第四章维生素及酶演示文稿

第四章维生素及酶演示文稿当前1页，总共154页。（优选）第四章维生素及第五章酶当前2页，总共154页。二维生素(vitamin)含义和生理功能1含义-既不是基础物质也不是能源物质

概念：维持生物正常的生命过程所必需的一类微量低分子有机物，人体一般无法合成，必须从食物中供给。主要作为辅酶或辅基的成分调节机体代谢2生理功能-调节酶活性及代谢活性当前3页，总共154页。3特点存在于天然食物中，除了其本身形式，还有可被机体利用的前体化合物形式（维生素原provitamin）参与体内代谢过程的调节控制，但非机体结构成分，也不提供能量一般不能在体内合成或合成量太少（维生素Ｄ除外），必须由食物提供人体只需少量即可满足生理需要，但绝不能缺少，否则可引起相应的维生素缺乏症当前4页，总共154页。二维生素命名和分类1命名-不同方法（字母、化学本质、生理功能）按字母顺序排列，并下标加以区别，又结合其化学结构、性质、功能加以命名2分类-按溶解性分类水溶性维生素：主要有B族维生素（分布、溶解性相近）和维C脂溶性维生素：主要有维生素A、D、E、K，可蓄积当前5页，总共154页。

脂溶性水溶性

维生素A（视黄醇）维生素B1

（硫胺素）

D（钙化醇）B2

（核黄素）

E（生育酚）B5PP（烟酸、烟酰胺）

K（叶绿醌）B6

（吡哆醇、吡哆

醛、吡哆胺）

B12（钴胺素）

B11叶酸

B3泛酸

B7生物素

维生素C（抗坏血酸）

当前6页，总共154页。维生素原：在体内能转化为维生素的物质同效维生素：结构与之相似，具有其活性的物质当前7页，总共154页。第二节水溶性维生素一维生素B1与焦磷酸硫胺素（TPP）别名硫胺素，含有嘧啶环和噻唑环形成的辅酶：TPP是α-酮酸脱羧酶的辅酶VB1+ATP→TPP+AMP在碱中易破坏，参与α-酮酸的代谢当前8页，总共154页。当前9页，总共154页。

5´-NMP5´-NDP5´-NTPN=A、G、C、U

5´-dNMP5´-dNDP5´-dNTPN=A、G、C、T腺苷酸及其多磷酸化合物

AMPAdenosine

monophosphate

ADPAdenosine

diphosphate

ATPAdenosine

triphosphate回顾当前10页，总共154页。维生素B1和焦磷酸硫胺素

焦磷酸硫胺素（thiaminpyrophosphate,TTP）当前11页，总共154页。成人每天，缺乏时产生丙酮酸及乳酸在血中含量增多缺乏表现：多发性神经炎、皮肤麻木、心力衰竭、四肢无力、下肢水肿-脚气病来源：豆类、糙米、牛奶、家禽

当前12页，总共154页。二维生素B2与黄素辅酶

别名核黄素来源：谷物、酵母、乳、蛋水溶液呈黄绿色荧光，与含量呈正比当前13页，总共154页。形成的辅酶：FMN(黄素单核苷酸)和FAD(黄素腺嘌呤二核苷酸)是脱氢酶的辅酶当前14页，总共154页。FMN和FAD通过可逆加氢与脱氢实现递氢作用FAD+2HFADH2FMN+2HFMNH2B2在酸性条件下对热稳定,在碱性条件下不稳定成人每天需要1.1-2.1mg,人体缺乏时产生口舌炎、结膜炎等当前15页，总共154页。三维生素PP（VB5）与辅酶别名：尼克酸和尼克酰胺（也称烟酸和烟酰胺）来源：酵母、肉、乳、花生等形成的辅酶-多种氧化还原酶的辅酶NAD+：烟酰胺腺嘌呤二核苷酸，辅酶INADP+：烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸，辅酶II当前16页，总共154页。NCOOH

