1、第三章第三章酶酶生物体内，反应在极为温和的条件下就能高效和特异地进生物体内，反应在极为温和的条件下就能高效和特异地进行，是因为生物体内存在着一类极为重要的生物催化剂行，是因为生物体内存在着一类极为重要的生物催化剂酶。酶。酶酶是由活细胞产生的、对其底物具有高度特异性和高度催是由活细胞产生的、对其底物具有高度特异性和高度催化效能的蛋白质。化效能的蛋白质。第一节第一节酶的分子结构与功能酶的分子结构与功能仅具有三级结构的酶称为仅具有三级结构的酶称为单体酶单体酶；由多个相同或不同亚基以；由多个相同或不同亚基以非共价键连接组成的酶称为非共价键连接组成的酶称为寡聚酶寡聚酶。几种具有不同催化功能的酶可彼此聚合
2、形成几种具有不同催化功能的酶可彼此聚合形成多酶复合物多酶复合物或或多多酶体系酶体系是其催化底物反应的过程如同流水线，上一个酶的产是其催化底物反应的过程如同流水线，上一个酶的产物即成为下一个酶的底物，形成连锁反应。物即成为下一个酶的底物，形成连锁反应。一些酶在一条多肽链上同时具有多种不同的催化功能，这类一些酶在一条多肽链上同时具有多种不同的催化功能，这类酶被称为酶被称为多功能酶多功能酶或或串联酶串联酶。COOHCOOHC CCHCH3 3O OOHOHC CH HTTPTTPTTPTTPCHCH3 3HSHSHSHS(CH(CH2 2)4 4COOHCOOHS SS S(CH(CH2 2)4 4
3、COOHCOOHS SHSHS(CH(CH2 2)4 4COOHCOOHCHCH3 3C CO OHSHSCoACoAO OC CS SCHCH3 3CoACoANADNAD+FADHFADH2 2FADFADNADH+HNADH+H+丙酮酸脱氢丙酮酸脱氢酶酶二氢硫辛酸二氢硫辛酸转乙酰酶转乙酰酶二氢硫辛酸二氢硫辛酸脱氢酶脱氢酶COCO2 2TPPTPPFADFADCOOHCOOHCHCH2 2COOHCOOHHOOCHOOCOHOHC CH HH HC CHOOCHOOCCOOHCOOHO OCHCH2 2CHCH2 2C CCoACoAS SC CCHCH2 2COOHCOOHO OCHCH
4、2 2COOHCOOHCHCH2 2COOHCOOHCHCH2 2COOHCOOHCHCHCOOHCOOHCHCHHOHOCOOHCOOHH HC CCHCH2 2COOHCOOHHOOCHOOCO OC CCOOHCOOHCHCH2 2NADNAD+NADH+HNADH+H+COCO2 2NADNAD+HS+HSCoACoANADH+HNADH+H+COCO2 2GTPGTPGDP+PiGDP+PiFADFADFADHFADH2 2H H2 2O ONADNAD+NADH+HNADH+H+CHCH3 3COSCOSCoACoAHS-CoAHS-CoAH H2 2O OCOOHCOOHCHCH
5、2 2CHCH2 2COOHCOOHOHOHC CHOOCHOOC 柠檬酸合酶柠檬酸合酶 顺乌头酸酶顺乌头酸酶 异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶-酮戊二酸脱氢酶复合体酮戊二酸脱氢酶复合体 琥珀酰琥珀酰CoACoA合成酶合成酶 琥珀酸脱氢琥珀酸脱氢酶酶 延胡索酸酶延胡索酸酶 苹果酸脱氢酶苹果酸脱氢酶4 4-磷酸泛酰氨基乙硫醇磷酸泛酰氨基乙硫醇4 4-磷酸泛酰氨基乙硫醇磷酸泛酰氨基乙硫醇-酮脂酮脂酰合成酶酰合成酶乙酰乙酰转移酶转移酶丙二酸单丙二酸单酰转移酶酰转移酶水化酶水化酶烯酰烯酰还原酶还原酶-酮脂酮脂酰还原酶酰还原酶酰基载体酰基载体蛋白蛋白硫酯酶硫酯酶硫酯酶硫酯酶酰基载体酰基载体蛋白蛋白-酮脂酮脂
6、酰还原酶酰还原酶烯酰烯酰还原酶还原酶烯酰烯酰还原酶还原酶丙二酸单丙二酸单酰转移酶酰转移酶乙酰乙酰转移酶转移酶-酮脂酮脂酰合成酶酰合成酶SerSerCysCysSHSHSHSHSerSerSHSHSHSHCysCys水化酶水化酶一、酶的分子组成中常含有辅助因子一、酶的分子组成中常含有辅助因子单纯酶单纯酶是只由氨基酸组成的单纯蛋白质，它的催化活性是只由氨基酸组成的单纯蛋白质，它的催化活性仅仅决定于它的蛋白质结构。某些蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶仅仅决定于它的蛋白质结构。某些蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶及核糖核酸酶等属于单纯酶。及核糖核酸酶等属于单纯酶。结合酶结合酶由蛋白质部分和非蛋白质部分组成，其中蛋白质由蛋
