第六章_酶化学.ppt

《第六章_酶化学.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第六章_酶化学.ppt（135页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、第六章酶化学本章内容：本章内容：酶的概述酶的概述 酶的作用机制酶的作用机制 酶促动力学酶促动力学 酶的应用及发展酶的应用及发展 酶的概述酶的概述一、酶催化作用的特点一、酶催化作用的特点二、酶的化学本质及组成二、酶的化学本质及组成三、酶的命名与分类三、酶的命名与分类四、酶的结构与功能的关系四、酶的结构与功能的关系酶酶(Enzyme)的概念的概念:酶是活细胞产生的，具有催化生酶是活细胞产生的，具有催化生物反应功能的蛋白质大分子及核酸。物反应功能的蛋白质大分子及核酸。酶的概念酶的概念酶的概念酶的概念一、酶催化一、酶催化作用作用特点：特点：与一般化学催化剂相比，与一般化学催化剂相比，其共性有其共性有：

2、1 1、用量少而催化效率高；、用量少而催化效率高；2 2、不改变化学反应的平衡点；、不改变化学反应的平衡点；3 3、可降低反应的活化能：、可降低反应的活化能：（一）催化效率高：（一）催化效率高：l通常要高出非生物催化剂催化活性的通常要高出非生物催化剂催化活性的10106 6-10-101313倍。倍。2H2O22H2O +O21mol过氧化氢酶过氧化氢酶 5106molH2O21molFe+2610-4molH2O2（二）、具高度专一性（二）、具高度专一性l 一种酶只能催化一种酶只能催化一种一种或或一类一类十分相似的反应。十分相似的反应。l底物（底物（substrate substrate，S

3、)S)：酶作用的物质酶作用的物质。l绝对专一性绝对专一性：只作用：只作用一种一种底物。底物。l相对专一性相对专一性：作用于：作用于一类一类底物。底物。酶作用的专一性酶作用的专一性酶酶的的专专一一性性：一一种种酶酶仅仅能能作作用用于于一一种种底底物物，或或一一类类分分子子结结构构相相似似的的物物质质，并并催催化化某某种种类类型型的的反反应应。这这种种特特性性称称为为酶酶的的专专一一性性，又又叫叫做做酶酶的的特异性或选择性。特异性或选择性。酶酶作用的作用的专一性专一性结构专结构专一性一性立体异构专一性立体异构专一性族（基团）专一性族（基团）专一性绝对专一性绝对专一性族（基团）专一性：可作用于一类或

4、一些结构很相族（基团）专一性：可作用于一类或一些结构很相似的底物。似的底物。RCOO-+R OH+H+酯酶酯酶：RCOR+H2OOOCH2OHOHOHOH15-葡萄糖葡萄糖苷酶苷酶O R+H2OOCH2OHOHOHOHOH15+ROH绝对专一性：只能作用于某一底物。绝对专一性：只能作用于某一底物。脲酶脲酶：H2NCNH2+H2OO2NH3+CO2胰蛋白酶的基团胰蛋白酶的基团专一性专一性消化道几种蛋白酶的专一性立体异构专一性立体异构专一性l酶酶只能催化一种立体异构体发生某种化只能催化一种立体异构体发生某种化学反应，而对另一种立体异构体则无作学反应，而对另一种立体异构体则无作用。用。L-L-乳酸脱

5、氢酶乳酸脱氢酶(L-lacticacid dehydrogenase)(L-lacticacid dehydrogenase)的底的底物只能是物只能是L L型乳酸，而不能是型乳酸，而不能是D D型乳酸。型乳酸。（三）、酶易失活：（三）、酶易失活：l凡使凡使prpr变性的因素都可使酶破坏变性的因素都可使酶破坏,l酶在温和条件下作用。酶在温和条件下作用。（四）（四）、酶活性受多种方式调控：酶活性受多种方式调控：l如：抑制剂、反馈抑制、酶原激活、激素等。如：抑制剂、反馈抑制、酶原激活、激素等。（五）、有些酶的活性与辅酶、辅基（五）、有些酶的活性与辅酶、辅基 及金属离子有关。除去，酶失活。及金属离子有

6、关。除去，酶失活。酶的概念酶的概念酶的概念酶的概念二、酶的化学本质二、酶的化学本质1 1、大多数酶是蛋白质大多数酶是蛋白质：元素组成与分子量元素组成与分子量 化学结构与空间结构；化学结构与空间结构；理化性质理化性质:两性性质；胶体性质；两性性质；胶体性质；变性失活；可被蛋白酶分解；结晶；测序。变性失活；可被蛋白酶分解；结晶；测序。2 2、某些某些RNARNA具有催化活性具有催化活性,将本质为将本质为RNA RNA 的酶称的酶称核酶（核酶（ribozymesribozymes)。酶的概念酶的概念酶的概念酶的概念三、酶的命名与分类三、酶的命名与分类（一）酶的命名一）酶的命名酶的命名有两种方法：系统