尼克酸（nicotinicacid）NCONH2

尼克酰胺（nicotinamide）当前17页，总共154页。当前18页，总共154页。NAD+和NADP+

是多种氧化还原酶的辅酶，起传递氢的作用，缺乏时产生“癞皮病”NAD++2HNADH+H+NADP++2HNADPH+H+

当前19页，总共154页。四泛酸（VB3）与辅酶A

别名：遍多酸来源：肠道细菌可以合成形成的辅酶：与巯基乙胺、核苷酸形成辅酶A(CoA-SH)辅酶A是酰基转移酶的辅酶，它所含的巯基可与酰基形成巯酯，在代谢中起传递酰基的作用当前20页，总共154页。当前21页，总共154页。当前22页，总共154页。五维生素B6与磷酸吡哆素

别名：吡哆素，含有醇、醛、胺三种来源：卵黄、肝、肾脏、肉类形成的辅酶：磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺是转氨酶、氨基酸脱羧酶、消旋酶的辅酶当前23页，总共154页。维生素B6和磷酸吡哆醛、磷酸吡哆胺

(pyridoxol)(pyridoxal)(pyridoxamine)(pyridoxalphosphate)(pyridoxaminephosphate)当前24页，总共154页。六生物素（VB7）别名：维生素H来源：卵黄、肝、肾脏、酵母生物素本身是羧化酶的辅酶生物素的功能是作为CO2的递体，在生物合成中起传递和固定CO2的作用当前25页，总共154页。生物素（维生素B7）为含硫维生素，其结构可视为由尿素与硫戊烷环（噻吩）结合而成，并有一个C5酸支链。HNNHCO尿素部分HCCHH2CCHS硫戊烷环部分(CH2)4COOHC5酸根部分尿素环上的一个N可与CO2结合当前26页，总共154页。七叶酸和叶酸辅酶别名：蝶酰谷氨酸，或维生素B11来源：植物叶片、酵母、肝肾叶酸还原成四氢叶酸(THFA，也称辅酶F)，后者是一碳单位基团转移酶的辅酶，参与核苷酸的合成缺乏时产生贫血当前27页，总共154页。当前28页，总共154页。八维生素B12和辅酶B12别名：钴胺素，唯一含金属的维生素来源：肝、肾、瘦肉、鱼、蛋VB12分子中与Co离子相连位置被5’-脱氧腺苷所取代，形成维生素B12辅酶主要功能：参与一碳集团代谢缺乏：贫血当前29页，总共154页。氰钴胺素羟钴胺素5′-脱氧腺苷钴胺素甲基钴胺素氰钴胺素5,6-二甲基苯并咪唑当前30页，总共154页。九维生素C别名：抗坏血酸来源：水果、蔬菜酸性稳定，碱性破坏主要作用：参与体内氧化还原作用：如使巯基酶中巯基处于还原态脯氨酸羧化酶的辅酶，促进细胞质的形成生理机能：抗坏血病当前31页，总共154页。维生素C（抗坏血酸，ascorbicacid）抗坏血酸氧化酶还原型氧化型2H2H当前32页，总共154页。第三节脂溶性维生素一维生素A维生素A分A1、A2两种，是不饱和一元醇类维生素A1又称为视黄醇，A2称为脱氢视黄醇主要功能是维持上皮组织的健康和正常视觉来源及缺乏症(夜盲症)维生素A存在于动物性食物中植物中β-胡萝卜素（维生素A原）进入动物体后，受肠壁中的一种酶的作用而转变成VA当前33页，总共154页。二维生素D别名钙化醇，由维生素D原经紫外光激活后形成的促进骨骼钙化有D2、D3、D4、D5，其中D2、D3活性最高生物体内D2和D3本身不具有生物活性。它们在肝脏和肾脏中进行羟化后，形成1,25-二羟基维生素D。其中1,25-二羟基维生素D3是生物活性最强的当前34页，总共154页。

