生物化学酶化学.pptx

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1、会计学1生物化学生物化学(shn w hu xu)酶化学酶化学第一页，共155页。研究历史1.1833年佩延（Payen）和Persoz从麦芽中抽提出(t ch)一种对热敏感的物质，这种物质能将淀粉水解成可溶性糖，被称为淀粉糖化酶（diastase）2.巴斯德提出(t ch)“酵素”一词，认为只有活的酵母细胞才能进行发酵。现在日本还经常使用“酵素”一词（ferment）。第1页/共155页第二页，共155页。n n3.1878年德国人库恩（Kuhne）提出“Enzyme”一词，意为“在酵母中”。n n4.1896年德国人巴克纳（Buchner）兄弟用石英砂磨碎酵母细胞，得到了能催化发酵的无细胞

2、滤液，证明发酵是一种化学反应(huxu fnyng)，与细胞的活力无关。第2页/共155页第三页，共155页。n n5.1913年米凯利斯（Michaelis）和门顿（Menten）利用物理化学方法提出了酶促反应的动力学原理米氏学说，使酶学可以定量研究。n n6.1926年美国人J.B.Sumner从刀豆中结晶出脲酶（第一个酶结晶），并提出酶是蛋白质的观点。后来陆续得到多种酶的结晶，证明了这种观点，萨姆纳因而(yn r)获得1947年诺贝尔奖。第3页/共155页第四页，共155页。7.进入80年代后，核糖酶（ribozyme）、抗体酶、模拟酶等相继出现，酶的传统概念受到挑战。1982年Cech

3、等发现四膜虫26S rRNA前体具有自我剪接功能，并于1986年证明其内含子L-19 IVS具有多种催化功能。此后(c hu)陆续发现多种具有催化功能的RNA，底物也扩大到DNA、糖类、氨基酸酯。第4页/共155页第五页，共155页。第一节第一节第一节第一节 通论通论通论通论(tngln)(tngln)（General IntroductionGeneral Introduction）一一一一 酶是生物催化剂酶是生物催化剂酶是生物催化剂酶是生物催化剂1 1 酶的概念：酶是活细胞产生酶的概念：酶是活细胞产生酶的概念：酶是活细胞产生酶的概念：酶是活细胞产生(ch(ch nshng)nshng)的具

4、有催化作用的蛋白质。的具有催化作用的蛋白质。的具有催化作用的蛋白质。的具有催化作用的蛋白质。它具有高度的专一性、高效的催化性、活性的可调性和代谢性等催它具有高度的专一性、高效的催化性、活性的可调性和代谢性等催它具有高度的专一性、高效的催化性、活性的可调性和代谢性等催它具有高度的专一性、高效的催化性、活性的可调性和代谢性等催化特点。化特点。化特点。化特点。2 2 酶概念的提出及目前的内涵问题（酶概念的提出及目前的内涵问题（酶概念的提出及目前的内涵问题（酶概念的提出及目前的内涵问题（Enzyme/RibozymeEnzyme/Ribozyme）1982 1982年，年，年，年，CechCech首先

5、发现首先发现首先发现首先发现RNARNA也具有酶的催化活性，并提出核酶也具有酶的催化活性，并提出核酶也具有酶的催化活性，并提出核酶也具有酶的催化活性，并提出核酶（ribozymeribozyme）的概念。）的概念。）的概念。）的概念。1995 1995年年年年CuenoudCuenoud等发现等发现等发现等发现DNADNA也有酶的活性。也有酶的活性。也有酶的活性。也有酶的活性。3 3 酶是蛋白质的证据（酶的化学本质）酶是蛋白质的证据（酶的化学本质）酶是蛋白质的证据（酶的化学本质）酶是蛋白质的证据（酶的化学本质）遇热、两性、变性、胶体性质、蛋白酶降解、测序、合成遇热、两性、变性、胶体性质、蛋白酶

6、降解、测序、合成遇热、两性、变性、胶体性质、蛋白酶降解、测序、合成遇热、两性、变性、胶体性质、蛋白酶降解、测序、合成第5页/共155页第六页，共155页。二二二二 酶的催化特征酶的催化特征酶的催化特征酶的催化特征1 1 1 1 与一般催化剂的相同点与一般催化剂的相同点与一般催化剂的相同点与一般催化剂的相同点 反应前后不变；热力学上允许的反应；缩短到达平衡点的时间反应前后不变；热力学上允许的反应；缩短到达平衡点的时间反应前后不变；热力学上允许的反应；缩短到达平衡点的时间反应前后不变；热力学上允许的反应；缩短到达平衡点的时间;降低降低降低降低分子活化能。分子活化能。分子活化能。分子活化能。2 2