7、名、惯用名酶的命名有两种方法：系统名、惯用名惯用名：命名原则惯用名：命名原则根据酶催化反应的性质来命名。根据酶催化反应的性质来命名。如催化水解反应的酶如催化水解反应的酶-水解酶水解酶 催化氧化反应的酶催化氧化反应的酶-氧化酶或脱氢酶氧化酶或脱氢酶 催化转移氨基的酶催化转移氨基的酶-转氨酶转氨酶根据被作用的底物兼顾反应的性质来命名。根据被作用的底物兼顾反应的性质来命名。根据酶的来源命名。如细菌淀粉酶、胃蛋白酶。根据酶的来源命名。如细菌淀粉酶、胃蛋白酶。酶的命名与分类酶的命名与分类酶的命名与分类酶的命名与分类系统名系统名:根根据据酶酶催催化化反反应应的的类类型型分分为为六六大大类类：分分别别用用1

8、 1，2 2，3 3，4 4，5 5，6 6编号编号1 1、氧氧化化还还原原酶酶类类 2 2、转转移移酶酶类类 3 3、水水解解酶酶类类 4 4、裂裂分分酶类酶类 5 5、异构酶类、异构酶类 6 6、合成酶类、合成酶类 根根据据底底物物的的性性质质和和反反应应键键的的性性质质，每每一一类类又又可可分分为若干亚类及次亚类。仍然用为若干亚类及次亚类。仍然用1 1，2 2，3 3，编号。编号。在次亚类中编号。在次亚类中编号。：系统名系统名:乳酸脱氢酶乳酸脱氢酶 EC 1.1.1.27EC(Enzyme Commision)第1大类，氧化还原酶第1亚类，氧化基团CHOH第1亚亚类，H受体为NAD+该酶

9、在亚亚类中的流水编号每个酶有两个名称每个酶有两个名称：系统名、惯用名系统名、惯用名l惯用名惯用名：简单、便于使用；：简单、便于使用；l系统名系统名：明确标明酶的底物及催化：明确标明酶的底物及催化 反应的性质。反应的性质。酶的命名与分类酶的命名与分类酶的命名与分类酶的命名与分类（二）酶的分类（二）酶的分类1 1、根据酶的组成分类：、根据酶的组成分类：（1 1）、单纯酶）、单纯酶（简单蛋白质）：（简单蛋白质）：其活性仅取决于其蛋白质结构。其活性仅取决于其蛋白质结构。如：蛋白酶、淀粉酶等。如：蛋白酶、淀粉酶等。酶的命名与分类酶的命名与分类酶的命名与分类酶的命名与分类（2 2）结合酶：酶蛋白）结合酶：

10、酶蛋白+辅因子辅因子=全酶全酶 辅因子辅因子(cofactercofacter)：热稳定的非蛋白小分子。热稳定的非蛋白小分子。l按分子组成：按分子组成：金属离子金属离子：Mg2+、Mn2+小分子有机物小分子有机物：NAD+、NADP+烟酰胺腺嘌呤二核苷酸烟酰胺腺嘌呤二核苷酸烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸按与酶的结合程度按与酶的结合程度:辅酶辅酶(coenzyme):(coenzyme):结合较结合较松松，可透析去除可透析去除；辅基辅基(prosthetic(prosthetic grupgrup)：结合较结合较紧紧，透析不易除去透析不易除去。酶蛋白酶蛋白负责专一性；负责专一性

11、；辅因子辅因子负责电子、原子或基团转移。负责电子、原子或基团转移。同一辅因子可与多种不同酶蛋白结合，同一辅因子可与多种不同酶蛋白结合，显示不同催化活性。显示不同催化活性。2.2.按酶的分子特点分：按酶的分子特点分：（1 1）、单体酶：）、单体酶：一条肽链构成。一条肽链构成。（2 2）、寡聚酶：）、寡聚酶：几条到多条肽链（相同或不同）组成。几条到多条肽链（相同或不同）组成。（3 3）、多酶体系：）、多酶体系：几种酶彼此嵌合的复合体，几种酶彼此嵌合的复合体，有利于一系列反应连续进行。有利于一系列反应连续进行。（4 4）、多功能酶（串联酶）：）、多功能酶（串联酶）：一些多酶体系在进化过程一些多酶体系

12、在进化过程中由于基因的融合，形成由一条多肽链组成却具有不同中由于基因的融合，形成由一条多肽链组成却具有不同催化功能的酶。催化功能的酶。l 3.3.国际酶学委员会国际酶学委员会(Enzyme Commision)根据酶催化反应的类型分类根据酶催化反应的类型分类 （1 1）氧化还原酶氧化还原酶类类 （2 2）转移酶转移酶类类 （3 3）水解酶水解酶类类 （4 4）裂解酶裂解酶类类 （5 5）异构酶异构酶类类 （6 6）合成酶合成酶类类酶的命名与分类酶的命名与分类酶的命名与分类酶的命名与分类酶的编号酶的编号EC EC 为为 Enzyme Enzyme CommisionCommision 酶学委员会

