酶药本、中医和全科级优秀公开课

第三章酶Enzyme2012年09月19日前言Intraduction一、酶的研究历史二、酶的概念三、酶的重要性主要内容一、酶的研究历史19世纪60年代，L.Pasteur提出发酵是酵母细胞活动结果的“活力论”；

1878年，Kühne:提出“Enzyme”名词，来源希腊文，意为“在酵母中”；

1897年，E.Büchner成功用酵母提取液实现发酵，获得了1907年的诺贝尔化学奖。（一）酶的发现——发酵机制的探讨：（二）酶的化学本质——一类特殊蛋白质：（三）酶促动力学的研究（四）酶概念的突破——核酶的发现"forhisbiochemicalresearchesandhisdiscoveryofcell-freefermentation".1907TheNoblePrizeinchemistryEduardBüchnerGermany(1860～1917)（三）酶促动力学的研究60年代初邹承鲁，提出酶蛋白必需基团的化学修饰和活性丧失的定量关系公式和确定必需基团数的方法，分别被称为“邹氏公式”、“邹氏作图法”。还提出了酶活性部位的“柔性学说”。1923~2006

在V.Henri(1902年)和P.L.Sørensen(1909年)研究的基础上，于

1913年L.Michaelis(德国)和M.L.Menten(加拿大)提出酶促反应动力学方程式，即米氏方程(学说)；Michaelis1875~1949Menten1879~19601982年，ThomasCech从四膜虫发现rRNA的自身催化作用，并提出了核酶（ribozyme）的概念。（四）酶概念的突破——核酶（ribozyme）的发现四膜虫“forhisdiscoveryofcatalyticRNA".1989TheNoblePrizeinchemistryThomasCechUSA二、酶的概念

酶（传统概念）是由活细胞合成的，对其特异底物（substrate）起高效催化作用的蛋白质。酶与疾病——蚕豆病、白化病酶与诊断——肝炎（GTP）、心肌病（LDH）酶与治疗——尿激酶、链激酶、胃蛋白酶三、酶的重要性或核糖核酸。现代概念

想象力比知识更重要，因为知识是有限的，而想象力概括着世界的一切，推动着进步，并且是知识进化的源泉。严格地说，想象力是科学研究中的实在因素。AlbertEinstein深刻启示学习思维善于思维养成思维的习惯重要理念概念清晰联系前后分析比较综合归纳学习方法一、酶的分子组成（辅助因子）二、酶的活性中心（催化功能部位）三、同工酶（功能相同，结构不同一组酶）主要内容重要的概念：

单体酶（monomericenzyme）——仅具有三级结构（一条多肽链构成）

寡聚酶（oligomericenzyme）——多个相同或不同亚基以非共价键连接

多酶体系（multienzymesystem）——几种不同功能的酶彼此聚合成复合体

多功能酶（multifunctionalenzyme）

或串联酶（tandemenzyme）——多种不同催化功能存在于一条多肽链中一、酶的分子组成

——常含有辅助因子

单纯酶（simpleenzyme）：

——仅由氨基酸残基构成的酶结合酶（conjugatedenzyme):

——由蛋白质（酶蛋白）和非蛋白质（辅助因子）两部分组成辅助因子组成：金属离子

——K+、Na+、Mg2+、Cu2+（Cu+）、Zu2+、Fe2+（Fe3+）等小分子有机物

——NAD+、FAD、TPP等

（二）辅助因子Mo6+

黄嘌呤氧化酶Fe3+/Fe2+

细胞色素酶、过氧化氢酶类、过氧化物类Cu2+/Cu+

细胞色素氧化酶、酪氨酸酶Zn2+

碳酸酐酶、羧肽酶Mg2+

各种激酶类、核酸酶Mn2+

精氨酸酶、超氧化物歧化酶Na+

质膜ATP酶(也需K+和Mg2+)K+

丙酮酸激酶(也需Mg2+和Mn2+)金属离子为辅助因子的某些酶金属离子酶小分子有机物为辅助因子的某些酶NAD+乳酸脱氢酶（LDH）VitPP苹果酸脱氢酶VitPPFAD琥珀酸脱氢酶VitB2-磷酸甘油脱氢酶（线粒体）VitB2TPP丙酮酸脱氢酶（系）VitB2小分子有机物酶含有维生素辅助因子的重要作用：参与酶的催化过程：传递电子、质子或基团。小分子有机物作用:（1）作为中心的催化基团参与反应、传递电子（2）连接酶与底物的桥梁：

