1、（ENZYME）第一节第一节 酶酶的概念的概念一、对酶认识的发展一、对酶认识的发展 1857年，年，Paster提出酒精发酵是酵母细胞活动的结提出酒精发酵是酵母细胞活动的结 果，并于果，并于1878年提出年提出“酶酶(Enzyme）”的概念；的概念；1897年，年，Buchner提出了发酵与活细胞无关，而与提出了发酵与活细胞无关，而与细胞液中的酶有关；细胞液中的酶有关；1913年，年，Michaelis和和Menten提出了酶促动力学原理提出了酶促动力学原理-米氏学说；米氏学说；19261926年，年，SumnerSumner首次分离出首次分离出脲酶脲酶结晶，证明具有结晶，证明具有蛋白质性质。
2、蛋白质性质。19301930年左右，年左右，NorthropNorthrop又分离出又分离出胃蛋白酶、胰蛋胃蛋白酶、胰蛋白酶及胰凝乳蛋白酶白酶及胰凝乳蛋白酶，并进行动力学探讨。，并进行动力学探讨。许多酶的一级结构已测定许多酶的一级结构已测定,1969,1969年人工合成年人工合成牛胰牛胰核酸酶核酸酶。1981-19821981-1982年年Cech实验室发现第一个有催化活性实验室发现第一个有催化活性的天然的天然RNARNA，取名取名核酶核酶ribozyme。19951995年还发现了具有催化活性的年还发现了具有催化活性的DNADNA。n 酶是活细胞产生的一类具有催化功能的生物分子，酶是活细胞产
3、生的一类具有催化功能的生物分子，又称为又称为生物催化剂生物催化剂Biocatalysts n 酶催化的生物化学反应，称为酶催化的生物化学反应，称为酶促反应酶促反应 n 绝大多数的酶都是蛋白质绝大多数的酶都是蛋白质n 生物体内一切生化反应都需要酶的催化才能进行！生物体内一切生化反应都需要酶的催化才能进行！n 通常把被酶作用的物质称为该通常把被酶作用的物质称为该酶的底物酶的底物 （substrate）酶的概念酶的概念二、酶的催化作用特征二、酶的催化作用特征1、酶和一般催化剂的共性酶和一般催化剂的共性1 1）用量少而催化效率高；）用量少而催化效率高；2 2）它能够改变化学反应的速度，但是不能改变化学
4、）它能够改变化学反应的速度，但是不能改变化学反应平衡反应平衡3 3）酶本身在反应前后不发生变化）酶本身在反应前后不发生变化4 4）酶能够降低反应的活化能，从而加速反应的进行。）酶能够降低反应的活化能，从而加速反应的进行。活化态活化态2 2、酶与一般催化剂的区别、酶与一般催化剂的区别1 1）高效性：）高效性：酶的催化作用可使反应速度提高酶的催化作用可使反应速度提高10106 6 10101313倍。倍。例如：过氧化氢分解例如：过氧化氢分解 2 2H H2 2O O2 2 2H 2H2 2O+OO+O2 2过氧化氢酶催化，效率为过氧化氢酶催化，效率为6 610106 6 mol/mol/moLmo
5、Ls s，FeFe3+3+催化，效率为催化，效率为6 61010-4-4 mol/mol/moLmoLs s，比无催化剂高比无催化剂高10108 810102020倍（一亿一千亿亿倍）倍（一亿一千亿亿倍）。2 2）高度专一性）高度专一性 酶的专一性酶的专一性 （SpecificitySpecificity）(特异性特异性)指酶在催化生化反应时对底物的选择性。指酶在催化生化反应时对底物的选择性。3 3）反应条件温和）反应条件温和,对环境变化敏感对环境变化敏感 酶促反应一般在酶促反应一般在pH 5-8 pH 5-8 水溶液中进行，反应温度范水溶液中进行，反应温度范围为围为20-4020-40 C
6、C。高温或其它苛刻的物理或化学条件，将引起酶的失活。高温或其它苛刻的物理或化学条件，将引起酶的失活。4)4)酶的催化活力受调控酶的催化活力受调控 如抑制剂调节、共价修饰调节、反馈调节、酶原激活如抑制剂调节、共价修饰调节、反馈调节、酶原激活及激素控制等。及激素控制等。第二节第二节 酶的分类和命名酶的分类和命名 一、酶的命名一、酶的命名(1)(1)习惯命名法习惯命名法:1 1、根据其催化底物来命名：、根据其催化底物来命名：淀粉酶、脂肪酶淀粉酶、脂肪酶2 2、根据所催化反应的性质来命名：、根据所催化反应的性质来命名：水解酶、转移酶水解酶、转移酶3 3、结合上述两个原则来命名：、结合上述两个原则来命名
