生物化学：第三章 酶化学

绪论第一章蛋白质化学第二章核酸化学第三章酶化学第四章生物氧化第五章糖代谢第六章脂类代谢第七章蛋白质的酶促降解及氨基酸代谢第八章核酸的酶促降解及氨基酸代谢第九章核酸的生物合成第十章蛋白质的合成第十一章物质代谢的联系与调节生物化学第三章酶（enzyme）第一节导论第二节

酶催化机理第三节酶促反应动力学第四节

酶活性调节第五节

酶活力测定1、酶的概念及催化作用特点2、酶的化学本质

3、维生素与辅酶第一节导论第三章酶化学4、酶的命名与分类只能进行热力学上允许进行的反应；反应前后，质与量不变，用量少；可以缩短化学反应到达平衡的时间，而不影响反应的平衡常数；酶是由生物细胞产生的，以蛋白质为主要成分的生物催化剂，部分核酸也具有酶的活性。第一节导论第三章酶化学酶具有一般催化剂的特征（相同点）1.1、酶的概念第一节导论第三章酶化学1.2、酶催化作用特点比一般催化剂高108-1020倍

(1)高效性：具有极高的催化效率又称特异性，是指酶对底物和催化的反应的选择性，一种酶只能作用于某一种或某一类的化合物，促其发生一定的化学反应。

例如：蛋白酶催化蛋白质的水解；淀粉酶催化淀粉的水解；核酸酶催化核酸的水解。(2)专一性（Specificity）第三章酶化学第一节导论第三章酶化学1.2、酶催化作用特点酶的作用一般都要求比较温和的条件，如常温、常压和接近中性的酸碱度。凡能使蛋白质变性的因素都能使酶破坏而失去活性。(3)酶易失活(inactivity)第一节导论第三章酶化学1.2、酶催化作用特点(４)酶的活性可受到调节、控制第一节导论第三章酶化学多种机制和形式：如:抑制剂调节、共价修饰调节、反馈调节、酶原激活等。1.2、酶催化作用特点(５)酶催化常需辅助因子（cofactor)某些酶催化活力与非蛋白小分子物质有关。例如：金属离子、辅酶、辅基等。第一节导论第三章酶化学1.2

、酶催化作用特点1.3、酶的专一性

第一节导论第三章酶化学

概念：酶对所催化的分子(底物，substrate)

化学结构的特殊要求和选择。

类别：相对专一性和绝对专一性。1.3、酶的专一性

第一节导论第三章酶化学结构专一性

1、相对专一性酶对底物的化学结构要求比较低，它们能作用于一类化合物或一种化学键。

①

键专一性

有的酶作用于一定的化学键，而对键两端的基团无严格的要求。

第一节导论第三章酶化学结构专一性酯酶催化酯键的水解。

②

基团专一性

除要求作用于一定的键以外，对键两端的基团还有一定的要求。第一节导论第三章酶化学结构专一性

2、绝对专一性

有的酶对底物的化学结构要求非常严格，只作用于一种底物，不作用于其它任何物质，如脲酶,麦芽糖酶等。1.3、酶的专一性

第一节导论第三章酶化学结构专一性

概念：酶除了对底物分子的化学结构有要求外，对其立体异构也有高度专一性。

类别：旋光异构专一性（L、D型）如L-氨基酸氧化酶；

几何异构专一性（顺、反结构）如延胡索酸水化酶只催化延胡索酸（反-丁烯二酸），而不催化顺-丁烯二酸。1.3、酶的专一性

第一节导论第三章酶化学立体异构专一性除了有催化活性的RNA之外几乎都是蛋白质2、酶的化学本质

第一节导论第三章酶化学酶主要是蛋白质2、酶的化学本质

第一节导论第三章酶化学核酶（催化核酸）ribozyme核酶的功能很多,有的能够切割RNA,有的能够切割DNA,有些还具有RNA连接酶、磷酸酶等活性。与蛋白质酶相比，核酶的催化效率较低，是一种较为原始的催化酶。

2、酶的化学本质

第一节导论第三章酶化学核酶（催化核酸）ribozyme核酶随着生物学的发展，不仅仅只是包括RNA，如今人们还人工合成了一些DNA也具有催化活性。所以现在的核酶应该包括催化性DNA和催化性RNA两大类。

