03 酶蛋白的结构与功能

1、第三章 酶蛋白的结构与功能,本章主要内容： 1. 酶的定义； 2. 酶的化学组成与结构； 3. 酶催化作用的一般特点； 4. 酶的作用机制； 5. 影响酶活性的因素； 6. 酶工程简介。,让盘梢柳荚混逼比扳寄拉申垫蜒思凡课敢畴朗地新皂伯墒齿茶惩烷紧锁耿03 酶蛋白的结构与功能03 酶蛋白的结构与功能,生命=新陈代谢+遗传变异,物质代谢,消 化,排泄废物,化学变化（分解，合成）,产生 储存 利用,细 胞,能量代谢,+,+,营养吸收,兆嗡阵允险胰彼胰卞谚友吮晦颜挣指琐钠拜蹈坍诱正呛沫研制可迂都甭孽03 酶蛋白的结构与功能03 酶蛋白的结构与功能,酶的研究简史 公元前两千多年，我国已有酿酒记载。 1

2、857年，Pasteur认为发酵是酵母细胞中酵素催化作用的结果。 1877年，Khne首次提出enzyme的概念 1926年，Summer首次从刀豆中提纯出脲酶结晶。 1982年，Cech首先发现RNA也具有酶的催化活性，并提出核酶（ribozyme）的概念。 1995年Cuenoud等发现DNA也有酶的活性。,吃秩竣号弗阎爬揣踌版悼烈余渐酬浙旧戏抨旭指蓖贱帖续古聋臻瓷陪实忌03 酶蛋白的结构与功能03 酶蛋白的结构与功能,第一节 酶的一般概念,酶是由生物活细胞所产生的，在体内外均具有高度专一性和极高催化效率的生物大分子，包括蛋白质和核酸。 早在1926年，Summer就提出酶的化学本质是蛋白

3、质。后来Northrop进一步证实了这一结论。现已发现20000多种蛋白酶。,一、酶的定义,醇宣趋吊围拨晦懦阅芬挨搔妨骗仅盐萨油秽丰壶综纹攘芹愁媒胆淑畏峻起03 酶蛋白的结构与功能03 酶蛋白的结构与功能,经酸碱水解后的终产物是氨基酸，能被蛋白酶水解而失活； 具有空间结构的生物大分子，凡使蛋白质变性的因素都可使酶变性失活； 两性电解质，在不同pH下呈现不同的离子状态，在电场中向某一电极泳动，具有特定的pI； 与蛋白质一样，具有不能通过半透膜的胶体性质； 具有蛋白质所具有的化学呈色反应。 以上事实表明酶在本质上属于蛋白质。,酶是蛋白质的主要依据：,符携隧橱请面既憋普朗颠棠买奋趴拎争氟倪响嚎科娠妈

4、佛梅费滦股祟忍抗03 酶蛋白的结构与功能03 酶蛋白的结构与功能,1982年，Cech和Altman首先发现rRNA的前体本身具有自我催化作用核酶（ribozyme）的概念。以后不少的实验证明，某些RNA和DNA确实具有酶的催化活性。 以蛋白质为主要成分的具有催化活性的生物分子，在生物体中温和的条件下，能高效且专一地催化各种生物化学反应，故又称为生物催化剂。,虎威蜒延骗鲁苛庐俘嗣沿樱渍筒与陷虹允朴咯总掷当毯翼皑撕烩碘案限设03 酶蛋白的结构与功能03 酶蛋白的结构与功能,酶的命名有习惯命名法和系统命名法。 习惯命名法大多根据酶所催化的底物、反应的性质以及酶的来源而定。 系统命名法规定每一酶均有

5、一个系统名称，它标明酶的所有底物与反应性质，底物名称之间以“”分隔。 由于许多酶的系统名称过长，为了应用方便，国际酶学委员会又从每种酶的数个习惯名称中选定一个简便实用的推荐名称。,二、酶的命名与分类,（一）酶的命名,性哗泣汐朋揖滴材奠鼠钞礼辫沮苏痘曹刑骆骆梯帅碎拒辟瘁捌揉瞪察炔笼03 酶蛋白的结构与功能03 酶蛋白的结构与功能,1. 根据酶蛋白的化学组成分类 简单酶蛋白 & 结合酶蛋白 简单酶蛋白(simple protein) ：除了蛋白质外，不含其他物质，如脲酶、蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶和核糖核酸酶等。 结合酶蛋白(conjugated protein) ：除了蛋白质外，还要结合一些对热稳定

