教程四章酶学

主要内容（学时6主要内容（学时6要点：介绍酶的概念、作用特点和分类、命名讨论酶的结构特征与催化功能的关系，以及。重点：酶的作用机制、化学组成与结构、影响因难点对酶促反应的影思考PBL思考PBL思考酶与生命、酶与人类生活的关目录第一目录第一第八酶的概念及作用特酶的命名和分（课堂讨论（课堂讨论酶促反应动力学及影响因酶活力测课堂讨——专题酶的概课堂讨——专题酶的概念和催化特酶的概念及其演化酶催化作用特点有哪些酶学预习思考题§4-什么是酶？酶概念的衍生酶催化作用特点有哪些酶与一般催化剂作用的共同点有哪些酶专一性类型有哪几类常用蛋白酶作用位点是什么§4-2酶的命名法有哪两种？各有何优缺点国际酶委会将酶分为几大类第一酶的概念及作用特一第一酶的概念及作用特一酶的概由生物细胞产生的、以蛋白质为主要成分的生物催化剂酶是由活细胞制造的并具有催化活性的蛋白质或RNA二酶及生物催化剂概念的发三酶催化作用的特四酶专一性类二、酶及生物催化剂概念的发二、酶及生物催化剂概念的发克隆酶、遗传修饰蛋白质工程新蛋白质类(天然酶、生物工程酶生物催化核酸类：Ribozyme;模拟生物催化抗体酶PNASDNA催PNASDNA催化——人工构建出具磷酸酶活性的摘要最近新的研究，来自美国伊利伊大学乌尔班纳-香槟分校的化学教ScottSilverma和同事们人工合成出能够论文标题为"CatalyticDNAwithphosphataseactivity".三酶作用的特与三酶作用的特与一般催化剂的共同点加快反应速度，本身的结构和性质在反应前后不变只能催化热力学上允许进行的反应只能缩短达到平衡的时间，不能改变化学反应的平衡点降低反应活化四、酶专一性四、酶专一性类1结构专一类别：绝对专一性和相对专一2立体异构专一类别：旋光异构专一性和几何异构专一绝对专一性和相对专一绝对专一绝对专一性和相对专一绝对专一有的酶对底物的化学结构要求非常格，只作用于一种底物，不作用于其它任何物质相对专一有的酶对底物的化学结构要求比上绝对专一性略低一些，它们能作用于一类化合物或一化学键有的酶只作用于一定的键，而对1）键专一两端的基团并无严格要求2）基团专一另一些酶，除要求作用于一定的以外，对键两端的基团还有一定要求，往往是对其中个基团要求严格，对另一个基团则要求不严格消化道内几种蛋白酶的专一消化道内几种蛋白酶的专一氨肽羧肽（芳香（碱性（丙胃消化消化道蛋白酶作用的专一第二酶的命名和分一命名：习惯命第二酶的命名和分一命名：习惯命名；系统命二国际系统分类法及编国际生物化学会酶学委员会Commsion）将酶3.水解6.合成分成六大类：1.氧还原酶4.裂合2.移换5.异构每一种酶有一个编号,如乙醇脱氢大亚亚亚序习惯命名法(1)习惯命名法(1)、根据其催化底物来命名(2)、根据所催化反应的性质来命名(3)、结合上述两个原则来命名(4)、在这些命名基础上加上酶的来优点：简单、方缺点：粗糙、不系2、国际系统命2、国际系统命名例如习惯名称:谷丙转氨系统名称:L-丙氨酸：-酮戊二酸氨基转移酶催化的反应丙酮-酮戊二谷氨++丙氨二酶的分二酶的分氧化-还原转移转移裂合裂合异构异构合成合成核酶（催化核酸实例RNA——切割rRNA前体2）P——加工tRNA核酶（催化核酸实例RNA——切割rRNA前体2）P——加工tRNA前体3）23SrRNA——转肽酶活性'BB3 指具有催化功能的1970年后期发现了少数1970年后期发现了少数酶，除蛋白质外，还有参与反应，而且必不可少例如E.coli核糖核酸酶1982年研究发现.这种自我剪切靠自己前体rRNA①②ThomasUniversityofColoradoatBoulder,USA大肠杆菌RNaseP对前大肠杆菌RNaseP对前体tRNA的剪切加SidneyAltmanNewHaven,CT,核酶的发1982年核酶的发1982年R.Cech等人发现四膜虫细rRNA前体具有自我剪接功能，将这种具有催化性的天然RNA称为核酶—Ribozyme1983年，Altman等人发现核糖核酸酶P的RNA组具有加工tRNA前体的催化功能。