生物化學(xué)與分子生物學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)第1頁Enzymology第三章

酶學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)第2頁酶概念酶（enzyme）是一類由活細(xì)胞產(chǎn)生、對(duì)其底物含有高度特異性和高度催化效能蛋白質(zhì)。生物化學(xué)與分子生物學(xué)第3頁酶學(xué)研究簡(jiǎn)史公元前兩千多年，我國(guó)已經(jīng)有釀酒記載。一百余年前，Pasteur認(rèn)為發(fā)酵是酵母細(xì)胞生命活動(dòng)結(jié)果。1878年，Kühne首次提出Enzyme一詞。1897年，EduardBuchner用不含細(xì)胞酵母提取液，實(shí)現(xiàn)了發(fā)酵。1926年，Sumner首次從刀豆中提純出脲酶結(jié)晶(deoxyribozyme)。生物化學(xué)與分子生物學(xué)第4頁1982年，Cech首次發(fā)覺RNA也含有酶催化活性，提出核酶(ribozyme)概念。1995年，JackW.Szostak研究室首先報(bào)道了含有DNA連接酶活性DNA片段，稱為脫氧核酶(deoxyribozyme)。生物化學(xué)與分子生物學(xué)第5頁第一節(jié)

酶分子結(jié)構(gòu)與功效

TheMolecularStructureandFunctionofEnzyme生物化學(xué)與分子生物學(xué)第6頁酶不一樣形式:單體酶(monomericenzyme)：?jiǎn)我粊喕M成酶

。寡聚酶(oligomericenzyme)：由多個(gè)相同或不一樣亞基以非共價(jià)鍵連接組成酶。多酶體系(multienzymesystem)：由幾個(gè)不一樣功效酶彼此聚合形成多酶體系或稱多酶復(fù)合物。多功效酶(multifunctionalenzyme)或串聯(lián)酶(tandemenzyme)：一些多酶體系在進(jìn)化過程中因?yàn)榛蛉诤?，各種不一樣催化功效存在于一條多肽鏈中，這類酶稱為多功效酶。生物化學(xué)與分子生物學(xué)第7頁一、酶分子組成中常含有輔助因子蛋白質(zhì)部分：酶蛋白(apoenzyme)輔助因子(cofactor)

金屬離子小分子有機(jī)化合物全酶(holoenzyme)結(jié)合酶(conjugatedenzyme)：由蛋白質(zhì)部分和非蛋白質(zhì)部分共同組成酶單純酶(simpleenzyme)：僅含有蛋白質(zhì)酶稱為單純酶

生物化學(xué)與分子生物學(xué)第8頁全酶分子中各部分在催化反應(yīng)中作用:酶蛋白決定反應(yīng)特異性輔助因子決定反應(yīng)種類與性質(zhì)生物化學(xué)與分子生物學(xué)第9頁輔助因子分類（按其與酶蛋白結(jié)合緊密程度）

輔酶

(coenzyme):與酶蛋白結(jié)合疏松，可用透析或超濾方法除去。

輔基

(prostheticgroup):與酶蛋白結(jié)合緊密，不能用透析或超濾方法除去。生物化學(xué)與分子生物學(xué)第10頁輔助因子多為小分子有機(jī)化合物或金屬離子。作為輔助因子有機(jī)化合物多為B族維生素衍生物或卟啉化合物它們?cè)诿复俜磻?yīng)中主要參加傳遞電子、質(zhì)子（或基團(tuán)）或起運(yùn)載體作用生物化學(xué)與分子生物學(xué)第11頁轉(zhuǎn)移基團(tuán)小分子有機(jī)化合物（輔酶或輔基）名稱所含維生素氫原子（質(zhì)子）NAD＋（煙酰胺腺嘌呤二核苷酸，輔酶I煙酰胺（維生素PP）之一NADP＋（煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸，輔酶II煙酰胺（維生素PP）之一FMN（黃素單核苷酸）維生素B2（核黃素）FAD（黃素腺嘌呤二核苷酸）維生素B2（核黃素）醛基TPP（焦磷酸硫胺素）維生素B1（硫胺素）酰基輔酶A（CoA）泛酸硫辛酸硫辛酸烷基鈷胺素輔酶類維生素B12二氧化碳生物素生物素氨基磷酸吡哆醛吡哆醛（維生素B6之一）甲基、甲烯基、甲炔基、甲酰基等一碳單位四氫葉酸葉酸一些輔酶（輔基）在催化中作用生物化學(xué)與分子生物學(xué)第12頁金屬酶(metalloenzyme)金屬離子與酶結(jié)合緊密，提取過程中不易丟失。