7、2 2 催化特征（与一般催化剂的相同点）催化特征（与一般催化剂的相同点）催化特征（与一般催化剂的相同点）催化特征（与一般催化剂的相同点）高效的催化性高效的催化性高效的催化性高效的催化性(108-1012/103)(108-1012/103)(108-1012/103)(108-1012/103)；高度；高度；高度；高度(god)(god)(god)(god)的专一性；活性的可的专一性；活性的可的专一性；活性的可的专一性；活性的可调性；代谢性；对环境非常敏感。调性；代谢性；对环境非常敏感。调性；代谢性；对环境非常敏感。调性；代谢性；对环境非常敏感。3 3 3 3专一性特点专一性特点专一性特点专一

8、性特点 专一性：对底物的选择性要求。专一性：对底物的选择性要求。专一性：对底物的选择性要求。专一性：对底物的选择性要求。类型类型类型类型 结构专一（键专一、基团专一、底物专一）结构专一（键专一、基团专一、底物专一）结构专一（键专一、基团专一、底物专一）结构专一（键专一、基团专一、底物专一）立体异构的专一（几何异构；旋光异构）立体异构的专一（几何异构；旋光异构）立体异构的专一（几何异构；旋光异构）立体异构的专一（几何异构；旋光异构）第6页/共155页第七页，共155页。催化剂催化剂每摩尔需活化能每摩尔需活化能无无18 000J18 000J胶态钯胶态钯11 700J11 700J过氧化氢酶过氧化

9、氢酶2 000J2 000J过氧化氢分解过氧化氢分解(fnji)反应所需活化能反应所需活化能第7页/共155页第八页，共155页。锁钥(suyu)学说（Lock and key model)Fisher 首次首次(shu c)提出提出(1894,德国）德国）第8页/共155页第九页，共155页。三点(sn din)附着学说(Three point attachment theory)A.Ogster首次首次(shu c)提出提出第9页/共155页第十页，共155页。酶与底物酶与底物(d w)结合的诱导契合学说示意图结合的诱导契合学说示意图诱导诱导(yudo)契合学说契合学说(Induced f

10、it theory)Koshland 首次首次(shu c)提出（提出（1958）第10页/共155页第十一页，共155页。第二节第二节 酶的分类酶的分类(fn li)和命名和命名一一一一 酶的命名酶的命名酶的命名酶的命名-ase-ase-ase-aseECECECEC：Enzyme commissionEnzyme commissionEnzyme commissionEnzyme commission1 1 1 1 习惯名（习惯名（习惯名（习惯名（Recommended nameRecommended nameRecommended nameRecommended name）1961196

11、119611961年以前年以前年以前年以前 底物（淀粉酶）；催化性质（脱氢酶）；来源（胃蛋白酶）底物（淀粉酶）；催化性质（脱氢酶）；来源（胃蛋白酶）底物（淀粉酶）；催化性质（脱氢酶）；来源（胃蛋白酶）底物（淀粉酶）；催化性质（脱氢酶）；来源（胃蛋白酶）2 2 2 2 系统系统系统系统(xtng)(xtng)(xtng)(xtng)名（名（名（名（Systematic nameSystematic nameSystematic nameSystematic name）底物：底物底物：底物底物：底物底物：底物 性质性质性质性质 酶酶酶酶 例子：谷丙转氨酶例子：谷丙转氨酶例子：谷丙转氨酶例子：谷丙转

12、氨酶=L-=L-=L-=L-丙氨酸：丙氨酸：丙氨酸：丙氨酸：-同戊二酸氨基转移酶同戊二酸氨基转移酶同戊二酸氨基转移酶同戊二酸氨基转移酶 蛋白（：水）水解酶蛋白（：水）水解酶蛋白（：水）水解酶蛋白（：水）水解酶3 3 3 3 编号编号编号编号乳酸脱氢酶；乳酸：乳酸脱氢酶；乳酸：乳酸脱氢酶；乳酸：乳酸脱氢酶；乳酸：NAD+NAD+NAD+NAD+脱氢酶脱氢酶脱氢酶脱氢酶;EC;EC;EC;EC：1.1.1.271.1.1.271.1.1.271.1.1.27第11页/共155页第十二页，共155页。二二二二 酶的国际酶的国际酶的国际酶的国际(guj)(guj)系统分类法系统分类法系统分类法系统分类

13、法1 1 原则原则原则原则 大类大类大类大类-亚类亚类亚类亚类-亚亚类亚亚类亚亚类亚亚类-序号序号序号序号 第12页/共155页第十三页，共155页。分类按反应(fnyng)的类型（1）氧化还原酶（2）转移酶（3）水解酶（4）裂合酶（5）异构酶（6）合成酶按酶的结构(jigu)按酶的组成(z chn)单体酶寡聚酶多酶体系多酶融合(复合)体单纯酶结合酶第13页/共155页第十四页，共155页。1.氧化还原酶催化(cu hu)氧化还原反应，量最大的一类酶，具氧化、产能、解毒功能。通式：AH2+BBH2+A系统命名可分为19亚类，习惯上可分为4个亚类：(1)脱氢酶：受体为NAD或NADP，不需氧。(

