第五章酶與維生素Enzyme第一節(jié)概述一、酶的概念及化學(xué)本質(zhì)（一）酶的定義

酶是由活細(xì)胞產(chǎn)生的具有催化功能的蛋白質(zhì)（核酸），亦稱生物催化劑。（二）酶的化學(xué)本質(zhì)—蛋白質(zhì)（核酸）

酶的化學(xué)本質(zhì)除有催化活性的RNA之外幾乎都是蛋白質(zhì)。

絕大多數(shù)酶都是蛋白質(zhì)。

1983年發(fā)現(xiàn)某些RNA分子具有催化活性，對有催化活性的RNA稱為核酶酶催化的生物化學(xué)反應(yīng)，稱為酶促反應(yīng)在酶的催化下發(fā)生化學(xué)變化的物質(zhì)，稱為底物①經(jīng)酸堿水解終產(chǎn)物是AA②能被蛋白酶水解而失活③酶可變性失活④酶是兩性電解質(zhì)⑤具有不能通過半透膜等膠體性質(zhì)⑥具有蛋白質(zhì)的化學(xué)呈色反應(yīng)化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)酶的化學(xué)本質(zhì)（一）與一般催化劑的相同點1.反應(yīng)前后質(zhì)與量不變，且用量少。2.縮短到達(dá)平衡的時間，不改變平衡點。3.只能催化本來進(jìn)行的反應(yīng),本身不消耗；

4.作用機(jī)理都是降低反應(yīng)所需活化能。二、酶的作用特點1.高效性：

比一般催化劑高106—1013倍

例如：過氧化氫分解

2H2O2→2H2O+O21mol/L過氧化氫酶1秒鐘可分解105mol/L底物1mol/L鐵離子1秒鐘可分解10-5mol/L底物

（二）與一般催化劑的不同點2.高度專一性(特異性)：酶對底物和催化的反應(yīng)有嚴(yán)格的選擇性。一種酶僅能作用于一種底物或結(jié)構(gòu)上相似的一類物質(zhì)，促進(jìn)發(fā)生一定的化學(xué)反應(yīng)。專一性結(jié)構(gòu)專一立體（異構(gòu)）專一絕對專一相對專一鍵專一基團(tuán)專一旋光異構(gòu)順反異構(gòu)1）專一性的類型絕對專一（1）鍵專一：只要求合適的化學(xué)鍵，對鍵兩端的基團(tuán)并無嚴(yán)格要求。（2）基團(tuán)專一：不但要求一定的化學(xué)鍵，還要求鍵一端的基團(tuán)是一定的。a-葡萄糖苷酶a-是糖苷鍵糖苷鍵的一端是葡萄糖底物：蔗糖、麥芽糖相對專一消化道內(nèi)幾種蛋白酶的專一性（芳香）（堿性）（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（1）旋光異構(gòu)專一性：（2）順反異構(gòu)專一性：立體（異構(gòu)）專一4.高度不穩(wěn)定性：

引起蛋白質(zhì)變性的因素都能使酶失活.酶的作用需要溫和的條件。如抑制劑調(diào)節(jié)、共價修飾調(diào)節(jié)、反饋調(diào)節(jié)、酶原激活及激素控制等。3.酶催化活性的調(diào)節(jié)、控制性（一）酶的分類國際E學(xué)委員會制定的“國際系統(tǒng)分類法”將酶促反應(yīng)分為六大類:1.氧化還原酶類:催化氧化還原反應(yīng)的酶。三、酶的分類和命名2.轉(zhuǎn)移酶類：AR+BA+BR

催化基團(tuán)轉(zhuǎn)移反應(yīng)，即將一個底物分子的基團(tuán)或原子轉(zhuǎn)移到另一個底物的分子上。

根據(jù)R分類：轉(zhuǎn)移碳基、酮基或醛基、酰基、糖基、烴基、含氮基（如氨基）、含磷基（如磷酸基）含硫基的酶。例如，谷丙轉(zhuǎn)氨酶催化的氨基轉(zhuǎn)移反應(yīng)：3.水解酶類：AB+H2OAH+BOH

催化催化底物的加水分解反應(yīng)。如淀粉酶、蛋白酶、核酸酶及脂酶等。例如，脂肪酶催化的脂的水解反應(yīng)：ABA+B催化從底物上移去某些基團(tuán)而形成雙鍵的非水解性反應(yīng)及其逆反應(yīng)的酶。主要包括醛縮酶、水化酶及脫氨酶等。例如，延胡索酸水合酶催化的反應(yīng)。

4.裂合酶類：

催化同分異構(gòu)體的相互轉(zhuǎn)變，即底物分子內(nèi)基團(tuán)或原子的重排過程的酶。

例如：6-磷酸葡萄糖異構(gòu)6-磷酸葡萄糖6-磷酸果糖5.異構(gòu)酶類：AB又稱為連接酶，能夠催化C-C、C-O、C-N以及C-S鍵的形成反應(yīng)。這類反應(yīng)必須與ATP分解反應(yīng)相互偶聯(lián)。如：Gln合成酶,丙酮酸羧化酶。A+B+ATPAB+ADP+Pi6.合成酶類：丙酮酸+CO2