而RNaseP中的蛋白组Cech与Altman因此获得1989年度诺贝尔化学核酶的核酶的发现，改变了有关酶的概念，即“是具有生物催化功能的生物大分子（蛋白质RNA）酶分两大类①主要由蛋白质组成——蛋白类酶（P酶②主要由核糖核酸组成——核酸类酶（R酶课堂讨课堂讨——专题酶的结构与功酶分子结构的主要特点是什么简述酶诱导契合学说的要点§4-预习§4-预习思考什么叫酶活性中心？其组成是什么什么叫酶原的激活？其生理意义是什么什么叫差示标记法第三酶的化学组成与结第三酶的化学组成与结—、酶的化学本质与组酶的化学本质是蛋白质酶分子的结二三四酶的活性基团的鉴酶原的激酶的化学本质酶的化学本质—一、酶的化学本质及类单纯蛋白质一、酶的化学本质及类单纯蛋白质酶据酶分组成分酶蛋白金属离结合蛋白质酶辅助因单体寡聚多酶复合据酶蛋特征分二酶二酶分子的结酶的活性中活性中心的组活性中心的特必需基酶的活性中酶的活性中2、活性中心的组成结合基团——直接与底物结合的部催化基团——促使底物转化成产3、活性中心的特点由几个AA组成，通常不在一条肽链上，空间上邻近7种AA频率最高：SerHisCysTyrAspGlu4、必需基团参与构成酶的活性中心和维持酶的特定构象所必需的基团为酶分子的必需基团。全酶——4类残基：接触残基、辅助残基、结构残基、非贡献残实例；胰凝乳蛋白酶羧肽酶酶分子的酶分子的结构特..催化部催化部..调控部调控部酶活性中心的必需基酶活性中心的必需基.Cys的巯基等OCOCCOCOOO.Cys的巯基等OCOCCOCOOOCC胰胰活性中心重要基团His57Asp102羧肽羧肽羧肽酶活性中心示意为羧肽酶活性中心示意为Tyr为Arg为Glu为底三、酶的三、酶的活性基团的鉴活酶的专一性研酶分子的化学修饰差示标记法，亲和标记X-射线衍射RRA.非示标R差R(底物RBRRA.非示标R差R(底物RB差标RR亲和标记根据酶与亲和标记根据酶与底物特异结合的性质，设计或合成一种含有反应基团的底物类似物作为活性部位基团的标记试剂。这种试剂象底物一样进入活性部位，接近结合位点，并以其活泼的化学基团与活性部位的某一基团共价结合，而指示出酶活性部位的特征X-..四酶原的激酶原——四酶原的激酶原——生物体自身合成的、没有活性酶前体酶原的激活——酶原在一定条件下，从活性转变成有活性的过程（1）避免对细胞的自身消（2）酶原到达特定部位才发挥作原酶胰蛋白胰蛋白酶原原酶胰蛋白胰蛋白酶原的激活示意胰蛋白酶对各种胰脏蛋白酶的胰蛋白酶对各种胰脏蛋白酶的激活作胰蛋白酶六酶弹性蛋白酶胰凝乳蛋胰蛋白弹性蛋白胰凝乳蛋白羧肽酶羧肽..§4-§4-预习思考什么是酶的中间产物学说酶作用机理常见的有哪几种假说简述酶诱导契合学说的要点简述酶高效催化机理酶分子中常见的亲核基团有哪几种第四酶作用机一酶的催化第四酶作用机一酶的催化作用与分子活化酶作用机理——中间产物学二三酶作用机理的几种假四酶作用专一性机五酶高效催化机一酶的催化作用与分子活化活化分一酶的催化作用与分子活化活化分子：分子所能量高于或等于分分平均能量活化能：由常态转成活化态所需要的反应过量E1P+二、酶催化的中间产物学ES二、酶催化的中间产物学ESPE能反应过E1P+活化能降===酶促反活化能降===酶促反应+EPE+P反应方向主要取决于反应自由能变化G而反应速度快慢,则主要取决于反应的活化能E反应反应过程中能的变.酶.酶催化作用的本质是酶的活性中心与物分子通过短程非共价力(如氢键,离子键和疏水键等)的作用，形成E-S反应中其结果使底物的价键状态发生形变或极化，起到激活底物分子和降低过渡态活化能作用。三酶作用机理的几种三酶作用机理的几种假锁钥学张力学诱导极化学诱导契合学（1）锁钥学说（1）锁钥学说认为整个酶分子天然构象具有刚性结构酶表面具有特定的形状。