《病理生理学,酶》演示PPT

1、第五章第五章 酶酶 第一节第一节 酶的分子结构酶的分子结构 第二节第二节 酶促反应的特点和机制酶促反应的特点和机制 第三节第三节 酶促反应动力学酶促反应动力学 第四节第四节 酶的调节酶的调节 第五节第五节 酶的命名和分类酶的命名和分类 第六节第六节 酶与医学的关系酶与医学的关系 新陈代谢新陈代谢 生物体内的化生物体内的化 学反应称为学反应称为新陈代新陈代 谢谢，简称，简称代谢代谢。 酶学研究简史酶学研究简史1 1 l公元前两千多年，我国已有酿酒记载。公元前两千多年，我国已有酿酒记载。 l一百余年前，一百余年前，PasteurPasteur认为发酵是酵母细认为发酵是酵母细 胞生命活动的结果。胞生

2、命活动的结果。 l18771877年，年，KuhneKuhne首次提出首次提出EnzymeEnzyme一词。一词。 l18971897年，年，BuchnerBuchner兄弟用不含细胞的酵母兄弟用不含细胞的酵母 提取液，实现了发酵。提取液，实现了发酵。 酶学研究简史酶学研究简史2 2 19261926年，年，SumnerSumner首次从刀豆中提纯出首次从刀豆中提纯出 脲酶结晶。脲酶结晶。 19821982年，年，CechCech首次发现首次发现RNARNA也具有酶的也具有酶的 催化活性，提出催化活性，提出核酶核酶(ribozyme)(ribozyme)的概的概 念。念。 19951995年，

3、年，Jack W.SzostakJack W.Szostak研究室首先研究室首先 报道了具有报道了具有DNADNA连接酶活性连接酶活性DNADNA片段，片段， 称为称为脱氧核酶脱氧核酶(deoxyribozyme)(deoxyribozyme)。 $酶酶是由活细胞产生的，是由活细胞产生的， 具有催化作用的蛋白质。具有催化作用的蛋白质。 $核酶核酶是具有高效、特异是具有高效、特异 催化作用的核酸，其主要催化作用的核酸，其主要 是作用参与是作用参与RNARNA的剪接。的剪接。 两类两类生物催化剂生物催化剂 第一节第一节 酶的分子结构酶的分子结构 一、酶的分子组成一、酶的分子组成 二、酶的活性中心二

4、、酶的活性中心 三、酶按结构的分类三、酶按结构的分类 四、同工酶四、同工酶 一、酶的分子组成一、酶的分子组成 单纯酶单纯酶 结合酶结合酶 单纯酶单纯酶 单纯酶单纯酶是仅由氨基是仅由氨基 酸残基构成的酶。酸残基构成的酶。 结合酶结合酶 结合酶结合酶（全酶）由蛋白质部（全酶）由蛋白质部 分和非蛋白质部分组成，前者分和非蛋白质部分组成，前者 称为称为酶蛋白酶蛋白，后者称为，后者称为辅助因辅助因 子子 酶蛋白酶蛋白部分决定酶的特异性部分决定酶的特异性 辅助因子辅助因子决定反应的类型决定反应的类型 全酶的结构与分子组成全酶的结构与分子组成 辅助因子辅助因子 小分子有机化合物小分子有机化合物 金属离子金属

5、离子 (辅酶辅酶与酶蛋白结合得较与酶蛋白结合得较 松，用透析或超滤等方法松，用透析或超滤等方法 易于分开；易于分开； (辅基辅基与酶蛋白结合得牢与酶蛋白结合得牢 固，不易与酶蛋白脱离。固，不易与酶蛋白脱离。 辅酶和辅基辅酶和辅基 *由酶催化进行的化学由酶催化进行的化学 反应称为反应称为酶促反应酶促反应。 *酶促反应的反应物称酶促反应的反应物称 为为酶的底物酶的底物。 二、酶的活性中心二、酶的活性中心 酶的酶的活性中心活性中心 酶的酶的活性中心活性中心又称为又称为 活性部位活性部位，是酶蛋白构象，是酶蛋白构象 的一个特定区域，能与底的一个特定区域，能与底 物特异结合，并催化底物物特异结合，并催化

6、底物 发生反应生成产物。发生反应生成产物。 酶的必需基团酶的必需基团 酶蛋白所含的基酶蛋白所含的基 团并不都与酶活性有团并不都与酶活性有 关，其中那些与酶的关，其中那些与酶的 活性密切有关的基团活性密切有关的基团 称为称为酶的必需基团酶的必需基团。 酶的必需基团分类酶的必需基团分类 酶活性中心酶活性中心外外的必需基团的必需基团 酶活性中心酶活性中心内内的必需基团的必需基团 酶活性中心内的必需基团酶活性中心内的必需基团 结合基团结合基团的作用是与底物结的作用是与底物结 合，使底物与一定构象的酶形合，使底物与一定构象的酶形 成复合物，又称为中间产物；成复合物，又称为中间产物； 催化基团催化基团的作

7、用是改变中某的作用是改变中某 些化学键的稳定性，使底物发些化学键的稳定性，使底物发 生反应生成产物。生反应生成产物。 底底 物物 活性中心以活性中心以 外的必需基团外的必需基团 结合基团结合基团 催化基团催化基团 活性中心活性中心 酶的活性中心示意图酶的活性中心示意图 )单体酶单体酶 )寡聚酶寡聚酶 )多酶体系多酶体系 )多功能酶多功能酶 三、酶按结构的分类三、酶按结构的分类 单体酶单体酶 由一条多肽链组由一条多肽链组 成的酶蛋白，称为成的酶蛋白，称为单单 体酶体酶。 寡聚酶寡聚酶 由由2 2个到数十个亚个到数十个亚 基缔合构成的酶蛋白基缔合构成的酶蛋白 ( (每个亚基为一条多肽每个亚基为一条