7、白质部分和非蛋白质部分组成，其中蛋白质部分称为部分称为酶蛋白酶蛋白，非蛋白质部分称为，非蛋白质部分称为辅助因子辅助因子。酶蛋白和辅助因子结合形成的复合物称为酶蛋白和辅助因子结合形成的复合物称为全酶全酶，酶蛋白和辅，酶蛋白和辅助因子单独存在均无催化活性，只有全酶才具有催化活性。助因子单独存在均无催化活性，只有全酶才具有催化活性。酶的辅助因子分类：酶的辅助因子分类：辅酶辅酶与酶蛋白以非共价键疏松结合，可用透析或超滤的方法除与酶蛋白以非共价键疏松结合，可用透析或超滤的方法除去，如脱氢酶的辅酶去，如脱氢酶的辅酶NADNAD+（辅酶（辅酶）和）和NADPNADP+（辅酶（辅酶）等。）等。辅基辅基与酶蛋白
8、以共价键紧密结合，不能通过透析或超滤的方法与酶蛋白以共价键紧密结合，不能通过透析或超滤的方法除去，如脱氢酶的辅酶除去，如脱氢酶的辅酶FADFAD等。等。酶蛋白酶蛋白在酶促反应中主要起识别底物的作用，酶促反应的特异在酶促反应中主要起识别底物的作用，酶促反应的特异性、高效率以及酶对一些理化因素的不稳定性均决定于酶蛋白性、高效率以及酶对一些理化因素的不稳定性均决定于酶蛋白部分；部分；辅酶辅酶(基基)则影响酶促反应的种类与性质。则影响酶促反应的种类与性质。金属酶金属酶 金属离子金属离子 金属激活酶金属激活酶 金属离子金属离子 碳酸酐酶碳酸酐酶 ZnZn2+2+柠檬酸合成酶柠檬酸合成酶 K K+羧基肽酶
9、羧基肽酶 ZnZn2+2+丙酮酸激酶丙酮酸激酶 K K+，MgMg2+2+过氧化物酶过氧化物酶 FeFe2+2+丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶 MnMn2+2+，ZnZn2+2+过氧化氢酶过氧化氢酶 FeFe2+2+精氨酸酶精氨酸酶 MnMn2+2+己糖激酶己糖激酶 MgMg2+2+磷酸水解酶类磷酸水解酶类 MgMg2+2+磷酸转移酶磷酸转移酶 MgMg2+2+蛋白激酶蛋白激酶 MgMg2+2+，MnMn2+2+锰超氧化物歧化酶锰超氧化物歧化酶 MnMn2+2+磷脂酶磷脂酶C CaC Ca2+2+谷胱甘肽过氧化物酶谷胱甘肽过氧化物酶 SeSe2+2+磷脂酶磷脂酶A A2 2 CaCa2+2+某些金属
10、酶和金属激活酶某些金属酶和金属激活酶名称名称 缩写名缩写名 转移基团转移基团 所含维生素所含维生素辅酶辅酶/辅酶辅酶 NAD NAD+/NADP/NADP+H H+、电子、电子 尼克酰胺尼克酰胺黄素腺嘌呤二核苷酸黄素腺嘌呤二核苷酸 FADFAD 氢原子氢原子 B B2 2焦硫酸硫胺素焦硫酸硫胺素 TPPTPP 醛基醛基 B B1 1磷酸吡哆醛磷酸吡哆醛 氨基氨基 B B6 6辅酶辅酶A A CoASH CoASH 酰基酰基 泛酸泛酸生物素生物素 COCO2 2 生物素生物素四氢叶酸四氢叶酸 FHFH4 4 一碳单位一碳单位 叶酸叶酸辅酶辅酶B B1212 氢原子、烷基氢原子、烷基 B B121
11、2辅助因子的种类及作用辅助因子的种类及作用酶名称酶名称 金属离子金属离子 有机分子辅基有机分子辅基 细胞色素氧化酶细胞色素氧化酶 CuCu2+2+血红素血红素 醇脱氢酶醇脱氢酶 FeFe2+2+Mo Mo6+6+FAD FAD 黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化酶 FeFe2+2+Mo Mo6+6+FAD FAD 丁酰丁酰CoACoA脱氢酶脱氢酶 MoMo6+6+FAD FAD 琥珀酸脱氢酶琥珀酸脱氢酶 FeFe2+2+FAD FAD NADH-NADH-细胞色素还原酶细胞色素还原酶 FeFe2+2+FAD FAD 甲基丙二酰甲基丙二酰CoACoA异构酶异构酶 CoCo2+2+Co Co3+3+钴胺辅酶钴
12、胺辅酶一些酶含有机分子辅酶和金属离子一些酶含有机分子辅酶和金属离子二、酶的活性中心是执行催化功能的部位二、酶的活性中心是执行催化功能的部位酶的活性中心酶的活性中心是酶分子中能与底物特异地结合并催化底物转是酶分子中能与底物特异地结合并催化底物转变为产物的具有特定三维结构的区域。变为产物的具有特定三维结构的区域。一些与酶的活性密切相关的化学基团称作酶的一些与酶的活性密切相关的化学基团称作酶的必需基团必需基团。如。如丝氨酸的羟基、半胱氨酸的巯基、组氨酸残基的咪唑基、酸丝氨酸的羟基、半胱氨酸的巯基、组氨酸残基的咪唑基、酸性氨基酸的羧基等；性氨基酸的羧基等；酶活性中心的必需基团有两类：酶活性中心的必需基