13、缩写酶学委员会缩写 酶的命名与分类酶的命名与分类酶的命名与分类酶的命名与分类（一）酶的分类（一）酶的分类1.1.氧化还原酶类氧化还原酶类：主要是催化氢的转移或电子传递主要是催化氢的转移或电子传递或或加氧加氧的氧化还原反应。的氧化还原反应。AH2 +B（O2）供氢体供氢体受氢体受氢体A+BH2（H2O2，H2O）根据受氢体的性质，氧化还原酶类可分为：根据受氢体的性质，氧化还原酶类可分为：（1 1）脱氢酶类）脱氢酶类：催化直接从底物上脱氢的反应。：催化直接从底物上脱氢的反应。AH2+BA+BH2（需需辅酶辅酶或辅酶或辅酶）（2 2）氧化酶类）氧化酶类催化底物脱氢，氧化生成催化底物脱氢，氧化生成H

14、H2 2O O2 2：AH2+O2A+H2O2催化底物脱氢，氧化生成催化底物脱氢，氧化生成H H2 2O O：2AH2+O22A+2H2O（3 3）过氧化物酶）过氧化物酶ROO+H2O2RO+H2O+O2（其它）（其它）（4 4）加氧酶（双加氧酶和单加氧酶）加氧酶（双加氧酶和单加氧酶）O2+OHOHC=OC=OOHOH（顺，顺顺，顺-已二烯二酸）已二烯二酸）2.2.转移酶类转移酶类：催化化合物中某些基团的转移。：催化化合物中某些基团的转移。AX+BA+BX根据根据X X分成分成8 8个亚类：转移碳基、酮基或醛基、酰个亚类：转移碳基、酮基或醛基、酰基、糖基、烃基、含氮基、基、糖基、烃基、含氮基、

15、含磷基（激酶）含磷基（激酶）和含和含硫基的酶。硫基的酶。已糖激酶已糖激酶葡萄糖葡萄糖+ATP-66磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖+ADPMg+3.水解酶类水解酶类：催化加水分解作用。催化加水分解作用。AB+H2OAOH+BH4.4.裂解酶类裂解酶类：催化非水解性地除去基团而形成双催化非水解性地除去基团而形成双键的反应或逆反应。键的反应或逆反应。CH3C=OCOOHCC键CH3C=OH+CO2 （脱羧酶、醛缩酶）CO键CH2COOHHOCHCOOHHCCOOHHOOCCH+H2O（脱水酶脱水酶）CN键COOHCHNH2CH2COOHCOOHCHHCCOOH+NH3（脱氨酶）脱氨酶）5.5.异构酶异构酶：催

16、化各种异构体之间的互变。催化各种异构体之间的互变。AB常见的有消旋和变旋、醛酮异构、顺反异构和变位酶类常见的有消旋和变旋、醛酮异构、顺反异构和变位酶类。6.合成酶类合成酶类：催化有催化有ATPATP参加的合成反应参加的合成反应。A+B+ATPAB+ADP+Pi四、四、酶的结构与功能的关系酶的结构与功能的关系一一、酶的活性中心、酶的活性中心（一）（一）酶的活性中心酶的活性中心概念：概念：活性中心：活性中心：酶分子中能同底物结合并起催化作用的酶分子中能同底物结合并起催化作用的空间部位。空间部位。羧肽酶的活性中心羧肽酶的活性中心l实验：实验：酶蛋白经酶蛋白经水解切去部分肽水解切去部分肽链后，残留部分

17、链后，残留部分仍有活性。仍有活性。l说明：说明：参与催化参与催化反应的只是其中反应的只是其中一小部分，即一小部分，即活活性中心。性中心。活性中心的实质活性中心的实质活性中心即酶分活性中心即酶分子中在三维结构子中在三维结构上相互靠近的几上相互靠近的几个个aaaa残基或其上残基或其上的某些基团。的某些基团。活性中心以外活性中心以外的部分对酶催化的部分对酶催化次要但对活性中次要但对活性中心形成提供结构心形成提供结构基础。基础。胰凝乳蛋白酶的活性中心胰凝乳蛋白酶的活性中心活性中心的功能部位：活性中心的功能部位：l结合部位结合部位：酶分子上与底物结合的部位。：酶分子上与底物结合的部位。l催化部位催化部位

18、：底物在此发生一定的化学变化。：底物在此发生一定的化学变化。（三）活性中心的特点三）活性中心的特点：1、仅为酶体积的很小部分；仅为酶体积的很小部分；2 2、具有一定的空间构象；、具有一定的空间构象；3 3、S S与与E E靠次级键结合；靠次级键结合；4 4、是由特定空间构象维持的一、是由特定空间构象维持的一个个裂隙裂隙。酶促反应机理酶促反应机理溶菌酶活性中心（四）研究酶活性中心的方法：（四）研究酶活性中心的方法：1、通过研究专一性底物判断确定通过研究专一性底物判断确定E E活性中心的结活性中心的结构；构；2 2、用化学修饰法共价修饰、用化学修饰法共价修饰E E分子的一些功能基团，分子的一些功能

