2022年酶学概论重点知识点.docx

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1、酶学概论一、酶的生物学意义大肠杆菌生命周期20分钟，生物体内化学反响变得简单和迅速进 行的根本原因是体内一般存在生物催化剂一酶。没有酶，生长、 发育、运动等等生命活动就无法继续。限制性核酸内切酶限制-修饰二、酶的概念及其作用特点1、酶是一种生物催化剂酶是一类具有高效率、高度专一性、活性可调节的高分子生物催 化剂。生物催化剂：酶(enzyme),核糖酶(r i bozyme),脱氧核 糖酶(deoxyr i bozyme)2、酶催化反响的特点1、催化效率高酶催化反响速度是相应的无催化反响的108T020倍，并且至少高 出非酶催化反响速度几个数量级。2、专一性高酶对反响的底物和产物都有极高的专一性

2、，几乎没有副反响发生。3、反响条件和气温度低于100,正常大气压，中性pH环境。4、活性可调节依据据生物体的需要，许多酶的活性可受多种调节机制的灵敏调 节，包含：别构调节、酶的共价修饰、酶的合成、活化与降解 等。5、酶的催化活性离不开辅酶、辅基、金属离子3、酶与非生物催化剂相比的几点共性：催化效率高，用量少细胞中含量低。不改变化学反响平衡点。降低反响活化能。P234图4-1非催化过程及催化过程自由能的变化反响前后自身结构不变。催化剂改变了化学反响的途径，使反响通过一条活化能比原途径 低的途径进行，催化剂的效应只反映在动力学上反响速度， 不影响反响的热力学化学平衡。三 酶的化学本质一酶的蛋白质本

3、质经典概念：全部的酶都是蛋白质，酶是具有催化功能的蛋白质， 因此酶具有蛋白质的一切共性。1、酶的蛋白质组成有些酶仅由蛋白质组成，例如，服酶 溶菌酶淀粉酶 脂肪 酶 核糖核酸酶等有些酶不仅含有蛋白质酶蛋白，还含有非蛋白质成分辅助因子，只有酶蛋白与辅助因子结合形成复合物全酶才范表现出酶活性，如超氧化物歧化酶Cu2+、Zn2+、乳酸脱氢酶NAD+酶的专一性由酶蛋白的结构决定，辅助因子传递电子或某些化学 基团。2、酶的辅助因子酶的辅助因子主要有金属离子Fe2+、Fe3+、Cu+、Cu2+、Mn2+、Mn3+、Zn2+、Mg2+、K+、Na+、M06+、Co2+等和有 机化合物。辅酶：与酶蛋白结合较松，

4、可透析除去。辅基：与酶蛋白结合较紧。酶辅助因子CuZn-SODCu2+ Zn2+Mn-SODMn2+过氧化物酶Fe2+或Fe3+I I型限制性核酸内切酶 Mg2+竣肽酶Zn2+P235范表4-1 一些酶的辅助因子金属离子P237范表4-2基团反响中的辅酶和辅基。酶蛋白决定酶专一性，辅助因子决定酶促反响的类型和反响的 性质。比方，NAD+可与多种酶蛋白结合，构成专一性强的乳酸脱氢酶、醇脱氢酶、苹果酸脱氢酶、异柠檬酸脱氢酶。生物体内酶种类很多，而辅助因子种类却很少，原因是一种辅助 因子可与多种酶蛋白结合。二ri bozyme核酶具有催化功能的RNA1980以前，已知全部的生物催化剂，其化学本质都是

5、蛋白质。80年代初，美国科罗拉多大学博尔德分校的Thomas Cech和美国 耶鲁大学Sidney Altman各自独立发觉RNA具有生物催化功能， 此发觉被认为是近十年生化领域最令人鼓舞的发觉，此二人分亨 1989诺贝尔化学奖。ri bozyme种类：自我剪接r i bozyme自我剪切r i bozyme 催化分子间反响r i bozyme后边细讲四、按酶蛋白的亚基组成及结构特点分类1、单体酶由一条或多条共价相连的肽链组成的酶分子牛胰RNase 124a. a 单链鸡卵清溶菌酶129a. a 单链胰凝乳蛋白酶 三条肽链单体酶种类较少，一般多催化水解反响。2、寡聚酶由两个或两个以上亚基组成的

