第7章生物催化剂-酶

1、羧肽酶本章主要内容本章主要内容4 酶的一般概念酶的一般概念4 酶的组成与维生素酶的组成与维生素4 酶的结构与功能的关系酶的结构与功能的关系4 酶的催化机理酶的催化机理4 酶反应的动力学酶反应的动力学4 酶活性的调节酶活性的调节 1.1.酶的概述酶的概述 酶是生物催化剂酶是生物催化剂。绝大部分酶是蛋白质，还有一些核糖核酸绝大部分酶是蛋白质，还有一些核糖核酸RNA具有催化作用，称为核酶（具有催化作用，称为核酶（ribozyme）。）。1.1 1.1 定义定义 细胞的代谢由成千上万的化学反应组成，几乎所有的反应都是细胞的代谢由成千上万的化学反应组成，几乎所有的反应都是由酶（由酶（enzyme）催化的

2、。）催化的。 酶对于动物机体的生理活动有重要意义，不可或缺。酶在生产实酶对于动物机体的生理活动有重要意义，不可或缺。酶在生产实践中有广泛应用。践中有广泛应用。1.2 酶的命名酶的命名（1）习惯命名习惯命名依据所催化的底物（依据所催化的底物（substrate）、反应的性）、反应的性质、酶的来源等命名。例如，胃蛋白（水解）酶、碱性磷酸酶。质、酶的来源等命名。例如，胃蛋白（水解）酶、碱性磷酸酶。（2）系统命名系统命名 根据底物与反应性质命名根据底物与反应性质命名 反应：葡萄糖反应：葡萄糖+ATP 葡萄糖葡萄糖-6-磷酸磷酸+ADP 命名：命名： 葡萄糖：葡萄糖：ATP 磷酰基转移酶磷酰基转移酶 （

3、习惯名称，葡萄糖激酶）（习惯名称，葡萄糖激酶）1961年国际酶学委员会（年国际酶学委员会（Enzyme Committee, EC）根据酶所催化的）根据酶所催化的反应类型和机理，把酶分成反应类型和机理，把酶分成6大类：大类：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的氧化还原反应主要是催化氢的转移或电子传递的氧化还原反应。AH2 + B（O2）A + BH2（H2O2，H2O）（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（需辅酶或辅酶）1.3 酶的分类酶的分类（2）氧化酶类）氧化酶类催化底物脱氢，氧化生成H2O2：

4、AH2 + O2A + H2O2（需FAD或FMN）催化底物脱氢，氧化生成H2O：2AH2 + O22A + 2H2O（3）过氧化物酶）过氧化物酶ROO + H2O2RO + H2O + O2（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-已二烯二酸）RH + O2 + 还原型辅助因子ROH + H2O + 氧化型辅助因子（又称羟化酶羟化酶）2. 转移酶类转移酶类：催化化合物中某些基团的转移。AX + BA +BX根据X分成8个亚类：转移碳基、酮基或醛基、酰基、糖基、烃基、含氮基、含磷基和含硫基的酶。3. 水解酶类水解酶类：催化加水分

5、解作用。AB + H2OAOH + BH4. 裂解酶类：裂解酶类：催化非水解性地除去基团而形成双键的反应或逆反应。CH3C=OCOOHCC键CH3C=OH+ CO2CO键CH2COOHHOCHCOOHHCCOOHHOOCCH+ H2OCN键COOHCHNH2CH2COOHCOOHCHHCCOOH+ NH35. 异构酶异构酶：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ATP参加的合成反应。A + B + ATPAB + ADP +Pi1961年酶学委员会（年酶学委员会（Enzym

6、e Commission，EC） 规定酶的表示法：规定酶的表示法： EC. X. X. X. X例如：例如： 乳酸脱氢酶乳酸脱氢酶 1.4 1.4 酶活性酶活性(enzyme activity)酶活性的表示方法：酶活性的表示方法： 酶活性酶活性指的是酶的催化能力，指的是酶的催化能力， 用反应速度来衡量，即单位用反应速度来衡量，即单位时间里产物的增加或底物的减少。时间里产物的增加或底物的减少。 V= dP / dt = - dS / dt 测定方法：测定方法： 吸光度测定、气体分析、电化学分析等。吸光度测定、气体分析、电化学分析等。酶活性的计量：酶活性的计量： EC 1961年规定：年规定： 在