目前，催化性DNA只是人工合成的，并没有发现有天然存在的。

单体酶(monomericenzyme)寡聚酶(oligomericenzyme)多酶体系(multienzymesystem)2、酶的化学本质

第三章酶化学酶的蛋白质组成形式：第一节导论单体酶-monomericenzyme：一般由一条肽链组成，如溶菌酶、胰蛋白酶、木瓜蛋白酶等。胰凝乳蛋白酶由3条肽链（各肽链间有共价键连接），仍为单体酶。寡聚酶-oligomericenzyme：由几个或几十个亚基组成，亚基可以相同也可不同。如3-磷酸甘油醛脱氢酶、乳酸脱氢酶、丙酮酸激酶等。2、酶的化学本质

第三章酶化学第一节导论酶的蛋白质组成形式：

多酶体系-multienzymesystem由几种酶靠非共价键彼此嵌合而成。主要指结构化的多酶复合体。如丙酮酸脱氢酶系、脂肪酸合成酶复合体等。这种结构既能提高反应途径的效率，又能增强调控的准确性。多酶复合体示意图酶1酶2酶3酶7酶4酶6酶5多酶复合体示意图2、酶的化学本质

第一节导论第三章酶化学酶分子组成单纯酶（仅蛋白质）结合酶(全酶，蛋白质及非蛋白质小分子)如：脲酶、蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶等。如：转氨酶、乳酸脱氢酶、氧化还原酶等。酶蛋白决定反应的专一性和高效性；辅因子作为电子或者基团的载体，参与并促进整个催化过程。2、酶的化学本质

第一节导论第三章酶化学酶蛋白(apoenzyme)

：多肽辅因子

(cofactor)

金属离子小分子有机化合物全酶(holoenzyme)2、酶的化学本质

第一节导论第三章酶化学结合酶和酶的辅因子辅助因子按其与酶蛋白结合的紧密程度辅酶/辅基大多数是由维生素参与形成的小分子化合物

辅酶

(coenzyme):与酶蛋白结合疏松，用透析法可除去。

辅基

(prostheticgroup):与酶蛋白结合紧密，不能用透析法除去。金属离子维生素是机体（动物、植物和微生物）维持正常生命活动所必不可少的一类小分子有机化合物。分类：维生素一般习惯分为脂溶性和水溶性两大类。其中脂溶性维生素在体内可直接参与代谢的调节作用，而水溶性维生素是通过转变成辅酶对代谢起调节作用。3维生素与辅酶第三章酶化学第一节导论第三章酶化学①

硫胺素(维生素B1)在体内以焦磷酸硫胺素(TPP)形式存在。TPP是催化丙酮酸或α–酮戊二酸脱羧酶的辅酶，所以又称为脱羧辅酶。TPP缺乏时表现出多发性神经炎，导致皮肤麻木、心力衰竭、四肢无力、下肢水肿等。嘧啶环噻唑环FAD(黄素腺嘌呤二核苷酸)和FMN(黄素单核苷酸)氧化还原酶的辅基。被还原后形成FADH2与FMNH2。②核黄素(维生素B2)缺乏时组织呼吸减弱，代谢强度降低。主要症状为口腔发炎，舌炎、角膜炎、皮炎等。它们在脱氢酶催化的氧化-还原反应中，起着电子和质子的传递体作用。尼克酸（烟酸）尼克酰胺（烟酰胺）③

维生素pp（VB3）NAD+

(烟酰胺腺嘌呤二核苷酸，又称为辅酶I)和NADP+(烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸,又称为辅酶II)是维生素烟酰胺的衍生物。它们是多种重要脱氢酶的辅酶，在代谢中传递氢。能维持神经组织的健康。缺乏时表现出神经营养障碍，出现糙皮病。④

泛酸（VB5）辅酶A是生物体内代谢反应中乙酰化酶的辅酶，它是含泛酸的复合核苷酸。它的重要生理功能是传递酰基，是形成代谢中间产物的重要辅酶。巯基乙胺泛酸⑤

维生素B6-抗皮炎维生素包括吡哆醇、吡哆醛和吡哆胺。维生素B6在体内经磷酸化作用转化为相应的磷酸脂，参加代谢的主要的是磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺。磷酸吡哆醛是转氨酶、脱羧酶和消旋酶的辅酶。⑥