金屬激活酶(metal-activatedenzyme)金屬離子為酶活性所必需，但與酶結(jié)合不甚緊密。金屬離子是最多見輔助因子生物化學(xué)與分子生物學(xué)第13頁金屬離子作用：參加催化反應(yīng)，傳遞電子；在酶與底物間起橋梁作用；穩(wěn)定酶構(gòu)象；中和陰離子，降低反應(yīng)中靜電斥力等。生物化學(xué)與分子生物學(xué)第14頁一些金屬酶和金屬激活酶

金屬酶金屬離子

金屬激活酶金屬離子

過氧化氫酶Fe2+丙酮酸激酶K+、Mg2+

過氧化物酶Fe2+丙酮酸羧化酶Mn2+、Zn2+

谷胱甘肽過氧化物酶Se2+蛋白激酶Mg2+、Mn2+

固氮酶Mo2+己糖激酶Mg2+核糖核苷酸還原酶Mn2+磷脂酶CCa2+羧基肽酶Zn2+細(xì)胞色素氧化酶Cu2+碳酸酐酶Zn2+脲酶Ni2+堿性磷酸酶Mg2+檸檬酸合酶K+生物化學(xué)與分子生物學(xué)第15頁二、酶活性中心是酶分子中執(zhí)行其催化功效部位酶活性中心或活性部位（activesite）是酶分子中能與底物特異地結(jié)合并催化底物轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)物含有特定三維結(jié)構(gòu)區(qū)域。

酶活性中心(activecenter)生物化學(xué)與分子生物學(xué)第16頁酶分子中氨基酸殘基側(cè)鏈化學(xué)基團(tuán)中，一些與酶活性親密相關(guān)化學(xué)基團(tuán)。必需基團(tuán)(essentialgroup)生物化學(xué)與分子生物學(xué)第17頁活性中心內(nèi)必需基團(tuán)結(jié)合基團(tuán)(bindinggroup)與底物相結(jié)合催化基團(tuán)(catalyticgroup)催化底物轉(zhuǎn)變成產(chǎn)物位于活性中心以外，維持酶活性中心應(yīng)有空間構(gòu)象和（或）作為調(diào)整劑結(jié)合部位所必需。活性中心外必需基團(tuán)生物化學(xué)與分子生物學(xué)第18頁底物活性中心以外必需基團(tuán)結(jié)合基團(tuán)催化基團(tuán)活性中心生物化學(xué)與分子生物學(xué)第19頁溶菌酶活性中心溶菌酶活性中心是一裂隙，能夠容納肽多糖6個(gè)單糖基（A，B，C，D，E，F(xiàn)），并與之形成氫鍵和vanderwaals力。催化基團(tuán)是35位Glu，52位Asp；101位Asp和108位Trp是結(jié)合基團(tuán)。生物化學(xué)與分子生物學(xué)第20頁三、同工酶催化相同化學(xué)反應(yīng)

同工酶(isoenzyme)是指催化相同化學(xué)反應(yīng)，但酶蛋白分子結(jié)構(gòu)、理化性質(zhì)乃至免疫學(xué)性質(zhì)不一樣一組酶。定義生物化學(xué)與分子生物學(xué)第21頁依據(jù)國(guó)際生化學(xué)會(huì)提議，同工酶是由不一樣基因編碼多肽鏈，或由同一基因轉(zhuǎn)錄生成不一樣mRNA所翻譯不一樣多肽鏈組成蛋白質(zhì)。同工酶存在于同一個(gè)屬或同一個(gè)體不一樣組織或同一細(xì)胞不一樣亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)中，它使不一樣組織、器官和不一樣亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)含有不一樣代謝特征。這為同工酶用來診療不一樣器官疾病提供了理論依據(jù)。生物化學(xué)與分子生物學(xué)第22頁HHHHHHHMHHMMHMMMMMMMLDH1

(H4)LDH2(H3M)LDH3(H2M2)LDH4(HM3)LDH5

(M4)乳酸脫氫酶同工酶舉例1生物化學(xué)與分子生物學(xué)第23頁LDH同工酶紅細(xì)胞白細(xì)胞血清骨骼肌心肌肺腎肝脾LDH1

（H4）431227.10731443210LDH2

（H3M）444934.70243444425LDH3（H2M2）123320.95335121110LDH4

（HM3）1611.7160512720LDH5

（M4）005.7790120565人體各組織器官LDH同工酶譜（活性%）

生物化學(xué)與分子生物學(xué)第24頁檢測(cè)組織器官同工酶改變有主要臨床意義

在代謝調(diào)整上起著主要作用；用于解釋發(fā)育過程中階段特有代謝特征；同工酶譜改變有利于對(duì)疾病診療；同工酶能夠作為遺傳標(biāo)志，用于遺傳分析研究。心肌梗死和肝病病人血清LDH同工酶譜改變1酶活性心肌梗死酶譜正常酶譜急性肝炎酶譜2345生物化學(xué)與分子生物學(xué)第25頁舉例2BBBMMMCK1(BB)CK2(MB)CK3(MM)腦心肌骨骼肌肌酸激酶(creatinekinase,CK)同工酶CK2常作為臨床早期診療心肌梗死一項(xiàng)生化指標(biāo)生物化學(xué)與分子生物學(xué)第26頁第二節(jié)