8、多肽 链），称为链），称为寡聚酶。寡聚酶。 多酶体系多酶体系 由活性不同但功能上由活性不同但功能上 有联系的多种酶分子通过有联系的多种酶分子通过 非共价键连接彼此嵌合形非共价键连接彼此嵌合形 成的复合体，称成的复合体，称多酶复合多酶复合 体体，也称，也称多酶体系多酶体系。 多功能酶多功能酶 一些多酶体系在进化一些多酶体系在进化 过程中由于基因的融合，过程中由于基因的融合， 形成由一条多肽链组成却形成由一条多肽链组成却 具有多种不同催化功能具有多种不同催化功能 的酶，这类酶称为的酶，这类酶称为多功能多功能 酶酶或或串联酶串联酶。 同工酶同工酶是指能催化同是指能催化同 一化学反应，但酶蛋白的一化学

9、反应，但酶蛋白的 分子组成、结构、理化性分子组成、结构、理化性 质乃至免疫学性质和电泳质乃至免疫学性质和电泳 行为都不同的一组酶。行为都不同的一组酶。 四、同工酶四、同工酶 L-L-乳酸脱氢酶的同工酶乳酸脱氢酶的同工酶 LDHLDH是由是由H H亚基（即心肌亚基（即心肌 型）和型）和M M亚基（即骨骼肌亚基（即骨骼肌 型）构成型）构成 的四聚体；的四聚体； 两种亚基以不同比例构两种亚基以不同比例构 成五种同工酶。成五种同工酶。 LDHLDH在区带电泳中从快到慢的泳动顺序在区带电泳中从快到慢的泳动顺序 葡萄糖葡萄糖 丙酮酸丙酮酸 乳酸（乳酸（LDH5：丙酮酸还原酶）：丙酮酸还原酶）骨骼肌骨骼肌

10、经血液运输经血液运输 三羧酸循环三羧酸循环 丙酮酸丙酮酸 乳酸（乳酸（LDH1 ：乳酸脱氢酶）：乳酸脱氢酶）心肌心肌 NADH+H+ NAD+ 氧化磷酸化氧化磷酸化 ATP LDHLDH同工酶的生理功能同工酶的生理功能 第二节第二节 酶促反应的特点和机制酶促反应的特点和机制 一、酶促反应的特点一、酶促反应的特点 二、酶促反应的机制二、酶促反应的机制 +酶的催化效率极高酶的催化效率极高 +酶催化反应具有高度的特异性酶催化反应具有高度的特异性 +酶的不稳定性酶的不稳定性 +酶催化活力与酶量的可调节性酶催化活力与酶量的可调节性 一、酶促反应的特点一、酶促反应的特点 A邻近效应和定向效应邻近效应和定向

11、效应 A表面效应表面效应 A酸碱催化作用酸碱催化作用 A张力作用张力作用 A共价催化作用共价催化作用 二、酶促反应的机制二、酶促反应的机制 、决定酶作用高效率的机制、决定酶作用高效率的机制 、决定酶作用特异性机制、决定酶作用特异性机制 诱导契合学说诱导契合学说 第三节第三节 酶促反应动力学酶促反应动力学 一、酶浓度对酶促反应速度的影响一、酶浓度对酶促反应速度的影响 二、底物浓度对酶促反应速度的影响二、底物浓度对酶促反应速度的影响 三、温度对酶促反应速度的影响三、温度对酶促反应速度的影响 四、四、pHpH对酶促反应速度的影响对酶促反应速度的影响 五、抑制剂对酶促反应速度的影响五、抑制剂对酶促反应

12、速度的影响 六、激活剂对酶促反应速度的影响六、激活剂对酶促反应速度的影响 七、七、酶活性单位与酶活性单位与酶活性测定酶活性测定 酶促反应动力学酶促反应动力学研究研究 酶促反应速度及其影响因酶促反应速度及其影响因 素，即通过定量观察单位素，即通过定量观察单位 时间内底物的减少或产物时间内底物的减少或产物 的生成量来研究的生成量来研究酶浓度酶浓度、 底物浓度底物浓度、温度温度、pHpH值值、 抑制剂抑制剂和和激活剂激活剂对酶促反对酶促反 应速度的影响。应速度的影响。 EE V V E E1 1 E E2 2 一、酶浓度对酶促反应的影响一、酶浓度对酶促反应的影响 酶浓度与反应速度之间的关系酶浓度与反

13、应速度之间的关系 二、底物浓度对反应速度的影响二、底物浓度对反应速度的影响 单底物、单产物反应单底物、单产物反应 酶促酶促反应速度反应速度一般在规定的反应条件一般在规定的反应条件 下，下，用单位时间内底物的消耗量和产用单位时间内底物的消耗量和产 物的生成量来表示物的生成量来表示 反应速度取其反应速度取其初速度初速度，即底物的消耗，即底物的消耗 量很小（量很小（5 5以内）时的反应速度以内）时的反应速度 底物浓度远远大于酶浓度底物浓度远远大于酶浓度 底物对酶促反应的影响底物对酶促反应的影响 v在其他因在其他因 素不变的情素不变的情 况下，底物况下，底物 浓度对反应浓度对反应 速度的影响速度的影响

14、 呈呈矩形双曲矩形双曲 线关系线关系。 当底物浓度较低时当底物浓度较低时，反反 应速度与底物浓度成正比；应速度与底物浓度成正比； 反应为一级反应。反应为一级反应。 目目 录录 随着底物浓度的增高随着底物浓度的增高， 反应速度不再成正比例加速；反应速度不再成正比例加速； 反应为混合级反应。反应为混合级反应。 目目 录录 当底物浓度高达一定程度当底物浓度高达一定程度， 反应速度不再增加，达最大速反应速度不再增加，达最大速 度；反应为零级反应。度；反应为零级反应。 目目 录录 第一步第一步: E+S ES 第二步第二步: ESE+P VES 1913年年Michaelis和和 Menten推导了米氏

