1、新陈代谢新陈代谢 生物体内的化生物体内的化学反应称为学反应称为新陈代新陈代谢谢，简称，简称代谢代谢。酶学研究简史酶学研究简史1 1l公元前两千多年，我国已有酿酒记载。公元前两千多年，我国已有酿酒记载。l一百余年前，一百余年前，PasteurPasteur认为发酵是酵母细认为发酵是酵母细胞生命活动的结果。胞生命活动的结果。l18771877年，年，KuhneKuhne首次提出首次提出EnzymeEnzyme一词。一词。l18971897年，年，BuchnerBuchner兄弟用不含细胞的酵母兄弟用不含细胞的酵母提取液，实现了发酵。提取液，实现了发酵。酶学研究简史酶学研究简史2 219261926
2、年，年，SumnerSumner首次从刀豆中提纯出首次从刀豆中提纯出脲酶结晶。脲酶结晶。19821982年，年，CechCech首次发现首次发现RNARNA也具有酶也具有酶的催化活性，提出的催化活性，提出核酶核酶(ribozyme)(ribozyme)的的概念。概念。19951995年，年，Jack W.SzostakJack W.Szostak研究室首先研究室首先报道了具有报道了具有DNADNA连接酶活性连接酶活性DNADNA片段，片段，称为称为脱氧核酶脱氧核酶(deoxyribozyme)(deoxyribozyme)。$酶酶是由活细胞产生的，是由活细胞产生的，具有催化作用的蛋白质。具有催
3、化作用的蛋白质。$核酶核酶是具有高效、特异是具有高效、特异催化作用的核酸，其主要催化作用的核酸，其主要是作用参与是作用参与RNARNA的剪接。的剪接。两类两类生物催化剂生物催化剂第一节第一节 酶的分子结构酶的分子结构一、酶的分子组成一、酶的分子组成二、酶的活性中心二、酶的活性中心三、酶按结构的分类三、酶按结构的分类四、同工酶四、同工酶一、酶的分子组成一、酶的分子组成单纯酶单纯酶结合酶结合酶单纯酶单纯酶 单纯酶单纯酶是仅由氨基是仅由氨基酸残基构成的酶。酸残基构成的酶。结合酶结合酶结合酶结合酶（全酶）由蛋白质部（全酶）由蛋白质部分和非蛋白质部分组成，前者分和非蛋白质部分组成，前者称为称为酶蛋白酶蛋
4、白，后者称为，后者称为辅助因辅助因子子酶蛋白酶蛋白部分决定酶的特异性部分决定酶的特异性辅助因子辅助因子决定反应的类型决定反应的类型全酶的结构与分子组成全酶的结构与分子组成辅助因子辅助因子小分子有机化合物小分子有机化合物金属离子金属离子(辅酶辅酶与酶蛋白结合得较与酶蛋白结合得较松，用透析或超滤等方法松，用透析或超滤等方法易于分开；易于分开；(辅基辅基与酶蛋白结合得牢与酶蛋白结合得牢固，不易与酶蛋白脱离。固，不易与酶蛋白脱离。辅酶和辅基辅酶和辅基*由酶催化进行的化学由酶催化进行的化学反应称为反应称为酶促反应酶促反应。*酶促反应的反应物称酶促反应的反应物称为为酶的底物酶的底物。二、酶的活性中心二、酶
5、的活性中心酶的酶的活性中心活性中心 酶的酶的活性中心活性中心又称为又称为活性部位活性部位，是酶蛋白构象，是酶蛋白构象的一个特定区域，能与底的一个特定区域，能与底物特异结合，并催化底物物特异结合，并催化底物发生反应生成产物。发生反应生成产物。酶的必需基团酶的必需基团 酶蛋白所含的基酶蛋白所含的基团并不都与酶活性有团并不都与酶活性有关，其中那些与酶的关，其中那些与酶的活性密切有关的基团活性密切有关的基团称为称为酶的必需基团酶的必需基团。酶的必需基团分类酶的必需基团分类酶活性中心酶活性中心外外的必需基团的必需基团酶活性中心酶活性中心内内的必需基团的必需基团酶活性中心内的必需基团酶活性中心内的必需基团
6、结合基团结合基团的作用是与底物结的作用是与底物结合，使底物与一定构象的酶形合，使底物与一定构象的酶形成复合物，又称为中间产物；成复合物，又称为中间产物；催化基团催化基团的作用是改变中某的作用是改变中某些化学键的稳定性，使底物发些化学键的稳定性，使底物发生反应生成产物。生反应生成产物。解磷定 +被有机磷抑制的酶 解磷定-有机磷复合物 +恢复活性的酶能通过变构调节改变活性的酶称为变构酶。有些抑制剂与底物结构相似，能同底物竞争酶的活性中心，酶若与此类抑制剂结合就不能再与底物结合，从而抑制酶对底物的催化作用。两种亚基以不同比例构成五种同工酶。二巯基丙醇 失活的酶分子 复活的酶 Km值等于酶促反应速度为