如：己糖激酶

Mg2+先与底物结合成Mg2+-ATP，后者才是真正底物。（3）稳定酶的构象（4）中和阴离子，降低反应中的静电斥力金属离子作用：某些小分子有机物辅酶（基）在催化中作用名称所含维生素转移的基团NAD+VitPP氢原子（质子）NADP+VitPPFMNVitB2FADVitB2TPPVitB1酰基辅酶A泛酸酰基硫辛酸硫辛酸酰基生物素生物素CO2磷酸吡哆醛VitB6

氨基FH4

叶酸一碳基团

辅基（prostheticgroup）

——与酶蛋白结合紧密,不能被透析（或超滤）方法除去；辅酶（coenzyme）

——与酶蛋白结合疏松,可以被透析（超滤）方法除去。辅酶和辅基：

指多肽链上间接或直接与酶催化活性相关的某些氨基酸残基的功能基团。（二）必需基团（essentialgroup）类型：结合基团（bindinggroup）

催化基团（catalyticgroup）活性中心内必需基团活性中心外必需基团：

结合底物或辅酶使之与酶形成复合物。

影响底物中某些化学键稳定性，催化底物转变成产物。

不参与活性中心组成，但维持其空间构象所必需，作为调节剂结合所必需。胰凝乳蛋白酶活性中心195(Ser-羟基)57(His-咪唑基)102(Asp-羧基)溶菌酶的活性中心溶菌酶的活性中心是一裂隙，可以容纳肽聚糖的6个单糖基（A，B，C，D，E，F），并与之形成氢键和vanderwaals力。催化基团是Glu35、Asp52；Asp101和Trp108是结合基团。ABCDEFGlu35Asp101Trp108Asp52结合基团催化基团三、同工酶（isoenzyme，isozyme）

——是催化相同反应，但一级结构不同的一组酶

催化相同化学反应，但酶蛋白分子结构、理化性质乃至免疫学性质不同的一组酶。由不同基因或等位基因编码的多肽链，或由同一基因转录生成的不同mRNA翻译的不同多肽链组成的酶蛋白。非翻译后修饰生成的多分子形式。特点：

同工酶分布，可存在于同一种属或同一个体的不同组织或同一细胞的不同亚细胞部位；同工酶使不同的组织、器官和不同的亚细胞结构具有不同的代谢特征；同工酶可用来诊断不同器官的疾病提供了理论依据。意义：（一）乳酸脱氢酶（LDH）：

LDH1LDH2LDH3LDH4LDH5(H4)(H3M)(H2M2)(HM3)(M4)M亚基（骨骼肌型）H亚基（心肌型）乳酸脱氢酶结构特点（四聚体）乳酸脱氢酶（LDH）CH3CCOOHOCH3CHOH+NAD+COOH+NADH+H+（二）肌酸激酶（creatingkinase，CK）：心肌

294<1<1

肝

241127骨骼肌

47212741

正常血清

27.1±2.834.7±4.320.9±2.411.7±3.357±2.97676人体心、肝和骨骼肌LDH同工酶分布同工酶LDH1LDH2LDH3LDH4LDH5（百分比）组织器官12345ab12345c13452酶活性正常人酶谱心肌梗塞患者酶谱肝炎患者酶谱与心肌梗塞和肝炎病人血清LDH同工酶谱的变化（二）肌酸激酶（creatingkinase，CK）：肌酸激酶的结构特点（二聚体）：BBBMCK1(BB)CK2(MB)CK3(MM)脑心肌骨骼肌MM

N-CH3CH2COOHNH2HN=C

N-CH3

CH2COOHNH~PHN=CATPADP肌酸激酶

第二节

酶的工作原理（TheMechanismofEnzymeAction

）一、酶反应特点；二、酶通过促进底物形成过渡态而提高反应速率。主要内容

反应前后质和量不变催化热力学允许的反应加速可逆反应的进程，不改变反应的平衡点一般催化剂的特点:一、酶反应特点

酶反应具有极高的效率酶反应具有高度的特异性酶促反应具有的可调节性

酶促反应无副反应酶促反应的温和条件酶催化剂的特点:酶与一般催化剂催化效率的比较底物催化剂反应温度（C）反应速度常数脲素

H+627.410-7

脲酶215.0106过氧化氢

Fe2+2256

过氧化氢酶223.5107（一）酶促反应具有极高的效率

酶的催化效率通常比无催化剂反应高108～1020倍，比一般催化剂高107～1013倍。酶的催化效率可用酶的转换数表示：

酶的转换数（turnovernumber）是指在酶被底物饱和的条件下，每个酶分子每秒钟将底物转化为产物的分子数。部分酶的转换数酶转换数（sec-1）碳酸酐酶（carbonicanhydrase）600,000过氧化氢酶（catalase）80,000乙酰胆碱酯酶（acylcholinesterase）磷酸丙糖异构酶（triosephophateisofomerase）25,0004,4000α-淀粉酶（α-amylase）300肌肉乳酸脱氢酶（lactatedehydrogenase）200胰凝乳蛋白酶（chymotrypsin）100醛缩酶（aldolase）11溶菌酶（lysozyme）0.5果糖2,6-二磷酸酶（fructose2,6-bisphosphatase）0.1