15、方程推导了米氏方程 SK SV v m max 中间复合物学说中间复合物学说 19131913年年MichaelisMichaelis和和MentenMenten提出反应速度与底提出反应速度与底 物浓度关系的数学方程式，即米曼氏方程式，物浓度关系的数学方程式，即米曼氏方程式， 简称米氏方程式简称米氏方程式(Michaelis equation)(Michaelis equation)。 S：底物浓度底物浓度 V：不同不同S时的反应速度时的反应速度 Vmax：最大反应速度最大反应速度(maximum velocity) m：米氏常数米氏常数(Michaelis constant) VmaxS K

16、m + S 米氏方程式米氏方程式 当底物浓度为极低水平时，当底物浓度为极低水平时，SSKmKm，则，则V V （Vmax/KmVmax/Km）S S ，反应速度，反应速度V V与底物浓度与底物浓度 SS成正比；成正比； 当底物浓度为极高水平时，当底物浓度为极高水平时，S S KmKm，KmKm值值 可忽略不计，则可忽略不计，则 V Vmax V Vmax ，此时反应速度，此时反应速度 V V达最大速度达最大速度VmaxVmax，底物浓度已不再影响反应，底物浓度已不再影响反应 速度。速度。 VmaxS Km + S ES生成速度生成速度V1=K+1 E S 游离酶浓度游离酶浓度E=酶总浓度酶总浓

17、度Et ES V1=K+1 （Et ES）S ES分解速度分解速度V2 = K 1 ES + K+2 ES =（ K 1 + K+2 ）ES 恒态时恒态时V1= V2 ，即，即K+1 （Et ES）S =（ K 1 + K+2 ）ES E + S ES P + E K+2 K+1 K 1 根据中间产物学说，反应初期，根据中间产物学说，反应初期， P接近零，不存在逆反应时接近零，不存在逆反应时 调整后得调整后得 （Et ES）S ES （ K 1 + K+2 ） K+1 Km= 推导过程推导过程 V= K+2 K m + S Et S 根据中间产物学说，反应速度与根据中间产物学说，反应速度与ES

18、成正比，即成正比，即V= K+2 ES， 将上式代入得将上式代入得 S = Km Et S ES ES = Et S Km + S 再次调整后得再次调整后得 当反应达最大速度（当反应达最大速度（Vmax）时，全部酶与底物结合，即）时，全部酶与底物结合，即ES =Et ， 此时此时Vmax= K+2 ES= K+2 Et ，以，以 Vmax= K+2 Et代入上式即得代入上式即得 米氏方程式米氏方程式 V= Vmax S Km + S Km为米氏常数为米氏常数 米氏方程式进行整理后可变为米氏方程式进行整理后可变为 （ Vmax V）（）（ Km + S ）= Vmax Km 矩形双曲线的函数式矩

19、形双曲线的函数式 （a x)(b y)=常数常数 V S曲线是矩形双曲线曲线是矩形双曲线 KKmKm值是酶促反应速度为最大反应值是酶促反应速度为最大反应 速度一半时的底物浓度速度一半时的底物浓度 KKmKm值对某一特定酶来说是个常数，值对某一特定酶来说是个常数， 可以反映酶的种类可以反映酶的种类 K反映酶与底物的亲和力，可以用反映酶与底物的亲和力，可以用 来确定最适底物来确定最适底物 K计算底物浓度和相对速度计算底物浓度和相对速度 K计算酶的转换数计算酶的转换数 K反映激活剂或抑制剂的存在反映激活剂或抑制剂的存在 、米氏常数、米氏常数KmKm的意义的意义 、m m值与值与max max值的测定

20、 值的测定 （林贝氏方程）（林贝氏方程） -1/Km 双倒数作图法双倒数作图法(double reciprocal plot)(double reciprocal plot)， 又称为又称为 林林- -贝氏贝氏(Lineweaver- Burk)(Lineweaver- Burk)作图法作图法 L酶活性达到最大时的酶活性达到最大时的 反应温度称为反应温度称为酶的最适酶的最适 温度温度。 三、温度对酶促反应的影响三、温度对酶促反应的影响 低温不会使酶破坏，温度低温不会使酶破坏，温度 回升时，酶活性又可恢复回升时，酶活性又可恢复 F37374040为最适温度为最适温度 F6060时变性加速时变性加

21、速 F8080以上多数酶不可逆变性以上多数酶不可逆变性 F低于最适温度低于最适温度 TV TV TV TV 温度与酶促反应速度的关系温度与酶促反应速度的关系 20 40 60 t 3小时小时 1010小时小时 最适温度最适温度 酶活性单位酶活性单位 温度对海鞘蛋白酶作用的影响温度对海鞘蛋白酶作用的影响 V酶活力最大时酶活力最大时 溶液的溶液的pHpH值称为值称为 酶的最适酶的最适pHpH。 四、四、pHpH对酶促反应的影响对酶促反应的影响 pHpH值与酶活性之间的关系值与酶活性之间的关系 酶酶底物底物最适最适pH酶酶底物底物最适最适pH 胃蛋白酶胃蛋白酶 鸡蛋清蛋白鸡蛋清蛋白1.5脲酶脲酶尿素

22、尿素6.46.9 血红蛋白血红蛋白2.2胰淀粉酶胰淀粉酶淀粉淀粉6.7 7.2 延胡索酸酶延胡索酸酶 延胡索酸延胡索酸6.5过氧化氢酶过氧化氢酶H2O27.6 苹果酸苹果酸8.0酸性磷酸酶酸性磷酸酶磷酸甘油磷酸甘油4.5 5.0 精氨酸酶精氨酸酶精氨酸精氨酸9.5 9.9碱性磷酸酶碱性磷酸酶磷酸甘油磷酸甘油9 10 一些酶的最适一些酶的最适pHpH G使酶的活性下降而又不引起酶蛋使酶的活性下降而又不引起酶蛋 白变性的物质称为酶的白变性的物质称为酶的抑制剂抑制剂。 G抑制剂使酶的活性降低的现象称抑制剂使酶的活性降低的现象称 为酶的为酶的抑制作用抑制作用。 G某些物理因素及化学物质可使酶某些物理因