7、最大反应速度一半时的底物浓度，单位是mol/L。这种调节称为酶的变构调节或别位调节。酶活性中心内的必需基团根据抑制剂与酶结合的紧密程度分为苹果酸脱氢酶作为指示剂的反应体系丙氨酸+-酮戊二酸 谷氨酸+丙酮酸有机磷杀虫剂 胆碱酯酶（活）磷酰化胆碱酯酶（失活）LDH同工酶的生理功能A B C D酶法分析的原理是利用一些酶（称指示酶）的底物或产物可直接、简便地检测的特点，将该酶偶联到待测的酶促反应体系中，将本来不易直接测定的反应体系，转化为可以直接监测的反应体系。测定酶活性就是测定酶促反应速度，酶促反应速度越快酶活性越高；第一亚类，作用于底物的CHOH基1995年，Jack W.反映酶与底物的亲和力，
8、可以用来确定最适底物但酶-底物-抑制剂(ESI）不能进一步释放出产物。底底 物物 活性中心以活性中心以外的必需基团外的必需基团 结合基团结合基团 催化基团催化基团 活性中心活性中心 酶的活性中心示意图酶的活性中心示意图)单体酶单体酶)寡聚酶寡聚酶)多酶体系多酶体系)多功能酶多功能酶三、酶按结构的分类三、酶按结构的分类单体酶单体酶 由一条多肽链组由一条多肽链组成的酶蛋白，称为成的酶蛋白，称为单单体酶体酶。寡聚酶寡聚酶 由由2 2个到数十个亚个到数十个亚基缔合构成的酶蛋白基缔合构成的酶蛋白(每个亚基为一条多肽每个亚基为一条多肽链），称为链），称为寡聚酶。寡聚酶。多酶体系多酶体系 由活性不同但功能上
9、由活性不同但功能上有联系的多种酶分子通过有联系的多种酶分子通过非共价键连接彼此嵌合形非共价键连接彼此嵌合形成的复合体，称成的复合体，称多酶复合多酶复合体体，也称，也称多酶体系多酶体系。多功能酶多功能酶 一些多酶体系在进化一些多酶体系在进化过程中由于基因的融合，过程中由于基因的融合，形成由一条多肽链组成却形成由一条多肽链组成却具有多种不同催化功能具有多种不同催化功能的酶，这类酶称为的酶，这类酶称为多功能多功能酶酶或或串联酶串联酶。同工酶同工酶是指能催化同是指能催化同一化学反应，但酶蛋白的一化学反应，但酶蛋白的分子组成、结构、理化性分子组成、结构、理化性质乃至免疫学性质和电泳质乃至免疫学性质和电泳
10、行为都不同的一组酶。行为都不同的一组酶。四、同工酶四、同工酶L-L-乳酸脱氢酶的同工酶乳酸脱氢酶的同工酶LDHLDH是由是由H H亚基（即心肌亚基（即心肌型）和型）和M M亚基（即骨骼肌亚基（即骨骼肌型）构成型）构成 的四聚体；的四聚体；两种亚基以不同比例构两种亚基以不同比例构成五种同工酶。成五种同工酶。LDHLDH在区带电泳中从快到慢的泳动顺序在区带电泳中从快到慢的泳动顺序葡萄糖葡萄糖 丙酮酸丙酮酸 乳酸（乳酸（LDH5：丙酮酸还原酶）：丙酮酸还原酶）骨骼肌骨骼肌 经血液运输经血液运输三羧酸循环三羧酸循环 丙酮酸丙酮酸 乳酸（乳酸（LDH1：乳酸脱氢酶）：乳酸脱氢酶）心肌心肌 NADH+H+
11、NAD+氧化磷酸化氧化磷酸化 ATPLDHLDH同工酶的生理功能同工酶的生理功能HOOC-CH CH2COOH如Km值有改变（增大或减小），则称为混合性抑制（竞争性与反竞争性的混合）。耗能多，调节效应出现慢但维持长久，除去调节物质后仍保持调节效应一段时间CH3 CH3化学修饰调节对酶活性的影响三、温度对酶促反应速度的影响者是代谢分支上的第一步反应。有些抑制剂与底物结构相似，能同底物竞争酶的活性中心，酶若与此类抑制剂结合就不能再与底物结合，从而抑制酶对底物的催化作用。反映酶与底物的亲和力，可以用来确定最适底物酶是由活细胞产生的，具有催化作用的蛋白质。温度对海鞘蛋白酶作用的影响LDH同工酶的生理功
12、能Km（1+）1mg酶蛋白所具有的酶活性单位为酶的比活性。第六节 酶与医学的关系当反应速度为最大反应速度一半时、m值与max值的测定、决定酶作用特异性机制酶催化反应的高度特异性第二节第二节 酶促反应的特点和机制酶促反应的特点和机制一、酶促反应的特点一、酶促反应的特点二、酶促反应的机制二、酶促反应的机制+酶的催化效率极高酶的催化效率极高+酶催化反应具有高度的特异性酶催化反应具有高度的特异性+酶的不稳定性酶的不稳定性+酶催化活力与酶量的可调节性酶催化活力与酶量的可调节性一、酶促反应的特点一、酶促反应的特点A邻近效应和定向效应邻近效应和定向效应A表面效应表面效应A酸碱催化作用酸碱催化作用A张力作用张
13、力作用A共价催化作用共价催化作用二、酶促反应的机制二、酶促反应的机制、决定酶作用高效率的机制、决定酶作用高效率的机制、决定酶作用特异性机制、决定酶作用特异性机制诱导契合学说诱导契合学说第三节第三节 酶促反应动力学酶促反应动力学一、酶浓度对酶促反应速度的影响一、酶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二、底物浓度对酶促反应速度的影响三、温度对酶促反应速度的影响三、温度对酶促反应速度的影响四、四、pHpH对酶促反应速度的影响对酶促反应速度的影响五、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六、激活剂对酶促反应速度的影响六、激活剂对酶促反应速度的影响七、七、酶活性单位