6、酶，亚基可以相同或不同，一般是偶数，亚基间以非共价键结合。含相同亚基的寡聚酶苹果脱胱氢酶鼠肝，2个相同的亚基含不同亚基的寡聚酶琥珀酸脱氢酶牛心，a B2个亚基寡聚酶中亚基的聚合，有的与酶的专一性有关，有的与酶活性中 心形成有关，有的与酶的调节性能有关。大多数寡聚酶是胞内酶，而胞外酶一般是单体酶。3、多酶复合体由两个或两个以上的酶，靠非共价键结合而成，其中每一个酶催 化一个反响，全部反响依次进行，构成一个代谢途径或代谢途径 的一局部。如脂肪酸合成酶复合体。例如：大肠杆菌丙酮酸脱氢酶复合体由三种酶组成丙酮酸脱氢酶E1以二聚体存在2 X 9600二氢硫辛酸转乙酰基酶E270000二氢硫辛酸脱氢酶E3

7、以二聚体存在2 X 56000复合体：12个E1二聚体24X9600024 个 E2 单体 24X700006 个 E3 二聚体 12X56000总分子量560万4、多酶融合体一条多肽链上含有两种或两种以上催化活性的酶，这往往是基因融合的产物。例如：天冬氨酸激酶I -高丝氨酸脱氢酶I融合体双头酶 该酶是四聚体a 4,每条肽链含两个活性地域：N-端地域是Asp激 酶，C端地域是高Ser脱氢酶。五、酶在细胞中的分布一个细胞内含有上千种酶，相互有关的酶往往组成一个酶体系， 分布于特定的细胞组分中，因此某些调节因子可以比拟特异地影 响某细胞组分中的酶活性，而不使其它组分中的酶受影响。1 .分布于细胞核

8、的酶核被膜酸性磷酸酶染色质三磷酸核昔酶核仁核糖核酸酶核内可溶性局部酵解酶系、乳酸脱氢酶2 .分布于细胞质的酶参与糖代谢的酶酵解酶系磷酸戊糖途径酶系参与脂代谢的酶脂肪酸合成酶复合体参与a. a蛋白质的酶 Asp氨基转移酶参与核酸合成的酶核昔激酶核昔酸激酶3 .分布于内质网的酶光滑内质网胆固醇合成酶系粗糙内质网蛋白质合成酶系细胞质一侧4 .分布于线粒体的酶外膜：酰基辅酶A合成酶内膜：NADH脱氢酶基质：三粉酸循环酶系脂肪酸B -氧化酶系5 .分布于溶酶体的酶水解蛋白质的酶水解糖苔类的酶水解核酸的酶水解脂类的酶6 .标志酶有些酶只分布于细胞内某种特定的组分中，核：尼克酰胺单核昔酸腺昔酰转移酶，功能：

9、DNA、RNA生物合成线粒体：琥珀酸脱氢酶电子转移、三粉酸循环溶酶体：酸性磷酸酶细胞成分的水解微粒体：核蛋白体 多核蛋白体 内质网Glc-6-磷酸酶上清液：乳酸脱氢酶第二节酶的国际分类及命名一、习惯命名1961年6以前使用的酶沿用习惯命名1 .绝大多数酶依据底物来命名如：催化蛋白质水解的酶称蛋白酶。催化淀粉水解的酶称淀粉酶。2 .依据催化反响的性质命名如：水解酶、转氨酶3结合上述两个原则命名，琥珀酸脱氢酶。4.有时加上酶的X如：胃蛋白酶、牛胰凝乳蛋白酶习惯命名较简单，但缺少系统性。二 国际系统命名系统名称应明确标明酶的底物及催化反响的性质。如：草酸氧化酶习惯名，系统名称： 草酸：氧氧化酶又如：

10、谷丙转氨酶习惯名，系统名： 丙氨酸：a-酮戊二酸 氨基转移酶反响：丙氨酸+a一酮戊二酸TGIu+丙酮酸三、国际系统分类法及编号EC编号原则：将全部酶促反响按性质分为六类，分别用1、2、3、4、5、6范表示o再依据底物中被作用的基团或键的特点，将每一大类分为假设干 个亚类，编号用1、2、3，每个亚类又可分为假设千个亚一亚 类,用编号1、2、3 范表示。每一个酶的编号由4个数字组成，中间以“/隔开。第一个数字范表示大类，第二个数字范表示亚类，第三个范表示亚-亚类，第 四个数字范表示在亚-亚中的编号。1、氧化复原酶类催化氧化复原反响：A2H+B=A+B2H孚L酸：NAD+氧化复原酶EC1. 1. 1

