酶的功能及作用

关于酶的功能及作用主要内容第一节酶的概况第二节酶促反应机制第三节酶促反应动力学第四节酶活性的调节控制第五节酶活力测定、酶的制备第2页,共173页，2024年2月25日，星期天第一节酶的概况一、酶的概念酶是一类由活细胞产生的，对其特异底物具有高效催化作用的蛋白质或核酸分子。第3页,共173页，2024年2月25日，星期天二、酶学研究简史公元前两千多年，我国已有酿酒记载。一百余年前，Pasteur认为发酵是酵母细胞生命活动的结果。1878年，Kuhne首次提出

Enzyme

一词。1897年，Buchner兄弟用不含细胞的酵母提取液，实现了发酵。1926年，Sumner首次从刀豆中提纯出脲酶结晶。1982年，Cech首次发现RNA也具有酶的催化活性，提出核酶（ribozyme）的概念。1995年，发现脱氧核酶。第4页,共173页，2024年2月25日，星期天三、酶的化学本质

1．大多数酶是蛋白质

1926年美国Sumner得到脲酶的结晶，并指出酶是蛋白质.1930年Northrop等得到了胃蛋白酶、胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶的结晶，并进一步证明了酶是蛋白质。J.B.SumnerJ.H.Northrop第5页,共173页，2024年2月25日，星期天证据：▲引起蛋白质变性的理化因素，可引起酶失活▲两性电解质▲水解产生氨基酸▲受蛋白水解酶作用失活▲具有胶体的性质▲化学反应第6页,共173页，2024年2月25日，星期天2．核酶

1982年美国T.Cech（切克）等人发现四膜虫的rRNA前体能在完全没有蛋白质的情况下进行自我加工，发现RNA有催化活性。

ThomasCechUniversityofColoradoatBoulder,USA

SidneyAltmanYaleUniversityNewHaven,CT,USA

Cech和Altman（阿尔特曼）各自独立地发现了RNA的催化活性，并命名这一类酶为ribozyme（核酶）第7页,共173页，2024年2月25日，星期天第8页,共173页，2024年2月25日，星期天第9页,共173页，2024年2月25日，星期天3．有些DNA也有催化活性

1995年Cuenoud等发现有些DNA分子亦具有催化活性。4．抗体酶（abzyme)抗体酶：指具有催化功能的抗体分子，在抗体分子的可变区（即肽链的N端）是识别抗原的活性区域，这部分区域被赋予了酶的属性。

1986年美国Schultz和Lerner两个实验室同时在Science上发表论文，报道他们成功地得到了具有催化活性的抗体。第10页,共173页，2024年2月25日，星期天四、酶促反应的特点1.酶与一般催化剂的共同点①在反应前后没有质和量的变化；②只能催化热力学允许的化学反应；③只能加速可逆反应的进程，而不改变反应的平衡点。第11页,共173页，2024年2月25日，星期天①酶促反应具有极高的效率②酶促反应具有高度的特异性③酶促反应的可调节性④酶促反应要求严格的环境条件酶易失活2.酶促反应的特点

第12页,共173页，2024年2月25日，星期天五、酶的专一性（特异性）酶的专一性是指酶对它所催化的反应及其底物具有的严格的选择性，通常一种酶只能催化一种或一类化学反应。第13页,共173页，2024年2月25日，星期天类型第14页,共173页，2024年2月25日，星期天酶的专一性（特异性，specificity）

1、绝对专一性（absolutespecificity）例:第15页,共173页，2024年2月25日，星期天（1）族专一性（基团专一性，groupspecificity）相对专一性（relativespecificity）A—B或A—B如α-D-葡萄糖苷酶第16页,共173页，2024年2月25日，星期天（2）键专一性A—B第17页,共173页，2024年2月25日，星期天3、立体专一性（stereospecificity）（1）D-，L-立体异构专一性（2）几何异构专一性第18页,共173页，2024年2月25日，星期天（3）酶能区分从有机化学观点来看是属于对称分子中两个等同的基团，只催化其中的一个基团，而不催化另一个。例1：若甘油激酶不能区分两个—CH2OH基团，则会生成:和第19页,共173页，2024年2月25日，星期天例2：第20页,共173页，2024年2月25日，星期天六、酶的分类1.根据酶所作用的反应性质第21页,共173页，2024年2月25日，星期天六大类酶催化反应的性质