酶与底物的合如同一把钥匙对一把锁一(2)张力学这是一个形成内酯的反应。(2)张力学这是一个形成内酯的反应。R＝CH3时，其反应速比R＝H的情况快315倍由于-CH3体积比较大，与反应基团之间产生一种立(3)诱导极化学（4）诱导（4）诱导契合学该学说认为酶表面并没有一种与底物补的固定形状，而只是由于底物的诱才形成了互补形状四酶四酶作用专一性的机酶分子活性中心部位，一般都含有多个具催化活性的手性中心，这些手性中心对底物分子构型取向起着诱导和定向的作用，使反应可以按单一方向进行。酶能够区分对称分子中等价的潜手性基团“三点“三点结合”的催化理认为酶与底物有这种情况下酶作用专一性机锁酶作用专一性机锁钥学说theory)：将酶的活性中比喻作锁孔，底物分子象钥匙，底物能专一性地插到酶的活性中心诱导契合学说(induced-hypothesis)：酶的活性心在结构上具柔性，底物接近活性中心时，可诱导酶蛋白构象发生变化，这样就使酶活性中心有关基团正确排列和定向，使之与底物成互补形状有机的结合而Fischer提Fischer提酶专一性的“锁钥学说提出提出酶专一性的“诱导契合学说诱导诱导契合酶催化的独特性1．酶反酶催化的独特性1．酶反应分两P387-388北仅仅涉及电子转移，转换数s-涉及电子、质子或其它基团转移速率s-（大多数属于酶的催化作用由氨基酸侧链上功能基团和辅酶为媒酶分子大，底物小结构对稳定活性部位必要。酶具有4个有利条活性部位有1个以上的催化基团，能协同催有结合部2个或多个底物参加反应时，有1个以上的底物结合部酶与底物结合后，底物分子中的键产生张五、酶高效催化机邻近与定向效2五、酶高效催化机邻近与定向效2诱导契合与底物扭曲变345共价催酸碱催金属离子催化作6、微环境影实例:1.邻1.邻近效应和定向效在酶促反应中，底物分子结合到酶的活使酶促反应具有高效率和专一性特点底物底物和酶的定向效底物底物和酶的邻近效例咪唑和对-硝基苯酚乙酸酯的反应是一双分子氨解反应OCOCN +例咪唑和对-硝基苯酚乙酸酯的反应是一双分子氨解反应OCOCN +例实验结果表明，分子内咪唑基参与的氨解反速度比相应的例实验结果表明，分子内咪唑基参与的氨解反速度比相应的分子间反应速度倍。说咪唑基与酯基的相对位置对水解反应速度具很大的影响与反应过渡与反应过渡状态结合作按历程进行的反应，反应速度与成的过渡状态稳定性密切相关在酶催化的反应中，与酶的活性中心形成复合物的实际上是底物形成的过渡状多功能催化作酶的活性中心部位，一般都含有多个起化作用的基团，这些基团在空间有特殊的排列和取向，可以对底物价键的形变和极化及底物基团的位置等起到多功能催化作酶的活性中心部位，一般都含有多个起化作用的基团，这些基团在空间有特殊的排列和取向，可以对底物价键的形变和极化及底物基团的位置等起到协同作用，从而使底物达到最佳反应状态NONOHHHOOHOCHCHH33CO共价催催化共价催催化剂通过与底物形成反应活酶中参与共价催化的主要基团的羟基某些辅酶，如焦磷酸硫胺素和酸－碱酸－碱催酶分子中可以作为广义酸、酶分子中可以作为广义酸、碱的基酶分子中可作为亲核酶分子中可作为亲核基团和酸碱催化的功能基金属离子催金属离子催化作提高水的亲核性金属离子可以和水分子的OH-结合使水显示出更大的亲核催化性能电荷屏蔽作电荷屏蔽作用是酶中金属离子的一个重要功能多种激酶(如磷酸转移酶)的底物是Mg2+－ATP复合物OPOP电荷屏蔽作电荷屏蔽作用是酶中金属离子的一个重要功能多种激酶(如磷酸转移酶)的底物是Mg2+－ATP复合物OPOPO-OOOAO--OHOHMgHOHHH电子传递电子传递中间许多氧化-还原子，它们作为酶NAG:N-乙酰氨NAG:N-乙酰氨基葡萄NAM:N-乙酰氨基葡萄糖乳溶菌酶催化的反溶菌溶菌EDFCBA酶切位溶菌酶-底物复合EDFCBA酶切位溶菌酶-底物复合 溶菌溶菌溶菌溶菌 （极性 （极性区 （非极性区溶菌酶活性中心与底物结合示意溶菌酶底物溶菌酶底物D环变形模（广义酸碱催化HO（广义酸碱催化HOE溶菌酶催化反应机H羧肽羧肽底中心Zn2+的中心Zn2+的中心作羧肽酶活性羧肽酶活性中心必需基团底物间的结羧肽酶活性羧肽酶活性中心的共价催化机核糖核糖核酸酶核糖核糖核酸酶RNase-底物复合RNase-底物复合核糖核糖核酸链受RNase水解的位核糖核糖核酸酶RNase活性中心的RNase活性中心的酸碱催化机A.