草酰乙酸酶的系統(tǒng)編號：4位數(shù)字EC：國際酶學(xué)委員會標(biāo)志第一位：代表六大類反應(yīng)類型第二位：亞類（作用的基團(tuán)或鍵的特點）第三位：亞亞類（精確表示底物/產(chǎn)物的性質(zhì)）第四位：在亞亞類中的序號乳酸脫氫酶EC1.1.1.27第1大類，氧化還原酶第1亞類，氧化基團(tuán)CHOH第1亞亞類，H受體為NAD+該酶在亞亞類中的編號（二）酶的命名

1.習(xí)慣命名法底物名稱脲酶、淀粉酶、蛋白酶反應(yīng)性質(zhì)脫氫酶、加氧酶、轉(zhuǎn)氨酶兩者結(jié)合琥珀酸脫氫酶、谷丙轉(zhuǎn)氨酶酶的來源胃蛋白酶、木瓜蛋白酶2.國際系統(tǒng)命名法1)應(yīng)標(biāo)明酶的所有底物及催化的性質(zhì)，并用

:

符號把底物分開。例如：乙醇：NAD+脫氫酶.2)不管催化正反應(yīng)還是逆反應(yīng)，一般都用同一名稱。3)如果所催化的反應(yīng)包含二種變化，則盡可能用同一種變化來表示,另一個功能附后。底物1：底物2反應(yīng)類型如：琥珀酸：FAD氧化還原酶（一）酶活力與酶反應(yīng)速度

1.酶活力：也稱酶活性，指酶催化一定化學(xué)反應(yīng)的能力。

測定酶的活力就是測定酶的反應(yīng)速率。2.酶反應(yīng)速度：用單位時間內(nèi)、單位體積中底物的減少量或產(chǎn)物的增加量來表示。單位：濃度/單位時間四、酶活力測定3、酶的活力單位

(1).酶的活力單位：

1961年，提出用“國際單位”（IU）表示酶活力，即：1個酶活力單位：是指在最適條件下，1分鐘內(nèi)催化減少1微摩爾底物所需的酶量，或生成1微摩爾產(chǎn)物所需的酶量。(25

C,最適底物濃度和最適pH）1IU=

mol/min1972年，提出新的酶活力國際單位：

Kat單位：最適條件下，每秒鐘能催化1mol底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物所需的酶量，定為1Kat=1mol/s

所以：1Kat=60×107IU

習(xí)慣用法：每小時催化1克底物所需的酶量。

代表酶的純度，比活力用每mg蛋白質(zhì)所含的酶活力單位數(shù)表示。對同一酶來說，比活力愈大，表示酶的純度愈高。用IU/mg蛋白、Kat/mg蛋白表示。

比活力大小可用來比較每單位質(zhì)量蛋白質(zhì)的催化能力。4.酶的比活力：1.單純蛋白酶類：

只是由氨基酸組成，此外不含其他成分，其活性僅僅決定于它的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)。2.結(jié)合蛋白酶類：

全酶=酶蛋白+輔助因子（有活性）（無活性）（無活性）酶蛋白決定酶的專一性、高效性。輔助因子：傳遞電子、原子、某些化學(xué)基團(tuán)。一、化學(xué)組成：第二節(jié)酶的化學(xué)結(jié)構(gòu)2.酶的輔助因子（金屬離子、輔酶、輔基）輔酶、輔基往往是由維生素參與形成的小分子有機(jī)物。根據(jù)它們與蛋白質(zhì)結(jié)合的松緊程度不同分：（1）輔酶：指與酶蛋白結(jié)合比較松弛的小分子有機(jī)物質(zhì)，通過透析方法可以除去。如：輔酶Ⅰ和輔酶Ⅱ等。（2）輔基：是以共價鍵和酶蛋白結(jié)合，結(jié)合的較緊密，不能通過透析法除去，需要經(jīng)過一定的化學(xué)處理才能與酶蛋白分開。如：細(xì)胞色素氧化酶中的鐵卟啉等

金屬離子：

它們是酶和底物聯(lián)系的“橋梁”；穩(wěn)定酶蛋白的構(gòu)象；酶的“活性中心”的部分。

維生素（Vitamin）是動物和人類生理活動所必需的，從食物中獲得的一類有機(jī)小分子。它們并不是機(jī)體的能量來源，也不是結(jié)構(gòu)成分，大多數(shù)以輔酶、輔基的形式參與調(diào)節(jié)代謝活動。脂溶性維生素：A視黃醇（維生素A原——胡蘿卜素）D鈣化醇E生育酚K凝血維生素水溶性維生素：B族維生素和維生素C