14、2)氧化酶：以分子氧为受体，产物可为水或H2O2，常需黄素辅基。(3)过氧化物酶：以H2O2为受体，常以黄素、血红素为辅基。(4)氧合酶（加氧酶）：催化(cu hu)氧原子掺入有机分子，又称羟化酶。按掺入氧原子个数可分为单加氧酶和双加氧酶。第14页/共155页第十五页，共155页。2.移换酶类 催化功能基团的转移反应(fnyng)，也叫转移酶 通式：AR+BBR+A 按转移基团性质，可分为8个亚类，较重要(zhngyo)的有：(1)一碳基转移酶：转移一碳单位，与核酸、蛋白质甲基化有关(2)磷酸基转移酶：常称为激酶，多以ATP为供体。少数蛋白酶也称为激酶（如肠激酶）(3)糖苷转移酶：与多糖代谢密

15、切相关，如糖原磷酸化酶。(4)氨基转移酶：转移氨基，如AST ALT第15页/共155页第十六页，共155页。3、水解酶类 催化(cu hu)底物的水解反应，如蛋白酶、脂肪酶等。通式：AB+H2OAH+BOH 起降解作用，多位于胞外或溶酶体中。有些蛋白酶也称为激酶。可分为(fn wi)水解酯键、糖苷键、肽键、碳氮键等11亚类。第16页/共155页第十七页，共155页。n n4、裂合酶类n n 催化(cu hu)从底物上移去一个小分子而留下双键的反应或其逆反应。通式：ABA+Bn n包括醛缩酶、水化酶、脱羧酶等。共7个亚类。第17页/共155页第十八页，共155页。n n5、异构酶类n n 催化

16、同分异构(tn fn y u)体之间的相互转化。通式：AB 其中：A、B为同分异构(tn fn y u)n n包括消旋酶、异构酶、变位酶等。共6个亚类。第18页/共155页第十九页，共155页。6、合成酶类 催化(cu hu)由两种物质合成一种物质，必须与ATP分解相偶联。也叫连接酶，如DNA连接酶。通式：A+B+ATPAB+ADP+Pi 或 A+BAB+AMP+PPi共5个亚类。第19页/共155页第二十页，共155页。第20页/共155页第二十一页，共155页。第21页/共155页第二十二页，共155页。第22页/共155页第二十三页，共155页。第23页/共155页第二十四页，共155页

17、。归纳归纳(gun)：氧：氧 转转 水水 裂裂 异异 合合第24页/共155页第二十五页，共155页。（二）按酶的结构分类1.单体酶 由一条肽链构成的酶称为单体酶2.寡聚酶：由多条肽链以非共价键结合而成的酶3.多酶体系：一些功能相关的酶组织在一起，形成一个(y)酶系4.多酶融合(复合)体：一条肽链上有多种酶活性，称为多酶复合体第25页/共155页第二十六页，共155页。（三）按化学组成单纯酶及结合酶单纯酶：完全(wnqun)由蛋白质（氨基酸）组成，无辅助因子。属简单蛋白质，如水解酶第26页/共155页第二十七页，共155页。结合酶：属结合蛋白，除蛋白质外，结合酶：属结合蛋白，除蛋白质外，还有非

18、蛋白部分还有非蛋白部分辅助因子：金属离子或有机小分子辅助因子：金属离子或有机小分子酶蛋白决定酶的专一性；辅助因子酶蛋白决定酶的专一性；辅助因子决定催化反决定催化反应性质和基团应性质和基团(j tun)电子等传递电子等传递第27页/共155页第二十八页，共155页。辅助因子分类辅助因子分类（按其与酶蛋白结合（按其与酶蛋白结合(jih)(jih)的紧密程度）的紧密程度）辅酶辅酶(f mi)(coenzyme):与酶蛋白结合疏松，可用透析或超滤的方与酶蛋白结合疏松，可用透析或超滤的方法除去。法除去。辅基辅基(prosthetic group):与酶蛋白结合与酶蛋白结合(jih)紧密，不能用透析或紧密

19、，不能用透析或超滤的方法除去。超滤的方法除去。第28页/共155页第二十九页，共155页。第三节第三节 酶催化作用的结酶催化作用的结构构(jigu)基础基础一一一一 酶分子结构的特征酶分子结构的特征酶分子结构的特征酶分子结构的特征(tzhng)(tzhng)1 1 酶的活性部位酶的活性部位酶的活性部位酶的活性部位 活性部位（中心）：与底物结合并与酶的催化作用直接相活性部位（中心）：与底物结合并与酶的催化作用直接相活性部位（中心）：与底物结合并与酶的催化作用直接相活性部位（中心）：与底物结合并与酶的催化作用直接相 关的部位称为酶的活性部位（中心）。关的部位称为酶的活性部位（中心）。关的部位称为酶