11、.27, 习惯名：乳酸脱氢 酶图2、转移酶类AB+C=A+BCAla：酮戊二酸氨基移换酶EC2. 6. 1 . 2，习惯名：谷丙转氨酶图3、水解酶类催化水解反响，包含淀粉酶、核酸酶、蛋白酶 脂酶。亮氨酸氨基肽水解酶EC3.4. 1.1J , 习惯名：I I e氨肽酶。4、裂合酶类裂解酶催化从底物上移去一个基团而形成双键的反响或其逆反响二磷酸酮糖裂合酶EC4. 1.2.7, 习惯名：醛缩酶5、异构酶EC5.3. 1.9催化同分异构体相互转化，6-磷酸GI c异构酶6、合成酶连接酶催化一切必须与ATP分解相偶联、并由两种物质合成一种物质的 反响。P241范表4-8酶的国际分类大类和亚类第一个数字范

12、表示大类：氧化复原第二个数字范表示反响基团：醇基第三个数字范表示电子受体：NAD+或NADP+第四个数字范表示此酶底物：乙醇，乳酸，苹果酸。前面三个编号范说明这个酶的特性：反响性质、 底物性质键的 类型及电子或基团的受体，第四个编号用于区分不同的底物。酶的物种和组织的差异来自不同物种或同一物种不同组织或不同细胞器的同一种酶，虽 然它们催化同一个生化反响，但它们的一级结构可能不相同，有 时反响机制也可能不同，可是无论是酶的系统命名法还是习惯命 名法，对这些均不加以区别，而定为相同的名称，这是因为命名 酶的依据是酶所催化的反响。例如，SOD不管X如何，均催化如下反响202-+2H+TH202+02

13、 H202再由过氧化氢酶催化、分解实际此酶可分三类：CuZn-SOD真核生物细胞质中Mn-SOD 真核生物线粒体中Fe-SOD即使同是CuZn-SOD,来自牛红细胞与猪红细胞的，其一级结构也 有很大不同。因此，在商量一个具体的酶时，应对它的X与名称一并加以说 明。第三节酶促反响动力学酶促反响动力学是研究酶促反响的速度以及影响酶促反响速度的 各种因素，包含低物浓度、酶浓度、pH、温度、激活剂与抑制 剂、等。一、酶的量度酶的含量不能直接用重量和摩尔数范表示不纯、失活、分子量 不知，而采纳酶的活力单位范表示1、酶活力与酶促反响速度酶活力：用在肯定条件下，酶催化某一反响的反响速度范表示。反响速度快，活

14、力就越高。酶量一酶活力一反响速度酶促反响速度的范表示方法：单位时间、单位体积中底物的减少 量或产物的增加量。单位：浓度/单位时间P243图4-4酶反响速度曲线研究酶促反响速度，以酶促反响的初速度为准。因为底物浓度降低、酶局部失活产物抑制和逆反响等因素，会使反响速度随反 响时间的延长而下降。2、酶的活力单位U国际酶学会标准单位：在特定条件下，1分钟内能转化1 um。I底物 的酶量，称一个国际单位IUo特定条件：25 pH及底物浓度 采纳最适条件有时底物分子量不确定时，可用转化底物中1umol 的有关基团的酶量范表示。实际工作中，每一种酶的测活方法不同，对酶单位分别有一个明 确的定义。如：限制性核

15、酸内切酶用粘度法测活性：定义为30, 1分钟，使底物DNA溶液的比粘 度下降25%的酶量为1个酶单位。转化率法：标准条件，5分钟使1ug供体DNA残留37%的转化活性 所需的酶量为1个酶单位。凝胶电泳法测活：37, 1小时，使1ug入DNA完全水解的酶量为1个酶单位。可见，同一种酶采纳不同的测活方法，得到的酶活单位是不同 的，即使是同一种测活法，实验条件稍有相同，测得的酶单位亦 有差异。如淀粉酶，两种定义A： 1 g可溶性starch,在1 h内液化所需的enzyme量。B： I ml 2%可溶性starch ,在1 h内液化所需的enzyme量。1 g 酶制剂溶于 1000ml H20,取

16、0.5ml 与 2%的 starch 20mI 反 响，pH6.0, 10分钟完全液化，求酶活力。A： 60/10X20X2%X1/0.5X1000=4800u/克 enzyme 制剂B： 60/10X20/0. 5X 1000=240000”克 enzyme 制剂3、酶的比活力 Spec i f i c act i v i ty每毫克酶蛋白所具有的酶活力。酶的比活力是分析酶的纯度是重 要指标。单位：U/mg蛋白质。有时用每克酶制剂或每毫升酶制剂含有多少个活力单位范表示。举例：一个酶的别离纯化分为4步。步骤 1234总活力U6432总蛋白质mg201052比活力U/mg6/20 4/10 3/