UV自发转变维生素D3肝肾1，25—二羟维生素D3前维生素D37—脱氢胆固醇25—羟维生素D3（胆钙化醇）VD3的生成维生素D2（麦角钙化醇）麦角甾醇VD2的生成当前35页，总共154页。主要功能：促进肠壁对钙和磷的吸收，调节钙磷代谢，有助骨骼钙化和牙齿的形成来源：VD原-肝肾脑、卵黄、乳、鱼肝油缺乏症：佝偻病或软骨病当前36页，总共154页。当前37页，总共154页。三维生素E别名生育酚有8种，其中以α-生育酚生物效价最高在食品中主要起抗氧化剂的作用，对细胞膜、细胞器及巯基酶有保护作用来源：植物油缺乏：不育当前38页，总共154页。四维生素K维生素K是2-甲基萘醌的衍生物维生素K有3种，K1,K2,K3。其中K3是人工合成的促进血液凝固促进肝脏合成凝血酶原调节凝血因子Ⅶ、Ⅸ、Ⅹ的合成来源：植物、肝脏缺乏：凝血障碍当前39页，总共154页。维生素K1维生素K2当前40页，总共154页。五硫辛酸硫辛酸有两种形式：硫辛酸（氧化型）和二氢硫辛酸（还原型）功能：氢载体酰基载体酵母和微生物的生长因子当前41页，总共154页。CHCH2CH2CH2CH2CSHH2CCH2SHOO-二氢硫辛酸（还原型）CHCH2CH2CH2CH2CS-SH2CCH2OO-硫辛酸（氧化型）当前42页，总共154页。第五章酶化学第一节概述第二节酶结构与功能的关系第三节酶催化反应的机制第四节酶反应动力学第五节酶的分离纯化及活力测定第六节多酶体系及调节酶当前43页，总共154页。第一节概述一酶的概念1酶的概念–酶是生物催化剂酶（enzyme）是由生物活细胞产生的，具有催化功能的蛋白质物质的新陈代谢是通过化学反应实现的化学反应：体外条件强烈，体内条件温和，反应速度迥异原因何在：催化剂—酶当前44页，总共154页。2酶与一般催化剂(catalysts)的共同特点用量少而催化效率高不改变化学反应的平衡点（加速反应进行，但不改变反应性质）可降低反应的活化能反应前后自身不发生变化（会因变性或者副反应失去活力，但已经催化大量底物转变为产物，类似于铂催化中毒）当前45页，总共154页。E+SP+EES能量水平反应过程GE1E2当前46页，总共154页。3酶作为生物催化剂的特征催化效率高：

周转数：水解酶≤10-102/s；氧化酶≥106-107/s例如，H2O2的分解：

2H2O22H2O+O2

铁离子催化效率：6×10-4/s

血红素催化效率：6×10-1/s

过氧化氢酶催化效率：6×106/s当前47页，总共154页。高度专一性：一种酶只催化一种或一类反应，作用于一种或一类相似的底物绝对专一性：只作用于一种底物，对酶所催化的键和成键两端的基团均有严格的要求，例如脲酶，DNA聚合酶

相对专一性键的专一性：对催化的反应的键有要求，专一性比较低，如脂肪水解酶基团专一性：要求严格的化学键，还对成键基团的一侧也有要求，如胰蛋白酶立体专一性：D/L当前48页，总共154页。键专一性举例：脂肪酶基团专一性举例：蛋白酶当前49页，总共154页。消化道内几种蛋白酶的专一性（芳香）（碱性）（丙）胰凝乳蛋白酶胃蛋白酶弹性蛋白酶羧肽酶胰蛋白酶氨肽酶羧肽酶当前50页，总共154页。当前51页，总共154页。酶易失活：要求反应条件温和，凡是使蛋白质变性的因素(如强酸、强碱、高温等)，都能够使酶完全失去活性活力可调节：反馈调节、共价修饰调节、酶原激活、别构调节、激素调节等有些酶需辅助因子当前52页，总共154页。4酶是生物催化剂所有的酶都由生物体产生酶和生命活动息息相关所有的生命活动都有酶参加参与生理机能：乙酰胆碱酯酶-神经清除转化毒物、药物：传递、放大递质信号：腺苷酸环化酶直接催化代谢反应：...

