课件第四章酶

1、第第 四四 章章 酶化学（酶化学（EnzymeEnzyme) )一、学习目的、要求及重难点一、学习目的、要求及重难点1. 1. 酶的酶的概念及发展分类及命名概念及发展分类及命名 5.5.酶作用的机制酶作用的机制2.2.酶催化作用的特点酶催化作用的特点 6.6.酶促反应的速度及其影响因素酶促反应的速度及其影响因素3.3.酶的化学组成酶的化学组成 7.7.酶的分离纯化与酶活力测定酶的分离纯化与酶活力测定4.4.酶结构与其生物活性的关系酶结构与其生物活性的关系 重点：重点：1.1.酶的种类及催化特点酶的种类及催化特点 4.4.酶作用的机制酶作用的机制 2.2.酶的化学组成酶的化学组成 5.5.酶促反

2、应的速度及其影响因素酶促反应的速度及其影响因素3.3.酶结构与其生物活性的关系酶结构与其生物活性的关系 6.6.酶的分离纯化与酶活力测定酶的分离纯化与酶活力测定难点：难点：1.1.酶作用的机制酶作用的机制 3.3.抑制剂对酶反应的影响抑制剂对酶反应的影响2.2.底物浓度对酶促反应速度影响底物浓度对酶促反应速度影响 4.4.酶活力测定酶活力测定二、本章课堂讲授内容二、本章课堂讲授内容三、本章自学内容三、本章自学内容酶的化学本质及组成酶的化学本质及组成酶的专一性酶的专一性酶分子结构与其生物活性的关系酶分子结构与其生物活性的关系酶作用的机制酶作用的机制酶促反应动力学酶促反应动力学影响酶促反应速度的因

3、素影响酶促反应速度的因素酶活力测定酶活力测定酶学导言酶学导言酶的命名与分类酶的命名与分类酶的化学本质及鉴定酶的化学本质及鉴定酶的分离纯化酶的分离纯化四、本章专题讲座及讨论题目四、本章专题讲座及讨论题目讨论专题讨论专题1：酶的发现及酶概念发展：酶的发现及酶概念发展（1）酶的概念及发展（）酶的概念及发展（2）酶与化学催化剂的相同点）酶与化学催化剂的相同点讨论专题讨论专题2：酶催化作用的特点：酶催化作用的特点讨论专题讨论专题3：酶的命名与分类：酶的命名与分类（1）习惯命名法与系统命名法的要点（）习惯命名法与系统命名法的要点（2）酶的分类及各类酶）酶的分类及各类酶的特点的特点讨论专题讨论专题4：酶的多

4、样性：酶的多样性（1）多酶复合体及特点（）多酶复合体及特点（2）同工酶的组成、性质及特点）同工酶的组成、性质及特点（3）核酶的结构特点及生物学意义）核酶的结构特点及生物学意义讨论专题讨论专题5：人工酶（人工酶的发展、类型及应用前景）：人工酶（人工酶的发展、类型及应用前景）讨论专题讨论专题6：固定化酶（酶的固定化方法及固定化酶的特点）：固定化酶（酶的固定化方法及固定化酶的特点）讨论专题讨论专题7：酶的化学本质的鉴定（原理及方法）：酶的化学本质的鉴定（原理及方法）讨论专题讨论专题8：酶的分离纯化（酶的分离纯化基本原则、基本操：酶的分离纯化（酶的分离纯化基本原则、基本操作程序及酶的制剂形式）作程序及

5、酶的制剂形式）简单蛋白酶简单蛋白酶：脲酶、蛋白酶、核糖核酸酶等：脲酶、蛋白酶、核糖核酸酶等（单成份酶单成份酶）结合蛋白酶结合蛋白酶（双成份酶双成份酶）酶酶 酶蛋白酶蛋白（apoenzymeapoenzyme） 辅因子辅因子（cofacter)cofacter)辅酶辅酶（coenzyme)coenzyme)辅基辅基(prosthetic group)(prosthetic group)一一. .酶的化学组成酶的化学组成全酶全酶(holoenzyme(holoenzyme）= = 酶蛋白酶蛋白 + + 辅因子辅因子第一节、酶的化学组成第一节、酶的化学组成二二. .酶的辅因子酶的辅因子酶的辅因子是酶

