第四章酶

主要內(nèi)容：介紹酶的概念、作用特點和分類、命名，討論酶的結(jié)構(gòu)特征和催化功能以及酶的作用機理，進而討論影響酶作用的主要因素。1精品醫(yī)學(xué)第四章酶主要內(nèi)容：介紹酶的概念、作第一節(jié)酶的一般性質(zhì)一、酶及生物催化劑概念的發(fā)展二、酶作用的特點

極高的催化效率

高度的專一性

易失活

活性可調(diào)控

有的酶需輔助因子三、酶專一性類型四、酶的化學(xué)本質(zhì)2精品醫(yī)學(xué)第一節(jié)酶的一般性質(zhì)一、酶及生物催化劑概念的發(fā)展二、酶及生物催化劑概念的發(fā)展……克隆酶、遺傳修飾酶蛋白質(zhì)工程新酶生物催化劑（Biocatalyst）蛋白質(zhì)類：

Enzyme(天然酶、生物工程酶)核酸類：Ribozyme;Deoxyribozyme模擬生物催化劑3精品醫(yī)學(xué)酶及生物催化劑概念的發(fā)展……克隆酶、遺傳修飾酶蛋白質(zhì)工程新酶

酶專一性類型1結(jié)構(gòu)專一性

概念：酶對所催化的分子（底物，Substrate）化學(xué)結(jié)構(gòu)的特殊要求和選擇

類別：絕對專一性和相對專一性2立體異構(gòu)專一性

概念：酶除了對底物分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)有要求外，對其立體異構(gòu)也有一定的要求

類別：旋光異構(gòu)專一性和幾何異構(gòu)專一性4精品醫(yī)學(xué)酶專一性類型1結(jié)構(gòu)專一性4精品醫(yī)學(xué)絕對專一性和相對專一性

絕對專一性

有的酶對底物的化學(xué)結(jié)構(gòu)要求非常嚴格，只作用于一種底物，不作用于其它任何物質(zhì)。

相對專一性有的酶對底物的化學(xué)結(jié)構(gòu)要求比上述絕對專一性略低一些，它們能作用于一類化合物或一種化學(xué)鍵。1）鍵專一性有的酶只作用于一定的鍵，而對鍵兩端的基團并無嚴格要求。2）基團專一性另一些酶，除要求作用于一定的鍵以外，對鍵兩端的基團還有一定要求，往往是對其中一個基團要求嚴格，對另一個基團則要求不嚴格。5精品醫(yī)學(xué)絕對專一性和相對專一性絕對專一性有的酶消化道內(nèi)幾種蛋白酶的專一性（芳香）（鹼性）（丙）胰凝乳蛋白酶胃蛋白酶彈性蛋白酶羧肽酶胰蛋白酶氨肽酶羧肽酶6精品醫(yī)學(xué)消化道內(nèi)幾種蛋白酶的專一性（芳香）（鹼性）（丙）胰凝乳蛋白酶消化道蛋白酶作用的專一性

7精品醫(yī)學(xué)消化道蛋白酶作用的專一性

7精品醫(yī)學(xué)據(jù)酶分子組成分類單純蛋白質(zhì)酶類結(jié)合蛋白質(zhì)酶類酶蛋白質(zhì)輔助因子金屬離子金屬有機物小分子有機物據(jù)酶蛋白特征分類單體酶寡聚酶多酶復(fù)合體酶的化學(xué)本質(zhì)及類別8精品醫(yī)學(xué)據(jù)酶分子組成分類單純蛋白質(zhì)酶類結(jié)合蛋白質(zhì)酶類酶蛋白質(zhì)輔助因子單純酶結(jié)合酶：全酶=酶蛋白+輔因子輔因子：輔酶和輔基單體酶寡聚酶多酶復(fù)合體第二節(jié)酶的組成和結(jié)構(gòu)特點9精品醫(yī)學(xué)單純酶輔因子：輔酶和輔基第二節(jié)酶的組成和結(jié)構(gòu)特點第三節(jié)酶的分類和命名一、命名：習(xí)慣命名；系統(tǒng)命名二、國際系統(tǒng)分類法及編號

*國際生物化學(xué)會酶學(xué)委員會（EnzymeCommsion）將酶分成六大類：1.氧還原酶類，2.移換酶類，3.水解酶類，4.裂合酶類，5.異構(gòu)酶類，6.合成酶類

*每一種酶有一個編號,如乙醇脫氫酶

EC1.1.1.27

大類亞類亞亞類序號10精品醫(yī)學(xué)第三節(jié)酶的分類和命名一、命名：習(xí)慣命名；系統(tǒng)命酶的活性中心和必需基團

酶分子中直接與底物結(jié)合，并和酶催化作用直接有關(guān)的區(qū)域叫酶的活性中心（activecenter）或活性部位（activesite），參與構(gòu)成酶的活性中心和維持酶的特定構(gòu)象所必需的基團為酶分子的必需基團。實例；胰凝乳蛋白酶（chymotrypsin）

羧肽酶（ribonuclease）第四節(jié)酶的活性中心和專一性11精品醫(yī)學(xué)酶的活性中心和必需基團

酶分子中直接與底AspHisSer胰凝乳蛋白酶的活性中心活性中心重要基團:His57,Asp102,Ser19512精品醫(yī)學(xué)AspHisSer胰凝乳蛋白酶的活性中心活性中心重要基團:為Tyr248為Arg145為Glu270為底物ZnZn羧肽酶活性中心示意圖

13精品醫(yī)學(xué)為Tyr248ZnZn羧肽酶活性中心示意圖

13精品醫(yī)學(xué)

酶作用專一性機理

鎖鑰學(xué)說：將酶的活性中心比喻作鎖孔，底物分子象鑰匙，底物能專一性地插入到酶的活性中心。

誘導(dǎo)契合學(xué)說：酶的活性中心在結(jié)構(gòu)上具柔性，底物接近活性中心時，可誘導(dǎo)酶蛋白構(gòu)象發(fā)生變化，這樣就使使酶活性中心有關(guān)基團正確排列和定向，使之與底物成互補形狀有機的結(jié)合而催化反應(yīng)進行。14精品醫(yī)學(xué)酶作用專一性機理鎖鑰學(xué)說：將酶的活性中心比喻作酶專一性的“鎖鑰學(xué)說”

15精品醫(yī)學(xué)酶專一性的“鎖鑰學(xué)說”

15精品醫(yī)學(xué)酶專一性的“誘導(dǎo)契合學(xué)說”16精品醫(yī)學(xué)酶專一性的“誘導(dǎo)契合學(xué)說”16精品醫(yī)學(xué)

第五節(jié)酶的作用機理

一、

酶催化的中間產(chǎn)物理論二、酶作用專一性機理三、與酶的高效率有關(guān)的主要因素四、胰凝乳蛋白酶反應(yīng)的詳細機制17精品醫(yī)學(xué)第五節(jié)酶的作用機理

一、酶催化的中間產(chǎn)物理論17酶催化的中間產(chǎn)物理論E+SP+EES能量水平反應(yīng)過程GE1E2酶（E）與底物（S）結(jié)合生成不穩(wěn)定的中間物（ES），再分解成產(chǎn)物（P）并釋放出酶，使反應(yīng)沿一個低活化能的途徑進行，降低反應(yīng)所需活化能，所以能加快反應(yīng)速度。18精品醫(yī)學(xué)酶催化的中間產(chǎn)物理論E+SP+EES能量水平反應(yīng)過程G酶的高效率有關(guān)的主要因素

1、鄰近與定向效應(yīng)2、誘導(dǎo)契合與底物扭曲變形3、共價催化4、酸鹼催化5、微環(huán)境影響實例:胰凝乳蛋白酶（

chymotrypsin）19精品醫(yī)學(xué)酶的高效率有關(guān)的主要因素1、鄰近與定向效應(yīng)實例:20精品醫(yī)學(xué)20精品醫(yī)學(xué)酶分子中可作為親核基團和酸鹼催化的功能基團21精品醫(yī)學(xué)酶分子中可作為親核基團和酸鹼催化的功能基團21精品醫(yī)學(xué)胰凝乳蛋白酶分子中催化三聯(lián)體構(gòu)象His57Asp102Ser195Asp102His57Ser195His57102AspSer195A.酶分子中的電荷中繼網(wǎng)B.加上底物后，從Ser轉(zhuǎn)移一個質(zhì)子給His，帶正電荷的咪唑基通過帶負電荷的Asp靜電相互作用被穩(wěn)定Ser195102AspHis57底物22精品醫(yī)學(xué)胰凝乳蛋白酶分子中催化三聯(lián)體構(gòu)象His57Asp102Ser胰凝乳蛋白酶反應(yīng)的詳細機制（1）結(jié)合底物His57質(zhì)子供體形成共價ES復(fù)合物C-N鍵斷裂底物23精品醫(yī)學(xué)胰凝乳蛋白酶反應(yīng)的詳細機制（1）結(jié)合底物His57質(zhì)胰凝乳蛋白酶反應(yīng)的詳細機制（2）羰基產(chǎn)物釋放四面體中間物的瓦解水親核攻擊羧基產(chǎn)物釋放24精品醫(yī)學(xué)胰凝乳蛋白酶反應(yīng)的詳細機制（2）羰基產(chǎn)物釋放四面體中間物的瓦第六節(jié)酶促反應(yīng)動力學(xué)