17、52/2酶的提纯过程中，总蛋白减少，总活力减少，比活力增高。酶的纯化倍数：酶的回收率：X100%4、酶的转换数和催化周期分子活性定义：每mol的enzyme在1秒内转化substrate的mol 数。亚基或催化中心活性定义：每mol的active subunit或act i ve center在一秒内转化的substrate的mol数，称为转换数Kcat P244图范表44转换数的倒数即为催化周期：一个酶分子每催化一个底物分子 所需的时间。如：乳糖脱氢酶转换数为1000/秒，则它的催化周期为10-3秒。二、底物浓度对酶促反响速度的影响单底物酶促反响，包含异构酶、水解酶及大局部裂合催化的反 响。

18、1913 M i chae I i s和Menten提出米一曼方程。一底物浓度对酶促反响速度的影响米式学说的提出1903 Henr i研究蔗糖水解反响。sucrose +H20 ac i d glucose +fructosesucrase酸水解sucrose酶水解enzyme （ substrate 不变）sucrose底物浓度与酶促反响速度的关系：当底物浓度不断增大时，反响速度不再上升，趋向一个极限， 酶被底物饱和底物饱和现象。中间产物假说：酶与底物先络合成一个中间产物，然后中间产物 进一步分解成产物和游离的酶。证据：1竞争性抑制实验2底物爱护酶不变性3结晶ES 复合物的获得。米式子说：1

19、913年，Michael is和Menten继承和开展了中间产物学说,在前 人工作根底上提出酶促动力学的根本原理，并以数学公式范说明 了底物浓度与酶促反响速度的定量关系，称米式学说：二米式方程的导出：1、基于快速平衡假说早年的米式方程最初，Michael is和Menten是依据“快速平衡假说推出米式方程。快速平衡假说：在反响的初始阶段，底物浓度远远大于酶浓度，因此，底物浓 度S可以认为不变。游离的酶与底物形成ES的速度极快，E + S ES,而ES形成 产物的速度极慢，ES分解成产物P对于ES浓度的动态平衡没有 影响，不予考虑。K1、 K2K3因为研究的是初速度，P的量很小，由PES可以忽略

20、不记。ES的生成速度：K1 (E- ESSES的分解速度：K2ESK1 E- ESS: K2ES反响速度：KS现在称为底物常数2、Briggs和Haldane的“稳态平衡假说及其对米式方程的开 展： 稳态平衡假说:ES的的生成与分解处于动态平衡稳态，有时必须考虑ES分解成产物P对于ES动态平衡的影响ES分解速度。或者说，ES的动态平衡分解速度不仅与ES E+S有关，还与ES P + E有关。稳态平衡假说的奉献在于第点。用稳态假说推导米式方程：ES生成速度：k1E- ESSES分解速度：k2ES+k3ES以上两个速度相等。k1 CE- ES S= k2ES+k3ES反响速度：Vmax=k3 EK

21、m称米氏常数，当Km及Vmax已知时，即可确定酶反响速度与底 物浓度的关系。三米式方程商量1、快速平衡假说与稳态平衡假说的实质区别当K1、K2K3时，即ES P是整个反响平衡中极慢的一 步，那么这就是早年提出的米式方程因此说，稳态平衡:快速平衡+慢速平衡,当ES P即K3/K1极慢时，稳态平衡根本等于快速平衡2、Km的物理意义当反响速度v=1/2 Vmax时，Km = S,Km的物理意义是：当反响速度到达最大反响速度的一半时底物的 浓度。单位：与底物浓度的单位一致，mol或mmol L-1Km是酶的特征常数之一。一般只与酶的性质有关，与酶的浓度无 关。不同的酶Km值不同。P248范表4-5 一

22、些酶的Km值。3、Km与天然底物如果一个酶有几种底物，则每一种底物各有一个特定的Km,其中 Km最小的底物称该酶的最适底物或天然底物。因为Km愈小到达 Vmax 一半所需的底物浓度愈小范表示V变化越灵敏底物。4、Km、Ks与底物亲和力Km称米式常数，Km二K2+K3/ K1 ,从某种意义上讲，Km是ES 分解速度K2+K3）与形成速度K1的比值，它包含ES解离趋势K2 / K1和产物形成趋势（K3/K1 oKs称为底物常数，Ks=K2 / K1,它是ES的解离常数，只反映ES解 离趋势，因此，1/Ks可以范表示酶与底物的亲和力大小ES形成 趋势，不难看出，底物亲和力大不肯定反响速度大产物形成