7、：琥珀酸脱氢酶琥珀酸脱氢酶4 4、有时在这些命名基础上加上酶的来源或其它特点：、有时在这些命名基础上加上酶的来源或其它特点：胃蛋白酶胃蛋白酶2、系统命名法、系统命名法 系统名称包括底物名称、构型、反应性质，最后加一系统名称包括底物名称、构型、反应性质，最后加一个酶字。个酶字。底物底物1：底物：底物2+反应性质反应性质+酶酶 例如：酶促反应例如：酶促反应:谷氨酸谷氨酸+丙酮酸丙酮酸 -酮戊二酸酮戊二酸+丙氨酸丙氨酸 习惯名称习惯名称:谷丙转氨酶谷丙转氨酶 系统名称系统名称:丙氨酸：丙氨酸：-酮戊二酸氨基转移酶酮戊二酸氨基转移酶二、二、酶的分类酶的分类1.1.氧化还原酶氧化还原酶 如：脱氢酶如：脱
8、氢酶、氧化酶等。氧化酶等。AH2 +B =A +BH2 乳酸脱氢酶乳酸脱氢酶CH3CHCOOHOHNAD+H+CH3CCOOHONADHAB +C =A +CB 谷丙转氨酶谷丙转氨酶2 2.转移酶转移酶 TransferaseTransferaseC H3C H C O O HN H2H O O C C H2C H2C C O O HOH O O C C H2C H2C H C O O HN H2C H3C C O O HO 主要包括淀粉酶、蛋白酶、核酸酶及脂酶等。主要包括淀粉酶、蛋白酶、核酸酶及脂酶等。AB+HOHAB+HOH AOH+BH AOH+BH 脂肪酶脂肪酶(Lipase)(Lip
9、ase)3 3.水解酶水解酶 hydrolasehydrolaseH2OCOOCH2CH3RRCOOHCH3CH2OH 催化从底物分子中移去一个基团或原子形成双催化从底物分子中移去一个基团或原子形成双键的反应及其逆反应。键的反应及其逆反应。醛缩酶、水化酶及脱氨酶等。醛缩酶、水化酶及脱氨酶等。AB =A +BAB =A +B 延胡索酸水合酶延胡索酸水合酶4 4.裂解酶裂解酶 LyaseLyaseHOOCCH=CHCOOH H2OHOOCCH2CHCOOHOH 催化各种同分异构体的相互转化催化各种同分异构体的相互转化 A=B 6-磷酸葡萄糖异构酶磷酸葡萄糖异构酶5 5.异构酶异构酶 Isomera
10、seIsomeraseOCH2OHOHOHOHOHOCH2OHCH2OHOHOHOHPP(连接酶连接酶)能够催化与能够催化与ATPATP分解反应相偶联的由小分分解反应相偶联的由小分子合成大分子的反应。子合成大分子的反应。A+B+ATP+H-O-H A+B+ATP+H-O-H A AB+ADP+Pi B+ADP+Pi 丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶 ATP+ATP+丙酮酸丙酮酸 +COCO2 2 草酰乙酸草酰乙酸 +ADP+Pi+ADP+Pi 6 6.合成酶合成酶 LigaseLigase or or SynthetaseSynthetase酶的编号（乳酸脱氢酶为例）酶的编号（乳酸脱氢酶为例）EC 1
11、.1.1.27 第一大类，氧化还原酶第一大类，氧化还原酶 第一亚类，被氧化基团为第一亚类，被氧化基团为 CHOH 第一亚亚类，氢受体为第一亚亚类，氢受体为 NAD+该酶在此亚亚类中的编号该酶在此亚亚类中的编号第三节第三节 酶的化学本质酶的化学本质一、大多数酶是蛋白质一、大多数酶是蛋白质1 1、酶是蛋白质的证据、酶是蛋白质的证据2 2、核酶、核酶 1981198119821982，CechCech发现：发现：核酶：四膜虫（核酶：四膜虫（TetrahynenaTetrahynena）细胞）细胞26SrRNA26SrRNA前体加工。前体加工。19831983年年S.AltmanS.Altman发现：