维生素B11又称叶酸，作为辅酶的是叶酸加氢的还原产物四氢叶酸(FH4或THFA)

。四氢叶酸的主要作用是作为一碳基团，如-CH3,-CH2-,-CHO

等的载体，参与多种生物合成过程。四氢叶酸第三章酶化学脂溶性维生素第三章酶化学1961年国际酶学委员会（EnzymeCommission,EC）根据酶所催化的反应类型和机理，把酶分成6大类：4、酶的命名和分类第一节导论氧化-还原酶催化氧化-还原反应，催化氢的转移或电子传递。主要包括脱氢酶(dehydrogenase)和氧化酶(Oxidase)。AH2+BA+BH2第一节导论第三章酶化学4、酶的命名和分类①氧化-还原酶Oxidoreductase如，乳酸(Lactate)脱氢酶催化乳酸的脱氢反应。转移酶催化基团转移反应，即将一个底物分子的基团或原子转移到另一个底物的分子上。例如，谷丙转氨酶(GPT)催化的氨基转移反应。A·X+BA+B·X第三章酶化学②转移酶Transferase4、酶的命名和分类水解酶催化底物的加水分解反应。主要包括淀粉酶、蛋白酶、核酸酶及脂酶等。例如，脂肪酶(Lipase)催化的脂的水解反应：AB+H2OAOH+BH第三章酶化学③水解酶hydrolase4、酶的命名和分类裂合酶催化从底物分子中移去一个基团或原子形成双键的反应及其逆反应。主要包括醛缩酶、水合酶及脱氨酶等。例如，延胡索酸水合酶催化的反应。第三章酶化学④裂合酶Lyase4、酶的命名和分类异构酶催化各种同分异构体的相互转化，即底物分子内基团或原子的重排过程。AB第三章酶化学⑤

异构酶Isomerase例如6-磷酸葡萄糖异构酶催化的反应葡萄糖-6-磷酸果糖-6-磷酸4、酶的命名和分类又称为连接酶，能够催化两种物质合成一种物质的反应。这类反应必须与ATP分解反应相偶联。A+B+ATPA·B+ADP+Pi第三章酶化学

⑥合成酶SynthetaseorLigaseCH3C

=

O+CO2COOHCOOHCOOHCH2C=

O丙酮酸羧化酶丙酮酸草酰乙酸+ATP+H2O+ADP+Pi4、酶的命名和分类每一个大类，又可根据底物中被作用的集团或键的特点分为若干亚类，每个亚类又可分为几个亚亚类。在酶表中，每一种酶有一个分类编号：EC+四个数字,如乳酸脱氢酶(EC1.1.1.27)

EC1.1.1.27

大类亚类亚亚类序号氧化还原酶类被氧化基团为CHOH受体为

NAD＋在此亚亚类中的顺序号第三章酶化学4、酶的命名和分类乳酸+NAD+丙酮酸+NADH+H+乳酸：NAD+氧化还原酶乳酸脱氢酶，草酰乙酸脱羧酶第三章酶化学系统命名（1961年国际酶学委员会确定）包括所有底物的名称和反应类型，最后加一个酶字。习惯命名：常以底物名、反应性质以及酶的来源命名，只取较重要的底物名称和反应类型。第二节酶催化机理第三章酶化学一、酶的催化作用与分子活化能

二、中间产物学说(酶降低活化能的机理）

三、酶的活性中心和必需基团

四、诱导契合学说(酶高度专一性的机理）

五、使酶具有高催化效率的因素

六、胰凝乳蛋白酶的催化机理

七、酶原的激活（activationofzymogen）一、酶的催化作用与分子活化能能阈:反应物分子发生化学变化所需的最低能量。活化分子:含有高于反应能阈的能量而能起反应的分子。活化能:在一定温度下，1mol底物全部进入活化态所需要的能量，J/mol。

