普通生物化学第6章

第6章酶(Enzyme)张厚锋菏泽学院药物科学与技术系第一节、酶是生物催化剂

1857年法国科学家巴斯德证明酒精发酵是酵母细胞活动的结果，当时称为活体酵素.一、酶的发现1926年美国生物化学家JamesBSumner（J.B.萨姆纳）提取了脲酶（刀豆）。1930~1936年Northrop（诺思罗普

）分离出胃蛋白酶、胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶的结晶。

J.H.Northrop1949年Sumner和Northrop共同获得诺贝尔化学奖。1982年,美国科学家切赫（T.R.Cech,1947—）研究原生动物四膜虫的rRNA前体能在完全没有蛋白质的情况下进行自我加工，发现RNA有催化活性

1983年美国科学奥特曼（S.Altman,1939—）研究细菌RNaseP(20%的蛋白质和80%的RNA组成)，tRNA前体－成熟tRNA。Cech和Altman也因此获得了1989年的诺贝尔奖。1995年，JackW.Szostak(杰克•绍斯塔克)研究室Cuenoud等人首先报道了具有DNA连接酶活性DNA片段，称为脱氧核酶(deoxyribozyme)。抗体酶（abzyme）：1986年美国Schultz和Lerner两个实验室同时Science上发表论文，报道那到了具有催化活性的抗体抗体：与抗原特异结合的免疫球蛋白抗体酶：指具有催化功能的抗体分子。二、酶的概念绝大多数酶是蛋白质(蛋白质类酶P）少数酶是核酸RNA(核酸类酶ribozyme核酶R）1.什么是酶(enzyme)？3.酶的化学本质是什么？酶是活细胞产生的一类具有生物催化作用的有机物。2.酶有那些功能？①催化各种生物化学反应。②调节和控制代谢的速度、方向和途径。可见：一些蛋白质有催化活性某些RNA有催化活性有些DNA也有催化活性一些抗体也有催化活性萤光素酶萤光素+ATP氧萤光素+AMP+光三、酶与医药磺胺类药物通过抑制二氢叶酸合成酶活性发挥抑菌作用。白化病是缺乏酪氨酸酶患高度白化病的女孩①用量少，效率高。②只能催化本来能够进行的化学反应加速进行。③加速反应到达平衡点，不改变化学平衡点。④降低反应的活化能。四、酶和一般催化剂的共性同一反应比一般催化剂速度大107—1013倍.脲酶催化尿素水解是H+的7x1012倍。过氧化氢酶和铁离子都能催化以下反应:H2O2+H2O2→2H2O+02

过氧化氢酶比铁离子的催化效率高1011倍.五、酶催化作用的特点：少量肝脏3%的过氧化氢溶液少量铁粉1.高效（催化效率高）酶催化作用有高度专一性，一种酶只能作用于某一类或某种特定的物质进行一定的化学反应生成的产物，成为酶的专一性。

底物—酶所作用的物质称为该酶的底物。（1）绝对专一性（2）相对专一性（3）立体异构专一性2.专一脲酶

NH2C=O+H2OCO2+2NH3NH2NH2C=ONHCH3

①绝对专一性(absolutespecifictit）酶只作用于一种底物产生一定的反应，称为绝对专一性。例如：脲酶只水解尿素，而不能水解甲基尿素②相对专一性(relativespecific一种酶可作用于一类化合物或一种化学键，这种不太严格的专一性称为相对专一性。键(Bond)专一性

只对作用的键有选择性。如酯酶催化酯的水解，对于酯键两端的基团没有严格的要求。基团专一性一些酶，除要求作用于一定的化学键，对键两端的基团还有一定要求，往往是对其中一个基团要求严格，对另一个基团则要求不严格(胰蛋白酶——赖氨酸、精氨酸羧基端肽键）酶对底物的立体构型的特异要求，称为立体异构专一性(stereospecificity)。如：α-淀粉酶只能催化淀粉中α-1,4-糖苷键的水解，不能催化水解纤维素中的β-1,4-糖苷键；L-乳酸脱氢酶的底物只能是L-型乳酸，而不能是D-型乳酸。L-氨基酸氧化酶只能催化L-型氨基酸氧化，而不能催化是D-型氨基酸氧化。立体异构专一性(stereospecificity)HOOCCHHOOCCH+H2O延胡索酸酶HOOCCHHCCOOH+H2OCH2COOHCHCOOHOHL-Mal延胡索酸（反丁烯二酸）苹果酸延胡索酸（顺丁烯二酸）酶的活性受调节和控制酶浓度的调节：通过激素调节酶活性：反馈抑制调节酶活性：抑制剂和激活剂对酶活性的调节：别构调控、酶原激活、酶的可逆共价修饰和同工酶。3.娇气（酶易失活）酶是蛋白质，酶促反应要求一定的pH、温度等温和的条件。酶对环境条件极为敏感，强酸、强碱、有机溶剂、重金属盐、高温、紫外线、剧烈震荡等任何使蛋白质变性的理化因素都可能使酶变性而失去其催化活性。4.受调控：酶的特性专一高效娇气调控氧化-还原酶催化氧化-还原反应。主要包括脱氢酶(dehydrogenase)和氧化酶(Oxidase)。如，乳酸(Lactate)脱氢酶催化乳酸的脱氢反应。1.氧化-还原酶类Oxidoreductases(一)酶的分类六、酶的分类与命名转移酶催化基团转移反应，即将一个底物分子的基团或原子转移到另一个底物的分子上。