苯丙氨酸羟化酶-酮尿；白化病当前53页，总共154页。酶的组成和分布是生物进化与组织功能分化的基础不同生物有着不同的特征酶系、酶谱同一生物不同组织中酶的分布也不同同一类酶在不同组织中的含量也大不一样在细胞乃至细胞器水平上，酶的组成和分布也不一致生物体对酶的合成、结构、活性等，从各个水平进行不断的调节，以适应生命自身的需要。当前54页，总共154页。二酶的化学本质-大多数酶都是蛋白质

酶的相对分子质量很大酶由氨基酸组成酶具两性性质酶的变性失活与水解当前55页，总共154页。酶是蛋白质的实验证据酶在电场中的泳动性质与蛋白质一致活性-pH曲线和两性离子的解离曲线相似蛋白质的变性因素（紫外线、热、表面活性剂、重金属盐、酸、碱等）也可以使酶发生同样的变性失活强酸、强碱长时间处理酶可以产生氨基酸拓展当前56页，总共154页。蛋白酶能使酶水解失活双缩脲反应也适用于酶用氨基酸可以合成具有催化作用的酶当前57页，总共154页。关于酶本质进一步的发现先是，某些酶=蛋白质+RNA（如核糖核酸酶P、磷酸果糖激酶等）蛋白质和RNA分开后，均无活性一旦重组，活性恢复后来，某些酶（ribozyme）=RNA26SrRNA能够自我催化，一旦反应完成，就失去活力前述分离得到的RNA，也具有活性拓展当前58页，总共154页。关于“酶的本质是蛋白质”绝大多数酶都是由蛋白质构成，并以蛋白质为核心酶是生物催化剂≠生物催化剂是酶拓展当前59页，总共154页。酶及生物催化剂概念的发展抗体酶……克隆酶、遗传修饰酶蛋白质工程新酶生物催化剂（Biocatalyst）蛋白质类：Enzyme(天然酶、生物工程酶)核酸类：Ribozyme;Deoxyribozyme模拟生物催化剂（人工酶、模拟酶等）拓展当前60页，总共154页。科学发展对酶概念的挑战各种类似天然酶的催化剂的出现对酶的传统概念提出了挑战，在生物催化剂和化学催化剂之间架起了桥梁。例如模拟酶，它的来源和化学本质象化学催化剂，但催化行为象生物催化剂(酶)，而且随着模拟程度和水平的提高，其专一性和催化效率会愈来愈接近天然酶。自然界本身是一个整体，概念是人们认识问题时人为划分的，它受当时科学水平的限制，一些对应的概念间可能并没有绝对的界限。随着科学的发展，存在于生物催化剂与化学催化剂之间的鸿沟将会被填平。

拓展当前61页，总共154页。三酶的组成和分类1酶的分类一：按照组成分类单纯酶：如脲酶、胃蛋白酶、脂肪酶等。其活性仅仅决定于它的蛋白质结构。这类酶属于单纯酶(简单蛋白质)结合酶：如乳酶脱氢酶、细胞色素氧化酶等，除了需要蛋白质而外，还需要非蛋白质的小分子物质，才有催化活性。这类酶属于结合酶(结合蛋白质)。