20、的活性部位（中心）。关的部位称为酶的活性部位（中心）。必需基团：利用化学修饰将其改变能破坏酶活性的相关基必需基团：利用化学修饰将其改变能破坏酶活性的相关基必需基团：利用化学修饰将其改变能破坏酶活性的相关基必需基团：利用化学修饰将其改变能破坏酶活性的相关基 团称为必需基团团称为必需基团团称为必需基团团称为必需基团第29页/共155页第三十页，共155页。酶分子结构酶分子结构(fn z ji u)特征特征酶蛋白酶蛋白酶蛋白酶蛋白(dn(dnbi)bi)非必需非必需(bx)基团基团必需基团必需基团活性中心活性中心活性中心活性中心以外基团以外基团结合基团结合基团催化基团催化基团第30页/共155页第三

21、十一页，共155页。酶活性中心的示意图第31页/共155页第三十二页，共155页。酶酶的的活活性性中中心心酶的活性中心酶的活性中心第32页/共155页第三十三页，共155页。活性中心的氨基酸按功能可分为：活性中心的氨基酸按功能可分为：结合部位：结合部位：负责识别特定的底物并与之结合。负责识别特定的底物并与之结合。它们它们(t men)(t men)决定了酶的底物专一决定了酶的底物专一性。性。第33页/共155页第三十四页，共155页。催化部位：催化部位：起催化作用起催化作用的，底物的的，底物的敏感键在此敏感键在此被切断被切断(qi dun)或形或形成新键，并成新键，并生成产物。生成产物。第34

22、页/共155页第三十五页，共155页。AspHisSer胰胰胰胰凝凝凝凝乳乳乳乳(n n n n r r)蛋蛋蛋蛋白白白白酶酶酶酶的的的的活活活活性性性性中中中中心心心心活性中心重要活性中心重要(zhngyo)基团基团:His57,Asp102,Ser195第35页/共155页第三十六页，共155页。3 活性中心的研究方法1.酶分子侧链基团修饰(xish)法(1)非共价特异修饰(xish)法：(2)特异性共价修饰(xish)法(3)亲和标记法第36页/共155页第三十七页，共155页。2.动力学参数(cnsh)测定方法3.X射线晶体结构分析法4.定点诱变法第37页/共155页第三十八页，共15

23、5页。二二二二 酶原及酶原的激活酶原及酶原的激活酶原及酶原的激活酶原及酶原的激活没有催化活性的酶的前体称为酶原（没有催化活性的酶的前体称为酶原（没有催化活性的酶的前体称为酶原（没有催化活性的酶的前体称为酶原（zymogenzymogen）。）。）。）。由酶原转变成具有由酶原转变成具有由酶原转变成具有由酶原转变成具有(jy(jy u)u)催化作用的酶的过程称为酶原的激活催化作用的酶的过程称为酶原的激活催化作用的酶的过程称为酶原的激活催化作用的酶的过程称为酶原的激活（activationactivation）。）。）。）。这是一个化学变化过程，实质是形成活性中心的过程。这是一个化学变化过程，实质是

24、形成活性中心的过程。这是一个化学变化过程，实质是形成活性中心的过程。这是一个化学变化过程，实质是形成活性中心的过程。第38页/共155页第三十九页，共155页。第四节第四节 酶催化作用机理酶催化作用机理(j l)一一一一 酶催化作用机理酶催化作用机理酶催化作用机理酶催化作用机理(j l(j l)降低分子的活化能。降低分子的活化能。降低分子的活化能。降低分子的活化能。有效碰撞有效碰撞有效碰撞有效碰撞-活化分子活化分子活化分子活化分子-活化能活化能活化能活化能 中间产物学说中间产物学说中间产物学说中间产物学说中间产物中间产物中间产物中间产物-过渡态过渡态过渡态过渡态 E+S=ES=EP P+S过渡

25、态过渡态第39页/共155页第四十页，共155页。中间产物(chnw)学说及活化能1903年Henri Wurtz提出第40页/共155页第四十一页，共155页。第41页/共155页第四十二页，共155页。如何降低活化能？高效催化的因素如何降低活化能？高效催化的因素邻近定位邻近定位(dngwi)效应效应张力与形变张力与形变一般酸碱催化一般酸碱催化共价催化共价催化金属离子催化金属离子催化第42页/共155页第四十三页，共155页。底物与酶的邻近效应及定向效应邻近效应：指酶与底物形成中间(zhngjin)复合物(ES)后，使催化基团与底物结合成同一个分子而使有效浓度得到极大的提高。定向效应：指酶的

