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1、酶酶由活细胞合成的，对其特异性由活细胞合成的，对其特异性底物起高效催化作用的生物催化。底物起高效催化作用的生物催化。酪氨酸酶的三维结构酪氨酸酶的三维结构 酶蛋白由酶蛋白由20种氨基酸组成种氨基酸组成酶酶酶蛋白（单一蛋白质）酶蛋白（单一蛋白质） 酶的组成酶的组成 全酶全酶 单成分酶单成分酶简单酶(单一蛋白质）结合酶金属离子金属离子辅酶（有机物）、辅基（小分子化合物）辅酶（有机物）、辅基（小分子化合物）?加速生物化学反应的作用加速生物化学反应的作用传递电子、原子、化学基团的作用传递电子、原子、化学基团的作用除传递电子、原子、化学基团的作用；除传递电子、原子、化学基团的作用；还起激活剂的作用还起激活

2、剂的作用酶的化学本质是蛋白质酶的化学本质是蛋白质酶的作用酶的作用 酶的分类酶的分类酶的分类酶的分类催化反应性质不同催化反应性质不同 水解酶催化底物的加速水分解反应。水解酶催化底物的加速水分解反应。 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。 例如，脂肪酶例如，脂肪酶(Lipase)(Lipase)催化脂的水解反应：催化脂的水解反应：(1) (1) 水解酶水解酶 hydrolasehydrolaseH2OCOOCH2CH3RRCOOHCH3CH2OH酶的分类酶的分类 氧化氧化- -还原酶催化氧化还原酶催化氧化- -还原反应。还原反应。 主要包括脱氢酶主要包括

3、脱氢酶(dehydrogenase(dehydrogenase) )和氧化酶和氧化酶(Oxidase(Oxidase) )。 如，乳酸如，乳酸(Lactate)(Lactate)脱氢酶催化乳酸的脱氢反应。脱氢酶催化乳酸的脱氢反应。(2) (2) 氧化氧化- -还原酶还原酶 OxidoreductaseOxidoreductaseCH3CHCOOHOHNAD+H+CH3CCOOHONADH酶的分类酶的分类 转移酶催化基团转移反应，即将一个底物分子转移酶催化基团转移反应，即将一个底物分子的基团或原子转移到另一个底物的分子上。的基团或原子转移到另一个底物的分子上。例如，例如， 谷丙转氨酶催化的氨基转

4、移反应。谷丙转氨酶催化的氨基转移反应。(3) (3) 转移酶转移酶 TransferaseTransferaseCH3CHCOOHNH2HOOCCH2CH2CCOOHOHOOCCH2CH2CHCOOHNH2CH3CCOOHO酶的分类酶的分类 裂合酶催化从底物分子中移去一个基团或裂合酶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。原子形成双键的反应及其逆反应。 主要包括醛缩酶、水化酶及脱氨酶等。主要包括醛缩酶、水化酶及脱氨酶等。 例如，例如， 延胡索酸水合酶催化的反应。延胡索酸水合酶催化的反应。(4) (4) 裂合酶裂合酶 LyaseLyaseHOOCCH=CHCOOHH2OHOO

5、CCH2CHCOOHOH酶的分类酶的分类 异构酶催化各种同分异构体的相互转化，异构酶催化各种同分异构体的相互转化，即底物分子内基团或原子的重排过程。即底物分子内基团或原子的重排过程。例如，例如，6-6-磷酸葡萄糖异构酶催化的反应。磷酸葡萄糖异构酶催化的反应。(5) (5) 异构酶异构酶 IsomeraseIsomeraseOCH2OHOHOHOHOHOCH2OHCH2OHOHOHOH酶的分类酶的分类 合成酶，又称为连接酶，能够催化合成酶，又称为连接酶，能够催化C-CC-C、C-OC-O、C-N C-N 以及以及C-S C-S 键的形成反应。这类反应必须与键的形成反应。这类反应必须与ATPATP

6、分解反应相互偶联。分解反应相互偶联。 A + B + ATP + H-O-H =A A + B + ATP + H-O-H =A B + ADP +Pi B + ADP +Pi 例如，丙酮酸羧化酶催化的反应。例如，丙酮酸羧化酶催化的反应。 丙酮酸丙酮酸 + CO+ CO2 2 草酰乙酸草酰乙酸(6) (6) 合成酶合成酶 Ligase or SynthetaseLigase or Synthetase酶促反应的基本概念 丙氨酸氨基转移酶丙氨酸氨基转移酶底 物产 物酶促反应E + S = E-S E + S = E-S P + E P + E酶促反应的特点 与一般催化剂的共同点：自身质量不变，少