当前62页，总共154页。2酶的组成结合酶中的蛋白质称为酶蛋白；非蛋白质的小分子物质称为辅助因子酶蛋白与辅助因子结合之后所形成的复合物，称为“全酶”(holoenzyme)—只有全酶才有催化活性；将酶蛋白和辅因子分开后均无催化作用全酶＝酶蛋白十辅助因子辅助因子：分为辅酶（结合松弛，用透析法可以除去的小分子有机化合物）和辅基（结合紧密，用透析法不易除去的小分子有机化名物）当前63页，总共154页。辅助因子金属离子：如Zn2+、Mn2+、Mg2+、铁离子、铜离子等小分子有机物：如铁卟啉、NAD+、FAD+、FMN等当前64页，总共154页。3酶的分类二：按照酶蛋白分子的特点分类单体酶：只有一条多肽链，分子量在13000-35000之间，如：胰蛋白酶、溶菌酶和胃蛋白酶等寡聚酶：由几个甚至几十个亚基组成，分子量在35000-几百万，例如：乳酸脱氢酶由4个亚基组成当前65页，总共154页。多酶复合体：又称多酶体系，是由几种酶彼此嵌合而形成的复合体，分子量很大，一般在几百万，例如：丙酮酸脱氢酶复合体是由丙酮酸脱氢酶、二氢硫辛酸转乙酰基酶与二氢硫辛酸脱氢酶彼此嵌合而成的。它有利于一系列反应的连续进行。当前66页，总共154页。据酶分子组成分类单纯蛋白质酶类结合蛋白质酶类（全酶）酶蛋白辅助因子金属离子小分子有机物据酶蛋白特征分类单体酶寡聚酶多酶复合体酶的类别当前67页，总共154页。4酶的分类三：按照催化的反应分类国际酶学委员会（enzymecommission，EC)将所有的酶促反应分为六大类：（1）氧化还原酶（2）转移酶（3）水解酶（4）裂合酶（5）异构酶（6）合成酶当前68页，总共154页。四酶的系统命名和编号系统命名：要给出所有的反应底物及反应性质例：果糖-二磷酸醛缩酶的系统命名为：D-果糖-1,6-二磷酸D-甘油醛-3-磷酸裂解酶。表明底物D-果糖-1,6-二磷酸被裂解产生D-甘油醛-3-磷酸例：转氨酶（习惯名）→丙氨酸：α-酮戊二酸氨基转移酶（系统名）习惯名称简便，故常用当前69页，总共154页。分类中的六大类，分别用1，2，3，4，5，6表示，再依底物或基团的性质分为亚类，用1，2，…表示。亚类可再分，各数字之间可用“、”隔开。即用四位数字表示一个酶的编号。前面冠以“EC”酶学委员会例：E.C2.7.1.1—ATP:葡萄糖磷酸转移酶当前70页，总共154页。第二节酶结构与功能的关系一酶一级结构与催化功能的关系1必需基团功能基团≠必需基团酶的必需基团(essentialgroup)：关系到酶催化作用的基团结合基团-与底物结合催化基团-促进底物变化当前71页，总共154页。2酶原激活酶原(zymogen)和酶原激活(zymogenactivation)体内合成出来的酶，有时不具有生物活性，经过一定作用后，构象发生变化，形成活性中心，变成有活性的酶，这个过程称为酶原激活当前72页，总共154页。胰蛋白酶原胰蛋白酶六肽肠激酶活性中心胰蛋白酶原的激活示意图

当前73页，总共154页。胰蛋白酶原胰蛋白酶六肽肠激酶胰蛋白酶对各种胰脏蛋白酶的激活作用

胰凝乳蛋白酶原胰凝乳蛋白酶弹性蛋白酶原弹性蛋白酶羧肽酶原羧肽酶当前74页，总共154页。3共价修饰—改变一定基团可使酶活性改变化学试剂与侧链基团结合、氧化、还原磷酸化/去磷酸化、乙酰化/去乙酰化等当前75页，总共154页。二酶活性与高级结构的关系1活性中心-活性中心(activecenter)

/活性部位(activesite)：酶分子上必需基团比较集中、形成一定构象，并与酶活性直接相关的结构结合中心-决定专一性；1-数个催化中心（catalyticcenter）：决定催化性质；1个有的必需基团在活性中心以外，参与维持构象当前76页，总共154页。AspHisSer胰凝乳蛋白酶的活性中心活性中心重要基团:His57,Asp102,Ser195当前77页，总共154页。为Tyr248为Arg145为Glu270为底物ZnZn羧肽酶活性中心示意图

当前78页，总共154页。2酶高级结构与活性的关系酶二、三级结构变化可能导致酶的失活或者激活酶四级结构与催化作用有关的酶：完整有作用；适当分离的亚基保持各自的催化作用与代谢调节有关的酶：聚合/解聚可调节酶的活性状态当前79页，总共154页。3同工酶（同功酶，isozyme）概念：能催化相同的化学反应，但其酶蛋白本身的分子结构组成不同的一组酶由两个或以上肽链聚合而成，理化、血清学、电泳性质等不同是遗传多态性的表现染色体多态性-亲权鉴定蛋白质多态性-血清运铁蛋白酶的多态性-同工酶抗原多态性-Rh等血型系统DNA多态性-酶切基因组DNA

