1、二 酶的不同形式單體酶(monomeric enzyme)：僅具有三級(jí)結(jié)構(gòu)的酶。一般由一條多肽鏈組成。寡聚酶(oligomeric enzyme)：由多個(gè)相同或不同亞基以非共價(jià)鍵連接組成的酶。多酶體系(multienzyme complex)：由幾種不同功能的酶彼此聚合形成的多酶復(fù)合物。二 酶的不同形式單體酶(monomeric enzyme)三 酶的活性中心 必需基團(tuán)(essential group)酶分子中氨基酸殘基側(cè)鏈基團(tuán)中，一些與酶活性密切相關(guān)的化學(xué)基團(tuán)。 酶的活性中心(active center)或稱活性部位(active site)，指必需基團(tuán)在空間結(jié)構(gòu)上彼此靠近，組成具有特定空間

2、結(jié)構(gòu)的區(qū)域，能與底物特異結(jié)合并將底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物的部位。三 酶的活性中心 活性中心內(nèi)的必需基團(tuán)結(jié)合基團(tuán)(binding group)與底物相結(jié)合催化基團(tuán)(catalytic group)催化底物轉(zhuǎn)變成產(chǎn)物 His Ser Cys Lys Glu Asp 活性中心內(nèi)的必需基團(tuán)結(jié)合基團(tuán)催化基團(tuán)His Ser C位于活性中心以外，維持酶活性中心應(yīng)有的空間構(gòu)象所必需?；钚灾行耐獾谋匦杌鶊F(tuán)位于活性中心以外，維持酶活性中心應(yīng)有的空間構(gòu)象所必需。活性中底 物 活性中心以外的必需基團(tuán)結(jié)合基團(tuán)催化基團(tuán) 活性中心 底 物 活性中心以外的必需基團(tuán)結(jié)合基團(tuán)催化基團(tuán) 活性中心 酶活性中心的特點(diǎn) 1 活性中心在酶分子的總體

3、中只占相當(dāng)小的部分，通常只占整個(gè)酶分子體積的1%2%。某些酶活性部位的AA殘基酶AA殘基數(shù)活性部位的AA殘基核糖核酸酶124His12, His119, Lys41溶菌酶129Asp52, Glu35胰凝乳蛋白酶241His57, Asp102, Ser195胃蛋白酶348Asp32, Asp215木瓜蛋白酶212Cys25, His159羧肽酶A307Arg127, Glu270,Tyr248, Zn2+酶活性中心的特點(diǎn) 1 活性中心在酶分子的總體中只占相當(dāng)小2 酶的活性中心是一個(gè)三維實(shí)體。破壞酶的空間構(gòu)象對(duì)酶的活性有何影響？3 酶的活性中心位于酶分子表面一個(gè)裂縫（crevice) 內(nèi)。2

4、酶的活性中心是一個(gè)三維實(shí)體。破壞酶的空間構(gòu)象對(duì)酶的活性有4 酶的活性中心是柔性的。4 酶的活性中心是柔性的。5 底物通過(guò)次級(jí)鍵較弱的力結(jié)合到酶上。 次級(jí)鍵：氫鍵、鹽鍵、范德華力和疏水作用力5 底物通過(guò)次級(jí)鍵較弱的力結(jié)合到酶上。四 酶原與酶原的激活酶原 (zymogen)有些酶在細(xì)胞內(nèi)合成或初分泌時(shí)只是酶的無(wú)活性前體，必須經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)母淖儾拍茏兂捎谢钚缘拿福饲绑w物質(zhì)稱為酶原。 酶原的激活在一定條件下，酶原向有活性酶轉(zhuǎn)化的過(guò)程。四 酶原與酶原的激活酶原 (zymogen)酶原的激活 酶原激活的過(guò)程酶 原分子構(gòu)象發(fā)生改變形成或暴露出酶的活性中心 一個(gè)或幾個(gè)特定的肽鍵斷裂，水解掉一個(gè)或幾個(gè)短肽在特定條

5、件下 酶原激活的過(guò)程酶 原分子構(gòu)象發(fā)生改變形成或暴露出酶的活性中賴?yán)i天天天天甘異賴?yán)i天天天天纈組絲SSSS46183甘異纈組絲SSSS腸激酶胰蛋白酶活性中心胰蛋白酶原的激活過(guò)程賴?yán)i天天天天甘異賴?yán)i天天天天纈組絲SSSS46183甘異纈組 酶原激活的生理意義避免細(xì)胞產(chǎn)生的酶對(duì)細(xì)胞進(jìn)行自身消化，并使酶在特定的部位和環(huán)境中發(fā)揮作用，保證體內(nèi)代謝正常進(jìn)行。有的酶原可以視為酶的儲(chǔ)存形式。在需要時(shí)，酶原適時(shí)地轉(zhuǎn)變成有活性的酶，發(fā)揮其催化作用。 酶原激活的生理意義避免細(xì)胞產(chǎn)生的酶對(duì)細(xì)胞進(jìn)行自身消化，并使 第三節(jié) 酶促反應(yīng)的機(jī)理The Mechanism of Enzyme-Catalyzed Reactio