供给能量，如加热、光照等；

加入催化剂，降低活化能。常态分子变为活化态分子的途径：第三章酶化学几个概念：第二节酶催化机理一般催化剂反应活化能反应总能量变化酶促反应活化能非催化反应活化能初态终态能量改变活化过程酶促反应的本质是降低反应物分子的活化能。活化态二、中间产物学说(酶降低活化能的机理）第三章酶化学在酶催化的反应中，第一步是酶与底物形成不稳定的酶(Enzyme)－底物(Substrate)中间复合物。当底物分子在酶作用下发生化学变化后，分解成产物(Product)和酶。

+P+ESSEE第二节酶催化机理二、中间产物学说(酶降低活化能的机理）第三章酶化学许多实验间接地证明了ES复合物的存在，如过氧化物酶反应过程中的光谱变化：

645、583、548、498nm561、530.5nm第二节酶催化机理三、酶的活性中心和必需基团第三章酶化学第二节酶催化机理亲核性基团：

Ser的羟基

Cys的巯基

His的咪唑基。常见酶活性中心的基团三、酶的活性中心和必须基团第三章酶化学活性中心第二节酶催化机理酸碱性基团：

Asp和Glu的羧基，Lys的氨基，

Trp的酚羟基等。三、酶的活性中心和必需基团第三章酶化学活性中心常见酶活性中心的基团第二节酶催化机理某些酶活性部位的AA残基

酶AA残基数活性部位的AA残基核糖核酸酶124His12,His119,Lys41溶菌酶129Asp52,Glu35胰凝乳蛋白酶241His57,Asp102,Ser195胃蛋白酶348Asp32,Asp215木瓜蛋白酶212Cys25,His159羧肽酶A307Arg127,Glu270,Tyr248,Zn2+三、酶的活性中心和必须基团第三章酶化学第二节酶催化机理AspHisSer胰凝乳蛋白酶的活性中心活性中心重要基团:His57,Asp102,Ser195三、酶的活性中心和必需基团第三章酶化学第二节酶催化机理三、酶的活性中心和必需基团第三章酶化学1.结合部位bindingsite酶分子中与底物结合的部位或区域。决定酶的专一性。

第二节酶催化机理酶分子中促使底物发生化学变化的部位，决定酶所催化反应的性质。

一、酶的活性中心和必需基团第三章酶化学

2．催化部位catalyticsite第二节酶催化机理酶分子中存在着一些可以与其他分子发生某种程度结合的部位，从而引起酶分子空间构象的变化，对酶起激活或抑制作用。三、酶的活性中心和必需基团第三章酶化学

3．调控部位Regulatorysite第二节酶催化机理

酶表现活性不可缺少的基团活性中心：结合、催化。调节部位维持三维空间结构的必需基团三、酶的活性中心和必需基团第三章酶化学

4．必需基团常用化学修饰的方法来研究酶的活性中心基团。第二节酶催化机理1890，EmilFischer“锁钥学说”很好地解释了酶的立体异构专一性。四、诱导契合学说(酶高度专一性的机理）第三章酶化学第二节酶催化机理1958年D.E.Koshland，诱导契合学说已被X-ray结果证实。

四、诱导契合学说(酶高度专一性的机理）第三章酶化学第二节酶催化机理A.酶活性中心的结构并非和底物互相吻合；B.底物能诱导酶蛋白的活性中心形状发生变化；C.当酶的活性中心形状发生变化后，就使得其中的各个基团形成正确的排列和定向；酶与底物契合而结合，形成中间产物ES，引起底物发生反应；D.反应结束，产物从酶上脱落，酶活性中心构象恢复。诱导契合学说的要点:四、诱导契合学说(酶高度专一性的机理）第三章酶化学第二节酶催化机理

1、邻近效应与定向效应

2、“张力”和“变形”

3、酸碱催化

4、共价催化

5、微环境影响五酶具有高催化效率的因素:第三章酶化学第二节酶催化机理五使酶具有高催化效率的因素第三章酶化学

邻近效应和定向效应

邻近效应:底物与酶活性部位的邻近，也包括酶活性部

位上两底物分子之间的邻近。邻近效应使酶活性中心的底物浓度升高，提高反应速度。底物在溶液中的浓度为0.001mol/L，在酶活性中心的浓度达到100mol/L，提高了10万倍。第二节酶催化机理五使酶具有高催化效率的因素第三章酶化学