14、与酶活性单位与酶活性测定酶活性测定 酶促反应动力学酶促反应动力学研究研究酶促反应速度及其影响因酶促反应速度及其影响因素，即通过定量观察单位素，即通过定量观察单位时间内底物的减少或产物时间内底物的减少或产物的生成量来研究的生成量来研究酶浓度酶浓度、底物浓度底物浓度、温度温度、pHpH值值、抑制剂抑制剂和和激活剂激活剂对酶促反对酶促反应速度的影响。应速度的影响。EEV VE E1 1E E2 2一、酶浓度对酶促反应的影响一、酶浓度对酶促反应的影响酶浓度与反应速度之间的关系酶浓度与反应速度之间的关系二、底物浓度对反应速度的影响二、底物浓度对反应速度的影响I.I.单底物、单产物反应单底物、单产物反应I
15、I.II.酶促酶促反应速度反应速度一般在规定的反应条件一般在规定的反应条件下，下，用单位时间内底物的消耗量和产用单位时间内底物的消耗量和产物的生成量来表示物的生成量来表示III.III.反应速度取其反应速度取其初速度初速度，即底物的消，即底物的消耗量很小（耗量很小（5 5以内）时的反应速度以内）时的反应速度IV.IV.底物浓度远远大于酶浓度底物浓度远远大于酶浓度研究前提研究前提底物对酶促反应的影响底物对酶促反应的影响v在其他因在其他因素不变的情素不变的情况下，底物况下，底物浓度对反应浓度对反应速度的影响速度的影响呈呈矩形双曲矩形双曲线关系线关系。当底物浓度较低时当底物浓度较低时，反反应速度与底
16、物浓度成正比；应速度与底物浓度成正比；反应为一级反应。反应为一级反应。目目 录录果糖葡萄糖半乳糖 果糖 葡萄糖半乳糖苹果酸脱氢酶作为指示剂的反应体系一定的小分子化合物能与酶分子活性中心以外的某一部位以非共价键特异结合，引起酶蛋白分子构象变化，从而改变酶的活性。抑制程度取决与抑制剂的浓度及底物的浓度；生物体内的化学反应称为新陈代谢，简称代谢。转换数是当酶被底物饱和时，一个酶分子每秒钟催化反应的底物的分子数。三羧酸循环 丙酮酸 乳酸（LDH1：乳酸脱氢酶）心肌丙二酸与琥珀酸竞争琥珀酸脱氢酶HOOC C H温度对海鞘蛋白酶作用的影响乳酸：NAD+氧化还原酶为动力学特点：Vmax降低，表观Km不变。E
17、+S+I ES+I ESI此时Vmax=K+2 ES=K+2 Et，以 Vmax=K+2 Et代入上式即得ATP：己糖磷酸基转移酶A B C D二巯基丙醇 失活的酶分子 复活的酶20 40 60 t七、酶活性单位与酶活性测定这种调节称为酶的变构调节或别位调节。随着底物浓度的增高随着底物浓度的增高，反应速度不再成正比例加速；反应速度不再成正比例加速；反应为混合级反应。反应为混合级反应。目目 录录 当底物浓度高达一定程度当底物浓度高达一定程度，反应速度不再增加，达最大速反应速度不再增加，达最大速度；反应为零级反应。度；反应为零级反应。目目 录录第一步第一步:E+S ES 第二步第二步:ESE+P
18、VES 1913年年Michaelis和和Menten推导了米氏方程推导了米氏方程 SKSVvmmax 中间复合物学说中间复合物学说19131913年年MichaelisMichaelis和和MentenMenten提出反应速度与底提出反应速度与底物浓度关系的数学方程式，即米曼氏方程式，物浓度关系的数学方程式，即米曼氏方程式，简称米氏方程式简称米氏方程式(Michaelis equation)(Michaelis equation)。S：底物浓度底物浓度V：不同不同S时的反应速度时的反应速度Vmax：最大反应速度最大反应速度(maximum velocity)m：米氏常数米氏常数(Michae
19、lis constant)VmaxS Km+S 米氏方程式米氏方程式当底物浓度为极低水平时，当底物浓度为极低水平时，SSKmKm，则，则V V（Vmax/KmVmax/Km）S S，反应速度，反应速度V V与底物浓与底物浓度度 SS成正比；成正比；当底物浓度为极高水平时，当底物浓度为极高水平时，S S KmKm，KmKm值可忽略不计，则值可忽略不计，则 V Vmax V Vmax，此时反应速，此时反应速度度V V达最大速度达最大速度VmaxVmax，底物浓度已不再影响反，底物浓度已不再影响反应速度。应速度。VmaxS Km+S ES生成速度生成速度V1=K+1 E S 游离酶浓度游离酶浓度E=