12、发现：核糖核酸酶核糖核酸酶P P（RNAasePRNAaseP）的）的M M1 1RNARNA组分具该酶催化特性：组分具该酶催化特性：催化剪切催化剪切tRNAtRNA前体除去前体除去RNARNA片断，形成成熟的片断，形成成熟的tRNAtRNA。该酶的蛋白质部分无催化活性。该酶的蛋白质部分无催化活性。简单蛋白酶简单蛋白酶只含氨基酸而不含其它成分只含氨基酸而不含其它成分 酶蛋白酶蛋白专一性和高效性专一性和高效性 结合蛋白酶结合蛋白酶 （全酶）（全酶）辅因子辅因子决定反应性质决定反应性质 （对热稳定的成分：（对热稳定的成分：VitVit、核苷酸、金属离子）核苷酸、金属离子）与酶蛋白结合紧密与酶蛋白结
13、合紧密辅基辅基 辅因子辅因子 与酶蛋白结合松弛与酶蛋白结合松弛辅酶辅酶二、按化学组成分为二、按化学组成分为羧肽酶Zn 离子（辅助因子）（辅助因子）（细胞色素氧化酶）（细胞色素氧化酶）（丙酮酸激酶）（丙酮酸激酶）三、按结构特点分三、按结构特点分 单体酶：一个酶分子只由一条肽链构成单体酶：一个酶分子只由一条肽链构成 M Mr r=1.3=1.33.53.510104 4全部为水解酶。全部为水解酶。寡聚酶：一个酶分子由二个以上的亚基组成，亚基寡聚酶：一个酶分子由二个以上的亚基组成，亚基间非共价结合，解离则失活。间非共价结合，解离则失活。多酶络合物：由几个酶嵌合而成的复合物，分子量多酶络合物：由几个酶
14、嵌合而成的复合物，分子量大，它有利于系列化学反应的连续进行，提高催化大，它有利于系列化学反应的连续进行，提高催化效率。效率。多酶络合物丙酮酸脱氢酶系丙酮酸脱氢酶系丙酮酸脱羧酶丙酮酸脱羧酶硫辛酸乙酰移换酶硫辛酸乙酰移换酶二氢硫辛酸脱氢酶二氢硫辛酸脱氢酶第四节第四节 酶的结构和功能的关系酶的结构和功能的关系一、活性部位和必需基团一、活性部位和必需基团1 1、活性中心（、活性中心（active site）n 指酶分子中直接和底物结合，并和酶催化作用直接指酶分子中直接和底物结合，并和酶催化作用直接有关的部位。有关的部位。n包括结合包括结合基团基团和催化基团和催化基团结合部位（结合部位（Binding
15、site）与底物结合的部位。与底物结合的部位。决定酶的专一性决定酶的专一性催化部位（催化部位（catalytic site）促使底物发生化学变化的部位促使底物发生化学变化的部位。决定化学反应的性质决定化学反应的性质主要包括：主要包括：(1)(1)亲核性基团亲核性基团 Ser-OH;Ser-OH;CysCys-SH;-SH;HisHis的咪唑基的咪唑基.H2NCHCCH2OHOOHOHH2NCHCCH2OHOSHSHH2NCHCCH2OHONNHNNH酶活性中心的基团酶活性中心的基团(2)(2)酸碱性基团：酸碱性基团：AspAsp和和GluGlu的羧基的羧基 LysLys的氨基的氨基 TyrTy
16、r的酚羟基的酚羟基 HisHis的咪唑基的咪唑基 CysCys的巯基等的巯基等H2NCHCCH2OHOCH2COHOH2NCHCCH2OHOCOHOCOOHH2NCHCCH2OHOCH2CH2CH2NH2NH2H2NCHCCH2OHOOHOH活性中心的结构特点活性中心的结构特点 只占酶分子总体积的很小一部分只占酶分子总体积的很小一部分 具有三维空间结构具有三维空间结构 酶的活性部位和底物的辨认和结合过程，称酶的活性部位和底物的辨认和结合过程，称为诱导契合（为诱导契合（induced-fit）2 2、必需基团、必需基团 酶分子中那些经过化学修饰（氧化、还原、酰酶分子中那些经过化学修饰（氧化、还原
