有机磷化合物羟基酶磷酰化酶(失活)酸ROOROO—E磷酰化酶(失活)CH3CH3OOROOR+E—OH

羟基酶的抑制羟基酶:以丝氨酸侧链上的羟基为必需基团的酶有机磷(敌百虫、敌敌畏、对硫磷)不可逆抑制羟基酶的活性中心解磷定P+E—OHP+HXP+-CHNOHN+-CHNN+P96ROO不可逆抑制作用是酶研究

和药学研究的重要工具

不可逆抑制剂结合或破坏一个酶的功能基团-酶的活性是必须的，或者是形成特别稳定的非共价结合。不可逆抑制剂及酶共价结合的信息是常见的。不可逆抑制剂是研究反应机制的另一个有用的工具。酶活性位点有关键催化功能的氨基酸有时被用于鉴别哪一个氨基酸在酶钝化后是被抑制剂共价结合的。一类特殊的不可逆抑制剂是自杀抑制剂，有时是机理性抑制剂，由于它们利用酶反应机理来抑制酶，自杀抑制剂在理性药物设计及药物确定上起这中心作用。一个精密设计的自杀抑制剂对于一个特定的酶是特异性的，在及酶活性位点作用前是没有反应性的，可以大大减少酶抑制剂药物的副作用。97不可逆抑制作用是酶研究

和药学研究的重要工具不可逆抑制剂结

不可逆抑制作用，胰凝乳蛋白酶及二异丙基氟磷酸（DIFP）反应，不可逆地抑制酶的活性，结论为Ser195是胰凝乳蛋白酶中关键的活性丝氨酸残基。98 不可逆抑制作用，胰凝乳蛋白酶及二异丙基氟磷酸（DIFP）反激活剂对酶促反应速度的影响1、激活剂:凡能使酶由无活性变为有活性或使酶活性增加的物质。如：金属离子：Mg2+、

K+、Mn2+阴离子：Cl-

有机物：胆汁酸盐2、分类：必需激活剂Mg2+对己糖激酶非必需激活剂Cl-

对淀粉酶99激活剂对酶促反应速度的影响1、激活剂:凡能使酶由无活性变为环境因素对酶

催化作用的影响100环境因素对酶

催化作用的影响100pH对酶活性的影响

酶有最适pH（optimumpH）（或合适pH范围），这时的酶活性最高。更低或更高pH，酶活下降。因为活性部位的氨基酸的侧链可以以弱酸或弱碱为关键功能，这依赖于它们维持一定状态的离子化，离子化的侧链对于维持蛋白质的结构有重要作用。酶的最适pH有时因酶的种类、浓度、缓冲液组分而不同。 过酸或过碱会影响酶的构象，甚至使酶变性或失活；pH会影响酶分子及底物分子的解离状态；pH影响酶分子中另一些基团的解离，它们的离子化状态及酶的专一性及活性中心有关。101pH对酶活性的影响 酶有最适pH（optimumpH）（或酶的pH-活性图，由于pH是[H+]对数，反映的是十倍关系，因此测定的反应初速度也用对数表示。酶的最适pH及酶存在的天然环境一致。如胃液pH为1-2、肝细胞质的pH一般为7.2。102酶的pH-活性图，由于pH是[H+]对数，反映的是十倍关系，103103温度对酶反应速度的影响

温度对酶促反应的影响也存在一个最适温度(optimumtemperature)，呈钟形曲线。温血动物酶的最适温度一般为35-40℃，植物的稍高，在40-50℃之间，部分细菌分离的某些酶（如TaqDNA聚合酶）可达70℃以上。 最适温度前，提高温度可增加酶促反应的速度，一般提高10度，反应速度增加1-2倍。 温度升高，反应速度加快，及一般化学反应一致；温度继续增高使酶变性，有活性的酶减少，酶活下降。104温度对酶反应速度的影响 温度对酶促反应的影响也存在一个最适温温度对酶催化作用的影响105温度对酶催化作用的影响105酶催化反应的一般机制106酶催化反应的一般机制106酶的活性中心(ActiveCenter)酶的必需基团(essentialgroup):

-及酶活性有关的基团酶的活性中心(activecenter):

酶的特殊催化能力只局限在其大分子的一定区域，最初将酶分子中及底物接触的或非常接近底物的部分称为酶的活性部位，而直接与酶催化有关的部位称为活性中心。现在认为：酶分子上由必需基团构成的与酶催化活性有关的特定区域-活性中心。107酶的活性中心(ActiveCenter)酶的必需基团(esS-S活性中心外必需基团结合基团催化基团活性中心必需基团底物