26、催化基团与底物(d w)的反应基团之间正确取位所产生的效应第43页/共155页第四十四页，共155页。包括反应基团之间、酶催化基团和底物反应基团之间。活性中心内定向(dn xin)使反应变成分子内反应第44页/共155页第四十五页，共155页。底物的形变及诱导(yudo)契合第45页/共155页第四十六页，共155页。第46页/共155页第四十七页，共155页。酸碱催化狭义：H+OH-参与(cny)的催化广义：H+OH-的供体或受体参与(cny)的催化机制在机体内，多数处于中性条件，所以狭义酸碱催化所以占比例很小，多数是弱酸弱碱参与(cny)的反应第47页/共155页第四十八页，共155页。第

27、48页/共155页第四十九页，共155页。第49页/共155页第五十页，共155页。共价催化：共价催化：又称亲核催化或亲电子催化又称亲核催化或亲电子催化亲核试剂或亲电子试剂能分别释放电子或汲取电子并亲核试剂或亲电子试剂能分别释放电子或汲取电子并作用于底物作用于底物(d(d w)w)的缺电子中心或负电中心，迅速的缺电子中心或负电中心，迅速形成不稳定的共价中间复合物形成不稳定的共价中间复合物 常见的亲核基团有：常见的亲核基团有：Ser-OHSer-OHCys-OH His-OHCys-OH His-OH典型的亲电子中心有：磷酰基、酰基、糖基典型的亲电子中心有：磷酰基、酰基、糖基第50页/共155页

28、第五十一页，共155页。第51页/共155页第五十二页，共155页。金属离子金属离子金属离子金属离子(lz(lz)催化催化催化催化提高水的亲核性能提高水的亲核性能提高水的亲核性能提高水的亲核性能第52页/共155页第五十三页，共155页。五五 几种几种(j zhn)酶结构事例（略）酶结构事例（略）第53页/共155页第五十四页，共155页。第五节第五节 酶促反应酶促反应(fnyng)的动的动力学力学有哪些因素影响酶促反应有哪些因素影响酶促反应有哪些因素影响酶促反应有哪些因素影响酶促反应(f(f nyng)nyng)呢？呢？呢？呢？酶浓度、底物浓度、温度、酶浓度、底物浓度、温度、酶浓度、底物浓度

29、、温度、酶浓度、底物浓度、温度、pHpH、激活剂、抑制剂、激活剂、抑制剂、激活剂、抑制剂、激活剂、抑制剂一一 酶浓度酶浓度(nngd)的影响的影响 底物浓度底物浓度(nngd)足够的情况下：足够的情况下：v=kEV=kEt第54页/共155页第五十五页，共155页。二二二二 底物底物底物底物(d(d w)w)浓度对反应速度的影响浓度对反应速度的影响浓度对反应速度的影响浓度对反应速度的影响 （一）酶催化单底物（一）酶催化单底物（一）酶催化单底物（一）酶催化单底物(d(d w)w)反应（多底物反应（多底物反应（多底物反应（多底物(d(d w)w)非常复杂）非常复杂）非常复杂）非常复杂）第55页/共

30、155页第五十六页，共155页。当底物当底物(d w)浓度较浓度较低时低时反应速度与底物浓度反应速度与底物浓度(nngd)成正比；反应为一级成正比；反应为一级反应。反应。SSV VVmaxVmax第56页/共155页第五十七页，共155页。当底物当底物(d w)(d w)浓度高达一定程浓度高达一定程度度反应速度不再增加反应速度不再增加(zngji)(zngji)，达最大速度；反，达最大速度；反应为零级反应。应为零级反应。SSV VVmaxVmax第57页/共155页第五十八页，共155页。随着底物随着底物(d w)浓度的增浓度的增高高反应速度反应速度(fn yng s d)不再成正比例不再成正

31、比例加速；反应为混合级反应。加速；反应为混合级反应。SSV VVmaxVmax第58页/共155页第五十九页，共155页。S 初速度 v0VmaxKm1/2Vmax_ 图5-14 底物浓度对酶促反应速度的影响bca在酶促反应(fnyng)起始时阶段反应(fnyng)速率迅速增高呈这种反应速率(sl)与底物浓度呈正比的反应为一级反应（a段）。直线(zhxin)上升，第59页/共155页第六十页，共155页。当反应体系中酶分子(fnz)大部分与底物结合时，反应速率的增高则渐渐变缓，即反应的第二阶段为混合级反应(b段)。S 初速度 v0VmaxKm1/2Vmax_ 图5-14 底物浓度对酶促反应速度

32、的影响bca第60页/共155页第六十一页，共155页。底物浓度继续增加，所有的酶分子(fnz)均被底物饱和，反应速率不再增加，此时反应速率与底物浓度的增加无关,反应为零级反应(c)，曲线出现平坦。S初速度 v0VmaxKm1/2Vmax_ 图5-14 底物浓度对酶促反应速度的影响bca第61页/共155页第六十二页，共155页。酶促反应速度酶促反应速度(f(f n yng s d)Vn yng s d)V与底物浓度与底物浓度SS的关系的关系第62页/共155页第六十三页，共155页。（二）（二）Michaelis-Menten方程方程(fngchng)和米氏常数和米氏常数 第63页/共155