（以下主要介紹B族維生素與輔酶、輔基的關(guān)系）第三節(jié)維生素與輔酶維生素與輔酶和輔基的關(guān)系表7?2B族維生素及其輔酶形式B族維生素輔酶形式酶促反應(yīng)中的主要作用硫胺素(B1)硫胺素焦磷酸酯(TPP)α-酮酸氧化脫羧酮基轉(zhuǎn)移作用核黃素(B2)黃素單核苷酸(FMN)黃素腺嘌呤二核苷酸(FAD)氫原子轉(zhuǎn)移氫原子轉(zhuǎn)移尼克酰胺(PP)（VB5）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+)氫原子轉(zhuǎn)移氫原子轉(zhuǎn)移吡哆醇(醛、胺)(B6)磷酸吡哆醛氨基轉(zhuǎn)移泛酸（VB3）輔酶A(CoA)酰基轉(zhuǎn)移葉酸（VB7）四氫葉酸"一碳基團(tuán)"轉(zhuǎn)移生物素(H)生物素羧化作用鈷胺素(B12)輔酶B12甲基鈷胺素5′-脫氧腺苷鈷胺素甲基轉(zhuǎn)移一、維生素B1（抗腳氣病維生素或硫胺素

）

1、化學(xué)本質(zhì)

化學(xué)本質(zhì)：嘧啶環(huán)＋噻唑環(huán)

活性形式：焦磷酸硫胺素（TPP）

2、主要生理功能TPP是α酮酸氧化脫羧酶系的輔酶，參與糖代謝。TPP抑制膽堿酯酶活性。3、缺乏癥腳氣病和末梢神經(jīng)炎；食欲不振、消化不良。硫胺素的結(jié)構(gòu)水溶性維生素來源：維生素B1主要存在于種子外皮和胚芽中，米糠、麥麩、豆類中含量最為豐富。性質(zhì)：酸性液中穩(wěn)定，中、堿性液中易被氧化；脫氫硫胺素藍(lán)色熒光（定量測定）需要量：正常成人每日需要1.0～1.5mg。缺乏癥：腳氣病、末梢神經(jīng)炎水溶性維生素二、維生素B2（核黃素）

1、化學(xué)本質(zhì)

化學(xué)本質(zhì)：核醇＋6，7-二甲基異咯嗪

活性形式：黃素單核苷酸（FMN）和黃素腺嘌呤二核苷酸（FAD）2、主要生理功能FMN和FAD是許多氧化還原酶的輔酶，是氫的傳遞體

3、缺乏癥口角炎、唇炎、舌炎、陰囊皮炎、眼瞼炎、角膜血管增生等水溶性維生素維生素B2的結(jié)構(gòu)FMNAMPFAD

核黃素ribiflavinFMN+2HFMNH2FAD+2HFADH2維生素B2和黃素單核苷酸（FMN）.黃素腺嘌呤二核苷（FAD）+2H-2HNHHROO來源：維生素B2分布很廣，在酵母、肝、腎、蛋、奶及大豆中含量豐富，易于吸收。性質(zhì)：酸性液中穩(wěn)定，在堿性液中易被熱和光破壞；水溶液呈黃綠色熒光（定量測定）

需要量：正常成人每日需要1.2～1.5mg。缺乏癥：維生素B2缺乏時可引起口角炎、唇炎、舌炎、陰囊皮炎、眼瞼炎、角膜血管增生等

水溶性維生素三、維生素pp（抗癩皮病維生素）1、化學(xué)本質(zhì)

化學(xué)本質(zhì)：吡啶衍生物

活性形式：尼克酰胺二核苷酸（NAD+）和尼克酰胺二核苷酸磷酸（NADP+）

2、主要生理功能NAD+和NADP+是多種不需氧脫氫酶的輔酶

，是氫的傳遞體

3、缺乏癥：癩皮病尼克酸可抑制脂肪動員，降低VLDL合成。主要類型：尼克酸及尼克酰胺肝內(nèi)可將少量色氨酸轉(zhuǎn)變?yōu)榫S生素ppRAMPNAD+:

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)++2H2e+H+2e+H+nicotinamide在脫氫酶的活性中心輔助H傳遞NAD(P)H脫氫酶活性中心底物NAD(P)+NAD(P)H將H傳遞出去來源:以酵母、花生、谷類、豆類、肉類和動物肝中最豐富；肝中少量色氨酸能轉(zhuǎn)變?yōu)榫S生素pp。玉米中色氨酸和煙酰胺含量低。性質(zhì)：穩(wěn)定。在260nm有吸收；與溴化氫生成黃綠色化合物（定量測定）

需要量：15～20mg缺乏癥：稱為糙皮病，主要表現(xiàn)為皮炎、腹瀉及癡呆等，抗結(jié)核藥物異煙肼的結(jié)構(gòu)與其相似。過量癥：血管擴(kuò)張、痤瘡、胃腸不適水溶性維生素四、維生素B6（抗皮炎維生素）

1、化學(xué)本質(zhì)

化學(xué)本質(zhì)：吡啶衍生物

活性形式：磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺2、主要生理功能磷酸吡哆醛也是δ氨基γ酮戊酸（ALA）合成酶的輔酶，參與血紅素的合成磷酸吡哆醛是糖原磷酸化酶的重要組分主要類型：吡哆醇、吡哆醛和吡哆胺

