第五章酶化学B

第五章酶化学B第一页，共五十四页，编辑于2023年，星期一二酶的活力和比活

检测酶含量及存在，很难直接用酶的“量”（质量、体积、浓度）来表示，而常用酶催化某一特定反应的能力来表示酶量，即用酶的活力表示。

酶催化一定化学反应的能力称酶活力，酶活力通常以最适条件下酶所催化的化学反应的速度来确定。1、酶活力第二页，共五十四页，编辑于2023年，星期一2酶活力单位国际单位（IU单位）：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），

国际单位（IU）:1μmoL变化量/

分钟

第三页，共五十四页，编辑于2023年，星期一比活力=总活力单位

总蛋白mg数=U(或IU)mg蛋白

量度酶纯度比活力3、

酶的比活力（Specificactivity）每毫克酶蛋白所具有的酶活力。单位：U/mg蛋白质。酶的比活力是分析酶的含量与纯度的重要指标。第四页，共五十四页，编辑于2023年，星期一例淀粉酶活力两种定义：A：1g可溶性starch，在1h内液化所需的酶量。B：lmL2%可溶性starch，在1h内液化所需的酶量。第五页，共五十四页，编辑于2023年，星期一终点法:酶反应进行到一定时间后终止其反应，用化学或物理方法测定产物或反应物量的变化。

动力学法:连续测定反应过程中产物\底物或辅酶的变化量，直接测定出酶反应的初速度。酶反应速率一般指反应开始后的初速。5、

酶活力的测定第六页，共五十四页，编辑于2023年，星期一最适条件：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%[sucrose]V零级反应[enzyme]V一级反应第七页，共五十四页，编辑于2023年，星期一影响酶反应速率的因素

典型的酶促反应第八页，共五十四页，编辑于2023年，星期一第九页，共五十四页，编辑于2023年，星期一

（一）酶浓度的影响当S足够过量，其它条件固定且无不利因素时v=k[E]第十页，共五十四页，编辑于2023年，星期一（二）底物浓度的影响1、酶反应速度与底物浓度的关系曲线（Michaelis—Menten曲线）第十一页，共五十四页，编辑于2023年，星期一米氏方程及Km米氏方程:米氏常数:V为最大反应速率，[S]为底物浓度，Km为米氏常数，v

为[S]不足产生最大速率V时的反应速率。第十二页，共五十四页，编辑于2023年，星期一2米氏常数的意义

当v=Vmax/2时，Km=[S]（Km的单位为浓度单位）

Km代表整个反应中底物浓度和反应速度的关系是酶在一定条件下的特征物理常数，不同的酶有不同的Km值，通过测定Km的数值，可鉴别酶。④可近似表示酶和底物亲合力，Km愈小，E对S的亲合力愈大，Km愈大，E对S的亲合力愈小。

第十三页，共五十四页，编辑于2023年，星期一（三）pH的影响过酸过硷导致酶蛋白变性影响底物分子解离状态影响酶分子解离状态影响酶的活性中心构象pH最适pHv第十四页，共五十四页，编辑于2023年，星期一（四）温度的影响在达到最适温度以前，反应速度随温度升高而加快酶是蛋白质，其变性速度亦随温度上升而加快酶的最适温度不是一个固定不变的常数v温度第十五页，共五十四页，编辑于2023年，星期一最适温度及影响因素

温度对酶促反应速度的影响有两个方面：①提高温度，加快反应速度。②提高温度，酶变性失活。

温血动物的酶，最适温度35℃—40℃，植物酶最适温度40℃—50℃，细菌TaqDNA聚合酶70℃。最适温度不是酶的特征常数，它与底物种类、作用时间、pH、离子强度等因素有关。第十六页，共五十四页，编辑于2023年，星期一（五）激活剂的影响凡是能提高酶活性的物质，称为酶的激活剂（activator）1、

无机离子的激活作用（1）金属离子：K+、Na+、Mg2+、Zn2+、Fe2+、Ca2+（2）阴离子：Cl-、Br-、PO43-

★不同的离子激活不同的酶。★不同离子之间有拮抗作用和可替代作用，如Na+与K+、Mg+与Ca+之间常常拮抗，但Mg+与Zn+常可替代。★

激活剂的浓度要适中，过高往往有抑制作用，1~50mM第十七页，共五十四页，编辑于2023年，星期一2、

简单有机分子的激活作用①还原剂（如Cys、还原型谷胱甘肽）能激活某些活性中心含有—SH的酶。②金属螯合剂（EDTA）能去除酶中重金属离子，解除抑制作用。第十八页，共五十四页，编辑于2023年，星期一（六）抑制剂对酶活性的影响