一种酶仅作用于一种或一类化合物，或一定的化学键，催化一定的化学反应并产生一定的产物的特性。（二）酶反应具有高度的特异性

（专一性，specificity）一种一种一定一类一定一定

O脲酶H2N—C—NH2+H2O2NH3+CO21、绝对特异性（absolutespecificity）：

作用于一种特定结构的底物，进行专一反应，生成一种特定结构的产物。绝对特异性、相对特异性、立体异构特异性

作用于一类化合物或一种化学键的不太严格的选择性质。2、相对特异性（relativespecificity）：如：蛋白水解酶、脂肪酶和磷酸酯酶等

如：

L-乳酸脱氢酶：

L-乳酸

L-氨基酸氧化酶：

L-氨基酸延胡索酸酶：

反丁烯二酸

几何异构体光学异构体

仅作用于底物特定的立体异构体进行反应。3、立体异构特异性（stereo-specificity）：L-乳酸脱氢酶的催化作用特异性“三点附着理论”解释CH3COOH组HOOCCH3OH

L（-）乳酸D（+）乳酸（与LDH契合）（不能在LDH中的三点结合）精精组HO乳酸脱氢酶（LDH）CH3CCOOHOCH3CHOH+NAD+COOH+NADH+H+1、酶和代谢物的区域化分布2、多酶体系、多功能酶和同工酶等3、代谢物对酶活性的抑制和激活4、酶活性的调节：变构调节、共价修饰和酶原激活5、酶含量的调节：诱导、阻遏和降解（三）酶促反应具有的可调节性二、酶通过促进底物形成过渡态而提高反应速率

——酶催化作用机理（一）酶比一般催化剂更有效地降低反应活化能（二）酶-底物复合物的形成有利于底物转变成过渡态（三）酶的催化机制呈多元催化作用

化学反应速率的依赖因素：

分子间碰撞频率

有效碰撞分子（活化分子）的百分数活化能与活化分子活化分子——指在反应瞬间，达到或超过一定能量水平（即反应能阈），可发生反应的分子。活化能（activationenergy）——

活化分子所具有高出平均水平的能量，或底物分子从初态转变到活化态所需的能量。

能阈——

分子发生化学变化所需的最低能量。

酶促反应高效率的热力学基础一般催化剂反应活化能酶促反应活化能酶促反应活化能的改变能量反应过程非催化反应活化能底物平均能量产物平均能量初态过渡态终态酶与底物结合生成过渡态时释放结合能反应总能量改变无催化剂一般催化剂酶催化剂例如：过氧化氢分解反应

2H2O22H2O+O2

反应所需的活化能

无催化剂75312J（18000cal）胶态钯48953J（11700cal）过氧化氢酶

8368J（2000cal）（二）酶和底物的结合有利于底物形成过渡态酶底物复合物E+SE+PES(过渡态)k1k2k3底物与酶活性部位的结合基团有效结合，转化为过渡态，并释放结合能，以降低活化能是酶发挥催化作用的关键；底物与酶结合是可逆的、非共价结合，通过多种机制实现其催化功能。底物与酶结合形成中间产物的特点：E-S复合物SEabc1、诱导契合作用使酶与底物密切结合

——诱导契合假说（induced-fithypothesis）abcES

指酶与底物接近时，结构相互诱导、变形、适应，继之结合的过程。酶变构利于与底物结合，底物变形使之处不稳定过渡态，与活性中心结合最吻合，易受酶催化。羧肽酶的诱导契合模式底物Tyr248Arg145Glu2702、邻近效应与定向排列（proximityeffect&orientationarrange）使诸底物正确定位于酶的活性中心

指酶在反应中将诸底物结合到活性中心，使它们相互接近并形成有利于反应的正确定向关系。酶AB酶AB邻近，又定向邻近，不定向底物的“邻近”和“定向”效应示意图酶AB不邻近，不定向

酶活性中心多呈疏水“口袋”，使底物分子脱溶剂化（desolvation），排除周围大量水分子对酶与底物分子功能基团间的干扰性吸引和排斥；防止水化膜的形成，利于底物与酶分子的密切接触和结合，这种现象称为表面效应。3、表面效应（surfaceeffect）使底物分子去溶剂化表面效应——疏水性“口袋”效应疏水口袋肽链底物（三）酶的催化机制呈多元催化作用