酶分子中的电荷中继B.加上底物A.酶分子中的电荷中继B.加上底物后，从Ser转移一个质子给带正电荷的咪唑基通过带负电荷的Asp静电相互作用被稳胰凝乳蛋白酶反应的详细机制胰凝乳蛋白酶反应的详细机制结合底形成共ES复合质子供C-N键断胰凝乳蛋白酶反应的详细机胰凝乳蛋白酶反应的详细机制氨基产物释R-水亲核攻羧基产物释丝氨酸蛋丝氨酸蛋白酶的结构特点与作用机丝氨酸蛋白酶的结构特丝氨酸蛋白酶类：包括胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶、弹性蛋白酶(胰肽酶E)、枯草杆菌蛋白酶和其他相关酶。称为丝氨酸蛋白酶它们有共同的、涉及特有的反应性丝氨酸残基的作用机制；二异苯氟磷酸(DIPF)是丝氨酸蛋它只能与活性部位的Ser残基结合，从而导致酶的失活，这就证明了这个丝氨酸残基是酶活性胰蛋胰蛋白酶一性ThespecificityofserineproteasesisdeterminedbytheThespecificityofserineproteasesisdeterminedbythestructuralfeaturesofasubstratebindingpocket都有口袋状活性中心。整个分子呈椭球这三种酶这三种酶的分子量大约是kD，有相似的顺序和三维空间构，整个分子呈椭球形。这里所示是它们的类似口袋的活性部位这是乳构这是乳构催化催化三联体在三种胰脏酶中都存丝氨酸蛋白酶的作用机当底物(肽)的主链同酶结合并靠丝氨酸蛋白酶的作用机当底物(肽)的主链同酶结合并靠近催化三联体时，专一性的契入到酶的口袋中，催化三联体的Asp102指向7，并通过氢键使其稳定。酶与底物的相互作用使敏感键的羰基碳定向，接近5的氧原子部3、丝氨酸蛋3、丝氨酸蛋白酶进化上的关来自同一组织(胰脏)，都是内肽酶。这三种gene)在进化过程中通过同源趋异进化码的产生的三个基因这这是因为在活性部位的Ser附近都含有相同的氨基酸--Gly-Asp-Ser-Gly-Gly-Pro-在它们的三级结构中都含有相同的、恒定的组合顺序（相同的电荷转换系统枯枯草杆菌蛋白酶和小麦胚芽丝氨酸羧肽酶Ⅱ（一种外肽酶）也是丝氨酸蛋白酶，彼此之间以及与胰凝乳蛋白酶之间在一级或三级结然而，这两种酶在它们的活性部位上具有与胰脏酶相似的催化三联体。但这三种酶活性位相应的催化三联体的顺序是不同:在胰凝乳蛋白酶中在枯草在胰凝乳蛋白酶中在枯草杆菌蛋白酶中在小麦胚芽丝氨酸羧肽酶Ⅱ中它们不可能是从一个共同的祖先蛋(ancestorprotein)进化而来的。这些酶显然构了一个异源趋同进化子evolution)的§4-§4-预习思考什么是酶促反应动力学什么是酶反应初速度影响酶作用的主要因素有哪些米氏方程推导方法有哪些什么是Km？Km的意义是什么双底物反应常见类型有哪几种抑制类型有哪几种？