6、的对热稳定的非蛋白小分子物质部酶的辅因子是酶的对热稳定的非蛋白小分子物质部分，其主要作用是作为电子、原子或某些基团的载分，其主要作用是作为电子、原子或某些基团的载体参与反应并促进整个催化过程。体参与反应并促进整个催化过程。(1)(1)传递电子体：传递电子体：如如 卟啉铁、铁硫簇；卟啉铁、铁硫簇；(2)(2)传递氢（递氢体）：传递氢（递氢体）：如如 FMN/FADFMN/FAD、NAD/NADPNAD/NADP、 CoQCoQ、硫辛酸；、硫辛酸；(3)(3)传递酰基体：传递酰基体：如如 CoACoA、TPPTPP、硫辛酸；、硫辛酸；(4)(4)传递一碳基团：传递一碳基团：如如 四氢叶酸；四氢叶酸

7、；(5)(5)传递磷酸基：传递磷酸基：如如 ATPATP，GTPGTP；(6)(6)其它作用：其它作用： 转氨基，如转氨基，如 V VB6 B6 ；传递；传递COCO2 2， 如如 生物素。生物素。第二节第二节. .酶的专一性酶的专一性一一. .绝对专一性绝对专一性有些酶只作用于一种底物，催化一个反应，有些酶只作用于一种底物，催化一个反应， 而不作而不作用于任何其它物质。用于任何其它物质。如：脲酶、过氧化氢酶等如：脲酶、过氧化氢酶等二二. .相对专一性相对专一性这类酶对结构相近的一类底物都有作用。这类酶对结构相近的一类底物都有作用。簇（基团）专一性：如内肽酶，核酸内切酶簇（基团）专一性：如内肽

8、酶，核酸内切酶键专一性：如外肽酶，核酸外切酶键专一性：如外肽酶，核酸外切酶三三. .立体异构专一性立体异构专一性只对只对立体异构体中的一种起作用立体异构体中的一种起作用旋光异构专一性：如氨基酸氧化酶旋光异构专一性：如氨基酸氧化酶几何异构专一性：如延胡索酸水合酶几何异构专一性：如延胡索酸水合酶构象异构专一性：构象异构专一性：如如醇脱氢酶，醇脱氢酶，A A型脱氢酶，作用于型脱氢酶，作用于R RH H磷酸甘油脱氢酶，磷酸甘油脱氢酶，B B型脱氢酶型脱氢酶, ,作用于作用于S SHH构型构型构象构象立体立体异构异构第三节第三节 酶分子结构与其生物活性的关系酶分子结构与其生物活性的关系根据结构不同酶可分

9、为根据结构不同酶可分为单体酶单体酶：只有单一的三级结构蛋白质构成。：只有单一的三级结构蛋白质构成。寡聚酶寡聚酶：由多个（两个以上）具有三级结构的亚：由多个（两个以上）具有三级结构的亚基聚合而成。基聚合而成。多酶复合体多酶复合体：由几个功能相关的酶嵌合而成的复：由几个功能相关的酶嵌合而成的复合体。合体。一一. .酶分子的必需基团酶分子的必需基团酶表现催化活性不可缺少的基团。酶表现催化活性不可缺少的基团。亲核性基团亲核性基团：丝氨酸：丝氨酸/ /苏氨酸苏氨酸- -羟基，羟基，半胱氨酸半胱氨酸- -巯基巯基, ,组氨酸组氨酸- -咪唑基咪唑基, ,赖氨酸赖氨酸- -氨基氨基酸碱性基团酸碱性基团：天冬

10、氨酸：天冬氨酸/ /谷氨酸谷氨酸- -羧基，羧基，赖氨酸赖氨酸- -氨基，酪氨酸氨基，酪氨酸- -酚羟基，酚羟基， 组氨酸组氨酸- -咪唑基。咪唑基。疏水基团疏水基团: :Leu,Ile,Val,Phe,TrpLeu,Ile,Val,Phe,TrpSer/ThrSer/Thr-OHOHCysCys-SHSHLys-Lys-NH-NH2 2Asp/Glu-COOHAsp/Glu-COOHHisHisTyrTyr-OH-OHNNHNHLys-Lys-NH-NH2 2NNHNHHisHis二二. .活性中心活性中心活性中心：酶分子中直接和底物结合活性中心：酶分子中直接和底物结合并起催化反应的空间局限

11、（部位）。并起催化反应的空间局限（部位）。l结合部位决定酶的结合部位决定酶的专一性，专一性，氨基酸侧链氨基酸侧链未折叠蛋白质未折叠蛋白质结合部位结合部位折叠蛋白质折叠蛋白质氢键氢键盐键盐键底物底物底物与酶的结合部位结合底物与酶的结合部位结合催化部位催化部位(Catalytic (Catalytic site): site): 酶分子酶分子中促使底物发中促使底物发生化学变化的生化学变化的部位称为催化部位称为催化部位。部位。l催化部位决定催化部位决定酶所催化反应酶所催化反应的性质。的性质。胰酶催化部位的催化作用胰酶催化部位的催化作用Asp-COOAsp-COO- -189简单简单蛋白酶蛋白酶结合结