酶工作原理

TheMechanismofEnzymeAction生物化學(xué)與分子生物學(xué)第27頁在反應(yīng)前后沒有質(zhì)和量改變；只能催化熱力學(xué)允許化學(xué)反應(yīng)；只能加速可逆反應(yīng)進(jìn)程，而不改變反應(yīng)平衡點(diǎn)。酶與普通催化劑共同點(diǎn)：生物化學(xué)與分子生物學(xué)第28頁（一）酶對(duì)底物含有極高效率一、酶促反應(yīng)特點(diǎn)酶催化效率通常比非催化反應(yīng)高108～1020倍，比普通催化劑高107～1013倍。酶催化不需要較高反應(yīng)溫度。酶和普通催化劑加速反應(yīng)機(jī)理都是降低反應(yīng)活化能(activationenergy)。酶比普通催化劑更有效地降低反應(yīng)活化能。生物化學(xué)與分子生物學(xué)第29頁底物催化劑反應(yīng)溫度（℃）速率常數(shù)苯酰胺H+522.4×10-6OH-538.5×10-6α-胰凝乳蛋白酶2514.9尿素H+627.4×10-7脲酶215.0×106H2O2Fe2+5622一些酶與普通催化劑催化效率比較生物化學(xué)與分子生物學(xué)第30頁一個(gè)酶僅作用于一個(gè)或一類化合物，或一定化學(xué)鍵，催化一定化學(xué)反應(yīng)并生成一定產(chǎn)物。酶這種特征稱為酶特異性或?qū)Ｒ恍?。酶特異?specificity)（二）酶對(duì)底物含有高度特異性生物化學(xué)與分子生物學(xué)第31頁依據(jù)酶對(duì)底物選擇特點(diǎn)，酶特異性可分為兩種類型：1.絕對(duì)專一性(absolutespecificity)只能作用于特定結(jié)構(gòu)底物，進(jìn)行一個(gè)專一反應(yīng)，生成一個(gè)特定結(jié)構(gòu)產(chǎn)物。如脲酶僅能催化尿素水解生成CO2和NH3。

有些含有絕對(duì)專一性酶能夠區(qū)分光學(xué)異構(gòu)體和立體異構(gòu)體，只能催化一個(gè)光學(xué)異構(gòu)體或立體異構(gòu)體進(jìn)行反應(yīng)。比如乳酸脫氫酶僅催化L-乳酸脫氫生成丙酮酸，而對(duì)D-乳酸無作用。生物化學(xué)與分子生物學(xué)第32頁2.相對(duì)專一性(relativespecificity)

有些酶對(duì)底物專一性不是依據(jù)整個(gè)底物分子結(jié)構(gòu)，而是依據(jù)底物分子中特定化學(xué)鍵或特定基團(tuán)，因而能夠作用于含有相同化學(xué)鍵或化學(xué)基團(tuán)一類化合物。比如，消化系統(tǒng)中蛋白酶僅對(duì)蛋白質(zhì)中肽鍵氨基酸殘基種類有選擇性，而對(duì)詳細(xì)底物蛋白質(zhì)種類無嚴(yán)格要求。生物化學(xué)與分子生物學(xué)第33頁（三）酶活性與酶量含有可調(diào)整性酶促反應(yīng)受各種原因調(diào)控，以適應(yīng)機(jī)體對(duì)不停改變內(nèi)外環(huán)境和生命活動(dòng)需要。磷酸果糖激酶-1活性受AMP別構(gòu)激活，而受ATP別構(gòu)抑制。胰島素誘導(dǎo)HMG-CoA還原酶合成，而膽固醇則阻遏該酶合成。例:生物化學(xué)與分子生物學(xué)第34頁（四）酶含有不穩(wěn)定性酶化學(xué)本質(zhì)主要是蛋白質(zhì)。在一些理化原因（如高溫、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿等）作用下，酶會(huì)發(fā)生變性而失去催化活性。所以，酶促反應(yīng)往往都是在常溫、常壓和靠近中性條件下進(jìn)行。生物化學(xué)與分子生物學(xué)第35頁二、酶經(jīng)過促進(jìn)底物形成過渡態(tài)而提升反應(yīng)速率（一）酶比普通催化劑更有效地降低反應(yīng)活化能酶和普通催化劑一樣，加速反應(yīng)作用都是經(jīng)過降低反應(yīng)活化能(activationenergy)

實(shí)現(xiàn)?；罨埽旱孜锓肿訌幕鶓B(tài)轉(zhuǎn)變到過渡態(tài)所需能量。生物化學(xué)與分子生物學(xué)第36頁反應(yīng)總能量改變非催化反應(yīng)活化能酶促反應(yīng)活化能