当前80页，总共154页。同工酶来源由于遗传进化与基因突变引起了一级结构改变；由于酶蛋白在转录翻译后发生了修饰、聚合、解离以及别构变化当前81页，总共154页。乳酸脱氢酶（LDH）同工酶形成示意图

多肽亚基mRNA四聚体结构基因a

b乳酸脱氢酶同工酶电泳图谱+–H4MH3M2H2M3HM4点样线当前82页，总共154页。不同组织中LDH同工酶的电泳图谱LDH1(H4)LDH2(H3M)LDH3(H2M2)LDH4(HM3)LDH5(M4)心肌肾肝骨骼肌血清-+原点当前83页，总共154页。第二节酶催化反应的机制一酶促反应的本质1酶是催化剂—只影响反应速率，而不改变反应平衡点（1）加速反应速率（2）只加速热力学上可能进行的反应（3）只缩短达到平衡所需时间（4）正逆反应都有催化作用当前84页，总共154页。2加速反应的本质—降低活化能增加活化分子数的方法供能（绝对）降低活化能（相对）当前85页，总共154页。E+SP+EES能量水平反应过程GE1E2当前86页，总共154页。3中间产物学说学说假设：酶与底物首先结合成一个中间产物，然后中间产物分解成为产物和游离的酶当前87页，总共154页。中间产物学说的发展：该酶首先与底物结合成酶-底物复合物，然后转变成酶-过渡态中间物复合物，然后，生成酶-产物复合物，最后从酶分子上释放产物当前88页，总共154页。实验证据光谱同位素电镜X-射线ES＜E+SES稳定性差，只能存在，不能分离出来当前89页，总共154页。二酶反应机制（一）酶作用专一性机制1锁与钥学说EmilFischer提出锁与钥学说。他认为底物结构必须与酶活性部位的结构非常互补，就像锁与钥匙一样，这样，才能紧密结合，形成酶-底物复合物当前90页，总共154页。酶专一性的锁匙/锁钥学说当前91页，总共154页。锁匙/锁钥学说可以解释酶的绝对专一性，但是不能解释酶的相对专一性当前92页，总共154页。2诱导契合学说概念：酶的活性中心在结构上具柔性，当底物接近活性中心时，诱导酶蛋白构象发生变化，使酶活性中心有关基团正确排列和定向，最终酶与底物形成互补结合，产生酶-底复合物而催化反应进行当前93页，总共154页。酶专一性的诱导契合学说当前94页，总共154页。酶分子具有一定的柔顺性酶的作用专一性不仅取决于酶和底物的结合，也取决于酶的催化基团有正确的取位当前95页，总共154页。ZnZnGlu270Tyr248Arg145底物

羧肽酶结合底物前后构象变化当前96页，总共154页。

当前97页，总共154页。2酶作用高效性的机制（1）邻近和定向效应邻近效应：结合在酶活性部位上的A、B双底物分子，二者的反应基团互相靠近。同时，底物的反应基团与活性部位的催化基团互相靠近，大大增加了活性部位内底物的有效浓度，从而使底物反应速度大大地提高。当前98页，总共154页。定向效应：在酶活性部位中，催化基团与底物分子反应基团之间，形成了正确的定向排列，利于分子间的反应按正确的方向相互作用形成中间产物，从而降低了底物分子的活化能，增加了底物反应速度当前99页，总共154页。（2）底物形变

当酶遇到它的专一性底物时不仅酶构象受底物作用而变化，底物分子常常也受酶作用而变化酶中的某些基团或离子可以使底物分子中内敏感键中的某些基团的电子云密度增高或降低，产生电子张力，使敏感键的一端更加敏感，更易于发生反应有时甚至底物发生变形，使酶-底物复合物易于形成当前100页，总共154页。（3）共价催化

某些酶分子的催化基团可以通过共价键与底物分子结合形成不稳定的共价中间产物，这个中间产物极易变成过渡态，因而大大降低了活化能，使反应速度大为提高这种催化称为共价催化亲核催化亲电子催化当前101页，总共154页。亲核催化亲核基团：化合物中能提供电子对的原子或基团亲核催化是指：酶活性中心的亲核基团提供一对电子，与底物分子中缺少电子具有部分正电荷的碳原子形成共价键，从而产生不稳定的共价中间物当前102页，总共154页。亲电子催化亲电子基团：化合物中能接受电子对的原子，它是电子对的受体亲电子催化是指：酶活性中心上的亲电子基团如-NH3+基、Fe2+等，从底物分子的亲核原子上夺取一对电子，形成共价键．从而产生不稳定的共价中间物当前103页，总共154页。（4）酸碱催化