氧化还原酶类（oxido-reductases）催化氧化还原反应的酶，包括氧化酶类、脱氢酶类、过氧化氢酶、过氧化物酶等。第22页,共173页，2024年2月25日，星期天（1）氧化酶类：催化底物脱氢，并氧化生成H2O或H2O2

。邻苯二酚氧化酶（EC1.10.3.1，邻苯二酚：氧氧化酶）邻苯二酚邻苯醌第23页,共173页，2024年2月25日，星期天（2）脱氢酶类：直接催化底物脱氢A·2H+B

A+B·2H

例：乳酸脱氢酶（EC1.1.1.27，L-乳酸：NAD+氧化还原酶）乳酸丙酮酸第24页,共173页，2024年2月25日，星期天转移酶类（transferases）催化基团的转移例：谷丙转氨酶（GPT）（EC2.6.1.2，L-丙氨酸：

α—酮戊二酸氨基转移酶）第25页,共173页，2024年2月25日，星期天水解酶类（hydrolases）AB+H2O A·OH+BH

第26页,共173页，2024年2月25日，星期天裂合酶类（lyases）从底物移去一个基团而形成双键或逆反应AB

A+B

例1：第27页,共173页，2024年2月25日，星期天例2：第28页,共173页，2024年2月25日，星期天异构酶类（isomerase）催化异构化反应例：第29页,共173页，2024年2月25日，星期天连接酶类（ligases,也称synthetases合成酶类）将两个小分子合成一个大分子，通常需要ATP供能。例：

第30页,共173页，2024年2月25日，星期天（连接酶）（异构）（裂合）（水解）第31页,共173页，2024年2月25日，星期天2.根据酶的分子组成第32页,共173页，2024年2月25日，星期天结合酶各部分作用：酶蛋白:决定反应特异性辅助因子：决定反应种类和性质第33页,共173页，2024年2月25日，星期天辅助因子---金属离子

A.稳定酶蛋白构象：稳定酶蛋白催化活性所必需的分子构象B.构成酶的活性中心：作为酶的活性中心的组成成分，参与构成酶的活性中心C.连接作用：作为桥梁，将底物分子与酶蛋白螯合起来D.传递电子、原子或基团E.中和阴离子，降低反应中的静电斥力第34页,共173页，2024年2月25日，星期天第35页,共173页，2024年2月25日，星期天辅助因子---小分子有机化合物

主要作用是参与酶的催化作用，在催化中起着原子、电子或某些化学基团的传递。种类很多，分子结构中常含有维生素或维生素类物质第36页,共173页，2024年2月25日，星期天第37页,共173页，2024年2月25日，星期天（共价结合）第38页,共173页，2024年2月25日，星期天3.根据酶的结构单体酶通常为一条多肽链，但也有由二硫键相连的多条多肽链的情况。寡聚酶两个或两个以上亚基组成的酶多酶复合体——有几种功能相关的酶靠非共价键彼此嵌合形成的一个复合物称为多酶复合体。多酶体系

——在完整细胞内的某一代谢过程中，由几个酶形成的反应体系。多酶体系的存在增加了整个代谢反应的催化效率，同时便于机体对酶的调控。第39页,共173页，2024年2月25日，星期天七、酶的命名根据国际酶学委员会的建议，每个酶允许有两个名称：习惯名和系统名。1.习惯命名法：底物名+“酶”如淀粉酶有时在名字前加上酶的来源。如胃蛋白酶反应性质+“酶”如水解酶习惯名一般比较简短，使用方便；但缺乏系统性，不够精确，有时会一酶数名或一名数酶的现象。第40页,共173页，2024年2月25日，星期天

2.系统命名法

底物名+反应类型+“酶”若底物二个或二个以上，则所有底物都需写出，各底物间以冒号隔开。若底物中有水，可省略。所有底物的构型都应标明。反应类型指酶学委员会规定的六种。例如“乳酸脱氢酶”的系统名为“L-乳酸:NAD+氧化还原酶”第41页,共173页，2024年2月25日，星期天酶的标码:

国际酶学委员会规定，每个酶都有唯一的特定标码。

如乙醇脱氢酶的编码是：EC1.1.1.1第一个“1”——第1大类，即氧化还原酶类；第二个“1”——第1亚类，供氢体为CHOH；第三个“1”——第1亚亚类，受氢体为NAD+；第四个“1”——在亚亚类中的顺序号

又如乳酸脱氢酶的编码是：EC1.1.1.27第42页,共173页，2024年2月25日，星期天第43页,共173页，2024年2月25日，星期天第二节酶促反应机制第44页,共173页，2024年2月25日，星期天活性中心的基团均属必需基团，但必需基团还包括活性中心以外的其他一些基团，它们在维持酶的空间结构、酶活性的调节、免疫等方面起着重要的作用。一、酶的活性部位1.酶的活性中心有必需基团组成的，具有一定空间结构的，直接与底物结合，并与酶催化作用直接有关的结构区域（微区）称为酶的活性中心.第45页,共173页，2024年2月25日，星期天2.必需基团与酶活性有关的基团叫必需基团（essentialgroup）酶分子中氨基酸侧链的化学基团中，一些与酶活性密切相关的化学基团第46页,共173页，2024年2月25日，星期天活性中心（activecenter）外的必需基团必需基团结合基团：与底物相结合活性中心内的必需基团催化基团：催化底物转化成产物活性中心外的必须基团维持酶活性中心应有的空间构象或作为调节剂的结合部位所必需。第47页,共173页，2024年2月25日，星期天第48页,共173页，2024年2月25日，星期天例：胰凝乳蛋白酶的肽链折叠（示活性中心）

第49页,共173页，2024年2月25日，星期天第50页,共173页，2024年2月25日，星期天结合部位：底物在此与酶分子结合。一个酶的结合部位又可以分为各种亚位点，分别与底物的不同部位结合。催化部位：底物的敏感键在此被打断或形成新的键，从而发生一定的化学反应。一个酶的催化部位可以不止一个。第51页,共173页，2024年2月25日，星期天3.酶的活性中心的特点

都是酶分子表面的一个凹穴，有一定的大小和形状，但它们不是刚性的，在与底物接触时表现一定的柔性。活性部位为非极性的微环境，这有利于与底物的结合。在活性中心内还含有少数极性基团直接与底物相作用。第52页,共173页，2024年2月25日，星期天溶菌酶活性中心为一裂缝，可以容纳肽多糖的六个单糖基，并与之形成氢键和范德华力。结合基团是101位的天冬氨酸和108位的色氨酸催化基团是35位的谷氨酸和52位的天冬氨酸。第53页,共173页，2024年2月25日，星期天二、酶促反应机理活化分子：反应中能量较高的、能发生有效碰撞的分子，叫做活化分子活化能：在一定温度下，1摩尔底物全部进入活化态所需要的自由能。单位kJ/mol

第54页,共173页，2024年2月25日，星期天第55页,共173页，2024年2月25日，星期天酶的催化机理是降低活化能第56页,共173页，2024年2月25日，星期天例2H2O2→2H2O+O2

反应活化能非催化反应75.24kJ/mol钯催化反应48.9kJ/molH2O2酶催化8.36kJ/mol第57页,共173页，2024年2月25日，星期天三、中间产物学说酶催化时，酶活性中心首先与底物结合生成一种酶-底物复合物（ES），此复合物再分解释放出酶，并生成产物。

一般化学反应历程：

SP酶促反应历程：

S+EESE+P第58页,共173页，2024年2月25日，星期天四、诱导契合学说

（INDUCED-FITHYPOTHESIS）

1958年Koshland提出“诱导契合学说”：酶分子活性中心的结构原来并非和底物的结构互相吻合，但酶的活性中心是柔性的而非刚性的。当底物与酶相遇时，可诱导酶活性中心的构象发生相应的变化，其上有关的各个基团达到正确的排列和定向，因而使底物和酶能完全契合，结合成中间络合物，并有利于催化反应的进行。当反应结束后产物从酶上脱落下来后，酶的活性中心又恢复了原来的构象。第59页,共173页，2024年2月25日，星期天第60页,共173页，2024年2月25日，星期天第61页,共173页，2024年2月25日，星期天第62页,共173页，2024年2月25日，星期天五、与酶的高效率催化有关的因素