6、n 第三節(jié) 酶促反應(yīng)的機(jī)理Th 催化劑降低了反應(yīng)物分子活化時(shí)所需的能量非催化反應(yīng)和酶催化反應(yīng)活化能的比較Ea，活化能；G，自由能變化 E + S ES E + P k1k2k3酶底物復(fù)合物 催化劑降低了反應(yīng)物非催化反應(yīng)和酶催化反應(yīng)活化能的比較E酶催化高效率的機(jī)理1. 鄰近效應(yīng)(proximity effect)與定向排列(orientation arrange) 鄰近效應(yīng)：指底物和底物之間，酶的催化基團(tuán)和底物的反應(yīng)基團(tuán)需要互相靠近，才能反應(yīng)。 酶催化高效率的機(jī)理1. 鄰近效應(yīng)(proximity eff定向排列: 指酶的催化基團(tuán)與底物的反應(yīng)基團(tuán)之間，或底物的反應(yīng)基團(tuán)之間的正確取向所產(chǎn)生的效應(yīng)。

7、 定向排列: 指酶的催化基團(tuán)與底物的反應(yīng)基團(tuán)之間，2、底物形變(distortion)和誘導(dǎo)契合學(xué)說(shuō)(induced-fit hypothesis)2、底物形變(distortion)和誘導(dǎo)契合學(xué)說(shuō)(indu*誘導(dǎo)契合學(xué)說(shuō)酶與底物相互接近時(shí)，其結(jié)構(gòu)相互誘導(dǎo)、相互變形和相互適應(yīng)，進(jìn)而相互結(jié)合。*誘導(dǎo)契合學(xué)說(shuō)酶與底物相互接近時(shí)，其結(jié)構(gòu)相互誘導(dǎo)、相互變形和3、酸堿催化（acid-base catalysis） 酶活性中心的某些功能基團(tuán)可作為酸或堿向底物提供H+或提供H+受體，相互作用形成過(guò)渡態(tài)中間物，降低活化能。同一種酶常常兼有酸、堿雙重催化功能。3、酸堿催化（acid-base catalysis

8、） 4、共價(jià)催化（covalent catalysis） 共價(jià)催化 親電催化(electrophilic catalysis) 親核催化(nucleophilic catalysis)在催化時(shí)，親核基團(tuán)和親電基團(tuán)分別放出電子或吸取電子并作用于底物的缺電子中心或負(fù)電中心，形成不穩(wěn)定的過(guò)渡態(tài)中間物，降低反應(yīng)的活化能。親電基團(tuán) Mg2+、 Mn2+ （有空軌道）親核基團(tuán) -OH-SH (有孤對(duì)電子)4、共價(jià)催化（covalent catalysis） 共價(jià)催5、酶活性中心的疏水環(huán)境效應(yīng) F=Q1Q2/r2 疏水的氨基酸殘基形成的反應(yīng)口袋提供了非極性的環(huán)境，使極性的離子或離子化的氨基酸殘基在疏水口袋中

9、進(jìn)行催化反應(yīng)。5、酶活性中心的疏水環(huán)境效應(yīng) F=Q1Q2/r2 第四節(jié)酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)Kinetics of Enzyme-Catalyzed Reaction 第四節(jié)概念研究各種因素對(duì)酶促反應(yīng)速度的影響，并加以定量的闡述。影響因素包括有酶濃度、底物濃度、pH、溫度、抑制劑、激活劑等。 研究一種因素的影響時(shí)，其余各因素均恒定。概念 研究一種因素的影響時(shí)，其余各因素均恒定。一、底物濃度對(duì)反應(yīng)速度的影響 E + S ES E + P k1k2k3一、底物濃度對(duì)反應(yīng)速度的影響 E + S ESVVmax當(dāng)?shù)孜餄舛容^低時(shí)反應(yīng)速度與底物濃度成正比；反應(yīng)為一級(jí)反應(yīng)。SVVmax隨著底物濃度的增高反應(yīng)速度不再