23、素及化学物质可使酶 发生不可逆的变性称为酶的发生不可逆的变性称为酶的钝化作钝化作 用用，不属于抑制作用的范畴。，不属于抑制作用的范畴。 五、抑制剂对酶促反应速度的影响五、抑制剂对酶促反应速度的影响 抑制作用抑制作用是抑制剂是抑制剂 通过对酶的活性中心施通过对酶的活性中心施 以直接或间接影响的结以直接或间接影响的结 果，酶分子的空间结构果，酶分子的空间结构 并未遭到破坏。并未遭到破坏。 J不可逆抑制作用不可逆抑制作用 J可逆性抑制作用可逆性抑制作用 根据抑制剂与酶结合的紧根据抑制剂与酶结合的紧 密程度分为密程度分为 E + I EIE + I EI 、不可逆抑制作用、不可逆抑制作用 抑制剂以共价

24、键与酶活性中心上抑制剂以共价键与酶活性中心上 的必需基团相结合，一经结合后就很的必需基团相结合，一经结合后就很 难分解，不能用透析、超滤等物理方难分解，不能用透析、超滤等物理方 法除去抑制剂而恢复酶的活性，必须法除去抑制剂而恢复酶的活性，必须 通过其他化学反应，才能将抑制剂从通过其他化学反应，才能将抑制剂从 酶分子上除去，这种抑制作用称为酶分子上除去，这种抑制作用称为不不 可逆抑制作用可逆抑制作用。 E巯基酶抑制剂巯基酶抑制剂 E丝氨酸酶抑制剂丝氨酸酶抑制剂 常见的抑制剂常见的抑制剂 、可逆性抑制作用、可逆性抑制作用 抑制剂以非共价键与酶抑制剂以非共价键与酶 和（或）酶和（或）酶- -底物复合

25、物可逆底物复合物可逆 性结合，使酶活性降低或丧性结合，使酶活性降低或丧 失，采用透析或超滤等方法失，采用透析或超滤等方法 可将抑制剂除去使酶恢复活可将抑制剂除去使酶恢复活 性，这种抑制作用称为性，这种抑制作用称为可逆可逆 性抑制作用性抑制作用。 G竞争性抑制作用竞争性抑制作用 G非竞争性抑制作用非竞争性抑制作用 G反竞争性抑制作用反竞争性抑制作用 作用特征作用特征无抑制剂无抑制剂竞争性抑制竞争性抑制反竞争性抑制反竞争性抑制非竞争性抑制非竞争性抑制 与与I结合的组分结合的组分EESE、ES Km不变不变增大增大减小减小不变不变 Vm不变不变不变不变降低降低降低降低 各种可逆性抑制作用的比较各种可

26、逆性抑制作用的比较 C使酶由无活性变为有活性使酶由无活性变为有活性 或使酶活性增加的物质称为或使酶活性增加的物质称为 酶的激活剂酶的激活剂。 C激活剂使酶活性提高，加激活剂使酶活性提高，加 速酶促反应的现象称为酶的速酶促反应的现象称为酶的 激活作用激活作用。 六、激活剂对酶促反应的影响六、激活剂对酶促反应的影响 激活剂的分类激活剂的分类 必需激活剂必需激活剂 非必需激活剂非必需激活剂 酶活性的高低酶活性的高低一般用他催化某一般用他催化某 一特定反应的速度来表示。一特定反应的速度来表示。 测定酶活性测定酶活性就是测定酶促反应就是测定酶促反应 速度，酶促反应速度越快速度，酶促反应速度越快酶活性酶活

27、性 越高；越高；反之，酶促反应速度越慢反之，酶促反应速度越慢 酶活性越低。酶活性越低。 七、酶活性单位与酶活性测定七、酶活性单位与酶活性测定 酶促反应速度酶促反应速度 酶促反应速度酶促反应速度可以可以 用单位时间、单位体积用单位时间、单位体积 内底物的消耗量或产物内底物的消耗量或产物 的生成量来衡量。的生成量来衡量。 国际生化学会（国际生化学会（IUBIUB）酶）酶 学委员会于学委员会于19761976年规定年规定: :在温在温 度度2525，最适，最适pHpH，最适底物浓，最适底物浓 度时，每分钟转化度时，每分钟转化1 1 molmol底物底物 所需的酶量为所需的酶量为一个酶活性国一个酶活性

28、国 际单位（际单位（IUIU） 。 酶活性国际单位酶活性国际单位 催量单位催量单位 1979 1979年国际生化学会正式推年国际生化学会正式推 荐以催量单位来表示酶的活性：荐以催量单位来表示酶的活性： 1 1催量催量（Katal, KatKatal, Kat）是指在特）是指在特 定条件下，每秒钟使定条件下，每秒钟使1mol1mol底物转底物转 化为产物所需的酶量。化为产物所需的酶量。 催量与国际单位之间的换算关系催量与国际单位之间的换算关系 1IU=1 mol/min=(110-6/60)mol/秒秒 =16.67 10 -9 Kat 1Kat= 6 107IU 酶的比活性酶的比活性 1mg

29、1mg酶蛋白所具酶蛋白所具 有的酶活性单位为有的酶活性单位为酶酶 的比活性的比活性。 第四节第四节 酶的调节酶的调节 一、酶的一、酶的结构调节结构调节 二、酶的二、酶的数量调节数量调节 在生物体内，一组连续的酶在生物体内，一组连续的酶 促反应构成一个促反应构成一个代谢途径代谢途径。 催化一个代谢途径全部反应催化一个代谢途径全部反应 的一组酶称为的一组酶称为多酶体系多酶体系。 关键酶关键酶 l细胞可以通过调节细胞可以通过调节E E1 1的活性来控制整的活性来控制整 个代谢途径的速度。个代谢途径的速度。E E1 1就是这个代谢途就是这个代谢途 径的径的关键酶关键酶（限速酶或调节酶）（限速酶或调节酶