1．邻近效应与定向效应邻近效应：指酶和底物结合形成中间复合物时，底物分子之间，酶的催化基团与底物之间结合与同一分子，使有效浓度增加，从而使反应速率增加的效应（两个反应的分子，它们反应的基团需要互相靠近，才能反应）。定向效应:指酶的催化基团与底物的反应基团之间的正确定向。

第63页,共173页，2024年2月25日，星期天第64页,共173页，2024年2月25日，星期天2．张力效应和底物的形变第65页,共173页，2024年2月25日，星期天

3．广义的酸碱催化酸碱催化：瞬时向反应物中提供质子或从反应物中提供质子以稳定过渡态，加速反应。狭义的酸碱催化：在水溶液中通过高反应性的H+离子或OH-离子对化学反应速度表现出的催化作用。广义的酸碱催化：通过H+离子或OH-离子及能提供H+离子或OH-离子的供体进行的催化组成酶活性中心的极性基团，在底物的变化中起质子的供体或受体的作用。第66页,共173页，2024年2月25日，星期天酶活性中心处可以提供质子或接受质子而起广义酸碱催化作用的功能基团有：谷氨酸、天冬氨酸侧链上的羧基丝氨酸、酪氨酸中的羟基半胱氨酸中的巯基赖氨酸侧链上的氨基精氨酸中的胍基组氨酸中的咪唑基第67页,共173页，2024年2月25日，星期天第68页,共173页，2024年2月25日，星期天第69页,共173页，2024年2月25日，星期天

4．共价催化它是指酶活性中心处的极性基团，在催化时，能分别放出电子或汲取电子并作用于底物的缺电子中心或负电中心，迅速形成不稳定的共价中间复合物，降低反应活化能，使反应加剧。根据活性中心处极性基团对底物进攻的方式不同，共价催化可分为亲电催化与亲核催化两种。第70页,共173页，2024年2月25日，星期天活性中心处的亲核基团有：丝氨酸的羟基半胱氨酸的巯基组氨酸的咪唑基底物上典型的亲电中心：磷酰基、酰基、糖基第71页,共173页，2024年2月25日，星期天特别注意：组氨酸的咪唑基既是很强的亲核基团，又是有效的广义酸碱功能基团。

影响酸碱催化反应速度的因素有两个第一个是酸碱的强度：在这些功能基团中，组氨酸的咪唑基的解离情况pK值为6.0，在生理pH条件下，既可以作质子的供体又可作质子的受体。因此，咪唑基是催化中最有效最活泼的一个催化功能基团；第二个是这些功能基团供出质子或接受质子的速度，其中的咪唑基的情况特别突出，它供出或接受质子的速度十分迅速，其半衰期小于10-10秒。而且，供出或接受质子的速度几乎相等。由于咪唑基有如此的优点，所以虽然组氨酸在大多数蛋白质中含量很少，却很重要，在许多酶的活性中心处都含有组氨酸。推测很可能在生物进化过程中，它不是作为一般的结构蛋白成分，而是被选择作为酶分子中的催化结构而存在下来的。具有酸碱催化特征的酶促反应，酶与底物结合成的中间产物是离子型络合物。第72页,共173页，2024年2月25日，星期天使底物靠拢使底物分子产生应力使底物分子电荷变化第73页,共173页，2024年2月25日，星期天

5.金属离子催化

6.多元催化和协同效应

7.活性部位微环境的影响第74页,共173页，2024年2月25日，星期天注意：一种酶的催化反应常常是多种催化机制的综合作用，这是酶促反应高效率的重要原因

第75页,共173页，2024年2月25日，星期天第三节酶促反应动力学

KINETICSOFENZYME-CATALYZEDREACTION

酶促反应动力学:研究各种因素对酶促反应速率的影响，并加以定量的阐述。第76页,共173页，2024年2月25日，星期天酶促反应速度的测定第77页,共173页，2024年2月25日，星期天影响因素包括有：

酶浓度、底物浓度、pH、温度、抑制剂、激活剂等。※研究一种因素的影响时，其余各因素均恒定。第78页,共173页，2024年2月25日，星期天一、酶浓度对反应速度的影响