例如，谷丙转氨酶催化的氨基转移反应。

2.转移酶类Transferases水解酶催化底物的加水分解反应。主要包括淀粉酶、蛋白酶、核酸酶及脂酶等。例如，脂肪酶(Lipase)催化的脂的水解反应：

3.水解酶类hydrolases

裂合酶催化从底物分子中移去一个基团或原子形成双键的反应及其逆反应。主要包括醛缩酶、水化酶及脱氨酶等。例如，延胡索酸水合酶催化的反应。4.裂合酶类Lyases

异构酶催化各种同分异构体的相互转化，即底物分子内基团或原子的重排过程。

例如，6-磷酸葡萄糖异构酶催化的反应。

5.异构酶类Isomerases6-磷酸葡萄糖

6-磷酸果糖F-6-P

合成酶，又称为连接酶，这类反应必须与ATP分解反应相互偶联。A+B+ATP+H-O-H===AB+ADP+Pi例如，丙酮酸羧化酶催化的反应。丙酮酸+CO2+ATP草酰乙酸6.合成酶LigasesorSynthetases总结1.氧化还原酶（1）AH2＋B＝A＋BH22.转移酶（2）AB＋C＝A＋BC3.水解酶（3）AB＋H2O＝AOH＋BH4.裂合酶（4）AB＝A＋B5.异构酶（5）A＝B6.连接酶或合成酶（6）：催化C-C、C-O、C-N以及C-S键的形成A＋B＋ATP＝AB＋ADP＋Pi或A＋B＋ATP＝AB＋AMP＋PPi在每一大类中，又可根据不同的原则分为几个亚类，每个亚类再分几个亚亚类，每个亚类的各种酶按照顺序编号。如乳酸脱氢酶EC1.1.1.27）

第一大类第一亚类被氧化的基团为CHOH第一亚亚类，氢受体是NAD表示LDH在亚亚类中的排号六大类编号依次为1.2.3.4.5.6亚类编号依次为1.2.3.4.5.6亚－亚类编号依次为1.2.3.4.5.6酶的编号（蛋白类酶）(二)酶的命名：通常采用习惯命名法。1、底物＋酶：如淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶等；2、反应的性质＋酶：如脱氢酶、脱羧酶、水解酶等；3、来源＋底物＋作用条件＋酶等：如细菌淀粉酶、碱性磷酸酯酶、胃蛋白酶等。底物名称＋反应类型即：底物名称之间用“：”隔开。若底物有构型，也需标出。4.1961年国际酶学委员会（EnzymeCommission，EC）提出系统命名法。第二节、酶的化学本质和结构一、酶的分子组成辅基2.结合酶(conjugatedenzyme)：，其组成由蛋白质部分(酶蛋白apoenzyme)和非蛋白的物质构成。非蛋白的物质称酶的辅助因子(cofactors)，两者结合成的复合物称全酶(holoenzyme)。★全酶(结合蛋白质)=酶蛋白(蛋白质部分)+辅助因子(非蛋白质部分)

1.单纯酶(simpleenzyme)：构成成分仅有蛋白质的一类酶。它的催化活性仅仅决定于它的蛋白质结构。如消化道蛋白酶、淀粉酶、酯酶、核糖核酸酶等。决定反应的特异性及其催化机制

决定反应的性质和反应类型

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)或非金属元素3.酶的辅助因子（金属离子、少数非金属元素、小分子有机化合物）(1)金属离子（某些非金属元素）