33、页第六十四页，共155页。米氏方程式推导来源于中间产物学说米氏方程式推导来源于中间产物学说米氏方程式推导来源于中间产物学说米氏方程式推导来源于中间产物学说 解解解解释释释释酶酶酶酶促促促促反反反反应应应应中中中中底底底底物物物物浓浓浓浓度度度度和和和和反反反反应应应应速速速速率率率率关关关关系系系系的的的的最最最最合合合合理理理理(hl(hl)的的的的学学学学说说说说是是是是中中中中间间间间产产产产物物物物学学学学说说说说。该该该该学学学学说说说说认认认认为为为为酶酶酶酶促促促促反反反反应应应应形形形形成成成成酶酶酶酶底底底底物物物物复复复复合合合合物物物物（ESES），即中间产物，然后此复合

34、物再分解为产物和游离的酶。），即中间产物，然后此复合物再分解为产物和游离的酶。），即中间产物，然后此复合物再分解为产物和游离的酶。），即中间产物，然后此复合物再分解为产物和游离的酶。E +SESE +Pk1k2k3酶底物中间产物产物酶第64页/共155页第六十五页，共155页。米氏方程式（米氏方程式（Michaelis equation）：）：Vmax 为最大反应速率（为最大反应速率（maximum velocity）S为底物为底物(d w)浓度浓度 Km 为米氏常数（为米氏常数（Michaelis constant）V 为不同为不同S时的反应速率时的反应速率 VmaxSKm+SV=第65页/

35、共155页第六十六页，共155页。米氏方程式的推导以两个假设为前提：稳态观念，当酶促反应趋于稳态时ES的生成速率与分解速率相等。酶促反应中S大大(d d)高于E，因此S的变化在反应过程可忽略不计。第66页/共155页第六十七页，共155页。（三）（三）Km和和Vmax的意义的意义1.当当反反应应速速率率为为最最大大速速率率一一半半时时，米米氏氏方方程程为：为：Km=S这这表表示示(biosh)Km值值等等于于酶酶促促反反应应速速率率为为最最大速率一半时底物浓度。大速率一半时底物浓度。第67页/共155页第六十八页，共155页。2.一些酶的K2K3，即ES解离成E和S的速率明显超过分解成E和P的

36、速率，K3可忽略不计，即此时m近似(jn s)ES的解离常数Ks。在这种情况下Km可表示酶和和底物的亲和力。第68页/共155页第六十九页，共155页。3.Km值是酶的特征性常数，它值是酶的特征性常数，它与酶结构，酶所催化的底物和与酶结构，酶所催化的底物和反应环境如温度、反应环境如温度、pH、离子、离子强度强度(qingd)等有关，而与等有关，而与酶浓度、底物浓度无关。酶浓度、底物浓度无关。实际意义：实际意义：判断判断(pndun)最适底物；推测天然底物；推断正逆向催化最适底物；推测天然底物；推断正逆向催化反应效率。反应效率。第69页/共155页第七十页，共155页。（四）（四）Km和和Vma

37、x的测的测 定定 Lineweaver和和Burk将米将米氏方程作双倒数变换处理，氏方程作双倒数变换处理，将矩形双曲线变成直线将矩形双曲线变成直线(zhxin)作图，便可较作图，便可较容易地用该直线容易地用该直线(zhxin)求得求得Vmax和和Km。第70页/共155页第七十一页，共155页。2 双底物双底物(d w)酶促反应动力学酶促反应动力学顺序机制顺序机制(jzh)有序顺序机制有序顺序机制(jzh)随机顺序机制随机顺序机制(jzh)乒乓机制乒乓机制(jzh)第71页/共155页第七十二页，共155页。三三三三 温度温度温度温度(wnd)(wnd)对酶促反应的影响对酶促反应的影响对酶促反

38、应的影响对酶促反应的影响 酶促反应速率最大时的环境温度称为酶促反应速率最大时的环境温度称为酶促反应速率最大时的环境温度称为酶促反应速率最大时的环境温度称为(chn(chn wi)wi)酶促反应的最酶促反应的最酶促反应的最酶促反应的最适温度（适温度（适温度（适温度（optimum temperatureoptimum temperature）。）。）。）。温度(wnd)对酶促反应速率的影响 第72页/共155页第七十三页，共155页。四四四四 pH pH对酶促反应速率的影响对酶促反应速率的影响对酶促反应速率的影响对酶促反应速率的影响 酶催化活性最大时的环境的酶催化活性最大时的环境的酶催化活性最大

