中科大生化8.温度和pH对酶活力影响

酶学研究酶的基本酶的基本酶的酶的催化抗体温度和pH对 的影酶反应动酶的RNA

Louis(1822-②1897EduardBuchner(1860-1917,德国化学一次将发酵的物质与化学奖FrederickWKühne后来把这种催化物质称为enzymes(酶)（在酵母中③1926JamesSumner提取1930s，JohnNorthrop和MosesKunitz获得了胃蛋白酶JamesSumner&JohnNorthrop获得了的NobelPrize。酶学研究极大地促进了生物化学的发Altman(左 ④1980sCech&Altman各自独立地发现具有催化能力的RNARibozyme(RNA酶）。他们获得了1989年的NobelPrize。1⑤1986年，Schultz&Lerner等研制成功（abzyme），对酶

酶的一些简单酶和结合酶(缀合酶Cofactor(辅因子):包括金属离子、辅基和辅酶(coenzyme):结合酶所包含的有机小辅基(prostheticgroup):与酶蛋白紧密结合的(apoenzyme,apoprotein):除许多酶需要金属离子做为辅2.1.2.维生素转化为辅酶发挥其生物学维生素转化为辅酶发挥其生物学生物素(Biotin生物胞素(Biocytin转移VitaminB12(钴胺素辅酶B12：转HVitaminB2(核黄素FAD:转移电NAD+:转移HVitaminB6(吡哆醇磷酸吡哆醛：转移氨基VitaminB1(硫胺素磷酸硫胺素：转移醛基辅助因2.酶的一些酶的活2.2.酶的活性中心(活性位点酶的活性中心含有催化残基和结合残活性中心是三维的并且有由多种弱相互作用来实现特异性结合依赖活性中心溶菌酶的酶的酶具有极高的催化效率酶具有极高的催化效率酶酶的高催化效率使生命活动成半衰期：非酶催化7.8亿（提高1.4x1017倍

酶催化0.22D2O 酶催化（对底物和产物都具有高专一性浪费的副反应非常不同的酶具有不同的专一性(specificity)蛋白水解的特异性-专一SpecificityofsomeTrp, Lys,特异性由底物结合口

Gly,Ala,33.3酶催温度压力：1个大气pH：中HotspringatYellow33.4.酶的催化反应在体内受到严格①控制酶的合成速酶的降解速②改变酶的催小分子的别构效应或直接共价修饰改变 (如磷酸化酶与底物的不同定位（真核生物3.4.酶的催化反应在体内产物抑制催化途径早期步骤的酶 ，是谢调控的常见机好处节省能量

天冬氨酸转氨甲酰氨甲酰磷CTP的合成依据其催化的反应，酶可4.依据其催化的反应，酶可((1) 氧化-还原酶 (Oxidase)。如，乳酸(Lactate)脱氢酶催化乳酸的脱氢反CH3CHCOOHNAD+ CH3CCOOH 依据其催化的反应，酶可转移酶TransferaseO

4.依据其催化的反应，酶可水解酶例如，脂肪酶(Lipase)催化的脂的水解反应： COOCH

CH 依据其催化的反应，酶可(4)(4) 裂合酶例如，延胡索酸水合酶催化的反应。 4.依据其催化的反应，酶可5) 异构酶O

4.依据其催化的反应，酶可6) 合成酶LigaseorN以及C-S键的形成反应。这类反A+B+ATP+H-O-H==AB+ADP + 草酰乙国际酶 的系统命名和酶的编ATP:葡萄糖磷酸转移酶（俗名：己糖激酶(EC亚类、亚亚类、排号隔开，编号前冠以E.C.(Enzymecommission)酶的国际系酶的国际系习惯名国际系统名催化的乙醇脱乙醇:NAD+氧化还乙醇乙醛谷丙转丙氨酸+-酮戊二谷氨酸＋脂肪脂肪水脂肪脂肪酸甘酶的国际系亚亚类别中酶的国际系亚亚类别中的序号ADP+亚亚亚类别亚亚亚类别号号类别号类 号类别号系统分催化的反应类1氧化还原酶类(OxidoreduOxidation-reduction2转移酶类Transferoffunctional3水解酶类Hydrolysis4裂合酶类Groupeliminationtoformdouble5异构酶类6连接酶类Bondformationcoupledwith5.1.5.1.lockand

induced锁钥模型lock世纪 提出开一把锁”；诱导契合模型induced导，使其构象发生变化，以利于与底物结合;例：己糖激酶与底物的诱导x-raydiffractionstudiesoftheenzymehexokinase己糖激酶bothwithout(a)andwith(b)glucoseboundbindingofglucosecausestwo softheenzymetofoldtowardeachother酶的酶催化反应前必需形成酶-底复合细胞色素P-450与底物龙脑(camphol)化学反应的过渡态单的碰撞就变成产物，经过一个能量较高的A+