（multielementcatalysis）

有多种催化机制同时介入，包括：一般酸-碱催化作用和共价催化作用（亲核催化作用、亲电子作用），共同完成酶促反应，被称为多元催化作用；酶促反应高效率的重要原因。1、一般酸-碱催化作用（generalacid-basecatalysis）

酶是两性解离的蛋白质分子，其活性中心有些基团可为质子供体（酸），有些基团可为质子受体（碱），参与质子转移，以提高反应速率（达102~105倍）的催化机制。酶活性中心广义酸碱基团

广义酸基团广义碱基团pKa（质子供体）（质子受体）S-例如：

溶菌酶的底物为细菌胞壁肽聚糖中的6个单糖基的糖链，其活性中心的催化基团Glu35-COOH（在非极性环境）为质子供体（酸），在反应中质子与中D、E位两个糖基构成糖苷键的O原子结合，使之断裂；并在D位糖基C1形成正碳离子，Asp52-COO-（在极性环境）对此起稳定作用；最终H2O参与糖链断裂，产生缺口，达到溶菌作用。NAG：N-乙酰氨基葡萄糖；NAM：N-乙酰胞壁酸-A——B——C——D——E——F--NAG-NAM-NAG-NAM-NAG-NAM-溶菌酶最适小分子寡糖底物ABCDEFGlu35Asp101Trp108Asp52溶菌酶的一般酸-碱催化机制示意图NAGNAGNAGNAMNAMNAMOHH+D处非极性区，以非离子化形式存在处极性区，以离子化形式存在D环C1的正碳离子NAMNAMNAMNAGNAGNAGC+2、共价催化作用（generalacid-basecatalysis）

酶活性中心与底物通过瞬间共价键形成中间物，将底物激活加速反应，进一步使之转变生成产物和游离酶的催化机制。共价催化作用具有亲核、亲电子过程；前者促使形成共价键，后者从反应中心吸收电子。

如：蛋白酶、肽酶、脂酶和一些酰基转移酶等。1、亲核催化作用：酶活性中心的一些基团，如羟基、巯基和咪唑基等被称为“亲核基团”，分别带有多电子的原子如O、S和N，可提供电子去攻击底物上相对的亲电子原子（如羰基碳），即所谓的亲核攻击。如，凝乳蛋白酶：Ser195-OH起亲核催化作用，

2、亲电催化作用：酶活性中心的亲电基团与富含电子的底物形成共价键，引起的催化反应，是亲电子催化的反过程。

例如：胰凝乳蛋白酶活性中心催化基团Ser195-OH中的O原子有非配对电子对能发挥亲核作用，在反应中攻击底物肽键中羰基的C，导致肽键的断裂，形成一个不稳定的中间产物－酰基化酶，后者易将酰基转移给水完成水解作用。在胰凝乳蛋白酶催化反应中，His57-咪唑基接受质子，起“碱”催化作用，故催化机理实为多元催化作用。胰凝乳蛋白酶的亲核催化Ser195-OH亲核攻击（亲核催化）肽键断裂（中间产物－酰基化酶形成）H2O的替代反应H2O

本章知识点酶分子的结构酶分子的功能酶的分子组成酶的活性中心分类：单体酶寡聚酶多酶复合物多功能酶单纯酶结合酶辅酶辅基必需基团结合基团催化基团酶反应特点酶反应机理酶反应动力学酶原与酶原的激活变构调节共价修饰调节酶的调节酶活性调节酶量调节酶的命名与分类酶与医学的关系酶分子的结构酶的分子组成酶的活性中心分类：单体酶寡聚酶多酶复合物多功能酶单纯酶结合酶辅酶辅基必需基团结合基团催化基团酶反应特点酶反应机理酶分子的功能酶分子的功能第三节酶促反应动力学（KineticsofEnzyme-CatalyzedReaction）酶促反应动力学：研究酶促反应速度及其影响因素（包括：底物浓度、酶浓度、温度、pH、抑制剂、激活剂等）。酶促反应速率：单位时间内底物减少或产物增加的量，常用初速度来衡量。初速度（率）：指反应刚开始，各影响因素尚未发挥作用时反应速度，也即反应进程曲线为直线部分反应速度。概念：反应初速度产物生成量反应时间酶促反应初速度一、底物浓度对反应速率的影响

——呈矩形双曲线

底物浓度[S]Km1/2Vmax初速度vVmax底物浓度对酶促反应速度的影响一级反应混级反应零级反应（一）米—曼氏方程式（Michaelis-Mentenequation）揭示单底物反应的动力学特性