39、时的环境的酶催化活性最大时的环境的pHpH称为酶促反应的最适称为酶促反应的最适称为酶促反应的最适称为酶促反应的最适pHpH(optimum pH)(optimum pH)。各种各种各种各种(zh zh n n)酶的最适酶的最适酶的最适酶的最适pHpH不同。不同。不同。不同。动物体内酶最适动物体内酶最适动物体内酶最适动物体内酶最适pHpH在在在在6.56.58 8之间，少数酶也有例外，如之间，少数酶也有例外，如之间，少数酶也有例外，如之间，少数酶也有例外，如胃蛋白酶的最适胃蛋白酶的最适胃蛋白酶的最适胃蛋白酶的最适pHpH为为为为1.81.8，精氨酸酶的最适，精氨酸酶的最适，精氨酸酶的最适，精氨酸

40、酶的最适pHpH为为为为9.89.8。植物为植物为植物为植物为4.54.56.56.5。最适最适最适最适pHpH不是酶的特征性常数，它受底物浓度，缓冲不是酶的特征性常数，它受底物浓度，缓冲不是酶的特征性常数，它受底物浓度，缓冲不是酶的特征性常数，它受底物浓度，缓冲液的浓度和种类及酶的纯度等影响。液的浓度和种类及酶的纯度等影响。液的浓度和种类及酶的纯度等影响。液的浓度和种类及酶的纯度等影响。第73页/共155页第七十四页，共155页。pH对酶促反应速率的影响对酶促反应速率的影响典型典型非典型非典型第74页/共155页第七十五页，共155页。温度温度(wnd)(wnd)对酶促反应速率的对酶促反应速

41、率的影响影响 pH对酶促反应速率对酶促反应速率(sl)的影响的影响典型典型(dinxng)第75页/共155页第七十六页，共155页。五五五五 激活剂的影响激活剂的影响激活剂的影响激活剂的影响 凡是能提高酶活性加速酶促反应的物质都称为激活剂凡是能提高酶活性加速酶促反应的物质都称为激活剂凡是能提高酶活性加速酶促反应的物质都称为激活剂凡是能提高酶活性加速酶促反应的物质都称为激活剂（activatoractivator）。）。）。）。1 1 无机离子无机离子无机离子无机离子 金属离子：金属离子：金属离子：金属离子：K+Na+Ca2+Mg2+Zn2+Fe2+K+Na+Ca2+Mg2+Zn2+Fe2+阴

42、离子：阴离子：阴离子：阴离子：Br-Cl-I-CN-PO34-Br-Cl-I-CN-PO34-2 2 小分子有机化合物小分子有机化合物小分子有机化合物小分子有机化合物 还原剂（抗坏血酸、还原剂（抗坏血酸、还原剂（抗坏血酸、还原剂（抗坏血酸、GSHGSH等）、等）、等）、等）、EDTAEDTA3 3 生物大分子生物大分子生物大分子生物大分子 蛋白激酶系统；霍乱毒素蛋白激酶系统；霍乱毒素蛋白激酶系统；霍乱毒素蛋白激酶系统；霍乱毒素(d s)(d s)激活腺苷酸环化酶激活腺苷酸环化酶激活腺苷酸环化酶激活腺苷酸环化酶激活剂的作用具有选择性。激活剂的作用具有选择性。激活剂的作用具有选择性。激活剂的作用具

43、有选择性。第76页/共155页第七十七页，共155页。六六六六 抑制剂的影响抑制剂的影响抑制剂的影响抑制剂的影响 抑制剂（抑制剂（抑制剂（抑制剂（inhibitorinhibitor）使酶活力下降，但不引起使酶活力下降，但不引起使酶活力下降，但不引起使酶活力下降，但不引起(y(y nqnq)酶蛋白变性的作用称为抑制作用。酶蛋白变性的作用称为抑制作用。酶蛋白变性的作用称为抑制作用。酶蛋白变性的作用称为抑制作用。能引起能引起能引起能引起(y(y nqnq)抑制作用的物质叫做酶的抑制剂。抑制作用的物质叫做酶的抑制剂。抑制作用的物质叫做酶的抑制剂。抑制作用的物质叫做酶的抑制剂。抑制剂与酶分子上的某些必

44、需基团反应，引起抑制剂与酶分子上的某些必需基团反应，引起抑制剂与酶分子上的某些必需基团反应，引起抑制剂与酶分子上的某些必需基团反应，引起(y(y nqnq)酶活力下降，酶活力下降，酶活力下降，酶活力下降，甚至丧失，但并不使酶变性。甚至丧失，但并不使酶变性。甚至丧失，但并不使酶变性。甚至丧失，但并不使酶变性。凡使蛋白质变性而引起凡使蛋白质变性而引起凡使蛋白质变性而引起凡使蛋白质变性而引起(y(y nqnq)酶活力丧失的作用称为失活作用。蛋酶活力丧失的作用称为失活作用。蛋酶活力丧失的作用称为失活作用。蛋酶活力丧失的作用称为失活作用。蛋白变性都可以失去活性，变性剂没有选择性，而抑制剂一般有选择白变性