K+、Na+、Mg2+、Cu2+、(或Cu+)、Zn2+和Fe2+(或Fe3+)、Cl-、Se等金属酶(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。金属离子在酶中的作用：1）稳定酶的构象；2）参与催化反应，传递电子；3）在酶与底物间起桥梁作用；4）带正电荷、中和阴离子，降低反应中的静电斥力等。金属酶金属离子金属激活酶金属离子过氧化氢酶Fe2+丙酮酸激酶K+，Mg2+过氧化物酶Fe2+丙酮酸羧化酶Mn2+，Zn2+谷胱苷肽过氧化物酶Se蛋白激酶Mg2+,Mn2+己糖激酶Mg2+精氨酸酶Mn2+固氮酶Mo2+磷脂酶CCa2+核糖核苷酸还原酶Mn2+细胞色素氧化酶Cu2+羧基肽酶Zn2+脲酶Ni2+碳酸酐酶Zn2+柠檬酸合酶K+金属酶和金属激活酶

(2)小分子有机化合物

在反应中起运载体的作用，传递电子、质子或其它基团。下列化学名称与B族维生素及其辅酶形式相匹配1.维生素B12.维生素B23.维生素B34.维生素B55.维生素B66.维生素B77.维生素B118.维生素B12Ⅰ.FMNⅡ.FADⅢ.NAD+Ⅳ.NADP+Ⅴ.CoAⅥ.PLPⅦ.PMPⅧ.FH2,FH4ⅨTPPA.泛酸B.烟酸C.叶酸D.硫胺素E.核黄素F.吡哆素G.生物素(3)辅酶和辅基

►辅酶(coenzyme)与酶蛋白结合疏松，可以用透析或超滤方法除去；►辅基(prostheticgroup)与酶蛋白结合紧密，不易用透析或超滤方法除去（FMN、FAD、生物素）注意①全酶中酶蛋白只有与辅助因子结合才能发挥催化作用。一种酶蛋白只能和一个特定的辅因子结合；而同一种辅因子可以与多种不同的酶蛋白结合而显示出多种不同的催化作用。②酶蛋白决定反应专一性，辅因子决定反应类型。③多数辅酶或辅基的前体物质是维生素。④近1/3的酶需金属离子作为辅助成分。一种酶蛋白只能与一种辅助因子结合一种辅助因子可与多种酶蛋白结合思考：乳酸脱氢酶以NAD┼为辅酶，肌肉中含有丰富的乳酸脱氢酶，试分析下属体系中反应能否进行？（1）乳酸＋肌肉匀浆。（2）乳酸＋煮沸的肌肉匀浆。（3）乳酸＋透析后的肌肉匀浆。单体酶(monomericenzyme)：仅有一条具有三级结构的蛋白质构成的酶。二、单体酶、寡聚酶、多酶复合体寡聚酶(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)：由多个功能相关的酶彼此嵌合形成的复合体（也称多酶复合体）。酶结合酶（全酶）单纯酶酶蛋白辅助因子担当成分金属离子小分子有机物（Vit)结合紧密程度辅基辅酶金属酶金属激活酶单体酶寡聚酶多酶体系酶的不同形式多酶体系寡聚酶（一）必需基团(essentialgroup)与酶活性有关的基团称为酶的必需基团。常见的必需基团

Ser-OHHis-咪唑基Cys-SHAsp、Glu-COOH

三、酶的结构与功能HNH3+组氨酸的咪唑基丝氨酸的羟基半胱氨酸的巯基谷氨酸的γ-羧基或称活性部位(activesite)，——酶分子中必需基团集中存在的区域，能与底物特异结合并将底物转化为产物。（二）酶的活性中心(activecenter)活性中心的基团在一级结构上可能相距较远，在空间结构上相距较近。活性中心内的必需基团结合基团(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。活性中心外的必需基团必需基团酶的活性中心(activecenter)溶菌酶的活性中心*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为底物肽多糖链的6个糖基（细菌细胞壁的成分），位于酶的活性中心形成的裂隙中。例①在酶分子的总体中只占小部分。催化部位一般只由2~3个氨基酸残基组成，结合部位的残基数因酶而异。②有的和底物的形状并不是正好互补？具有柔性或可运动性。③常位于亚基之间的裂隙或是表面的凹陷部位。④底物通过次级键结合到酶上.3.酶活性中心的特点：酶的活性中心一般只有一个，有的会有数个吗？1.酶原——没有活性的酶的前体。2.酶原激活——使无活性的酶原转变成活性酶的过程，称为酶原激活。3.酶原激活的过程——是通过去掉分子中的部分肽段，引起酶分子空间结构的变化，从而形成或暴露出活性中心，转变成为具有活性的酶．（三）酶原及酶原激活酶原激活的机理酶原在特定条件下分子构象发生改变一个或几个特定的肽键断裂，水解掉一个或几个短肽。形成或暴露酶的活性中心胰蛋白酶的激活