20、酶总浓度酶总浓度Et ES V1=K+1（Et ES）S ES分解速度分解速度V2=K 1 ES+K+2 ES=（K 1+K+2）ES恒态时恒态时V1=V2，即，即K+1（Et ES）S=（K 1+K+2）ES E +S ES P +EK+2K+1K 1根据中间产物学说，反应初期，根据中间产物学说，反应初期，P接近零，不存在逆反应时接近零，不存在逆反应时调整后得调整后得（Et ES）SES（K 1+K+2）K+1Km=推导过程推导过程V=K+2 Km+SEt S根据中间产物学说，反应速度与根据中间产物学说，反应速度与ES成正比，即成正比，即V=K+2 ES，将上式代入得将上式代入得 S=KmE
21、t SESES =Et S Km+S再次调整后得再次调整后得当反应达最大速度（当反应达最大速度（Vmax）时，全部酶与底物结合，即）时，全部酶与底物结合，即ES=Et，此时此时Vmax=K+2 ES=K+2 Et，以，以 Vmax=K+2 Et代入上式即得代入上式即得米氏方程式米氏方程式V=Vmax SKm+SKm为米氏常数为米氏常数 米氏方程式进行整理后可变为米氏方程式进行整理后可变为（Vmax V）（）（Km +S）=Vmax Km矩形双曲线的函数式矩形双曲线的函数式（a x)(b y)=常数常数V S曲线是矩形双曲线曲线是矩形双曲线KKmKm值是酶促反应速度为最大反应值是酶促反应速度为最
22、大反应速度一半时的底物浓度速度一半时的底物浓度KKmKm值对某一特定酶来说是个常数，值对某一特定酶来说是个常数，可以反映酶的种类可以反映酶的种类K反映酶与底物的亲和力，可以用反映酶与底物的亲和力，可以用来确定最适底物来确定最适底物K计算底物浓度和相对速度计算底物浓度和相对速度K计算酶的转换数计算酶的转换数K反映激活剂或抑制剂的存在反映激活剂或抑制剂的存在、米氏常数、米氏常数KmKm的意义的意义、m m值与值与maxmax值的测定值的测定（林贝氏方程）（林贝氏方程）-1/Km 双倒数作图法双倒数作图法(double reciprocal plot)(double reciprocal plot)
23、，又称为又称为 林林-贝氏贝氏(Lineweaver-Burk)(Lineweaver-Burk)作图法作图法一种酶仅作用于立体异构体中的一种，而对另一种则无作用，酶对立体异构物的这种选择性称为立体异构特异性。Szostak研究室首先报道了具有DNA连接酶活性DNA片段，称为脱氧核酶(deoxyribozyme)。氧化磷酸化苹果酸脱氢酶作为指示剂的反应体系又称为 林-贝氏(Lineweaver-Burk)作图法 尿素酶催化基团的作用是改变中某些化学键的稳定性，使底物发生反应生成产物。当反应速度为最大反应速度一半时如已知底物浓度S=10Km，1995年，Jack W.丙氨酸：-酮戊二酸氨基转移酶
24、Km（1+）测定酶活性就是测定酶促反应速度，酶促反应速度越快酶活性越高；一、酶浓度对酶促反应速度的影响苹果酸脱氢酶作为指示剂的反应体系1IU=1mol/min=(110-6/60)mol/秒反应酶催化效率的物理量，数值越大表示酶的催化效率越高。第二步:ESE+P巯基酶 汞离子 失活的酶分子L酶活性达到最大时的酶活性达到最大时的反应温度称为反应温度称为酶的最适酶的最适温度温度。三、温度对酶促反应的影响三、温度对酶促反应的影响 低温不会使酶破坏，温度低温不会使酶破坏，温度回升时，酶活性又可恢复回升时，酶活性又可恢复F37374040为最适温度为最适温度F6060时变性加速时变性加速 F8080以上
25、多数酶不可逆变性以上多数酶不可逆变性F低于最适温度低于最适温度 TV TV TV TV温度与酶促反应速度的关系温度与酶促反应速度的关系20 40 60 t 3小时小时1010小时小时最适温度最适温度酶活性单位酶活性单位温度对海鞘蛋白酶作用的影响温度对海鞘蛋白酶作用的影响V酶活力最大时酶活力最大时溶液的溶液的pHpH值称为值称为酶的最适酶的最适pHpH。四、四、pHpH对酶促反应的影响对酶促反应的影响pHpH值与酶活性之间的关系值与酶活性之间的关系酶酶底物底物最适最适pH酶酶底物底物最适最适pH胃蛋白酶胃蛋白酶鸡蛋清蛋白鸡蛋清蛋白1.5脲酶脲酶尿素尿素6.46.9血红蛋白血红蛋白2.2胰淀粉酶胰