动力学特征有哪些不同抑制条件下的米氏方程是什么第五酶促反第五酶促反应的动力一、酶促反应动力学的定二、酶反应初速三、影响酶作用的因1、酶浓2、底物浓3、4温5、激活6、抑制一、酶促反应动一、酶促反应动力研究酶促反应的速度以及影响反应速度的各种因的学科二、反应初速久的一段时间内得的反应速度斜率=[P]/t=V（初速度t三、影响酶作三、影响酶作用的因v1、酶浓度的影[E与v成正比[E]增加，v加快2、底物浓度对酶反应速度2、底物浓度对酶反应速度的影酶反应速度与底物浓度的关系曲（Michaelis—Menten曲线米氏方程的提出及推米氏常数的意米氏常数的测底物浓度对酶促底物浓度对酶促反应速度的影米程米程单分子酶促反应的米氏方程及S单分子酶促反应的米氏方程及SPEkSVv米氏方程SKmk kK米氏常数k1推导原则：从酶被底物饱和的现象出发，按“稳态平衡”假说的设想进行推导，[ES]分解速度SPkk2ESk3ESk1EtESS[ES]生成速度v1，[ES]分解速度SPkk2ESk3ESk1EtESS[ES]生成速度v1米当酶反应体系处于恒态时EtSESSk2k1EtESSk2ESk3ES即ESk1k2则KESESSES令mtk1EtSES经整理得 Smvk3ESk，所由于酶促反应速度由[ES]决定，3Ek3Etk3Etvt将（2）代入（1）得Sv所以当[Et]=[ES]时将（4）代入（3），则酶反应速酶反应速度与底物浓度的关系曲米氏常数的意米氏常数的意当v=Vmax/2时，Km=[S]（Km的单位为浓度单位）Km为反应速度达到最大反应速度一半时的底物浓度①测定Km，可鉴别酶②判断酶的最适底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③已知Km可计算任意[s]时的v，或任何v下的[s]（应用米氏方程，用Km的倍数表示④了解体内[S]水⑤判断反应方⑥推测代谢途⑦判断抑制类Km是酶在一定条件下的特征物理常数练习题：已知某酶的Km值为0.05mol.L-1，要使此酶所催化的反应速到最大反应速度的80％时底物的浓度应为多少米氏常数的测基本原：将米氏米氏常数的测基本原：将米氏方程变化成相当y=ax+b的直线方程，再用作图法求出Km例：双倒数作图法（Lineweaver-Burk法米氏方程的双倒数形式1—v=——11—+—酶动力酶动力学的双倒数图Vmax、Km和反应级Vmax、Km和反应级数的关系根据米﹣曼氏方程S]﹥﹥Km时,那么v＝Vmax。此时v不S],反应遵循的是零级反零级反混合级反当[S]﹤﹤Km么v≈(Vmax/Km)[S]。这就是说，v反映的是一级速度方程v＝（k'＝Vmax/Km一级反多(双)底物酶促动多(双)底物酶促动力学——（自学通常酶催化反应涉及两个(少数情况下三个A+B—P+Q约60%的已知生物化学反应属于双底物酶促反双底物反应以下面两种可能路线进行1)．顺序反应所有底物必须在反1)．顺序反应所有底物必须在反应发生前以及产物释放之前与酶结合反应称为顺序反应。在反应中,被转移的基团直接从底物A进到底物生成产物P和Q。这样的反应又叫单置换(取代)反应顺序反应有序顺序反应和随机顺序反应两种机制有序顺序反应（如图A和B分别是先导底物和后随底物,Q是A的产物,最后被释放A和Q竞争同游离E结合,但A和B则不会（或Q和B也不会依赖NAD＋和NADP＋的脱氢酶服从有序顺次的双底物反应机制随机顺序反应（如图A和B两个底物无论哪个先同酶结合都没关系；同样产物和Q谁先释放也不重要。某些激酶例如肌酸激酶服从随机顺反应机制，也有某些脱氢酶反应亦属于此类2).乒乓反这2).乒乓反这种反应中，所有底物加入之前,一种产物被释的基团转移反应叫做乒乓反应第一个底物A的功能基团(X)被酶从底物上置换产生第一个产物P和一个稳定的酶形式F(相当于E―X)反应第二阶段X被第二种底物B从酶分子上取代生成第二个产物Q,酶也恢复到最初的形式这样的反应因此而叫做双置换(取代)反应注意:乒乓反应中,底物A和B并不彼此在酶分子上相遇许多酶,包括转氨酶、某些黄素酶都具乒乓反应机制a有序顺序反图4-a有序顺序反图4-b.随机顺序反c.乒乓反返双底物动力(自学乒乓机制·max〔A〕·〔BB〕K+AB〔A·〔双底物动力(自学乒乓机制·max〔A〕·〔BB〕K+AB〔A·〔〔Amm顺序机制〔A〕〔B KB〔A++．