19、基团，以查出哪些基团是活性必需的；以查出哪些基团是活性必需的；3 3、X-X-衍射直接探明活性中心。衍射直接探明活性中心。酶促反应机理酶促反应机理二、酶原的激活二、酶原的激活没有活性的酶的前体称为没有活性的酶的前体称为酶原酶原。酶原转变成有活性。酶原转变成有活性的酶的过程称为的酶的过程称为酶原的激活酶原的激活。这个过程实质上是。这个过程实质上是酶酶活性部位形成和暴露的过程活性部位形成和暴露的过程。在在组织细胞中，某些酶以酶原的形式存在，可组织细胞中，某些酶以酶原的形式存在，可保护分泌这种酶的组织细胞不被水解破坏保护分泌这种酶的组织细胞不被水解破坏。胰蛋白酶的激活胰蛋白酶的激活缬缬 天天 天天天

20、天天天赖赖 异异异异缬缬 甘甘组组S SS S丝丝丝丝S SS S肠激酶（激活作用）肠激酶（激活作用）肠激酶（激活作用）肠激酶（激活作用）缬缬 天天 天天天天天天赖赖异异异异甘甘 组组SS丝丝丝丝缬缬SS活性中心活性中心活性中心活性中心胰胰胰胰蛋蛋蛋蛋白白白白酶酶酶酶原原原原胰胰胰胰蛋蛋蛋蛋白白白白酶酶酶酶提问：为什么不直接以酶形式存在呢提问：为什么不直接以酶形式存在呢？答案：保护正常组织不受伤害。答案：保护正常组织不受伤害。活性部位三、三、同工酶同工酶(isoenzymeisoenzyme)能催化相同的化学反应，但在蛋白质分子的结能催化相同的化学反应，但在蛋白质分子的结构、理化性质和免疫性能

21、等方面都存在明显差异的构、理化性质和免疫性能等方面都存在明显差异的一组酶。一组酶。乳酸脱氢酶乳酸脱氢酶（LDH）MHMM MMM4HMMMM3HMMHHM2H2MHHHMH3HHHHH4它们存在于生物的同一种属或同一个体的不同组织、甚至同一组织、同一细胞中；它们存在于生物的同一种属或同一个体的不同组织、甚至同一组织、同一细胞中；多为寡聚体。多为寡聚体。乳酸脱氢乳酸脱氢酶（酶（LDHLDH）l它它由四个亚基组成，其中有两种由四个亚基组成，其中有两种亚基：亚基：H H（心肌心肌型）和型）和M M（骨骼肌型）；骨骼肌型）；l这两种亚基以不同的比例组合，形成五种同这两种亚基以不同的比例组合，形成五种同

22、工酶：工酶：H H4 4、H H3 3M M、H H2 2M M2 2、HMHM3 3、M M4 4l它们分布于不同器官中，催化乳酸和丙酮酸它们分布于不同器官中，催化乳酸和丙酮酸之间的互变反应，但与乳酸和丙酮酸的亲和之间的互变反应，但与乳酸和丙酮酸的亲和力不同。力不同。乳酸脱氢酶乳酸脱氢酶l每种组织每种组织LDHLDH同工酶谱具有特定的相对百分同工酶谱具有特定的相对百分率，若某一组织发生病变，必将释放其中率，若某一组织发生病变，必将释放其中LDHLDH同工酶到血液中，导致血清酶谱的变化，同工酶到血液中，导致血清酶谱的变化，这些变化常常是一这些变化常常是一特定疾病特定疾病或该疾病特定阶或该疾病特

23、定阶段的特征。段的特征。血清血清LDHLDH同工酶酶谱的变化规律同工酶酶谱的变化规律l心心脏脏疾疾病病 LDHLDH1 1及及LDHLDH2 2上上升升，LDHLDH3 3及及 LDHLDH4 4下降。下降。l急急性性肝肝炎炎 LDHLDH5 5明明显显升升高高，随随病病情情好好转转 而逐渐恢复正常。而逐渐恢复正常。l慢慢性性肝肝炎炎 一一般般处处于于正正常常范范围围，部部分分病例可见病例可见LDHLDH5 5有所升高。有所升高。l肝硬肝硬变变 LDHLDH5 5,LDH,LDH1 1和和LDHLDH3 3均升高。均升高。同工酶的性质同工酶的性质l由于同工酶一级结构的不同，因此分子由于同工酶一

24、级结构的不同，因此分子量量、pIpI、KmKm、物理化学性质、免疫性质、物理化学性质、免疫性质、电泳行为等方面都表现出差异。电泳行为等方面都表现出差异。l可以用电泳的方法对它们进行分离。可以用电泳的方法对它们进行分离。四、四、抗体酶抗体酶既是抗体又具有催化功能的蛋白质既是抗体又具有催化功能的蛋白质.本质是本质是免疫球蛋白免疫球蛋白(immunologlobulins)人工的方法使其获得了酶的属性，所以又称人工的方法使其获得了酶的属性，所以又称为为催化性抗体催化性抗体(catalytic antibody)。抗体蛋白的特性抗体蛋白的特性l酶酶与与抗抗体体这这两两种种蛋蛋白白质质之之间间尽尽管管功