12、合蛋白酶蛋白酶酶酶酶蛋白酶蛋白辅因子辅因子辅酶辅酶辅基辅基活性中性活性中性结合部位结合部位催化部位催化部位结合部位结合部位催化部位催化部位结合部位结合部位催化部位催化部位决定酶的决定酶的专一性专一性决定酶所催化决定酶所催化反应的性质反应的性质酶分子组成与结构的关系酶分子组成与结构的关系三三. . 酶高级结构与活性的关系酶高级结构与活性的关系（一）活性中心与活性直接相关（一）活性中心与活性直接相关胰蛋白酶的空间结构（活性中心）胰蛋白酶的空间结构（活性中心）蛋白质蛋白质结合部位结合部位催化部位催化部位水结合部位水结合部位盐键盐键（二）聚合与解聚（二）聚合与解聚四级结构与酶的活性的关系四级结构与酶的

13、活性的关系1.1.聚合与解聚时均有活性聚合与解聚时均有活性如：天冬氨酸转氨甲酰酶，催化的是天冬氨酸与如：天冬氨酸转氨甲酰酶，催化的是天冬氨酸与氨甲酰磷酸结合，由两个催化亚基和一个调节亚氨甲酰磷酸结合，由两个催化亚基和一个调节亚基组成，每个催化亚基都有一个活性中心基组成，每个催化亚基都有一个活性中心2.2.聚合时有活性，解聚时无活性聚合时有活性，解聚时无活性3.3.解聚时有活性，聚合时无活性解聚时有活性，聚合时无活性如：如：cAMPcAMP依赖性蛋白激酶（四聚体，两个催化亚依赖性蛋白激酶（四聚体，两个催化亚基，两个调节亚基）基，两个调节亚基）如：乳酸脱氢酶如：乳酸脱氢酶四个亚基四个亚基四四. .

14、酶原和酶原的激活酶原和酶原的激活不可逆共价修饰不可逆共价修饰1.1.酶原酶原没有活性的酶的前体。没有活性的酶的前体。2.2.酶原的激活酶原的激活酶原在一定条件下经适当的物质作用可转变成有酶原在一定条件下经适当的物质作用可转变成有活性的酶。酶原转变成酶的过程称为酶原的激活。活性的酶。酶原转变成酶的过程称为酶原的激活。3.3.本质本质酶原的激活实质上是酶活性部位形成或暴露的过程。酶原的激活实质上是酶活性部位形成或暴露的过程。图中的标号模仿胰凝乳蛋白酶图中的标号模仿胰凝乳蛋白酶调节酶调节酶（一）聚合解聚调节酶（一）聚合解聚调节酶调节酶都是寡聚酶有的酶活性通过酶的各个调节酶都是寡聚酶有的酶活性通过酶的

15、各个亚基的聚合和解聚来调节亚基的聚合和解聚来调节cAMPcAMP依赖依赖性蛋白激酶性蛋白激酶调节亚基调节亚基催化亚基催化亚基无活性无活性阻止底物阻止底物活性中心活性中心有活性有活性（二）（二）. .共价修饰酶共价修饰酶1 1、磷酸化与脱磷酸化、磷酸化与脱磷酸化如：羟基的磷酸化如：羟基的磷酸化磷酸化酶磷酸化酶b b （无活性）（无活性） 磷酸化酶磷酸化酶aPaP（有活性）（有活性）2 2、乙酰化、乙酰化 如：氨基的乙酰化如：氨基的乙酰化 3 3、酯化、酯化如：丝氨酸，苏氨酸羟基的酯化如：丝氨酸，苏氨酸羟基的酯化4 4、巯基氧化、巯基氧化如：巯基氧化形成二硫键如：巯基氧化形成二硫键别构酶别构酶(A

16、llosteric enzyme)(Allosteric enzyme)1.1.别构酶别构酶(Allosteric enzyme)(Allosteric enzyme)的特点的特点1 1）. .组成：一般是寡聚酶，由多亚基组成组成：一般是寡聚酶，由多亚基组成2 2）. .部位：包括活性中心和调节（别构）中心部位：包括活性中心和调节（别构）中心3 3）. .别构剂：为小分子（别构剂：为小分子（ATP,AMP,cAMP)ATP,AMP,cAMP)，常为底物，常为底物或产物或产物4 4）. .具有别构效应：指酶和一个配体（底物，调节物）具有别构效应：指酶和一个配体（底物，调节物）结合结合 后可以影响