ABmmmm3、pH对酶反应速度的影3、pH对酶反应速度的影vpH的影在一定pH的影在一定下酶具有最大催化活性,常称此为最pH..4、温度与酶反应速4、温度与酶反应速度的关v温温度的影另一方面,温度升高,酶因此大多数温度的影另一方面,温度升高,酶因此大多数酶都有一最适温度最适温0条件下,反应速度最大5、激活剂5、激活剂对酶作用的影凡是能提高酶活性的物质，称为酶的激活剂6、抑制剂对酶作用的影6、抑制剂对酶作用的影凡是使酶的必需基因或酶的活性部位中的基的化学性质改变而降低酶活力甚至使酶完全丧失活性的物质，叫酶的抑制剂类型：不可逆抑(1)竞争性抑。可逆抑非竞争性抑反竞争性抑应用：研制杀虫剂、药研究酶的作用机理，确定代谢途抑制剂抑制剂对酶活性的影不可不可逆抑可逆可逆抑抑制剂与酶蛋白以非共价方式结合，起酶活性暂时性丧失。抑制剂可以通过透析等方法被除去，并且能部分或全部情况，又可以分为两抑制剂类型和特非专一性抑制剂类型和特非专一性不可逆抑不可逆抑专一性不可逆抑(1)竞争性抑可逆抑(2)非竞争性抑(3)反竞争性抑不可逆不可逆抑制剂与酶共价结这类抑制剂与酶的某些基团以共价键方式结合除去。该抑制作用是降低了酶的Vmax，故有时称作非竞争性抑制作用这类抑制剂：有机磷化合物、有机汞有机砷、氰化物、烷化剂非专一性不非专一性不可逆抑制抑制剂作用于酶分子中的一类或几类基团，这些基团中包含了必需基团，因而引起酶失活类型专一性不可逆抑制专一性不可逆抑制实例：有机磷杀虫OXO-OO--Ser--Ser-神经神经毒气二异丙基氟磷酸（DIFP）是一种有机磷化合物，它能使活性部位具丝氨酸(Ser)的一类水解酶失活。这类酶根据反应专一性称为丝氨酸蛋白酶或丝氨酸酯酶。P与Ser残基反应产生二异丙基磷酸-丝氨酸，从而抑制该酶的活性根据乙根据乙酰胆碱酯酶活性部位的结构设计解除神经气毒害的药物为改善对疾病的治疗提供了有效的手段胰凝蛋白酶胰凝蛋白酶活性部位丝氨酸的鉴DIFP曾用来鉴定胰凝蛋白酶活性部位Ser残基该酶的27个丝氨酸残基中只有一个残基能有效地攻击DIFP的氟磷酸，形成一种稳定的磷酸酯当放射性32P标记的DIFP用于该反应时每摩尔的胰乳蛋白酶分子中参入1摩尔的磷酸化合物，使酶失活被置换的胰凝乳蛋白酶用酸部分水解，分离到具有-32y顺序的放射性肽。当该酶的氨基酸顺序完全测定后，可以鉴定出这个被置换的丝氨酸残基就是。用P或其他类似的化合物产生的失活作用亦可用于其他水解酶活性部位丝氨酸残基的检测。活性部位活性部位指向剂（active-sitedirectedreagents）亲和标记物lables）是一类比普通置换试剂有用的专一性不可逆抑制剂。这些亲和标记物在一些的活性部位结构研究中起到过十分重要的作用主要是能与﹣SH结合，使酶失活。例如对氯汞苯甲酸：酶-SHCl-Hg-苯环-酶-S-Hg-苯环-COOH烷化剂如碘乙酸(IH2)、碘乙酰胺(I-2)也能抑制含﹣SH的酶的活性，也能与酶活性中心的的咪唑基共价结合而使酶失活；氰化物能同含铁卟啉的酶的Fe2+结合，使酶失活，竟争性竟争性抑.竟.竟竟争性竟争性抑竟争竟争性抑竞争性抑制作P+实例：磺胺药物的药用机竞争性抑制作P+实例：磺胺药物的药用机--对氨基苯磺酰对氨基苯甲叶蝶对氨基苯甲谷氨0246802468竞争性抑竞争性抑制曲非竟争性非竟争性抑酶可同时与底物及抑制剂结合，引起酶分构象变化，并导致酶活性下降以称为非竞争性抑制剂。..非竞争性抑制作非竞争性抑制作P+实例：重金属离子（Cu2+、Hg2+、Ag+、金属络合剂（EDTA、F-、CN-、N3-竞竞非竞争性抑02468非竞争性抑02468非竞争性非竞争性抑制曲反竞争性抑制作P+反竞争性抑制作P+反竞争性反竞争性抑制曲有无抑制剂有无抑制剂存在时酶促反应的动力学方§4-预习思考§4-预习思考§4-§4-什么叫酶活力？比活力和活力单位酶活力测定方法有哪几种什么是多酶体系什么是别构酶、别构效应什么是同工酶？