----影響酶促反應(yīng)速度的因素一、酶促反應(yīng)速度的測定與酶的活力單位二、影響酶反應(yīng)速度的因素25精品醫(yī)學(xué)第六節(jié)酶促反應(yīng)動力學(xué)

--酶促反應(yīng)速度的測定與酶的活力單位

1、酶促反應(yīng)速度的測定初速度的概念2、酶活力3、酶活力的表示方法4、酶活力測定方法：終點法動力學(xué)法

檢測酶含量及存在，很難直接用酶的“量”（質(zhì)量、體積、濃度）來表示，而常用酶催化某一特定反應(yīng)的能力來表示酶量，即用酶的活力表示。

酶催化一定化學(xué)反應(yīng)的能力稱酶活力，酶活力通常以最適條件下酶所催化的化學(xué)反應(yīng)的速度來確定。26精品醫(yī)學(xué)酶促反應(yīng)速度的測定與酶的活力單位

1、酶促反應(yīng)速度的測定酶活力測定方法

終點法:酶反應(yīng)進行到一定時間后終止其反應(yīng)，再用化學(xué)或物理方法測定產(chǎn)物或反應(yīng)物量的變化。

動力學(xué)法:連續(xù)測定反應(yīng)過程中產(chǎn)物\底物或輔酶的變化量，直接測定出酶反應(yīng)的初速度。27精品醫(yī)學(xué)酶活力測定方法

終點法:酶反應(yīng)進行到一定時間

酶活力的表示方法

活力單位（activeunit）

習(xí)慣單位（U）:底物(或產(chǎn)物)變化量/單位時間國際單位（IU）:1μmoL變化量/分鐘Katal（Kat）：1moL變化量/秒比活力=總活力單位總蛋白mg數(shù)=U(或IU)mg蛋白量度酶催化能力大小轉(zhuǎn)換系數(shù)（Kcat）底物（μ

moL）/秒·每個酶分子量度酶純度比活力（specificactivity）量度轉(zhuǎn)換效率28精品醫(yī)學(xué)

酶活力的表示方法

活力單位（activeunit）比影響對酶反應(yīng)速度的因素

2、底物濃度3、pH

（最適pH的概念）4、溫度

（最適溫度的概念）5、激活劑6、抑制劑1、酶濃度當(dāng)S足夠過量，其它條件固定且無不利因素時，v=k[E]29精品醫(yī)學(xué)影響對酶反應(yīng)速度的因素

2、底物濃度1、酶濃度當(dāng)S足夠過量，底物濃度對酶反應(yīng)速度的影響1、酶反應(yīng)速度與底物濃度的關(guān)系曲線（Michaelis—Menten曲線）2、米氏方程的提出及推導(dǎo)3、米氏常數(shù)的意義4、米氏常數(shù)的測定30精品醫(yī)學(xué)底物濃度對酶反應(yīng)速度的影響1、酶反應(yīng)速度與底物濃度的關(guān)系曲線單分子酶促反應(yīng)的米氏方程及Km推導(dǎo)原則：從酶被底物飽和的現(xiàn)象出發(fā)，按照“穩(wěn)態(tài)平衡”假說的設(shè)想進行推導(dǎo)。米氏方程:米氏常數(shù):31精品醫(yī)學(xué)單分子酶促反應(yīng)的米氏方程及Km推導(dǎo)原則：從酶被底物飽和的現(xiàn)象酶反應(yīng)速度與底物濃度的關(guān)系曲線32精品醫(yī)學(xué)酶反應(yīng)速度與底物濃度的關(guān)系曲線32精品醫(yī)學(xué)米氏方程的推導(dǎo)令：將（4）代入（3），則：[ES]生成速度：，[ES]分解速度：即：則：(1)經(jīng)整理得：由于酶促反應(yīng)速度由[ES]決定，即，所以(2)將（2）代入（1）得：(3)當(dāng)酶反應(yīng)體系處于恒態(tài)時：當(dāng)[Et]=[ES]時，(4)所以

33精品醫(yī)學(xué)米氏方程的推導(dǎo)令：將（4）代入（3），則：[ES]生成速度：米氏常數(shù)的意義*

當(dāng)v=Vmax/2時，Km=[S]（Km的單位為濃度單位）*

是酶在一定條件下的特征物理常數(shù)，通過測定Km的數(shù)值，可鑒別酶。*

可近似表示酶和底物親合力，Km愈小，E對S的親合力愈大，Km愈大，E對S的親合力愈小。*在已知Km的情況下，應(yīng)用米氏方程可計算任意[s]時的v，或任何v下的[s]。（用Km的倍數(shù)表示）

練習(xí)題：已知某酶的Km值為0.05mol.L-1，要使此酶所催化的反應(yīng)速度達到最大反應(yīng)速度的80％時底物的濃度應(yīng)為多少？34精品醫(yī)學(xué)米氏常數(shù)的意義*當(dāng)v=Vmax/2時，Km=[S]（K

米氏常數(shù)的測定

基本原則：

將米氏方程變化成相當(dāng)于y=ax+b的直線方程，再用作圖法求出Km。例：雙倒數(shù)作圖法（Lineweaver-Burk法）米氏方程的雙倒數(shù)形式：

1Km11—=——.—+——

vVmax[S]Vmax35精品醫(yī)學(xué)米氏常數(shù)的測定

基本原則：酶動力學(xué)的雙倒數(shù)圖線36精品醫(yī)學(xué)酶動力學(xué)的雙倒數(shù)圖線36精品醫(yī)學(xué)37精品醫(yī)學(xué)37精品醫(yī)學(xué)酶促反應(yīng)初速度的概念斜率=[P]/

t=V（初速度）[P]t38精品醫(yī)學(xué)酶促反應(yīng)初速度的概念斜率=[P]/t=V（初速度）[PpH對酶反應(yīng)速度的影響過酸過鹼導(dǎo)致酶蛋白變性影響底物分子解離狀態(tài)影響酶分子解離狀態(tài)影響酶的活性中心構(gòu)象pH最適pHv39精品醫(yī)學(xué)pH對酶反應(yīng)速度的影響過酸過鹼導(dǎo)致酶蛋白變性pH最適pH40精品醫(yī)學(xué)40精品醫(yī)學(xué)溫度與酶反應(yīng)速度的關(guān)系在達到最適溫度以前，反應(yīng)速度隨溫度升高而加快酶是蛋白質(zhì)，其變性速度亦隨溫度上升而加快酶的最適溫度不是一個固定不變的常數(shù)v溫度41精品醫(yī)學(xué)溫度與酶反應(yīng)速度的關(guān)系在達到最適溫度以前，反應(yīng)速度隨溫度42精品醫(yī)學(xué)42精品醫(yī)學(xué)激活劑對酶作用的影響類別金屬離子：K+、Na+、Mg2+、Cu2+、Mn2+、Zn2+、Se3+、Co2+、Fe2+陰離子：

Cl-、Br-

有機分子還原劑：抗壞血酸、半胱氨酸、谷胱甘肽金屬螯合劑：EDTA凡是能提高酶活性的物質(zhì)，稱為酶的激活劑（activator）43精品醫(yī)學(xué)激活劑對酶作用的影響類別凡是能提高酶活性的物質(zhì)，稱為酶的激活

抑制劑對酶作用的影響

凡是使酶的必需基因或酶的活性部位中的基團的化學(xué)性質(zhì)改變而降低酶活力甚至使酶完全喪失活性的物質(zhì)，叫酶的抑制劑（inhibitor）。

類型：不可逆抑制劑可逆抑制劑

應(yīng)用：研制殺蟲劑、藥物研究酶的作用機理，確定代謝途徑44精品醫(yī)學(xué)抑制劑對酶作用的影響凡是使酶的必需基抑制劑類型和特點

競爭性抑制劑可逆抑制劑

非競爭性抑制劑

非專一性不可逆抑制劑不可逆抑制劑

專一性不可逆抑制劑45精品醫(yī)學(xué)抑制劑類型和特點

+IEIESP+EE+S競爭性抑制作用

實例：磺胺藥物的藥用機理H2N--SO2NH2對氨基苯磺酰胺H2N--COOH對氨基苯甲酸對氨基苯甲酸谷氨酸蝶呤葉酸46精品醫(yī)學(xué)