Vmax[S]V=Km+[S]E+SESE+Pk1k2k31、米-曼氏方程解释：（二）Km与Vmax是有意义的酶促反应动力学参数（三）Km值和Vmax值可以通过作图法求取

当底物浓度很低（[S]Km）时，，即v与[S]呈正比。当底物浓度很高（[S]Km）时，

vVmax,即v与

[S]无关。VmaxKmv=[S]

反应是单底物反应；测定的反应速度为初速度，产物生成极少，逆反应可忽略；

[S]超过[E]，[S]的变化在测定初速度的过程中可不计单底物；稳态（steadystate）。2、米-曼氏方程成立条件：3、推导方程（略）1、Km值为1/2Vmax时的底物浓度。（二）Km与Vmax是有意义的酶促反应动力学参数Km====KsK2+k3

k1K2K1[E][S][ES]2、k2k3

时，Km可表示酶对底物的亲和力大小，两者成反比关系。VmaxVmax[S]2Km+[S]Km=[S]V==3、Km值是酶的特征性常数之一，为10-6~10-2mol/L；同底物，不同酶Km值不同；同一酶不同底物，Km值不同。

只与酶结构、底物和反应环境（如：温度、pH、离子强度）有关，与酶浓度无关。Vmax=K3[ES]=K3[Et]4、Vmax是酶完全被底物饱和时（[ES]=[Et]）的反应速度，与酶浓度呈正比。

5、动力学常数k3

称为酶的转换数（turnovermumber)：

当酶被底物充分饱和时，单位时间内每个酶分子（或活性中心）催化底物转变为产物的分子数。

大多酶的转换数是在1~104/s之间。定义：Vmax=K3[Et]K3=Vmax/[Et]（三）Km值与Vmax值可以通过作图法求取1=

Km

1+1VVmax[S]Vmax.-（1/Km）斜率

=Km/Vmax01/[S]1/Vmax1/V双倒数作图法又称林-贝氏作图法（1934）例题

Neurosporacrassa

的

D-丝氨酸脱氨酶需要磷酸吡哆醛作为辅酶。催化反应：

CH2OH·CHNH2·COOHCH3CO·COOH+NH3解1、v对[S]作图法:在实验中测得下列数据：

[s]v丝氨酸10-5（mol/L）生成丙酮酸（mol/L）

0.200.1500.400.2000.850.2751.250.3151.700.3402.000.3508.000.360求丝氨酸脱氨酶对丝氨酸的表观米氏常数。01234567810-6[S]丙酮酸（M/20min）v0.20.10.30.4Km=3.210-7M1/2VmaxVmax≈0.39

丝氨酸10-5（mol/L）20分钟生成丙酮酸（mol/L）

[S]1/[S]v1/v

0.205.00.1506.660.402.50.2005.000.851.170.2753.641.250.800.3153.171.700.580.3402.942.000.500.3502.868.000.1250.3602.78解2、1/v对1/[S]作图法：在实验中测得下列数据：-4-3-2-10123451/v1/[S]1/Vmax=2.55Vmax=0.39-1/Km=-2.8510-6Km=3.5110-7

求丝氨酸脱氨酶对丝氨酸的表观米氏常数。351467二、酶浓度对反应速率的影响

——底物足够时呈直线关系v[E]o酶浓度对反应速度的影响特点：当[S][E]，使酶被底物饱和时，反应速度与酶的浓度变化成正比关系。三、温度对酶促反应速率的影响

——具有双重性特点：1、最适温度（optimumtemperature)——酶促反应速度最快时的温度。

2、最适温度非特征性常数，它与反应时间有关。0102030405060℃2.0温度对唾液淀粉酶活性的影响酶活性1.51.00.52.53.0v最适温度四、pH酶促反应速率的影响

——通过改变酶和底物分子解离状态特点：1、最适pH（optimumpH）——酶活性最高时的pH。

2、最适pH非特征性常数，受[S]、缓冲液种类与浓度、以及酶纯度影响024681012pH酶的活性

pH对某些酶活性的影响胃蛋白酶胆碱酯酶淀粉酶最适pH某些酶的最适pH值

酶最适pH胃蛋白酶1.8过氧化氢酶7.6胰蛋白酶7.7延胡索酸酶7.8核糖核酸酶7.8精氨酸酶9.8五、抑制剂对酶促反应速率的影响

——可逆或不可逆地降低速率抑制作用:

直接或间接地影响酶的活性中心，使酶活性降低或丧失的现象。抑制剂：凡能降低酶活性而不引起酶蛋白变性的物质。不可逆抑制可逆抑制竞争性抑制非竞争性抑制反竞争抑制

抑制剂以共价键与酶活性中心的必需基团结合，使酶失活；且不能用透析、超滤等方法除去抑制剂使酶恢复活性。（一）不可逆抑制作用（irreversibleinhibition）

R-OOR-OOR´-OXR´-OO-E

P+

E-OHP+HX有机磷化合物羟基酶磷酰化酶(失活)（农药）（胆碱酯酶）例1：羟基酶的抑制

R-OOR´-OO-E

P+

-CHNOH磷酰化酶(失活)CH3-CHNCH3OO-ROO-R´P解磷定N+解毒方法：N+羟基酶（胆碱酯酶）+

E-OH巯基酶路易士气例2：

巯基酶酶的抑制

SH

SE+Hg2+EHg+2H+

SH

S

SHClSE+As-CH=CHClEAs-CH=CHCl+2HCl

SHClSSEHg+SCOONaCHSHCHSHCOONaSHE+HgSHCOONaCHSCHSCOONa二巯基丁二酸钠SCH2OHSHCH2OHEAs-CH=CHCl+CHSHE+CHSSCH2SHSHCH2SAs-CH=CHCl二巯基丙醇解毒方法：（二）可逆抑制(reversibleinhibition)

竞争性抑制(competitiveinhibition)

非竞争性抑制（non-competitiveinhibition）反竞争性抑制（uncompetitiveinhibition）

抑制剂与酶以非共价键疏松结合引起酶活性的降低或丧失,结合是可逆的,能够通过透析、超滤等物理方法使酶恢复活性。可逆抑制类型：1、竞争性抑制（competitiveinhibition）

竞争性抑制剂的结构与底物结构相似，与底物竞争同一种酶的活性中心，从而影响E与S的结合。概念：竞争性抑制作用过程：IIESEISSEEE

+PI竞争性抑制的动力学方程:v=Vmax[S]Km(1+)+[S][I]Ki竞争性抑制的底物浓度曲线无I

有I

v[S]Km

Km

（有I）竞争性抑制的特征曲线：1v=KmVmax(1+)+1[S]1Vmax[I]Ki[I]无抑制剂1/v1/[S]1/Vmax-1Km(1+)[I]Ki-1Km0竞争性抑制的特点：I与S分子结构相似；

Vmax不变，表观Km增大；抑制程度取决于I与E的亲和力，以及[I]和

[S]的相对浓度比例。例如：

对氨基苯甲酸二氢蝶呤二氢叶酸四氢叶酸谷氨酸二氢叶酸合成酶二氢叶酸还氨甲蝶呤磺胺药(-)(-)COOHCH2CH2COOH

琥珀酸脱氢酶+FAD+FADH2COOHCHCHCOOH琥珀酸延胡索酸COOHCH2COOH丙二酸(-)2、非竞争性抑制（non-competitiveinhibition）

抑制剂与酶分子活性中心外的其它部位结合而抑制酶活性，I和S与酶结合不存在竞争关系。

概念:非竞争性抑制作用过程：SSEEE

+PESESIIII非竞争性抑制的底物浓度曲线无Iv[S]有IKmKm（有I）非竞争性抑制的动力学方程:v=Vmax[S]（Km+[S]）(1+)[I]Ki1v=KmVmax(1+)+[I]Ki1[S]1Vmax（1+）[I]Ki非竞争性抑制的特征曲线：1/v正常[I]1/[S]-1Km/Vmax(1+)[I]Ki非竞争性抑制的特点：I与S分子结构不同；Vmax减小，表观Km不变；抑制程度取决于[I]大小。例：质子化的叔胺（R3NH+）对乙酰酯酶的抑制3、反竞争性抑制（uncompetitiveinhibition）

抑制剂仅与酶和底物的中间复合物结合而抑制酶活性。

概念:反竞争性抑制作用过程：EEE

+PSSEIISE

+P反竞争性抑制的底物浓度曲线无Iv[S]KmKm（有I）有I反竞争性抑制的动力学方程:v=Vmax[S]Km+[S](1+)[I]Ki

反竞争性抑制的特征曲线：[I]正常1/v1/[S]1/Vmax-1Km[I]Ki(1+)-1Km/Vmax(1+)[I]Ki1v=KmVmax(1+)[I]Ki1[S]1Vmax+反竞争性抑制的特点：I与S分子结构不同，I只与ES结合

Vmax和表观Km都减小；抑制程度取决于[I]和[ES]二者的浓度。例：氰化物或肼对芳香硫酸酯酶的抑制可逆性抑制作用的动力学比较作用特点无抑制剂竞争性非竞争性反竞争性与I结合的组分EE、ESES动力学参数最大速度

