酶促反应机制

第三章酶酶是生物催化剂

蛋白酶

核酶：RNA核酶，DNA核酶酶1酶促反应机制5/9/2024第一节酶的分子结构与功能酶是蛋白质，同样具有一、二、三甚至四级结构。单体酶：仅具有三级结构寡聚酶：多个相同或者不同的亚基多酶体系：有几种不同的酶聚合多功能酶：多种不同催化功能在一条多肽链上。2酶促反应机制5/9/2024一、酶的分子组成 单纯酶：仅由多肽链构成 酶蛋白 结合酶 辅酶 辅助因子 金属离子 辅基 或小分子有机物（全酶）

3酶促反应机制5/9/2024酶蛋白决定反应的特异性辅助因子决定反应的种类与性质金属离子是最多见的辅助因子。小分子有机化合物是一些化学稳定的小分子物质，主要作用是参与酶的催化过程，在反应中传递电子，质子或一些基团。 4酶促反应机制5/9/2024酶蛋白与辅助因子结合形成的复合物成为全酶。 金属酶：结合紧密 金属激活酶：不甚紧密辅酶：结合松散，可透析超滤去出接受基团或质子后离开酶蛋白。辅基：结合紧密，不可透析超滤去出，不离开酶蛋白。5酶促反应机制5/9/2024二、酶的活性中心必需基团：酶分子氨基酸侧链上一些与酶活性密切相关的化学基团。酶的活性中心：酶分子一些一级结构上可能相差很远的必需基团，在空间上互相靠近，组成具有特定空间结构的区域，能与底物特异性结合，并将底物催化成产物。6酶促反应机制5/9/2024必需基团有两类： 结合基团：结合底物和辅酶 催化基团：影响底物的稳定性酶的活性中心是酶分子中具有三级结构的区域，如裂缝或凹陷，可由疏水性氨基酸的基团组成疏水口袋。7酶促反应机制5/9/2024peptidesubstrateactivesite

EssentialgroupsofenzymeoutofactivesiteBindinggroupCatalyticgroupEssentialgroupsofenzymeinactivesite8酶促反应机制5/9/2024溶菌酶的活性中心9酶促反应机制5/9/2024第二节酶促反应的特点和机制酶在化学反应前后质与量均未改变，只能加速可逆反应的进程，而不能改变反应的平衡点。10酶促反应机制5/9/2024一、酶促反应的特点（一）酶促反应具有极高的效率 降低活化能（二）酶促反应具有高度的特异性 绝对专一性 相对专一性 立体异构专一性（三）酶促反应的可调节性11酶促反应机制5/9/202412酶促反应机制5/9/2024二、酶促反应的机制（一）酶与底物复合物的形成与诱导契合假说（二）酶促反应的机制 邻近效应与定向排列 多元催化 表面效应13酶促反应机制5/9/2024诱导契合假说14酶促反应机制5/9/2024第二节酶促反应动力学酶促反应动力学是研究梅促反应速度及其影响因素的。因素包括：酶浓度，底物浓度，pH，温度，抑制剂和激动剂等。15酶促反应机制5/9/2024一、底物浓度对反应速度的影响16酶促反应机制5/9/2024米氏方程的修正[ES]的生成速度

=k1[E]·[S] =k1([E]total-[ES])·[S][ES]的分解速度=k-1[ES]+kcat·[ES]k1([E]total-[ES])·[S]=k-1[ES]+kcat·[ES]17酶促反应机制5/9/2024经整理：∴[ES]=

=

设：Km=

k1·[E]total·[S]k1·[S]+k-1+kcat[E]total·[S]k-1+kcatk1

+[S]

k-1+kcatk118酶促反应机制5/9/2024则：当反应速度达到最大反应速度的一半时：Km

=[S]v=kcat·[ES]=

kcat·[E]total·[S]Km+[S]19酶促反应机制5/9/2024V0=kcat[ES]. (2)[ES]=[E]total. （最大反应速度应该是所有酶均与底物结合时的速度）Vmax=kcat[E]total. (3)米氏方程的推导20酶促反应机制5/9/2024正反应速度为：Vf=k1[E]·[S]逆反应速度为：Vr=k-1[ES]在反应达到平衡时，正反应速度等与逆反应速度：k1[E]·[S]=k-1[ES]21酶促反应机制5/9/2024自由酶浓度等于总酶浓度减去结合酶

k1([E]total-[ES])·[S]=k-1[ES] ([E]total-[ES])·[S] k-1 [ES] k1

==Ks∴[ES]=

[E]total·[S]Ks+[S]v=kcat·[ES]=

kcat·[E]total·[S]Ks+[S]22酶促反应机制5/9/2024∵Vmax=kcat·[E]total

∴v=当[S]>>Ks时，v≈Vmax当[S]<<Ks时，v≈ Vmax·[S]Ks+[S]Vmax·[S]Ks与

[S]成正比23酶促反应机制5/9/2024Km和Vmax的意义Km1，反应速度达到最大反应速度一半是的底物浓度2，表示酶和底物的亲和程度3，km是酶的特征常数之一Vmax是酶完全被底物饱和时的反应速度24酶促反应机制5/9/2024双倒数作图法25酶促反应机制5/9/202401/[S]双倒数作图法26酶促反应机制5/9/20240[S]Hanes-Woolf