邻近效应和定向效应

定向效应:相互靠近的底物分子之间及底物与酶活性部位

的基团之间还要有严格的定向（正确的立体化

学排列）。定向效应为反应底物分子轨道交叉提供了有力条件，反应活化能降低，从而大大增加了形成ES复合体的几率，提高催化效率。

第二节酶催化机理五使酶具有高催化效率的因素第三章酶化学1邻近效应和定向效应第二节酶催化机理五使酶具有高催化效率的因素第三章酶化学2张力和变形

ES复合体形成时，酶分子构象发生变化，底物分子也常常受到酶的作用而发生变化，甚至使底物分子发生扭曲变形，从而使底物分子某些键的键能减弱，产生键扭曲（形成“张力”），有助于中间产物形成，从而降低了反应的活化能。第二节酶催化机理五使酶具有高催化效率的因素第三章酶化学是指通过向反应物提供质子,或从反应物接受质子以稳定过渡态，从而加快反应速度的过程。

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。3

酸碱催化第二节酶催化机理酶活性中心广义酸碱基团咪唑基是酶的酸碱催化作用中最有效、最活泼的一个催化功能基团。

广义酸基团

广义碱基团

pKa

（质子供体）

（质子受体）五使酶具有高催化效率的因素第三章酶化学4共价催化

（covalentcatalysis）酶通过与底物形成反应活性很高的不稳定的共价过渡产物，使反应活化能降低，从而提高反应速度的过程。最一般形式是酶的亲核基团对底物的亲电子的碳原子攻击，又称亲核催化。第二节酶催化机理酶中参与共价催化的基团:

亲核基团：His的咪唑基，Cys

的巯基，Asp的羧基，Ser的羟基等；

亲电子基团：H+、Mg2+、Ca2+、Mn2+、Zn+、Fe3+等。

某些辅酶，如焦磷酸硫胺素和磷酸吡哆醛等也可以参与共价催化作用。五使酶具有高催化效率的因素第三章酶化学4共价催化（covalentcatalysis）第二节酶催化机理五使酶具有高催化效率的因素第三章酶化学5

微环境的影响酶活性中心是低介电区域。酶的活性中心相对而言是非极性的，也就是说酶的催化基团被低介电环境所包围，在某些情况下，还可能排除高极性的水分子，有助于加速反应进行。水的介电常数非常高（达80），它的高极性使它在离子外形成定向的溶剂层，产生自身的电场，结果就大大减弱了它所包围的离子间的静电相互作用或氢键作用。第二节酶催化机理五使酶具有高催化效率的因素第三章酶化学以上与酶高效催化有关的诸因素并非同时在一个酶上起作用，对具体的一种酶而言，各种因素的贡献大小也不尽相同。酶催化过程根本机制：降低了反应活化能，增加了活化分子数，因而加快了反应速度。第二节酶催化机理六胰凝乳蛋白酶(chymotripsin)的催化机理第三章酶化学（EC3.4.21.1）胰凝乳蛋白酶主要作用于由芳香族氨基酸的羧基形成的肽键。第二节酶催化机理胰凝乳蛋白酶活性中心Asp102-His57-Ser195Ser189Gly226Gly216结合部位电荷转接系统催化过程——第一阶段：酰化阶段催化过程－－第二阶段：脱酰阶段不具备活性的酶的前体称为酶原。酶原在一定条件下，一个或几个肽键断裂，构象发生一定的变化形成具有活性的三维结构的过程称酶原激活。酶原激活实际上是酶的活性部位形成和暴露的过程。

七酶原的激活（activationofzymogen）第三章酶化学第二节酶催化机理

π-胰凝乳蛋白酶胰凝乳蛋白酶酶原

胰蛋白酶

π-胰凝乳蛋白酶

胰凝乳蛋白酶胰凝乳蛋白酶原激活胰凝乳蛋白酶原激活三条肽链折叠形成成熟的chymotrypsin。酶以酶原形式存在具有重要的生物学意义：保护分泌酶原的组织不被水解破坏；有机体调控酶活性的一种形式。酶原激活进一步说明了酶的功能是以酶的结构为基础的。酶促反应速度的测量酶浓度对速度的影响底物浓度的影响pH对酶作用的影响温度对酶作用的影响激活剂对酶作用的影响抑制剂对酶作用的影响第三章酶化学第三节