Vmax不变降低降低表观Km

Km增大不变减小

林-贝氏作图纵轴截距

1/Vmax不变增大增大

横轴截距

1/Km增大不变减小斜率Km/Vmax增大增大不变

六、激活剂可加快酶促反应速率（一）激活剂（activator）:

凡能使酶由无活性变为有活性或使酶活性增加的物质。

如：金属离子：Mg2+、K+、Mn2+

阴离子：Cl-

有机物：胆汁酸盐概念（二）分类：

必需激活剂（essentialactivator）酶促反应不可缺少，否则将测不到酶活性。

如：Mg2+

对己糖激酶非必需激活剂（non-essentialactivator）不存在时，酶仍有一定活性，但可提高酶催化活性。如：

Cl-

对唾液淀粉酶（二）分类：第四节

酶的调节（TheRegulationofEnzyme）调节对象：关键酶（限速酶）调节方式：酶活性调节（快速调节）酶含量调节（缓慢调节）不可逆共价调节

——酶原的激活可逆共价调节

——酶的共价修饰共价调节非共价调节——酶的变构调节酶活性调节概述一、调节酶实现对酶促反应速率的快速调节（一）变构酶通过变构调节酶的活性一些代谢物可与某些酶分子活性中心外的某部分可逆地结合（非共价结合），使酶构象改变，从而改变酶的催化活性，此种调节方式称变构调节。变构调节（allostericregulation）:

1、概念——受变构调节的酶2、结构特点：多亚基（偶数）催化亚基（活性中心）调节亚基——变构部位（allostericsite）或调节部位（regulatorysite）变构酶（allostericenzyme）：协同效应（cooperativity）:

多亚基酶存在协同效应正协同效应——变构后增加对效应剂亲和力负协同效应——变构后降低对效应剂亲和力

变构效应剂（allostericeffector）变构激活效应剂——加快反应速率变构抑制效应剂——降低反应速率

底物浓度-反应速率曲线呈“S”形，不遵循米-曼氏动力学。变构酶的“S”形曲线v[S]变构抑制变构激活米氏酶变构酶右移左移蛋白激酶A的变构激活蛋白激酶A(无活性)蛋白激酶A(有活性)cAMPCCCCRRRRATP柠檬酸（—）AMP、ADP2,6-二磷酸果糖1,6-二磷酸果糖(+)变构酶：6-磷酸果糖激酶-1的变构剂变构激活剂变构抑制剂

在其它酶的催化下，酶蛋白分子肽链上特定基团与某种化学基团发生可逆性共价结合，从而改变酶的活性的过程。（二）酶的化学修饰调节是通过某些化学基团与酶的共价结合与分离实现的1、共价修饰或化学修饰调节的概念（covalentmodificationregulation&chemicalmodificationregulation）

概念：

2、共价修饰基团类型：

磷酸化与脱磷酸化乙酰化和脱乙酰化甲基化和脱甲基化腺苷化和脱腺苷化－SH与－S－S互变2、共价修饰基团类型：PEEATPADPPH2O蛋白激酶磷蛋白磷酸酶例-1：肌肉中磷酸化酶的磷酸化和去磷酸化过程：磷酸化酶-b磷酸化酶-a（活性）酶促化学修饰对酶活性的调节激活/抑制激活/抑制抑制/激活抑制/激活抑制/激活抑制/激活抑制/激活激活/抑制抑制/激活激活/抑制脱氢酶/氧化酶磷酸化/脱磷酸化磷酸化/脱磷酸化磷酸化/脱磷酸化磷酸化/脱磷酸化磷酸化/脱磷酸化磷酸化/脱磷酸化磷酸化/脱磷酸化磷酸化/脱磷酸化磷酸化/脱磷酸化磷酸化/脱磷酸化-SH/-S-S-糖原磷酸化酶磷酸化酶b激酶糖原合成酶丙酮酸脱羧酶磷酸果糖激酶丙酮酸脱氢酶HMG-CoA还原酶HMG-CoA还原酶激酶乙酰CoA羧化酶脂肪细胞甘油三脂脂肪酶黄嘌呤氧化酶酶活性改变化学修饰类型

酶由激素启动磷酸化的级联机制腺苷酸环化酶活化ATPcAMPR2C2C2+R2磷酸化酶激酶（无活性）磷酸化酶激酶（有活性）（别构激活）

磷酸化酶b（无活性）

磷酸化酶a（有活性）ATPADPATPADP激素受体pp（三）酶原的激活使无活性的酶原转变成有催化活性的酶

指酶在细胞内合成或初分泌时无活性的酶的前体。1、酶原（zymogen）:

酶原在特定条件下，被水解一个或几个特定肽段致使酶分子构象发生改变，从而形成或暴露酶的活性中心，表现出酶活性的过程。2、酶原激活:-S-S-缬天天天天异甘缬组46丝183胰蛋白酶原SS赖活性中心胰蛋白酶原的激活过程-S-S-异丝胰蛋白酶SS组游离的六肽缬缬天天天天赖甘肠激酶胰蛋白酶静电吸引力或氢键胰蛋白酶原胰蛋白酶六肽+弹性蛋白酶原弹性蛋白酶

+

碎片α-胰凝乳蛋白酶原α-胰凝乳蛋白酶

+二肽羧基肽酶原A羧基肽酶A+碎片肠激酶消化道肠激酶启动的酶原激活级联效应自身催化酶原与酶原激活的生理意义

保护组织器官本身免受酶的水解破坏保证酶在特定部位与环境发挥催化作用酶原可视作酶的储存形式二、酶含量的调节包括对

酶合成与分解速率的调节（一）酶蛋白合成可被诱导或阻遏——转录水平

诱导作用（induction）和诱导剂（inducer

）

阻遏作用（repression）和阻遏剂（repressor）如：

胆红素诱导血红素加氧酶合成，促进胆红素生成。

溶酶体蛋白酶降解途径（不依赖ATP的降解途径，无选择性蛋白降解）——约40%非溶酶体蛋白酶降解途径（又称依赖ATP和泛素的降解途径，选择性蛋白降解）——60%（二）酶降解的调控与一般蛋白质降解途径相同第五节

酶的命名与分类

（

TheNamingandClassificationofEnzyme）一、酶可根据其催化的反应类型予以分类1、氧化还原酶类（oxidoreductases）2、转移酶类（transferases）3、水解酶类（hydrolases）4、裂解酶类（lyases，或裂合酶）5、异构酶类（isomerases）6、合成酶类（syntheases）或连接酶类（ligases）根据酶反应的类型，酶可分为六大类：二、每一种酶均有其系统名称和推荐名称习惯命名：

由发现者命名，常以底物名、反应性质及酶的来源命名系统命名：1961年国际酶学委员会（Enzymecommission，简称EC）确定:每一个酶由下列三种表示

1、系统名称（systematicname）：

底物名+反应性质（底物名之间用“：”隔开）

2、分类编号：E.C.+四个数字分别代表：类、亚类、亚-亚类、亚-亚类中“序号”

3、推荐名（recommendedname）：

选一个习惯名（实用、简单）二、每一种酶均有其系统名称和推荐名称

举例分类编号：EC1.4.1.3系统名称：L-谷氨酸：NAD+氧化还原酶催化反应：L-谷氨酸+H2O+NAD+

-酮戊二酸+NH3+NADH推荐名称：谷氨酸脱氢酶分类编号：EC6.3.1.2系统名称：L-谷氨酸：氨连接酶催化反应：ATP+L-谷氨酸+NH3ADP+磷酸+L-谷氨酰胺推荐名称：谷氨酰胺合成酶酶的分类催化的化学反应举例系统名称EC编号推荐名称氧化还原酶类乙醛+NADH+H+乙醇：NAD+

氧化还原酶EC1.1.1.1乙醇脱氢酶转移酶类草酰乙酸+L-谷氨酸L-天冬氨酸：-酮戊二酸氨基转移酶EC2.6.1.1天冬氨酸转氨酶水解酶类D-葡萄糖+H3PO4D-葡糖-6-磷酸水解酶EC3.1.3.9葡糖6-磷酸酶裂解酶类磷酸二羟丙酮+醛酮糖-1-磷酸裂解酶EC4.1.2.7醛缩酶异构酶类D-果糖-6-磷酸D-葡糖-6-磷酸酮-醇异构酶EC5.3.1.9磷酸果糖异构酶连接酶类L-谷氨酰胺+ADP+磷酸L-谷氨酸：氨连接酶EC6.3.1.2谷氨酰胺合成酶一些酶的分类与命名第六节

酶与医学的关系

（TheRelationofEnzyme&Medicine）

一、酶和疾病密切相关

（一）酶的质、量与活性的异常均可引起某些疾病疾病的发病机理直接或间接与酶表达异常或酶活性受到抑制相关；疾病可引起酶的异常，这种异常又使病情加重；激素代谢障碍或维生素缺乏可引起酶的异常；酶活性受到抑制多见于中毒性疾病。

酶缺陷或异常引起的疾病

酶疾病苯丙氨酸羟化酶缺陷苯丙酮酸尿症6—磷酸葡萄糖脱氢酶缺陷