肽链活性中心酶活性中心示意图108S-S活性中心外结合基团活性中心必需基团底物肽链活性中心多肽链底物分子酶活性中心催化基团结合基团活性中心必需基团活性中心以外必需基团109多肽链底物分子酶活性中心催化基团结合基团活性中心必需基团酶活性中心的确定

酶的专一性研究，通过研究酶的专一性底物的结构特点，判断和确定活性中心的结构特点，来判断和确定活性中心的结构。也可通过酶的竞争性抑制剂的必需结构等来研究。酶分子侧链基团的化学修饰法是寻找酶活性中心的另一个有效办法，如-SH、-OH、-NH2

、-COOH、咪唑基等。常用的有DFP(DIFP)及TPCK(N-对甲苯磺酰苯丙氨酰氯甲基酮）（使His烷基化）、烷化剂、对-氯汞苯甲酸。

X-射线晶体衍射法，可提供许多直接和确切的实验结果。110酶活性中心的确定酶的专一性研究，通过研究酶的专一性底一些酶活性中心的氨基酸残基

酶残基总数活性中心残基牛胰核糖核酸酶124His12,His119,Lys41溶菌酶129Asp52,Glu35牛胰凝乳蛋白酶245His57,Asp102,Ser195牛胰蛋白酶238His46,Asp90,Ser183木瓜蛋白酶212Cys25,His159

弹性蛋白酶240His45,Asp93,Ser188枯草杆菌蛋白酶275His46,Ser221碳酸酐酶258His93-Zn-His95His117

111一些酶活性中心的氨基酸残基酶底物及酶的“靠近”及“定向”

(ProximityandOrientation)

因反应速度及反应物的浓度成正比，如反应局部的底物浓度增高，反应速度也随之增加。使底物分子进入酶活性中心区域，可大大提高活性中心区域底物的有效浓度，实验表明活性中心的底物浓度可以达到底物浓度的十万倍。“靠近”效应可明显提高反应速度，在最靠近的情况下速度可增加几万倍。仅仅靠近还不够。反应的基团在反应中彼此严格地“定向”，反应物才被有效利用，迅速形成过渡态。靠近和定向可使反应速度增加108倍。112底物及酶的“靠近”及“定向”

(Proximityand酶AB趋近效应及定向作用113酶AB趋近效应及定向作用113酶使底物分子的敏感键“变形”

及专一性底物相遇时，酶构象发生变化以利于催化作用发生。酶受底物作用发生构象变化的同时，底物分子受酶的作用也发生构象变化。酶分子的某些基团或离子可使底物分子敏感键内的某些电子云密度发生变化，产生“电子张力”，使敏感键的一端更加敏感，易于发生反应。有时使底物分子发生变形，使ES复合物易于形成。酶及底物分子发生变形形成一个互相楔合的酶-底物复合物，反应易于发生。114酶使底物分子的敏感键“变形” 及专一性底物相遇时，酶构象发生早期，Fischer曾用“模板”(template)或“锁及钥匙学说”(lockandkeytheory)来解释酶作用的专一性。认为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。酶及底物的结合如同一把钥匙对一把锁一样。115早期，Fischer曾用“模板”(template)或“锁诱导契合学说酶表面并没有一种及底物互补的固定形状，而只是由于底物的诱导才形成了互补形状。（Koshland，1958）：当底物和酶接触时，可诱导酶分子的构象变化，使酶活性中心的各种基团处于和底物互补契合的正确空间位置，有利于催化。116诱导契合学说酶表面并没有一种及底物互补的固定形状，而只是由于SEE-S复合物abcabc诱导楔合假说Induced-fitHypothesisES117SEE-S复合物abcabc诱导楔合假说ES117“三点结合”的催化理论酶及底物的结合处至少有三个点，而且只有一种情况是完全结合的形式。只有这种情况下，不对称催化作用才能实现，又称三点附着学说。118“三点结合”的催化理论酶及底物的结合处至少有三个点，而且只有119119+-+-稳定的底物通过电荷等相互作用，底物张力变形激活形成过渡态

张力效应（Strain）

-

-++120+-+-稳定的底物通过电荷等相互作用，底物张力变形激活形一般酸碱催化

带电的中间产物常由于质子转移到底物或中间产物，或由它们转出质子而稳定，导致物质分解为产物的速度比分解为反应物的速度快。酶促反应中质子转移可使用水中的H+(H2O）或OH-，被看成是特异性酸碱催化。如质子在中间物及水间的转移速度快于中间物分解，中间物是稳定的。但多数情况下水是不够的。一般酸碱催化是指质子转移由其他分子介导，非酶反应中只有当不稳定的中间物分解为反应物的速度快于质子由水的转移。一系列弱的有机酸可以补充质子，弱的有机碱也可作为质子受体。121一般酸碱催化带电的中间产物常由于质子转移到底物或中间产物122122一般酸碱催化中的氨基酸酶的活性部位，一些氨基酸的侧链可作为质子供体或质子受体，它们可精确定位在活性部位，允许质子转移提高反应量级到102到105。这在多数酶中发生。123一般酸碱催化中的氨基酸酶的活性部位，一些氨基酸的侧链可作为质共价催化