P+A

P+

G‡：活化酶通过降低反应活化能来催酶可通过结合自由能降低反应活自由能(bindingenergy),结合自由能是6.4.酶可通过结合自由能降低反应活邻近效应有效浓度大大分子取向有利于反GHTSi：过渡态r：反应

酶的例：RNaseAacid-baseNHis：pKa＝

NHis(generalsprotonfromhydroxylofHis(general

O-

OHHO

HNHH OOHH

HisH

CNOdonatesaprotonto5’hydroxylof

His C H6.5.1酶的RNasecyclicO

N N

NHis Nettransfer

His119toHis

His119C

ONNH

NO 6.5.1酶的NRnaseOProduct O

N

NHisWaterreplacesthereleasedAcidandbaserolesare

-

HHO-

NHH

CreversedH12and

His119HNCHN H酶的广义酸碱催

RNase statesare

OHHOHHHHO

His NHis C 酶的例：acetoacetatedecarboxylase－schiffsbaseintermediate酶的例：carbonicanhydrase(碳酸酐酶AsourceofatneutralpH6.5.3酶的例：carbonicanhydrase(碳酸酐酶6.5.3酶的例：carbonicanhydrase(碳酸酐酶抗体7.1酶的过(1940s);1969;RichardLernerandPeterSchultz得到了第一个抗体酶1986;Thetransitionstate:ahighenergyfleetingBondbeingBenkovic,S.J.(1992)“CatalyticAnnu.Rev.Biochem.,61:29-AgeneralADiels-Alderantibody Transition Xuetal.,(1999)Science,286,2345-

bindingsite7.2.过渡态Thepoweroftransitionstate ogsisnowevident:ProvideinsightintocatalyticServeaspotentandspecificinhibitorsofenzymesBeusedasimmunogenstogenerateawiderangeofnovelcatalysis温度和pH对 的影钟罩形曲低温下 很在最适温度 最高(37℃左右 pH对 的影钟罩形曲 酶保持酶保 的pH范围一般较过高或过低的pH酶反应动力Briggs-Haldane稳态假S+

ESk-

E+3年，pn。适和。年，Briggs和-。d[ES]k[E][S]( )[ES]dt 1 d[P]k[ES Briggs-Haldane米氏方程：Michaelis-Menten米氏方程：Michaelis-Menten

S+k

ES

E+

-k)[ES]

1 k1

米氏方程：Michaelis-Mentenvk[ES]

k2[E]0[S Vmax[S

Vmax[S2m m

11

k1k2[S

Km[S

vK [SVmaxKm[S

v2Km[SKm[S

vvVmax[SKmKm：米氏Km当k-1>>k2

k K 21 Km就是底物与酶结合的真实解离常当k

时

k2

-

Km大于底物与酶结合的真实解离常数 S+

kEk-

k E+vv Vmax[SKm[SVmax物的分子数，又称为转换数（Turnover，通称为催化常数(kcat),是一级反应速度常数越大，催化效率越S+

ESk-

E+一些酶的转kcat/Km的意义当底物浓度很低时，酶-底物复合物的浓度可以忽[E][E]0，因此

vkcat[E]0[S]kcat[E][SKm[S kcatKm也被称为表观二级反应速数度常数，是反映酶kcatKm的重要意义在于它反映了反应速度与自由酶和kcatKm的意义酶的失活作用使酶蛋白变性而引起酶降低或丧失.引起抑制作用的物质称可逆抑析、超滤等物理方法除去抑制剂而使酶。 可逆抑制可分为四种竞争性抑制非竞争性抑制 反竞争性抑制 混合型抑制（mixed竞争性抑制：抑制剂与底物竞vk2[ES]

k2[E]0[S[I]

[I]1

Kmk-3

[S

1

Km