13、团有两类：结合基团结合基团识别底物和辅酶，使之与酶形成形成复合物；识别底物和辅酶，使之与酶形成形成复合物；催化基团催化基团影响底物中的某些化学键的稳定性，催化底影响底物中的某些化学键的稳定性，催化底物发生化学反应并将其转变成产物。物发生化学反应并将其转变成产物。还有一些基团虽然不参与活性中心的组成，但为维持酶还有一些基团虽然不参与活性中心的组成，但为维持酶活性中心应有的空间构象和（或）作为调节剂的结合部活性中心应有的空间构象和（或）作为调节剂的结合部位所必需，这些基团称为位所必需，这些基团称为酶活性中心外的必需基团酶活性中心外的必需基团。三、同工酶催化相同的化学反应三、同工酶催化相同的化学反应
14、同工酶同工酶是指催化相同的化学反应，但酶蛋白的分子结构、理化性是指催化相同的化学反应，但酶蛋白的分子结构、理化性质乃至免疫学性质不同的一组酶。质乃至免疫学性质不同的一组酶。国际生化学会建议，国际生化学会建议，同工酶同工酶是由不同基因编码的多肽链，或由同是由不同基因编码的多肽链，或由同一基因转录生成的不同一基因转录生成的不同mRNAmRNA所翻译的不同多肽链组成的蛋白质。所翻译的不同多肽链组成的蛋白质。同工酶存在于同一种属或同一个体的不同组织或同一细胞的不同同工酶存在于同一种属或同一个体的不同组织或同一细胞的不同的亚细胞结构中，使不同的组织、器官和不同的亚细胞结构具有的亚细胞结构中，使不同的组织
15、、器官和不同的亚细胞结构具有不同的代谢特征。不同的代谢特征。M MM MM MM M乳酸脱氢酶的同工酶乳酸脱氢酶的同工酶第二节第二节酶的工作原理酶的工作原理一般催化剂的共同性质一般催化剂的共同性质化学反应前后都没有质和量的改变；化学反应前后都没有质和量的改变；只能促进热力学允许进行的反应；只能促进热力学允许进行的反应；等效加速正、反两向反应，而不能改变反应的平衡点，等效加速正、反两向反应，而不能改变反应的平衡点，即不改变反应常数。即不改变反应常数。（一）酶反应具有极高的效率（一）酶反应具有极高的效率酶的催化效率通常比非催化反应高酶的催化效率通常比非催化反应高10108 810102020倍，比
16、一般催化剂倍，比一般催化剂高高10107 710101313。酶的催化效率酶的催化效率可用酶的转换数是指在酶被底物饱和的条件下，可用酶的转换数是指在酶被底物饱和的条件下，每个酶分子每秒将底物转化为产物的分子数。每个酶分子每秒将底物转化为产物的分子数。一、酶促反应特点一、酶促反应特点（二）酶促反应具有高度的特异性（二）酶促反应具有高度的特异性绝对专一性绝对专一性有的酶只能作用于特定结构的底物，进行一种有的酶只能作用于特定结构的底物，进行一种专一的反应，生成一种特定结构的产物，如脲酶；专一的反应，生成一种特定结构的产物，如脲酶；相对专一性相对专一性这种酶作用于结构类同的一类化合物或一种化这种酶作用
17、于结构类同的一类化合物或一种化学键，这种不太严格的选择性称为相对特异性，如脂肪酶、磷学键，这种不太严格的选择性称为相对特异性，如脂肪酶、磷酸酶、蛋白激酶等；酸酶、蛋白激酶等；立体异构专一性立体异构专一性仅作用于底物分子的一种立体异构体，如仅作用于底物分子的一种立体异构体，如-淀粉酶、淀粉酶、L-L-乳酸脱氢酶等。乳酸脱氢酶等。H H2 2N NCHCHR R1 1C CN NO OH HCHCHR R2 2C CN NO OCHCHH HR R3 3C CO ON NH HCHCHR R4 4C CO ON NCHCHH HR R5 5C CO ON NH HCHCHR R6 6COOHCOO
18、H氨基肽酶氨基肽酶碱性氨基酸碱性氨基酸胰蛋白酶胰蛋白酶芳香族氨基酸芳香族氨基酸糜蛋白酶糜蛋白酶弹性蛋白酶弹性蛋白酶脂肪族氨基酸脂肪族氨基酸羧基肽酶羧基肽酶（三）酶的活性和酶量具有可调节性（三）酶的活性和酶量具有可调节性酶是生物体的组成成份，和体内其他物质一样，不断在体内酶是生物体的组成成份，和体内其他物质一样，不断在体内新陈代谢，酶的催化活性也受多方面的调控。新陈代谢，酶的催化活性也受多方面的调控。酶活性的调节方式包括：酶在细胞内的区域化分布、基因分酶活性的调节方式包括：酶在细胞内的区域化分布、基因分化形成的同工酶、酶原的激活、别构酶的激活与抑制、酶合化形成的同工酶、酶原的激活、别构酶的激活与