26、淀粉酶淀粉淀粉6.7 7.2延胡索酸酶延胡索酸酶延胡索酸延胡索酸6.5过氧化氢酶过氧化氢酶H2O27.6苹果酸苹果酸8.0酸性磷酸酶酸性磷酸酶磷酸甘油磷酸甘油4.5 5.0精氨酸酶精氨酸酶精氨酸精氨酸9.5 9.9碱性磷酸酶碱性磷酸酶磷酸甘油磷酸甘油9 10一些酶的最适一些酶的最适pHpHG使酶的活性下降而又不引起酶蛋使酶的活性下降而又不引起酶蛋白变性的物质称为酶的白变性的物质称为酶的抑制剂抑制剂。G抑制剂使酶的活性降低的现象称抑制剂使酶的活性降低的现象称为酶的为酶的抑制作用抑制作用。G某些物理因素及化学物质可使酶某些物理因素及化学物质可使酶发生不可逆的变性称为酶的发生不可逆的变性称为酶的钝化
27、作钝化作用用，不属于抑制作用的范畴。，不属于抑制作用的范畴。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 抑制作用抑制作用是抑制剂是抑制剂通过对酶的活性中心施通过对酶的活性中心施以直接或间接影响的结以直接或间接影响的结果，酶分子的空间结构果，酶分子的空间结构并未遭到破坏。并未遭到破坏。J不可逆抑制作用不可逆抑制作用J可逆性抑制作用可逆性抑制作用根据抑制剂与酶结合的紧根据抑制剂与酶结合的紧密程度分为密程度分为必需激活剂是酶活性表现所不可缺少的，若无必需激活剂存在，将测不到酶的活性。在蛋白激酶的催化下，酶蛋白中丝氨酸、苏氨酸或酪氨酸的羟基与磷酸基团以酯键结合，称为磷酸化；经血液运输
28、乳酸：NAD+氧化还原酶为E PES分解速度V2=K 1 ES+K+2 ES=（K 1+K+2）ES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活剂。六、激活剂对酶促反应的影响反应速度取其初速度，即底物的消耗量很小（5以内）时的反应速度A B C D丙氨酸：-酮戊二酸氨基转移酶己糖激酶、6-磷酸果糖激酶、丙酮酸激酶1.苹果酸脱氢酶作为指示剂的反应体系酶蛋白变构（非共价键变化）1897年，Buchner兄弟用不含细胞的酵母提取液，实现了发酵。一、酶浓度对酶促反应的影响有些抑制剂与底物结构相似，能同底物竞争酶的活性中心，酶若与此类抑制剂结合就不能再与底物结合，从而抑制酶对底物的催化作用。延
29、胡索酸 L-苹果酸机体通过调节关键酶的活性来控制代谢途径速度。E+I EIE+I EI、不可逆抑制作用、不可逆抑制作用 抑制剂以共价键与酶活性中心上抑制剂以共价键与酶活性中心上的必需基团相结合，一经结合后就很的必需基团相结合，一经结合后就很难分解，不能用透析、超滤等物理方难分解，不能用透析、超滤等物理方法除去抑制剂而恢复酶的活性，必须法除去抑制剂而恢复酶的活性，必须通过其他化学反应，才能将抑制剂从通过其他化学反应，才能将抑制剂从酶分子上除去，这种抑制作用称为酶分子上除去，这种抑制作用称为不不可逆抑制作用可逆抑制作用。E巯基酶抑制剂巯基酶抑制剂E丝氨酸酶抑制剂丝氨酸酶抑制剂常见的抑制剂常见的抑制
30、剂、可逆性抑制作用、可逆性抑制作用 抑制剂以非共价键与酶抑制剂以非共价键与酶和（或）酶和（或）酶-底物复合物可逆底物复合物可逆性结合，使酶活性降低或丧性结合，使酶活性降低或丧失，采用透析或超滤等方法失，采用透析或超滤等方法可将抑制剂除去使酶恢复活可将抑制剂除去使酶恢复活性，这种抑制作用称为性，这种抑制作用称为可逆可逆性抑制作用性抑制作用。G竞争性抑制作用竞争性抑制作用G非竞争性抑制作用非竞争性抑制作用G反竞争性抑制作用反竞争性抑制作用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反竞争性抑制反竞争性抑制非竞争性抑制非竞争性抑制与与I结合的组分结合的组分EESE、ESKm不变不变增大增大减
31、小减小不变不变Vm不变不变不变不变降低降低降低降低各种可逆性抑制作用的比较各种可逆性抑制作用的比较C使酶由无活性变为有活性使酶由无活性变为有活性或使酶活性增加的物质称为或使酶活性增加的物质称为酶的激活剂酶的激活剂。C激活剂使酶活性提高，加激活剂使酶活性提高，加速酶促反应的现象称为酶的速酶促反应的现象称为酶的激活作用激活作用。六、激活剂对酶促反应的影响六、激活剂对酶促反应的影响激活剂的分类激活剂的分类必需激活剂必需激活剂非必需激活剂非必需激活剂酶活性的高低酶活性的高低一般用他催化某一般用他催化某一特定反应的速度来表示。一特定反应的速度来表示。测定酶活性测定酶活性就是测定酶促反应就是测定酶促反应速