7、指定的条件下，在指定的条件下，1分钟内，将分钟内，将1微摩尔的底物转变为产物所微摩尔的底物转变为产物所需要的酶量为需要的酶量为1个个酶活国际单位酶活国际单位（IU） 。 比活性比活性（specificity of enzyme ）指的是每毫克酶蛋白所具有）指的是每毫克酶蛋白所具有的酶活性单位数。的酶活性单位数。 比活性比活性 = 活性单位数活性单位数/酶蛋白重量（酶蛋白重量（mg） 比活性反映了酶的纯度与质量。比活性反映了酶的纯度与质量。酶促反应的速度曲线酶促反应的速度曲线 随着酶催化的反应进行，反随着酶催化的反应进行，反应速度会变慢，这是由于产物应速度会变慢，这是由于产物的反馈作用、酶的热变

8、性或副的反馈作用、酶的热变性或副反应引起的。但是，在反应起反应引起的。但是，在反应起始不久，在酶促反应的速度曲始不久，在酶促反应的速度曲线上通常可以看见一段斜率不线上通常可以看见一段斜率不变的部分，这就是初速度。变的部分，这就是初速度。 在酶的动力学研究中，一般在酶的动力学研究中，一般使用使用初速度的（初速度的（V0）概念。概念。高效性高效性 酶的催化作用可使反应速度比非催化反应提高酶的催化作用可使反应速度比非催化反应提高108 -1020倍。比其倍。比其他催化反应高他催化反应高106 -1013倍倍 例如：过氧化氢分解例如：过氧化氢分解 2H2O2 2H2O + O2 Fe3+ 催化，效率为

9、催化，效率为6104 mol/mol. S 过氧化氢酶催化，效率为过氧化氢酶催化，效率为6 106 mol/mol.S专一性专一性 即对底物的选择性或特异性。一种酶只催化一种或一类底物转即对底物的选择性或特异性。一种酶只催化一种或一类底物转变成相应的产物。变成相应的产物。1.5 酶的特点酶的特点F 绝对专一性绝对专一性 一种酶只催化一种底物转变为相应的产物。一种酶只催化一种底物转变为相应的产物。 例如，脲酶只催化尿素水解成例如，脲酶只催化尿素水解成CO2 和和NH3。F 相对专一性相对专一性 一种酶作用于一类化合物或一类化学键。一种酶作用于一类化合物或一类化学键。 例如，不同的蛋白水解酶对于所

10、水解的肽键两侧的基团有例如，不同的蛋白水解酶对于所水解的肽键两侧的基团有 不同的不同的要求。要求。F 立体专一性立体专一性 指酶对其所催化底物的立体构型有特定的要求。指酶对其所催化底物的立体构型有特定的要求。 例如，乳酸脱氢酶专一地催化例如，乳酸脱氢酶专一地催化L-乳酸转变为丙酮酸，延胡索酸只乳酸转变为丙酮酸，延胡索酸只作用于反式的延胡索酸（反丁烯二酸）。立体专一性保证了反应作用于反式的延胡索酸（反丁烯二酸）。立体专一性保证了反应的定向进行。的定向进行。 R1: Lys, ArgR2: 不是不是ProR3: Tyr, Trp, PheR4: 不是不是 Pro 酶容易变性酶容易变性 这是酶的化学

11、本质（蛋白质）所决定的。这是酶的化学本质（蛋白质）所决定的。酶的可调节性酶的可调节性 抑制和激活（抑制和激活（activation and inhibition ） 反馈控制反馈控制(feed back) 酶原激活酶原激活(activation of proenzyme) 变构酶变构酶(allosteric enzyme) 化学修饰化学修饰(chemical modification ) 多酶复合体多酶复合体(multienzyme complex) 酶在细胞中的区室化酶在细胞中的区室化 (enzyme compartmentalization ) 已知的上千种酶绝大部分是蛋白质已知的上千种酶

12、绝大部分是蛋白质 单纯酶：单纯酶：少数，例如：溶菌酶少数，例如：溶菌酶 结合酶：结合酶：大多数大多数 结合酶结合酶 = 酶蛋白酶蛋白 + 辅因子辅因子 辅因子包括辅因子包括: 辅酶、辅基和金属离子。辅酶、辅基和金属离子。2. 2. 酶的组成与维生素酶的组成与维生素2.1 酶的化学本质酶的化学本质 酶蛋白的作用酶蛋白的作用：与特定的底物结合，决定反应的专一性。：与特定的底物结合，决定反应的专一性。 辅酶、辅基的作用辅酶、辅基的作用：参与电子的传递、基团的转移等，决定了酶所催：参与电子的传递、基团的转移等，决定了酶所催化反应的性质。有十几种化反应的性质。有十几种. 辅酶与辅基的异同点辅酶与辅基的异