在酶活性中心上，有些催化基团是质子供体(酸催化基团)，可以向底物分子提供质子，称为酸催化；有些催化基团是质子受体(碱催化基团)，可以从底物分子上接受质子，称为碱催化当酸催化基团和碱催化基团共同发挥催化作用时，可以大大提高底物反应速度当前104页，总共154页。在pH接近中性的生物体中，His咪唑基，一半以酸的形式存在，另一半以碱的形式存在，既可以作为质子供体，又可以作为质子受体，而且，反应速度很快。因此，His咪唑基成为许多酶的酸碱催化基团当前105页，总共154页。（5）活性部位疏水空穴的影响某些化学反应，在非极性(低介电常数)的介质中，其反应速度比在极性(高介电常数)介质中的反应速度快得多。酶分子的活性中心是位于非极性的空穴中的。因此非极性的空穴有利于提高酶促底物反应速度当前106页，总共154页。第三节酶促反应动力学一酶促反应的基本动力学1底物浓度的影响—非线性的底物浓度低时，一级反应底物增加到较高时，混合级反应底物继续增加到一定值时，零级反应当前107页，总共154页。在酶浓度、温度、pH等条件固定不变的情况下，测定不同底物浓度下的反应初速度(以下均称为反应速度)，用反应速度(v)对底物浓度([S])作图，便得到双曲线当前108页，总共154页。酶反应速度与底物浓度的关系曲线当前109页，总共154页。2米氏方程—定量表示底物浓度与酶反应速率的关系1913年前后Michailis和Menten在前人工作的基础上，作了大量的研究，提出了酶促动力学的基本原理，用数学公式归纳为：max当前110页，总共154页。米氏方程的推导中间产物学说米氏常数

Km为酶促反应速率达到最大反应速率一半时的底物浓度米氏方程

E+SES→P+E

k1

k2k-1←←

Km=────k2+k-1k1υ=─────Vmax〔S〕Km+〔S〕当前111页，总共154页。Km与底物的关系：〔S〕«Km一级反应〔S〕»

Kmυ=Vmax零级反应〔S〕=Kmυ=0.5Vmaxυ=─────Vmax〔S〕Km+〔S〕υ=──VmaxKm〔S〕当前112页，总共154页。方程曲线用活性中心、过渡态学说解释：〔S〕小，酶活性中心没有完全形成，故〔S〕↑，〔ES〕↑υ↑。〔S〕较大，不能完全与酶形成ES，故υ增加而非正比例。〔S〕极大，可完全形成ES，故〔S〕增加时υ不变当前113页，总共154页。米氏常数的基本意义*

当v=Vmax/2时，Km=[S]（Km的单位为浓度单位）*

是酶在一定条件下的特征物理常数，通过测定Km的数值，可鉴别酶（应用是有条件的）*可近似表示酶和底物亲合力，Km愈小，E对S的亲合力愈大，Km愈大，E对S的亲合力愈小*在已知Km的情况下，应用米氏方程可计算任意[s]时的v，或任何v下的[s]练习题：已知某酶的Km值为0.5mol.L-1，要使此酶所催化的反应速度达到最大反应速度的80％时，底物的浓度应为多少？

当前114页，总共154页。酶的Km值在实际应用中的意义鉴别酶计算一定速率下底物浓度判断最适底物了解体内底物浓度水平判断反应方向或趋势判断抑制类型当前115页，总共154页。Km值的求法Lineweaver-Burk作图（双倒数图）：将米氏方程式改写为下列倒数形式该方程式相当于y＝ax十b直线方程。实验时，选择不同的[S]测定相对应的V。然后，以1／[S]为横坐标，以1／v为纵坐标作图，绘出直线当前116页，总共154页。当前117页，总共154页。二酶浓度对酶反应速度的影响在底物浓度大大超过酶浓度、温度和pH固定不变、反应体系中不含有抑制剂的情况下，酶反应速度与酶浓度成正比当前118页，总共154页。二温度对酶反应速度的影响在达到最适温度以前，反应速度随温度升高而加快