缬天天天天赖异缬甘组SS丝SS肠激酶（激活作用）缬天天天天赖异甘组SS丝缬SS活性中心胰蛋白酶原胰蛋白酶提问：为什么不直接以酶形式存在呢？答案：保护正常组织不受伤害。举例1：

例2:胃蛋白酶原的激活酶原激活的生理意义1.保护组织器官本身免受水解破坏。2.保证酶在特定部位和环境发挥催化作用。3.酶原可视为酶的储存形式。第三节、酶作用的机制⑴初态（获得自由能）→活化态（打破或形成一些化学键）→终态。⑵活化分子——处于活化态的分子称为活化分子。⑶活化能——在一定温度下1mol底物全部进入活化态所需的自由能。单位：卡/摩尔。一、酶作用在于降低反应活化能：

酶能显著地降低活化能，故能表现为高度的催化效率过氧化氢酶和铁离子都能催化:H2O2+H2O2→2H2O+02

过氧化氢酶比铁离子的催化效率高1011倍.无催化剂时，1mol需活化能75KJ

铁做催化剂时，1mol需活化能50KJ

过氧化氢酶做催化剂时，1mol需活化能8KJ活化分子越多反应速度越快，据计算25C°时活化能每降低1.184KJ/mol，反应速度可增加5.4倍。举例：酶催化某一反应时，首先在酶的活性中心与底物结合生成酶－底物复合物，此复合物再进行分解而释放出酶，同时生成一种或数种产物。二、中间复合物学说ES+P+SEE中间产物学说酶催化的中间产物理论E+SP+EES能量水平反应过程GE1E2酶（E）与底物（S）结合生成不稳定的中间物（ES），再分解成产物（P）并释放出酶，使反应沿一个低活化能的途径进行，降低反应所需活化能，所以能加快反应速度。E+SESE+P1.邻近效应和定向效应

酶在反应中将底物结合到酶的活性中性，使它们相互接近并形成有利于反应的正确定向关系。三、酶催化效率的化学机制2.邻近效应与定向效应对反应速度的影响①使底物浓度在活性中心附近很高。

②酶使分子间反应转变成分子内反应。④邻近效应和定向效应对底物起固定作用。酶AB邻近定向效应2.底物形变和诱导契合酶与底物相互接近时，其结构相互诱导、相互变形，进而相互结合。酶的构象变化有利于与底物结合，底物在酶的诱导下发生形变，处于不稳定的状态（过渡态），易受催化基团的攻击。3.共价催化

His的咪唑基，Cys的巯基，Asp的羧基，Ser的羟基等。亲核催化是指：酶活性中心的亲核催化基团提供一对电子，与底物分子中缺少电子具有部分正电荷的碳原子形成共价键，从而形成不稳定的共价中间产物。

亲核基团——能够提供电子对的原子或基团。酶通过与底物形成反应活性很高的共价过渡产物，使反应活化能降低，从而提高反应速度的过程.（亲核基团、亲电子基团）酶分子中可作为亲核基团亲电子催化：是指酶活性中心上的亲电子催化基团，如—NH4+基Fe2+等，从底物分子的原子上夺取一对电子，形成共价键，从而产生不稳定的共价中间物。亲电子基团——能接受电子对的原子。它是电子对的受体。因此，亲电子催化与亲核催化恰好相反。

4.酸－碱催化通过活性中心质子酸提供部分质子,或是通过质子碱接受部分质子的作用，达到降低反应活化能的过程。有些催化基团可以向底物分子提供质子称为酸催化（组氨酸的咪唑基）；有些催化基团是质子受体（碱催化基团），可以从底物分子上接受质子，称为碱催化。His是酶的酸碱催化作用中最活泼的一个催化功能团。5.活性部位疏水空穴的影响

（表面效应）在疏水环境中进行酶反应有很大的优越性，此现象称为表面效应（surfaceeffect）。

酶的活性中心多位于其分子内部的疏水“口袋”中，酶反应在酶分子内部的疏水环境中进行。疏水环境可使底物分子脱溶剂化（desolvation）。排除水分子的干扰，防止酶和底物分子之间形成水化膜。