13、同点: 它们都是耐热的有机小分子，结构上常与维生素和核苷酸有它们都是耐热的有机小分子，结构上常与维生素和核苷酸有关。但是辅酶与酶蛋白结合不紧，容易经透析除去，而辅基通常与酶蛋白共价相连。关。但是辅酶与酶蛋白结合不紧，容易经透析除去，而辅基通常与酶蛋白共价相连。 金属离子的作用金属离子的作用：它们是酶和底物联系的：它们是酶和底物联系的“桥梁桥梁”；稳定酶蛋白的构；稳定酶蛋白的构象；酶的象；酶的“活性中心活性中心”的部分。的部分。 结合酶举例，结合酶举例，( )内为辅因子：内为辅因子： 乳酸脱氢酶（辅酶乳酸脱氢酶（辅酶I,NAD） 异柠檬酸脱氢酶（辅酶异柠檬酸脱氢酶（辅酶I,NAD） 醇脱氢酶（辅

14、酶醇脱氢酶（辅酶I,NAD） 葡萄糖葡萄糖-6-磷酸脱氢酶（辅酶磷酸脱氢酶（辅酶II,NADP） 琥珀酸脱氢酶（琥珀酸脱氢酶（FAD） 乙酰辅酶乙酰辅酶A羧化酶（生物素，羧化酶（生物素，ATP，Mg+） 脂酰辅酶脂酰辅酶A合成酶（辅酶合成酶（辅酶A,CoA）维生素（维生素（Vitamin）是动物和人类生理活动所必需的，从食物中获得是动物和人类生理活动所必需的，从食物中获得的一类有机小分子。它们并不是机体的能量来源，也不是结构成分，的一类有机小分子。它们并不是机体的能量来源，也不是结构成分，大多数以辅酶、辅基的形式参与调节代谢活动。大多数以辅酶、辅基的形式参与调节代谢活动。脂溶性维生素：脂溶性维

15、生素： A 视黄醇（维生素视黄醇（维生素A原原胡萝卜素）胡萝卜素） D 钙化醇钙化醇 E 生育酚生育酚 K 凝血维生素凝血维生素水溶性维生素：水溶性维生素：B族维生素和维生素族维生素和维生素C （以下主要介绍（以下主要介绍B族维生素与辅酶、辅基的关系）族维生素与辅酶、辅基的关系）2.2 维生素与辅酶和辅基的关系维生素与辅酶和辅基的关系表表 7 2 B族维生素及其辅酶形式族维生素及其辅酶形式B B族维生素族维生素辅酶形式辅酶形式酶促反应中的主要作用酶促反应中的主要作用硫胺素硫胺素(B(B1 1) )硫胺素焦磷酸酯硫胺素焦磷酸酯(TPP)(TPP)-酮酸氧化脱羧酮基转移作酮酸氧化脱羧酮基转移作用用

16、核黄素核黄素(B(B2 2) )黄素单核苷酸黄素单核苷酸(FMN) (FMN) 黄素腺嘌呤二核苷酸黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD)(FAD)氢原子转移氢原子转移 氢原子转移氢原子转移尼克酰胺尼克酰胺(PP)(PP)尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD(NAD+ +) ) 尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADP(NADP+ +) )氢原子转移氢原子转移 氢原子转移氢原子转移吡哆醇吡哆醇( (醛、胺醛、胺) ) (B(B6 6) )磷酸吡哆醛磷酸吡哆醛氨基转移氨基转移泛酸泛酸辅酶辅酶A(CoA)A(CoA)酰基转移酰基转移叶酸叶酸四氢叶酸四氢叶酸 一碳基团一碳基