+EIESP+EE+S競爭性抑制作用實例：磺胺藥物的藥非競爭性抑制作用

+IEI+SESIESP+EE+S+I實例：重金屬離子（Cu2+、Hg2+、Ag+、Pb2+）

金屬絡(luò)合劑（EDTA、F-、CN-、N3-）47精品醫(yī)學(xué)非競爭性抑制作用

+EI+SESIESP+EE+S+實例：反競爭性抑制作用ESIESP+EE+S+I48精品醫(yī)學(xué)反競爭性抑制作用ESIESP+EE+S+48精品醫(yī)學(xué)競爭性抑制作用非競爭性抑制作用競爭性非競爭性抑制作用機理示意圖底物與酶專一性結(jié)合49精品醫(yī)學(xué)競爭性抑制作用非競爭性抑制作用競爭性非競爭性抑制作用機理示意競爭性抑制曲線

50精品醫(yī)學(xué)競爭性抑制曲線

50精品醫(yī)學(xué)非競爭性抑制曲線51精品醫(yī)學(xué)非競爭性抑制曲線51精品醫(yī)學(xué)反競爭性抑制曲線

52精品醫(yī)學(xué)反競爭性抑制曲線

52精品醫(yī)學(xué)53精品醫(yī)學(xué)53精品醫(yī)學(xué)非專一性不可逆抑制劑

抑制劑作用于酶分子中的一類或幾類基團，這些基團中包含了必需基團，因而引起酶失活。類型：54精品醫(yī)學(xué)非專一性不可逆抑制劑

抑制劑作用于酶分子中的專一性不可逆抑制劑

這類抑制劑選擇性很強，它只能專一性地與酶活性中心的某些基團不可逆結(jié)合，引起酶的活性喪失。實例：有機磷殺蟲劑-Ser-OH-Ser-OPO-RO-ROPO-RO-ROX55精品醫(yī)學(xué)專一性不可逆抑制劑

這類抑制劑選擇性很第七節(jié)酶的活力測定和

分離純化

第八節(jié)幾種重要的酶一、別構(gòu)酶及酶的別構(gòu)（變構(gòu)）效應(yīng)二、酶的多種分子形式

同工酶（isoenzyme）三、酶原的激活56精品醫(yī)學(xué)第七節(jié)酶的活力測定和

分離純化

第八酶的別構(gòu)（變構(gòu)）效應(yīng)概念：有些酶分子表面除了具有活性中心外，還存在被稱為調(diào)節(jié)位點（或變構(gòu)位點）的調(diào)節(jié)物特異結(jié)合位點，調(diào)節(jié)物結(jié)合到調(diào)節(jié)位點上引起酶的構(gòu)象發(fā)生變化，導(dǎo)致酶的活性提高或下降，這種現(xiàn)象稱為別構(gòu)效應(yīng)（allostericeffect）,具有上述特點的酶稱別構(gòu)酶（allostericenzyme）。實例：天冬氨酸轉(zhuǎn)氨甲酰酶（anspartatetranscarbamoylase，ATCase）別構(gòu)酶活性調(diào)節(jié)機理：序變模型和齊變模型57精品醫(yī)學(xué)酶的別構(gòu)（變構(gòu)）效應(yīng)概念：有些酶分子表面除了具有活性中心外，58精品醫(yī)學(xué)58精品醫(yī)學(xué)酶的別構(gòu)（變構(gòu)）效應(yīng)示意圖效應(yīng)劑別構(gòu)中心活性中心59精品醫(yī)學(xué)酶的別構(gòu)（變構(gòu)）效應(yīng)示意圖效應(yīng)劑別構(gòu)中心活性中心59精品醫(yī)學(xué)60精品醫(yī)學(xué)60精品醫(yī)學(xué)a--非調(diào)節(jié)酶

b--正協(xié)同別構(gòu)酶的S形曲線

別構(gòu)酶的動力學(xué)曲線

61精品醫(yī)學(xué)a--非調(diào)節(jié)酶別構(gòu)酶的動力學(xué)曲線

61精品醫(yī)學(xué)62精品醫(yī)學(xué)62精品醫(yī)學(xué)血紅蛋白的變構(gòu)效應(yīng)和輸氧功能正協(xié)同效應(yīng)S型曲線63精品醫(yī)學(xué)血紅蛋白的變構(gòu)效應(yīng)和輸氧功能正協(xié)同效應(yīng)63精品醫(yī)學(xué)ATCase的結(jié)構(gòu)及其催化鏈的別構(gòu)過度作用

無催化活性構(gòu)象(T-型)CCCCCC

RRRRRR有催化活性構(gòu)象(R-型)CCCCCCRRRRRRATP（正效應(yīng)劑）CTP（負效應(yīng)劑）64精品醫(yī)學(xué)ATCase的結(jié)構(gòu)及其催化鏈的別構(gòu)過度作用

無催化活性構(gòu)象(別構(gòu)酶的序變模型SSSSSSSSSSSSSS亞基全部處于R型亞基全部處于T型依次序變化65精品醫(yī)學(xué)別構(gòu)酶的序變模型SSSSSSSSSSSSSS亞基全部處于R型別構(gòu)酶的齊變模型SSSSSSSSSST狀態(tài)（對稱亞基）SSSS對稱亞基對稱亞基齊步變化66精品醫(yī)學(xué)別構(gòu)酶的齊變模型SSSSSSSSSST狀態(tài)（對稱亞基）SSS酶的多種分子形式——同工酶

概念：存在于同一種屬或不同種屬，同一個體的不同組織或同一組織、同一細胞，具有不同分子形式但卻能催化相同的化學(xué)反應(yīng)的一組酶，稱之為同工酶（isoenzyme）

類別：原級同工酶；次級同工酶實例：乳酸脫氫酶研究意義：作為遺傳的標(biāo)志；作為臨床診斷指標(biāo)；研究某些代謝調(diào)節(jié)機制67精品醫(yī)學(xué)酶的多種分子形式——同工酶

概念：存在于同一68精品醫(yī)學(xué)68精品醫(yī)學(xué)乳酸脫氫酶同工酶形成示意圖

多肽亞基mRNA四聚體結(jié)構(gòu)基因a

b乳酸脫氫酶同工酶電泳圖譜+–H4MH3M2H2M3HM4點樣線69精品醫(yī)學(xué)乳酸脫氫酶同工酶形成示意圖

多肽亞基mRNA四聚體結(jié)構(gòu)基因a70精品醫(yī)學(xué)70精品醫(yī)學(xué)不同組織中LDH同工酶的電泳圖譜LDH1(H4)LDH2(H3M)LDH3(H2M2)LDH4(HM3)LDH5(M4)心肌腎肝骨骼肌血清-+原點71精品醫(yī)學(xué)不同組織中LDH同工酶的電泳圖譜LDH1(H4)LDH2(H

酶原的激活

在體內(nèi)處于無活性狀態(tài)的酶前身物（酶原，zymogen）在一定條件下被修飾轉(zhuǎn)變成有活性的酶的過程稱酶原的激活。其實質(zhì)是酶原被修飾時形成了正確的分子構(gòu)象和活性中心，由此可見酶分子的特定結(jié)構(gòu)和酶的活性中心的形成是酶分子具有催化活性的基本保證。實例：胰蛋白酶原的激活72精品醫(yī)學(xué)酶原的激活

在體內(nèi)處于無活性狀態(tài)的酶胰蛋白酶原胰蛋白酶六肽腸激酶活性中心胰蛋白酶原的激活示意圖

73精品醫(yī)學(xué)胰蛋白酶原胰蛋白酶六肽腸激酶活性中心胰蛋白酶原的激活示意圖

74精品醫(yī)學(xué)74精品醫(yī)學(xué)問答題1、影響酶促反應(yīng)的因素有哪些？它們是如何影響的？2、試比較酶的競爭性抑制作用與非競爭性抑制作用的異同。3、什么是米氏方程，米氏常數(shù)Km的意義是什么？試求酶反應(yīng)速度達到最大反應(yīng)速度的99％時，所需求的底物濃度（用Km表示）4、什麼是同工酶？為什麼可以用電泳法對同工酶進行分離？同工酶在科學(xué)研究和實踐中有何應(yīng)用？5、舉例說明酶的結(jié)構(gòu)和功能之間的相互關(guān)系。6、稱取25毫克某蛋白酶制劑配成25毫升溶液，取出1毫升該酶液以酪蛋白為底物,用Folin-酚比色法測定酶活力,得知每小時產(chǎn)生1500微克酪氨酸。另取2毫升酶液，用凱式定氮法測得蛋白氮為0.2毫克。若以每分鐘產(chǎn)生1微克酪氨酸的酶量為一個活力單位計算，根據(jù)以上數(shù)據(jù)，求出（1）1毫升酶液中含有的蛋白質(zhì)和酶活力單位數(shù)；（2）該酶制劑的比活力；（3）1克酶制劑的總蛋白含量和酶活力單位數(shù)。名詞解釋活性中心全酶酶原活力單位比活力米氏方程Km誘導(dǎo)契合變構(gòu)效應(yīng)ribozyme輔酶和輔基固定化酶75精品醫(yī)學(xué)問答題1、影響酶促反應(yīng)的因素有哪些？它們是如何影響的？75精第九節(jié)酶工程簡介一、化學(xué)酶工程