作图法27酶促反应机制5/9/2024Eadie-Hofstee作图法

（v对v/[S]作图法）28酶促反应机制5/9/2024Vmax对Km作图法29酶促反应机制5/9/2024表2－1四种作图法特征比较作图方式斜率纵轴截距横轴截距1/v～1/[S]Km/Vmax1/Vmax-1/Km[S]/v～[S]1/VmaxKm/Vmax-Kmv～v/[S]-KmVmaxVmax/KmVmax～Kmv/[S]v[S]30酶促反应机制5/9/2024二、酶浓度对反应速度的影响随着酶浓度的增加，反应速度成正比变化。31酶促反应机制5/9/2024三、温度对酶促反应的影响32酶促反应机制5/9/2024四、pH对酶促反应的影响33酶促反应机制5/9/2024五、抑制剂对反应速度的影响抑制剂：凡是能使酶的催化活性下降而不引起酶蛋白变性的物质。 可逆性抑制 不可逆性抑制34酶促反应机制5/9/2024（一）不可逆性抑制不可逆性抑制：抑制剂通常与酶的活性中心上的必需基团以共价键结合，使酶失活。不能用透析，超滤等方法除去。35酶促反应机制5/9/2024农药可使酶失活解磷定可以解毒36酶促反应机制5/9/2024（二）可逆性抑制可逆性抑制：抑制剂通常与酶通过非共价键结合，使酶失活。能用透析，超滤等方法除去。 竞争性抑制作用 非竞争性抑制作用 反竞争性抑制作用37酶促反应机制5/9/20241，竞争性抑制作用竞争性抑制的反应式竞争酶的活性中心38酶促反应机制5/9/2024PABAFH2磺胺类药物竞争性抑制酶的活性39酶促反应机制5/9/2024竞争性抑制作用竞争性抑制的动力学关系40酶促反应机制5/9/2024竞争性抑制的双倒数作图法竞争性抑制的Hanes-Woolf作图法41酶促反应机制5/9/2024竞争性抑制剂存在时，Vmax

不变，Km

值增大42酶促反应机制5/9/2024Dixon作图43酶促反应机制5/9/20242，非竞争性抑制作用非竞争性抑制的反应式竞争酶的活性中心以外的必须基团44酶促反应机制5/9/2024非竞争性抑制的双倒数作图法非竞争性抑制的Hanes-Woolf作图法45酶促反应机制5/9/2024非竞争性抑制剂存在时，Vmax

降低，Km

值不变。46酶促反应机制5/9/20243，反竞争性抑制作用反竞争性抑制的反应式47酶促反应机制5/9/2024反竞争性抑制的双倒数作图法反竞争性抑制剂存在时，Vmax

降低，Km

亦降低。48酶促反应机制5/9/2024各种可逆性抑制作用的比较

结合部位

KmVmax无竞争剂

KmVmax竞争性抑制

E 增大不变

非竞争性抑制

E,ES 不变 减小反竞争性抑制

ES 减小 减小

49酶促反应机制5/9/2024六、激活剂对反应速度的影响激活剂：使酶从无活性变为有活性或使酶的活性增加的物质。 必需激活剂 非必需激活剂50酶促反应机制5/9/2024第四节、酶的调节一、酶活性的调节 酶原的激活 变构酶 酶的共价修饰调节51酶促反应机制5/9/2024酶原的激活：体内的酶以无活性的酶原形式存在，在一定条件下，水解几个肽键，使酶分子的构象发生改变，表现出活性。酶原的激活实际上是酶的活性中心形成和暴露的过程。52酶促反应机制5/9/2024变构酶： 催化亚基 调节亚基 变构激活剂 变构抑制剂53酶促反应机制5/9/2024单底物酶与异构酶的反应速度曲线54酶促反应机制5/9/2024肌红蛋白和血红蛋白的结构55酶促反应机制5/9/2024酶的共价修饰调节：可逆性的共价结合某些化学基团，从而改变酶的活性。 磷酸化 脱磷酸化56酶促反应机制5/9/2024二、酶含量的调节（一）酶蛋白合成的调节 诱导 阻遏（二）酶蛋白降解的调节57酶促反应机制5/9/2024三、同工酶同工酶：是指催化的化学反应相同，但酶蛋白的分子结构，理化性质或免疫学性质不同的一组酶如：乳酸脱氢酶58酶促反应机制5/9/2024第六节酶与医学的关系一、酶与疾病的关系二、酶与疾病的诊断三、酶与疾病的治疗59酶促反应机制5/9/2024二、酶在医学上的应用（一）酶作为试剂用于临床检验（二）酶作为药物用于临床治疗60酶促反应机制5/9/2024名词解释：1，脂质体2，内在蛋白（整合蛋白）3，外周蛋白（外在蛋白）4，脂锚