-+表面效应：防止在底物与酶之间形成水化膜，有利于酶与底物的接触第四节、酶促反应的动力学什么是酶促反应速度？研究各种因素对酶促反应速度的影响，并加以定量的阐述。什么是酶促反应速度动力学？酶促反应速度在规定的反应条件下，单位时间内底物的消耗量和产物的生成量来表示。※研究一种因素的影响时，其余各因素均恒定。一、底物浓度对酶反应速率的影响二、酶浓度对酶促反应速度的影响三、pH对酶反应的影响四、温度对酶反应速度的影响五、抑制剂对酶促反应速度的影响六、激活剂对酶反应速度的影响影响酶促反应速度的因素有那些？一、底物浓度对反应速度影响1.单底物、单产物的反应。2.底物浓度远远大于酶浓度。3.在酶浓度，pH，温度等条件不变的情况下研究底物浓度和反应速率的关系。得到一矩形双曲线。（饱和现象、非线性）研究前提混合级反应一级反应零级反应【S】一级反应：反应速率只与反应物浓度的一次方成正比。

二级反应：反应速率与反应物浓度的二次方成正比。零级反应：反应速率与反应物浓度无关而受它种因素影响而改变的反应。[S]VVmax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。EEEEEEEEEEESSEEEEESESESESESES[S]VVmax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。EESESESESESESESESESSSSSSS[S]VVmax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※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]＝──（一）米－曼氏方程式米－曼氏方程式推导基于两个假设：

在反应初期阶段E＋P－ES可忽略[S]>>[E]，则[S]－[ES]约等于[S]反应处于动态平衡时，ES的生成速度与分解速度相等在反应的初始阶段P很小，P+E形成ES的速度很小，故可以忽落不计。（二）推导过程E+S

k1k2k3ESE+PES生成的速度V1=K1[E][S]ES分解的速度V2＝K2[ES]+K3[ES]当反应体系达到动态平衡时，V1=V2即：K1[E][S]=K2[ES]+K3[ES]K2+K3＝Km

（米氏常数）K1令：则(1)变为:([Et]－[ES])[S]＝Km[ES](1)＝

[E].[S]K2+K3[ES]K1整理得：[Et]=[E]+[ES][ES]＝───[Et][S]Km+[S](2)整理得: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]

将(5)代入(4)得米氏方程式：Vmax[S]Km+[S]V＝────酶促反应速度V=K3[ES]代入上式得[Et][S]Km+[S]

＝────K3V整理得K3[Et][S]Km+[S]

V＝────当反应速度为最大反应速度一半时1.Km值的推导Km＝[S]∴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。2＝Km+[S]

Vmax

Vmax[S]VmaxV[S]KmVmax/2(三)米氏常数Km2.Km的意义（1）Km是酶的特征常数之一。只与酶的性质、底物种类及反应条件有关，与酶的浓度无关。①不同的酶，Km不同；②同一种酶与不同的底物作用时，Km不同；③同一种酶与相同的底物作用时，作用条件不同（pH、温度及有无抑制剂等），Km不同；（2）Km可近似表示酶对底物的亲和力

Km越大，亲和力越小。

Km越小，亲和力越大。问题1：推断限速步聚：当一系列不同的酶催化一个代谢过程的连锁反应时，各种酶的Km值分别如下，A、B、C的浓度均为10-4mol/L，哪一步限速步骤？ABE1CDE2E3Km1=10-2mol/LKm2=10-3mol/LKm3=10-4mol/L可以推出限速步骤是？1问题3：推断代谢趋势：丙酮酸：可被乳酸脱氢酶、丙酮酸脱氢酶和丙酮酸脱羧酶催化，Km分别为:1.7×10-5、1.3×10-3和1.0×10-3mol/L，当丙酮酸浓度较低时，走哪条途径？问题2：可根据米氏方程计算一定速率下的底物浓度如某一反应要求的反应速率达到最大反应速度的90%，则[S]=？Km如：当[S]=3Km时，可求反应速率相当于Vmax的百分数为？%。在一个米氏酶催化单底物反应中，当[S]远小于Km时该反应的特点之一是()A.反应速度最大B.反应速度与底物浓度成正比C.反应速度达到最大反应速度一半D.反应速度与底物浓度成反比ＶVmax[S]

Km+[S]＝──（四）Ｋm值与Ｖmax值的测定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

（林－贝氏方程）+1/V=KmVmax1/Vmax1/[S]ykx+b纵轴上的截距为1/Vmax横轴上的截距为-1/Km米氏方程只适用于较为简单的酶作用过程，对于比较复杂的酶促反应过程，如多酶体系、多底物、多产物、多中间物等，不能全面地概括和说明，必须借助于复杂的计算过程。注意：1.最适PH——酶能表现最大活力时的PH值。2.pH对酶活力的影响①影响酶蛋白构象，过酸或过碱会使酶变性。②影响酶和底物分子解离状态，尤其是酶活性中心的基团或维持其构象的基团的解离状态，从而影响ES的形成。二、pH对反应速度的影响OptimumpH（最适pH）常为中性，胃蛋白酶为1.8,肝精氨酸酶为9.8．三、温度对反应速度的影响酶活性0.51.02.01.50102030405060温度ºC温度对淀粉酶活性的影响