45、都可以失去活性，变性剂没有选择性，而抑制剂一般有选择白变性都可以失去活性，变性剂没有选择性，而抑制剂一般有选择白变性都可以失去活性，变性剂没有选择性，而抑制剂一般有选择性。性。性。性。第77页/共155页第七十八页，共155页。抑制作用的类型抑制作用的类型抑制作用的类型抑制作用的类型(lixng)(lixng)非专一性不可逆抑制非专一性不可逆抑制(yzh)(yzh)不可逆抑制不可逆抑制(yzh)(yzh)作用作用 专一性不可逆抑制专一性不可逆抑制(yzh)(yzh)抑制抑制(yzh)(yzh)作用作用 竞争性抑制竞争性抑制(yzh)(yzh)可逆抑制可逆抑制(yzh)(yzh)作用作用 非竞争

46、性抑制非竞争性抑制(yzh)(yzh)反竞争性抑制反竞争性抑制(yzh)(yzh)第78页/共155页第七十九页，共155页。1 1 1 1 不可逆抑制不可逆抑制不可逆抑制不可逆抑制(irreversible inhibition)(irreversible inhibition)(irreversible inhibition)(irreversible inhibition)此类抑制剂通常以共价键与酶结合，不能用透析、超滤等方法除此类抑制剂通常以共价键与酶结合，不能用透析、超滤等方法除此类抑制剂通常以共价键与酶结合，不能用透析、超滤等方法除此类抑制剂通常以共价键与酶结合，不能用透析、超滤等

47、方法除去。多为非生物物质。去。多为非生物物质。去。多为非生物物质。去。多为非生物物质。按抑制剂的选择性，又可分为：按抑制剂的选择性，又可分为：按抑制剂的选择性，又可分为：按抑制剂的选择性，又可分为：专一性与非专一性不可逆抑制剂。常见专一性与非专一性不可逆抑制剂。常见专一性与非专一性不可逆抑制剂。常见专一性与非专一性不可逆抑制剂。常见(chn jin)(chn jin)(chn jin)(chn jin)：（1 1 1 1）重金属离子、有机汞、有机砷化合物）重金属离子、有机汞、有机砷化合物）重金属离子、有机汞、有机砷化合物）重金属离子、有机汞、有机砷化合物 多与活性中心多与活性中心多与活性中心多

48、与活性中心-SH-SH-SH-SH结合，抑制含结合，抑制含结合，抑制含结合，抑制含-SH-SH-SH-SH酶。酶。酶。酶。第79页/共155页第八十页，共155页。（2 2 2 2）有机磷化合物）有机磷化合物）有机磷化合物）有机磷化合物 能与酶活性中心的丝氨酸共价能与酶活性中心的丝氨酸共价能与酶活性中心的丝氨酸共价能与酶活性中心的丝氨酸共价(n ji)(n ji)(n ji)(n ji)结合而使酶失去结合而使酶失去结合而使酶失去结合而使酶失去活性。如有机磷农药、敌敌畏、敌百虫等。称为神经毒剂。活性。如有机磷农药、敌敌畏、敌百虫等。称为神经毒剂。活性。如有机磷农药、敌敌畏、敌百虫等。称为神经毒剂

49、。活性。如有机磷农药、敌敌畏、敌百虫等。称为神经毒剂。胆碱酯酶与中枢神经传到有关。分解乙酰胆碱为乙酰和胆碱胆碱酯酶与中枢神经传到有关。分解乙酰胆碱为乙酰和胆碱胆碱酯酶与中枢神经传到有关。分解乙酰胆碱为乙酰和胆碱胆碱酯酶与中枢神经传到有关。分解乙酰胆碱为乙酰和胆碱第80页/共155页第八十一页，共155页。（3 3 3 3）氰化物和一氧化碳）氰化物和一氧化碳）氰化物和一氧化碳）氰化物和一氧化碳 抑制抑制抑制抑制(yzh)(yzh)(yzh)(yzh)呼吸链呼吸链呼吸链呼吸链2 2 2 2 可逆抑制可逆抑制可逆抑制可逆抑制(yzh)(yzh)(yzh)(yzh)作用（作用（作用（作用（revers

50、ible inhibitionreversible inhibitionreversible inhibitionreversible inhibition）分成三种情况：分成三种情况：分成三种情况：分成三种情况：竞争性抑制竞争性抑制竞争性抑制竞争性抑制(yzh)(yzh)(yzh)(yzh)作用（作用（作用（作用（competitive inhibitioncompetitive inhibitioncompetitive inhibitioncompetitive inhibition）非竞争性抑制非竞争性抑制非竞争性抑制非竞争性抑制(yzh)(yzh)(yzh)(yzh)作用（作用（作用