17、酶和另一个配体（底物）的结合能力后可以影响酶和另一个配体（底物）的结合能力5 5）. .具有协同效应：有正协同效应（为具有协同效应：有正协同效应（为S S型曲线）和型曲线）和负协同效应负协同效应6 6）. .动力学特点：不符合米曼方程双曲线动力学特点：不符合米曼方程双曲线3.3.别构酶与非调节酶动力学曲线的比较别构酶与非调节酶动力学曲线的比较12341.1.非别构酶非别构酶2.2.正协同正协同3.3.无协同无协同4.4.负协同负协同2.2.别构酶的调节机制别构酶的调节机制 酶分子中存在着一些可以与其他分子发生某酶分子中存在着一些可以与其他分子发生某种程度的结合的部位，从而引起酶分子空间构种程度

18、的结合的部位，从而引起酶分子空间构象的变化，对酶起激活或抑制作用象的变化，对酶起激活或抑制作用自自由由能能反应进程反应进程产物产物反应物反应物IIIIIII I： 酶催化反应活化能酶催化反应活化能IIII： 化学催化剂反应活化能化学催化剂反应活化能IIIIII：无催化反应活化能：无催化反应活化能一一. .酶催化作用与反应活化能酶催化作用与反应活化能第四节、酶作用的机制第四节、酶作用的机制二二. .酶催化作用的中间产（络合）物学说酶催化作用的中间产（络合）物学说三三. . 使酶具有高效性的机制使酶具有高效性的机制1.1.临近定向效应临近定向效应l在酶促反应中，底物分子结合到酶的活性中心，一在酶促

19、反应中，底物分子结合到酶的活性中心，一方面底物在酶活性中心的有效浓度大大增加，有利方面底物在酶活性中心的有效浓度大大增加，有利于提高反应速度；于提高反应速度；l另一方面，由于活性中心的立体结构和相关基团的另一方面，由于活性中心的立体结构和相关基团的诱导和定向作用，使底物分子中参与反应的基团相诱导和定向作用，使底物分子中参与反应的基团相互接近，并被严格定向定位，使酶促反应具有高效互接近，并被严格定向定位，使酶促反应具有高效率和专一性特点率和专一性特点. .2.2.“张力张力”和和“形变形变” 底物与酶结合诱导酶的分子构象变化，变化的酶分子底物与酶结合诱导酶的分子构象变化，变化的酶分子又使底物分子

20、的敏感键产生又使底物分子的敏感键产生“张力张力”甚至甚至“形变形变” ，从而促使酶底物中间产物进入过渡态。从而促使酶底物中间产物进入过渡态。3.3.酸碱催化酸碱催化l酸酸- -碱催化可分为狭义的酸碱催化可分为狭义的酸- -碱催化和广义的酸碱催化和广义的酸- -碱催化。酶碱催化。酶参与的酸参与的酸- -碱催化反应一般都是广义的酸碱催化方式。碱催化反应一般都是广义的酸碱催化方式。l广义酸碱催化是指通过质子酸提供部分质子广义酸碱催化是指通过质子酸提供部分质子, ,或是通过质或是通过质子碱接受部分质子的作用，达到降低反应活化能的过程。子碱接受部分质子的作用，达到降低反应活化能的过程。l酶活性部位上的某

21、些基团可以作为良好的质子供体或受体对酶活性部位上的某些基团可以作为良好的质子供体或受体对底物进行酸碱催化。底物进行酸碱催化。His His 残基的咪唑基是酶的酸碱催化作用中最活泼的一残基的咪唑基是酶的酸碱催化作用中最活泼的一个催化功能团。个催化功能团。4.4.共价催化共价催化l催化剂通过与底物形成催化剂通过与底物形成反应活性很高的共价过渡反应活性很高的共价过渡产物，使反应活化能降低，产物，使反应活化能降低，从而提高反应速度的过程，从而提高反应速度的过程，称为共价催化。称为共价催化。l酶中参与共价催化的基酶中参与共价催化的基团主要包括团主要包括 His His 的咪唑的咪唑基，基，Cys-SH

22、, Ser -Cys-SH , Ser -OH,Lys-OH,Lys-NH-NH2 2。l某些辅酶，如焦磷酸硫某些辅酶，如焦磷酸硫胺素和磷酸吡哆醛等也可胺素和磷酸吡哆醛等也可以参与共价催化作用。以参与共价催化作用。酶催化酶催化1.6-1.6-二磷酸果糖反应二磷酸果糖反应反应中酶底物形成席夫碱反应中酶底物形成席夫碱Lys-Lys-NH-NH2 2形成的席夫碱形成的席夫碱四四. .酶专一性的机制酶专一性的机制认为整个酶分子的天然构象是具有刚性结构认为整个酶分子的天然构象是具有刚性结构的，酶表面具有特定的形状。酶与底物的结的，酶表面具有特定的形状。酶与底物的结合如同一把钥匙对一把锁一样合如同一把钥匙

