酶促反应的机制

酶促反应的机制第一页，共六十三页，2022年，8月28日第一节酶的分子结构与功能酶是蛋白质，同样具有一、二、三甚至四级结构。单体酶：仅具有三级结构寡聚酶：多个相同或者不同的亚基多酶体系：有几种不同的酶聚合多功能酶：多种不同催化功能在一条多肽链上。第二页，共六十三页，2022年，8月28日一、酶的分子组成 单纯酶：仅由多肽链构成 酶蛋白 结合酶 辅酶 辅助因子 金属离子 辅基 或小分子有机物（全酶）

第三页，共六十三页，2022年，8月28日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离子是最多见的辅助因子。小分子有机化合物是一些化学稳定的小分子物质，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。 第四页，共六十三页，2022年，8月28日酶蛋白与辅助因子结合形成的复合物成为全酶。 金属酶：结合紧密 金属激活酶：不甚紧密辅酶：结合松散，可透析超滤去出接受基团或质子后离开酶蛋白。辅基：结合紧密，不可透析超滤去出，不离开酶蛋白。第五页，共六十三页，2022年，8月28日二、酶的活性中心必需基团：酶分子氨基酸侧链上一些与酶活性密切相关的化学基团。酶的活性中心：酶分子一些一级结构上可能相差很远的必需基团，在空间上互相靠近，组成具有特定空间结构的区域，能与底物特异性结合，并将底物催化成产物。第六页，共六十三页，2022年，8月28日必需基团有两类： 结合基团：结合底物和辅酶 催化基团：影响底物的稳定性酶的活性中心是酶分子中具有三级结构的区域，如裂缝或凹陷，可由疏水性氨基酸的基团组成疏水口袋。第七页，共六十三页，2022年，8月28日peptidesubstrateactivesite

EssentialgroupsofenzymeoutofactivesiteBindinggroupCatalyticgroupEssentialgroupsofenzymeinactivesite第八页，共六十三页，2022年，8月28日溶菌酶的活性中心第九页，共六十三页，2022年，8月28日第二节酶促反应的特点和机制酶在化学反应前后质与量均未改变，只能加速可逆反应的进程，而不能改变反应的平衡点。第十页，共六十三页，2022年，8月28日一、酶促反应的特点（一）酶促反应具有极高的效率 降低活化能（二）酶促反应具有高度的特异性 绝对专一性 相对专一性 立体异构专一性（三）酶促反应的可调节性第十一页，共六十三页，2022年，8月28日第十二页，共六十三页，2022年，8月28日二、酶促反应的机制（一）酶与底物复合物的形成与诱导契合假说（二）酶促反应的机制 邻近效应与定向排列 多元催化 表面效应第十三页，共六十三页，2022年，8月28日诱导契合假说第十四页，共六十三页，2022年，8月28日第二节酶促反应动力学酶促反应动力学是研究梅促反应速度及其影响因素的。因素包括：酶浓度，底物浓度，pH，温度，抑制剂和激动剂等。第十五页，共六十三页，2022年，8月28日一、底物浓度对反应速度的影响第十六页，共六十三页，2022年，8月28日米氏方程的修正[ES]的生成速度

=k1[E]·[S] =k1([E]total-[ES])·[S][ES]的分解速度=k-1[ES]+kcat·[ES]k1([E]total-[ES])·[S]=k-1[ES]+kcat·[ES]第十七页，共六十三页，2022年，8月28日经整理：∴[ES]=

=

设：Km=

k1·[E]total·[S]k1·[S]+k-1+kcat[E]total·[S]k-1+kcatk1

+[S]

k-1+kcatk1第十八页，共六十三页，2022年，8月28日则：当反应速度达到最大反应速度的一半时：Km

=[S]v=kcat·[ES]=

kcat·[E]total·[S]Km+[S]第十九页，共六十三页，2022年，8月28日V0=kcat[ES]. (2)[ES]=[E]total. （最大反应速度应该是所有酶均与底物结合时的速度）Vmax=kcat[E]total. (3)米氏方程的推导第二十页，共六十三页，2022年，8月28日正反应速度为：Vf=k1[E]·[S]逆反应速度为：Vr=k-1[ES]在反应达到平衡时，正反应速度等与逆反应速度：k1[E]·[S]=k-1[ES]第二十一页，共六十三页，2022年，8月28日自由酶浓度等于总酶浓度减去结合酶

k1([E]total-[ES])·[S]=k-1[ES] ([E]total-[ES])·[S] k-1 [ES] k1

==Ks∴[ES]=

[E]total·[S]Ks+[S]v=kcat·[ES]=

kcat·[E]total·[S]Ks+[S]第二十二页，共六十三页，2022年，8月28日∵Vmax=kcat·[E]total

∴v=当[S]>>Ks时，v≈Vmax当[S]<<Ks时，v≈ Vmax·[S]Ks+[S]Vmax·[S]Ks与

[S]成正比第二十三页，共六十三页，2022年，8月28日Km和Vmax的意义Km1，反应速度达到最大反应速度一半是的底物浓度2，表示酶和底物的亲和程度3，km是酶的特征常数之一Vmax是酶完全被底物饱和时的反应速度第二十四页，共六十三页，2022年，8月28日双倒数作图法第二十五页，共六十三页，2022年，8月28日01/[S]双倒数作图法第二十六页，共六十三页，2022年，8月28日0[S]Hanes-Woolf