19、抑制、酶合成的诱导和阻遏、酶降解的调节等。成的诱导和阻遏、酶降解的调节等。（四）酶具有不稳定性（四）酶具有不稳定性酶的化学本质是蛋白质。酶的化学本质是蛋白质。在某些理化因素（如高温、强酸、强碱等）的作用下，在某些理化因素（如高温、强酸、强碱等）的作用下，酶会发生变性而失去催化活性。酶会发生变性而失去催化活性。酶促反应往往都是在常温、常压和接近中性的条件下进酶促反应往往都是在常温、常压和接近中性的条件下进行的。行的。（一）酶比一般催化剂更有效地降低反应活化能（一）酶比一般催化剂更有效地降低反应活化能反应体系中，能量较低的底物间很难进行反应，只有达到或超反应体系中，能量较低的底物间很难进行反应，只
20、有达到或超过一定水平的过渡态分子才有可能发生化学反应。过一定水平的过渡态分子才有可能发生化学反应。过渡态分子的结构介于底物和产物之间，不稳定，容易转变成过渡态分子的结构介于底物和产物之间，不稳定，容易转变成产物或返回为底物，又称为产物或返回为底物，又称为活化分子活化分子。过渡态分子所具有的高出底物平均水平的能量称为过渡态分子所具有的高出底物平均水平的能量称为活化能活化能（即（即底物分子从初态转变到过渡态所需的能量）。底物分子从初态转变到过渡态所需的能量）。二、酶提高反应速率的机制二、酶提高反应速率的机制 酶促反应酶促反应 活化能活化能 一般催化剂催一般催化剂催化反应的活化能化反应的活化能 活活
21、化化能能 反应进程反应进程 底物能量底物能量 产物能量产物能量 反应总能量变化反应总能量变化75312J75312J8368J8368J48953J48953J 非酶促反应非酶促反应活化能活化能 （二）酶和底物结合形成中间产物（二）酶和底物结合形成中间产物1.1.诱导契合作用使酶与底物密切结合诱导契合作用使酶与底物密切结合2.2.邻近效应和定向排列使诸底物正确定位于酶的活邻近效应和定向排列使诸底物正确定位于酶的活性中心性中心3.3.表面效应使底物分子去溶剂化表面效应使底物分子去溶剂化E+S E+S E+P E+P E ES S （三）酶的催化机制呈多元催化作用（三）酶的催化机制呈多元催化作用酸
22、酸-碱催化作用碱催化作用共价催化作用共价催化作用亲核催化作用亲核催化作用第三节第三节酶促反应动力学酶促反应动力学一、底物浓度对酶促反应速率的影响一、底物浓度对酶促反应速率的影响SSv vmaxmaxv v0 0（一）米（一）米-曼氏方程式曼氏方程式几乎所有的酶都有上述被底物饱和的现象，只是不同的几乎所有的酶都有上述被底物饱和的现象，只是不同的酶达到饱和时所需要的底物浓度不同而已。酶达到饱和时所需要的底物浓度不同而已。解释酶促反应中底物浓度和反应速度关系的最合理的学解释酶促反应中底物浓度和反应速度关系的最合理的学说是说是中间产物学说中间产物学说。（1 1）E+S E+S E+P E+P E ES
23、 S v vv vmaxmaxS S K Km m+S +S （2 2）米曼氏方程式的推导基于三个假设：米曼氏方程式的推导基于三个假设：反应是单底物反应；反应是单底物反应；测定的反应速率为反应刚刚开始时的初速率；测定的反应速率为反应刚刚开始时的初速率；SS超过超过EE，SS的变化在测定初速度的过程中可忽略的变化在测定初速度的过程中可忽略不计。不计。（3 3）（4 4）(E(EES)ES)SSK K2 2+K+K3 3ES ES K K1 1整理得：整理得：(E(EES)ES)SSK Km mESES（5 5）ESESEESSK Km m+S+SK K2 2+K+K3 3 K Km m（米氏常数
24、）（米氏常数）K K1 1设：设：v vk k3 3ESES（6 6）由于由于将将(5)(5)代入代入(6)(6)得得K K3 3ES ES K Km m+S+S v v（7 7）当当SS很高时，所有的很高时，所有的E E都与都与S S生成生成ESES，反应达到最大反，反应达到最大反应速度，此时应速度，此时EEESES，即，即 v vmaxmaxK K3 3ESESK K3 3E E （8 8）将（将（8 8）式代入（）式代入（7 7）式，即得米氏方程式：）式，即得米氏方程式：v vv vmaxmaxS S K Km m+S +S （二）（二）KmKm和和v vmaxmax是有意义的酶促反应动
25、力学参数是有意义的酶促反应动力学参数KmKm值等于酶促反应速率为最大速率一半时的底物浓度；值等于酶促反应速率为最大速率一半时的底物浓度；当解离速率远远大于分解速率时，当解离速率远远大于分解速率时，KmKm可表示酶对底物的亲和力；可表示酶对底物的亲和力；KmKm值是酶的特征性常数，只与酶的结构、底物和反应环境有关，值是酶的特征性常数，只与酶的结构、底物和反应环境有关，与酶的浓度无关；与酶的浓度无关；v vmaxmax是酶被底物完全饱和时的反应速度，与酶浓度成正比。是酶被底物完全饱和时的反应速度，与酶浓度成正比。酶的转换数：当酶被底物完全饱和时，单位时间内每个酶分子催酶的转换数：当酶被底物完全饱和