23、对一把锁一样1.1.锁钥假说锁钥假说(lock and key hypothesis)(lock and key hypothesis)该学说认为酶表面并没有一种与底物互补的固该学说认为酶表面并没有一种与底物互补的固定形状，而只是由于底物的诱导才形成了互补定形状，而只是由于底物的诱导才形成了互补形状形状. .3.3.诱导契合假说（诱导契合假说（inducedinducedfit hypothesis)fit hypothesis)活性中心活性中心2.2.三点附着（结合）学三点附着（结合）学说说第五节、酶促反应动力学第五节、酶促反应动力学在低底物浓度时在低底物浓度时, , 反应速度反应速度与底物

24、浓度成正比，表现为与底物浓度成正比，表现为一级反应特征一级反应特征。n当底物浓度达到一定值时，当底物浓度达到一定值时，底物浓度增加，反应速度增底物浓度增加，反应速度增加，表现为加，表现为混合级反应特征混合级反应特征n当底物浓度，几乎所有的酶当底物浓度，几乎所有的酶都与底物结合后，反应速度都与底物结合后，反应速度达到最大值（达到最大值（V Vmaxmax），此时），此时再增加底物浓度，反应速度再增加底物浓度，反应速度不再增加，表现为不再增加，表现为零级反应零级反应。一一.米氏方程米氏方程（一）（一）. .底物浓度对酶促反应速度影响底物浓度对酶促反应速度影响19131913年，德国化学家年，德国化

25、学家MichaelisMichaelis和和MentenMenten根根据据中间产物学说中间产物学说对酶促反映的动力学进行研对酶促反映的动力学进行研究，推导出了表示整个反应中底物浓度和反究，推导出了表示整个反应中底物浓度和反应速度关系的著名公式，称为应速度关系的著名公式，称为米氏方程米氏方程。K Km m 米氏常数米氏常数V Vmax max 最大反应速度最大反应速度（二）米氏方程的推导（二）米氏方程的推导（二）（二）. . 判断酶的最适底物判断酶的最适底物KmKm最小的底物与酶的亲和力最大最小的底物与酶的亲和力最大计算一定速度下的底物浓度计算一定速度下的底物浓度V= 80% Vmax V=

26、80% Vmax 时，时， S =S =？ 由：由： 0.8Km + 0.8S= 0.8Km + 0.8S= S S, , 0.8 Km = 0.2S,S =4 Km 0.8 Km = 0.2S,S =4 Km 又又: V= 99% Vmax: V= 99% Vmax，SS = 99 Km= 99 Km5.5.了解酶的底物在体内的浓度水平了解酶的底物在体内的浓度水平Km SKm S6.6.判断反应的方向判断反应的方向KmKm最小的反应最小的反应7.7.判断抑制作用的类型判断抑制作用的类型1 1 K Km 1 1m 1 1 = = + + V V V Vmax S max S V Vmaxmax

27、三三. .米氏常数（米氏常数（KmKm）的的测定测定1/V1/V 1/S1/S作图作图斜率斜率=-=-KmKm 3.Hanes3.Hanes作图作图1 1 K Km 1 1m 1 1 = = + + V V V Vmax S max S V VmaxmaxS/V S S/V S 四四. .双底物反应双底物反应A AQ QP PB BEQEQEAB-EPQEAB-EPQE EEAEAE EA + B P + QA + B P + QE E（一）（一）. .顺次反应顺次反应顺次反应：所有的底物都必须在反应前顺次反应：所有的底物都必须在反应前以及产物释放之前与酶结合的反应以及产物释放之前与酶结合的反

28、应1.1.有序顺次反应有序顺次反应A,BA,B与酶的结合是有顺次的，不是随机的，与酶的结合是有顺次的，不是随机的，A A不与酶结合，则不与酶结合，则B B不能与酶结合不能与酶结合P PB BB BA AEBEBEAEAQ QE EP PQ QA AE EEPEPEQEQEAB-EPQEAB-EPQ2.2.随机顺次反应随机顺次反应（二）（二）. .乒乓反应乒乓反应A AQ QB BP PFB-EQFB-EQF FE EEA-FPEA-FPE EA A，B B哪个先与酶结合无关，哪个先与酶结合无关，P P，Q Q哪个先释放也不重要哪个先释放也不重要在所有底物加入之前，一种产物被释放的基在所有底物加