30、），所，所 催化的反应称为催化的反应称为关键反应关键反应。 l机体通过调节关键酶的活性来控制代机体通过调节关键酶的活性来控制代 谢途径速度。谢途径速度。 A B C D E 1E 2E 3 代谢途径代谢途径关键酶关键酶 糖酵解糖酵解己糖激酶、己糖激酶、6-6-磷酸果糖激酶、丙酮酸激酶磷酸果糖激酶、丙酮酸激酶 糖有氧氧化糖有氧氧化丙酮酸脱氢酶系、柠檬酸合成酶、异柠檬酸脱氢酶、丙酮酸脱氢酶系、柠檬酸合成酶、异柠檬酸脱氢酶、-酮戊二酸脱氢系酮戊二酸脱氢系 糖原分解糖原分解糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶 糖原合成糖原合成糖原合成酶糖原合成酶 糖异生糖异生丙酮酸羧化酶、磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶、果糖丙酮酸羧化酶

31、、磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶、果糖1,6-1,6-二磷酸酶、葡萄糖二磷酸酶、葡萄糖-6-6-磷酸酶磷酸酶 脂肪动员脂肪动员激素敏感脂肪酶激素敏感脂肪酶 脂酸合成脂酸合成乙酰乙酰CoACoA羧化酶羧化酶 胆固醇合成胆固醇合成HMG-CoAHMG-CoA还原酶还原酶 主要代谢途径中的关键酶主要代谢途径中的关键酶 a关键酶所催化的反应通常位于代谢途径的上游，或关键酶所催化的反应通常位于代谢途径的上游，或 者是代谢分支上的第一步反应。者是代谢分支上的第一步反应。 a关键酶所催化反应的速度在代谢途径中最慢，控制关键酶所催化反应的速度在代谢途径中最慢，控制 着整个代谢途径的代谢速度。着整个代谢途径的代谢速度。

32、 a关键酶所催化的反应多数是不可逆反应，因此关键关键酶所催化的反应多数是不可逆反应，因此关键 酶的活性除决定代谢速度外还可决定代谢的方向。酶的活性除决定代谢速度外还可决定代谢的方向。 a关键酶的活性可受多种因素调节。关键酶的活性可受多种因素调节。 关键酶的特点关键酶的特点 Y结构调节（快速调节）结构调节（快速调节） Y数量调节（迟缓调节）数量调节（迟缓调节） 酶活性的调节酶活性的调节 c变构调节变构调节 c化学修饰调节化学修饰调节 c酶原激活酶原激活 一、酶的结构调节一、酶的结构调节 酶蛋白合成的调节酶蛋白合成的调节 酶蛋白降解的调节酶蛋白降解的调节 二、酶的数量调节二、酶的数量调节 调节方式

33、调节方式调节物质调节物质酶蛋白变化酶蛋白变化特点及生理意义特点及生理意义 变构调节变构调节变构剂变构剂酶蛋白变构（非共价键变化）酶蛋白变构（非共价键变化） 作用快，可防止产物堆积作用快，可防止产物堆积 和能量浪费和能量浪费 化学修饰调节化学修饰调节激素等激素等酶分子发生共价键变化酶分子发生共价键变化 耗能少，作用快，有放大耗能少，作用快，有放大 效应，可满足应激效应，可满足应激 酶数量调节酶数量调节 诱导剂诱导剂 阻抑剂阻抑剂 酶蛋白量改变酶蛋白量改变 耗能多，调节效应出现慢耗能多，调节效应出现慢 但维持长久，除去调但维持长久，除去调 节物质后仍保持调节节物质后仍保持调节 效应一段时间效应一段

34、时间 几种酶活性调节方式的比较几种酶活性调节方式的比较 第五节第五节 酶的命名和分类酶的命名和分类 一、酶的命名一、酶的命名 二、二、国际系统分类法国际系统分类法 习惯命名法习惯命名法 系统命名法系统命名法 一、酶的命名一、酶的命名 习惯名称习惯名称系统名称系统名称催化反应催化反应 己糖激酶己糖激酶ATP：己糖磷酸基转移酶：己糖磷酸基转移酶ATP+葡萄糖葡萄糖 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖+ADP 乳酸乳酸 脱氢酶脱氢酶 L-乳酸：乳酸：NAD+氧化还原酶氧化还原酶L-乳酸乳酸+ NAD+ 丙酮酸丙酮酸+ NADH+H+ 丙氨酸丙氨酸 转氨酶转氨酶 丙氨酸：丙氨酸： -酮戊二酸氨基转移酶酮戊二酸氨

35、基转移酶丙氨酸丙氨酸+ -酮戊二酸酮戊二酸 谷氨酸谷氨酸+丙酮酸丙酮酸 酶的命名法举例酶的命名法举例 1.1.氧化还原酶类氧化还原酶类 2.2.转移酶类转移酶类 3.3.水解酶类水解酶类 4.4.裂解酶类裂解酶类 5.5.异构酶类异构酶类 6.6.合成酶类合成酶类 二、国际系统分类法二、国际系统分类法 EC （国际）酶学委员会缩写号（国际）酶学委员会缩写号 1. 第一类，氧化还原酶类第一类，氧化还原酶类 1. 第一亚类，作用于底物的第一亚类，作用于底物的CHOH基基 1. 第一亚第一亚-亚类，以亚类，以NAD+为受氢体为受氢体 27. 亚亚-亚类的顺序号亚类的顺序号 乳酸：乳酸：NADNAD+

36、 +氧化还原酶为氧化还原酶为EC1.1.1.27EC1.1.1.27如如 第六节第六节 酶与医学的关系酶与医学的关系 一、酶与疾病发生的关系一、酶与疾病发生的关系 二、酶在疾病诊断中的应用二、酶在疾病诊断中的应用 三、酶在疾病治疗中的应用三、酶在疾病治疗中的应用 酶异常大致疾病酶异常大致疾病 疾病导致酶异常疾病导致酶异常 一、酶与疾病发生的关系一、酶与疾病发生的关系 二、酶在疾病诊断中的应用二、酶在疾病诊断中的应用 n诊断指标诊断指标 n诊断工具诊断工具 诊断指标诊断指标 u血浆功能酶血浆功能酶 u外分泌酶外分泌酶 u细胞酶细胞酶 诊断工具诊断工具 酶法分析酶法分析即酶偶联即酶偶联 测定法，是