26、时，单位时间内每个酶分子催化底物转变成产物的分子数，其可用来表示酶的催化效率。化底物转变成产物的分子数，其可用来表示酶的催化效率。v vmaxmaxv vmaxmaxSSKm+SKm+S2 2SSKmKmSSv vmaxmaxv v0 0K Km mv vmaxmax/2/2过氧化氢酶过氧化氢酶 H H2 2O O2 2 25 25碳酸酐酶碳酸酐酶 H H2 2COCO3 3 9 9胰糜蛋白酶胰糜蛋白酶 甘氨酰酪氨酰甘氨酸甘氨酰酪氨酰甘氨酸 108108半乳糖苷酶半乳糖苷酶 D-D-乳糖乳糖 4.04.0己糖激酶己糖激酶 D-D-果糖果糖 1.5 1.5 ATP ATP 0.40.4 D-D-
27、葡萄糖葡萄糖 0.0150.015酶酶 名名 称称底底 物物Km/Km/（mmolLmmolL-1-1）某某 些些 酶酶 的的 Km Km 值值（三）（三）KmKm和和v vmaxmax可通过林贝式作图法求取可通过林贝式作图法求取林贝氏方程林贝氏方程 双倒数作图法双倒数作图法 斜率斜率=0 0-Km-Km1 1二、酶浓度对酶促反应速率的影响二、酶浓度对酶促反应速率的影响在酶促反应中，当底物浓在酶促反应中，当底物浓度足够大，使酶被底物饱度足够大，使酶被底物饱和时，则反应速率与酶浓和时，则反应速率与酶浓度成正比关系。度成正比关系。0 0酶浓度对反应速度的影响酶浓度对反应速度的影响 三、温度对酶促反
28、应速率的影响三、温度对酶促反应速率的影响酶促反应速率最快时反应体系的酶促反应速率最快时反应体系的温度称为温度称为酶促反应的最适温度酶促反应的最适温度。酶的最适温度不是酶的特征性常酶的最适温度不是酶的特征性常数，它与反应进行的时间有关。数，它与反应进行的时间有关。一般情况下低温不使酶破坏，只一般情况下低温不使酶破坏，只是使酶活性降低；当温度恢复后，是使酶活性降低；当温度恢复后，活性仍可恢复。活性仍可恢复。酶酶活活性性0.50.51.01.02.02.01.51.50 10 20 30 40 50 600 10 20 30 40 50 60 温度温度 C C 温度对反应速度的影响温度对反应速度的影
29、响 四、四、pHpH对酶促反应速率的影响对酶促反应速率的影响最适最适pHpH酶催化活性最高酶催化活性最高时反应体系的时反应体系的pHpH称为称为酶促反酶促反应的最适应的最适pHpH。最适最适pHpH不是酶的特征性常数，不是酶的特征性常数，它受底物浓度、缓冲液浓度它受底物浓度、缓冲液浓度和种类以及酶的纯度等因素和种类以及酶的纯度等因素的影响。的影响。0 0酶酶活活性性 胃蛋白酶胃蛋白酶淀粉酶淀粉酶胆碱酯酶胆碱酯酶 2 24 46 68 81010pHpH对反应速度的影响对反应速度的影响 pHpH五、抑制剂对酶促反应速度的影响五、抑制剂对酶促反应速度的影响抑制剂抑制剂在酶促反应中，凡能使酶催化活性
30、下降而不引起酶在酶促反应中，凡能使酶催化活性下降而不引起酶蛋白变性的物质；蛋白变性的物质；抑制剂作用可分为两类：抑制剂作用可分为两类：不可逆性抑制剂不可逆性抑制剂：与酶的活性中心上的必需基因以共价键结合，：与酶的活性中心上的必需基因以共价键结合，使酶失活；此种抑制剂不能用透析、超滤等物理方法除去。使酶失活；此种抑制剂不能用透析、超滤等物理方法除去。可逆性抑制剂可逆性抑制剂：与酶和（或）酶：与酶和（或）酶-底物复合物以非共价键可逆地底物复合物以非共价键可逆地结合，使酶活性降低或消失，用透析或超滤的方法可将其除去。结合，使酶活性降低或消失，用透析或超滤的方法可将其除去。（一）不可逆性抑制作用（一）
31、不可逆性抑制作用1.1.专一性不可逆抑制作用专一性不可逆抑制作用抑制剂专一地与抑制剂专一地与酶的活性中心酶的活性中心或或其必需基团其必需基团共价结合，从而共价结合，从而抑制酶的活性；抑制酶的活性；2.2.非专一性不可逆抑制作用非专一性不可逆抑制作用抑制剂与酶分子中抑制剂与酶分子中一类或几类基团一类或几类基团作用，无论是必需基团与作用，无论是必需基团与否，皆可共价结合。否，皆可共价结合。RORORR O OP PO OX X有机磷化合物有机磷化合物HXHX酸酸+HOHO羟基酶羟基酶E E磷酰化酶磷酰化酶RORORR O OP PO OO OE E+HOHOE E羟基酶羟基酶N N+CHCH3 3