23、趋势，K3/K1只有当K2、K1K3时，KmKs,因此，1/Km只能近似地范表示 底物亲和力的大小。问题：1Km越小，底物亲和力越大X2Ks越小，底物亲和力越大J3天然底物就是亲和力最大的底物X4天然底物就是Km值最小的底物J5、Km与米式方程的实际用途已知V求S已知S求V相对速度酶活性中心被占据分数丫：当v=Vmax时，范说明酶的活性部位已全部被底物占据，v与S无 关，只和Et成正比。当v=1/2 Vmax时，范表示活性部位有一半 被占据。设定到达最大反响速度的0. 9倍时，所需底物浓度为S0. 9S0. 9=9Km同理有：S0, 8=4KmS 0.7=2. 33KmS0. 6=1.5KmS

24、 0.5=1 KmS0.1=1/9KmS0. 9 /S0. 1=81S0. 7/S0. 1=21四Km和Vmax的求解方法1、双倒数作图法要从实验数据所得到的v-S曲线来直接决定Vmax是很困难的，也 不易求出Km值。由米式方程两边取倒数：将实验所得的初速度数据v和S取倒数，得各种1/v和1/S值，将1/v对1/S作图，得P250 图 4-6上图S范围在0.3302. OKm,最适。假设S范围在3. 320 Km ,直线斜率太小。假设S范围在0.033 - - 0. 2 Km ,直线斜率太大。如当Km=1X10-5mol/L时，实验所取底物浓度范围应在0. 33X10-5-2. 0X10-5m

25、ol/Lo一般选底物浓度应考虑能否得到1/S的常数增量。如中选 S为 1.01、1.11、1.25、1.42、1.66、2.0、2.5、3.33、5.0、10 时1/S为 0. 1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0 是 常数增量。反之，假设选S为常数增量1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、10时, 1/S为0.1、0.111、0.125、0.5、1.0,是非常数增量，点多集中 在1/v轴附近。2、VV/S作图法P250 图 4-7三、多底物的酶促反响前面商量的米氏方程推导米氏方程时用的是单底物，适用于 单底物酶促反响，如异构、水解及大局部裂合反响，不适

26、用于多 底物反响。As B、C范表示底物，按照底物与酶的结合顺序，产物则按它们从 酶产复合物中释放次序分别用P、Q、R范表示。双底物酶促反响已知有三种机理1、有序顺序反响机理底物A、B与酶结合的顺序是肯定的，产物P、Q的释放顺序也是 肯定的。P251举例：P251乙醇脱氢酶2、随机顺序反响机理底物A、B与酶结合的顺序是随机的，产物P、Q的释放顺序也是 随机的。P252如糖原磷酸化酶3、乒乓反响机理先结合第一个底物A,释放第一个产物P,酶的构象发生变化，结 合第二个底物B,释放第二个产物Q。P252举例：谷丙转氨酶四、pH对酶促反响速度的影响1 . pH影响酶活力的因素影响酶蛋白构象，过酸或过碱

27、会使酶变性。影响酶和底物分子解离状态，尤其是酶活性中心的解离状态，最终影响ES形成。影响酶和底物分子中另一些基团解离，这些基团的离子化状态 影响酶的专一性及活性中心构象。2 .酶的最适pH和稳定性pH最适pH：使酶促反响速度到达最大时的介质pH。酶在试管反响中的最适pH与它所在细胞中的生理pH不肯定完全相同，为什么？几种酶的最适pH,见P253范表46O稳定性pH：在肯定pH范围内，酶不会变性失活，此范围称酶 的稳定性pHo图A.最适pH曲线：最适pH=6. 8B.稳定性pH曲线：pH58曲线B：将酶在不同pH下保温，再调回pH6.8,测定反响速度。 曲线B说明，在pH6. 88及56. 8范

28、围内反响速度的降低，不是 由于酶蛋白变性失活造成的，而是由于酶或底物形成了不正常的 解离，而在pH 8和pHV5范围，则是由两种因素共同作用的结 果。虽然大局部酶的pH酶活曲线是钟形，但也有半钟形甚至直线 形。P254图4-9酶的pH酶活曲线五、 温度对酶促反响速度的影响。1 .最适温度及影响因素温度对酶促反响速度的影响有两个方面：提高温度，加快反响速度。提高温度，酶变性失活。这两种因素共同作用，在小于最适温度时，前一种因素为主；在大于最适温度时，后一种因素为主。最适温度就是这两种因素综 合作用的结果。温度系数Q10：温度升高10,反响速度与原来的反响速度之 比，Q10一般为12。温血动物的酶