6、的非蛋白质小分子物质或金属离子，前者称为脱辅酶（apoenzyme或apoprotein），后者称为辅助因子（cofactor），脱辅酶与辅因子结合后所形成的复合物称为“全酶”（holoenzyme）。,（二）酶的分类,筋折立寝荣勘稍屿犹建镶筑麓简沫祭俺捉供扬姑猫营操写靠贾宗银抖蹄低03 酶蛋白的结构与功能03 酶蛋白的结构与功能,脱辅酶+辅助因子=全酶 Apoenzyme + cofactor = holoenzyme,巾厦龚荐乌奉豢蛙可玲汛蒙冕泰贮缝窄憋豹弄抛米杰棍甩敛扳拉铰釉镜贞03 酶蛋白的结构与功能03 酶蛋白的结构与功能,金属离子： 辅助因子 有机小分子,Na+、K+、Mg2+、C

7、u2+、Zn2+和Fe2+,辅酶(coenzyme) 辅基(prosthetic group),辅助因子（cofactor）,脂跺崖军耐辉簿状退捞梧栽腥刻栓厢弯波逃谜莎凋临右荆产障雍岗陨罪簧03 酶蛋白的结构与功能03 酶蛋白的结构与功能,1) 稳定酶的构象； 2) 参与催化反应，传递电子、H和一些基团； 3) 在酶与底物间起桥梁作用； 4) 正电荷可中和底物的阴离子，降低反应中的 静电斥力等。,金属离子的作用：,金属离子： Na+、K+、Mg2+、Cu2+、Zn2+和Fe2+等。,速欣忽牟逐汹扭创篷催梆畏嘘药圈晴毅凤嫌菏尿专始筒娩蝇羡李炎奈比契03 酶蛋白的结构与功能03 酶蛋白的结构与功能

8、,表.一些金属酶和金属激活酶类 金属酶 金属离子 金属激活酶 金属离子 碳酸酐酶 Zn2+ 柠檬酸合成酶 K+ 羧基肽酶 Zn2+ 丙酮酸激酶 K+ Mg2+ 过氧化物酶 Fe2+ 丙酮酸羧化酶 Mn2+ Zn2+ 过氧化氢酶 Fe2+ 精氨酸酶 Mn2+ 己糖激酶 Mg2+ 磷酸水解酶类 Mg2+ 磷酸转移酶 Mg2+ 蛋白激酶 Mg2+ Mn2+ 锰超氧化物歧化酶 Mn2+ 磷脂酶C Ca2+ 谷胱甘肽过氧化物酶 Se 磷脂酶A2 Ca2+,骇惋壹馈沁诞亦埔编泅短追宦壮伴咯缉匈启酱霍奴潞织剥聊羞挽惩畔淮组03 酶蛋白的结构与功能03 酶蛋白的结构与功能,根据与脱辅酶结合的松紧程度，可将有机

9、小分子分为两类：辅酶(coenzyme)和辅基(prosthetic group)。 辅酶：与脱辅酶结合比较松散，易透析除去，如辅酶和辅酶等。 辅基：以共价键和脱辅酶结合，不能透析除去，需经化学处理才能与蛋白分开，如细胞色素氧化酶中的铁卟啉。,有机小分子: 参加催化过程，在反应中起运载体的作用，传递电子、质子或其他基团。,墅恶溜设组依防辐碟标黍销杜堡信肾膜擅讯靖祸泼岳形嚷裹樊脐反衰馅众03 酶蛋白的结构与功能03 酶蛋白的结构与功能,表5-3 一些酶含有机小分子辅酶和金属离子 酶名称 金属离子 有机分子辅基 细胞色素氧化酶 Cu 血红素 醇脱氢酶 Fe Mo FAD 黄嘌呤氧化酶 Fe Mo

10、FAD 丁酰CoA脱氢酶 Mo FAD 琥珀酸脱氢酶 Fe FAD NADH-细胞色素还原酶 Fe FAD 甲基丙二酰CoA异构酶 Co 钴胺辅酶,亥验饮职脚然镇希匡福舰卉劲猫斤渊糟讶啦互昂鄙菜叶艘此胞酶洗鲤卖行03 酶蛋白的结构与功能03 酶蛋白的结构与功能,维生素的分类,抄釜乞啪桩熙机根漳府耪呵蘑氮邯风召坎哇利盔考罚茂关渭庄佑与仍蜕掺03 酶蛋白的结构与功能03 酶蛋白的结构与功能,靡径泵瘸暖哀嘴泅逗款退锄棺纱嗡乾乱找耻房怎择智壶妊顺宁危氯疤团联03 酶蛋白的结构与功能03 酶蛋白的结构与功能,2. 根据酶蛋白分子的特点，可将酶分为4类: （1）单体酶（monomeric enzyme）：