磷酸吡哆醛是轉(zhuǎn)氨酶和脫羧酶的輔酶，參與傳遞氨基和脫羧基吡哆醇吡哆胺磷酸吡哆醛吡哆醛水溶性維生素維生素B6的結(jié)構(gòu)來源:自然界的維生素B6存在于種子、谷類、肝、肉類及綠葉蔬菜中。腸道細(xì)菌可合成。性質(zhì)：對酸穩(wěn)定，在堿性溶液中易被破壞，對光敏感；與三氯化鐵呈紅色。需要量：2mg

缺乏癥：維生素B6缺乏時可出現(xiàn)低血色素小細(xì)胞性貧血和血清鐵增高。

水溶性維生素五、泛酸（遍多酸）

1、化學(xué)本質(zhì)

化學(xué)本質(zhì)：β丙氨酸＋二羥二甲基丁酸

活性形式：酰基載體蛋白（ACP）和輔酶A

2、主要生理功能ACP和輔酶A是?；D(zhuǎn)移酶的輔酶，參與酰基運(yùn)轉(zhuǎn)3、缺乏癥“腳灼熱綜合癥”水溶性維生素泛酸的結(jié)構(gòu)泛酸在食物中普遍存在，尤其動物組織、谷物及豆類等食物含量豐富，內(nèi)細(xì)菌可合成。性質(zhì)：淡黃色油狀物；在酸性溶液中易分解缺乏癥：在二戰(zhàn)時的遠(yuǎn)東戰(zhàn)俘中曾有“腳灼熱綜合癥”，為泛酸缺乏所致。水溶性維生素（4）生化功能：

輔酶A是?；D(zhuǎn)移酶的輔酶，在代謝過程中作為酰基載體起傳遞?；淖饔茫沙洚?dāng)多種酶的輔酶參加?；磻?yīng)及氧化脫羧等反應(yīng)。

4‘-磷酸泛酰巰基乙胺可作為?；d體蛋白（ACP）的輔基，參與脂肪酸合成代謝。

輔酶A參與體內(nèi)一些重要物質(zhì)如乙酰膽堿、膽固醇、卟啉等的合成，并能調(diào)節(jié)血漿脂蛋白和膽固醇的含量。（5）缺乏癥：人類未發(fā)現(xiàn)缺乏癥動物：生長減慢或體重減輕；皮膚、粘膜及羽毛損傷；神經(jīng)系統(tǒng)紊亂；胃腸道功能失調(diào)；免疫功能受損等。豬:

皮膚皮屑增多，毛細(xì)，眼周圍有棕色的分泌物，胃腸道疾病，生長緩慢.典型癥狀---鵝步癥。鵝步癥返回雛雞:眼分泌物增加與眼瞼粘合，喙角及趾部形成痂皮，生長受阻,羽毛粗糙。羽毛粗糙口角、眼瞼炎癥腳趾炎癥六、生物素

1、化學(xué)本質(zhì)

化學(xué)本質(zhì)：噻吩與尿素相結(jié)合的駢環(huán)＋戊酸

活性形式：生物素

2、主要生理功能生物素是體內(nèi)多種羧化酶的輔酶，參與羧化反應(yīng)3、缺乏癥一般不缺乏

主要類型：α生物素（蛋黃）和β生物素（肝）

水溶性維生素生物素的結(jié)構(gòu)羧基生物素-酶生物素-酶來源：α生物素主要存在于蛋黃中；β生物素主要存在于肝中。腸道細(xì)菌合成。性質(zhì)：無色針狀晶體，對熱、酸堿穩(wěn)定，易被氧化劑破壞。缺乏癥：生物素來源廣泛，人體腸道細(xì)菌也能合成，很少出現(xiàn)缺乏癥。生物素缺乏時可出現(xiàn)疲乏、食欲不振、惡心嘔吐、皮炎及脫屑性紅皮病。水溶性維生素-VB7（4）功能：以輔酶形式參與碳水化合物、脂肪和蛋白質(zhì)的代謝。例如丙酮酸的羧化、氨基酸的脫氨基、嘌呤和必需脂肪酸的合成等。（5）缺乏癥：人一般不會缺乏。豬:后腿痙攣、足裂縫;皮炎(皮膚干燥、粗糙,并有棕色滲出物)。豬蹄裂

豬皮炎癥---注意從肩部沿背及兩側(cè)蔓延的干燥鱗片狀剝落的皮膚和形成的皮痂返回七、葉酸（蝶酰谷氨酸-造血維生素）

1、化學(xué)本質(zhì)

化學(xué)本質(zhì)：蝶呤啶＋對氨基苯甲酸＋L-谷氨酸

活性形式：四氫葉酸2、主要生理功能四氫葉酸是一碳單位轉(zhuǎn)移酶的輔酶，作為一碳單位的載體

3、缺乏癥巨幼紅細(xì)胞性貧血水溶性維生素VB11葉酸的結(jié)構(gòu)來源：葉酸廣泛存在于肉類、鮮果及蔬菜中，人類腸道細(xì)菌也能合成葉酸性質(zhì)：淡黃色晶體，在水溶液中易被光破壞需要量：200～400μg缺乏癥：葉酸缺乏時，DNA合成受到抑制，可造成巨幼紅細(xì)胞性貧血。

水溶性維生素八、維生素B12（抗惡性貧血維生素或鈷胺素）

1、化學(xué)本質(zhì)