凡阻抑酶反应速率的化合物叫酶的抑制剂（inhibitor），其作用称为酶的抑制作用。

类型：不可逆抑制剂可逆抑制剂

第十九页，共五十四页，编辑于2023年，星期一抑制剂类型和特点

竞争性抑制剂可逆抑制剂非竞争性抑制剂反竞争性抑制剂

非专一性不可逆抑制剂不可逆抑制剂专一性不可逆抑制剂第二十页，共五十四页，编辑于2023年，星期一1、不可逆的抑制作用抑制剂与酶不可逆结合，使酶的活性下降，无法用稀释、透析和超滤等物理方法除去抑制剂而使酶复活。第二十一页，共五十四页，编辑于2023年，星期一

实例：有机磷杀虫剂-Ser-OH-Ser-OPO-RO-ROPO-RO-ROX第二十二页，共五十四页，编辑于2023年，星期一2、

可逆的抑制作用

抑制剂与酶蛋白可逆结合，可以用稀释、透折和超滤等物理方法除去抑制剂而使酶复活。第二十三页，共五十四页，编辑于2023年，星期一（1）竞争性抑制（Competitiveinhibition）

抑制剂具有与底物类似的结构，竞争酶的活性中心，并与酶形成可逆的EI复合物，阻止底物与酶结合。可以通过增加底物浓度而解除此种抑制。第二十四页，共五十四页，编辑于2023年，星期一

+IEIESP+EE+S竞争性抑制作用

实例：磺胺药物的药用机理H2N--SO2NH2对氨基苯磺酰胺H2N--COOH对氨基苯甲酸对氨基苯甲酸谷氨酸蝶呤叶酸第二十五页，共五十四页，编辑于2023年，星期一（2）非竞争性抑制底物和抑制剂可以同时与酶结合，但是，中间的三元复合物ESI不能进一步分解为产物，因此，酶的活性降低。抑制剂与酶活性中心以外的基团结合，其结构可能与底物无关。不能通过增加底物的浓度的办法来消除非竞争性抑制作用某些重金属离子对酶的抑制属于非竞争性抑制：Cu2+、Hg2+、Pb2+第二十六页，共五十四页，编辑于2023年，星期一非竞争性抑制作用

+IEI+SESIESP+EE+S+I实例：重金属离子（Cu2+、Hg2+、Ag+、Pb2+）金属络合剂（EDTA、F-、CN-、N3-）第二十七页，共五十四页，编辑于2023年，星期一（3）、

反竞争性抑制酶只有在与底物结合后，才能与抑制剂结合。E+S→ES+I→ESI≠P常见于多底物的酶促反应中第二十八页，共五十四页，编辑于2023年，星期一反竞争性抑制作用ESIESP+EE+S+I第二十九页，共五十四页，编辑于2023年，星期一竞争性抑制作用非竞争性抑制作用竞争性非竞争性抑制作用机理示意图底物与酶专一性结合第三十页，共五十四页，编辑于2023年，星期一

抑制作用的实践意义（1）药物作用机理和抑制剂型药物的设计与开发（2）了解生物体的代谢途径，进行人为调控或代谢控制发酵（3）通过抑制剂试验研究酶活性中心的构象及其化学功能基团，不仅可以设计药物，而且也是酶工程和化学修饰酶、酶工业的基础第三十一页，共五十四页，编辑于2023年，星期一第六节调节酶、同功酶、多酶系和诱导酶

一调节酶调节酶：活性可被调节的酶。催化能力可因与调节剂结合而改变。主要是别构酶(allostericenzyme)和共价调节酶（covalentregulatoryenzyme)。第三十二页，共五十四页，编辑于2023年，星期一概念：酶分子的非催化部位与某些化合物可逆地非共价结合后导致酶分子发生构象改变，进而改变酶的活性状态，称为酶的别构调节(allostericregulation)，具有这种调节作用的酶称别构酶(allostericenzyme)。别构酶促反应底物浓度和反应速度的关系不符合米氏方程，呈S型曲线。

1、酶的别构（变构）效应和别构酶第三十三页，共五十四页，编辑于2023年，星期一凡能使酶分子发生别构作用的物质称为效应物(effector)，通常为小分子代谢物或辅因子。如因别构导致酶活性增加的物质称为正效应物(positiveeffector)或别构激活剂，反之称负效应物(negativeeffector)或别构抑制剂。别构调节普遍存在于生物界，许多代谢途径的关键酶利用别构调节来控制代谢途径之间的平衡，研究别构调控有重要的生物学意义。第三十四页，共五十四页，编辑于2023年，星期一酶的别构（变构）效应示意图效应剂别构中心活性中心A