当反应系统中底物的浓度足够大时，酶促反应速度与酶浓度成正比，即ν=k[E]。

第79页,共173页，2024年2月25日，星期天二、温度对反应速度的影响

一般来说，酶促反应速度随温度的增高而加快。但当温度增加达到某一点后，由于酶蛋白的热变性作用，反应速度迅速下降，直到完全失活。酶促反应速度随温度升高而达到一最大值时的温度就称为酶的最适温度。第80页,共173页，2024年2月25日，星期天第81页,共173页，2024年2月25日，星期天三、PH对反应速度的影响

观察pH对酶促反应速度的影响，通常为一“钟形”曲线，即pH过高或过低均可导致酶催化活性的下降。酶催化活性最高时溶液的pH值就称为酶的最适pH。第82页,共173页，2024年2月25日，星期天第83页,共173页，2024年2月25日，星期天最适pH(optimumpH)：酶催化活性最大时的环境pH。0酶活性pH胃蛋白酶淀粉酶胆碱酯酶246810第84页,共173页，2024年2月25日，星期天（一）底物对酶促反应的饱和现象：研究前提：单底物、单产物反应酶促反应速度一般在规定的反应条件下，用单位时间内底物的消耗量和产物的生成量来表示

反应速度取其初速度，即底物的消耗量在5﹪以内的反应速度底物浓度远远大于酶浓度四、底物浓度对反应速度的影响

第85页,共173页，2024年2月25日，星期天当底物浓度较低时：反应速率与底物浓度呈正比；反应为一级反应随底物浓度增加：反应速率不再呈正比例增加反应为混合级反应当底物浓度高达一定程度：反应速率不再增加；反应为零级反应在其他因素不变的条件下，底物浓度对反应速率的影响呈矩形双曲线型第86页,共173页，2024年2月25日，星期天

第87页,共173页，2024年2月25日，星期天（二）米氏方程式的推导

Michaelis&Menten于1913年推导出了上述矩形双曲线的数学表达式，即著名的米氏方程(Michaelisequation)。

V不同的底物浓度时的反应速率；[S]底物浓度；Vmax最大反应速率；Km米氏常数第88页,共173页，2024年2月25日，星期天Michaelis-Menten的三个假设：

(1)推导的v为反应初速度→产物的生成量很少→k2的反应忽略不计。

(2)反应体系处于稳态即[ES]不变→ES的生成量=ES的分解量(3)[S]>>[E]→[S]>>[ES]第89页,共173页，2024年2月25日，星期天[ES]生成速度：，[ES]分解速度：当酶反应体系处于恒态时：即：令：则：(1)经整理得：由于酶促反应速度由[ES]决定，即，所以(2)将（2）代入（1）得：(3)当[Et]=[ES]时，(4)所以

将（4）代入（3），则：米氏方程的推导恒态法第90页,共173页，2024年2月25日，星期天（三）KM的意义：1.Km值等于酶促反应速度为最大反应速度一半时的底物浓度，单位是mol/L。即当ν=Vmax/2时，Km=[S]。第91页,共173页，2024年2月25日，星期天2.Km值的大小可以近似反应酶与底物亲和力的大小。Km越小，酶与底物的亲和力越大。3.可用于判断反应级数：当[S]<0.01Km时，反应为一级反应；当[S]>100Km时，ν=Vmax，反应为零级反应；当0.01Km<[S]<100Km时，为混合级反应。第92页,共173页，2024年2月25日，星期天4.Km是酶的特征性常数：只与酶的性质有关，与酶的浓度无关。5.Km可用来判断酶的最适底物：如酶能催化几种不同的底物，对每种底物都有一个特定的Km值，其中Km值最小的称该酶的最适底物。

第93页,共173页，2024年2月25日，星期天双倒数作图法LINEWEAVER-BURK：

（四）Km和Vmax的测定：

第94页,共173页，2024年2月25日，星期天（五）双底物双产物反应

A+B P+Q双底物双产物的反应按动力学机制可分为两大类:双底物双产物的反应序列反应（sequentialreactions）乒乓反应（pingpongreactions）有序序列反应（orderdreactions）随机序列反应（randomreactions）第95页,共173页，2024年2月25日，星期天1．有序序列反应（orderedreactions