普通催化劑催化反應(yīng)活化能能量反應(yīng)過程底物產(chǎn)物酶促反應(yīng)活化能改變

生物化學(xué)與分子生物學(xué)第37頁（二）酶與底物結(jié)合形成中間產(chǎn)物

酶底物復(fù)合物E+SE+PES(過渡態(tài))生物化學(xué)與分子生物學(xué)第38頁誘導(dǎo)契合作用使酶與底物親密結(jié)合酶與底物相互靠近時(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。這一過程稱為酶-底物結(jié)合誘導(dǎo)契合(induced-fit)

。生物化學(xué)與分子生物學(xué)第39頁生物化學(xué)與分子生物學(xué)第40頁羧肽酶誘導(dǎo)契合模式底物生物化學(xué)與分子生物學(xué)第41頁2.鄰近效應(yīng)與定向排列使諸底物正確定位于酶活性中心酶在反應(yīng)中將諸底物結(jié)合到酶活性中心，使它們相互靠近并形成有利于反應(yīng)正確定向關(guān)系。這種鄰近效應(yīng)(proximityeffect)與定向排列(orientationarrange)實(shí)際上是將分子間反應(yīng)變成類似于分子內(nèi)反應(yīng)，從而提升反應(yīng)速率。生物化學(xué)與分子生物學(xué)第42頁鄰近效應(yīng)與定向排列：生物化學(xué)與分子生物學(xué)第43頁酶活性中心多是酶分子內(nèi)部疏水“口袋”，酶反應(yīng)在此疏水環(huán)境中進(jìn)行，使底物分子脫溶劑化(desolvation)，排除周圍大量水分子對(duì)酶和底物分子中功效基團(tuán)干擾性吸引和排斥，預(yù)防水化膜形成，利于底物與酶分子親密接觸和結(jié)合。這種現(xiàn)象稱為表面效應(yīng)(surfaceeffect)。3.表面效應(yīng)使底物分子去溶劑化生物化學(xué)與分子生物學(xué)第44頁胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶和彈性蛋白酶活性中心“口袋”生物化學(xué)與分子生物學(xué)第45頁（三）酶催化機(jī)制呈多元催化作用1）親核催化作用(nucleophiliccatalysis)

2）共價(jià)催化作用(covalentcatalysis)

3）親電催化（electrophiliccatalysis）1.酸-堿催化作用（generalacid-basecatalysis）

2.親核催化和親電子催化作用生物化學(xué)與分子生物學(xué)第46頁胰凝乳蛋白酶共價(jià)催化和酸-堿催化機(jī)制生物化學(xué)與分子生物學(xué)第47頁第三節(jié)酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)KineticsofEnzyme-CatalyzedReaction

生物化學(xué)與分子生物學(xué)第48頁酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)：研究各種原因?qū)γ复俜磻?yīng)速率影響，并加以定量闡述。影響原因包含：酶濃度、底物濃度、pH、溫度、抑制劑、激活劑等。生物化學(xué)與分子生物學(xué)第49頁一、底物濃度對(duì)反應(yīng)速率影響作圖呈矩形雙曲線在其它原因不變情況下，底物濃度對(duì)反應(yīng)速率影響呈矩形雙曲線關(guān)系。生物化學(xué)與分子生物學(xué)第50頁當(dāng)?shù)孜餄舛容^低時(shí)：反應(yīng)速率與底物濃度成正比；反應(yīng)為一級(jí)反應(yīng)。[S]VVmax生物化學(xué)與分子生物學(xué)第51頁伴隨底物濃度增高：反應(yīng)速率不再成正百分比加速；反應(yīng)為混合級(jí)反應(yīng)。[S]VVmax生物化學(xué)與分子生物學(xué)第52頁當(dāng)?shù)孜餄舛雀哌_(dá)一定程度：反應(yīng)速率不再增加，達(dá)最大速率；反應(yīng)為零級(jí)反應(yīng)[S]VVmax生物化學(xué)與分子生物學(xué)第53頁單底物、單產(chǎn)物反應(yīng)；酶促反應(yīng)速率普通在要求反應(yīng)條件下，用單位時(shí)間內(nèi)底物消耗量和產(chǎn)物生成量來表示；反應(yīng)速率取其初速率，即底物消耗量很?。ㄆ胀ㄔ?﹪以內(nèi)）時(shí)反應(yīng)速率底物濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于酶濃度。研究前提：生物化學(xué)與分子生物學(xué)第54頁中間產(chǎn)物解釋酶促反應(yīng)中底物濃度和反應(yīng)速率關(guān)系最合理學(xué)說是中間產(chǎn)物學(xué)說：