17、、酰化、烷化等）使其改变，则酶的活性丧失的基化、烷化等）使其改变，则酶的活性丧失的基因称为必需基团。因称为必需基团。催化基团催化基团决定催化性质决定催化性质活活性性中中心心结合基团结合基团决定专一性、参与底物决定专一性、参与底物 的结合的结合必必需需基基团团其余维持酶空间构象的基团其余维持酶空间构象的基团二、酶原的激活二、酶原的激活 酶原（酶原（Zymogen）：）：有些酶（绝大多数为蛋白酶）在细胞内合成及初分泌时，没有些酶（绝大多数为蛋白酶）在细胞内合成及初分泌时，没有活性。有活性。酶原的激活：酶原的激活：在一定条件下，酶原可转化成有活性的酶。酶原激活的机制在一定条件下，酶原可转化成有活性的
18、酶。酶原激活的机制是分子内肽键一处或多处断裂，使分子构象发生一定程度改是分子内肽键一处或多处断裂，使分子构象发生一定程度改变，从而形成酶的活性中心，同时生成一些肽或碎片。变，从而形成酶的活性中心，同时生成一些肽或碎片。二、酶原的激活缬缬 天天 天天天天天天赖赖缬缬 甘甘组组缬缬 天天 天天天天天天赖赖甘甘 组组SS缬缬SS活性部位二、酶原的激活二、酶原的激活胰蛋白酶原肠激酶胰蛋白酶+六肽胰凝乳蛋白酶原胰蛋白酶-凝乳蛋白酶+两个二肽羧基肽酶原胰蛋白酶羧基肽酶 A+几个碎片 酶原激活还存在级联反应酶原激活还存在级联反应 酶原形式存在的生物学意义：酶原形式存在的生物学意义：保护组织细胞，防止被酶水解
19、。保护组织细胞，防止被酶水解。三、同工酶三、同工酶 同工酶是指能催化同一种化学反应，但其组成结构同工酶是指能催化同一种化学反应，但其组成结构有所不同的一组酶。有所不同的一组酶。它们的活性部位在结构上相同或者至少相似它们的活性部位在结构上相同或者至少相似1、概念、概念2、举例：、举例：乳酸脱氢酶同工酶（乳酸脱氢酶同工酶（LDH）功能：功能：催化乳酸脱氢形成丙酮酸；催化乳酸脱氢形成丙酮酸；四聚体，由亚基四聚体，由亚基A（M）和）和B（H）组成：）组成：LDH5(M4)LDH4(M3H)LDH3(M2H2)LDH2(MH3)LDH1(H4)第第6种同工酶种同工酶 LDH-X：亚基：亚基C组成四聚体组
20、成四聚体C4用途：用途：存在组织特异性，可通过其组成和浓度变化诊断存在组织特异性，可通过其组成和浓度变化诊断疾病，对病人和正常人同工酶电泳图谱比较有助疾病，对病人和正常人同工酶电泳图谱比较有助于疾病诊断。于疾病诊断。心脏疾病心脏疾病 LDH1、LDH2上升，上升，LDH3、LDH5下降下降 急性肝炎急性肝炎 LDH5明显上升明显上升 第五节第五节 酶作用的专一性酶作用的专一性一种酶只能作用于某一种或某一类结构性一种酶只能作用于某一种或某一类结构性质相似的物质。质相似的物质。底物专一性（分为三种）底物专一性（分为三种）绝对专一性绝对专一性 相对专一性相对专一性 立体异构专一性立体异构专一性结构专
21、一性结构专一性键专一键专一基团专一基团专一1 1）绝对专一性绝对专一性 酶对底物的要求非常严格，只作用于一个特定的酶对底物的要求非常严格，只作用于一个特定的底物。这种专一性称为绝对专一性（底物。这种专一性称为绝对专一性（Absolute specificity)。例：脲酶、例：脲酶、O 2HN-C-NH2 精氨酸酶精氨酸酶（结构专一性结构专一性）2)2)相对专一性相对专一性(Relative SpecificityRelative Specificity)酶的作用对象不是一种底物，而是一类化合物或酶的作用对象不是一种底物，而是一类化合物或一类化学键一类化学键相对专一性相对专一性（1 1）键专一
22、性）键专一性 如：酯酶如：酯酶 R-CO-O-RR-CO-O-R （对对R R和和R R/不要求不要求 ）（2 2）基团专一性）基团专一性 对于键的一端有严格要求，但对键的另一端没有对于键的一端有严格要求，但对键的另一端没有要求。要求。消化道中的蛋白酶消化道中的蛋白酶 胰蛋白酶胰蛋白酶:R1=:R1=LysLys、ArgArg侧链侧链N HC HCOR4N HC HCOR3N HC HCOR2N HC HCOR13 3）立体异构专一性立体异构专一性 旋光异构专一性旋光异构专一性 酶只能专一地作用于立体异构专一性中的一种，酶只能专一地作用于立体异构专一性中的一种，而不作用于另一种而不作用于另一种