酶促反应动力学一、酶促反应速度的测量

用单位时间内底物的减少量或产物增加量来表示。单位：浓度/单位时间。酶促反应的初速度（initialspeed）引起酶促反应速度降低的原因：底物浓度的降低；酶的部分失活；产物对酶的抑制；逆反应速度的增加等。第三章酶化学斜率＝[P]/t=V[P][t][t]V第三节

酶促反应动力学二、酶浓度对酶作用的影响V[E]Vmax=K[E]第三章酶化学第三节

酶促反应动力学当底物浓度较低时反应速度与底物浓度成正比；反应为一级反应。[S]VVmax三、底物浓度的影响和米氏方程第三章酶化学第三节

酶促反应动力学随着底物浓度的增高反应速度不再成正比例加速；反应为混合级反应。[S]VVmax三、底物浓度的影响和米氏方程第三章酶化学第三节

酶促反应动力学当底物浓度高到一定程度后，反应速度不再增加，达最大速度；反应为零级反应。[S]VVmax三、底物浓度的影响和米氏方程第三章酶化学第三节

酶促反应动力学三、底物浓度的影响和米氏方程第三章酶化学1913年，Michaelis和Menten在前人工作的基础上，推导出下列方程：+P+ESSEE第三节

酶促反应动力学第三章酶化学1925年，Brigg与Haldane提出了“稳态假说”。理论首先假设：测定的速度为反应的初速度，即[S]消耗小于5%时的速度，故[P]的生成量极少，由P+E重新生成ES的可能性不予考虑；[S]的浓度>>[E]，因此，ES的形成不会明显地降低[S]；在测定初速度的过程中，[ES]在相当一段时间内保持恒定，及ES生成的速度和ES消失的速度相等，达到动态平衡，即“稳态”。K-1K2第三节

酶促反应动力学米氏方程的推导平衡时：k1([Et]-[ES])[S]k-1[ES]+k2[ES]第三章酶化学K-1K2[Et]-[ES][S][ES]k-1+k2

k1=KmKm[ES]=[Et][S]-[ES][S]Km[ES]+[ES][S]=[Et][S][ES]整理得:k-1+k2[Et][S]-[ES][S]k1[ES]==Km+[S][Et][S]=第三节

酶促反应动力学米氏方程的推导K-1K2[Et]-[ES][S][ES]酶促反应速度由[ES]决定，V=k2[ES]Km+[S][Et][S]=VK2[ES]=VK2V=K2Km+[S][Et][S][ES]=Km+[S][Et][S]当所有的酶都以ES的形式存在时，[ES]=[Et]，酶促反应速度最大Vmax，Vmax=k2[Et]。V=K2Km+[S][Et][S]Km+[S]V=VmaxKm+[S][S]Km+[S]米氏方程Km称为米氏常数。VmaxVS当底物浓度较低时，Km>>[S]V=Vmax[S]Km当底物浓度较高时，Km<<[S]V=Vmax[S][S]=Vmaxk-1+k2

k1=Km当反应速度等于最大速度一半时,

即V=1/2Vmax,Km=[S]米氏常数是反应速度为最大反应速度一半时的底物浓度。因此,米氏常数的单位为mol/L。三、底物浓度的影响和米氏方程第三章酶化学=VmaxKm+[S][S]Vmax2Km=[S]第三节

酶促反应动力学米氏常数Km的意义物理意义：Km等于酶促反应速度为最大反应速度一半时的底物浓度；重要特征物理常数，与酶浓度无关。不同的酶具有不同Km值，Km=10-6--10-1mol/L；Km值只是在固定的底物，一定的温度和pH条件下，一定的缓冲体系中测定的，不同条件下具有不同的Km值;Km值近似等于[ES]的解离常数，可表示酶与底物之间的亲和力：Km值大表示亲和程度小，酶的催化活性低;Km值小表示亲和程度大,酶的催化活性高;同一种酶有几种底物就有几个Km值，其中Km值最小的底物一般称为该酶的最适底物或天然底物。k-1+k2

k1=Km

1Km11

=

+

V

Vmax[S]Vmax1.双倒数作图法(doublereciprocalplot)，又称为林-贝氏(Lineweaver-Burk)作图法Km和Vmax的测定y=kx+bXY1/Vmax-1/Km利用双倒数作图法计算Km与Vmax