化學(xué)本質(zhì)：咕啉衍生物

活性形式：甲基鈷胺素，5′-脫氧腺苷鈷胺素2、主要生理功能甲鈷胺素是甲基轉(zhuǎn)移酶的輔酶，參與同型半胱氨酸的甲基化反應(yīng)3、缺乏癥巨幼紅細(xì)胞貧血（惡性貧血），同型半胱氨酸尿癥是目前所知唯一含有金屬元素的維生素

5′脫氧腺苷鈷胺素是L-甲基丙二酸輔酶A變位酶的輔酶，參與丙二酰輔酶A轉(zhuǎn)變?yōu)殓牾］o酶A的反應(yīng)水溶性維生素維生素B12的結(jié)構(gòu)來源：維生素B12廣泛存在于動物性食品中，常結(jié)合于蛋白質(zhì)上。人腸道細(xì)菌合成。性質(zhì)：紅色晶體，在中性溶劑中耐熱；被日光和氧化劑破壞；在強(qiáng)酸強(qiáng)堿下易分解。需要量：2～3μg缺乏癥：維生素B12缺乏很少見，偶見于年長者由于內(nèi)因子產(chǎn)生不足或嚴(yán)重吸收障礙疾病和長期素食者。

水溶性維生素九、硫辛酸1、化學(xué)本質(zhì)

化學(xué)本質(zhì)：6,8-二硫辛酸

活性形式：硫辛酸、二氫硫辛酸2、主要生理功能硫辛酸是α-酮酸氧化脫羧酶系的輔酶

保護(hù)巰基酶免受重金屬離子的毒害硫辛酸具有抗脂肪肝、降低血膽固醇的作用

水溶性維生素硫辛酸二氫硫辛酸壞血/病——毛細(xì)管脆弱、易碎表現(xiàn)為牙齦發(fā)炎出血，皮膚出現(xiàn)小血斑、VC防治壞血病——抗壞血酸化學(xué)結(jié)構(gòu)——酸性多羥基化合物（十）VC（抗壞血酸）D-葡萄糖醛酸L-葡萄糖酸L-古洛內(nèi)酯L-古洛內(nèi)酯氧化酶3-氧-L-古洛內(nèi)酯L-抗壞血酸1，4內(nèi)脂14還原人、猴、豚鼠體內(nèi)缺乏只能通過食物獲??？反應(yīng)

羥化作用：促進(jìn)膠原蛋白的合成；參與體內(nèi)類固醇激素、兒茶酚、五羥色胺等合成過程中芳香環(huán)的羥化作用。

氧化還原作用：維生素C可脫H成為脫氫抗壞血酸，并參加多種生物氧化反應(yīng)。

抗體的合成：需要維生素C的參與。

解毒作用：重金屬導(dǎo)致巰基酶失去活性產(chǎn)生中毒，維生素C使氧化型谷胱甘肽轉(zhuǎn)化為還原型而解毒。

促進(jìn)造血作用。功能（4）缺乏癥：缺乏時造成壞血病。第四節(jié)酶的分子結(jié)構(gòu)與功能

一、酶的一級結(jié)構(gòu)與活性中心結(jié)合部位

活性中心

必需基團(tuán)催化部位酶的結(jié)構(gòu)活性中心以外的必需基團(tuán)

其它部分

調(diào)控部位酶分子中存在著一些可以與其他分子發(fā)生某種程度的結(jié)合的部位，從而引起酶分子空間構(gòu)象的變化，對酶起激活或抑制作用酶的活性中心示意圖概念：酶的活性中心是指直接與底物結(jié)合并起催化反應(yīng)的空間區(qū)域，通常是相隔很遠(yuǎn)的氨基酸殘基形成的三維實體。

活性中心結(jié)合部位催化部位調(diào)控基團(tuán)中心外必需基團(tuán)中心內(nèi)必需基團(tuán)1、結(jié)合部位酶分子中與底物結(jié)合，使底物與酶的一定構(gòu)象形成復(fù)合物的基團(tuán)。酶的結(jié)合基團(tuán)決定酶反應(yīng)的專一性。2、催化部位

酶分子中催化底物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)并將其轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)物的基團(tuán)。催化基團(tuán)決定酶所催化反應(yīng)的性質(zhì)，同時也是決定反應(yīng)的高效性。3、調(diào)控基團(tuán)酶分子中一些可與其他分子發(fā)生某種程度的結(jié)合并引起酶分子空間構(gòu)象的變化，對酶起激活或抑制作用的基團(tuán)。一些酶活性中心的基團(tuán)二、酶原與酶原的激活（一）概念：酶原——酶在生物體內(nèi)首先合成出來的無活性前體。酶原的激活——酶原必須在一定的條件下去掉一個或幾個特殊的肽鍵，從而使酶的構(gòu)象發(fā)生一定的變化，才有活性，這一過程稱為酶原激活。 （二）激活的本質(zhì)或?qū)嵸|(zhì)