写作orderedBiBi）第96页,共173页，2024年2月25日，星期天2．随机序列反应（randomreactions，写作RandomBiBi）第97页,共173页，2024年2月25日，星期天3．乒乓反应（pingpongreactions，写作unipingpongorPingPongBiBi）第98页,共173页，2024年2月25日，星期天五、抑制剂对反应速度的影响凡是能降低酶促反应速度，但不引起酶分子变性失活的物质统称为酶的抑制剂(inhibitor)。按照抑制剂的抑制作用，可将其分为不可逆抑制作用(irreversibleinhibition)和可逆抑制作用(reversibleinhibition)两大类。第99页,共173页，2024年2月25日，星期天（一）不可逆抑制作用：

抑制剂与酶分子的某些基团共价结合引起酶活性的抑制，且不能采用透析等简单方法使酶活性恢复的抑制作用就是不可逆抑制作用。*举例有机磷化合物

羟基酶解毒------解磷定(PAM)

重金属离子及砷化合物

巯基酶解毒------二巯基丙醇(BAL)第100页,共173页，2024年2月25日，星期天

有机磷化合物对羟基酶的抑制第101页,共173页，2024年2月25日，星期天路易士气失活的酶巯基酶失活的酶酸BAL巯基酶BAL与砷剂结合物第102页,共173页，2024年2月25日，星期天（二）可逆性抑制作用：抑制剂以非共价键与酶分子可逆性结合造成酶活性的抑制，且可采用透析等简单方法去除抑制剂而使酶活性完全恢复的抑制作用就是可逆抑制作用。可逆抑制作用包括竞争性、反竞争性、和非竞争性抑制几种类型。第103页,共173页，2024年2月25日，星期天1.竞争性抑制（competitiveinhibi-tion)：（1）概念：抑制剂与底物竞争与酶的某一部位结合，从而干扰了酶与底物的结合，使酶的催化活性降低，称为竞争性抑制作用。第104页,共173页，2024年2月25日，星期天第105页,共173页，2024年2月25日，星期天竞争性抑制第106页,共173页，2024年2月25日，星期天竞争性抑制的速度方程与图形特征第107页,共173页，2024年2月25日，星期天竞争性抑制的双倒数图形特征

第108页,共173页，2024年2月25日，星期天（2）竞争性抑制的特点：①竞争性抑制剂往往是酶的底物类似物或反应产物；②抑制剂同酶的结合部位与底物同酶的结合部位相同或不同；③抑制剂浓度越大，则抑制作用越大；但增加底物浓度可使抑制程度减小；④动力学参数：Km值增大，Vm值不变。第109页,共173页，2024年2月25日，星期天*举例

1.丙二酸对琥珀酸脱氢酶的抑制琥珀酸琥珀酸脱氢酶FADFADH2延胡索酸第110页,共173页，2024年2月25日，星期天2.磺胺药对细菌FH2合成酶的抑制第111页,共173页，2024年2月25日，星期天2．反竞争性抑制：（1）概念抑制剂不能与游离酶结合，但可与ES复合物结合并阻止产物生成，使酶的催化活性降低，此抑制作用称酶的反竞争性抑制。第112页,共173页，2024年2月25日，星期天抑制剂仅与酶和底物形成的中间产物结合，使ES的量下降。第113页,共173页，2024年2月25日，星期天反竞争性抑制第114页,共173页，2024年2月25日，星期天•反竞争性抑制的双倒数图形特征

第115页,共173页，2024年2月25日，星期天第116页,共173页，2024年2月25日，星期天（2）反竞争性抑制的特点：①反竞争性抑制剂的化学结构不一定与底物的分子结构类似；②抑制剂与底物可同时与酶的不同部位结合；③必须有底物存在，抑制剂才能对酶产生抑制作用；抑制程度随底物浓度的增加而增加；④动力学参数：Km减小，Vm降低。第117页,共173页，2024年2月25日，星期天3．非竞争性抑制：（1）概念抑制剂既可以与游离酶结合，也可以与ES复合物结合，使酶的催化活性降低，称为非竞争性抑制。第118页,共173页，2024年2月25日，星期天抑制剂与酶活性中心外的必需基团结合，底物与抑制剂之间无竞争关系。第119页,共173页，2024年2月25日，星期天非竞争性抑制第120页,共173页，2024年2月25日，星期天非竞争性抑制的双倒数图形特征