温度对酶促反应速度的影响有两个方面：①温度影响反应体系中的活化分子数：温度增加，活化分子数量增多，反应速度加快。②温度影响酶的活性：过高的温度使酶变性失活，反应速度下降。温血动物酶的最适温度为35℃—40℃植物酶的最适温度为40℃—50℃细菌TaqDNA聚合酶的最适温度为70℃最适温度不是酶的特征常数，一种酶的最适温度不是一成不变的，它与酶的纯度、底物种类、作用时间、pH、离子强度等因素有关。最适温度酶促反应速率达到最大值的温度。酶的活性虽然随温度的下降而降低，但低温一般不破坏酶。温度回升后，酶又恢复活性。低温、固体可保存菌种。酶的保存新掰下的玉米的甜味是由于玉米粒中的糖浓度高，可是掰下的玉米贮存几天后就不那么甜了，为什么？讨论：如果将新鲜玉米去掉外皮后浸入沸水几分钟，然后于冷水中冷却，并且冷冻储存在冰箱里，就可保持其原有甜味。这是什么道理？为什么蚕豆、黄豆必须煮熟后食用，否则容易引起不适？蚕豆、黄豆等某些植物种子含有胰蛋白酶抑制剂，煮熟后胰蛋白酶抑制剂被破坏，否则食用后抑制胰蛋白酶活性，影响消化，引起不适。四、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

1.激活剂：凡能提高酶活性的物质，都称为激活剂五、激活剂对酶促反应速度的影响2.种类：Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Cu2+、Zn2+、Fe2+；Cl¯、Br¯、I¯、CN¯、NO3-、PO4-小分子有机物：Cys、GSH、EDTA；④包括激活酶原的蛋白酶。抑制剂——凡能使酶的活性下降而不引起酶蛋白变性的物质称做酶的抑制剂。(inhibitor)。抑制剂——对酶有选择性。变性剂——对酶无选择性。

六、抑制剂对反应速度的影响：什么是酶的抑制剂？抑制作用的类型？（多数共价键结合，不可以用物理方法如透析、超滤方法除去)（一）不可逆抑制作用(二)可逆抑制作用专一性不可逆抑制作用非专一性不可逆抑制作用非竞争性抑制作用竞争性抑制作用(一)不可逆性抑制作用(irreversibleinhibition)专一性非专一性。不可逆性抑制作用——抑制剂与酶的必需基团以共价形式结合，引起酶的活力丧失。不能通过透析等方法除去抑制剂。1.专一性不可逆抑制抑制剂专一的作用于酶的活性中心或其必需基团，进行共价结合，从而抑制酶的活性。羟基酶:

以丝氨酸侧链上的羟基(OH)为必需基团的一类酶。有机磷杀虫剂（敌敌畏、敌百虫）等有机磷化合物能与丝氨酸残基上的羟基结合。催化乙酰胆碱水解的胆碱脂酶是羟基酶。有机磷中毒时此酶活性受抑制，临床上用解磷定来治疗有机磷中毒。可夺取已经和胆碱脂酶结合的磷酰基，使酶复活。例如：有机磷农药对羟基酶的抑制-Ser-OH-Ser-OPO-RO-ROPO-RO-ROX有机磷杀虫剂能专一作用于胆碱酯酶活性中心的丝氨酸残基实例：有机磷杀虫剂2.非专一性不可逆抑制抑制剂与酶分子中一类或几类基团作用，无论是否是必需基团，皆可共价结合，使酶受到抑制。例：某些重金属(Pb2+、Cu2+、Hg2+)及对氯汞苯甲酸等对巯基酶的抑制作用。用二巯基丙醇(britishantilewisite,BAL)或二巯基丁二酸钠等含巯基的化合物可使酶复活重金属离子及砷（砒霜、路易士气），可用二巯基丙醇（BAL）(巴尔）解毒。