1Km11

=

+

V

Vmax[S]Vmax1/Vmax-1/KmSlope=Km/Vmax在一定的pH下,酶具有最大的催化活性,通常称此pH为最适pH。一般：pH4－8；植物和微生物：pH5.5-6.5动物：pH6.5－8.0四、pH对酶作用的影响第三章酶化学pHV最适pH胃蛋白酶胰凝乳蛋白酶第三节

酶促反应动力学pH影响酶活性的原因：a.过酸或过碱影响酶蛋白的构象，使酶变性失活；b.pH影响底物分子的解离状态；c.pH也影响酶活性中心基团的解离状态；D.pH影响酶分子中与空间结构相关基团的解离，进而影响酶的构象与活性。酶的最适pH不是固定的常数，受酶的纯度、底物的种类和浓度、缓冲液的种类和浓度等因素的影响。五、温度对酶作用的影响第三章酶化学温度升高,酶促反应速度加快(温度系数Q10：反应温度提高10

C，其反应速度与原来的反应速度之比；大多数酶Q10为2)。酶是蛋白质，其变性速度随温度的上升而加快。V最适温度酶的最适温度不是一个固定不变的常数。第三节

酶促反应动力学凡能提高酶活性的物质都称为激活剂（activator)。类别

无机离子①金属离子：K+

、Mg2+

、Mn2+

、

Zn2+、

Fe2+

②阴离子：

Cl-、Br-

③氢离子

有机分子

①Vc、Cys、GSH（保护酶活性基团中的巯基）

②

金属螯合剂：EDTA（结合重金属）。六、激活剂对酶作用的影响第三章酶化学第三节

酶促反应动力学1、不可逆抑制剂（irreversibleinhibitor)

I与酶的必须基团以共价键结合，不能用透析等方法除去而使酶活性恢复。2、可逆抑制剂(reversibleinhibitor)

抑制剂能用透析等方法除去。由酶蛋白变性而引起酶活力丧失称为酶的失活或钝化。七、抑制剂对酶作用的影响第三节

酶促反应动力学第三章酶化学使酶活下降但并不引起酶蛋白变性的作用称为抑制作用。凡使酶活力降低甚至使酶完全丧失活性的物质都称为抑制剂(inhibitor)“I”。1、常见不可逆抑制剂二异丙基氟磷酸（DIPF）对胰凝乳蛋白酶或乙酰胆碱酯酶的抑制作用，如有机磷杀虫剂（敌敌畏、敌百虫等）。有机磷化合物碘乙酸、碘乙酰胺、重金属盐类等对巯基酶的不可逆抑制。氰化物：与金属离子形成稳定的络合物。2、可逆的抑制作用（1）、竞争性抑制作用抑制剂的结构与底物的结构相似，能与底物竟争与酶活性中心结合，使酶促反应被抑制。EEE

对氨基苯甲酸

二氢蝶呤FH2FH4

谷氨酸二氢叶酸合成酶二氢叶酸还原酶

磺胺药

(-)

氨甲蝶呤(-)【实例】

1Km11

=

+

V

Vmax[S]Vmax1.双倒数作图法(doublereciprocalplot)，又称为林-贝氏(Lineweaver-Burk)作图法Km和Vmax的测定y=kx+bXY1/Vmax-1/Km竞争性抑制的反应模式和米氏方程Km增大Vmax不变竞争性抑制通常可以通过增大底物浓度来消除。VmaxVSKmKm’Vmax2