25、功能能不不同同，但但它它们们与与各各自自的的配配基基(酶酶-底底物物、抗抗体体-抗抗原原)的的结结合合特特性性，如如结结合合方方式式、动动力力学学过过程程等等都都非非常常相相似。似。l从从2020世世纪纪6060年年代代起起，有有人人开开始始了了对对抗抗体体进进行行修修饰饰，并，并使其获得酶的属性使其获得酶的属性的研究。的研究。核酶（核酶（RibozymeRibozyme):):具催化活性的具催化活性的RNARNA。核酶的发现核酶的发现:1982 1982年年CechCech等发现四膜虫等发现四膜虫26S 26S rRNArRNA前体具有前体具有自我剪接自我剪接(self-splicing)(

26、self-splicing)功能，并于功能，并于19861986年年证明其内含子证明其内含子L-19 RNAL-19 RNA具有多种催化功能。具有多种催化功能。此后陆续发现多种具有催化功能的此后陆续发现多种具有催化功能的RNARNA，底物底物也扩大到也扩大到DNADNA、糖类、氨基酸酯。糖类、氨基酸酯。五、核酶五、核酶lAltmanAltman发发现现RNaseRNase-P-P的的蛋蛋白白部部分分不不具具催催化化功功能能，而而RNARNA部部分分在在有有足足够够浓浓度度MgMg2+2+存存在下，能起在下，能起核酸水解酶核酸水解酶的作用。的作用。l证证明明了了核核酸酸既既是是信信息息分分子子，

27、又又是是功功能能分分子子.核酶的催化性质核酶的催化性质lRNARNA作用作用于于RNARNA；l核酸酶催化的反应主要包括核酸酶催化的反应主要包括:水解反应水解反应(RNA(RNA限制性内切酶活性限制性内切酶活性)，连接反应，连接反应(聚合聚合酶活性酶活性)和转核苷酰反应等；和转核苷酰反应等；l最近核酸酶的其他作用底物也已被发现，最近核酸酶的其他作用底物也已被发现，如多糖、如多糖、DNADNA以及氨基酸酯等。以及氨基酸酯等。核酶的研究中的两个问题核酶的研究中的两个问题l核酶催化效率太低核酶催化效率太低l由由于于核核酶酶本本身身是是RNARNA，很很容容易易被被核核酸酸水水解解酶酶(RNaseRN

28、ase)所破坏所破坏因此，要将核酶应用于体内阻断基因表达或作为抗病毒的临床药物，还要做大量的研究工作。酶的作用机制酶的作用机制 l酶的酶的催化作用，过渡态，活化能催化作用，过渡态，活化能l中间产物学说中间产物学说l决定酶作用专一性的机制决定酶作用专一性的机制l使酶具有高催化效率的因素使酶具有高催化效率的因素一一酶的催化作用与分子活化能酶的催化作用与分子活化能化学反应自由能方程式化学反应自由能方程式G=H-TS（GG是总是总自由能的变化，自由能的变化，HH 是总是总热能的变化，热能的变化，SS是熵的变化）是熵的变化）当当G0，反应不能自发进行。反应不能自发进行。当当GG0 0，反应能自发进行。反

29、应能自发进行。活化能活化能：分子由常态转变为活化状态所需的能量。是指分子由常态转变为活化状态所需的能量。是指在一定温度下，在一定温度下，1mol 1mol 反应物全部进入活化状态所需的自反应物全部进入活化状态所需的自由能。由能。促使化学反应进行的途径：促使化学反应进行的途径：1.用加热或光照给反应体系提供能量。用加热或光照给反应体系提供能量。2.使用催化剂降低反应活化能。使用催化剂降低反应活化能。酶和酶和一般催化剂的作用就是降低化学反应所一般催化剂的作用就是降低化学反应所需的活化能，从而使活化分子数增多，反应需的活化能，从而使活化分子数增多，反应速度加快。速度加快。酶与底物间的作用酶与底物间的

30、作用酶的作用机制酶的作用机制二二.中间产物学说：中间产物学说：1 1、学说认为：、学说认为：当酶催化一化学反应时，首当酶催化一化学反应时，首先先 E E和和 S S结合形成中间产物结合形成中间产物 ESES，然后它然后它再分解成产物再分解成产物P P并释放并释放酶酶E E。S+E ES E+P酶的作用机制酶的作用机制2 2、中间产物、中间产物1 1）中间产物比底物需较少的活化能就可分）中间产物比底物需较少的活化能就可分解成产物并放出酶。解成产物并放出酶。2 2）ES ES 决定酶促反应速度。决定酶促反应速度。3 3）中间产物形成的实验依据：）中间产物形成的实验依据：1.1.同位素同位素3232

31、P P标记底物法（磷酸化酶与葡萄糖结合）；标记底物法（磷酸化酶与葡萄糖结合）；2.2.吸收光谱法（过氧化物酶与过氧化氢结合）。吸收光谱法（过氧化物酶与过氧化氢结合）。酶的作用机制酶的作用机制三、决定酶作用专一性的机制三、决定酶作用专一性的机制（一）（一）锁钥学说锁钥学说：1894年年E.Fischer提出：提出：S S分子或其分子或其一部分像钥匙一一部分像钥匙一样楔入样楔入E E活性中心活性中心部位。部位。此学说强调此学说强调E E与与S S结构互相吻合结构互相吻合(刚刚性模板性模板)。酶的作用机制酶的作用机制（二）诱导契合学说（二）诱导契合学说19581958年年KoshlandKoshla