29、入之前，一种产物被释放的基团转移反应称团转移反应称乒乓反应乒乓反应第六节第六节 影响酶促反应速度的因素影响酶促反应速度的因素一一. .温度对酶反应的影响温度对酶反应的影响n一方面是温度升高一方面是温度升高, ,酶促反应速度加快。酶促反应速度加快。n另一方面另一方面, ,温度升高温度升高, ,酶的高级结构将发生酶的高级结构将发生变化或变性，导致酶变化或变性，导致酶活性降低甚至丧失。活性降低甚至丧失。 n因此大多数酶都有因此大多数酶都有一个一个最适温度最适温度。 在在最适温度条件下最适温度条件下, ,反反应速度最大。应速度最大。二二.pH.pH对酶反应的影响对酶反应的影响n在一定的在一定的pHpH

30、下下, , 酶具酶具有最大的催有最大的催化活性化活性, ,通通常称此常称此pHpH为为最适最适pHpH。( (酶活性酶活性) )( (酸酸) )( (碱碱) )( (精氨酸酶精氨酸酶) )( (胃蛋白酶胃蛋白酶) )( (唾液淀粉酶唾液淀粉酶) )三三. .酶浓度对酶反应的影响酶浓度对酶反应的影响在底物足够过量而其它条件固定的情况下，并且反应在底物足够过量而其它条件固定的情况下，并且反应系统中不含有抑制酶活性的物质及其他不利于酶发挥系统中不含有抑制酶活性的物质及其他不利于酶发挥作用的因素时，酶促反应的速度和酶浓度成正比作用的因素时，酶促反应的速度和酶浓度成正比酶浓度酶浓度反应速度反应速度1.1

31、.概念：凡是能提高酶活力的物质概念：凡是能提高酶活力的物质( (简单化合物简单化合物) )都称为都称为酶的酶的激活剂激活剂（activator)activator)。2.2.成分：其中大部分是一些无机离子和小分子有机物成分：其中大部分是一些无机离子和小分子有机物如：如：K K+ +、CaCa2+2+、MgMg2+2+、CuCu2+2+、ZnZn2+2+、CoCo2+2+、CrCr2+2+、FeFe2+2+、ClCl- -、BrBr- -、I I- -、CNCN- -、NONO3 3- -、POPO4 4- - 、GSH GSH 、VitC VitC 等等3.3.功能：功能：1 1）. .这些离

32、子可与酶分子上的氨基酸侧链基团这些离子可与酶分子上的氨基酸侧链基团结合，可能是酶活性部位的组成部分结合，可能是酶活性部位的组成部分 2 2）. .也可能作为辅酶或辅基的一个组成部分起作用也可能作为辅酶或辅基的一个组成部分起作用4.4.特点：特点：1 1）. .一般情况下，一种激活剂对某种酶是激活一般情况下，一种激活剂对某种酶是激活剂，而对另一种酶则不一定是激活剂，可能发生抑制作剂，而对另一种酶则不一定是激活剂，可能发生抑制作用用2 2）. .对于同一种酶，激活剂浓度不同会产生不同的作用对于同一种酶，激活剂浓度不同会产生不同的作用四四. .激活剂对酶反应的影响激活剂对酶反应的影响酶的抑制作用：酶

33、的抑制作用：有些物质能与酶分子上某些必须基团有些物质能与酶分子上某些必须基团结合（作用结合（作用),),使酶的活性中心的化学性质发生改变，使酶的活性中心的化学性质发生改变，导致酶活力下降或丧失，这种现象称为导致酶活力下降或丧失，这种现象称为酶的抑制作用酶的抑制作用抑制剂：抑制剂： 能够引起酶的抑制作用的化合物则称为能够引起酶的抑制作用的化合物则称为抑抑制剂制剂（inhibitor)inhibitor)。 抑制作用抑制作用的的特点特点：a.a.在化学结构上与被抑制的底物分子或底物的过渡状在化学结构上与被抑制的底物分子或底物的过渡状态相似。态相似。b.b.能够与酶的活性中心以非共价或共价的方式形成

34、比能够与酶的活性中心以非共价或共价的方式形成比较稳定的复合体或结合物。较稳定的复合体或结合物。五五. .抑制剂对酶反应的影响抑制剂对酶反应的影响（一）（一）. .酶的抑制作用的概念酶的抑制作用的概念（二）（二）. .抑制作用的类型抑制作用的类型1.1.不可逆抑制作用不可逆抑制作用抑制剂与酶反应中心的活抑制剂与酶反应中心的活性基团以共价形式结合，性基团以共价形式结合，引起酶的永久性失活。如引起酶的永久性失活。如有机磷毒剂二异丙基氟磷有机磷毒剂二异丙基氟磷酸酯。酸酯。 1 1）共价键结合）共价键结合2 2）基团专一性）基团专一性3 3）活性不能恢复）活性不能恢复概念：概念：特点：特点：2.2.可逆