天然酶固定化酶

化學(xué)修飾酶人工模擬酶二、生物酶工程克隆酶

突變酶

新酶

將酶學(xué)和工程學(xué)相結(jié)合，產(chǎn)生了酶工程(enzymeengineering)這樣一個新的領(lǐng)域。酶工程主要研究酶的生產(chǎn)、純化、固定化技術(shù)、酶分子結(jié)構(gòu)的修飾和改造以及在工農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥衛(wèi)生和理論研究等方面的應(yīng)用。76精品醫(yī)學(xué)第九節(jié)酶工程簡介一、化學(xué)酶工程將酶學(xué)和工固定化酶

將水溶性酶用物理或化學(xué)方法處理，固定于高分子支持物(或載體)上而成為不溶于水，但仍有酶活性的一種酶制劑形式，稱固定化酶(immobilizedenzyme)。包埋法吸附法共價偶聯(lián)法交聯(lián)法77精品醫(yī)學(xué)固定化酶

將水溶性酶用物理或化學(xué)方法處理，固定于溴化氰亞氨碳酸基偶聯(lián)法OHOHBrCNH2OOOC=N-EO-CO-NH-EOHO-C-NH-ENHOHH2N-E（多羥基載體）O-CONH2OH（惰性）OOC=NH（活潑）O—C—NOH78精品醫(yī)學(xué)溴化氰亞氨碳酸基偶聯(lián)法OHOHBrCNH2OOOC=N-EO戊二醛交聯(lián)法

OHC(CH2)3CHO戊二醛H2N-EN

-HC=N-E-N=CH（CH2）3-CH=N-

E-NCHCH79精品醫(yī)學(xué)戊二醛交聯(lián)法OHC(CH2)3CHO戊二醛H2N-EN-酶的改造和模擬

酶的改造：功能基團的化學(xué)修飾酶酶蛋白側(cè)鏈的化學(xué)修飾酶分子內(nèi)或間的交聯(lián)反應(yīng)酶的模擬：根據(jù)酶作用的原理摸擬酶的活性中心和催化機理，用化學(xué)方法制備結(jié)構(gòu)較簡單,高效、高選擇性、穩(wěn)定性能好的新型催化劑,可以是無機化合物、有機化合物或小肽。80精品醫(yī)學(xué)酶的改造和模擬酶的改造：功能基團的化學(xué)修飾酶80精品醫(yī)學(xué)人工模擬酶-benzyme

環(huán)糊精催化側(cè)鏈催化側(cè)鏈連接到環(huán)糊精上，可模擬胰凝乳蛋白酶環(huán)糊精分子結(jié)構(gòu)環(huán)糊精結(jié)構(gòu)模型81精品醫(yī)學(xué)人工模擬酶-benzyme

環(huán)糊精催化側(cè)鏈催化側(cè)鏈連接到環(huán)生物酶工程示意圖

酶的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)功能新酶分子藍圖選擇性修飾方案突變酶

新酶克隆酶產(chǎn)品效用發(fā)展酶基因遺傳設(shè)計遺傳修飾DNA重組技術(shù)DNA重組技術(shù)82精品醫(yī)學(xué)生物酶工程示意圖

酶的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)功能新酶分子藍圖選擇性修飾方第五章維生素和輔酶第一節(jié)

維生素簡介

維生素及其與輔酶的關(guān)系

維生素（vitamin）——維持機體正常生命活動不可缺少的一類小分子有機化合物，人和動物不能合成它們，必須從食物中攝取。維生素可分為脂溶性（A，D，K，E）和水溶性兩大類。當(dāng)人體缺乏某種維生素時，則相應(yīng)代謝受阻，出現(xiàn)維生素缺乏癥。多數(shù)水溶性維生素作為輔酶的主要成分，或本身就是輔酶參與體內(nèi)代謝過程。83精品醫(yī)學(xué)第五章維生素和輔酶第一節(jié)維84精品醫(yī)學(xué)84精品醫(yī)學(xué)重要的水溶性維生素及相應(yīng)輔酶1維生素pp：尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD+）尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADP+）2維生素B2：黃素單核苷酸（FMN）黃素腺嘌呤二核苷酸（FAD）3維生素B1：焦磷酸硫胺素（TTP）4泛酸：輔酶A（CoA）5

維生素B6：磷酸吡哆醛、磷酸吡哆胺6

葉酸：四氫葉酸（FH4）7生物素8維生素C9硫辛酸10維生素B1285精品醫(yī)學(xué)重要的水溶性維生素及相應(yīng)輔酶1維生素pp：尼克酰主要可溶性維生素和相應(yīng)輔酶

維生素輔酶功能1.B1(硫胺素)TPPα-酮酸氧化脫羧2.B2(核黃素)FMN、FAD氫載體3.PP[尼克酸（酰胺）]

NAD+、NADP+氫載體4.泛酸（遍多酸）CoASH?；d體5.B6

[吡哆醇（醛、酸）]磷酸吡哆醇（醛）轉(zhuǎn)氨、脫羧、消旋6.葉酸FH4(THFA)一碳基團載體7.生物素羧化輔酶8.C（抗壞血酸）氧化還原作用硫辛酸?；d體、氫載體B12（氰鈷氨素）變位酶輔酶一碳基團載體86精品醫(yī)學(xué)主要可溶性維生素和相應(yīng)輔酶

維生素維生素B1和焦磷酸硫胺素（TTP）第二節(jié)重要的水溶性維生素87精品醫(yī)學(xué)維生素B1和焦磷酸硫胺素（TTP）第二節(jié)重要的水溶性維生88精品醫(yī)學(xué)88精品醫(yī)學(xué)89精品醫(yī)學(xué)89精品醫(yī)學(xué)90精品醫(yī)學(xué)90精品醫(yī)學(xué)VB2和核黃素（VB2)核黃素(維生素B2)由核糖醇和6，7-二甲基異咯嗪兩部分組成。缺乏時組織呼吸減弱，代謝強度降低。主要癥狀為口腔發(fā)炎，舌炎、角膜炎、皮炎等。91精品醫(yī)學(xué)VB2和核黃素（VB2)核黃素(維生素B2)由核糖醇和6，7核黃素和FAD和FMNFAD(黃素-腺嘌呤二核苷酸)和FMN(黃素單核苷酸)是核黃素(維生素B2)的衍生物，功能：在脫氫酶催化的氧化-還原反應(yīng)中，起著電子和質(zhì)子的傳遞體作用。92精品醫(yī)學(xué)核黃素和FAD和FMNFAD(黃素-腺嘌呤二核苷酸)和FM93精品醫(yī)學(xué)93精品醫(yī)學(xué)FMN+2HFMNH2FAD+2HFADH2黃素單核苷酸（FMN）.黃素腺嘌呤二核苷（FAD）的功能：94精品醫(yī)學(xué)FMN+2HFMNH2FAD+95精品醫(yī)學(xué)95精品醫(yī)學(xué)泛酸和輔酶A（CoA）96精品醫(yī)學(xué)泛酸和輔酶A（CoA）96精品醫(yī)學(xué)97精品醫(yī)學(xué)97精品醫(yī)學(xué)98精品醫(yī)學(xué)98精品醫(yī)學(xué)維生素PP

煙酸和煙酰胺（尼克酰胺），在體內(nèi)轉(zhuǎn)變?yōu)檩o酶I和輔酶II。能維持神經(jīng)組織的健康。缺乏時表現(xiàn)出神經(jīng)營養(yǎng)障礙，出現(xiàn)皮炎。99精品醫(yī)學(xué)維生素PP煙酸和煙酰胺（尼克酰胺），在體內(nèi)轉(zhuǎn)變?yōu)檩o酶I和輔維生素PP和NAD+

和NADP+

NAD+(煙酰胺-腺嘌呤二核苷酸，又稱為輔酶I)和NADP+(煙酰胺-腺嘌呤磷酸二核苷酸,又稱為輔酶II)是維生素?zé)燉０返难苌铮δ埽菏嵌喾N重要脫氫酶的輔酶。100精品醫(yī)學(xué)維生素PP和NAD+和NADP+NAD+(煙酰胺-腺嘌RAMPNAD+:

R=HNADP+:R=PO2H2尼克酰胺核苷酸維生素pp和尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸（磷酸）NAD(P)+