32、nd 提提出：当出：当E E与与S S接近时，接近时，E E蛋白蛋白受受S S分子的诱分子的诱导，其构象发生有导，其构象发生有利于利于S S结合的变化结合的变化，E E与与S S在此基础上互在此基础上互补契合、进行反应。补契合、进行反应。酶的作用机制酶的作用机制四四.使酶具高催化效率的因素：使酶具高催化效率的因素：1.1.邻近定向效应：邻近定向效应：S S分子向分子向E E活性中心靠近，且趋向活性中心靠近，且趋向E E催化部位，催化部位，使活性中心这一局部区域使活性中心这一局部区域SS增加，并增加，并使使S S分子分子发生扭曲，易于断裂，降低反应所需活化能。发生扭曲，易于断裂，降低反应所需活化

33、能。从而加快反应速度。从而加快反应速度。2.2.“张力张力”和和“形变形变”：lX X衍射证实：衍射证实：E E使使S S分分子中敏感键中某些子中敏感键中某些基团的电子密度变基团的电子密度变化，产生电子张力化，产生电子张力，使其发生变形，更使其发生变形，更易于断裂。易于断裂。酶高效的因素酶高效的因素A：S S变形变形B B：S S和和E E都变形都变形3.3.酸碱催化酸碱催化：指指E E分子上某分子上某些基团作为质些基团作为质子供体和质子子供体和质子受体对受体对S S进行进行（广义的）酸（广义的）酸碱催化。碱催化。1、醛的水合作用2、肽的水解作用酶高效的因素酶高效的因素4.4.共价催化：共价催

34、化：E E分子中的亲核基团提分子中的亲核基团提供电子，供电子，对对S S中亲电子中亲电子的碳原子进行攻击，的碳原子进行攻击，生成生成ESES使反应活化能使反应活化能降低降低，S S可越过较低的可越过较低的能垒而形成产物。能垒而形成产物。酶高效的因素酶高效的因素酶促反应动力学酶促反应动力学一、一、酶活力的测定：酶活力的测定：1.1.酶活力（酶活性酶活力（酶活性enzyme activity):enzyme activity):：指酶催化一定化学反应的能力。指酶催化一定化学反应的能力。用酶所催化的某一用酶所催化的某一化学反应速度化学反应速度的快的快慢来表示酶的含量和存在。慢来表示酶的含量和存在。酶

35、促反应速度的测定：酶促反应速度的测定：（1 1）测定单位时间底物的消耗量）测定单位时间底物的消耗量（2 2）测定单位时间产物的生成量）测定单位时间产物的生成量2.2.表示方法：表示方法：（1 1）、酶活力单位）、酶活力单位（active unit,U,I.U active unit,U,I.U）：）：特定条件下（特定条件下（25 25 ），在），在1 1分钟内能转分钟内能转化化1 1微摩尔底物的酶量。微摩尔底物的酶量。（2 2）、酶的转换）、酶的转换数（数（katalkatal，katkat）：）：在最适条件下（在最适条件下（30 30 ）,每秒钟可使每秒钟可使1mol1mol底物转化的酶量。

36、底物转化的酶量。1kat=6107I.U酶促反应动力学酶促反应动力学（3 3）、酶的比活力）、酶的比活力：指每指每mgmg酶蛋白所具有的酶活力，一般用酶蛋白所具有的酶活力，一般用 U/mgU/mg蛋白表示。蛋白表示。（4 4）、）、用反应用反应初速度初速度（v v）来表示来表示：l测单位时间内、单测单位时间内、单 位体积中底物减少位体积中底物减少 或产物增加量来表示或产物增加量来表示 浓度浓度/单位时间单位时间.酶促反应动力学酶促反应动力学二、影响酶促反应速度的因素二、影响酶促反应速度的因素酶促反应动力学酶促反应动力学是研究酶促反应的速是研究酶促反应的速度及影响此速度的各种因素的科学。度及影响

37、此速度的各种因素的科学。1.1.酶浓度对酶作用的影响酶浓度对酶作用的影响在底物足够过量，不含抑制酶活性的在底物足够过量，不含抑制酶活性的物质及其他不利于酶发挥作用的因素物质及其他不利于酶发挥作用的因素时时V=kE 酶促反应动力学酶促反应动力学（二）酶浓度对酶作用的影响二）酶浓度对酶作用的影响在有足够底物足够底物和其他条件不变的情况下：v=k E 本人认为不完善本人认为不完善 v0=k E原因：原因：1.1.逆反应速度增加逆反应速度增加2.2.酶会因环境因素的影响而失活酶会因环境因素的影响而失活3.3.产物成为酶的产物成为酶的抑制剂抑制剂2 2 底物浓度对酶作用的影响底物浓度对酶作用的影响SvV