37、利用酶作为测定法，是利用酶作为 分析试剂，对一些酶的分析试剂，对一些酶的 活性、底物浓度、激活活性、底物浓度、激活 剂、抑制剂等进行定量剂、抑制剂等进行定量 分析的一种方法。分析的一种方法。 酶法分析的酶法分析的原理原理 酶法分析的酶法分析的原理是原理是利用一利用一 些酶（称些酶（称指示酶指示酶）的底物或产）的底物或产 物可直接、简便地检测的特点，物可直接、简便地检测的特点， 将该酶偶联到待测的酶促反应将该酶偶联到待测的酶促反应 体系中，将本来不易直接测定体系中，将本来不易直接测定 的反应体系，转化为可以直接的反应体系，转化为可以直接 监测的反应体系。监测的反应体系。 苹果酸脱氢酶作为指示剂苹

38、果酸脱氢酶作为指示剂 的反应体系的反应体系 天冬氨酸天冬氨酸 草酰乙酸草酰乙酸 苹果酸苹果酸 -酮戊二酸酮戊二酸 谷氨酸谷氨酸 NADH+H+ NAD+ 天冬氨酸氨基转移酶天冬氨酸氨基转移酶 苹果酸脱氢酶苹果酸脱氢酶 消化酶类消化酶类 抗炎清创酶类抗炎清创酶类 抗栓酶类抗栓酶类 抗氧化酶类抗氧化酶类 抗肿瘤生长的酶类抗肿瘤生长的酶类 三、酶在疾病治疗中的应用三、酶在疾病治疗中的应用 活化分子活化分子 在一个化学反应体系中，在一个化学反应体系中， 只有那些含能量较高，已达到只有那些含能量较高，已达到 或超过某一能量的分子才能越或超过某一能量的分子才能越 过化学反应的能阈参加反应，过化学反应的能阈

39、参加反应， 这种分子称为这种分子称为活化分子活化分子。 分子从分子从 常态转变为常态转变为 容易发生化容易发生化 学反应的活学反应的活 跃状态所需跃状态所需 要的能量称要的能量称 为为活化能活化能。 活化能活化能 酶催化反应酶催化反应 催化能催化能 初态初态 终态终态 活化阈能活化阈能 非催化反应非催化反应 活化能活化能 一般催化剂一般催化剂 催化反应活化能催化反应活化能 活化过程活化过程 自自 由由 能能 S E ES P 酶的中间产物学说示意图酶的中间产物学说示意图 酶的作用机理图解酶的作用机理图解 酶催化反应的高度特异性酶催化反应的高度特异性 与一般催化剂不同，与一般催化剂不同， 酶对所

40、催化反应的底物和酶对所催化反应的底物和 反应类型具有选择性，这反应类型具有选择性，这 种现象称为种现象称为酶的特异性酶的特异性。 酶催化反应高度特异性的分类酶催化反应高度特异性的分类 绝对特异性绝对特异性 相对特异性相对特异性 立体异构特异性立体异构特异性 绝对特异性绝对特异性 一种酶仅作用于一一种酶仅作用于一 种底物催化一种化学反种底物催化一种化学反 应，称为应，称为绝对特异性。绝对特异性。 绝对特异性绝对特异性 NHNH2 2 H H2 2O O C CO COO CO2 22NH2NH3 3 尿素酶尿素酶 NHNH2 2 尿素尿素 NHNH2 2 H H2 2O O C CO O 不反应

41、不反应 尿素酶尿素酶 NH-CHNH-CH3 3 甲基尿素甲基尿素 相对特异性相对特异性 一种酶可作用于一种酶可作用于 一类化合物或一种化一类化合物或一种化 学键，这种特异性称学键，这种特异性称 为为相对特异性。相对特异性。 相对特异性相对特异性 果糖果糖葡萄糖葡萄糖 果糖果糖 葡萄糖葡萄糖 蔗糖酶蔗糖酶 蔗糖蔗糖 果糖果糖葡萄糖葡萄糖半乳糖半乳糖 果糖果糖 葡萄糖葡萄糖半乳糖半乳糖 棉子糖棉子糖 密二糖密二糖 蔗糖酶蔗糖酶 立体异构特异性立体异构特异性 一种酶仅作用于立体一种酶仅作用于立体 异构体中的一种，而对另异构体中的一种，而对另 一种则无作用，酶对立体一种则无作用，酶对立体 异构物的这

42、种选择性称为异构物的这种选择性称为 立体异构特异性。立体异构特异性。 COOH COOH | | C=O + NADH + H+ HO-C-H + NAD+ | | CH3 CH3 丙酮酸丙酮酸 L-L-乳酸乳酸 HC-COOH HO-CH-COOH + H2O | HOOC-CH CH2COOH 延胡索酸延胡索酸 L-L-苹果酸苹果酸 乳酸脱氢酶乳酸脱氢酶 延胡索酸酶延胡索酸酶 （反式丁烯二酸）（反式丁烯二酸） 立体异构特异性立体异构特异性 当反应速度为最大反应速度一半时当反应速度为最大反应速度一半时 Km S K Km m值等于酶促反应速度为最大反应值等于酶促反应速度为最大反应 速度一半时

43、的底物浓度，单位是速度一半时的底物浓度，单位是mol/Lmol/L。 2 Km + S Vmax VmaxS （ K 1 + K+2 ） K+1 Km = e K K+1 +1表示 表示E E与与S S结合生成结合生成ESES的趋势的趋势 e（K K 1 1 + K + K+2 +2） ）表示表示ESES解离的趋势解离的趋势 MK Km m 愈大， 愈大， E E与与S S亲和力愈小亲和力愈小 MK Km m 愈小， 愈小， E E与与S S亲和力愈大亲和力愈大 K Km m最小者是对酶亲和力最大的底物，最小者是对酶亲和力最大的底物， 一般称为一般称为天然底物天然底物或或最适底物最适底物。 如