这种类型的催化反应中，短暂的共价结合在底物及酶之间发生：A-B(+H2O)A+B，A和B之间的键水解。在共价催化剂（酶和一个亲核基团X：）存在时，反应为：A-B+X:A-X+BA+X:+B。只改变反应的步骤，引起的催化反应只能发生在新反应步骤有更低的活化能，新步骤的反应应该比非催化反应的快。一些氨基酸侧链及一些酶辅助因子的功能基团可以在及底物共价键形成中作为亲核试剂作用。这些共价复合物通常要进行进一步反应而释放出游离酶。124共价催化这种类型的催化反应中，短暂的共价结合在底物及酶之间共价催化和一般酸碱催化125共价催化和一般酸碱催化125其他一些酶简介126其他一些酶简介126核酶(Ribozyme)（一）核酶：具有催化活性的RNA(1)1982年，Cech首先发现四膜虫L19RNA既有RNA酶活性，又有RNA聚合酶活性。随后的研究表明：L19RNA具备酶促催化的几个特征：

高度的底物专一性

遵循Michaelis-Menten动力学，对竞争性抑制剂的敏感性。127核酶(Ribozyme)（一）核酶：具有催化活性的RNA12(2)1992年，Piccirilli等发现L19RNA具有氨酰酯酶的活性，催化氨酰酯水解。(3)L19RNA还有限制性内切酶作用：

-CpUpCpUpN-+G-CpUpCpU+GpN128(2)1992年，Piccirilli等发现L19RNA(4)1997年，Zhang和Cech用人造的RNA分子催化合成了肽链，表明RNA具有肽基转移酶活性。(5)原核生物RNaseP和兔肌1，4--葡聚糖分枝酶均包括RNA+蛋白质组分，起催化作用的都是RNA。129(4)1997年，Zhang和Cech用人造的RNA分子（二）核酶的种类剪切型（trimming）：催化分子间或分子内的RNA加工成熟-转录后加工方式之一剪接型（splicing）：分I型和II型，I型如四膜虫28SrRNA前体中的IVS-70个核苷酸组成的核心结构，催化需要鸟苷参及；II型包括参及核mRNA前体加工的RNA，不需要鸟苷参与。130（二）核酶的种类130核酶的典型结构特点：三个螺旋13个保守碱基剪切点：GUN131核酶的典型结构特点：三个螺旋131抗体酶

(Abzymes)

有催化活性的一类具有特殊生物学功能的蛋白质，由抗原分子诱发生成，及抗原分子有结合专一性。酶及底物的结合也是专一性的。人们模拟酶与底物过渡态的结构合成一些类似物--半抗原，对动物进行免疫，检测是否产生一些有催化活性的抗体。可以制备出一些特定的抗体，如能够切割病毒或肿瘤的、有催化活性的抗体，催化某些天然酶所不可催化的反应，制造有重要意义的新酶。132抗体酶(Abzymes)有催化活性的一类具有特殊生物学是具有催化作用的抗体本质是免疫球蛋白

—在易变区被赋予酶的属性，又被称为催化性抗体。基态底物过渡态底物133是具有催化作用的抗体基态底物133同工酶（Isoenzyme）

催化同一种化学反应，但酶蛋白本身的分子结构有所不同的一组酶。同工酶存在于生物的同一种属或同一个个体的不同组织中，甚至同一组织或同一细胞中。这类酶由两个或两个以上的亚基组成。乳酸脱氢酶（LDH）有5种同工酶。 同工酶普遍存在于各类生物中，对个体发育、细胞分化、形态遗传、代谢调节有重要作用。同工酶分析在农业上已被用于优势杂交组合的预测，临床上也已用同工酶作为诊断指标。134同工酶（Isoenzyme） 催化同一种化学反应，但酶蛋白本乳酸脱氢酶（LDH）同工酶:

LDH1LDH2LDH3LDH4LDH5(H4)(H3M)(H2M2)(HM3)(M4)M

H乳酸脱氢酶（LDH）135乳酸脱氢酶（LDH）同工酶:LDH1人体心、肝和骨骼肌LDH同工酶谱组织器官

LDH1