23、 L-L-氨基酸氧化酶氨基酸氧化酶催化催化L-AAL-AA氧化，不作用于氧化，不作用于D-D-AAAA。几何异构专一性几何异构专一性 延胡索酸酶：延胡索酸酶：只催化延胡索酸即反只催化延胡索酸即反-丁烯二酸水合生成苹果酸及其丁烯二酸水合生成苹果酸及其逆反应，对顺丁烯二酸没有活性逆反应，对顺丁烯二酸没有活性第六节第六节 酶酶的作用的作用机制机制一、酶的催化本质一、酶的催化本质n 活化分子活化分子 有效碰撞有效碰撞 化学反应化学反应n 反应速度的高低取决于活化分子的数目反应速度的高低取决于活化分子的数目要提高反应的速度，通常有二条途径：要提高反应的速度，通常有二条途径：提供更多的能量，使较多的反应物
24、分子获得所提供更多的能量，使较多的反应物分子获得所 需要活化能。需要活化能。降低底物分子所必须具有的活化能降低底物分子所必须具有的活化能 1 1、酶的催化作用与分子活化能、酶的催化作用与分子活化能 酶促反应：酶促反应：E+S =ES=E+S =ES=ESES*EP EP E+P E+P 反应速度快慢反应速度快慢,则主要取决于反应的活化能则主要取决于反应的活化能EaEa。催化剂的作用是降低反应活化能催化剂的作用是降低反应活化能EaEa,从而起到从而起到提高反应速度的作用提高反应速度的作用 活化能降低活化能降低2 2、中间产物学说、中间产物学说 在酶催化的反应中，第一步是酶与底物形成不稳定在酶催化
25、的反应中，第一步是酶与底物形成不稳定的酶底物中间复合物的酶底物中间复合物E-SE-S。当底物分子在酶作用下当底物分子在酶作用下发生化学变化后，中间复合物再分解成产物和酶。发生化学变化后，中间复合物再分解成产物和酶。E +S =E-S E +S =E-S P +E P +E酶酶与与中中间间产产物物3、决定酶专一性的机制、决定酶专一性的机制（a a）锁钥学说：锁钥学说：认为整个酶分子的天然构象是具有刚认为整个酶分子的天然构象是具有刚性结构的，酶表面具有特定的形状。酶与底物的结合如性结构的，酶表面具有特定的形状。酶与底物的结合如同一把钥匙对一把锁一样同一把钥匙对一把锁一样（b b）诱导契合学说：诱导
26、契合学说：酶表面并没有一种与底物互补的固定形状，但酶的活性酶表面并没有一种与底物互补的固定形状，但酶的活性中心具有一定的柔性，两者相遇底物诱导酶构象发生变中心具有一定的柔性，两者相遇底物诱导酶构象发生变化，才形成了互补形状。化，才形成了互补形状。第七节第七节 酶促反应的速度和影响酶促反应的速度和影响 酶促反应速度的因素酶促反应速度的因素 酶促反应速度的测定酶促反应速度的测定 底物浓度对酶作用的影响底物浓度对酶作用的影响 pHpH对酶促反应速度的影响对酶促反应速度的影响 酶浓度对酶促反应速度的影响酶浓度对酶促反应速度的影响 温度对酶作用的影响温度对酶作用的影响 激活剂对酶作用的影响激活剂对酶作用
27、的影响 抑制剂对酶作用的影响抑制剂对酶作用的影响 提问：化学反应动力学研究哪些内容？提问：化学反应动力学研究哪些内容？答案：答案：反应速度反应速度 包括（包括（1 1）速度的测定）速度的测定 （2 2）影响速度的因素）影响速度的因素 对于酶促反应，即为对于酶促反应，即为酶活力酶活力与与影响酶活力的因素影响酶活力的因素研究研究 酶活力就是酶催化反应的能力。酶活力就是酶催化反应的能力。酶的活力酶的活力能催化多快的反应能催化多快的反应 通常通常以以测出的酶促反应速度表示酶的活力测出的酶促反应速度表示酶的活力；一、一、酶促反应速度的测定酶促反应速度的测定 反应速度（反应速度（velocityveloc