E+S

k1k2k3ESE+P（一）米－曼氏方程式揭示單底物反應(yīng)動(dòng)力學(xué)特征生物化學(xué)與分子生物學(xué)第55頁1913年Michaelis和Menten提出反應(yīng)速率與底物濃度關(guān)系數(shù)學(xué)方程式，即米－曼氏方程式，簡(jiǎn)稱米氏方程式(Michaelisequation)。[S]：底物濃度V：不一樣[S]時(shí)反應(yīng)速率Vmax：最大反應(yīng)速率(maximumvelocity)

Ｋm：米氏常數(shù)(Michaelisconstant)

ＶVmax[S]

Km+[S]＝──生物化學(xué)與分子生物學(xué)第56頁E與S形成ES復(fù)合物反應(yīng)是快速平衡反應(yīng)，而ES分解為E及P反應(yīng)為慢反應(yīng)，反應(yīng)速率取決于慢反應(yīng)即V=k3[ES]。

(1)S總濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于E總濃度，所以在反應(yīng)初始階段，S濃度可認(rèn)為不變即[S]=[St]。米－曼氏方程式推導(dǎo)基于兩個(gè)假設(shè)：生物化學(xué)與分子生物學(xué)第57頁米－曼氏方程式推導(dǎo)過程：ES生成速率=ES分解速率k2+k3=Km

（米氏常數(shù)）k1令：則(2)變?yōu)?([Et]－[ES])[S]=

Km[ES](2)=([Et]－[ES])[S]k2+k3[ES]k1整理得：k1([Et]－[ES])[S]=

k2[ES]+k3[ES]當(dāng)反應(yīng)處于穩(wěn)態(tài)時(shí)：生物化學(xué)與分子生物學(xué)第58頁當(dāng)?shù)孜餄舛群芨?，將酶活性中心全部飽和時(shí)，即[Et]=[ES]，反應(yīng)達(dá)最大速率Vmax=

k3[ES]=

k3[Et](5)[ES]=

───[Et][S]Km+[S](3)整理得:將(5)代入(4)得米氏方程式：Vmax[S]Km+[S]V=

────將(3)代入(1)

得k3[Et][S]Km+[S](4)V=

────生物化學(xué)與分子生物學(xué)第59頁（二）Km與Vm是主要酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)1．Km值等于酶促反應(yīng)速率為最大反應(yīng)速率二分之一時(shí)底物濃度當(dāng)反應(yīng)速率為最大反應(yīng)速率二分之一時(shí)：Km=[S]2=Km+[S]VmaxVmax[S]VmaxV[S]KmVmax/2生物化學(xué)與分子生物學(xué)第60頁2．Km值是酶特征性常數(shù)

Km值大小并非固定不變，它與酶結(jié)構(gòu)、底物結(jié)構(gòu)、反應(yīng)環(huán)境pH、溫度和離子強(qiáng)度相關(guān)，而與酶濃度無關(guān)。酶Km值多在10-6～10-2mol/L范圍。生物化學(xué)與分子生物學(xué)第61頁

酶

底物

Km（mol/L）己糖激酶（腦）ATP4104D-葡萄糖5105D-果糖1.5103碳酸酐酶HCO32.6102胰凝乳蛋白酶甘氨酰酪氨酰甘氨酸1.08101N-苯甲酰酪氨酰胺2.5103-半乳糖苷酶D-乳糖4.0103過氧化氫酶H2O22.5102溶菌酶己-N-乙酰氨基葡糖6.0103一些酶對(duì)其底物Km

生物化學(xué)與分子生物學(xué)第62頁3．Km在一定條件下可表示酶對(duì)底物親和力Km越大，表示酶對(duì)底物親和力越?。籏m越小，酶對(duì)底物親和力越大。4．Vmax是酶被底物完全飽和時(shí)反應(yīng)速率當(dāng)全部酶均與底物形成ES時(shí)（即[ES]=[Et]），反應(yīng)速率到達(dá)最大，即Vmax=k3[Et]。生物化學(xué)與分子生物學(xué)第63頁5．酶轉(zhuǎn)換數(shù)

當(dāng)酶被底物完全飽和時(shí)（Vmax），單位時(shí)間內(nèi)每個(gè)酶分子（或活性中心）催化底物轉(zhuǎn)變成產(chǎn)物分子數(shù)稱為酶轉(zhuǎn)換數(shù)（turnovernumber），單位是s-1。酶轉(zhuǎn)換數(shù)可用來表示酶催化效率。生物化學(xué)與分子生物學(xué)第64頁1.雙倒數(shù)作圖法(doublereciprocalplot)，又稱為林-貝氏(Lineweaver-Burk)作圖法Vmax[S]Km+[S]V=（林－貝氏方程）+1/V=KmVmax1/Vmax1/[S]兩邊同取倒數(shù)（三）Ｋm值與Ｖmax常經(jīng)過林-貝氏作圖法求取