17、团 转移转移生物素生物素(H)(H)生物素生物素羧化作用羧化作用钴胺素钴胺素(B(B1212) )甲基钴胺素甲基钴胺素 5-5-脱氧腺苷钴胺素脱氧腺苷钴胺素甲基转移甲基转移VB1，硫胺素经，硫胺素经焦磷酸化转变为焦磷酸化转变为TPP，焦磷酸硫，焦磷酸硫胺素胺素。它是酮酸。它是酮酸脱氢酶的辅酶。脱氢酶的辅酶。以以VB2，核黄素为基础形成两种辅基，核黄素为基础形成两种辅基FMN黄素单核苷酸黄素单核苷酸和和FAD黄素黄素 腺嘌呤腺嘌呤二核苷酸二核苷酸。作用是传递氢和电子。作用是传递氢和电子。H2NN+SCH3NCH3NPOOOHHOOPOHO硫胺素焦磷酸硫胺素TPPH8796N10N5RNH142O

18、HN3ON10OHOHNOHN5OOHNONNNNNH2OOHOHOPOOO-POO-FMNFADH2e-+2H+2e-+2H+泛酸泛酸 （维生素（维生素B3） 是是CoA（辅酶（辅酶A ）的组成成分。的组成成分。CoA是脂酰基的载体。是脂酰基的载体。 吡哆醛和吡哆胺（吡哆素），吡哆醛和吡哆胺（吡哆素），维生素维生素B6。磷酸吡哆醛磷酸吡哆醛是氨是氨基酸转氨酶、脱羧酶等的辅酶。基酸转氨酶、脱羧酶等的辅酶。 NOOHPOOHONOOHPOOHOH2N磷酸吡哆醛磷酸吡哆胺ONNNNH2NOOPOHOOOPOOHOHOHNHNOSHOHOOHPHOO巯基乙胺泛酸3-磷酸腺苷酸 尼克酸，烟酸（维生素尼

19、克酸，烟酸（维生素Vpp）NAD+/NADH，烟酰胺腺嘌呤二核苷酸，烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（氧化（氧化/还原）还原）NADP+/NADPH，烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸，烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（氧化（氧化/还原）。烟酰胺衍生物还原）。烟酰胺衍生物 ，传递氢和电子，传递氢和电子，氧化还原酶的辅酶。氧化还原酶的辅酶。 NNNNH2NOOOHO P OOHOP OOHOOOH OHNNH2OPOHOHONAD+NADP+NNH2ORHH2e-+H+2e-+H+叶酸，其还原衍生物叶酸，其还原衍生物四氢叶酸四氢叶酸是一碳基团转移酶的辅酶。是一碳基团转移酶的辅酶。一碳基团，如甲基、乙烯基、一碳基团，如甲基、乙

20、烯基、甲酰基等甲酰基等。 生物素生物素，维生素，维生素H。噻吩和脲缩组成，噻吩和脲缩组成，CO2 的载体，的载体，羧化酶的辅酶，且有戊酸侧链羧化酶的辅酶，且有戊酸侧链 。 OHNHOHNSOOHNHONSOOHO生物素羧基生物素OHOHNOHN1096N54OHN32H2NN1N87OHO2-氨基-4羟基-6甲基蝶呤 对氨基苯甲酸 谷氨酸蝶酸叶酸（蝶酰谷氨酸）硫辛酸硫辛酸，含硫脂肪酸，有氧化，含硫脂肪酸，有氧化和还原两种形式，既可以和还原两种形式，既可以传递氢和电子，又能转移传递氢和电子，又能转移脂酰基。脂酰基。 维生素维生素B12中心钴原子结合中心钴原子结合5-脱氧腺苷基称脱氧腺苷基称辅酶辅

21、酶B12 ，为一些变位酶和转甲基酶的辅酶。为一些变位酶和转甲基酶的辅酶。 NNNNH2NONH2ONH2NH2OOOCoOHH2NONHORPOO-OONNHOHHNH2HHOH氰钴胺酸：R= -CN羟钴胺酸：R= -OH甲钴胺酸：R= -CH35-脱氧腺苷钴胺酸：R=5-脱氧腺苷3+单体酶单体酶 只有三级结构，一条多肽链的酶。如只有三级结构，一条多肽链的酶。如129个氨基酸的个氨基酸的 溶菌酶，分溶菌酶，分子量子量14600。寡聚酶寡聚酶 含含2-60 个亚基，有复杂的高级结构。个亚基，有复杂的高级结构。 常通过变构效应在代谢途径中发挥重要的调节作用。常通过变构效应在代谢途径中发挥重要的调节