28、ity）：）：单位时间内底物的消单位时间内底物的消耗量或产物的生成量。耗量或产物的生成量。初速度（初速度（initial velocityinitial velocity）：）：底物被消耗底物被消耗5%5%以内的酶促反应速度。以内的酶促反应速度。酶促反应速度的测定方法酶促反应速度的测定方法 P 0 X 时时 间间 TV V0 0V VX X产产物物浓浓度度为何测定产物浓度比测为何测定产物浓度比测定底物浓度更恰当？定底物浓度更恰当？因为一般底物是过量的，因为一般底物是过量的，它的减少量占原来总量它的减少量占原来总量的一个极小部分，测定的一个极小部分，测定不易准确，而产物从无不易准确，而产物从无到
29、有，可以比较准确测到有，可以比较准确测定。定。用哪一个速度来表示该酶促反应的速度特征呢？用哪一个速度来表示该酶促反应的速度特征呢？反应反应初初速度表示酶速度表示酶活力活力。P 0 X 时时 间间 TV V0 0V VX X产产物物浓浓度度反应初速度反应初速度 Vo提问：为什么反应速提问：为什么反应速度会随时间减小？度会随时间减小？1.S降低；降低；2.酶受到产物抑制酶受到产物抑制3.逆反应增大逆反应增大 4.酶失活酶失活二、影响酶促反应速度的因素二、影响酶促反应速度的因素 酶浓度酶浓度 底物浓度底物浓度 pH 温度温度 激活剂激活剂 抑制剂抑制剂（一）酶浓度对酶促反应速度的影响（一）酶浓度对酶
30、促反应速度的影响V与与E成正比关系（成正比关系（S足够大）足够大）VE（二）底物浓度对酶促反应速度的影响（二）底物浓度对酶促反应速度的影响 在低底物浓度时在低底物浓度时,反应速度与底物浓度成正比，表反应速度与底物浓度成正比，表现为现为一级反应一级反应特征。特征。当底物浓度达到一定值，几乎所有的酶都与底物结当底物浓度达到一定值，几乎所有的酶都与底物结合后，反应速度达到最大值（合后，反应速度达到最大值（V Vmaxmax），），此时再增加此时再增加底物浓度，反应速度不再增加，表现为底物浓度，反应速度不再增加，表现为零级反应零级反应。混合级反应混合级反应VV VV V/2 20 Km（米米 氏氏 常
31、常 数数）S最最大大反反应应速速率率混合级混合级一级反应一级反应零级反应零级反应E+S ES P+E它们的浓度分它们的浓度分别为别为E、S、ES、P总酶浓度总酶浓度 Et1、底物浓度对酶反应速度的影响、底物浓度对酶反应速度的影响E+S ES P+EKm=k2+k3 k1V=V Vmaxmax SKm+SVV VV/2V/2 0 Km（米氏常数）（米氏常数）S最最大大反反应应速速率率 当当S很小时很小时 V=VmaxS/Km 反应反应V=VmaxSKm+S 当当S很大时很大时 V =VmaxS/S=Vmax 零级反应零级反应混合级混合级讨论：讨论：3、米氏常数（、米氏常数（Km）的意义的意义Km
32、=SV=VmaxSKm+S若若 VVmax/2V2VSKm+S1Km+S=2SKm=？米氏常数的单位为米氏常数的单位为mol/Lmol/L。米氏常数（米氏常数（Km）的意义的意义 不同的酶具有不同不同的酶具有不同K Km m值，它是值，它是酶特征物理常数酶特征物理常数，固定温，固定温度、度、pHpH、缓冲体系等条件。缓冲体系等条件。同一种酶的不同的底物有不同同一种酶的不同的底物有不同K Km m值，其中值，其中K Km m值最小的底值最小的底物为物为最适底物最适底物。K Km m值表示值表示酶与底物之间的亲和力酶与底物之间的亲和力：K Km m值大表示亲和力小，值大表示亲和力小，酶的催化活性低
33、酶的催化活性低;K Km m值小表示亲和力大值小表示亲和力大,酶的催化活性酶的催化活性高。高。与酶及底物种类有关，与酶浓度无关，可以鉴定酶。与酶及底物种类有关，与酶浓度无关，可以鉴定酶。酶酶底物底物K Km m(mmol(mmol/L)/L)脲酶脲酶尿素尿素25溶菌酶溶菌酶6-N-乙酰葡萄糖胺乙酰葡萄糖胺0.006葡萄糖葡萄糖-6-磷酸脱磷酸脱氢酶氢酶6-磷酸磷酸-葡萄糖葡萄糖0.058胰凝乳蛋白酶胰凝乳蛋白酶苯甲酰酪氨酰胺苯甲酰酪氨酰胺2.5甲酰酪氨酰胺甲酰酪氨酰胺12.0乙酰酪氨酰胺乙酰酪氨酰胺32.0Km越小，亲和力越强越小，亲和力越强。底物浓度很小时，反应速度。底物浓度很小时，反应速度