作图法第二十七页，共六十三页，2022年，8月28日Eadie-Hofstee作图法

（v对v/[S]作图法）第二十八页，共六十三页，2022年，8月28日Vmax对Km作图法第二十九页，共六十三页，2022年，8月28日表2－1四种作图法特征比较作图方式斜率纵轴截距横轴截距1/v～1/[S]Km/Vmax1/Vmax-1/Km[S]/v～[S]1/VmaxKm/Vmax-Kmv～v/[S]-KmVmaxVmax/KmVmax～Kmv/[S]v[S]第三十页，共六十三页，2022年，8月28日二、酶浓度对反应速度的影响随着酶浓度的增加，反应速度成正比变化。第三十一页，共六十三页，2022年，8月28日三、温度对酶促反应的影响第三十二页，共六十三页，2022年，8月28日四、pH对酶促反应的影响第三十三页，共六十三页，2022年，8月28日五、抑制剂对反应速度的影响抑制剂：凡是能使酶的催化活性下降而不引起酶蛋白变性的物质。 可逆性抑制 不可逆性抑制第三十四页，共六十三页，2022年，8月28日（一）不可逆性抑制不可逆性抑制：抑制剂通常与酶的活性中心上的必需基团以共价键结合，使酶失活。不能用透析，超滤等方法除去。第三十五页，共六十三页，2022年，8月28日农药可使酶失活解磷定可以解毒第三十六页，共六十三页，2022年，8月28日（二）可逆性抑制可逆性抑制：抑制剂通常与酶通过非共价键结合，使酶失活。能用透析，超滤等方法除去。 竞争性抑制作用 非竞争性抑制作用 反竞争性抑制作用第三十七页，共六十三页，2022年，8月28日1，竞争性抑制作用竞争性抑制的反应式竞争酶的活性中心第三十八页，共六十三页，2022年，8月28日PABAFH2磺胺类药物竞争性抑制酶的活性第三十九页，共六十三页，2022年，8月28日竞争性抑制作用竞争性抑制的动力学关系第四十页，共六十三页，2022年，8月28日竞争性抑制的双倒数作图法竞争性抑制的Hanes-Woolf作图法第四十一页，共六十三页，2022年，8月28日竞争性抑制剂存在时，Vmax

不变，Km

值增大第四十二页，共六十三页，2022年，8月28日Dixon作图第四十三页，共六十三页，2022年，8月28日2，非竞争性抑制作用非竞争性抑制的反应式竞争酶的活性中心以外的必须基团第四十四页，共六十三页，2022年，8月28日非竞争性抑制的双倒数作图法非竞争性抑制的Hanes-Woolf作图法第四十五页，共六十三页，2022年，8月28日非竞争性抑制剂存在时，Vmax

降低，Km

值不变。第四十六页，共六十三页，2022年，8月28日3，反竞争性抑制作用反竞争性抑制的反应式第四十七页，共六十三页，2022年，8月28日反竞争性抑制的双倒数作图法反竞争性抑制剂存在时，Vmax

降低，Km

亦降低。第四十八页，共六十三页，2022年，8月28日各种可逆性抑制作用的比较

结合部位

KmVmax无竞争剂

KmVmax竞争性抑制

E 增大不变

非竞争性抑制

E,ES 不变 减小反竞争性抑制

ES 减小 减小

第四十九页，共六十三页，2022年，8月28日六、激活剂对反应速度的影响激活剂：使酶从无活性变为有活性或使酶的活性增加的物质。 必需激活剂 非必需激活剂第五十页，共六十三页，2022年，8月28日第四节、酶的调节一、酶活性的调节 酶原的激活 变构酶 酶的共价修饰调节第五十一页，共六十三页，2022年，8月28日酶原的激活：体内的酶以无活性的酶原形式存在，在一定条件下，水解几个肽键，使酶分子的构象发生改变，表现出活性。酶原的激活实际上是酶的活性中心形成和暴露的过程。第五十二页，共六十三页，2022年，8月28日变构酶： 催化亚基 调节亚基 变构激活剂 变构抑制剂第五十三页，共六十三页，2022年，8月28日单底物酶与异构酶的反应速度曲线第五十四页，共六十三页，2022年，8月28日肌红蛋白和血红蛋白的结构第五十五页，共六十三页，2022年，8月28日酶的共价修饰调节：可逆性的共价结合某些化学基团，从而改变酶的活性。 磷酸化 脱磷酸化第五十六页，共六十三页，2022年，8月28日二、酶含量的调节（一）酶蛋白合成的调节 诱导 阻遏（二）酶蛋白降解的调节第五十七页，共六十三页，2022年，8月28日三、同工酶同工酶：是指催化的化学反应相同，但酶蛋白的分子结构，理化性质或免疫学性质不同的一组酶如：乳酸脱氢酶第五十八页，共六十三页，2022年，8月28日第六节酶与医学的关系一、酶与疾病的关系二、酶与疾病的诊断三、酶与疾病的治疗第五十九页，共六十三页，2022年，8月28日二、酶在医学上的应用（一）酶作为试剂用于临床检验（二）酶作为药物用于临床治疗第六十页，共六十三页，2022年，8月28日（三）酶作为工具用于科学研究和生产工具酶酶标及测定，酶联免疫测定ELISA固定化酶抗体酶第六十一页，共六十三页，2022年，8月28日名词解释：1，脂质体2，内在蛋白（整合蛋白）3，外周蛋白（外在蛋白）