7、量即可发挥作用只催化热力学允许的反应不改变反应的平衡常数，只加快反应速度催化反应的机理相同，都是降低反应活化能 酶催化特性酶催化特性高效性高效性比非催化高比非催化高10108 810102020倍倍比非酶催化高比非酶催化高10107 710101313倍倍 高度专一性高度专一性 反应条件温和反应条件温和 对环境条件的高度敏感性对环境条件的高度敏感性 酶催化是可调控的酶催化是可调控的一种酶仅作用于一种或一类化合物，或一定的化学键，催化特定一种酶仅作用于一种或一类化合物，或一定的化学键，催化特定的化学反特性称为酶作用的专一性。的化学反特性称为酶作用的专一性。 v 绝对专一性绝对专一性一种酶只能作用

8、于特定结构的底物，只催化一种专一反应，生成特定结构产物。一种酶只能作用于特定结构的底物，只催化一种专一反应，生成特定结构产物。例如，脲酶只催化尿素水解。例如，脲酶只催化尿素水解。v 相对专一性相对专一性一种酶只能作用于一类化合物或一种化学键，催化一类化学反应。一种酶只能作用于一类化合物或一种化学键，催化一类化学反应。例如，胰蛋白酶催化由碱性氨基酸的羧基形成的肽键。例如，胰蛋白酶催化由碱性氨基酸的羧基形成的肽键。 v 立体异构专一性立体异构专一性一种酶只能作用于某个化合物立体异构体的一种，称为立体异构特异性。一种酶只能作用于某个化合物立体异构体的一种，称为立体异构特异性。例如，乳酸脱氢酶仅催化例

9、如，乳酸脱氢酶仅催化L-乳酸，不催化乳酸，不催化D-乳酸。乳酸。 米米- -门方程门方程V=Vmax SKm + SnK Km m 即为米氏常数，即为米氏常数，nV Vmaxmax为最大反应速度为最大反应速度n当反应速度等于最大速度当反应速度等于最大速度一半时底物的浓度一半时底物的浓度, ,即即V V = = 1/2 1/2 V Vmaxmax, , K Km = S m = S n上式表示上式表示, ,米氏常数是反应米氏常数是反应速度为最大值的一半时的底速度为最大值的一半时的底物浓度。物浓度。n因此因此, ,米氏常数的单位为米氏常数的单位为mol/Lmol/L。E + S = E-S E +

10、 S = E-S P + E P + E影响酶活力的因素影响酶活力的因素米氏常数米氏常数KmKm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，它是酶的一个重要的特征物值，它是酶的一个重要的特征物理常数。理常数。 KmKm值只是在固定的底物，一定的温度和值只是在固定的底物，一定的温度和pHpH条件下，一条件下，一定的缓冲体系中测定的，不同条件下具有不同的定的缓冲体系中测定的，不同条件下具有不同的KmKm值。值。K Km m值表示酶与底物之间的亲和程度：值表示酶与底物之间的亲和程度：K Km m值大表示亲和值大表示亲和程度小，酶的催化活性低程度小，酶的催化活性低; ; K Km m

11、值小表示亲和程度大值小表示亲和程度大, ,酶酶的催化活性高。的催化活性高。 米氏常数的求法米氏常数的求法 1 1 K Km 1 1m 1 1 = = + + V V V Vmaxmax S S V VmaxmaxV=Vmax SKm + S求倒数求倒数-4-202468100.00.20.40.60.81.01/S(1/mmol.L-1)1/v斜率斜率=Km/Vmax-1/Km1/Vmax双倒数作图法双倒数作图法影响酶促反应速度的因素影响酶促反应速度的因素 在低底物浓度时在低底物浓度时, , 反应速度反应速度与底物浓度成正比，表现为与底物浓度成正比，表现为一级反应特征。一级反应特征。 当底物浓

12、度达到一定值，几当底物浓度达到一定值，几乎所有的酶都与底物结合后，乎所有的酶都与底物结合后，反应速度达到最大值反应速度达到最大值（V Vmaxmax），此时再增加底物），此时再增加底物浓度，反应速度不再增加，浓度，反应速度不再增加，表现为零级反应。表现为零级反应。1.1.底物浓度对酶促反应速度的影响底物浓度对酶促反应速度的影响02468101214161820020406080100C oncentration of S ubstrate(um ol/L)Rate of Reaction(v) 在底物浓度足够时在底物浓度足够时, , 酶酶浓度越高，酶促反应越浓度越高，酶促反应越快。快。 当酶浓