35、抑制作用：可逆抑制作用： 抑制剂与酶蛋白以非共价方式结合，引起酶活抑制剂与酶蛋白以非共价方式结合，引起酶活性暂时性丧失。抑剂可以通过透析等方法被除性暂时性丧失。抑剂可以通过透析等方法被除去，并且能部分或全部恢复酶的活性去，并且能部分或全部恢复酶的活性可逆抑制作用概念：可逆抑制作用概念：可逆抑制作用种类：可逆抑制作用种类：根椐抑制剂与酶结合的情况，又可以分为根椐抑制剂与酶结合的情况，又可以分为:竞争性抑制，竞争性抑制，非竞争性抑制非竞争性抑制反竞争性抑制反竞争性抑制竞争性抑制可用下式表示：竞争性抑制可用下式表示：（1 1）竞争性抑制：）竞争性抑制：竞争性抑制竞争性抑制概念：概念： 某些抑制剂的化

36、学结构与底物相似，因而能与底物竟某些抑制剂的化学结构与底物相似，因而能与底物竟争与酶活性中心结合。当抑制剂与活性中心结合后，底争与酶活性中心结合。当抑制剂与活性中心结合后，底物被排斥在反应中心之外，其结果是酶促反应被抑制了。物被排斥在反应中心之外，其结果是酶促反应被抑制了。RNARNA酶的底物酶的底物RNARNA酶的竞争性抑制剂酶的竞争性抑制剂竞争性抑制作用的速度方程：竞争性抑制作用的速度方程：竞争性抑制作用的竞争性抑制作用的LineweaverLineweaverBurkBurk图图 ：1)1)非共价键结合非共价键结合, ,2)2)酶活性可恢复，酶活性可恢复，3 3）抑制剂结构与底物相似，）

37、抑制剂结构与底物相似，4 4）可以通过增大底物浓度，）可以通过增大底物浓度，（即提高底物的竞争能力）来消除。（即提高底物的竞争能力）来消除。5 5）KmKm增大增大,Vmax,Vmax不变不变竞争性抑制竞争性抑制特点：特点：（2 2）非竞争性抑制：）非竞争性抑制： 酶可同时与底物及抑制剂结合，引起酶分子构酶可同时与底物及抑制剂结合，引起酶分子构象变化，并导至酶活性下降。由于这类物质并不象变化，并导至酶活性下降。由于这类物质并不是与底物竞争与活性中心的结合，所以称为非竞是与底物竞争与活性中心的结合，所以称为非竞争性抑制剂。争性抑制剂。如某些金属离子（如某些金属离子（CuCu2+2+、AgAg+

38、+、HgHg2+2+）以及）以及EDTAEDTA等，等，通常能与酶分子的调控部位中的通常能与酶分子的调控部位中的-SH-SH基团作用，改基团作用，改变酶的空间构象，引起非竞争性抑制。变酶的空间构象，引起非竞争性抑制。非竞争性抑制非竞争性抑制概念：概念：非竞争性抑制可用下式表示：非竞争性抑制可用下式表示：活性中心活性中心抑制剂位点抑制剂位点抑制剂的结合不影响抑制剂的结合不影响底物与酶的结合底物与酶的结合底物底物- -酶酶- -抑制剂抑制剂复合物复合物产物不能生成产物不能生成无抑制剂时无抑制剂时产物生成产物生成非竞争性抑制作用的速度方程：非竞争性抑制作用的速度方程：非竞争性抑制作用的非竞争性抑制作

39、用的LineweaverLineweaverBurkBurk图图 ：非竞争性抑制非竞争性抑制特点：特点：1)1)非共价键结合非共价键结合, ,2)2)酶活性可恢复，酶活性可恢复，3 3）抑制剂与底物结合酶的不同部位，）抑制剂与底物结合酶的不同部位，4 4）通过改变酶的构象来改变酶的活性）通过改变酶的构象来改变酶的活性5 5）不能通过增大底物浓度来消除。）不能通过增大底物浓度来消除。6 6）KmKm不变不变,Vmax,Vmax减小减小（3 3）反竞争性抑制：）反竞争性抑制： 酶只有在与底物结合后，才能与抑制剂结合，酶只有在与底物结合后，才能与抑制剂结合，引起酶活性下降。引起酶活性下降。反竞争性抑