29、，最适温度35Crrr 40 C ,植物酶最适温度 4050,细菌 Taq DNA 聚合酶 70。2 .酶的稳定性温度在某一时间范围内，酶活性不降低的X温度称该酶的稳定性温 度。酶的稳定性温度有肯定的时间限制。稳定性温度范围确实定方法：将酶分别在不同温度下预保温肯定 时间，然后回到较低温度即酶的热变性失活作用可忽略的温 度，测酶活性。图酶浓度高、不纯、有底物、抑制剂和爱护剂会使稳定性温度增iWj 0酶的保存：液体酶制剂可以利用上述5种因素中的几种，低温几个 月。干粉，可在室温下放置一段时间，长期保存，应在低温冰箱 中。六、酶浓度对酶促反响速度的影响如果底物浓度足够大，使酶饱和，则反响速度与酶浓

30、度成正比。Vmax = K3 ES过量且不变时，v0cE。七 激活剂对酶促反响速度的影响但凡能提高酶活性的物质，都称为激活剂。activator激活剂作用包含两种情况：一种是由于激活剂的存在，使一些本来有活性的酶活性进一步提 高，这一类激活剂主要是离子或简单有机化合物。另一种是激活酶原，无活性有活性，这一类激活剂可能是离子 或蛋白质。1、无机离子的激活作用1金属离子：K+、Na+、Mg2+、Zn2+、Fe 2+、Ca2+2阴离子：c I-、Br -3氢离子许多金属离子是酶的辅助因子，是酶的组成成分，参与催化反响 中的电子传递。有些金属离子可与酶分子肽链上侧链基团结合，稳定酶分子的活 性构象。有

31、的金属离子通过生成螯合物，在酶与底物结合中起桥梁作用。注意：1无机离子的激活作用具有选择性，不同的离子激活不同的 酶。2不同离子之间有拮抗作用，如Na+与K+、Mg+与Ca+,但Mg+ 与Zn+常可替代。3激活剂的浓度要适中，过高往往有抑制作用，150mM2、简单有机分子的激活作用复原剂如Cys、复原型谷胱甘肽能激活某些活性中心含有一 SH的酶。金属螯合剂EDTA能去除酶中重金属离子，解除抑制作用。八、抑制剂对酶促反响速度的影响酶是protein ,凡可使酶蛋白变性而引起酶活力丧失的作用称为 酶的失活作用。抑制作用：使酶活力下降但并不引起酶蛋白变性的作用称为抑制 作用。不可逆抑制、可逆抑制抑制

32、剂inhibitor：不引起酶蛋白变性，但能使酶分子上某些 必需基团活性中心上一些基团发生变化，引起酶活性下降， 甚至丧失，此类物质称为酶的抑制剂。研究抑制剂对酶的作用有重大的意义：1药物作用机理和抑制剂型药物的设计与开发：抗癌药2对生物体的代谢途径进行认为调控，代谢操纵发酵3研究酶的活性中心的构象及其化学功能基团，不仅可以设计 农药，而且也是酶工程和化学修饰酶、 酶工业的根底一不可逆抑制作用非专性必、专一性抑制剂与酶活性中心基团共价结合，使酶的活性下降，无法用透 析法除去抑制剂。1、非专一性不可逆抑制剂此类抑制剂可以和一类或几类基团反响。它们不但能和酶分子中 的必需基团作用，同时也能和相应的

33、非必需基团作用。1、酰化剂二异丙基磷酰氟酯DFP,神经毒气和许多有机磷农药都属于磷 酰化剂，能与酶活性中心Ser的一0H结合，抑制某些蛋白酶及酯 酶。这类化合物的作用机理是强烈地抑制与中枢神经系统有关的 乙酰胆碱脂酶，使乙酰胆碱不能分解为乙酰和胆碱。乙酰胆碱的 堆积，引起一系列神经中毒病症。P258结构式：磷酰化剂与DFPP259反响式：磷酰化剂与胆碱酯酶形成磷酰化胆碱酯酶解毒剂：PAM解磷定，可以把酶上的磷酸铲除去。2、烷化剂许多有机汞 有机碑都是烷化剂，可以使酶的疏基烷化P259反响式：对氯汞苯甲酸与疏基酶的反响有机汞、有机碑化合物和重金属还可以与复原型硫辛酸人体 重要的辅酶反响解毒剂：二

34、筑基丙醇3、氟化物与含铁扑咻的酶中的Fe2+结合，阻抑细胞呼吸。4、重金属Ag、Cuv Hgx Cd、Pb能使大多数酶失活,EDTA可解除。5、复原剂以二硫键为必需基团的酶，可以被疏基乙醇、二硫苏糖醇等筑基试剂复原失活。6、含生动双键试剂与一SH、一NH2反响N-乙基顺丁烯二酰亚胺图7、亲电试剂四硝基甲烷，可使Tyr硝基化。图2、专一性不可逆抑制此类抑制剂仅仅和活性部位的有关基团反响。1、Ks型专一性不可逆抑制剂Ks型抑制剂不仅具有与底物相似的、可与酶结合的基团，同时还 有一个能与酶的其它基团反响的生动基团。专一性：抑制剂与酶活性部位某基团形成的非共价络合物和抑制剂与非活性部位同类基团形成的非