22、作用。多酶复合体多酶复合体 由多个功能上相关的酶彼此嵌合而形成的复合体。它可以促进某由多个功能上相关的酶彼此嵌合而形成的复合体。它可以促进某个阶段的代谢反应高效、定向和有序地进行。个阶段的代谢反应高效、定向和有序地进行。3. 酶的分子结构酶的分子结构酶的活性中心（酶的活性中心（active site） 活性中心的必需基团活性中心的必需基团 必需基团必需基团 活性中心以外的必需基团活性中心以外的必需基团 结合基团结合基团（与底物结合，决定专一性）（与底物结合，决定专一性） 活性中心活性中心 催化基团催化基团（影响化学键稳定性（影响化学键稳定性,决定催化能力）决定催化能力）酶的活性中心示意图酶的活

23、性中心示意图活性中心是酶分子上由催化基团和结合基团构成的一个微区活性中心是酶分子上由催化基团和结合基团构成的一个微区 化学反应是由具有一定能量的活化分子相互碰撞发生的。分子从化学反应是由具有一定能量的活化分子相互碰撞发生的。分子从初态转变为激活态所需的能量称为初态转变为激活态所需的能量称为活化能活化能。无论何种催化剂，其作。无论何种催化剂，其作用都在于降低化学反应的活化能，加快化学反应的速度。用都在于降低化学反应的活化能，加快化学反应的速度。 一个可以自发进行的反应，其反应终态和始态的自由能的变化一个可以自发进行的反应，其反应终态和始态的自由能的变化（G ）为负值。这个自由能的变化值与反应中是

24、否存在催化剂无）为负值。这个自由能的变化值与反应中是否存在催化剂无关。关。4. 酶的催化机理酶的催化机理4.1 活化能活化能 催化剂降低了反应物催化剂降低了反应物分子活化时所需的能量分子活化时所需的能量非催化反应和酶催化反应活化能的比较非催化反应和酶催化反应活化能的比较Ea，活化能；，活化能；G，自由能变化，自由能变化 S+E ES P+E中间产物中间产物 反应过程反应过程 S+E ES ES* EP P+E过渡态过渡态复合物复合物4.2 中间产物学说中间产物学说 酶介入了反应过程。通过形成不稳定的酶介入了反应过程。通过形成不稳定的过渡态中间过渡态中间复合物复合物，使原本一步进行的反应分为两步

25、进行，而两步，使原本一步进行的反应分为两步进行，而两步反应都只需较少的能量活化。从而使整个反应的活化能反应都只需较少的能量活化。从而使整个反应的活化能降低。降低。诱导契合学说认为，诱导契合学说认为，酶和底物都有自己酶和底物都有自己特有的构象，在两特有的构象，在两者相互作用时，一者相互作用时，一些基团通过相互取些基团通过相互取向，定位以形成中向，定位以形成中间复合物。间复合物。4.3 诱导契合学说（诱导契合学说（induced fit）邻近与定向效应：邻近与定向效应：增加了酶与底物的接触机会和有效碰撞。增加了酶与底物的接触机会和有效碰撞。张力效应：张力效应：诱导底物变形，扭曲，促进了化学键的断裂

26、。诱导底物变形，扭曲，促进了化学键的断裂。酸碱催化：酸碱催化：活性中心的一些基团，如活性中心的一些基团，如His，Asp作为质子的受体或供体，作为质子的受体或供体，参与传递质子。参与传递质子。共价催化：共价催化：酶与底物形成过渡性的共价中间体，限制底物的活动，使酶与底物形成过渡性的共价中间体，限制底物的活动，使反应易于进行。反应易于进行。疏水效应：疏水效应：活性中心的疏水区域对水分子的排除、排斥，有利于酶与活性中心的疏水区域对水分子的排除、排斥，有利于酶与底物的接触。底物的接触。4.4 催化机理催化机理 与酶的高效率有关的主要因素小结与酶的高效率有关的主要因素小结 邻近与定向效应邻近与定向效应

27、 诱导契合与底物扭曲变形诱导契合与底物扭曲变形 疏水环境疏水环境 影响酶促反应速度的因素与酶作为生物催化剂的特点影响酶促反应速度的因素与酶作为生物催化剂的特点密切有关。密切有关。 这些因素有：温度、酸碱性、底物（这些因素有：温度、酸碱性、底物（substrate）浓度、）浓度、酶浓度、激活剂（酶浓度、激活剂（activators）和抑制剂（）和抑制剂（inhibitors）等。）等。 5.5.酶促反应的动力学及其影响因素酶促反应的动力学及其影响因素 一般来说，随着温度升高，化学反应的速度加快。在较低温度一般来说，随着温度升高，化学反应的速度加快。在较低温度条件下，酶促反应也遵循这个规律。但是，