可逆性抑制——抑制剂与酶以非共价方式结合，引起酶活性暂时性丧失。抑制剂可以通过透析等方法除去，并且能部分或全部恢复酶的活性。这类抑制剂大致可分为以下三类。竞争性抑制非竞争性抑制反竞争性抑制(二)可逆性抑制(reversibleinhibition)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。竞争性抑制.swf１.竞争性抑制作用+IEIE+SE+PES反应模式+++EESIESEIEPSICOOHHCCHHOOC例1、例2、磺胺类药物例3.甲氨蝶呤是抗肿瘤常用药物之一，抑制二氢叶酸还原成四氢叶酸，导致DNA无法复制，从而在源头上阻止了癌细胞的分裂、增长，达到治疗癌症的作用。

这样的药物的作用机理是什么？结构相似

PABA二氢蝶呤谷氨酸FH2合成酶磺胺类药物（-）FH2FH2还原酶MTX（-）FH4结构相似结构相似注意：（甲氨蝶呤）蛋白质←核酸(2)反应速度公式及作图按米氏公式推导方法，也可演算出竞争性抑制时，抑制剂、底物和反应速度之间的动力学关系及其双倒数方程式为：

1V

KmVmax

1[S]

1Vmax=+（1+）[I]KiV=Vmax[S]Km（1+）[I]Ki+[S]特点：1.抑制剂I在化学结构上与底物S个相似，能与底物S竞争酶E分子活性中心的结合基团。2.抑制剂与酶是以非共价键结合。3.抑制作用大小取决于抑制剂与底物的浓度比，加大底物浓度，可使抑制作用减弱。4.Vmax不变，Km值增高。（达到最大反应速度一半的底物浓度增大）抑制剂I与酶E的活性中心以外的必需集团结合，不影响酶与底物结合。抑制剂I、底物和酶E结合的位点不同，这种抑制称为非竞争性抑制。一旦形成ESI复合物，不能释放形成产物P。非竞争抑制作用.swf2.非竞争性抑制（1）定义*反应模式E+SESE+P+

S－S+

S－S+ESIEIEESEP+IEI+SEIS+I(2)反应速度公式及作图非竞争性抑制非竞争性抑制.flv抑制剂↑1/V1/[S]无抑制剂v=Vmax[S](1+[I]/Ki)(Km+[S])特点：1.抑制剂与酶活性中心以外基团结合，底物与抑制剂之间无竞争关系。2.抑制程度取决于抑制剂的浓度。3.Km不变，Vmax变小。例如：某些金属离子（Cu2+、Ag+、Hg2+）以及EDTA等，通常能与酶分子的调控部位中的-SH基团作用，改变酶的空间构象，引起非竞争性抑制。抑制剂只能与酶和底物形成的中间产物（ES）结合，不与游离酶结合，从而抑制酶活性。3.反竞争性抑制作用E+SESE+P+IESIKi抑制剂↑1/V1/[S]无抑制剂•v=Vmax[S]Km+(1+[I]/Ki)[S]A、与米氏方程比较特点：1.抑制剂只与酶－底物复合物结合2.抑制程度取决于抑制剂的浓度及底物的浓度3.动力学特点：Vmax降低，表观Km降低。变小三种可逆性抑制作用动力学常数比较可使米氏酶Km增大的抑制剂是（）A.竞争性抑制剂B.非竞争性抑制剂C.反竞争性抑制剂D.不可逆抑制剂7.5酶活性测定和酶活力单位酶活力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。酶促反应速度可在适宜的反应条件下，用单位时间内底物的消耗或产物的生成量来表示。1、酶活力与酶促反应速度

研究酶促反应速度，以酶促反应的初速度为准(底物消耗≤5%）。2、酶的活力单位（U）国际单位——IU单位（1961）在最适反应条件下，每分钟催化1umol底物转化为产物所需的酶量，称一个国际单位（IU）。1IU=1umol/min新国际单位——Katal（Kat）单位（1972）在最适反应条件下，每秒钟催化1mol底物转化为产物所需的酶量，称Kat单位1Kat=60×106IU酶反应的最适条件★最适温度（25℃或37℃）★最适pH★最适缓冲液离子强度★最适底物浓度底物浓度（1）通常很大，使酶饱和。（2）底物消耗≤5%酶的比活力是分析酶的含量与纯度的重要指标。3、酶的比活力Specificactivity每毫克酶蛋白所具有的酶活力单位数。单位定义U/mg蛋白质其他定义：每毫升酶溶液或每毫克酶制剂所具有的酶活力。4.纯化倍数和产率（回收率）纯化倍数——每次（步骤）比活力除以第一次的比活力.纯化倍数每一步比活力第一步比活力=产率（回收率）：每一次总活力占第一次总活力的百分比。产率每一步总活力第一步总活力=×100%某种酶的分离纯化分4步进行例步骤1234总活力（U）6432总蛋白质（mg）201052比活力（U/mg）3/104/106/1010/10酶的提纯过程中，总蛋白减少，总活力减少，比活力增高。第一步比活力每一步比活力酶的纯化倍数=第一步总活力每一步总活力酶的回收率=第三步？2倍第四步？33.33%讨论：一个纯酶用水透析后，活性丧失，最可能的原因是什么？你用何办法来验证你的判断？7.6重要的酶COO-COO-C=O+NADH+H+H