NAD(P)H+H+NAD(P)++2H101精品醫(yī)學(xué)RAMPNAD+:R=H尼克酰胺核苷酸維生素pp和102精品醫(yī)學(xué)102精品醫(yī)學(xué)103精品醫(yī)學(xué)103精品醫(yī)學(xué)維生素B6和磷酸吡哆醛、磷酸吡哆胺

104精品醫(yī)學(xué)維生素B6和磷酸吡哆醛、磷酸吡哆胺

104精品醫(yī)學(xué)吡哆素和磷酸吡哆素磷酸吡哆素主要包括磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺。它的磷酸吡多素是轉(zhuǎn)氨酶的輔酶，轉(zhuǎn)氨酶通過磷酸吡多醛和磷酸吡多胺的相互轉(zhuǎn)換，起轉(zhuǎn)移氨基的作用。105精品醫(yī)學(xué)吡哆素和磷酸吡哆素磷酸吡哆素主要包括磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺。106精品醫(yī)學(xué)106精品醫(yī)學(xué)生物素生物素是羧化酶的輔酶，它本身就是一種B族維生素B7。生物素的功能是作為CO2的遞體，在生物合成中起傳遞和攜帶CO2的作用。107精品醫(yī)學(xué)生物素生物素是羧化酶的輔酶，它本身就是一種B族維生素B7。生108精品醫(yī)學(xué)108精品醫(yī)學(xué)(4)葉酸和四氫葉酸(FH4或THFA)四氫葉酸是合成酶的輔酶，其前體是葉酸(又稱為蝶酰谷氨酸，維生素B11)。四氫葉酸的主要作用是作為一碳基團，如-CH3,-CH2-,-CHO等的載體，參與多種生物合成過程。一、水溶性維生素與輔酶109精品醫(yī)學(xué)(4)葉酸和四氫葉酸(FH4或THFA)四氫葉酸是合成酶的葉酸和四氫葉酸（FH4）

葉酸四氫葉酸HH105對氨基苯甲酸谷氨酸蝶呤110精品醫(yī)學(xué)葉酸和四氫葉酸（FH4）

葉酸四氫葉酸HH105對氨基苯甲111精品醫(yī)學(xué)111精品醫(yī)學(xué)112精品醫(yī)學(xué)112精品醫(yī)學(xué)維生素B12B12輔酶維生素B12又稱為鈷胺素。維生素B12分子中與Co+相連的CN基被5’-脫氧腺苷所取代，形成維生素B12輔酶。維生素B12輔酶的主要功能是作為變位酶的輔酶，催化底物分子內(nèi)基團(主要為甲基)的變位反應(yīng)。113精品醫(yī)學(xué)維生素B12B12輔酶維生素B12又稱為鈷胺素。維生素維生素B12114精品醫(yī)學(xué)維生素B12114精品醫(yī)學(xué)115精品醫(yī)學(xué)115精品醫(yī)學(xué)硫辛酸硫辛酸是6,8-二硫辛酸，有兩種形式，即硫辛酸（氧化型）和二氫硫辛酸（還原型）.是氫和?；d體116精品醫(yī)學(xué)硫辛酸硫辛酸是6,8-二硫辛酸，有兩種形式，即硫辛酸（氧化型硫辛酸氧化型硫辛酸還原型硫辛酸117精品醫(yī)學(xué)硫辛酸氧化型硫辛酸還原型硫辛酸117精品醫(yī)學(xué)118精品醫(yī)學(xué)118精品醫(yī)學(xué)維生素C在體內(nèi)參與氧化還原反應(yīng)，羥化反應(yīng)。人體不能合成。119精品醫(yī)學(xué)維生素C在體內(nèi)參與氧化還原反應(yīng)，羥化反應(yīng)。人體不能合成。11120精品醫(yī)學(xué)120精品醫(yī)學(xué)121精品醫(yī)學(xué)121精品醫(yī)學(xué)第三節(jié)、脂溶性維生素維生素A,D,E,K均溶于脂類溶劑，不溶于水，在食物中通常與脂肪一起存在，吸收它們，需要脂肪和膽汁酸。122精品醫(yī)學(xué)第三節(jié)、脂溶性維生素維生素A,D,E,K均溶于脂類溶劑，不溶1，維生素A維生素A分A1,A2兩種，是不飽和一元醇類。維生素A1又稱為視黃醇，A2稱為脫氫視黃醇。123精品醫(yī)學(xué)1，維生素A維生素A分A1,A2兩種，是不飽和一元醇類。維124精品醫(yī)學(xué)124精品醫(yī)學(xué)2,維生素D維生素D是固醇類化合物，主要有D2,D3,D4,D5。其中D2,D3活性最高。125精品醫(yī)學(xué)2,維生素D維生素D是固醇類化合物，主要有D2,D3,D4126精品醫(yī)學(xué)126精品醫(yī)學(xué)127精品醫(yī)學(xué)127精品醫(yī)學(xué)3，維生素E又叫做生育酚，目前發(fā)現(xiàn)的有6種，其中，，，四種有生理活性。128精品醫(yī)學(xué)3，維生素E又叫做生育酚，目前發(fā)現(xiàn)的有6種，其中，，，129精品醫(yī)學(xué)129精品醫(yī)學(xué)4，維生素K維生素K有3種，K1,K2,K3。其中K3是人工合成的。維生素K是2-甲基萘醌的衍生物。130精品醫(yī)學(xué)4，維生素K維生素K有3種，K1,K2,K3。其中K3是人工131精品醫(yī)學(xué)131精品醫(yī)學(xué)第四章酶

主要內(nèi)容：介紹酶的概念、作用特點和分類、命名，討論酶的結(jié)構(gòu)特征和催化功能以及酶的作用機理，進而討論影響酶作用的主要因素。132精品醫(yī)學(xué)第四章酶主要內(nèi)容：介紹酶的概念、作第一節(jié)酶的一般性質(zhì)一、酶及生物催化劑概念的發(fā)展二、酶作用的特點

極高的催化效率

高度的專一性

易失活

活性可調(diào)控

有的酶需輔助因子三、酶專一性類型四、酶的化學(xué)本質(zhì)133精品醫(yī)學(xué)第一節(jié)酶的一般性質(zhì)一、酶及生物催化劑概念的發(fā)展二、酶及生物催化劑概念的發(fā)展……克隆酶、遺傳修飾酶蛋白質(zhì)工程新酶生物催化劑（Biocatalyst）蛋白質(zhì)類：

Enzyme(天然酶、生物工程酶)核酸類：Ribozyme;Deoxyribozyme模擬生物催化劑134精品醫(yī)學(xué)酶及生物催化劑概念的發(fā)展……克隆酶、遺傳修飾酶蛋白質(zhì)工程新酶

酶專一性類型1結(jié)構(gòu)專一性

概念：酶對所催化的分子（底物，Substrate）化學(xué)結(jié)構(gòu)的特殊要求和選擇

類別：絕對專一性和相對專一性2立體異構(gòu)專一性

概念：酶除了對底物分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)有要求外，對其立體異構(gòu)也有一定的要求

類別：旋光異構(gòu)專一性和幾何異構(gòu)專一性135精品醫(yī)學(xué)酶專一性類型1結(jié)構(gòu)專一性4精品醫(yī)學(xué)絕對專一性和相對專一性

絕對專一性

有的酶對底物的化學(xué)結(jié)構(gòu)要求非常嚴格，只作用于一種底物，不作用于其它任何物質(zhì)。

相對專一性有的酶對底物的化學(xué)結(jié)構(gòu)要求比上述絕對專一性略低一些，它們能作用于一類化合物或一種化學(xué)鍵。1）鍵專一性有的酶只作用于一定的鍵，而對鍵兩端的基團并無嚴格要求。2）基團專一性另一些酶，除要求作用于一定的鍵以外，對鍵兩端的基團還有一定要求，往往是對其中一個基團要求嚴格，對另一個基團則要求不嚴格。136精品醫(yī)學(xué)絕對專一性和相對專一性絕對專一性有的酶消化道內(nèi)幾種蛋白酶的專一性（芳香）（鹼性）（丙）胰凝乳蛋白酶胃蛋白酶彈性蛋白酶羧肽酶胰蛋白酶氨肽酶羧肽酶137精品醫(yī)學(xué)消化道內(nèi)幾種蛋白酶的專一性（芳香）（鹼性）（丙）胰凝乳蛋白酶消化道蛋白酶作用的專一性