34、就能达到很大，性能优，代谢中这类酶更为重要。就能达到很大，性能优，代谢中这类酶更为重要。Km值与米氏方程的运用值与米氏方程的运用99%V Vmax=V Vmax S Km+SS=99Km例如例如:要求要求V=99%V Vmax,则则S应为应为?V=米氏方程变化米氏方程变化 1/V 1/V V-1/Km 0 1/S 1V=Km V 1S+1V VV=V V SKm+S纵截距纵截距=1/Vmax横截距横截距=-1/Km（三）（三）pH pH 对酶作用的影响对酶作用的影响 在一定的在一定的pH pH 下下,酶具有最大的催酶具有最大的催化活性化活性,通常称此通常称此pH pH 为为最适最适pHpH。2
35、345678910020406080100pHRelative Activity(%)过氧化氢酶过氧化氢酶胃蛋白酶胃蛋白酶胰蛋白酶胰蛋白酶精氨酸酶精氨酸酶延胡索酸酶延胡索酸酶RNA酶酶酶最适酶最适pH，因酶而异，大多数酶最适因酶而异，大多数酶最适pH在在7.0左右。左右。pHpH影响酶促反应速度的原因影响酶促反应速度的原因 1 1、pHpH太大或太小使酶变性失活，影响稳定性太大或太小使酶变性失活，影响稳定性2 2、影响酶活性部位有关基因的解离、影响酶活性部位有关基因的解离3 3、影响底物的解离状态（与酶的结合力降低）。、影响底物的解离状态（与酶的结合力降低）。（四）（四）温度的影响温度的影响
36、温血动物体内酶最适温度：温血动物体内酶最适温度：353540 40 植物体内酶最适温度：植物体内酶最适温度：404050 50 微生物体内酶最适温度：微生物体内酶最适温度：40405050很高很高 大部分酶大部分酶60 60 以上变性，少数例外，细胞淀粉酶以上变性，少数例外，细胞淀粉酶9090时活性很高。时活性很高。因此大多数酶都有一个最适温度。因此大多数酶都有一个最适温度。在最适温度条件在最适温度条件下下,反应速度最大。反应速度最大。酶若制成干粉，可放置在室温下保存，而处于溶酶若制成干粉，可放置在室温下保存，而处于溶液状态时必须放在冰箱里保存。液状态时必须放在冰箱里保存。原因何在？原因何在？
37、低温无水使微生物降解酶的活性低低温无水使微生物降解酶的活性低实际应用实际应用贮存酶制剂贮存酶制剂（五）激活剂对酶作用（五）激活剂对酶作用的影响的影响凡能提高酶活力的物质都称为酶的激活剂。凡能提高酶活力的物质都称为酶的激活剂。1 1、金属离子或其它无机离子、金属离子或其它无机离子 阳离子：阳离子：K+、Ca2+、Na+、Mg2+、Zn2+等等 阴离子：阴离子：Cl-、Br-等等2 2、-SH酶的还原剂酶的还原剂机理：保护酶活性中心的机理：保护酶活性中心的-SH，参与催化参与催化维生素维生素C、半胱氨酸、谷胱甘肽、半胱氨酸、谷胱甘肽n EDTA（乙二胺四乙酸）乙二胺四乙酸）机理：解除重金属抑制机理
38、：解除重金属抑制3 3、蛋白质（如肠激酶对胰蛋白酶）、蛋白质（如肠激酶对胰蛋白酶）无活性的酶无活性的酶有活性的酶有活性的酶激酶（切除激酶（切除/添加基团）添加基团）（六）抑制剂对酶活性的影响（六）抑制剂对酶活性的影响 使酶的活性降低或丧失的现象，称为酶的使酶的活性降低或丧失的现象，称为酶的抑制作抑制作用用（inhibition）。能够引起酶的抑制作用的化合物则称为能够引起酶的抑制作用的化合物则称为抑制剂抑制剂（inhibitor）。酶的抑制剂一般具备两个方面的特点：酶的抑制剂一般具备两个方面的特点：a.a.在化学结构上与被抑制的底物分子或底物的过在化学结构上与被抑制的底物分子或底物的过渡状态相