28、温度超过一定数值时，条件下，酶促反应也遵循这个规律。但是，温度超过一定数值时，酶会因热变性，导致催化活性下降。酶会因热变性，导致催化活性下降。 最适温度（最适温度（optimum T）：）：使酶促反应速度达到最大时的温度。使酶促反应速度达到最大时的温度。 最适温度因不同的酶而异，动物体内的酶的最适温最适温度因不同的酶而异，动物体内的酶的最适温 度在度在37-40 0C左左右。右。5.1 温度对酶促反应速度的影响温度对酶促反应速度的影响酶反应的温度曲线和最适温度酶反应的温度曲线和最适温度5.2 溶液溶液pH值对酶促反应速度的影响值对酶促反应速度的影响最适最适pH（optimum pH）：）： 使

29、酶促反应速度达到最大时溶液的使酶促反应速度达到最大时溶液的pH。酶的最适酶的最适pH与酶的性质、底物和与酶的性质、底物和缓冲体系有关缓冲体系有关 在其他条件确定时，在其他条件确定时，反应速度与酶的浓度反应速度与酶的浓度成正比。成正比。5.3 酶浓度对酶促反应速度的影响酶浓度对酶促反应速度的影响酶浓度对反应速度的影响酶浓度对反应速度的影响5.4 底物浓度对酶促反应速度的影响底物浓度对酶促反应速度的影响 在其他条件确定的情况下在其他条件确定的情况下,在低底物浓度时在低底物浓度时, 反应反应速度与底物浓度成正比，表现为一级反应速度与底物浓度成正比，表现为一级反应.当底物浓度当底物浓度较高时，较高时，

30、v也随着也随着S的增加而升高，但变得缓慢，表的增加而升高，但变得缓慢，表现为混合级反应。当底物浓度达到足够大时，反应速现为混合级反应。当底物浓度达到足够大时，反应速度也达到最大值（度也达到最大值（Vmax），此时再增加底物浓度，反），此时再增加底物浓度，反应速度不再增加，表现为零级反应。应速度不再增加，表现为零级反应。 反应速度对于底物浓度的变化呈双曲线反应速度对于底物浓度的变化呈双曲线,称为米氏双称为米氏双曲线曲线.其数学表达式为米氏方程其数学表达式为米氏方程.米氏双曲线米氏双曲线 1 1）. . 米氏方程米氏方程V=Vmax SKm + SnK Km m 即为米氏常数，即为米氏常数，nV

31、Vmaxmax为最大反应速度为最大反应速度n当反应速度等于最大速度当反应速度等于最大速度一半时一半时, ,即即V V = 1/2 = 1/2 V Vmaxmax, , K Km = S m = S n上式表示上式表示, ,米氏常数是反应米氏常数是反应速度为最大值的一半时的底速度为最大值的一半时的底物浓度。物浓度。n因此因此, ,米氏常数的单位为米氏常数的单位为mol/Lmol/L。米氏方程米氏方程米氏常数米氏常数KmKm的意义的意义 不同的酶具有不同不同的酶具有不同K Km m值，它是酶的一个值，它是酶的一个重要的特征物理常数。重要的特征物理常数。 KmKm值只是在固定的底物，一定的温度和值只

32、是在固定的底物，一定的温度和pHpH条件下，一定的缓冲体系中测定的，条件下，一定的缓冲体系中测定的，不同条件下具有不同的不同条件下具有不同的KmKm值。值。K Km m值表示酶与底物之间的亲和程度：值表示酶与底物之间的亲和程度：K Km m值大表示亲和程度小，酶的催化活性低值大表示亲和程度小，酶的催化活性低; ; K Km m值小表示亲和程度大值小表示亲和程度大, ,酶的催化活性高酶的催化活性高。 米氏常数的求法米氏常数的求法 1 1 K Km 1 1m 1 1 = = + + V V V Vmaxmax S S V Vmaxmax双倒数作图法双倒数作图法-4-202468100.00.20.