138精品醫(yī)學(xué)消化道蛋白酶作用的專一性

7精品醫(yī)學(xué)據(jù)酶分子組成分類單純蛋白質(zhì)酶類結(jié)合蛋白質(zhì)酶類酶蛋白質(zhì)輔助因子金屬離子金屬有機物小分子有機物據(jù)酶蛋白特征分類單體酶寡聚酶多酶復(fù)合體酶的化學(xué)本質(zhì)及類別139精品醫(yī)學(xué)據(jù)酶分子組成分類單純蛋白質(zhì)酶類結(jié)合蛋白質(zhì)酶類酶蛋白質(zhì)輔助因子單純酶結(jié)合酶：全酶=酶蛋白+輔因子輔因子：輔酶和輔基單體酶寡聚酶多酶復(fù)合體第二節(jié)酶的組成和結(jié)構(gòu)特點140精品醫(yī)學(xué)單純酶輔因子：輔酶和輔基第二節(jié)酶的組成和結(jié)構(gòu)特點第三節(jié)酶的分類和命名一、命名：習(xí)慣命名；系統(tǒng)命名二、國際系統(tǒng)分類法及編號

*國際生物化學(xué)會酶學(xué)委員會（EnzymeCommsion）將酶分成六大類：1.氧還原酶類，2.移換酶類，3.水解酶類，4.裂合酶類，5.異構(gòu)酶類，6.合成酶類

*每一種酶有一個編號,如乙醇脫氫酶

EC1.1.1.27

大類亞類亞亞類序號141精品醫(yī)學(xué)第三節(jié)酶的分類和命名一、命名：習(xí)慣命名；系統(tǒng)命酶的活性中心和必需基團

酶分子中直接與底物結(jié)合，并和酶催化作用直接有關(guān)的區(qū)域叫酶的活性中心（activecenter）或活性部位（activesite），參與構(gòu)成酶的活性中心和維持酶的特定構(gòu)象所必需的基團為酶分子的必需基團。實例；胰凝乳蛋白酶（chymotrypsin）

羧肽酶（ribonuclease）第四節(jié)酶的活性中心和專一性142精品醫(yī)學(xué)酶的活性中心和必需基團

酶分子中直接與底AspHisSer胰凝乳蛋白酶的活性中心活性中心重要基團:His57,Asp102,Ser195143精品醫(yī)學(xué)AspHisSer胰凝乳蛋白酶的活性中心活性中心重要基團:為Tyr248為Arg145為Glu270為底物ZnZn羧肽酶活性中心示意圖

144精品醫(yī)學(xué)為Tyr248ZnZn羧肽酶活性中心示意圖

13精品醫(yī)學(xué)

酶作用專一性機理

鎖鑰學(xué)說：將酶的活性中心比喻作鎖孔，底物分子象鑰匙，底物能專一性地插入到酶的活性中心。

誘導(dǎo)契合學(xué)說：酶的活性中心在結(jié)構(gòu)上具柔性，底物接近活性中心時，可誘導(dǎo)酶蛋白構(gòu)象發(fā)生變化，這樣就使使酶活性中心有關(guān)基團正確排列和定向，使之與底物成互補形狀有機的結(jié)合而催化反應(yīng)進行。145精品醫(yī)學(xué)酶作用專一性機理鎖鑰學(xué)說：將酶的活性中心比喻作酶專一性的“鎖鑰學(xué)說”

146精品醫(yī)學(xué)酶專一性的“鎖鑰學(xué)說”

15精品醫(yī)學(xué)酶專一性的“誘導(dǎo)契合學(xué)說”147精品醫(yī)學(xué)酶專一性的“誘導(dǎo)契合學(xué)說”16精品醫(yī)學(xué)

第五節(jié)酶的作用機理

一、

酶催化的中間產(chǎn)物理論二、酶作用專一性機理三、與酶的高效率有關(guān)的主要因素四、胰凝乳蛋白酶反應(yīng)的詳細機制148精品醫(yī)學(xué)第五節(jié)酶的作用機理

一、酶催化的中間產(chǎn)物理論17酶催化的中間產(chǎn)物理論E+SP+EES能量水平反應(yīng)過程GE1E2酶（E）與底物（S）結(jié)合生成不穩(wěn)定的中間物（ES），再分解成產(chǎn)物（P）并釋放出酶，使反應(yīng)沿一個低活化能的途徑進行，降低反應(yīng)所需活化能，所以能加快反應(yīng)速度。149精品醫(yī)學(xué)酶催化的中間產(chǎn)物理論E+SP+EES能量水平反應(yīng)過程G酶的高效率有關(guān)的主要因素

1、鄰近與定向效應(yīng)2、誘導(dǎo)契合與底物扭曲變形3、共價催化4、酸鹼催化5、微環(huán)境影響實例:胰凝乳蛋白酶（

chymotrypsin）150精品醫(yī)學(xué)酶的高效率有關(guān)的主要因素1、鄰近與定向效應(yīng)實例:151精品醫(yī)學(xué)20精品醫(yī)學(xué)酶分子中可作為親核基團和酸鹼催化的功能基團152精品醫(yī)學(xué)酶分子中可作為親核基團和酸鹼催化的功能基團21精品醫(yī)學(xué)胰凝乳蛋白酶分子中催化三聯(lián)體構(gòu)象His57Asp102Ser195Asp102His57Ser195His57102AspSer195A.酶分子中的電荷中繼網(wǎng)B.加上底物后，從Ser轉(zhuǎn)移一個質(zhì)子給His，帶正電荷的咪唑基通過帶負電荷的Asp靜電相互作用被穩(wěn)定Ser195102AspHis57底物153精品醫(yī)學(xué)胰凝乳蛋白酶分子中催化三聯(lián)體構(gòu)象His57Asp102Ser胰凝乳蛋白酶反應(yīng)的詳細機制（1）結(jié)合底物His57質(zhì)子供體形成共價ES復(fù)合物C-N鍵斷裂底物154精品醫(yī)學(xué)胰凝乳蛋白酶反應(yīng)的詳細機制（1）結(jié)合底物His57質(zhì)胰凝乳蛋白酶反應(yīng)的詳細機制（2）羰基產(chǎn)物釋放四面體中間物的瓦解水親核攻擊羧基產(chǎn)物釋放155精品醫(yī)學(xué)胰凝乳蛋白酶反應(yīng)的詳細機制（2）羰基產(chǎn)物釋放四面體中間物的瓦第六節(jié)酶促反應(yīng)動力學(xué)

----影響酶促反應(yīng)速度的因素一、酶促反應(yīng)速度的測定與酶的活力單位二、影響酶反應(yīng)速度的因素156精品醫(yī)學(xué)第六節(jié)酶促反應(yīng)動力學(xué)

--酶促反應(yīng)速度的測定與酶的活力單位

1、酶促反應(yīng)速度的測定初速度的概念2、酶活力3、酶活力的表示方法4、酶活力測定方法：終點法動力學(xué)法

檢測酶含量及存在，很難直接用酶的“量”（質(zhì)量、體積、濃度）來表示，而常用酶催化某一特定反應(yīng)的能力來表示酶量，即用酶的活力表示。

酶催化一定化學(xué)反應(yīng)的能力稱酶活力，酶活力通常以最適條件下酶所催化的化學(xué)反應(yīng)的速度來確定。157精品醫(yī)學(xué)酶促反應(yīng)速度的測定與酶的活力單位

1、酶促反應(yīng)速度的測定酶活力測定方法

終點法:酶反應(yīng)進行到一定時間后終止其反應(yīng)，再用化學(xué)或物理方法測定產(chǎn)物或反應(yīng)物量的變化。

動力學(xué)法:連續(xù)測定反應(yīng)過程中產(chǎn)物\底物或輔酶的變化量，直接測定出酶反應(yīng)的初速度。158精品醫(yī)學(xué)酶活力測定方法

終點法:酶反應(yīng)進行到一定時間

酶活力的表示方法

活力單位（activeunit）

習(xí)慣單位（U）:底物(或產(chǎn)物)變化量/單位時間國際單位（IU）:1μmoL變化量/分鐘Katal（Kat）：1moL變化量/秒比活力=總活力單位總蛋白mg數(shù)=U(或IU)mg蛋白量度酶催化能力大小轉(zhuǎn)換系數(shù)（Kcat）底物（μ

moL）/秒·每個酶分子量度酶純度比活力（specificactivity）量度轉(zhuǎn)換效率159精品醫(yī)學(xué)

酶活力的表示方法

活力單位（activeunit）比影響對酶反應(yīng)速度的因素

2、底物濃度3、pH

（最適pH的概念）4、溫度

（最適溫度的概念）5、激活劑6、抑制劑1、酶濃度當(dāng)S足夠過量，其它條件固定且無不利因素時，v=k[E]160精品醫(yī)學(xué)影響對酶反應(yīng)速度的因素