32、CHCHN NRORORR O OP PO OO OE E磷酰化磷酰化PAMPAMN N+CHCH3 3CHCHNOHNOH解磷定解磷定+RORORR O OP PO OO OE E磷酰化酶磷酰化酶巯基酶巯基酶+E ESHSHSHSH失活的酶失活的酶E ES SAsAsS SCHCHCHClCHCl酸酸+2HCl2HCl路易士气路易士气ClClClClAs CH CHClAs CH CHClBALBALCHCH2 2SHSHCHCHSHSHCHCH2 2OHOH+失活的酶失活的酶E ES SAsAsS SCHCHCHClCHCl巯基酶巯基酶E ESHSHSHSHBALBAL与砷剂结合物与砷剂结
33、合物+CHCH2 2S SCHCHS SCHCH2 2OHOHAsAsCHCHCHClCHCl（二）可逆性抑制（二）可逆性抑制竞争性抑制竞争性抑制抑制物与酶的底物结构相似，与底物竞争酶的活抑制物与酶的底物结构相似，与底物竞争酶的活性中心，从而阻碍酶与底物结合形成中间产物；性中心，从而阻碍酶与底物结合形成中间产物；非竞争性抑制非竞争性抑制非竞争性抑制剂和底物在结构上无相似之处，非竞争性抑制剂和底物在结构上无相似之处，抑制剂与酶分子上活性中心以外的必需基团结合，不影响底物和酶抑制剂与酶分子上活性中心以外的必需基团结合，不影响底物和酶的结合，底物与抑制剂之间无竞争关系；的结合，底物与抑制剂之间无竞争
34、关系；反竞争性抑制反竞争性抑制反竞争性抑制剂仅与酶和底物形成的中间产物反竞争性抑制剂仅与酶和底物形成的中间产物（ESES）结合，使中间产物）结合，使中间产物ESES的量下降，终产物生成减少而导致酶促的量下降，终产物生成减少而导致酶促反应速率降低。反应速率降低。k k1 1k k2 2k k3 3E+S E+S E+P E+P E ES S +I IE EI Ik ki ik ki i1 1v vKmKmv vmaxmaxK Ki iIISS （1+1+)1 1+v vmaxmax1 10 0 S S 1 1v vm ma ax x1 1抑制剂抑制剂无抑制剂无抑制剂1 1v vK Km m1 1
35、K Km m1 1K Ki i II（1+1+）k k1 1k k2 2k k3 3E+S E+S E+P E+P E ES S +I IE EI Ik ki ik ki i+I IE ES SI Ik ki ik ki i+S+S1 1v vKmKmv vmaxmaxK Ki iIISS （1+1+)1 1+v vmaxmax1 1K Ki iII（1+1+)0 0 S S 1 11 1v v无抑制剂无抑制剂v vm ma ax x1 1K Km m1 1抑制剂抑制剂k k1 1k k2 2k k3 3E+S E+S E+P E+P E ES S +I IE ES SI Ik ki ik k
36、i i1 1v vKmKmv vmaxmaxSS 1 1+v vmaxmax1 1K Ki iII（1+1+).0 01 1v v S S 1 1无抑制剂无抑制剂v vm ma ax x1 1K Km m1 1抑制剂抑制剂各种可逆性抑制作用的比较各种可逆性抑制作用的比较 动力学参数动力学参数表观表观K Km mK Km m增大增大不变不变减小减小v vmaxmax不变不变降低降低降低降低林林-贝式作图贝式作图斜率斜率-1/K-1/K增大增大增大增大不变不变纵轴截距纵轴截距1/v1/vmaxmax不变不变增大增大增大增大横轴截距横轴截距增大增大不变不变减小减小与与I I结合的组分结合的组分E E
37、E E、ESESESES作用特征作用特征无抑制剂无抑制剂竞争性抑制竞争性抑制非竞争性抑制非竞争性抑制 反竞争性抑制反竞争性抑制v vmaxmaxK Km m/v/vmaxmax六、激活剂对酶促反应速率的影响六、激活剂对酶促反应速率的影响使酶由无活性变为有活性或使酶活性增加的物质称为使酶由无活性变为有活性或使酶活性增加的物质称为酶的激酶的激活剂活剂。激活剂大都是金属离子激活剂大都是金属离子（如：（如：NaNa+、K K+等），等），少数为阴离子少数为阴离子（如：（如：ClCl-等）和许多有机化合物（如：胆汁酸盐等）等）和许多有机化合物（如：胆汁酸盐等）也有激也有激活作用；活作用；酶的激活剂可分为
38、两种：酶的激活剂可分为两种：必需激活剂必需激活剂和和非必需激活剂非必需激活剂。第四节第四节酶酶 的的 调调 节节一、酶活性的调节是酶促反应速率的快速调节一、酶活性的调节是酶促反应速率的快速调节（一）别构效应剂通过改变酶的构象调节酶活性（一）别构效应剂通过改变酶的构象调节酶活性体内一些代谢物可与某些酶的活性中心外的某个部位非共价可逆结合，体内一些代谢物可与某些酶的活性中心外的某个部位非共价可逆结合，引起酶的构象改变，从而改变酶的活性一，酶的这种调节方式称为引起酶的构象改变，从而改变酶的活性一，酶的这种调节方式称为别别构调节构调节。受别构调节的酶称为受别构调节的酶称为别构酶别构酶；引起酶别构效应的