1Km’11

=

+

V

Vmax[S]Vmax竞争性抑制的双倒数作图1/Vmax-1/Km-1/Km’（2）非竞争性抑制

酶与抑制剂结合后，还可与底物结合；酶与底物结合后，也可再结合抑制剂，但是三元的中间产物不能进一步分解为产物，所以酶活性降低。实例：

金属络合剂（EDTA、F-、CN-）反应模式高浓度的底物不能逆转非竞争性抑制。EEEE(Km＋[S])(1+[I]/Ki)非竞争性抑制的米氏方程VmaxVSKmVmaxi＋1[S]＋1[S]非竞争性抑制的双倒数作图1/Vmax-1/Km1/Vmax’Km不变Vmax减小酶只有与底物结合后才与抑制剂结合，从而导致酶活性下降。ESIESP+EE+S+I（3）反竞争性抑制反竞争性抑制的米氏公式

Km＋[S](1+[I]/Ki)VmaxVSKm’VmaxiKm＋1[S]反竞争性抑制的双倒数作图＋1[S]Km减小Vmax减小1/Vmax-1/Km1/Vmax’-(1+)/Km[I]KI竞争性抑制非竞争性抑制反竞争性抑制无抑制竞争性抑制非竞争性抑制反竞争性抑制结合部位活性中心活性中心以外活性中心以外增加底物浓度消除抑制不能消除抑制不能消除抑制Vmax不变降低降低Km增加不变降低可逆抑制的动力学比较第四节酶活性调节第三章酶化学别构酶同工酶一、别构酶（allostericenzyme，变构酶）酶分子通过活性中心以外的特异调节位点与小分子调节物（效应物）结合后，酶分子的构象改变，从而调节酶活性。

特点：变构激活剂：底物变构抑制剂:终产物1、已知的别构酶均为寡聚酶:变构部位；2、具有别构效应：底物或效应物与酶结合后引起酶分子构象改变从而影响酶的催化活性。第四节酶活性调节第三章酶化学V[S]变构酶非变构酶3、动力学特点：不符合米氏方程，v-[S]曲线为S形一、别构酶（allostericenzyme，变构酶）第四节酶活性调节第三章酶化学一、别构酶（allostericenzyme，变构酶）4、常是系列反应的第一个酶，或处于代谢途径分支点上；5、一般分子量较大，结构复杂，具有与一般酶不同的性质，比如：0℃

以下不稳定，而在室温反而稳定。第四节酶活性调节第三章酶化学实例：天冬氨酸转氨甲酰酶（ATCase）ATCase氨甲酰磷酸天冬氨酸CTPUTPUMP氨甲酰天冬氨酸ATPATCaseATP（正效应剂）CTP（负效应剂）低催化活性构象T(tense)-态CCCCCC

RRRRRRCCCCCC高催化活性构象R(relax)-态RRRRRRRMW3100006个34000(C)6个17000(R)S、CTP和ATP均是ATCase的效应物，通过别构效应影响酶的活性，从而有效调节体内嘧啶核苷酸的生物合成。ATCase变构效应的动力学特征Vmax1/2Vmaxv[S]+CTP+ATP

4

3

12ATP使酶饱和同工酶催化相同的化学反应是因为它们活性部位的结构相同或者相似。同工酶：催化相同化学反应但酶蛋白的分子结构、理化性质等方面存在明显差异的一组酶。二、同工酶(isoenzyme)第四节酶活性调节第三章酶化学产生原因：①酶蛋白的编码基因不同；②基因相同但产生的mRNA不同或者翻译产物加工过程不同而产生的。实例：乳酸脱氢酶（LDH）COOHCCH3OH+NADH+COOHCCH3HHONAD++LDH+乳酸丙酮酸实例：乳酸脱氢酶（LDH）结构基因多肽亚基mRNA四聚体abLDH1

(H4)LDH2(H3M)LDH3(H2M2)LDH4(HM3)LDH5(M4)H:心肌型M：肌肉型不同组织中LDH同工酶的电泳图谱LDH1LDH2LDH3LDH4LDH5心肌肾肝骨骼肌血清-+心、肝病变时引起的血清LDH同工酶的变化规律：心脏疾病LDH1和LDH2上升，LDH3和LDH5下降。急性肝炎LDH5明显上升，随病情好转而恢复正常。研究同工酶的意义：研究代谢调节、个体发育、细胞分化、分子遗传等方面的有力工具；

研究蛋白质结构和功能的好材