44、要求反应速度达到如要求反应速度达到V Vm m的的 99%99%，其底物浓度为，其底物浓度为 99%=100%S /（Km + S） 99%Km+99%S= 100% S S =99 Km V= Vmax 10Km /（Km + 10Km ） V/ Vmax = 10Km /（Km + 10Km ）=0.91 如已知底物浓度如已知底物浓度S=10KS=10Km m， 则此时反应速度与则此时反应速度与V Vmax max之比 之比 为为 酶的转换数酶的转换数 酶的转换数又称催化常酶的转换数又称催化常 数即酶数即酶- -底物复合物分解生成底物复合物分解生成 产物的速度常数产物的速度常数K+2 。

45、K+2 = Vmax/ E E 酶转换数的物理意义酶转换数的物理意义 l转换数是当酶被底物饱和时，转换数是当酶被底物饱和时， 一个酶分子每秒钟催化反应的底一个酶分子每秒钟催化反应的底 物的分子数。物的分子数。 l反应酶催化效率的物理量，数反应酶催化效率的物理量，数 值越大表示酶的催化效率越高。值越大表示酶的催化效率越高。 ClCH=CH-AsCl2 + HS HS E E S S As ClCH=CH-+ 2HCl 路易士毒气路易士毒气 巯基酶巯基酶 失活的酶分子失活的酶分子 CH2SH CHSH + CH2OH SH SH E 二巯基丙醇二巯基丙醇 失活的酶分子失活的酶分子 复活的酶复活的酶

46、 E S S Hg CH2S Hg + CHS CH2OH + Hg2+ SH SH E 巯基酶巯基酶 汞离子汞离子 失活的酶分子失活的酶分子 E S S Hg 巯基酶抑制剂巯基酶抑制剂 有机磷杀虫剂有机磷杀虫剂 胆碱酯酶（活）胆碱酯酶（活） 磷酰化胆碱酯酶（失活）磷酰化胆碱酯酶（失活） OR O=PX + HO-Ser-E OR OR O=PO Ser-E + HX OR 有机磷杀虫剂有机磷杀虫剂 乙酰胆碱乙酰胆碱 + H2O 胆碱胆碱 + 乙酸乙酸 胆碱酯酶胆碱酯酶 胆碱乙酰化酶胆碱乙酰化酶 解磷定解磷定 + 被有机磷抑制的酶被有机磷抑制的酶 解磷定解磷定-有机磷复合物有机磷复合物 + 恢

47、复活性的酶恢复活性的酶 丝氨酸酶抑制剂丝氨酸酶抑制剂 有些抑制剂与底物结构相有些抑制剂与底物结构相 似，能同底物竞争酶的活性中似，能同底物竞争酶的活性中 心，酶若与此类抑制剂结合就心，酶若与此类抑制剂结合就 不能再与底物结合，从而抑制不能再与底物结合，从而抑制 酶对底物的催化作用。此类抑酶对底物的催化作用。此类抑 制剂称为制剂称为竞争性抑制剂竞争性抑制剂，此种，此种 作用称为作用称为竞争性抑制作用竞争性抑制作用。 竞争性抑制作用竞争性抑制作用 竞争性抑制模式图竞争性抑制模式图 + E + I IE Ki E + S ES E + P Km（1 + + S） VmS I Ki V= I Ki =

48、 （1 + ） + 1 V 1 S Km Vm 1 Vm 竞争性抑制剂、底物和反竞争性抑制剂、底物和反 应速度的动力学关系应速度的动力学关系 米氏方程式米氏方程式 林林-贝氏方程式贝氏方程式 V 1 Vmax 1 S 1 Km 1 0 Km（1+ ） I Ki 1 无抑制剂无抑制剂 有竞争性有竞争性 抑制剂抑制剂 Vm不变，不变，Km增大增大 竞争性抑制图竞争性抑制图 Km Vm （不变）（不变） 1/2Vm Km（增大）（增大） 无抑制剂无抑制剂 有竞争性抑制剂有竞争性抑制剂 S V 竞争性抑制曲线竞争性抑制曲线 I I与与S S结构类似，竞争酶的活性中心；结构类似，竞争酶的活性中心； 竞争

49、性抑制作用的强若，决定于抑制竞争性抑制作用的强若，决定于抑制 剂与底物的相对浓度，即剂与底物的相对浓度，即I/SI/S比率，比率， 以及它们与酶的相对亲和力。以及它们与酶的相对亲和力。 动力学特点：动力学特点：VmaxVmax不变不变，表观，表观KmKm增大增大。 竞争性抑制的特点竞争性抑制的特点 CH2COOH CH2COOH CH2COOH COOH H C COOH HOOC C H 琥珀酸琥珀酸 延胡索酸延胡索酸 琥珀酸脱氢酶琥珀酸脱氢酶 （） 丙二酸丙二酸 丙二酸对琥珀酸脱氢酶的抑制丙二酸对琥珀酸脱氢酶的抑制 丙二酸丙二酸与与琥珀酸琥珀酸竞争琥珀酸脱氢酶竞争琥珀酸脱氢酶 竞争性抑制作

50、用在化学治疗上的应用竞争性抑制作用在化学治疗上的应用 NH2SO2NHR 磺胺类药物磺胺类药物 NH2COOH 对氨基苯甲酸对氨基苯甲酸 二氢叶酸合成酶二氢叶酸合成酶 二氢叶酸二氢叶酸 四氢叶酸四氢叶酸 （） 磺胺类药物的抑菌机制磺胺类药物的抑菌机制 抑制剂不与底物竞争酶的抑制剂不与底物竞争酶的 活性中心，而是与活性中心以活性中心，而是与活性中心以 外的必需基团相结合，使酶的外的必需基团相结合，使酶的 构象改变而失去活性，称为构象改变而失去活性，称为非非 竞争性抑制作用竞争性抑制作用。 非竞争性抑制作用非竞争性抑制作用 非竞争性抑制模式图非竞争性抑制模式图 EI + S SEI ES + I