39、代谢物称为；引起酶别构效应的代谢物称为别构效应别构效应剂剂（包括别构激活剂和别构抑制剂）。（包括别构激活剂和别构抑制剂）。别构效应剂别构效应剂常常是酶的底物、产物或其它小分子代谢物，可通过别构常常是酶的底物、产物或其它小分子代谢物，可通过别构效应改变某些酶的活性，进而改变代谢反应速度或代谢途径的方向。效应改变某些酶的活性，进而改变代谢反应速度或代谢途径的方向。别构效应剂的别构效应主要体现在：别构效应剂的别构效应主要体现在：酶分子构象改变酶分子构象改变以及以及亚基亚基的聚合和解聚的聚合和解聚。别构酶别构酶通常是代谢过程中的关键酶，代谢终产物对代谢途径起通常是代谢过程中的关键酶，代谢终产物对代谢途
40、径起始反应酶的别构抑制是最常见的别构调节。始反应酶的别构抑制是最常见的别构调节。别构酶别构酶常含有多个（偶数）亚基，酶分子的催化部位（活性中常含有多个（偶数）亚基，酶分子的催化部位（活性中心）和调节部位有的在同一亚基内，也有的不在同一亚基。心）和调节部位有的在同一亚基内，也有的不在同一亚基。具有多亚基的别构酶也与血红蛋白一样存在着具有多亚基的别构酶也与血红蛋白一样存在着正协同效应正协同效应和和负负协同效应协同效应。别构酶不遵守米氏动力学原则。别构酶不遵守米氏动力学原则。别构激活别构激活别构酶别构酶别构抑制别构抑制V VSS（二）酶的化学修饰调节（二）酶的化学修饰调节酶蛋白肽链上的一些基团可在其
41、他酶的催化下，与某些化学基团共酶蛋白肽链上的一些基团可在其他酶的催化下，与某些化学基团共价结合，同时又可在另一种酶的催化下，去掉已结合的基团，从而价结合，同时又可在另一种酶的催化下，去掉已结合的基团，从而影响酶的活性，酶的这种调节方式称为影响酶的活性，酶的这种调节方式称为酶的化学修饰酶的化学修饰或或共价修饰共价修饰。酶的化学修饰实际上是由两种酶催化不可逆反应的酶所催化的，且酶的化学修饰实际上是由两种酶催化不可逆反应的酶所催化的，且又受到激素的调控。又受到激素的调控。酶的共价修饰包括磷酸化与去磷酸化、乙酰化与去乙酰化、甲基化酶的共价修饰包括磷酸化与去磷酸化、乙酰化与去乙酰化、甲基化与去甲基化、腺
42、苷化与去腺苷化等，其中以与去甲基化、腺苷化与去腺苷化等，其中以磷酸化磷酸化修饰最为常见。修饰最为常见。OHOHE E（SerSer、ThrThr、TyrTyr）O OE E（SerSer、ThrThr、TyrTyr）P PO O-O O-O O蛋白激酶蛋白激酶蛋白磷酸酶蛋白磷酸酶ATPATPADPADPPiPiH H2 2O OMgMg2+2+MgMg2+2+（三）酶原需要激活才能产生有活性的酶（三）酶原需要激活才能产生有活性的酶有些酶在细胞内合成时或初分泌，或在其发挥催化功能前处于有些酶在细胞内合成时或初分泌，或在其发挥催化功能前处于无活性状态，这种无活性酶的前体称作无活性状态，这种无活性酶
43、的前体称作酶原酶原。在一定条件下，酶原水解开一个或几个特定的肽键，致使构象在一定条件下，酶原水解开一个或几个特定的肽键，致使构象发生改变而表现出酶的活性，这种酶原向酶的转变过程称为发生改变而表现出酶的活性，这种酶原向酶的转变过程称为酶酶原的激活原的激活。酶原的激活大多是经过蛋白酶的水解作用，去除一个或几个肽酶原的激活大多是经过蛋白酶的水解作用，去除一个或几个肽段后，导致分子构象改变，从而表现出酶的活性。段后，导致分子构象改变，从而表现出酶的活性。酶原的激活的酶原的激活的本质本质：酶的活性中心形成或暴露的过程。：酶的活性中心形成或暴露的过程。甘甘异异赖赖缬缬天天天天天天天天缬缬组组丝丝胰蛋白酶胰
44、蛋白酶N NC C甘甘异异缬缬组组丝丝赖赖缬缬天天天天天天天天酶原及酶原激活的生理意义：酶原及酶原激活的生理意义：保护消化器官本身不受酶的消解破坏；保护消化器官本身不受酶的消解破坏；保证酶在其特定的部位与环境发挥其催化作用；保证酶在其特定的部位与环境发挥其催化作用；作为酶的贮存形式。作为酶的贮存形式。二、酶含量的调节二、酶含量的调节（一）酶蛋白合成可被诱导和阻遏（一）酶蛋白合成可被诱导和阻遏一般将在转录水平上促进酶生物合成的的物质称为一般将在转录水平上促进酶生物合成的的物质称为诱导物诱导物，诱导，诱导物诱发酶蛋白合成的作用称为物诱发酶蛋白合成的作用称为诱导作用诱导作用；在转录水平上能减少酶蛋白