39、似。渡状态相似。b.b.能够与酶的活性中心以非共价或共价的方式形能够与酶的活性中心以非共价或共价的方式形成比较稳定的复合体或结合物。成比较稳定的复合体或结合物。抑制剂的作用方式抑制剂的作用方式 不可逆抑制不可逆抑制 竞争性抑制竞争性抑制 可逆抑制可逆抑制 非竞争性抑制非竞争性抑制 1 1、不可逆抑制作用、不可逆抑制作用抑制剂与酶反应中心的活性基团以共价形式结合，引抑制剂与酶反应中心的活性基团以共价形式结合，引起酶的永久性失活。二者结合以后不能用透析等方法起酶的永久性失活。二者结合以后不能用透析等方法除去抑制剂而恢复酶的活力除去抑制剂而恢复酶的活力（irreversible inhibition
40、）常见的不可逆抑制剂常见的不可逆抑制剂 1 1）有机磷化合物有机磷化合物、有机汞、有机砷化合物（抑制、有机汞、有机砷化合物（抑制SHSH巯基酶）、氰化物、烷化剂（碘乙酸、碘乙酰胺）巯基酶）、氰化物、烷化剂（碘乙酸、碘乙酰胺）等。等。2 2）二异丙基氟磷酸（）二异丙基氟磷酸（DIPFDIPF）对含对含Ser-OHSer-OH的酶的不可的酶的不可逆抑制。逆抑制。均为均为剧毒剧毒物质物质（二异丙基氟磷酸）（二异丙基氟磷酸）有机磷农药（敌百虫、沙林）有机磷农药（敌百虫、沙林）胆碱胆碱酯酶酯酶OHPOC2H5OC2H5S有机磷农药有机磷农药神经传导中毒！神经传导中毒！+(CH3)3N+CH2CH2OCO
41、CH3(CH3)3N+CH2CH2OH+CH3COOHH2O胆碱乙酰化酶胆碱乙酰化酶胆碱酯酶胆碱酯酶胆碱胆碱乙酰胆碱乙酰胆碱有机磷杀虫剂能抑制胆碱酯酶活性，导致乙酰胆碱的有机磷杀虫剂能抑制胆碱酯酶活性，导致乙酰胆碱的堆积，造成神经过度兴奋直至抽搐而死。堆积，造成神经过度兴奋直至抽搐而死。乙酰胆碱乙酰胆碱-传递神经冲动传递神经冲动如何紧急救治呢？如何紧急救治呢？排毒排毒 喝鸡蛋清、牛奶，洗胃喝鸡蛋清、牛奶，洗胃 导泄、利尿导泄、利尿 血液灌流（血液灌流（“大换血大换血”）血液透析（清除游离状态毒物）血液透析（清除游离状态毒物）找特效药找特效药（解磷定）（解磷定）2 2、可逆抑制作用、可逆抑制作用
42、定义：定义：抑制剂与酶的结合为一可逆反应，可以用抑制剂与酶的结合为一可逆反应，可以用透透析等方法除去抑制剂而恢复酶的活力。析等方法除去抑制剂而恢复酶的活力。根据抑制剂与底物的关系，可逆抑制可分为根据抑制剂与底物的关系，可逆抑制可分为2 2种类型：种类型：竞争性抑制、非竞争性抑制竞争性抑制、非竞争性抑制（1 1）竞争性抑制作用：竞争性抑制作用：定义：定义：某些抑制剂的化学结构与底物相似，因而能与某些抑制剂的化学结构与底物相似，因而能与底物竟争与酶活性中心结合。当抑制剂与活性中心结底物竟争与酶活性中心结合。当抑制剂与活性中心结合后，底物被排斥在反应中心之外，其结果是酶促反合后，底物被排斥在反应中心
43、之外，其结果是酶促反应被抑制了。应被抑制了。消除抑制的方法：通过增大底物浓度，即提高底物的消除抑制的方法：通过增大底物浓度，即提高底物的竞争能力来消除。竞争能力来消除。琥珀酸脱氢酶催化的反应琥珀酸脱氢酶催化的反应 COOH COOH CH2 CH2 琥珀酸琥珀酸 COOH CH2丙二酸丙二酸 COOH利用竞争性抑制是药物设计主要思路利用竞争性抑制是药物设计主要思路磺胺类药磺胺类药 与对氨基苯甲酸（与对氨基苯甲酸（PABA）是结构类似物是结构类似物 竞争性抑制细菌叶酸形成，进而抑制细菌繁殖竞争性抑制细菌叶酸形成，进而抑制细菌繁殖 人通过食物中的叶酸直接补充，对人无毒害人通过食物中的叶酸直接补充，对人无毒害2、非竞争性抑制非竞争性抑制 酶可同时与底物及抑制剂结合，引起酶分子构象变化，酶可同时与底物及抑制剂结合，引起酶分子构象变化，并导致酶活性下降并导致酶活性下降,称为非竞争性抑制剂。称为非竞争性抑制剂。如：某些金属离子（如：某些金属离子（CuCu2+2+、AgAg+、HgHg2+2+）以及以及EDTAEDTA等，等，通常能与酶分子的调控部位中的通常能与酶分子的调控部位中的-SHSH基团作用，改变基团作用，改变酶的空间构象，引起非竞争性抑制。酶的空间构象，引起非竞争性抑制。