32、度，酶促反应速度越快速度，酶促反应速度越快酶活性酶活性越高；越高；反之，酶促反应速度越慢反之，酶促反应速度越慢酶活性越低。酶活性越低。七、七、酶活性单位与酶活性单位与酶活性测定酶活性测定酶促反应速度酶促反应速度 酶促反应速度酶促反应速度可以可以用单位时间、单位体积用单位时间、单位体积内底物的消耗量或产物内底物的消耗量或产物的生成量来衡量。的生成量来衡量。国际生化学会（国际生化学会（IUBIUB）酶）酶学委员会于学委员会于19761976年规定年规定:在温在温度度2525，最适，最适pHpH，最适底物浓，最适底物浓度时，每分钟转化度时，每分钟转化1 1 molmol底物底物所需的酶量为所需的酶量
33、为一个酶活性国一个酶活性国际单位（际单位（IUIU）。酶活性国际单位酶活性国际单位催量单位催量单位 1979 1979年国际生化学会正式推年国际生化学会正式推荐以催量单位来表示酶的活性：荐以催量单位来表示酶的活性：1 1催量催量（Katal,KatKatal,Kat）是指在特）是指在特定条件下，每秒钟使定条件下，每秒钟使1mol1mol底物转底物转化为产物所需的酶量。化为产物所需的酶量。催量与国际单位之间的换算关系催量与国际单位之间的换算关系1IU=1 mol/min=(110-6/60)mol/秒秒 =16.67 10-9 Kat1Kat=6 107IU酶的比活性酶的比活性 1mg 1mg酶
34、蛋白所具酶蛋白所具有的酶活性单位为有的酶活性单位为酶酶的比活性的比活性。第四节第四节 酶的调节酶的调节一、酶的一、酶的结构调节结构调节二、酶的二、酶的数量调节数量调节在生物体内，一组连续的酶在生物体内，一组连续的酶促反应构成一个促反应构成一个代谢途径代谢途径。催化一个代谢途径全部反应催化一个代谢途径全部反应的一组酶称为的一组酶称为多酶体系多酶体系。关关键酶键酶l细胞可以通过调节细胞可以通过调节E E1 1的活性来控制整的活性来控制整个代谢途径的速度。个代谢途径的速度。E E1 1就是这个代谢途就是这个代谢途径的径的关键酶关键酶（限速酶或调节酶）（限速酶或调节酶），所，所催化的反应称为催化的反应
35、称为关键反应关键反应。l机体通过调节关键酶的活性来控制代机体通过调节关键酶的活性来控制代谢途径速度。谢途径速度。A B C DE 1E 2E 3代谢途径代谢途径关键酶关键酶糖酵解糖酵解己糖激酶、己糖激酶、6-6-磷酸果糖激酶、丙酮酸激酶磷酸果糖激酶、丙酮酸激酶糖有氧氧化糖有氧氧化丙酮酸脱氢酶系、柠檬酸合成酶、异柠檬酸脱氢酶、丙酮酸脱氢酶系、柠檬酸合成酶、异柠檬酸脱氢酶、-酮戊二酸脱氢系酮戊二酸脱氢系糖原分解糖原分解糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶糖原合成糖原合成糖原合成酶糖原合成酶糖异生糖异生丙酮酸羧化酶、磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶、果糖丙酮酸羧化酶、磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶、果糖1,6-1,6-二磷酸酶、
36、葡萄糖二磷酸酶、葡萄糖-6-6-磷酸酶磷酸酶脂肪动员脂肪动员激素敏感脂肪酶激素敏感脂肪酶脂酸合成脂酸合成乙酰乙酰CoACoA羧化酶羧化酶胆固醇合成胆固醇合成HMG-CoAHMG-CoA还原酶还原酶主要代谢途径中的关键酶主要代谢途径中的关键酶a关键酶所催化的反应通常位于代谢途径的上游，或关键酶所催化的反应通常位于代谢途径的上游，或 者是代谢分支上的第一步反应。者是代谢分支上的第一步反应。a关键酶所催化反应的速度在代谢途径中最慢，控制关键酶所催化反应的速度在代谢途径中最慢，控制 着整个代谢途径的代谢速度。着整个代谢途径的代谢速度。a关键酶所催化的反应多数是不可逆反应，因此关键关键酶所催化的反应多数
37、是不可逆反应，因此关键 酶的活性除决定代谢速度外还可决定代谢的方向。酶的活性除决定代谢速度外还可决定代谢的方向。a关键酶的活性可受多种因素调节。关键酶的活性可受多种因素调节。关键酶的特点关键酶的特点Y结构调节（快速调节）结构调节（快速调节）Y数量调节（迟缓调节）数量调节（迟缓调节）酶活性的酶活性的调节调节c变构调节变构调节c化学修饰调节化学修饰调节c酶原激活酶原激活一、一、酶的结构调节酶的结构调节果糖葡萄糖半乳糖 果糖 葡萄糖半乳糖酶活性的高低一般用他催化某一特定反应的速度来表示。反映酶与底物的亲和力，可以用来确定最适底物L-乳酸+NAD+丙酮酸+NADH+H+C=O +NADH+H+HO-C