40、制可用下式表示：反竞争性抑制可用下式表示：反竞争性抑制反竞争性抑制概念：概念：反竞争性抑制作用的速度方程：反竞争性抑制作用的速度方程：反竞争性抑制作用的反竞争性抑制作用的LineweaverLineweaverBurkBurk图图 ：反竞争性抑制反竞争性抑制特点：特点：1)1)非共价键结合非共价键结合, ,2)2)酶活性可恢复，酶活性可恢复，3 3）抑制剂与酶）抑制剂与酶- -底物过渡态结合，底物过渡态结合，4 4）通过改变酶的构象来改变酶的活性）通过改变酶的构象来改变酶的活性5 5）不能通过增大底物浓度来消除。）不能通过增大底物浓度来消除。6 6）KmKm减小减小,Vmax,Vmax减小减小

41、一一. .酶活力酶活力（一）（一）. .酶活力概念酶活力概念酶活力酶活力：又称为酶活性，酶催化一定化学反应：又称为酶活性，酶催化一定化学反应的能力称为酶活力，。的能力称为酶活力，。酶活力大小酶活力大小通常以在一定条件下酶所催化的化通常以在一定条件下酶所催化的化学反应速度来表示。学反应速度来表示。反应速度反应速度可用单位时间内单位体积中底物的减少可用单位时间内单位体积中底物的减少量量/ /产物的增加量表示产物的增加量表示. .酶活力酶活力反应速度反应速度底物的减少量底物的减少量/ /产物的增加量产物的增加量第七节、酶活力测定第七节、酶活力测定（二）（二）. .酶活力的表示方法酶活力的表示方法-

42、-酶活力单位酶活力单位1.1.酶活力单位的基本定义酶活力单位的基本定义 规定条件（最适条件）下一定时间内催规定条件（最适条件）下一定时间内催化完成一定化学反应量化完成一定化学反应量( (底物的减少量底物的减少量/ /产产物的增加量物的增加量) )所需的酶量所需的酶量( (质量质量) )。2.2.国际单位国际单位 U U（UnitUnit）：在）：在最佳条件或某一固定条件下每最佳条件或某一固定条件下每分钟催化生成分钟催化生成1 1molmol产物产物( (消耗消耗1 1molmol底物底物) )所需所需要的酶量为一个酶活力单位。要的酶量为一个酶活力单位。“Katal”“Katal”单位：是指在一

43、定条件下单位：是指在一定条件下1 1秒钟内转化秒钟内转化1mol1mol底物所需的酶量。底物所需的酶量。KatKat和和U U的换算关系：的换算关系：1 Kat=61 Kat=610107 7U U，1U=16.671U=16.67n n KatKat 如果底物有如果底物有一个以上可被作用的化学键一个以上可被作用的化学键，则一个，则一个酶单位表示酶单位表示1 1分钟使分钟使1mol1mol有关基团转化的酶量有关基团转化的酶量。 如果是如果是两个相同的分子两个相同的分子参加反应，则每分钟催参加反应，则每分钟催化化2mol2mol底物底物转化的酶量称为一个酶单位。转化的酶量称为一个酶单位。 在在“

44、U”U”和和“kat”kat”酶活力单位的定义和应用酶活力单位的定义和应用中，酶催化中，酶催化底物的分子量必须是已知的底物的分子量必须是已知的，否则，否则将无法计算。将无法计算。3. 3. 酶活力单位某些习惯表示法酶活力单位某些习惯表示法在实际使用中，不同酶有各自的规定，如：在实际使用中，不同酶有各自的规定，如：DNADNA限制性内切酶：限制性内切酶：推荐反应条件下，一小时内可完推荐反应条件下，一小时内可完全消化全消化1g1g纯化的纯化的DNADNA所需的酶量为一个酶单位。所需的酶量为一个酶单位。-淀粉酶活力单位：淀粉酶活力单位：每小时分解每小时分解1g1g可溶性淀粉的酶可溶性淀粉的酶量为一个酶单位。也有规定每小时分解量为一个酶单位。也有规定每小时分解1mL2%1mL2%可溶性可溶性淀粉溶液为无色糊精的酶量为一个酶单位。淀粉溶液为无色糊精的酶量为一个酶单位。糖化酶活力单位：糖化酶活力单位：在规定条件下，每小时转化可溶性在规定条件下，每小时转化可溶性淀粉产生淀粉产生1mg1mg还原糖（以葡萄糖计）所需的酶量为一个还原糖（以葡萄糖计）所需的酶量为一个酶单位。酶单位。蛋白酶：蛋白酶：规定条件下，每分钟分解底物酪蛋白产生规定条件下，每分钟分解底物酪蛋白