38、max一级反应 v=k S零级反应 v=k E米氏方程米氏方程 MichaelisMichaelis&MentenMenten根据中间产物根据中间产物学说推导出表示酶促反应中底物浓学说推导出表示酶促反应中底物浓度与反应速度关系的公式称度与反应速度关系的公式称米氏方米氏方程程。米氏方程：米氏方程：酶促反应动力学酶促反应动力学v=酶反应速度Vmax=最大反应速度S=底物浓度Km=米氏常数v=Vmax SKm +SMichaelisMichaelis 与与 MentenMenten 发发展出展出酶动酶动力力学学米氏方程的推导米氏方程的推导根据中间产物学说：根据中间产物学说：式中K1,K2,K3分别为

39、各反应常数，可知：ES形成速度=K1 ES ES分解速度=(K2,+K3)ES当反应达恒稳态时,二速度相等,即:K1 E S=(K2,+K3)ESS+E ES E+PK1K2K3酶促反应动力学酶促反应动力学整理并令：由于E 与ES之和为总的酶浓度Et,即:Et=E+ES E=EtES将代入:ESK1=E S (K2+K3)KmES=(EtES)SKm酶促反应动力学酶促反应动力学整理得:酶促反应速度由ES决定,而=K3 ES ES=将代入整理得:ES=EtSKm+SK3=EtSKm+SK3此时达到最大反应速度Vmax:Vmax=K3 Et 将代入,得米氏方程:当S 升高,所有E为S所饱和时,即:

40、Et=ES=SKm+SVmax酶促反应动力学酶促反应动力学米氏方程的变化：米氏方程的变化：a、KmS时时：=VS/Km初速度与初速度与SS成正比成正比的一级反应。的一级反应。b、若若SKm时时：=V零级反应零级反应c、若若S=Km时时：=1/2V酶反应速度与酶反应速度与SS的关系的关系米氏常数米氏常数K Km m的意义的意义a、概念概念：反应速度为最大反应速度一半时的底物浓度反应速度为最大反应速度一半时的底物浓度。b b、单位单位：mol/Lmol/L 或或 mmolmmol/L/L c c、意义意义：K Km m是酶的特征性物理常数。是酶的特征性物理常数。只只与与E E性质有关，与性质有关，

41、与EE无关；无关；测测K Km m可鉴别酶。可鉴别酶。在一定条件下某酶对某一底物有一定在一定条件下某酶对某一底物有一定的的K Km m值。值。因此，测某酶的因此，测某酶的K Km m数值，可鉴别酶数值，可鉴别酶。酶促反应动力学酶促反应动力学同一同一E E有几个有几个S S就有几个就有几个K Km m，K Km m最小的为最小的为最最适适S S或天然或天然S S。K Km m大，大，E E与与S S亲和力弱；亲和力弱；K Km m小，小，E E与与S S亲和力强亲和力强。d d、实际用途：实际用途：1 1）可由所要求的）可由所要求的V V求求SS；例：求反应速度达最大反应速度例：求反应速度达最大

42、反应速度99%99%时的底物浓时的底物浓度度2 2）根据已知）根据已知SS求该反应求该反应V V。99%V=VSKm+S=S99Km酶促反应动力学酶促反应动力学lVmaxVmax是酶完全被底物饱和时的反应速度，是酶完全被底物饱和时的反应速度，与酶浓度成正比。与酶浓度成正比。lVmaxVmax=K=K3 3 E E，如果酶的总浓度已知，可，如果酶的总浓度已知，可从从VmaxVmax计算计算酶的转换数酶的转换数，即动力学常数，即动力学常数K K3 3。VmaxVmax的意义的意义测米氏常数测米氏常数KmKm和和VmaxVmax的方法：的方法：将米氏方程两侧取将米氏方程两侧取倒数倒数，以，以1/1/

43、对对1/S1/S作图得作图得直线。直线。得得LineweaverLineweaver-Burk-Burk方程：方程：Lineweaver-Burk作图法作图法（双倒数作图法）（双倒数作图法）K Km m求法求法:1 1、量截距；、量截距；2 2、量一个截距求斜率、量一个截距求斜率酶促反应动力学酶促反应动力学 Hanes Hanes作图法作图法斜率斜率=1/VmKm/VmKm/VmKm/VmKm/Vm-Km-KmS/VS/VS/VS/VSSSS 在林在林-贝方程的基础上，两贝方程的基础上，两边同乘边同乘SSS/S/V V V V=K K K Km m m m/VmaxVmaxVmaxVmax +

44、S/S/VmaxVmaxVmaxVmaxEadie-HofsteeEadie-Hofstee作图法作图法VmaxVmax/KmVmaxVmaxVV/s在林在林-贝方程的基础上，两贝方程的基础上，两边同乘边同乘V.VmaxV.VmaxV.VmaxV.Vmax3.3.温度对酶作用的影响温度对酶作用的影响l在一定范围内（在一定范围内（0-400-40）E E活性随温度上升而加快；活性随温度上升而加快；l温度达到一定高度（温度达到一定高度（6060 以上）以上）E E活性不再增高，反活性不再增高，反而下降。而下降。酶的影响因素酶的影响因素(1)、酶促反应最适温度酶促反应最适温度酶促反应速度达到最大时的

