2023学年完整公开课版酶促反应

酶促反应第四节酶的作用机制和酶的调节Themechanismandregulationofenzyme一、酶的结构（活性中心）必需基团(essentialgroup)酶分子中氨基酸残基侧链的化学基团中，一些与酶活性密切相关的化学基团。或称活性部位(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)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目录溶菌酶的活性中心*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为底物多糖链的糖基，位于酶的活性中心形成的裂隙中。二、酶促反应的机理（一）酶-底物中间复合物的形成酶底物复合物

E+S

E+P

ESES的形成改变了化学反应的途径，大幅度降低了反应的活化能。（二）趋近效应与定向作用

10（三）“变形”与“契合”

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假说。（四）酸碱催化作用酶参与的酸-碱催化反应一般都是广义的酸-碱催化方式。广义酸-碱催化是指通过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。（五）共价催化作用酶与底物通过共价键结合形成极不稳定的酶-底物复合物，达到降低反应活化能的作用。13

酶的活性中心多是酶分子内部的疏水“口袋”，酶反应在此疏水环境中进行，使底物分子脱溶剂化(desolvation)，排除周围大量水分子对酶和底物分子中功能基团的干扰性吸引和排斥，防止水化膜的形成，利于底物与酶分子的密切接触和结合。这种现象称为表面效应(surfaceeffect)。

（六）表面效应使底物分子去溶剂化1.关于酶的特性，下列表述中错误的是

A.酶是活细胞产生的具有催化能力的有机物

B.化学反应前后，酶的化学性质和数量不变

C.酶的催化效率很高，但易受温度和酸碱度影响

D.一旦离开活细胞，酶就失去催化能力2.能水解脂肪酶的酶是

A.淀粉酶B.蛋白酶C.脂肪酶D.麦芽糖酶练习3.在过氧化氢酶溶液中加入双缩脲试剂，其结果应该是

A.产生气泡B.溶液呈蓝色

C.溶液呈紫色D.产生砖红色沉淀4.常温常压下，要使过氧化氢溶液迅速放出大量的氧气，应投入

A.煮熟猪肝B.冰冻猪肝

C.生锈铁钉D.新鲜猪肝5.同一个体内的各类活细胞所含有的酶

A.种类有差异，数量相同

B.种类有差异，数量不同

C.种类无差异，数量相同

D.种类无差异，数量不同6.细胞内合成酶的主要的场所是

A.细胞质

B.线粒体

C.核糖体D.

内质网7.1997年，英国的“克隆”羊备受世界关注。“克隆”羊的关键技术之一是找到一些特殊的酶，这些酶能激活普通体细胞，使之像生殖细胞一样发育成个体。有关酶的说法中错误的是[]A．酶是具有催化作用的蛋白质B．酶的催化作用具有选择性和单一性C．重金属盐能降低酶的活性D．酶在强酸、强碱作用下才能发挥作用8.诺贝尔化学奖曾授予在酶的研究方面有杰出贡献的三位化学家，他们研究了三磷酸腺苷酶的结构和作用机理。下列关于蛋白质和三磷酸腺苷酶的结构性质的叙述中，错误的是[]A．都属于高分子化合物B．都是由氨基酸这一基本单位构成的C．前者能水解，后者不能水解D．酶是一类具有催化活性的蛋白质三、酶的调节酶活性的调节（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

一般位于代谢途径的起始或分支处；催化单向不可逆反应；活性较低，活性最低者又称为限速酶；是可调节酶。18关键酶：（一）变构酶通过变构调节酶的活性变构效应剂(allostericeffector)19变构激活剂变构抑制剂

变构调节(allostericregulation)变构酶(allostericenzyme)变构部位(allostericsite)：调节部位（regulatorysite)一些代谢物可与某些酶分子活性中心外的某个部分可逆地结合，使酶构象改变，从而改变酶的催化活性，此种调节方式称变构调节。1.酶促反应速率的快速调节变构调节举例

20蛋白激酶A的激活活化的蛋白激酶A催化亚基可使细胞内某些蛋白的丝氨酸或苏氨酸残基磷酸化，于是改变这些蛋白的活性，进一步影响到相关基因的表达。变构调节21（二）酶的化学修饰调节是通过某些化学基团与酶的共价结合与分离实现的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。22共价修饰（covalentmodification）23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互变常见类型酶的化学修饰是体内快速调节的另一种重要方式。24

酶的磷酸化与脱磷酸化酶蛋白SerThrTyrOH酶蛋白SerThrTyrOPATPADPPiH2O蛋白激酶蛋白磷酸酶25定义：同工酶(isoenzyme)是指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性质不同的一组酶。是由不同基因编码的多肽链，或由同一基因转录生成的不同mRNA所翻译的不同多肽链组成的蛋白质。（三）同工酶HHHHHHHMHHMMHMMMMMMMLDH1

(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(lacticdehydrogenase)(LDH1～

LDH5)*生理及临床意义在代谢调节上起着重要的作用；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（四）酶原的激活使无活性的酶原转变成有催化活性的酶28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。

在一定条件下，酶原向有活性酶转化的过程。酶原（zymogen）酶原的激活29

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31酶原激活的生理意义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。有的酶原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。第五节影响酶活力的因素Theinfluencingfactorsofenzymeactivity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。一、底物浓度对反应速度的影响单底物、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。当底物浓度较低时反应速度与底物浓度成正比[S]VVmax目录随着底物浓度的增高反应速度不再成正比例加速[S]VVmax目录当底物浓度高达一定程度反应速度不再增加，达最大速度；[S]VVmax目录二、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，V

=k3[E]

酶浓度对反应速度的影响

三、温度对反应速度的影响双重影响一定范围，温度升高，酶促反应速度升高；超过范围，温度升高，反应速度降低。最适温度酶促反应速度最快时的环境温度。偏离则降低。应用酶活性1.02.01.50102030405060温度ºC温度对淀粉酶活性的影响

低温麻醉、低温保存菌种和生物制剂高温灭菌0.5四、pH对反应速度的影响最适pH酶催化活性最大时的环境pH。偏离则降低。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

246810五、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。分类•必需激活剂对反应必不可少，若无则无活性。•非必需激活剂不存在仍有活性，仅低。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

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(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。

*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)

（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１.竞争性抑制作用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，从而阻碍酶与底物形成中间复合物，使酶的活性降低。这种抑制作用称为竞争性抑制作用。

+++EESIESEIEP*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COOHCOOHCH2

丙二酸*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