酶的活性中心形成或暴露的過程 意義：避免自身受損傷

纈天天天天賴異纈甘組SS絲SS纈纈胰蛋白酶原腸激酶（激活作用）纈天天天天賴異甘組SS絲纈SS纈纈活性中心胰蛋白酶為什么不直接以酶形式存在呢？保護(hù)正常組織不受傷害胰蛋白酶的激活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

三、同工酶1.概念：同工酶：是指能催化相同的化學(xué)反應(yīng)，但酶蛋白的分子結(jié)構(gòu)、理化性質(zhì)和免疫性能等方面都存在明顯差異的一組酶。一般為寡聚蛋白。2.同工酶舉例：

1959年，用電泳分離法發(fā)現(xiàn)動物的乳酸脫氫酶具有多種分子形式。LDH5(M4)、LDH4(M3H)、LDH3(M2H2)、LDH2(MH3)、LDH1(H4)心肌型（H）和肌肉型（M）乳酸脫氫酶（LDH）同工酶的組成

心、肝病變時引起的血清LDH同工酶的變化規(guī)律：

心臟疾病LDH1和LDH2上升。

急性肝炎LDH5明顯上升，隨病情好轉(zhuǎn)而恢復(fù)正常。LDH1(H4)LDH2(H3M)LDH3(H2M2)LDH4(H1M3)LDH5(M4)H亞基M亞基生理及臨床意義在代謝調(diào)節(jié)上起著重要的作用；用于解釋發(fā)育過程中階段特有的代謝特征；同工酶譜的改變有助于對疾病的診斷；同工酶可以作為遺傳標(biāo)志，用于遺傳分析研究。心肌梗死和肝病病人血清LDH同工酶譜的變化1酶活性心肌梗死酶譜正常酶譜肝病酶譜2345（一）別構(gòu)酶（變構(gòu)酶）與變構(gòu)調(diào)節(jié)變構(gòu)劑變構(gòu)激活劑變構(gòu)抑制劑變構(gòu)酶變構(gòu)部位一些代謝物可與某些酶分子活性中心外的某部位非共價可逆地結(jié)合，使酶構(gòu)象改變，從而改變酶的催化活性，此種調(diào)節(jié)方式稱變構(gòu)調(diào)節(jié)。四、調(diào)節(jié)酶生物體內(nèi)對代謝途徑的反應(yīng)速率起調(diào)節(jié)作用的酶。●為寡聚體酶，即多體酶，含二個或多個亞基，比一般單體酶要大得多和復(fù)雜得多?！窈谢钚圆课缓驼{(diào)節(jié)(別構(gòu))部位，活性部位負(fù)責(zé)對底物的結(jié)合與催化，調(diào)節(jié)部位負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)酶催化反應(yīng)的速度?！衩恳环N別構(gòu)酶的調(diào)節(jié)部位只能與它的專一性調(diào)節(jié)物或效應(yīng)物分子非共價地結(jié)合。別構(gòu)酶（或變構(gòu)酶）：是一類雙功能的酶，這類酶具有催化功能，也具有同調(diào)節(jié)物分子結(jié)合而改變酶反應(yīng)速度的功能。酶的別構(gòu)（變構(gòu)）效應(yīng)示意圖效應(yīng)劑別構(gòu)中心活性中心蛋白激酶A(無活性)蛋白激酶A(有活性)cAMPCCCCRRRR蛋白激酶A的激活變構(gòu)酶有特征性的S形動力學(xué)曲線。變構(gòu)劑或底物濃度，在一定的范圍里，一個比較小的變化就會導(dǎo)致反應(yīng)速度顯著的改變，因此更具可調(diào)節(jié)性。0.11米氏雙曲線與S形變構(gòu)曲線（二）共價修飾酶共價修飾(covalentmodification)在其他酶的催化作用下，某些酶蛋白肽鏈上的一些基團(tuán)可與某種化學(xué)基團(tuán)發(fā)生可逆的共價結(jié)合，從而改變酶的活性，此過程稱為共價修飾。常見類型磷酸化與脫磷酸化（最常見）乙?；兔撘阴；谆兔摷谆佘栈兔撓佘栈璖H與－S－S互變酶的磷酸化與脫磷酸化-OHThrSerTyr酶蛋白H2OPi磷蛋白磷酸酶ATPADP蛋白激酶ThrSerTyr-O-PO32-酶蛋白激酶ATPADP磷酸化酶b（無活性）磷酸化酶aP（有活性）磷酸酯酶-OHH2OP1.單體酶：一條多肽鏈組成的酶，種類較少，多是催化水解反應(yīng)的酶。分子量1.3萬—3.5萬。2.寡聚酶：由兩個或兩個以上的亞基組成的酶，分子量3.5萬—幾百萬。相當(dāng)數(shù)量的寡聚酶是調(diào)節(jié)酶。如乳酸脫氫酶、磷酸果糖激酶等。五、單體酶、寡聚酶、多酶復(fù)合體細(xì)胞中的許多酶常常是在一個連續(xù)的反應(yīng)鏈中起作用，即前一個反應(yīng)的產(chǎn)物是后一個反應(yīng)的底物，在完整細(xì)胞內(nèi)的某一代謝過程中，由幾個酶形成的反應(yīng)體系，稱為多酶體系（multienzymesystem）。