COH+NAD+CH3CH3LDH5丙酮酸乳酸LDH1例如：乳酸脱氢酶(LDH)一、同工酶(isoenzme)催化相同的化学反应,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同工酶之间的相同点是？M型亚基H型亚基LDH1H4（心肌）LDH2H3MLDH3H2M2LDH4H1M3LDH5M4（骨骼肌）（1）乳酸脱氢酶同工酶组成（LDH存在于哺乳动物中的有五种）4亚基数（2）LDH同工酶在组织中的存在与功能的关系LDH1和LDH2对乳酸亲和力高，易使乳酸脱氢氧化生成丙酮酸，后者进一步氧化可释放出能量供心肌活动的需要；LDH5与LDH4对丙酮酸的亲和力高，而使它得氢还原成乳酸，这对保证肌肉在短暂缺氧时仍可获得能量有关。组织器官LDH1LDH2LDH3LDH4LDH5

（占总LDH活性百分比）心35-7028-452-160-60-5肝0-82-103-336-2730-8骨骼肌1-104-188-389-3640-97正常血清2734.720.911.75.7心、肝和骨骼肌LDH同工酶谱同工酶谱的改变有助于对疾病的诊断；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2345二、共价调节酶1.概念：酶蛋白肽链上某些基团在另一种酶的催化下，发生可逆的共价修饰，从而引起酶活性的改变，这种调节称可逆共价修饰。这类酶称为修饰酶。2.修饰的方式：磷酸化与脱磷酸、乙酰化与脱乙酰、甲基化与脱甲基、腺苷化与脱腺苷等。磷酸化与脱磷酸是主要方式：修饰位点：Ser、Thr和Tyr的-OH激酶及磷酸酶催化。酶的磷酸化和脱磷酸化①具有两种形式，无活性与有活性形式。②共价键结合，效率高于变构调节。③具有级联放大效应（瀑布效应）。④磷酸化消耗ATP。⑤是体内经济、有效的快速调节方式。3.共价调节酶的特点：由磷酸化诱发的级联反应CascadenSnP1Enzyme质膜1受体糖原G-1-P蛋白激酶（有)（无）肾上腺素（有）PPPP2ba糖原磷酸化酶ATPADPP（无)（有)磷酸化酶激酶ATPADP1×1021×1041×106ATPcAMP腺苷酸环化酶（无）1×102肾上腺素激活肝糖原分解的级联系统三、变构酶1.变构（别构）调节——某些小分子物质可与酶活性中心以外的某一部位可逆性非共价键结合，引起酶构象的改变从而改变酶活性，这种调节方式称为变构调节。结合部位即调节部位2.变构酶——受变构调节的酶称变构酶，也叫别构酶（均为寡聚酶,由多亚基组成）。3.变构效应剂——能引起变构效应的小分子物质称效应剂。变构激活剂（正效应物）导致酶活性增强的物质变构抑制剂（负效应物）导致酶活性降低的物质效应剂调节亚基催化亚基变构酶米氏酶协同效应：别构效应的一种特殊类型，是亚基之间的一种相互作用。指寡聚蛋白的某一个亚基与配基结合时可改变蛋白质其他亚基的构象，进而改变蛋白质生物活性,使之增加或减少的现象。第一个配体的结合引起第二个第三个配体更容易结合，叫做正协同第一个配体的结合引起第二个第三个配体更难结合，就是负协同。别构蛋白质：具有别构效应的蛋白质称为别构蛋白质。多数属于寡聚蛋白质。特别指出：4.变构酶的主要特点：通常具有四级结构。含有催化亚基和调节亚基（催化部位和调节部位）。变构剂与酶非共价键结合。④别构酶的动力学曲线在正协同效应时呈现“S”型（负协同效应时呈现矩形双曲线）。

1.在测定酶活力时，用下列哪种方法处理酶和底物才合理?（）A．其中一种用缓冲液配制即可B．分别用缓冲液配制，再预保温两者，最后混合进行反应C．先混合，然后保温进行反应