第121页,共173页，2024年2月25日，星期天第122页,共173页，2024年2月25日，星期天（2）非竞争性抑制的特点：

①非竞争性抑制剂的化学结构不一定与底物的分子结构类似；②底物和抑制剂分别独立地与酶的不同部位相结合；③抑制剂对酶与底物的结合无影响，故底物浓度的改变对抑制程度无影响；④动力学参数：Km值不变，Vm值降低。第123页,共173页，2024年2月25日，星期天各种可逆性抑制作用的比较

作用特征竞争性抑制非竞争性抑制反竞争性抑制与I结合的组分EE、ESES表观Km增大不变减小Vmax不变降低降低第124页,共173页，2024年2月25日，星期天六、激活剂对反应速度的影响

1.必需激活剂:

对酶促反应是不可缺少的,使酶从无活性变为有活性,必须激活剂常常是金属离子,例如:Mg2+

对己糖激酶2.非必需激活剂:在非必需激活剂不存在时,酶仍然有一定的催化活性,但催化效率较低,加入激活剂后酶的催化活性显著升高,许多有机化合物类激活剂都属于此类,如胆汁酸对脂肪酶的激活，Cl-

对唾液淀粉酶的激活。第125页,共173页，2024年2月25日，星期天第四节酶活性的调节控制TheRegulationofEnzyme

第126页,共173页，2024年2月25日，星期天酶活性的调节（快速调节）酶含量的调节（缓慢调节）

调节方式

调节对象关键酶酶原激活别构调节共价修饰调节第127页,共173页，2024年2月25日，星期天一、酶原的激活1.酶原(zymogen/proenzyme)：有些酶在细胞内合成或初分泌时只是酶的无活性前体，此前体物质称为酶原。酶原的激活：在一定条件下，酶原转化为有活性酶的过程。酶原的激活过程不可逆。第128页,共173页，2024年2月25日，星期天

2.酶原激活的机理酶原分子构象发生改变形成或暴露出酶的活性中心

一个或几个特定的肽键断裂，水解掉一个或几个短肽在特定条件下第129页,共173页，2024年2月25日，星期天3、举例（1）消化酶的激活A）胰蛋白酶原的激活第130页,共173页，2024年2月25日，星期天胰蛋白酶原的激活过程第131页,共173页，2024年2月25日，星期天B）胰凝乳蛋白酶原（CHYMOTRYPSINOGEN）的激活第132页,共173页，2024年2月25日，星期天C）胃蛋白酶原的激活第133页,共173页，2024年2月25日，星期天胃蛋白酶原的激活过程第134页,共173页，2024年2月25日，星期天酶原激活的本质就是酶的活性部位形成或暴露的过程。第135页,共173页，2024年2月25日，星期天（2）凝血机制

被伤害的血管收缩

血小板粘聚

血液凝集第136页,共173页，2024年2月25日，星期天第137页,共173页，2024年2月25日，星期天

4.酶原激活的生理意义避免细胞产生的酶对细胞进行自身消化，并使酶在特定的部位和环境中发挥作用，保证体内代谢正常进行。有的酶原可以视为酶的储存形式。在需要时，酶原适时地转变成有活性的酶，发挥其催化作用。第138页,共173页，2024年2月25日，星期天第139页,共173页，2024年2月25日，星期天二、变构调节(ALLOSTERICREGULATION)

变构效应剂(allostericeffector)变构激活剂变构抑制剂变构调节

变构酶(allostericenzyme)