酶是蛋白质，其变性速度亦随温度上升而加快酶的最适温度不是一个固定不变的常数当前119页，总共154页。使反应速度达到最大值的温度被称为最适温度动物体内各种酶的最适温度一般在37-40℃，接近它们的体温植物酶的最适温度稍高，在40℃-45℃之间从细菌中分离出的某些酶，如TaqDNA聚合酶的最适温度可达70℃当前120页，总共154页。应用高温能使酶变性失活，一般在80℃以上，几乎全部的酶变性失活-杀菌低温虽然也能使酶活性降低，但是，不破坏酶分子构象低温麻醉生物制品、菌种、植物种子、精液的低温保存当前121页，总共154页。三pH对酶反应速度的影响过酸过碱导致酶蛋白变性影响底物分子解离状态影响酶分子解离状态影响酶的活性中心构象当前122页，总共154页。体内大多数酶的最适pH一般为6.5-8.0。但也有例外，例如：胃蛋白酶的最适pH为1.5，肝精氨酸酶的最适pH为9.8酶的最适pH不是一个常数。它的大小与底物的种类和浓度、缓冲液的性质与浓度、介质的离子强度、温度、反应时间有关在测定某种酶的活力时，采用该酶的最适pH，并用适当的缓冲液维持最适pH当前123页，总共154页。四激活剂对酶反应速率的影响激活剂/活化剂（activator）：凡能使酶活性增加进而加快酶反应速度的物质类别金属离子：K+、Na+、Mg2+、Cu2+、Mn2+、Zn2+、Se3+、Co2+、Fe2+阴离子：

Cl-、Br-

有机分子还原剂：抗坏血酸、半胱氨酸、谷胱甘肽金属螯合剂：EDTA当前124页，总共154页。激活剂的作用是相对的一种酶的激活剂对另一种来讲，可能是抑制剂不同浓度的激活剂对酶活性的影响也不同，往往是低浓度下起激活作用，高浓度下起抑制作用当前125页，总共154页。四抑制剂对酶反应速率的影响1抑制作用-不同于失活和去激活酶活性的降低分三类失活作用（inactivation）：理化因素破坏次级键，构象改变，酶蛋白被非特异（无选择性）的变性去激活作用（deactivation）：EDTA去除酶所需的二价离子，降低酶活性抑制作用（inhibition）：酶蛋白未被变性，但其必需基团（包括辅助因子）被改变，使酶活性被选择性降低当前126页，总共154页。2抑制作用的类型-可逆和不可逆抑制（1）不可逆抑制（irreversibleinhibition）抑制剂与酶活性中心必需基团牢固的共价结合，难以去除非专一性不可逆抑制：作用于不同基团或不同酶当前127页，总共154页。专一性不可逆抑制：作用于一种基团或一类酶-有机汞、有机磷（2）可逆抑制（reversibleinhibition）抑制剂与酶蛋白以非共价键可逆结合，可以被去除（透析、超滤）分为竞争性抑制、非竞争性抑制、（反竞争性抑制）当前128页，总共154页。竞争性抑制：抑制剂与底物竞争，从而阻止底物与酶的结合酶的活性中心不能同时既与抑制剂作用又与底物作用竞争性抑制剂具有与底物相类似的结构，与酶形成可逆的复合物，但此复合物不可能分解成产物，酶反应速度因此下降

最常见的一种可逆抑制作用可以通过加入大量的底物来消除竞争性抑制剂对酶活性的抑制作用当前129页，总共154页。回顾当前130页，总共154页。当前131页，总共154页。细菌体内的叶酸合成酶能够催化对氨基苯甲酸变成叶酸磺胺类药物由于与对氨基苯甲酸的结构非常相似，因此对叶酸合成酶有竞争性抑制作用人和畜禽能够利用食物中的叶酸，而细菌