2、底物濃度1、酶濃度當(dāng)S足夠過量，底物濃度對酶反應(yīng)速度的影響1、酶反應(yīng)速度與底物濃度的關(guān)系曲線（Michaelis—Menten曲線）2、米氏方程的提出及推導(dǎo)3、米氏常數(shù)的意義4、米氏常數(shù)的測定161精品醫(yī)學(xué)底物濃度對酶反應(yīng)速度的影響1、酶反應(yīng)速度與底物濃度的關(guān)系曲線單分子酶促反應(yīng)的米氏方程及Km推導(dǎo)原則：從酶被底物飽和的現(xiàn)象出發(fā)，按照“穩(wěn)態(tài)平衡”假說的設(shè)想進行推導(dǎo)。米氏方程:米氏常數(shù):162精品醫(yī)學(xué)單分子酶促反應(yīng)的米氏方程及Km推導(dǎo)原則：從酶被底物飽和的現(xiàn)象酶反應(yīng)速度與底物濃度的關(guān)系曲線163精品醫(yī)學(xué)酶反應(yīng)速度與底物濃度的關(guān)系曲線32精品醫(yī)學(xué)米氏方程的推導(dǎo)令：將（4）代入（3），則：[ES]生成速度：，[ES]分解速度：即：則：(1)經(jīng)整理得：由于酶促反應(yīng)速度由[ES]決定，即，所以(2)將（2）代入（1）得：(3)當(dāng)酶反應(yīng)體系處于恒態(tài)時：當(dāng)[Et]=[ES]時，(4)所以

164精品醫(yī)學(xué)米氏方程的推導(dǎo)令：將（4）代入（3），則：[ES]生成速度：米氏常數(shù)的意義*

當(dāng)v=Vmax/2時，Km=[S]（Km的單位為濃度單位）*

是酶在一定條件下的特征物理常數(shù)，通過測定Km的數(shù)值，可鑒別酶。*

可近似表示酶和底物親合力，Km愈小，E對S的親合力愈大，Km愈大，E對S的親合力愈小。*在已知Km的情況下，應(yīng)用米氏方程可計算任意[s]時的v，或任何v下的[s]。（用Km的倍數(shù)表示）

練習(xí)題：已知某酶的Km值為0.05mol.L-1，要使此酶所催化的反應(yīng)速度達到最大反應(yīng)速度的80％時底物的濃度應(yīng)為多少？165精品醫(yī)學(xué)米氏常數(shù)的意義*當(dāng)v=Vmax/2時，Km=[S]（K

米氏常數(shù)的測定

基本原則：

將米氏方程變化成相當(dāng)于y=ax+b的直線方程，再用作圖法求出Km。例：雙倒數(shù)作圖法（Lineweaver-Burk法）米氏方程的雙倒數(shù)形式：

1Km11—=——.—+——

vVmax[S]Vmax166精品醫(yī)學(xué)米氏常數(shù)的測定

基本原則：酶動力學(xué)的雙倒數(shù)圖線167精品醫(yī)學(xué)酶動力學(xué)的雙倒數(shù)圖線36精品醫(yī)學(xué)168精品醫(yī)學(xué)37精品醫(yī)學(xué)酶促反應(yīng)初速度的概念斜率=[P]/

t=V（初速度）[P]t169精品醫(yī)學(xué)酶促反應(yīng)初速度的概念斜率=[P]/t=V（初速度）[PpH對酶反應(yīng)速度的影響過酸過鹼導(dǎo)致酶蛋白變性影響底物分子解離狀態(tài)影響酶分子解離狀態(tài)影響酶的活性中心構(gòu)象pH最適pHv170精品醫(yī)學(xué)pH對酶反應(yīng)速度的影響過酸過鹼導(dǎo)致酶蛋白變性pH最適pH171精品醫(yī)學(xué)40精品醫(yī)學(xué)溫度與酶反應(yīng)速度的關(guān)系在達到最適溫度以前，反應(yīng)速度隨溫度升高而加快酶是蛋白質(zhì)，其變性速度亦隨溫度上升而加快酶的最適溫度不是一個固定不變的常數(shù)v溫度172精品醫(yī)學(xué)溫度與酶反應(yīng)速度的關(guān)系在達到最適溫度以前，反應(yīng)速度隨溫度173精品醫(yī)學(xué)42精品醫(yī)學(xué)激活劑對酶作用的影響類別金屬離子：K+、Na+、Mg2+、Cu2+、Mn2+、Zn2+、Se3+、Co2+、Fe2+陰離子：

Cl-、Br-

有機分子還原劑：抗壞血酸、半胱氨酸、谷胱甘肽金屬螯合劑：EDTA凡是能提高酶活性的物質(zhì)，稱為酶的激活劑（activator）174精品醫(yī)學(xué)激活劑對酶作用的影響類別凡是能提高酶活性的物質(zhì)，稱為酶的激活

抑制劑對酶作用的影響

凡是使酶的必需基因或酶的活性部位中的基團的化學(xué)性質(zhì)改變而降低酶活力甚至使酶完全喪失活性的物質(zhì)，叫酶的抑制劑（inhibitor）。

類型：不可逆抑制劑可逆抑制劑

應(yīng)用：研制殺蟲劑、藥物研究酶的作用機理，確定代謝途徑175精品醫(yī)學(xué)抑制劑對酶作用的影響凡是使酶的必需基抑制劑類型和特點

競爭性抑制劑可逆抑制劑

非競爭性抑制劑

非專一性不可逆抑制劑不可逆抑制劑

專一性不可逆抑制劑176精品醫(yī)學(xué)抑制劑類型和特點

+IEIESP+EE+S競爭性抑制作用

實例：磺胺藥物的藥用機理H2N--SO2NH2對氨基苯磺酰胺H2N--COOH對氨基苯甲酸對氨基苯甲酸谷氨酸蝶呤葉酸177精品醫(yī)學(xué)

+EIESP+EE+S競爭性抑制作用實例：磺胺藥物的藥非競爭性抑制作用

+IEI+SESIESP+EE+S+I實例：重金屬離子（Cu2+、Hg2+、Ag+、Pb2+）

金屬絡(luò)合劑（EDTA、F-、CN-、N3-）178精品醫(yī)學(xué)非競爭性抑制作用

+EI+SESIESP+EE+S+實例：反競爭性抑制作用ESIESP+EE+S+I179精品醫(yī)學(xué)反競爭性抑制作用ESIESP+EE+S+48精品醫(yī)學(xué)競爭性抑制作用非競爭性抑制作用競爭性非競爭性抑制作用機理示意圖底物與酶專一性結(jié)合180精品醫(yī)學(xué)競爭性抑制作用非競爭性抑制作用競爭性非競爭性抑制作用機理示意競爭性抑制曲線

181精品醫(yī)學(xué)競爭性抑制曲線

50精品醫(yī)學(xué)非競爭性抑制曲線182精品醫(yī)學(xué)非競爭性抑制曲線51精品醫(yī)學(xué)反競爭性抑制曲線

183精品醫(yī)學(xué)反競爭性抑制曲線

52精品醫(yī)學(xué)184精品醫(yī)學(xué)53精品醫(yī)學(xué)非專一性不可逆抑制劑

抑制劑作用于酶分子中的一類或幾類基團，這些基團中包含了必需基團，因而引起酶失活。類型：185精品醫(yī)學(xué)非專一性不可逆抑制劑

抑制劑作用于酶分子中的專一性不可逆抑制劑

這類抑制劑選擇性很強，它只能專一性地與酶活性中心的某些基團不可逆結(jié)合，引起酶的活性喪失。實例：有機磷殺蟲劑-Ser-OH-Ser-OPO-RO-ROPO-RO-ROX186精品醫(yī)學(xué)專一性不可逆抑制劑

這類抑制劑選擇性很第七節(jié)酶的活力測定和

分離純化

第八節(jié)幾種重要的酶一、別構(gòu)酶及酶的別構(gòu)（變構(gòu)）效應(yīng)二、酶的多種分子形式

同工酶（isoenzyme）三、酶原的激活187精品醫(yī)學(xué)第七節(jié)酶的活力測定和

分離純化

第八酶的別構(gòu)（變構(gòu)）效應(yīng)概念：有些酶分子表面除了具有活性中心外，還存在被稱為調(diào)節(jié)位點（或變構(gòu)位點）的調(diào)節(jié)物特異結(jié)合位點，調(diào)節(jié)物結(jié)合到調(diào)節(jié)位點上引起酶的構(gòu)象發(fā)生變化，導(dǎo)致酶的活性提高或下降，這種現(xiàn)象稱為別構(gòu)效應(yīng)（allostericeffect）,具有上述特點的酶稱別構(gòu)酶（allostericenzyme）。實例：天冬氨酸轉(zhuǎn)氨甲酰酶（anspartatetranscarbamoylase，ATCase）別構(gòu)酶活性調(diào)節(jié)機理：序變模型和齊變模型188精品醫(yī)學(xué)酶的別構(gòu)（變構(gòu)）效應(yīng)概念：有些酶分子表面除了具有活性中心外，189精品醫(yī)學(xué)58精品醫(yī)學(xué)酶的別構(gòu)（變構(gòu)）效應(yīng)示意圖效應(yīng)劑別構(gòu)中心活性中心190精品醫(yī)學(xué)酶的別構(gòu)（變構(gòu)）效應(yīng)示意圖效應(yīng)劑別構(gòu)中心活性中心59精品醫(yī)學(xué)191精品醫(yī)學(xué)60精品醫(yī)學(xué)a--非調(diào)節(jié)酶

b--正協(xié)同別構(gòu)酶的S形曲線

別構(gòu)酶的動力學(xué)曲線

192精品醫(yī)學(xué)a--非調(diào)節(jié)酶別構(gòu)酶的動力學(xué)曲線

61精品醫(yī)學(xué)193精品醫(yī)學(xué)62精品醫(yī)學(xué)血紅蛋白的變構(gòu)效應(yīng)和輸氧功能正協(xié)同效應(yīng)S型曲線194精品醫(yī)學(xué)血紅蛋白的變構(gòu)效應(yīng)和輸氧功能正協(xié)同效應(yīng)63精品醫(yī)學(xué)ATCase的結(jié)構(gòu)及其催化鏈的別構(gòu)過度作用