38、-H +NAD+抑制剂使酶的活性降低的现象称为酶的抑制作用。果糖葡萄糖 果糖 葡萄糖酶的转换数又称催化常数即酶-底物复合物分解生成产物的速度常数K+2。解磷定 +被有机磷抑制的酶 解磷定-有机磷复合物 +恢复活性的酶Pi H2OHOOC-CH CH2COOH一、酶与疾病发生的关系1897年，Buchner兄弟用不含细胞的酵母提取液，实现了发酵。第三节 酶促反应动力学转换数是当酶被底物饱和时，一个酶分子每秒钟催化反应的底物的分子数。（K 1+K+2）主要代谢途径中的关键酶V：不同S时的反应速度随着底物浓度的增高，反应速度不再成正比例加速；又称为 林-贝氏(Lineweaver-Burk)作图法
39、酶蛋白合成的调节酶蛋白合成的调节 酶蛋白降解的调节酶蛋白降解的调节二、二、酶的数量调节酶的数量调节调节方式调节方式调节物质调节物质酶蛋白变化酶蛋白变化特点及生理意义特点及生理意义变构调节变构调节变构剂变构剂酶蛋白变构（非共价键变化）酶蛋白变构（非共价键变化）作用快，可防止产物堆积作用快，可防止产物堆积和能量浪费和能量浪费化学修饰调节化学修饰调节激素等激素等酶分子发生共价键变化酶分子发生共价键变化耗能少，作用快，有放大耗能少，作用快，有放大效应，可满足应激效应，可满足应激酶数量调节酶数量调节诱导剂诱导剂阻抑剂阻抑剂酶蛋白量改变酶蛋白量改变耗能多，调节效应出现慢耗能多，调节效应出现慢但维持长久，除
40、去调但维持长久，除去调节物质后仍保持调节节物质后仍保持调节效应一段时间效应一段时间几种酶活性调节方式的比较几种酶活性调节方式的比较第五节第五节 酶的命名和分类酶的命名和分类一、酶的命名一、酶的命名二、二、国际系统分类法国际系统分类法习惯命名法习惯命名法系统命名法系统命名法一、酶的命名一、酶的命名习惯名称习惯名称系统名称系统名称催化反应催化反应己糖激酶己糖激酶ATP：己糖磷酸基转移酶：己糖磷酸基转移酶ATP+葡萄糖葡萄糖 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖+ADP乳酸乳酸脱氢酶脱氢酶L-乳酸：乳酸：NAD+氧化还原酶氧化还原酶L-乳酸乳酸+NAD+丙酮酸丙酮酸+NADH+H+丙氨酸丙氨酸转氨酶转氨酶丙氨酸
41、：丙氨酸：-酮戊二酸氨基转移酶酮戊二酸氨基转移酶丙氨酸丙氨酸+-酮戊二酸酮戊二酸 谷氨酸谷氨酸+丙酮酸丙酮酸酶的命名法举例酶的命名法举例1.1.氧化还原酶类氧化还原酶类2.2.转移酶类转移酶类3.3.水解酶类水解酶类4.4.裂解酶类裂解酶类5.5.异构酶类异构酶类6.6.合成酶类合成酶类二、国际系统分类法二、国际系统分类法EC （国际）酶学委员会缩写号（国际）酶学委员会缩写号 1.第一类，氧化还原酶类第一类，氧化还原酶类 1.第一亚类，作用于底物的第一亚类，作用于底物的CHOH基基 1.第一亚第一亚-亚类，以亚类，以NAD+为受氢体为受氢体 27.亚亚-亚类的顺序号亚类的顺序号乳酸：乳酸：NA
42、DNAD+氧化还原酶为氧化还原酶为如如第六节第六节 酶与医学的关系酶与医学的关系一、酶与疾病发生的关系一、酶与疾病发生的关系二、酶在疾病诊断中的应用二、酶在疾病诊断中的应用三、酶在疾病治疗中的应用三、酶在疾病治疗中的应用酶异常大致疾病酶异常大致疾病疾病导致酶异常疾病导致酶异常一、酶与疾病发生的关系一、酶与疾病发生的关系 二、酶在疾病诊断中的应用二、酶在疾病诊断中的应用n诊断指标诊断指标n诊断工具诊断工具诊断指标诊断指标u血浆功能酶血浆功能酶u外分泌酶外分泌酶u细胞酶细胞酶诊断工具诊断工具 酶法分析酶法分析即酶偶联即酶偶联测定法，是利用酶作为测定法，是利用酶作为分析试剂，对一些酶的分析试剂，对一
43、些酶的活性、底物浓度、激活活性、底物浓度、激活剂、抑制剂等进行定量剂、抑制剂等进行定量分析的一种方法。分析的一种方法。酶法分析的酶法分析的原理原理 酶法分析的酶法分析的原理是原理是利用一利用一些酶（称些酶（称指示酶指示酶）的底物或产）的底物或产物可直接、简便地检测的特点，物可直接、简便地检测的特点，将该酶偶联到待测的酶促反应将该酶偶联到待测的酶促反应体系中，将本来不易直接测定体系中，将本来不易直接测定的反应体系，转化为可以直接的反应体系，转化为可以直接监测的反应体系。监测的反应体系。苹果酸脱氢酶作为指示剂苹果酸脱氢酶作为指示剂的反应体系的反应体系天冬氨酸天冬氨酸 草酰乙酸草酰乙酸 苹果酸苹果酸
44、-酮戊二酸酮戊二酸 谷氨酸谷氨酸 NADH+H+NAD+天冬氨酸氨基转移酶天冬氨酸氨基转移酶 苹果酸脱氢酶苹果酸脱氢酶消化酶类消化酶类抗炎清创酶类抗炎清创酶类抗栓酶类抗栓酶类抗氧化酶类抗氧化酶类抗肿瘤生长的酶类抗肿瘤生长的酶类三、酶在疾病治疗中的应用三、酶在疾病治疗中的应用活化分子活化分子 在一个化学反应体系中，在一个化学反应体系中，只有那些含能量较高，已达到只有那些含能量较高，已达到或超过某一能量的分子才能越或超过某一能量的分子才能越过化学反应的能阈参加反应，过化学反应的能阈参加反应，这种分子称为这种分子称为活化分子活化分子。分子从分子从常态转变为常态转变为容易发生化容易发生化学反应的活学反