45、温度。酶促反应速度达到最大时的温度。因因E E种、种、E E源不同而异。源不同而异。(2)(2)、温度影响酶促反应的机理：、温度影响酶促反应的机理：1 1）低于低于最适温度：反应最适温度：反应速度随温度上升速度随温度上升而加快；而加快；2 2）高于高于最适温度：最适温度：E E蛋白蛋白随温度上升而变性失活。随温度上升而变性失活。酶的影响因素酶的影响因素l例例1 1、蔬菜干制蔬菜干制 (霸王花、黄花菜霸王花、黄花菜)l酶促褐变条件：酚酶、酚类底物、酶促褐变条件：酚酶、酚类底物、O O2 2l例例2 2、加工豆奶加工豆奶 l豆腥味产生条件：脂氧化酶、油脂、豆腥味产生条件：脂氧化酶、油脂、O O2

46、2l例例3 3、加工绿茶加工绿茶 l工艺：鲜叶工艺：鲜叶 杀青杀青 揉捻揉捻 干燥干燥l红红茶茶加加工工工工艺艺：鲜鲜叶叶 萎萎雕雕 揉揉捻捻 发发酵酵 干燥干燥豆浆与牛奶相比，有豆浆与牛奶相比，有5 5大优势大优势l1 1 含植物性保健成分，包括大豆异黄酮、大豆皂甙、大豆多糖、含植物性保健成分，包括大豆异黄酮、大豆皂甙、大豆多糖、大豆低聚糖、其他多酚类物质等。这些对于预防多种慢性疾病均大豆低聚糖、其他多酚类物质等。这些对于预防多种慢性疾病均有帮助。有帮助。l2 2 含维生素含维生素E E和不饱和脂肪酸，饱和脂肪酸含量低，不含有胆固和不饱和脂肪酸，饱和脂肪酸含量低，不含有胆固醇。醇。l3 3

47、含有膳食纤维。豆浆中以可溶性纤维为主，豆渣中有大量不可含有膳食纤维。豆浆中以可溶性纤维为主，豆渣中有大量不可溶纤维。牛奶中是没有膳食纤维的。溶纤维。牛奶中是没有膳食纤维的。l4 4 热量偏低，蛋白质和脂肪比例是热量偏低，蛋白质和脂肪比例是2 2：1 1，而牛奶是，而牛奶是1 1：1 1。l5 5 作为植物性食品，大豆的污染危险相对于动物性食品要小得多。作为植物性食品，大豆的污染危险相对于动物性食品要小得多。毕竟豆子难以作假，自己打豆浆也避免了任何加工中的可能污染毕竟豆子难以作假，自己打豆浆也避免了任何加工中的可能污染和掺假环节。和掺假环节。l豆浆与牛奶相比，也有不及之处，一则钙含量低，二则不含

48、豆浆与牛奶相比，也有不及之处，一则钙含量低，二则不含有维生素有维生素ADAD，三是维生素，三是维生素B2B2和和B6B6的含量明显低于牛奶。的含量明显低于牛奶。4.pH4.pH对酶作用的影响对酶作用的影响(1)(1)、最适、最适pHpH：超出则酶活下降。超出则酶活下降。植物、微生物：植物、微生物：最最适适pHpH：4-6.5 4-6.5；动物动物：最适最适pHpH：6.5-86.5-8l为酶特性之一、受各种为酶特性之一、受各种因素影响。因素影响。酶的影响因素酶的影响因素(2)(2)、pHpH影响的机理：影响的机理：1）pHpH影响影响E E活性中心及附近有关基团的解活性中心及附近有关基团的解

49、离离，使之，使之易易或或不易不易与与S S 结合；结合；2 2）pHpH影响影响S S的极性基团的极性基团，从而影响这些基，从而影响这些基 团与团与E E的结合；的结合；3 3）过酸、过碱可）过酸、过碱可使酶变性失活使酶变性失活。酶的影响因素酶的影响因素5.5.激活剂对酶作用的影响激活剂对酶作用的影响(1)(1)、概念、概念：凡能提高酶活力的物质称激活剂。凡能提高酶活力的物质称激活剂。(2)(2)、种类：、种类：1 1）无机离子的激活作用：）无机离子的激活作用：作为作为活性部位的组分活性部位的组分；作为作为辅助因子的组分辅助因子的组分；如如：MgMg2+2+、CaCa2+2+、CoCo2+2+

50、、MnMn2+2+等。等。酶的影响因素酶的影响因素2 2）中等大小的有机分子）中等大小的有机分子：包括还原剂（使二硫键还原）、包括还原剂（使二硫键还原）、EDTAEDTA（去除重金属杂质）等。去除重金属杂质）等。3 3）蛋白质类大分子物质：）蛋白质类大分子物质：激活酶原激活酶原、解除抑制剂的抑制作用解除抑制剂的抑制作用。如：如：prpr与重金属离子结合，解除抑制剂的与重金属离子结合，解除抑制剂的 抑制。抑制。酶的影响因素酶的影响因素6.6.抑制剂抑制剂(1)、概念：、概念：l抑制剂（抑制剂（inhibitor,inhibitor,I)I)：凡与凡与E E结合后，结合后，使使E E的活性部位结构