13、度很高时，酶促当酶浓度很高时，酶促反应速度趋于平缓，表反应速度趋于平缓，表现为零级反应。现为零级反应。2 2 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02468101214161820020406080100C oncentration of S ubstrate(um ol/L)Rate of Reaction(v)Concentration of Enzyme (mol/L)3. pH 的影响的影响 在一定的在一定的pH pH 下下, , 酶具有最大的催化酶具有最大的催化活性活性, ,通常称此通常称此pH pH 为最适为最适 pHpH。4. 温度的影响温度的影响 一方面是温度升

14、高一方面是温度升高, ,酶促反酶促反应速度加快。应速度加快。 另一方面另一方面, ,温度升高温度升高, ,酶的酶的高级结构将发生变化或变高级结构将发生变化或变性，导致酶活性降低甚至性，导致酶活性降低甚至丧失。丧失。 因此大多数酶都有一个最因此大多数酶都有一个最适温度。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。 Q Q1010=1.4-2.0=1.4-2.0 Q Q1010=2-3=2-3（化学催化）（化学催化）102030405060708090020406080100Temperature OCRelative Activity (%)5.5.激活剂对酶活性

15、的影响激活剂对酶活性的影响 使酶表现出催化活性或强化其催化活性的现象，称为使酶表现出催化活性或强化其催化活性的现象，称为酶的激活作用。酶的激活作用。 能够激活酶的活性的化合物则称为激活剂。能够激活酶的活性的化合物则称为激活剂。 激活剂的种类：激活剂的种类：a.a.无机阳离子无机阳离子b.b.无机阴离子无机阴离子C.C.有机化合物有机化合物有些酶被合成后呈现无活性状态，这种酶成为酶原。经激有些酶被合成后呈现无活性状态，这种酶成为酶原。经激活剂激活后才具有活性。活剂激活后才具有活性。6.6.抑制剂对酶活性的影响抑制剂对酶活性的影响 使酶的活性降低或丧失的现象，称为酶的抑制使酶的活性降低或丧失的现象

16、，称为酶的抑制作用。作用。 能够引起酶的抑制作用的化合物则称为抑制剂。能够引起酶的抑制作用的化合物则称为抑制剂。 酶的抑制剂一般具备酶的抑制剂一般具备两个方面两个方面的特点：的特点： 1.1.能够与酶的活性中心以非共价或共价的方式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。形成比较稳定的复合体或结合物。 2.2.在化学结构上与被抑制的底物分子或底物的在化学结构上与被抑制的底物分子或底物的过渡状态相似。过渡状态相似。1 1） 抑制剂抑制剂- -形成复合体或结合物形成复合体或结合物 a. a. 不可逆抑制不可逆抑制 抑制剂与酶反应中心的活性基团以抑制剂与酶反应中心的活性基团

17、以共共价形式价形式结合，引起酶的结合，引起酶的永久性失活永久性失活。如有机磷毒剂二异丙基氟磷酸酯。如有机磷毒剂二异丙基氟磷酸酯。 b. b. 可逆抑制可逆抑制 抑制剂与酶蛋白以抑制剂与酶蛋白以非共价方式非共价方式结合，结合，引起酶活性引起酶活性暂时性丧失暂时性丧失。抑制剂可以。抑制剂可以通过通过透析等方法透析等方法被除去，并且能部分被除去，并且能部分或全部恢复酶的活性。或全部恢复酶的活性。(a) (a) 竞争性抑制竞争性抑制- -可可逆逆某些抑制剂的化学结构与某些抑制剂的化学结构与底物相似，因而能与底物底物相似，因而能与底物竞争与酶活性中心结合。竞争与酶活性中心结合。当抑制剂与活性中心结合当抑

18、制剂与活性中心结合后，底物被排斥在反应中后，底物被排斥在反应中心之外，其结果是酶促反心之外，其结果是酶促反应被抑制了。应被抑制了。竞争性抑制通常可以通过竞争性抑制通常可以通过增大底物浓度，即提高底增大底物浓度，即提高底物的竞争能力来消除。物的竞争能力来消除。2 2） 抑制剂抑制剂- -结构相似结构相似(b) (b) 非竞争性抑制非竞争性抑制- -不可逆不可逆酶可同时与底物及抑制剂酶可同时与底物及抑制剂结合，引起酶分子构象变结合，引起酶分子构象变化，并导至酶活性下降。化，并导至酶活性下降。由于这类物质并不是与底由于这类物质并不是与底物竞争与活性中心的结合，物竞争与活性中心的结合，所以称为非竞争性抑制剂。所以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通常能与酶分子的调控部位中的位中的-SH-SH基团作用，改变基团作用，改变酶的空间构象，引起非竞酶的空间构象，引起非竞争性抑制。争性抑制。mKSVSKs微生物与底物亲和的大小微生物与底物亲和的大小微生物比增长速度微生物比增长速度最大比增长速度最大比增长速度三个方程？相似三个方程？相似