35、共价络合物之间的解离常数不 同。举例：胰凝乳蛋白酶的Ks型不可逆抑制剂：对一甲苯磺酰-1_-苯丙氨酰 氯甲烷TPCK 与该酶的最正确底物对-甲苯磺酰-L-苯丙氨酸甲 酯的结构相似，都含有对-甲苯磺酰-1_-苯丙氨酰基，酶通过对这 个基团的强亲和力，把TPCK误认为底物而与之结合，形成Ks很 小的非共价络合物。酶学P119最正确底物TPCK-CH2-cI与酶活性部位的一个His-咪嗖基距离很近，很易使之烷 基化，而非活性部位的咪嗖基，由于远离-CH2-cl,则不被烷基 化。2、 Kcat型专一性不可逆抑制剂这种抑制剂是依据酶的催化过程来设计的，它们与底物类似，既 能与酶结合，也能被催化发生反响，

36、在其分子中具有埋伏反响基 团latent reactive group ,该基团会被酶催化而活化，并 马上与酶活性中心某基团进行不可逆结合，使酶受抑制。此种抑 制专一性强，又是经酶催化后引起，被称为自杀性底物。举例1 :B -羟基癸酰硫酯脱水酶的Kcat型不可逆抑制剂：CH3 (CH2) 5-C=C-CH2-C0-S-R此酶催化的反响：P260反响式当有Kcat抑制剂时，此抑制剂被催化生成连丙二烯结构，连 丙二烯易与His咪嗖反响，使酶失活。P261反响式举例2 ：以FMN黄素单核昔酸、FAD黄素腺口票口令二核昔酸为辅基的 单胺氧化酶的Kcat型不可逆抑制剂；快类化合物。迫降灵是一种单胺氧化酶

37、的自杀性底物，是医治高血压的良药。图单胺氧化酶能氧化某些血管舒张剂如组股图由于迫降灵能抑制单胺氧化酶，也就能抑制一些血管舒张剂 如组胺的氧化，因而有降血压的作用。Kcat型专一性不可逆抑制剂的专一性很强，近来已设计出多种酶 的Kcat逆制剂，在诊治方面起到很大作用。二可逆抑制作用 Revers i b I e Inhibition此类抑制剂与酶蛋白的结合是可逆的，可以用透折法除去抑制 剂，恢复酶的活性。1 x 竞争性抑制Compet i t i ve inhibition)抑制剂与底物竞争酶的活性中心。竞争性抑制剂具有与底物类似的结构，可与酶形成可逆的EI复合 物，阻挡底物与酶结合。可以通过增

38、加底物浓度而解除此种抑 制。P258图471酶与底物及竞争性、非竞争性抑制剂结合的模 型举例1 :丙二酸抑制琥珀酸脱氢酶举例2：磺胺类药物及其作用机理磺胺类药物可以抑制细菌的生长繁殖，医治细菌引起的各种疾 病。磺胺类药物是对氨基苯磺酰胺或其衍生物，它是对氨基苯甲酸的 结构类似物，竞争性抑制二氢叶酸合成酶P261结构式：对氨基苯甲酸对氨基苯磺酰胺叶酸磺胺类药物的药理对氨基苯磺酰胺：票口令核苔酸的合成必需要由四氢叶酸辅酶提供一碳单位；四 氢叶酸可由二氢叶酸或叶酸转化而成；二氢叶酸是在二氢叶酸合 成酶作用下，利用蝶岭、对氨基苯甲酸及Glu合成。动物体内的叶酸可从食物中猎取，细菌体内的叶酸只能在二氢叶

39、 酸合成酶作用下，利用对氨基苯甲酸合成。如果动物体内含有大量的对氨基苯磺酰胺，可与对氨基苯甲酸竞争二氢叶酸合成酶的活性中心，抑制细菌二氢叶酸合成。2、非竞争性抑制特点：抑制剂与酶活性中的以外的基团结合，其结构可能与底物 无关。酶可以同时与底物及抑制剂结合，但是，中间产物ESI不能进一 步分解为产物，因此，酶的活性降低。显然，不能通过增加底物 的浓度的方法来排除非竞争性抑制作用。非竞争性抑制剂多是与酶活性中心之外的筑基可逆结合，包含某 些含金属离子的化合物Cu2+、Hg2+、Ag+和EDTA,。3、反竞争性抑制酶只有在与底物结合后，才能与抑制剂结合。E+STES+I*P三可逆抑制作用的动力学用书