無催化活性構(gòu)象(T-型)CCCCCC

RRRRRR有催化活性構(gòu)象(R-型)CCCCCCRRRRRRATP（正效應(yīng)劑）CTP（負效應(yīng)劑）195精品醫(yī)學(xué)ATCase的結(jié)構(gòu)及其催化鏈的別構(gòu)過度作用

無催化活性構(gòu)象(別構(gòu)酶的序變模型SSSSSSSSSSSSSS亞基全部處于R型亞基全部處于T型依次序變化196精品醫(yī)學(xué)別構(gòu)酶的序變模型SSSSSSSSSSSSSS亞基全部處于R型別構(gòu)酶的齊變模型SSSSSSSSSST狀態(tài)（對稱亞基）SSSS對稱亞基對稱亞基齊步變化197精品醫(yī)學(xué)別構(gòu)酶的齊變模型SSSSSSSSSST狀態(tài)（對稱亞基）SSS酶的多種分子形式——同工酶

概念：存在于同一種屬或不同種屬，同一個體的不同組織或同一組織、同一細胞，具有不同分子形式但卻能催化相同的化學(xué)反應(yīng)的一組酶，稱之為同工酶（isoenzyme）

類別：原級同工酶；次級同工酶實例：乳酸脫氫酶研究意義：作為遺傳的標(biāo)志；作為臨床診斷指標(biāo)；研究某些代謝調(diào)節(jié)機制198精品醫(yī)學(xué)酶的多種分子形式——同工酶

概念：存在于同一199精品醫(yī)學(xué)68精品醫(yī)學(xué)乳酸脫氫酶同工酶形成示意圖

多肽亞基mRNA四聚體結(jié)構(gòu)基因a

b乳酸脫氫酶同工酶電泳圖譜+–H4MH3M2H2M3HM4點樣線200精品醫(yī)學(xué)乳酸脫氫酶同工酶形成示意圖

多肽亞基mRNA四聚體結(jié)構(gòu)基因a201精品醫(yī)學(xué)70精品醫(yī)學(xué)不同組織中LDH同工酶的電泳圖譜LDH1(H4)LDH2(H3M)LDH3(H2M2)LDH4(HM3)LDH5(M4)心肌腎肝骨骼肌血清-+原點202精品醫(yī)學(xué)不同組織中LDH同工酶的電泳圖譜LDH1(H4)LDH2(H

酶原的激活

在體內(nèi)處于無活性狀態(tài)的酶前身物（酶原，zymogen）在一定條件下被修飾轉(zhuǎn)變成有活性的酶的過程稱酶原的激活。其實質(zhì)是酶原被修飾時形成了正確的分子構(gòu)象和活性中心，由此可見酶分子的特定結(jié)構(gòu)和酶的活性中心的形成是酶分子具有催化活性的基本保證。實例：胰蛋白酶原的激活203精品醫(yī)學(xué)酶原的激活

在體內(nèi)處于無活性狀態(tài)的酶胰蛋白酶原胰蛋白酶六肽腸激酶活性中心胰蛋白酶原的激活示意圖

204精品醫(yī)學(xué)胰蛋白酶原胰蛋白酶六肽腸激酶活性中心胰蛋白酶原的激活示意圖

205精品醫(yī)學(xué)74精品醫(yī)學(xué)問答題1、影響酶促反應(yīng)的因素有哪些？它們是如何影響的？2、試比較酶的競爭性抑制作用與非競爭性抑制作用的異同。3、什么是米氏方程，米氏常數(shù)Km的意義是什么？試求酶反應(yīng)速度達到最大反應(yīng)速度的99％時，所需求的底物濃度（用Km表示）4、什麼是同工酶？為什麼可以用電泳法對同工酶進行分離？同工酶在科學(xué)研究和實踐中有何應(yīng)用？5、舉例說明酶的結(jié)構(gòu)和功能之間的相互關(guān)系。6、稱取25毫克某蛋白酶制劑配成25毫升溶液，取出1毫升該酶液以酪蛋白為底物,用Folin-酚比色法測定酶活力,得知每小時產(chǎn)生1500微克酪氨酸。另取2毫升酶液，用凱式定氮法測得蛋白氮為0.2毫克。若以每分鐘產(chǎn)生1微克酪氨酸的酶量為一個活力單位計算，根據(jù)以上數(shù)據(jù)，求出（1）1毫升酶液中含有的蛋白質(zhì)和酶活力單位數(shù)；（2）該酶制劑的比活力；（3）1克酶制劑的總蛋白含量和酶活力單位數(shù)。名詞解釋活性中心全酶酶原活力單位比活力米氏方程Km誘導(dǎo)契合變構(gòu)效應(yīng)ribozyme輔酶和輔基固定化酶206精品醫(yī)學(xué)問答題1、影響酶促反應(yīng)的因素有哪些？它們是如何影響的？75精第九節(jié)酶工程簡介一、化學(xué)酶工程

天然酶固定化酶

化學(xué)修飾酶人工模擬酶二、生物酶工程克隆酶

突變酶

新酶

將酶學(xué)和工程學(xué)相結(jié)合，產(chǎn)生了酶工程(enzymeengineering)這樣一個新的領(lǐng)域。酶工程主要研究酶的生產(chǎn)、純化、固定化技術(shù)、酶分子結(jié)構(gòu)的修飾和改造以及在工農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥衛(wèi)生和理論研究等方面的應(yīng)用。207精品醫(yī)學(xué)第九節(jié)酶工程簡介一、化學(xué)酶工程將酶學(xué)和工固定化酶

將水溶性酶用物理或化學(xué)方法處理，固定于高分子支持物(或載體)上而成為不溶于水，但仍有酶活性的一種酶制劑形式，稱固定化酶(immobilizedenzyme)。包埋法吸附法共價偶聯(lián)法交聯(lián)法208精品醫(yī)學(xué)固定化酶

將水溶性酶用物理或化學(xué)方法處理，固定于溴化氰亞氨碳酸基偶聯(lián)法OHOHBrCNH2OOOC=N-EO-CO-NH-EOHO-C-NH-ENHOHH2N-E（多羥基載體）O-CONH2OH（惰性）OOC=NH（活潑）O—C—NOH209精品醫(yī)學(xué)溴化氰亞氨碳酸基偶聯(lián)法OHOHBrCNH2OOOC=N-EO戊二醛交聯(lián)法

OHC(CH2)3CHO戊二醛H2N-EN

-HC=N-E-N=CH（CH2）3-CH=N-

E-NCHCH210精品醫(yī)學(xué)戊二醛交聯(lián)法OHC(CH2)3CHO戊二醛H2N-EN-酶的改造和模擬

酶的改造：功能基團的化學(xué)修飾酶酶蛋白側(cè)鏈的化學(xué)修飾酶分子內(nèi)或間的交聯(lián)反應(yīng)酶的模擬：根據(jù)酶作用的原理摸擬酶的活性中心和催化機理，用化學(xué)方法制備結(jié)構(gòu)較簡單,高效、高選擇性、穩(wěn)定性能好的新型催化劑,可以是無機化合物、有機化合物或小肽。211精品醫(yī)學(xué)酶的改造和模擬酶的改造：功能基團的化學(xué)修飾酶80精品醫(yī)學(xué)人工模擬酶-benzyme

環(huán)糊精催化側(cè)鏈催化側(cè)鏈連接到環(huán)糊精上，可模擬胰凝乳蛋白酶環(huán)糊精分子結(jié)構(gòu)環(huán)糊精結(jié)構(gòu)模型212精品醫(yī)學(xué)人工模擬酶-benzyme

環(huán)糊精催化側(cè)鏈催化側(cè)鏈連接到環(huán)生物酶工程示意圖

酶的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)