10、成正比例加速；反應(yīng)為混合級(jí)反應(yīng)。SVVmax當(dāng)?shù)孜餄舛雀哌_(dá)一定程度反應(yīng)速度不再增加，達(dá)最大速度；反應(yīng)為零級(jí)反應(yīng)。SVVmax當(dāng)?shù)孜餄舛容^低時(shí)反應(yīng)速度與底物濃度成正比；反米氏方程式(Michaelis equation)S：底物濃度V：不同S時(shí)的反應(yīng)速度Vmax：最大反應(yīng)速度(maximum velocity) m：米氏常數(shù)(Michaelis constant) VmaxS Km + S V 米氏方程式(Michaelis equation)S：底穩(wěn)態(tài)法推導(dǎo) 1925年Briggs和Haldame對(duì)米氏方程作了一次重要的修正，提出了恒態(tài)的概念。 所謂穩(wěn)態(tài)是指反應(yīng)進(jìn)行一定時(shí)間后，ES的生成速度和

11、ES的分解速度相等，亦即ES的凈生成速度為零，此時(shí)ES的濃度不再改變，達(dá)到恒態(tài)，也稱穩(wěn)態(tài)。穩(wěn)態(tài)法推導(dǎo) 1925年Briggs和Haldam米曼氏方程式推導(dǎo)基于兩個(gè)假設(shè)：E與S形成ES復(fù)合物的反應(yīng)是快速平衡反應(yīng)，而ES分解為E及P的反應(yīng)為慢反應(yīng)， 因此E +P ES這一步不予考慮。反應(yīng)速度取決于慢反應(yīng)Vk3ES（1） 反應(yīng)中底物是過(guò)量的，盡管一部分底物與酶形成復(fù)合物，但與底物的總濃度相比，可以忽略不計(jì)。 E + S k1k2k3ESE + P米曼氏方程式推導(dǎo)基于兩個(gè)假設(shè)：E + S k1k2k3E推導(dǎo)過(guò)程穩(wěn)態(tài)：是指ES的生成速度與分解速度相等，即 ES恒定。 K1 (EtES) SK2 ES +

12、 K3 ESK2+K3 Km （米氏常數(shù)） K1令：則(2)變?yōu)? (EtES) S Km ES(2)(EtES)SK2+K3ES K1整理得：E + S k1k2k3ESE + P推導(dǎo)過(guò)程穩(wěn)態(tài)：是指ES的生成速度與分解速度相等，即 ES當(dāng)?shù)孜餄舛群芨?，將酶的活性中心全部飽和時(shí)，即EtES，反應(yīng)達(dá)最大速度VmaxK3ESK3Et (5)ES EtSKm + S(3) 整理得:將(5)代入(4)得米氏方程式：VmaxS Km + S V 將(3)代入(1) 得K3EtS Km + S (4) VVk3ES(1)當(dāng)?shù)孜餄舛群芨撸瑢⒚傅幕钚灾行娜匡柡蜁r(shí)，即EtES當(dāng)反應(yīng)速度為最大反應(yīng)速度一半時(shí) K

13、m值的推導(dǎo)KmS Km值等于酶促反應(yīng)速度為最大反應(yīng)速度一半時(shí)的底物濃度，單位是mol/L。2Km + S Vmax VmaxSVmaxVSKmVmax/2 當(dāng)反應(yīng)速度為最大反應(yīng)速度一半時(shí) Km值的推導(dǎo)KmS Km的意義a) Km是酶的特征性常數(shù)之一，與酶的性質(zhì)有關(guān)，與酶的濃度無(wú)關(guān)；b) Km可近似表示酶對(duì)底物的親和力；c) 同一酶對(duì)于不同底物有不同的Km值。 酶底物Km(mmol.L-1)過(guò)氧化氫酶H2O225蔗糖酶蔗糖棉子糖283206-磷酸葡萄糖脫氫酶6-磷酸葡萄糖0.058溶菌酶6-N-乙酰葡萄糖胺0.006Km的意義a) Km是酶的特征性常數(shù)之一，與酶的性質(zhì)有關(guān)，m值與max值的測(cè)定

14、雙倒數(shù)作圖法(double reciprocal plot)，又稱為 林-貝氏(Lineweaver- Burk)作圖法 VmaxS Km+SV = （林貝氏方程） + 1/V=KmVmax 1/Vmax 1/S 兩邊同取倒數(shù) 1/S 1/V -1/Km 1/Vmax 斜率Km /Vmax m值與max值的測(cè)定 雙倒數(shù)作圖法(double 二、酶濃度對(duì)反應(yīng)速度的影響當(dāng)SE，酶可被底物飽和的情況下，反應(yīng)速度與酶濃度成正比。0 V E 酶濃度對(duì)反應(yīng)速度的影響 二、酶濃度對(duì)反應(yīng)速度的影響當(dāng)SE，酶可被底物飽和雙重影響溫度升高，酶促反應(yīng)速度升高；由于酶的本質(zhì)是蛋白質(zhì)，溫度升高，可引起酶的變性，從而反應(yīng)速度降低。 三、溫度對(duì)反應(yīng)速度的影響最適溫度 (optimum temperature)：酶促反應(yīng)速度最快時(shí)