45、生物合成的物质称为辅阻遏物，辅阻在转录水平上能减少酶蛋白生物合成的物质称为辅阻遏物，辅阻遏物与无活性的阻遏蛋白结合而影响基因的转录，这种作用称为遏物与无活性的阻遏蛋白结合而影响基因的转录，这种作用称为阻遏作用阻遏作用。酶含量的调节的特点：出现迟缓但持续时间较长。酶含量的调节的特点：出现迟缓但持续时间较长。（二）酶蛋白的降解（二）酶蛋白的降解酶是机体的组成成分，也在不断地自我更新。细胞内各种酶是机体的组成成分，也在不断地自我更新。细胞内各种酶的半寿期相差很大，可以通过改变酶分子的降解速度来酶的半寿期相差很大，可以通过改变酶分子的降解速度来调节细胞内酶的含量。调节细胞内酶的含量。细胞内酶的降解有两
46、条途径：组织蛋白降解的细胞内酶的降解有两条途径：组织蛋白降解的溶酶体途径溶酶体途径（非非ATPATP依赖性蛋白质降解途径依赖性蛋白质降解途径）和）和非溶酶体途径非溶酶体途径。（。（胞质胞质途径途径、ATPATP依赖性泛素介导的蛋白降解途径依赖性泛素介导的蛋白降解途径）。）。第五节第五节酶的分类和命名酶的分类和命名一、酶的分类一、酶的分类 氧化还原酶类氧化还原酶类催化底物氧化还原反应的酶类，如乳催化底物氧化还原反应的酶类，如乳酸脱氢酶、琥珀酸脱氢酶、氧化酶、羟化酶等；酸脱氢酶、琥珀酸脱氢酶、氧化酶、羟化酶等；转移酶类转移酶类催化底物之间基团转移或转换的酶类，氨催化底物之间基团转移或转换的酶类，氨
47、基转移酶、甲基转移酶、激酶、磷酸化酶等；基转移酶、甲基转移酶、激酶、磷酸化酶等；水解酶类水解酶类催化底物进行水解的酶类，淀粉酶、蛋白催化底物进行水解的酶类，淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶、磷酸酶等；酶、脂肪酶、磷酸酶等；裂解酶类裂解酶类（裂合酶类裂合酶类）催化底物移去一个基团并形成催化底物移去一个基团并形成双键的反应或逆反应的酶类，醛缩酶、合酶、水化酶、脱双键的反应或逆反应的酶类，醛缩酶、合酶、水化酶、脱水酶等；水酶等；异构酶类异构酶类催化同分异构体互相转化的酶类，磷酸葡糖催化同分异构体互相转化的酶类，磷酸葡糖异构酶、消旋酶、磷酸甘油酸异构酶等；异构酶、消旋酶、磷酸甘油酸异构酶等；合成酶类合成酶类（连
48、接酶类连接酶类）催化两个底物分子合成一种物催化两个底物分子合成一种物质，同时与质，同时与ATPATP磷酸键断裂放能偶联的酶类，如氨基酸：磷酸键断裂放能偶联的酶类，如氨基酸：tRNAtRNA合成酶、谷氨酰胺合成酶等。合成酶、谷氨酰胺合成酶等。二、酶的命名二、酶的命名（一）酶的习惯命名法（一）酶的习惯命名法 绝大多数的酶是依据其所催化的底物命名，在底物的英绝大多数的酶是依据其所催化的底物命名，在底物的英文名词上加尾缀文名词上加尾缀asease作为酶的名称；作为酶的名称；某些酶根据其所催化的反应类型或方式命名；某些酶根据其所催化的反应类型或方式命名；在上述命名的基础上再加上酶的来源和酶的其他特点。在
49、上述命名的基础上再加上酶的来源和酶的其他特点。（二）酶的系统命名法（二）酶的系统命名法 国际生物化学会酶学和会提出的系统命名法的原则是以国际生物化学会酶学和会提出的系统命名法的原则是以酶所催化的整体反应为基础的。酶所催化的整体反应为基础的。命名时应明确第种酶的底物及催化反应的性质，若有多命名时应明确第种酶的底物及催化反应的性质，若有多个底物都要写明，其间用冒号（：）隔开，如乳酸脱氢酶的个底物都要写明，其间用冒号（：）隔开，如乳酸脱氢酶的系统命名是系统命名是L-L-乳酸：乳酸：NADNAD+氧化还原酶。氧化还原酶。编号编号推荐名称推荐名称催化的反应催化的反应EC1.4.1.3EC1.4.1.3L
50、 L-谷氨酸：谷氨酸：NADNAD氧化还原酶氧化还原酶EC2.6.1.1EC2.6.1.1EC3.5.3.1 EC3.5.3.1 EC4.1.2.13EC4.1.2.13EC5.3.1.9EC5.3.1.9EC6.3.1.2EC6.3.1.2谷氨酰胺谷氨酰胺合成酶合成酶L L-谷氨酸：氨连接酶谷氨酸：氨连接酶系统名称系统名称EC1.4.1.3EC1.4.1.3谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶L L-谷氨酸谷氨酸+H+H2 2O+NADO+NAD-酮戊二酸酮戊二酸+NH+NH3 3+NADH+NADHL L-2 2-酮戊二酸酮戊二酸+NH+NH3 3+NADH+NADHEC2.6.1.1EC2.6.1.