33、40.60.81.01/S(1/mmol.L-1)1/v斜率斜率=Km/Vmax-1/Km1/Vmax5.5 5.5 抑制剂对酶促反应速度的影响抑制剂对酶促反应速度的影响 酶的抑制剂（酶的抑制剂（inhibitor）:凡能使酶的活性下降凡能使酶的活性下降而不引起酶蛋白变性的物质。而不引起酶蛋白变性的物质。 酶抑制作用分为酶抑制作用分为可逆抑制作用可逆抑制作用和和不可逆抑制作用不可逆抑制作用两大类。两大类。（一）可逆抑制作用（一）可逆抑制作用（reversible inhibition） 抑制剂与酶蛋白以非共价方式结合，引起酶活性暂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。抑制剂可以

34、通过透析、超滤等物理方法被除时性丧失。抑制剂可以通过透析、超滤等物理方法被除去，并且能部分或全部恢复酶的活性。根椐抑制剂与酶去，并且能部分或全部恢复酶的活性。根椐抑制剂与酶结合的情况，又可以分为结合的情况，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、反竞争性抑制和混合抑制等。反竞争性抑制和混合抑制等。1、竞争性抑制（、竞争性抑制（competitive inhibitor）竞争性抑制的动力学特点是竞争性抑制的动力学特点是Vmax不变，而不变，而Km增大增大 在在可逆的竞争性抑制可逆的竞争性抑制中，中，抑制剂通常是酶的天然底物抑制剂通常是酶的天然底物结构上的类似物，两者竞争结构上的

35、类似物，两者竞争酶的活性中心。酶的活性中心。磺胺类药物的抑菌机理磺胺类药物的抑菌机理COOHH2NSO2NHRH2N对氨基苯甲酸磺胺类药物对氨基苯甲酸二氢喋呤啶谷氨酸二氢叶酸合成酶二氢叶酸还原酶二氢叶酸四氢叶酸非竞争性抑制剂与酶的活性中心以外的集团结合，形成非竞争性抑制剂与酶的活性中心以外的集团结合，形成EIEI或或ESIESI复复合物，不能进一步形成合物，不能进一步形成E E和和P,P,使酶反应速度减低的抑制作用。不能使酶反应速度减低的抑制作用。不能通过增加底物浓度的方法来解除通过增加底物浓度的方法来解除 在在可逆的非竞争性可逆的非竞争性抑制作用抑制作用中：中： 抑制剂结合在活性抑制剂结合在

36、活性中心以外；中心以外； 抑制剂的结合阻断抑制剂的结合阻断了反应的发生。了反应的发生。 非竞争性抑制作用的动力学特点是非竞争性抑制作用的动力学特点是Vmax变小，而变小，而Km不变。不变。(二二) 不可逆抑制（不可逆抑制（irreversible inhibition） 抑制剂与酶反应中心的活性基团以共价形式结合，从而抑制酶抑制剂与酶反应中心的活性基团以共价形式结合，从而抑制酶活性。用透析、超滤等物理方法，不能除去抑制剂使酶活性恢复。活性。用透析、超滤等物理方法，不能除去抑制剂使酶活性恢复。 乙酰胆碱酯酶是羟基酶，与有机磷农药共价结合后失活，使兴奋乙酰胆碱酯酶是羟基酶，与有机磷农药共价结合后失

37、活，使兴奋性神经递质乙酰胆碱不能及时清除降解。性神经递质乙酰胆碱不能及时清除降解。PXROROO+E-OHPOROROOEHXPOROROOE+NCH3CHNOHE-OHNCH3CHNO+POOROR+有机磷化合物羟基酶磷酰化酶(失活)解磷定磷酰化酶(失活)金属离子金属离子如如Mg+ 对磷酰基转移酶，对磷酰基转移酶，Cu+对一些对一些氧化酶，氧化酶，Cl-对淀粉酶有激活作用。对淀粉酶有激活作用。一些有机小分子一些有机小分子如如Vit C，谷胱甘肽，巯基乙醇等对巯基，谷胱甘肽，巯基乙醇等对巯基酶有激活作用。酶有激活作用。5.6 激活剂对酶促反应速度的影响激活剂对酶促反应速度的影响终产物终产物 P 对途径开对途径开头和分支点上的关头和分支点上的关键酶活性的调节。键酶活性的调节。字母字母e 表示酶。表示酶。+ 表示激活，表示激活，- 表示抑制。表示抑制。6.1 反馈控制反馈控制( feed Back)6. 酶活性的调节酶活性的调节变构酶模型变构酶模型米氏双曲线与米氏双曲线与S S形变构曲线形变构曲线6.2 变构调节变构调节0.110.11 变构