45、应的活跃状态所需跃状态所需要的能量称要的能量称为为活化能活化能。活化能活化能酶催化反应酶催化反应催化能催化能初态初态终态终态活化阈能活化阈能非催化反应非催化反应活化能活化能一般催化剂一般催化剂催化反应活化能催化反应活化能活化过程活化过程自自 由由 能能SEESP酶的中间产物学说示意图酶的中间产物学说示意图酶的作用机理图解酶的作用机理图解酶催化反应的高度特异性酶催化反应的高度特异性 与一般催化剂不同，与一般催化剂不同，酶对所催化反应的底物和酶对所催化反应的底物和反应类型具有选择性，这反应类型具有选择性，这种现象称为种现象称为酶的特异性酶的特异性。酶催化反应高度特异性的分类酶催化反应高度特异性的分
46、类绝对特异性绝对特异性相对特异性相对特异性立体异构特异性立体异构特异性绝对特异性绝对特异性 一种酶仅作用于一一种酶仅作用于一种底物催化一种化学反种底物催化一种化学反应，称为应，称为绝对特异性。绝对特异性。绝对特异性绝对特异性 NHNH2 2 H H2 2O O C CO COO CO2 22NH2NH3 3 尿素酶尿素酶 NHNH2 2尿素尿素 NHNH2 2 H H2 2O O C CO O 不反应不反应 尿素酶尿素酶 NH-CHNH-CH3 3甲基尿素甲基尿素相对特异性相对特异性 一种酶可作用于一种酶可作用于一类化合物或一种化一类化合物或一种化学键，这种特异性称学键，这种特异性称为为相对特
47、异性。相对特异性。相对特异性相对特异性 果糖果糖葡萄糖葡萄糖 果糖果糖 葡萄糖葡萄糖 蔗糖酶蔗糖酶 蔗糖蔗糖果糖果糖葡萄糖葡萄糖半乳糖半乳糖 果糖果糖 葡萄糖葡萄糖半乳糖半乳糖 棉子糖棉子糖 密二糖密二糖蔗糖酶蔗糖酶立体异构特异性立体异构特异性 一种酶仅作用于立体一种酶仅作用于立体异构体中的一种，而对另异构体中的一种，而对另一种则无作用，酶对立体一种则无作用，酶对立体异构物的这种选择性称为异构物的这种选择性称为立体异构特异性。立体异构特异性。COOH COOH|C=O +NADH+H+HO-C-H +NAD+|CH3 CH3丙酮酸丙酮酸 L-L-乳酸乳酸 HC-COOH HO-CH-COOH
48、+H2O|HOOC-CH CH2COOH 延胡索酸延胡索酸 L-L-苹果酸苹果酸乳酸脱氢酶乳酸脱氢酶延胡索酸酶延胡索酸酶 （反式丁烯二酸）（反式丁烯二酸）立体异构特异性立体异构特异性当反应速度为最大反应速度一半时当反应速度为最大反应速度一半时Km S K Km m值等于酶促反应速度为最大反应值等于酶促反应速度为最大反应速度一半时的底物浓度，单位是速度一半时的底物浓度，单位是mol/Lmol/L。2Km+S Vmax VmaxS（K 1+K+2）K+1Km=e K K+1+1表示表示E E与与S S结合生成结合生成ESES的趋势的趋势e（K K 1 1+K+K+2+2）表示表示ESES解离的趋势
49、解离的趋势MK Km m 愈大，愈大，E E与与S S亲和力愈小亲和力愈小MK Km m 愈小，愈小，E E与与S S亲和力愈大亲和力愈大 K Km m最小者是对酶亲和力最大的底物，最小者是对酶亲和力最大的底物，一般称为一般称为天然底物天然底物或或最适底物最适底物。如要求反应速度达到如要求反应速度达到V Vm m的的99%99%，其底物浓度为，其底物浓度为99%=100%S/（Km+S）99%Km+99%S=100%S S=99 KmV=Vmax 10Km/（Km+10Km）V/Vmax=10Km/（Km+10Km）=0.91 如已知底物浓度如已知底物浓度S=10KS=10Km m，则此时反应
50、速度与则此时反应速度与V Vmaxmax之比之比为为酶的转换数酶的转换数 酶的转换数又称催化常酶的转换数又称催化常数即酶数即酶-底物复合物分解生成底物复合物分解生成产物的速度常数产物的速度常数K+2。K+2=Vmax/E E 酶转换数的物理意义酶转换数的物理意义l转换数是当酶被底物饱和时，转换数是当酶被底物饱和时，一个酶分子每秒钟催化反应的底一个酶分子每秒钟催化反应的底物的分子数。物的分子数。l反应酶催化效率的物理量，数反应酶催化效率的物理量，数值越大表示酶的催化效率越高。值越大表示酶的催化效率越高。ClCH=CH-AsCl2 +HSHSEESSAsClCH=CH-+2HCl路易士毒气路易士毒