51、SEI V= 1+ Ki I Vm S Km + S + 1 V =（1+ ） Ki IKm Vm 1 S （1 + ） Ki I1 Vm 非竞争性抑制剂、底物和非竞争性抑制剂、底物和 反应速度的动力学关系反应速度的动力学关系 米氏方程式米氏方程式 林林-贝氏方程式贝氏方程式 1 + Ki I Vm 1 V 1 Vm 1 S 1 Km 0 无抑制剂无抑制剂 有非竞争性抑制剂有非竞争性抑制剂 Km不变，不变， Vm下降下降 非竞争性抑制图非竞争性抑制图 Vm 1/2Vm 1 + Ki I Vm 1/2 1 + Ki I Vm Km（不变）（不变） V S 有非竞争性抑制剂有非竞争性抑制剂 无抑制

52、剂无抑制剂 （下降）（下降） 非竞争性抑制曲线非竞争性抑制曲线 非竞争性抑制的特点非竞争性抑制的特点 非竞争性抑制剂的存在不影响酶与底非竞争性抑制剂的存在不影响酶与底 物的结合，酶与底物的结合不影响酶物的结合，酶与底物的结合不影响酶 与抑制剂的结合，与抑制剂的结合，抑制剂与酶活性中抑制剂与酶活性中 心外的必需基团结合，底物与抑制剂心外的必需基团结合，底物与抑制剂 之间之间无竞争关系无竞争关系。但酶。但酶- -底物底物- -抑制剂抑制剂 (ESI(ESI）不能进一步释放出产物。）不能进一步释放出产物。 抑制程度取决于抑制剂的浓度；抑制程度取决于抑制剂的浓度； 动力学特点：动力学特点：VmaxVm

53、ax降低降低，表观，表观KmKm不变不变。 抑制剂仅与酶抑制剂仅与酶- -底物底物(ES(ES）结合，）结合， 使酶失去催化活性，抑制剂与使酶失去催化活性，抑制剂与ESES结合结合 后减弱了后减弱了ESES解离成解离成E E和和P P的趋势，更加的趋势，更加 有利于底物和酶的结合，这种现象恰有利于底物和酶的结合，这种现象恰 好与竞争性抑制相反，故称为好与竞争性抑制相反，故称为反竞争反竞争 性抑制作用性抑制作用。如。如KmKm值有改变（增大或值有改变（增大或 减小），则称为减小），则称为混合性抑制混合性抑制（竞争性（竞争性 与反竞争性的混合）。与反竞争性的混合）。 反竞争性抑制作用反竞争性抑制作

54、用 反竞争性抑制模式图反竞争性抑制模式图 E + S + I ES + I ESI Ki + （1+ ） Ki I Km S （1+ ） Ki I Vm S V = 1Km Vm 1 （1 + ） Ki I1 VmS + V = 反竞争性抑制剂、底物和反竞争性抑制剂、底物和 反应速度的动力学关系反应速度的动力学关系 米氏方程式米氏方程式 林林-贝氏方程式贝氏方程式 1 Km 1 S 1 Vm 0 1 V （1 + ） Ki I 1 Vm 有反竞争性抑制剂有反竞争性抑制剂 无抑制剂无抑制剂 （1 + ） Ki I Km 1 Km 和和Vm均降低均降低 反竞争性抑制图反竞争性抑制图 反竞争性抑制特

55、点反竞争性抑制特点 抑制剂只与酶底物复合抑制剂只与酶底物复合 物结合；物结合； 抑制程度取决与抑制剂的抑制程度取决与抑制剂的 浓度及浓度及底物的浓度底物的浓度； 动力学特点：动力学特点：VmaxVmax降低降低， 表观表观KmKm降低降低。 C必需激活剂必需激活剂是酶活性表现是酶活性表现 所不可缺少的，若无必需激所不可缺少的，若无必需激 活剂存在，将测不到酶的活活剂存在，将测不到酶的活 性。性。 C非必需激活剂非必需激活剂又称又称酶的激酶的激 动剂动剂，当其存在时酶的活性，当其存在时酶的活性 提高，若无非必需激活剂存提高，若无非必需激活剂存 在，酶仍表现一定的活性。在，酶仍表现一定的活性。 一

56、定的小分子化合物能与酶分子活性中心一定的小分子化合物能与酶分子活性中心 以外的某一部位以非共价键特异结合，引起以外的某一部位以非共价键特异结合，引起 酶蛋白分子构象变化，从而改变酶的活性。酶蛋白分子构象变化，从而改变酶的活性。 这种调节称为酶的这种调节称为酶的变构调节变构调节或或别位调节别位调节。 能通过变构调节改变活性的酶称为能通过变构调节改变活性的酶称为变构酶变构酶。 能对变构酶进行变构调节的物质称为能对变构酶进行变构调节的物质称为变构变构 效应剂效应剂，简称，简称变构剂变构剂。 引起酶活性增加则称为引起酶活性增加则称为变构激活剂变构激活剂。 引起酶活性降低则称为引起酶活性降低则称为变构抑制剂变构抑制剂。 变构调节变构调节 一些代谢途径中的变构酶及其变构剂一些代谢途径中的变构酶及其变构剂 代谢途径代谢途径变构酶变构酶变构激活剂变构激活剂变构抑制剂变构抑制剂 糖酵解途径糖酵解途径己糖激酶己糖激酶6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1AMP、ADP柠檬酸、柠檬酸、ATP 丙酮酸激酶丙酮酸激酶1，6-二磷酸果糖二磷酸果糖ATP、乙酰、乙酰CoA 三羧酸循环三羧酸循环柠檬酸合酶柠檬酸合酶ADP