-1/Km1/Vmax1/[S]1/V生物化學(xué)與分子生物學(xué)第65頁2.Hanes作圖法在林－貝氏方程基礎(chǔ)上，兩邊同乘[S][S]/V=Km/Vmax+[S]/Vmax[S][S]/V-Km

Km/Vm1/Vmax生物化學(xué)與分子生物學(xué)第66頁二、底物足夠時(shí)酶濃度對(duì)反應(yīng)速率影響呈直線關(guān)系在酶促反應(yīng)系統(tǒng)中，當(dāng)?shù)孜餄舛却蟠蟪雒笣舛?，酶被底物飽和時(shí)，反應(yīng)速率達(dá)最大速率。此時(shí)，反應(yīng)速率和酶濃度改變呈正比關(guān)系。生物化學(xué)與分子生物學(xué)第67頁當(dāng)[S]＞＞[E]，酶可被底物飽和情況下，反應(yīng)速率與酶濃度成正比。關(guān)系式為：V=k3[E]0V[E]當(dāng)[S]>>[E]時(shí)，Vmax=k3[E]酶濃度對(duì)反應(yīng)速率影響生物化學(xué)與分子生物學(xué)第68頁三、溫度對(duì)酶促反應(yīng)速率影響含有雙重性溫度對(duì)酶促反應(yīng)速率含有雙重影響。酶促反應(yīng)速率最快時(shí)反應(yīng)體系溫度稱為酶促反應(yīng)最適溫度(optimumtemperature)。生物化學(xué)與分子生物學(xué)第69頁溫度對(duì)酶活性影響生物化學(xué)與分子生物學(xué)第70頁酶最適溫度不是酶特征性常數(shù)，它與反應(yīng)進(jìn)行時(shí)間相關(guān)。酶活性即使隨溫度下降而降低，但低溫普通不使酶破壞。溫度回升后，酶又恢復(fù)其活性。生物化學(xué)與分子生物學(xué)第71頁四、pH經(jīng)過改變酶和底物分子解離狀態(tài)影響酶促反應(yīng)速率酶催化活性最高時(shí)反應(yīng)體系pH稱為酶促反應(yīng)最適pH(optimumpH)。pH對(duì)一些酶活性影響生物化學(xué)與分子生物學(xué)第72頁最適pH不是酶特征性常數(shù)，它受底物濃度、緩沖液種類與濃度、以及酶純度等原因影響。生物化學(xué)與分子生物學(xué)第73頁五、抑制劑可降低酶促反應(yīng)速率酶抑制劑(inhibitor)酶抑制區(qū)分于酶變性：

抑制劑對(duì)酶有一定選擇性引發(fā)變性原因?qū)γ笡]有選擇性凡能使酶催化活性下降而不引發(fā)酶蛋白變性物質(zhì)稱為酶抑制劑。生物化學(xué)與分子生物學(xué)第74頁抑制作用類型不可逆性抑制(irreversibleinhibition)可逆性抑制(reversibleinhibition)競(jìng)爭(zhēng)性抑制(competitiveinhibition)非競(jìng)爭(zhēng)性抑制(non-competitiveinhibition)反競(jìng)爭(zhēng)性抑制(uncompetitiveinhibition)依據(jù)抑制劑和酶結(jié)合緊密程度不一樣，酶抑制作用分為：

生物化學(xué)與分子生物學(xué)第75頁有機(jī)磷化合物羥基酶解毒------解磷定(PAM)重金屬離子及砷化合物巰基酶解毒------二巰基丙醇(BAL)

概念舉例抑制劑通常以共價(jià)鍵與酶活性中心必需基團(tuán)相結(jié)合，使酶失活。這類抑制劑不能用透析、超濾等方法給予去除。（一）不可逆性抑制劑與酶共價(jià)結(jié)合生物化學(xué)與分子生物學(xué)第76頁*

有機(jī)磷化合物如：敵百蟲、敵敵畏、樂果和馬拉硫磷等有機(jī)磷化合物羥基酶失活酶酸*膽堿酯酶*解毒劑如：解磷定（碘化醛肟甲基吡啶，PAM）阿托品生物化學(xué)與分子生物學(xué)第77頁*

低濃度重金屬離子和砷化合物如：路易斯氣*路易斯氣與糜爛性毒劑路易士氣巰基酶失活酶酸失活酶BAL巰基酶BAL與砷劑結(jié)合物生物化學(xué)與分子生物學(xué)第78頁（二）可逆性抑制劑與酶非共價(jià)結(jié)合競(jìng)爭(zhēng)性抑制非競(jìng)爭(zhēng)性抑制反競(jìng)爭(zhēng)性抑制類型概念抑制劑通常以非共價(jià)鍵與酶或酶-底物復(fù)合物可逆性結(jié)合，使酶活性降低或消失；抑制劑可用透析、超濾等方法除去。生物化學(xué)與分子生物學(xué)第79頁競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑與底物競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合酶活性中心