举例说明什么是抗体酶什么是核酶？举例说明什么是齐变模型？什么是序变模型第六酶活力的测一、酶促反应第六酶活力的测一、酶促反应速度的测二、酶活——初速度的概三、酶活力的表示方四、酶活力测定方法：终点动力学酶促反应初速度的酶促反应初速度的概斜率=[P]/t=V（初速度t酶活力的表示方活力单位（active量度酶催化能力大习惯单位酶活力的表示方活力单位（active量度酶催化能力大习惯单位国际单位底物(或产物)变化/单位1μmoL变化量/分Katal（Kat）：1moL变化1Kat=/秒比活力（specific量度酶纯总活力单比活力U(或mg蛋总蛋白mg转换系数量度转换效底物（μmoL）/秒·每个酶分酶活力测定方终酶活力测定方终点法酶反应进行到一定时间后终止其反应再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\底物或辅的变化量，直接测定出酶反应的初速度酶的转换数酶的转换数酶的转化数kcat是它的最大催化活性的一种量度kcat定义为：当酶被底物饱和时,每分子的酶在单位转换数也称为酶的分子活性activity)对于在简单的米-对于在简单的米-曼氏方程情形下(只有一种ES复合物),假定反应混合物中的酶浓度([ET]在饱和的[S]下[E0])是已知道Vmaxv＝Vmax揭示了转换数。因此k2＝Vmax/[ET]＝kcat代表了酶的动力学效应溶菌酶需要2秒钟才能使底物的糖苷键裂解为什么要计算为什么要计算反映出细胞每一种酶都有最适合的kcat和Km值环境、体内被酶正常遭遇到的底物浓度以及被催化的反应等①在细胞内，不同酶的催化效率的比较需要选②常数Km由于它自身的原因也不很令人满意③对于讨论酶的催化效率来说，最有用的参数根据米氏方程的推当[S]<<Km,[E]第七酶的多样一、多酶第七酶的多样一、多酶体系二、别构酶(allosteric三、共价调节酶(covalentregulatory四、酶原(enzymogen或proenzyme)的激五、同工酶六、抗体酶一、多酶体系和多酶复一、多酶体系和多酶复合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system）如果体系中几种酶彼有机地组合在一起。精巧地镶嵌成一定的结构，即形成多酶复合体。这种结构即能提高反应途径的效率，又能增强调控的准确多酶复合体示意二、酶的别构（二、酶的别构（变构）效应和别构概念：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。具有这种调节作用的酶称别构酶(allostericenzyme)。如别构导致酶活性增加的物质称为正效应物或别构激活剂反之称负效应物e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，研究别构调控有重要的生物学意义。实例：天冬氨酸转氨甲酰（anspartate别构酶活性调节机理：序变模型和齐变模酶的别构（变构）效应示意效应中酶的别构（变构）效应示意效应中别构酶的反馈调控机—DEACB关键（产物或中间产物a--非调节a--非调节别构酶与米氏酶的动力学曲线比1--非调节2--正1--非调节2--正协同别构3--负协同别构正力学曲线比ATCase所催化的反氨甲酰磷氨甲ATCase所催化的反氨甲酰磷氨甲酰天冬氨天冬氨-+催化(C)亚基催化(C)亚基调节(R)亚基（regulativeE.coli的ATCase的亚基排ATCase半分（3ATCase半分（33Tase的半分子结PATCase的别构过渡作AATCase-ATCase的别构过渡作AATCase- R R R PALA(N-磷乙酰PALA(N-磷乙酰-L-天冬氨酸)结合到ATCase活性中心的模ATCase变构效应的动力学特 ATP（正效应剂 ATCase变构效应的动力学特 