功能相關(guān)的幾個酶靠非共價鍵彼此嵌合而成的聚合體，所有反應(yīng)依次連接，有利于一系列反應(yīng)的連續(xù)進(jìn)行。分子量幾百萬以上。分散多酶體系與中間物示意圖多酶復(fù)合體示意圖3.多酶復(fù)合物：

例如：丙酮酸脫氫酶系由3個酶組成，脂肪酸合成酶系由6個酶和1個ACP蛋白組成。

大腸桿菌的丙酮酸脫氫酶系模型第五節(jié)酶的作用機(jī)制一.酶催化作用與分子活化能：活化能：分子由基態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榛罨瘧B(tài)所需要的能量?；罨肿樱耗切┧芰窟_(dá)到或超過某一限度的的分子才能參加反應(yīng)的分子。一般催化劑反應(yīng)活化能反應(yīng)總能量變化酶促反應(yīng)活化能非催化反應(yīng)活化能初態(tài)終態(tài)能量改變活化過程酶促反應(yīng)降低活化能過渡態(tài)二、中間產(chǎn)物學(xué)說（過渡態(tài)學(xué)說）

非酶促反應(yīng)SP酶促反應(yīng)S+EESP+E

反應(yīng)分兩步走，活化能大大降低，因此反應(yīng)容易進(jìn)行。S+EESES＊EP

P+E底物—酶中間物過渡態(tài)產(chǎn)物—酶中間物酶作用的實質(zhì)在于降低反應(yīng)活化能1、鎖鑰學(xué)說（1890）：認(rèn)為整個酶分子的天然構(gòu)象是具有剛性結(jié)構(gòu)的，酶表面具有特定的形狀。酶與底物的結(jié)合如同一把鑰匙對一把鎖一樣。此學(xué)說可以較好的解釋酶的立體異構(gòu)專一性；但不能解釋：酶的多底物現(xiàn)象、酶對正反方向的催化等。三、酶作用專一性的學(xué)說鎖鑰學(xué)說認(rèn)為整個酶分子的天然構(gòu)象是具有剛性結(jié)構(gòu)的，酶表面具有特定的形狀。酶與底物的結(jié)合如同一把鑰匙對一把鎖一樣2、誘導(dǎo)契合學(xué)說（1964年）

該學(xué)說認(rèn)為酶的活性部位并不是和底物的形狀正好互補(bǔ)的，而是在酶和底物結(jié)合的過程中，底物分子或酶分子，有時是兩者的構(gòu)象同時發(fā)生了一定的變化后才互補(bǔ)的，這時催化基團(tuán)的位置也正好在所催化底物鍵的斷裂和即將生成鍵的適當(dāng)位置。這個動態(tài)的辨認(rèn)過程稱為誘導(dǎo)契合。

誘導(dǎo)契合學(xué)說酶與底物靠近

定向

酶與底物相互誘導(dǎo)變形

契合形成中間產(chǎn)物

產(chǎn)物脫離A.靠近定向靠近電性吸引疏水作用定向酶底物

誘導(dǎo)契合機(jī)制B.誘導(dǎo)契合活性中心催化基團(tuán)進(jìn)行催化誘導(dǎo)互補(bǔ)性結(jié)構(gòu)變化能否契合—專一性的由來契合C.產(chǎn)物脫離酶復(fù)原－催化劑1、鄰近效應(yīng)、定向效應(yīng)鄰近效應(yīng)：在酶促反應(yīng)中，由于酶和底物分子之間的親和性，底物分子有向酶的活性中心靠近的趨勢，最終結(jié)合到酶的活性中心，使底物在酶活性中心的有效濃度大大增加的效應(yīng)。定向效應(yīng)：當(dāng)專一性底物向酶活性中心靠近時，會誘導(dǎo)酶分子構(gòu)象發(fā)生改變，使酶活性中心的相關(guān)基團(tuán)和底物的反應(yīng)基團(tuán)正確定向排列，同時使反應(yīng)基團(tuán)之間的分子軌道以正確方向嚴(yán)格定位，使酶促反應(yīng)易于進(jìn)行。使酶具有高效率和專一性特點。四.決定酶作用高效性的機(jī)制酶AB鄰近效應(yīng)和定向效應(yīng)鄰近定向效應(yīng)2.“張力”和“形變”底物與酶結(jié)合誘導(dǎo)酶的分子構(gòu)象變化，變化的酶分子又使底物分子的敏感鍵產(chǎn)生“張力”甚至“形變”，從而促使酶－底物中間產(chǎn)物進(jìn)入過渡態(tài)。底物分子發(fā)生形變酶底物同時形變產(chǎn)物3、酸堿催化酸堿催化是通過瞬時的向反應(yīng)物提供質(zhì)子或從反應(yīng)物接受質(zhì)子以穩(wěn)定過渡態(tài)，加速反應(yīng)的一類催化機(jī)制。酶分子中可以作為廣義酸、堿的基團(tuán)廣義酸基團(tuán)（質(zhì)子供體）廣義堿基團(tuán)（質(zhì)子受體）4、共價催化