抑制劑與底物結(jié)構(gòu)相同，能與底物競(jìng)爭(zhēng)酶活性中心，從而妨礙酶與底物形成中間產(chǎn)物

，這種抑制作用稱為競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用。生物化學(xué)與分子生物學(xué)第80頁反應(yīng)模式+IEIE+SE+PESIS+++ESIESEIPEE生物化學(xué)與分子生物學(xué)第81頁特點(diǎn)抑制程度取決于抑制劑與酶相對(duì)親和力及底物濃度；I與S結(jié)構(gòu)類似，競(jìng)爭(zhēng)酶活性中心；動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)：Vmax不變，表觀Km增大。抑制劑↑

無抑制劑1/V1/[S]生物化學(xué)與分子生物學(xué)第82頁舉例丙二酸與琥珀酸競(jìng)爭(zhēng)琥珀酸脫氫酶琥珀酸琥珀酸脫氫酶FADFADH2延胡索酸生物化學(xué)與分子生物學(xué)第83頁磺胺類藥品抑菌機(jī)制——與對(duì)氨基苯甲酸競(jìng)爭(zhēng)二氫葉酸合成酶二氫蝶呤啶＋對(duì)氨基苯甲酸＋谷氨酸二氫葉酸合成酶二氫葉酸生物化學(xué)與分子生物學(xué)第84頁有些抑制劑與酶活性中心外必需基團(tuán)相結(jié)合，不影響酶與底物結(jié)合，酶和底物結(jié)合也不影響酶與抑制劑結(jié)合。底物和抑制劑之間無競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系。但酶-底物-抑制劑復(fù)合物(ESI)不能深入釋放出產(chǎn)物。這種抑制作用稱作非競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用。非競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑結(jié)合活性中心之外調(diào)整位點(diǎn)

生物化學(xué)與分子生物學(xué)第85頁反應(yīng)模式+S－S+S－S+ESIEIEESEPE+SESE+P+IEI+SEIS+I生物化學(xué)與分子生物學(xué)第86頁特點(diǎn)抑制劑與酶活性中心外必需基團(tuán)結(jié)合，底物與抑制劑之間無競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系；抑制程度取決于抑制劑濃度；動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)：Vmax降低，表觀Km不變。抑制劑↑1/V1/[S]無抑制劑生物化學(xué)與分子生物學(xué)第87頁抑制劑僅與酶和底物形成中間產(chǎn)物(ES)結(jié)合，使中間產(chǎn)物ES量下降。這么，既降低從中間產(chǎn)物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物量，也同時(shí)降低從中間產(chǎn)物解離出游離酶和底物量。這種抑制作用稱為反競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用。定義反競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑結(jié)合位點(diǎn)由底物誘導(dǎo)產(chǎn)生

生物化學(xué)與分子生物學(xué)第88頁反應(yīng)模式E+SE+PES+IESI++ESESESIEP生物化學(xué)與分子生物學(xué)第89頁特點(diǎn)：抑制劑只與酶－底物復(fù)合物結(jié)合；抑制程度取決與抑制劑濃度及底物濃度；動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)：Vmax降低，表觀Km降低。抑制劑↑1/V1/[S]無抑制劑?生物化學(xué)與分子生物學(xué)第90頁各種可逆性抑制作用比較

生物化學(xué)與分子生物學(xué)第91頁六、激活劑可提升酶促反應(yīng)速率定義使酶由無活性變?yōu)橛谢钚曰蚴姑富钚栽黾游镔|(zhì)稱為激活劑(activator)。種類必需激活劑(essentialactivator)非必需激活劑(non-essentialactivator)生物化學(xué)與分子生物學(xué)第92頁第四節(jié)

酶調(diào)整

TheRegulationofEnzyme生物化學(xué)與分子生物學(xué)第93頁酶活性調(diào)整（快速調(diào)整）酶含量調(diào)整（遲緩調(diào)整）調(diào)整方式調(diào)整對(duì)象：關(guān)鍵酶生物化學(xué)與分子生物學(xué)第94頁別構(gòu)效應(yīng)劑(allostericeffector)別構(gòu)激活劑別構(gòu)抑制劑

別構(gòu)調(diào)整(allostericregulation)別構(gòu)酶(allostericenzyme)別構(gòu)部位(allostericsite)一些代謝物可與一些酶分子活性中心外某部分可逆地結(jié)合，使酶構(gòu)象改變，從而改變酶催化活性，此種調(diào)整方式稱別構(gòu)調(diào)整。（一）別構(gòu)效應(yīng)劑經(jīng)過改變酶構(gòu)象而調(diào)整酶活性