（产物或中间产物）EDCB关键酶

—别构酶的反馈调控机理第三十五页，共五十四页，编辑于2023年，星期一

别构酶的结构特点和性质

A

已知的别构酶都是寡聚酶，通过次级键结合

B

具有活性中心和别构中心（调节中心），活性中心和别构中心处在不同的亚基上或同一亚基的不同部位上。

C

多数别构酶不止一个活性中心，活性中心间有同位效应，底物就是调节物：有的别构酶不止一个别构中心，可以接受不同的代谢物的调节。

D

不遵循米式方程，动力学曲线是S型（正协同效应）或表观双曲线（负协同效应）。第三十六页，共五十四页，编辑于2023年，星期一

某些酶可以通过其它酶对其多肽链上某些基团进行可逆的共价修饰，使其处于活性与非活性的互变状态，从而调节酶活性。这类酶称为共价调节酶。目前发现有数百种酶被翻译后都要进行共价修饰，其中一部分处于分支代谢途径，成为对代谢流量起调节作用的关键酶或限速酶。

AP1GEBHEa-bEc-dEc-g关键酶（限速酶）P2DC2，共价调节酶（共价修饰酶）第三十七页，共五十四页，编辑于2023年，星期一蛋白质的磷酸化和脱磷酸化

蛋白激酶ATPADP蛋白质蛋白质Pn蛋白磷酸酶nPiH2O第一类：Ser/Thr型第二类：Tyr型

第一类：Ser/Thr型第二类：Tyr型第三类：双重底物型第三十八页，共五十四页，编辑于2023年，星期一二同工酶

1概念：存在于同一种属或不同种属，同一个体的不同组织或同一组织、同一细胞，具有不同分子形式但却能催化相同的化学反应的一组酶，称之为同工酶（isoenzyme）。乳酸脱氢酶是研究的最多的同工酶。

第三十九页，共五十四页，编辑于2023年，星期一哺乳动物乳酸脱氢酶有5种CH3CHOH-COO-+NAD+

LDHCH3COCOO-+NADH+H+MMMM（M4）：在骨骼肌中占优势HMMM（M3H）HHMM（M2H2）HHHM（MH3）HHHH（H4）：在心肌中占优势第四十页，共五十四页，编辑于2023年，星期一三多酶系统

细胞中的许多酶常常是在一个连续的反应链中起作用，即前一个反应的产物是后一个反应的底物，在完整细胞内的某一代谢过程中，由几个酶形成的反应体系，称为多酶体系（multienzymesystem）。

分散多酶体系与中间物示意图多酶复合体示意图第四十一页，共五十四页，编辑于2023年，星期一四诱导酶诱导酶：诱导性表达，在正常细胞中含量极少或没有，当细胞中加入特定诱导物后，诱导产生的酶，含量在诱导物存在下显著增高，诱导物往往是该酶的底物或底物类似物。如：大肠杆菌中的β-半乳糖苷酶E.coli在含Glc的培养基中E.coli在只含乳糖的培养基中：Glc-β(1→4)Gal苷第四十二页，共五十四页，编辑于2023年，星期一

第七节几种重要的酶

一溶菌酶1922年发现，因能溶解细菌故称溶菌酶。存在于鼻腔，眼泪和鸡蛋中，鸡蛋清中含量最多。含129个氨基酸的单链多肽，分子中有4个二硫键。第四十三页，共五十四页，编辑于2023年，星期一溶菌酶催化的反应NAG:N-乙酰氨基葡萄糖NAM:N-乙酰氨基葡萄糖乳酸第四十四页，共五十四页，编辑于2023年，星期一溶菌酶-底物复合物

ABCDEF酶切位点第四十五页，共五十四页，编辑于2023年，星期一溶菌酶活性中心与底物结合示意图Glu35（极性区）（非极性区）第四十六页，共五十四页，编辑于2023年，星期一二尿激酶（urokinase）尿液中提出的具有溶血栓作用的激酶，简写UK。UK是具有多种分子形式的丝氨酸蛋白酶。人尿的UK主要有两种：●

高分子量尿激酶（HUK），分子量54000kd●

低分子量尿激酶（LUK），分子量33000kd第四十七页，共五十四页，编辑于2023年，星期一HUK轻链：157aa21000重链：253aa33000（催化部位）LUKHUK降解产物，33000人尿的UK主要有两种：●

高分子量尿激酶（HUK），分子量54000kd●

低分子量尿激酶（LUK），分子量33000kd第四十八页，共五十四页，编辑于2023年，星期一UK作用：是专一性很强的蛋白水解酶，底物为纤溶酶原，断裂Arg–Val之间的肽键，使纤溶酶原转变为纤溶酶，纤溶酶可以溶解纤维蛋白，起溶血栓，抗凝血的作用。第四十九页，共五十四页，编辑于2023年，星期一尿激酶原（pro-UK）某些细胞能分泌单链形式的尿激酶，这种尿激酶在免疫化学性质上与UK相似，但不具UK活性，因此被称为尿激酶原。Pro-UK分子量与HUK相同，pro-UK分子中Lys158和Ile159之间的肽键断开就使