ATP（正效应剂 R R RCTP（负效应剂 低催化活性构 高催化活性构T(tense)- CCCRRRRRRCCC别构酶的序变模(KNF模型SSSSSSSS依别构酶的序变模(KNF模型SSSSSSSS依次序变别构酶的齐变模（MWC模型T状态（对称亚基SSSS别构酶的齐变模（MWC模型T状态（对称亚基SSSSSSSSR状态（对称亚基对称亚对称亚齐步变三、酶的共价修某些酶可以通过其它酶三、酶的共价修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价修饰，使其处于活性与非活性的互变状态，从而调节酶活。这类酶称为共价修饰酶。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。由于这种调节的生理意义广泛，反应灵敏，节约能量，机制多样，在体内显得十分灵活，加之它们常受激素甚至神经的指令，导致级联放大反应，所以日益引人注EEDc-ACBGH反应类共价修被修饰的氨基酸残磷酸共反应类共价修被修饰的氨基酸残磷酸共腺苷酰尿苷酰S-腺苷-同S-腺苷-甲基级联系统调糖原分解示意胰高血糖（极微量1、腺苷酸环化（无活性级联系统调糖原分解示意胰高血糖（极微量1、腺苷酸环化（无活性1意义：由速、效率极腺苷酸环化酶（活性2、2R、3、蛋白激（无活性3蛋白激酶（活性44、磷酸化酶激（无活性磷酸化酶激酶（活性55、磷酸化酶（无活性磷酸化a（活性66、糖1-磷酸葡萄葡萄（大量葡萄6-磷酸葡萄课堂讨——专课堂讨——专题酶动力什么是酶促反应动力学？影响酶作用的主因素有哪些酶抑制类型有哪几种？动力学特征有哪些课堂讨课堂讨——专题活的关酶与生命、酶与人类PBL讨论四、酶（见前面体内四、酶（见前面体内合成出来的酶，有时不具有生物活性，经过蛋白水解酶专一作用后，构象发生变化，形成活性中心，变成有活性的酶。这个不具活性的蛋白质称为酶原（zymogen或proenzyme），这个过程称为酶原的激活该变化过程，是生物体的一种调控机。这种调作用的特点是，蛋白质是不可逆的无活性状态转变成活性状实例：消化系统蛋白酶原的激凝血机制（自学原酶胰蛋白胰蛋白酶原原酶胰蛋白胰蛋白酶原的激活示意胰蛋白酶对各种胰脏蛋白酶的胰蛋白酶对各种胰脏蛋白酶的激活作胰蛋白酶六酶胰凝乳蛋弹性蛋白酶胰蛋白弹性蛋白胰凝乳蛋白羧肽酶羧肽五、酶的多种分子形式五、酶的多种分子形式——同工概念：存在于同一种属或不同种属，同一个体的不同组织或一组织、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生物学功能 遗传的标和个体发育及组织分化密切相3)适应不同组织或不同细胞器在代谢上的不同需在各学科中的应乳酸脱氢酶同工酶形成示意ab结构基乳酸脱氢酶工酶电泳图多亚乳酸脱氢酶同工酶形成示意ab结构基乳酸脱氢酶工酶电泳图多亚四聚不同组织中LDH同工酶的电泳图+不同组织中LDH同工酶的电泳图+-原心肾肝骨骼血同工酶在各学科中的应同工酶在各学科中的应遗传学和分类学：提供了一种精良的判别遗传标志的工具发育学：有效地标志细胞类型及细胞在不同条件下的分化况，以及个体发育和系统发育的关系生物化学和生理学：根据不同器官组织中同工酶的动力学底物专一性、辅助因子专一性、酶的变构性等性质的差异，从而解释它们代谢功能的差别。（4）医学和临床诊断：体内同工酶的变化，可看作机体组织伤，或遗传缺陷，或肿瘤分化的的分子标志六、抗体抗体酶六、抗体抗体酶（abzyme）又称催化抗体指通过一系列化学与生物技术制备出的具有催化活性的抗体它具有相应免疫学性质外，还类似于酶能催化某种活化反应.抗体与酶相似，都是蛋白质分子，酶与底物的结合及抗体抗原的结合都是高度专一的，但这两种结合的基本区别是酶与能的过渡态分子相结合，而抗体则与抗原（基态分子）相结合利用抗体能与抗原特异结合的原理可用过渡态类似物作为半抗原来