一、酶活性調(diào)整是對(duì)酶促反應(yīng)速率快速調(diào)整生物化學(xué)與分子生物學(xué)第95頁別構(gòu)酶常為多個(gè)亞基組成寡聚體，含有協(xié)同效應(yīng)。別構(gòu)激活別構(gòu)抑制別構(gòu)酶Ｓ形曲線[S]V無別構(gòu)效應(yīng)劑酶別構(gòu)調(diào)整是體內(nèi)代謝路徑主要快速調(diào)整方式之一。生物化學(xué)與分子生物學(xué)第96頁（二）酶化學(xué)修飾調(diào)整是經(jīng)過一些化學(xué)基團(tuán)與酶共價(jià)結(jié)合與分離實(shí)現(xiàn)酶蛋白肽鏈上一些基團(tuán)可在其它酶催化下，與一些化學(xué)基團(tuán)共價(jià)結(jié)合，同時(shí)又可在另一個(gè)酶催化下，去掉已結(jié)合化學(xué)基團(tuán)，從而影響酶活性，酶這種調(diào)整方式稱為酶共價(jià)修飾或稱酶化學(xué)修飾（chemicalmodification）調(diào)整。

共價(jià)修飾(covalentmodification)生物化學(xué)與分子生物學(xué)第97頁磷酸化與脫磷酸化（最常見）乙?；兔撘阴；谆兔摷谆佘栈兔撓佘栈璖H與－S－S互變

常見類型酶化學(xué)修飾是體內(nèi)快速調(diào)整另一個(gè)主要方式。生物化學(xué)與分子生物學(xué)第98頁酶磷酸化與脫磷酸化-OHThrSerTyr酶蛋白H2OPi磷蛋白磷酸酶ATPADP蛋白激酶ThrSerTyr-O-PO32-酶蛋白生物化學(xué)與分子生物學(xué)第99頁有些酶在細(xì)胞內(nèi)合成或初分泌、或在其發(fā)揮催化功效前處于無活性狀態(tài)，這種無活性酶前體稱為酶原。在一定條件下，酶原向有活性酶轉(zhuǎn)化過程。（三）酶原需要經(jīng)過激活過程才能產(chǎn)生有活性酶酶原(zymogen)酶原激活生物化學(xué)與分子生物學(xué)第100頁酶原激活機(jī)理酶原分子構(gòu)象發(fā)生改變形成或暴露出酶活性中心

一個(gè)或幾個(gè)特定肽鍵斷裂，水解掉一個(gè)或幾個(gè)短肽在特定條件下生物化學(xué)與分子生物學(xué)第101頁生物化學(xué)與分子生物學(xué)第102頁酶原激活原因激活形式激活部位胃蛋白酶原H+或胃蛋白酶胃蛋白酶＋六肽胃腔胰凝乳蛋白酶原胰蛋白酶胰凝乳蛋白酶＋兩個(gè)二肽小腸腔彈性蛋白酶原胰蛋白酶彈性蛋白酶＋幾個(gè)肽段小腸腔羧基肽酶原A胰蛋白酶羧基肽酶A＋幾個(gè)肽段小腸腔一些酶原激活需水解掉一個(gè)或幾個(gè)肽段生物化學(xué)與分子生物學(xué)第103頁

酶原激活生理意義防止細(xì)胞產(chǎn)生酶對(duì)細(xì)胞進(jìn)行本身消化，并使酶在特定部位和環(huán)境中發(fā)揮作用，確保體內(nèi)代謝正常進(jìn)行。有酶原能夠視為酶儲(chǔ)存形式。在需要時(shí)，酶原適時(shí)地轉(zhuǎn)變成有活性酶，發(fā)揮其催化作用。生物化學(xué)與分子生物學(xué)第104頁二、酶含量調(diào)整是對(duì)酶促反應(yīng)速率遲緩調(diào)整誘導(dǎo)作用(induction)

：在轉(zhuǎn)錄水平上能促進(jìn)酶合成物質(zhì)稱之為誘導(dǎo)物（inducer），誘導(dǎo)物誘發(fā)酶蛋白合成作用稱為誘導(dǎo)作用。阻遏作用(repression)：在轉(zhuǎn)錄水平上能降低酶蛋白合成物質(zhì)稱為輔阻遏物（co-repressor），輔阻遏物與無活性阻遏蛋白結(jié)合而影響基因轉(zhuǎn)錄，這種作用稱為阻遏作用。（一）酶蛋白合成可被誘導(dǎo)或阻遏生物化學(xué)與分子生物學(xué)第105頁溶酶體蛋白酶降解路徑（不依賴ATP降解路徑）非溶酶體蛋白酶降解路徑（又稱依賴ATP和泛素降解路徑）（二）酶降解與普通蛋白質(zhì)降解路徑相同生物化學(xué)與分子生物學(xué)第106頁第五節(jié)

酶命名與分類

TheNamingandClassif