40、上P263-266的方法可推出三种抑制方程。1、竞争性抑制：动力学方程：竞争性抑制曲线：P263图47 2竞争性抑制曲线竞争性抑制作用小结：1Vmax不变，Km变大。要到达同一Tk给定的Vmax分数，必需 要有比无抑制剂时大得多的底物浓度。2竞争性抑制剂对酶促反响的抑制程度，决定于I、S、Km和KiA. I肯定，增加S,可减少抑制程度。B. S肯定，增加I,可增加抑制程度Km增加oC. Ki值较低时，任何给定I和S,抑制程度都较大，Ki越大, 抑制作用越小。D. l=Ki时，所作双倒数图直线的斜率加倍。E.在肯定S、门下，Km值愈低，抑制程度愈小。2、非竞争性抑制动力学方程：相对速度：抑制分数

41、：非竞争抑制曲线：P265 图 4-13非竞争性抑制剂可使酶促反响的Vmax降至Vmax/1 + I/Ki,而对Km无影响。它对酶促反响的抑制程度决定于 I和Ki ,与酶的Km和S无关。3、反竞争性抑制动力学方程：相对速度：抑制分数：P265图474反竞争抑制曲线在反竞争性抑制作用下，Km及Vmax都变小，且Km KmP266范表4-7小结： 三种可逆抑制作用的酶促反响速度V 与Km值 九、有机介质中的酶促反响只是一局部酶 传统观点：酶是水溶性生物大分子，只能在水介质中进行催化反 响，有机介质会使酶变性。其实在细胞中，许多生物膜上的酶就是在低极性的微环境中发挥 催化功能的。优点：利于疏水性底物

42、的反响。可提高酶的热稳定性，提高催化温度。能催化在水中不能进行的反响。可改变反响平衡移动方向。可操纵底物专一性。预防由水引起的副反响。可扩大pH值的适应性等等。1、有机介质中酶促反响的条件1、必需水结合水酶催化活性所必需的构象，是由水分子直接或间接地通过氢键等 非共价相互作用来维持的，因此只有与酶分子紧密结合的单层水 分子，对酶的催化活性才是至关重要的。这紧紧吸附在酶分子范外表，维持酶催化活性所必需的最少量的 水称为必需水或结合水、束缚水。酶的活性由必需水决定，而与溶剂里的水含量无关，只要必需水 不丧失，其它大局部水即使都被有机溶剂取代，酶仍旧保持其催 化活性。因此，可把有机介质中酶促反响理解

43、为宏观上是在有机介质中， 而在微观上仍是水中的酶促反响。正因如此，才能使用有机介质 替代水溶液，进行酶促反响。一个枯燥的酶水合： 吸附水量：酶分子范外表电荷基团： 0-0. 07g/g （水/酶）酶分子范外表极性基团：弱极性、非极性基团：范外表完全水化，被一层水分子包围。酶的必需水含量因酶而异。脂肪酶：几个水分子/每个酶分子胰凝乳蛋白酶：50个水分子/每个酶分子乙醇脱氢酶：几百个水分子/每个酶分子2、对酶的要求具有对抗有机介质变性的经能力。3、适宜的溶剂及反响体系4、适宜的pH保证有机介质中酶的微环境具有最适pH值。酶应从具有最适pH 值的缓冲液中冻干或沉淀出来。2、有机介质对酶性质的影响1、

44、稳定性大多数酶在低水有机介质中比在水介质中更稳定。a.热稳定性提高例如：猪胰脂肪酶在醇和酯中进行催化反响，在100半衰期长达12h,其活性比25时还高几倍b.储存稳定性提高胰凝乳蛋白酶在20时，在水中半衰期只几天。在辛烷中，可放6个月，仍保持全部活性。2、活性有两类影响升高活性降低活性酶的超活性：高于水溶液中酶活性值的活性。3、专一性某些有机溶剂会使某些酶的专一性发生变化，如脂肪酶在有机介 质中有合成肽键的功能。星号活力第二活力。4、反响平衡有机介质能改变某些酶催化的反响平衡。例如：水解酶类蛋白水解酶在水介质中，水的浓度为55.5mol/L,平衡趋向水解方向，如在含水量极低的有机介质中，平衡向含成方向偏移。实例：酶 合成产物 溶剂 合成收率枯草杆菌蛋白酶核糖核酸酶甘油90% 50%无色杆菌蛋白酶胰岛素 乙醇30% 80%凝血酶人生长素甘油80% 20%5、分子印迹和pH记忆酶在冻干前可用配体作印迹。竞