变构部位(allostericsite)一些代谢物可与某些酶分子活性中心以外的部位可逆地结合，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。第140页,共173页，2024年2月25日，星期天（二）变构酶的性质及作用特点1.变构酶多为寡聚酶，含多个亚基。2.通常具有四级结构，存在协同效应3.含有催化亚基和调节亚基（或催化部位和调节部位）。4.变构酶的动力学正协同效应的变构酶其速度-底物浓度曲线呈S形，负协同效应的变构酶其速度-底物浓度曲线为类似双曲线。由于变构酶动力学不符合米氏酶的动力学，所以当反应速度达到最大速度一半时的底物的浓度，不能用Km表示，而代之以K0.5S表示。第141页,共173页，2024年2月25日，星期天第142页,共173页，2024年2月25日，星期天第143页,共173页，2024年2月25日，星期天5.变构剂与调节亚基以非共价键特异结合，可以改变调节亚基的构象，进而改变催化亚基的构象，从而改变酶活性。凡使酶活性增强的变构剂称变构激活剂(allostericactivitor)，它能使上述S型曲线左移，饱和量的变构激活剂可将S形曲线转变为矩形双曲线。凡使酶活性减弱的变构剂称变构抑制剂(allostericinhibitor)，能使S形曲线右移。第144页,共173页，2024年2月25日，星期天变构激活剂使S型曲线左移，变构抑制剂使S形曲线右移。第145页,共173页，2024年2月25日，星期天6.当一个效应物分子与酶结合之后，影响另一相同的效应物分子与酶的另一部位结合称为同促效应；若一分子效应物和酶结合之后，影响到另一不同的效应物分子与酶的另一部位结合则称为异促效应第146页,共173页，2024年2月25日，星期天变构调节举例第147页,共173页，2024年2月25日，星期天（三）生理意义1.在正协同效应的变构酶的S形曲线中段，底物浓度稍有降低，酶的活性明显下降，多酶体系催化的代谢通路可因此而被关闭；反之，底物浓度稍有升高，则酶活性迅速上升，代谢通路又被打开，因此可以通过细胞内底物浓度的变化来灵敏地控制代谢速度。2.变构抑制剂常是代谢通路的终产物，变构酶常处于代谢通路的入口，通过反馈抑制，可以及早地调节整个代谢通路，减少不必要的底物消耗。第148页,共173页，2024年2月25日，星期天第149页,共173页，2024年2月25日，星期天第150页,共173页，2024年2月25日，星期天（三）酶的共价修饰调节共价修饰(covalentmodification)在其他酶的催化下，酶蛋白肽链上的一些基团可与某种化学基团发生可逆的共价结合，从而改变酶的活性，此过程称为共价修饰。常见类型磷酸化与脱磷酸化（最常见）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互变第151页,共173页，2024年2月25日，星期天第152页,共173页，2024年2月25日，星期天酶的磷酸化与脱磷酸化酶蛋白SerThrTyrOH酶蛋白SerThrTyrOPATPADPPiH2O蛋白激酶蛋白磷酸酶第153页,共173页，2024年2月25日，星期天第154页,共173页，2024年2月25日，星期天共价修饰调节的特点①受共价修饰的酶存在有（高）活性和无（低）活性两种形式；②具有级联效应；③是体内经济、有效的快速调节方式。第155页,共173页，2024年2月25日，星期天共价修饰酶通常有活性与非活性两种形式，两种形式之间转换的正、逆反应是由不同的酶催化产生。如骨骼肌中的糖原磷酸化酶有高活性的磷酸化形式与低活性的脱磷酸化形式两种，从脱磷酸化形式转化成磷酸化形式是由磷酸化酶b激酶催化，反之，则是有由磷酸化酶磷酸酶催化。目前已发现有几百种酶被翻译后都需要进行共价修饰，其中一部分处于分支途径，对其代谢流量起调节作用的关键酶，属于这种酶促共价修饰系统。由于这种调节的生理意义广泛，反应灵敏，节约能源，机制多样，在体内显得十分灵活，加之它们常受激素甚至神经的指令，导致级联放大反应，所以日益引人注目。第156页,共173页，2024年2月25日，星期天级联效应第157页,共173页，2024年2月25日，星期天第五节酶的活力测定、酶的制备及应用一、酶活力的测定1.概念

指酶催化一定化学反应的能力，通常用最适条件下酶所催化的化学反应的速度来衡量。酶促反应的速度越快，表示酶的活力越高。反之，则低。第158页,共173页，2024年2月25日，星期天2.酶活力的表示法酶活力的大小用酶活力单位来表示。常用的酶活力单位有三种：（1）.国际单位：

在标准条件（25℃、最适pH、最适底物浓度）下，酶在1分钟内转化1umol底物所需的酶量叫做1个酶的活力单位（IU）。这种单位是由国际酶学委员会规定的。第159页,共173页，2024年2月25日，星期天(2).Kat单位：在最适条件下