催化劑通過與底物形成反應(yīng)活性很高的共價過渡產(chǎn)物，使反應(yīng)活化能降低，從而提高反應(yīng)速度的過程，稱為共價催化。它包括兩種類型：親核催化和親電催化親核基團(tuán)：

His的咪唑基，Cys

的巰基，Asp的羧基，Ser的羥基等；親電子基團(tuán)：H+

、Mg2+、Mn2+

、Fe3+某些輔酶，如焦磷酸硫胺素和磷酸吡哆醛等也可以參與共價催化作用。

5.酶活性中心是低介電區(qū)域（疏水的微環(huán)境）酶活性中心是低介電區(qū)，有利于使底物分子的敏感鍵和酶的催化基團(tuán)之間形成很大的反應(yīng)力。1.底物濃度對酶促反應(yīng)速度的影響第六節(jié)影響酶促反應(yīng)速度的因素

在低底物濃度時：反應(yīng)速度與底物濃度成正比，表現(xiàn)為一級反應(yīng)特征。一、底物濃度對酶促反應(yīng)速度的影響隨著底物濃度的增高反應(yīng)速度不再成正比例加速；反應(yīng)為混合級反應(yīng)。

當(dāng)?shù)孜餄舛冗_(dá)到一定值反應(yīng)速度達(dá)到最大值（Vmax），此時再增加底物濃度，反應(yīng)速度不再增加，表現(xiàn)為零級反應(yīng)。酶與底物的中間絡(luò)合物學(xué)說米氏方程米氏常數(shù)S+EESP+E底物濃度與酶反應(yīng)速度關(guān)系的數(shù)學(xué)表達(dá)式：2.米氏方程式（Michaelis-Menten★

S與E形成中間產(chǎn)物，且整個反應(yīng)速度取決于ESP+E★

產(chǎn)物濃度接近為0（初速度）★[S]>>[E]★反應(yīng)達(dá)到平衡

前提V=Vmax[S]Km+[S]米氏常數(shù)：當(dāng)v=1/2Vmax時的底物濃度Km=[S]Km值：是當(dāng)酶促反應(yīng)速度達(dá)到最大反應(yīng)速度一半時的底物濃度，它的單位是mol/L,與底物濃度的單位一樣。3.米氏常數(shù)Km關(guān)于米氏常數(shù)Km的幾點說明：a.Km值大小可以近似地表示酶和底物的親和力。Km愈大，表明親和力愈小，反之則大。同一種酶有幾種底物就有幾個Km值，其中Km值最小的底物一般稱為該酶的最適底物或天然底物。

b.是酶的一個重要的特征物理常數(shù),只與酶的性質(zhì)有關(guān)，而與其濃度無關(guān)。每一種酶對于它的一種底物只有一個米氏常數(shù)。

不同的酶具有不同Km值。c.催化可逆反應(yīng)的酶，推測正逆反應(yīng)的效率。d.有助于尋找連鎖反應(yīng)的限速步驟。e.

Km值只是在固定的底物，一定的溫度和pH條件下，一定的緩沖體系中測定的，不同條件下具有不同的Km值。測定一個酶促反應(yīng)的Km的方法很多,一般最常用雙倒數(shù)作圖法:斜率=Km/Vmax1/Vmax-1/Km4.Km值的求法——雙倒數(shù)作圖法二、酶濃度對酶反應(yīng)速度的影響在一定條件下酶促反應(yīng)的速度與酶的濃度成正比。當(dāng)?shù)孜餄舛却蟠蟪^酶濃度時，反應(yīng)達(dá)到最大速度。如果此時增加酶的濃度可增加反應(yīng)速度，酶促反應(yīng)的速度與酶的濃度成正比關(guān)系。三、pH對酶促反應(yīng)的影響pH最適pHv最適pH一般4～8動物酶6.5～8.0；植物酶4.5～6.5；酶的最適pH受酶純度、底物的種類、緩沖液等影響。酶有最適pH的原因：酶分子的解離狀態(tài)；底物的解離狀態(tài)；〔SE〕的形成。過酸過堿導(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)象酶反應(yīng)速度最大時的溶液pH，稱為酶的最適pH四、溫度的影響溫度對酶促反應(yīng)速度的影響：a.一方面是溫度升高,酶促反應(yīng)速度加快(溫度系數(shù)Q10：反應(yīng)溫度提高10

C，其反應(yīng)速度與原來的反應(yīng)速度之比。Q10多為1-2)。b.另一方面,溫度升高,酶的高級結(jié)構(gòu)將發(fā)生變化或變性，導(dǎo)致酶活性降低甚至喪失，反應(yīng)速度很快下降。低溫一般不使酶變性。使酶促反應(yīng)速度達(dá)最大時的溫度稱為酶的最適溫度。五、激活劑對酶反應(yīng)速度的影響凡能提高酶活性的物質(zhì),都稱為激活劑,其中大部分是離子或簡單有機(jī)化合物。按其分子大小可分為：1、無機(jī)離子（1）金屬離子：K+、Na+、Mg2+、Zn2+、Fe3+、Cu2+等；（2）陽離子,α-淀粉酶受Cl-