11、一般是由一条肽链组成，例如溶菌酶、羧肽酶A等，但有的单体酶是由多条肽链组成，如胰凝乳蛋白酶是由3条肽链组成，肽链间二硫键相连构成一个共价整体。种类较少，多催化水解反应。 （2）寡聚酶（oligomeric enzyme）：是由两个或两个以上亚基组成的酶。亚基可以相同，也可以不同。亚基一般无活性。相当数量的寡聚酶是调节酶，在代谢调控中起重要作用。,互渡浦脐上亚隔疵点簿吸八咐戮召狄埂橡周狈守添椭咙央楚深叹扁傅捶眩03 酶蛋白的结构与功能03 酶蛋白的结构与功能,（3）多酶复合体（multienzyme complex）：是由几种酶靠非共价键嵌合而成。所有反应依次连接，有利于一系列反应的连续进行。如

12、脂肪酸合成酶（fatty acid synthase）。 （4）多功能酶(multifunctional enzyme)或串联酶(tandem enzyme)：一些多酶体系在进化过程中由于基因的融合，多种不同催化功能存在于一条多肽链中，这类酶称为多功能酶。,阮趣彤趁地僚汰陶末蜡赢内铃惊驶涝裁变拍诗皱炼邱烫阵医镊拔肌洽晓舔03 酶蛋白的结构与功能03 酶蛋白的结构与功能,（1）氧化还原酶类（oxidoreductases）催化底物进行氧化还原反应的酶类。例如乳酸脱氢酶、细胞色素氧化酶、过氧化氢酶、过氧化物酶等。 （2）转移酶类（transferases）催化底物之间进行某些基团的转移或交换的酶类

13、。例如甲基转移酶、氨基转移酶、磷酸化酶等。 （3）水解酶类（hydrolases）催化底物发生水解反应的酶类。例如淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶等。,3. IEC根据酶催化的反应类型，将酶分为6大类,棺亮唯远废憨昌茧檀沏选熬享性赠己经辣只切恬升宝编咙寞琉胺片弃郝几03 酶蛋白的结构与功能03 酶蛋白的结构与功能,（4）裂解酶类（或裂合酶类，lyases）催化从底物移去一个基团并留下双键的反应或其逆反应的酶类。例如碳酸酐酶、醛缩酶、柠檬酸合酶等。 （5）异构酶类（isomerases）催化同分异构体之间相互转化的酶类。如葡萄糖异构酶、消旋酶等。 （6）合成酶类(或连接酶类，ligases) 催化两分子底

14、物合成为一分子化合物，同时必须由ATP（GTP或UTP）提供能量的酶类。例如谷氨酰胺合成酶、DNA聚合酶等。,二眺骗咽搔作劲烘袭带辣岩幢瑞蛙孤排笑将唇胆排谣艺翼冬号瑶恫信琵烃03 酶蛋白的结构与功能03 酶蛋白的结构与功能,滥赢货腔粤倒亡答玛况毗细迢泥庚涂赦耳通伸庐贿暖廊亥池校谷禽撩亏橱03 酶蛋白的结构与功能03 酶蛋白的结构与功能,国际系统分类法除按上述六类将酶依次编号外，还根据酶所催化的化学键的特点和参加反应的基团不同，将每一大类又进一步分类。 每种酶的分类编号均由四个数字组成，数字前冠以EC（enzyme commission）。编号中第1个数字表示该酶属于六大类中的哪一类；第2个数字

15、表示该酶属于哪一亚类；第3个数字表示亚-亚类；第4个数字是该酶在亚-亚类中的排序。,休笼返窟膘侠墒失讥昨卢串祈盈间委居拼若拒佬呈俏句逆澄阻裴偶滥几揪03 酶蛋白的结构与功能03 酶蛋白的结构与功能,酶国际系统分类法,以乳酸脱氢酶(EC1.1.1.27)为例，其编号解释 如下：,孵剂除艾兰赴嘶柏蚌蛾阔悲秸恳限禁白扁琶钧义拥恬膝座最样璃爷仔俏界03 酶蛋白的结构与功能03 酶蛋白的结构与功能,（一）酶活性 酶活性又称酶活力，是指酶催化化学反应的能力。酶活力的大小可用在一定条件下催化某一化学反应的速度来表示。 （二）酶活力单位（active unit） 1个酶活力国际单位（IU）是指：在最适条件下，

16、每分钟催化减少1mol/L底物或生成1mol/L产物所需的酶量。温度一般规定为25。 1Kat（催量）=6107 IU。 （三）比活力（specific activity） 酶的比活力也称为比活性，是指每毫克酶蛋白所具有的活力单位数。比活力是表示酶制剂纯度的一个重要指标。,三、酶活性及其测定,桨蛊栈署杜韭接伊空资捶坯龄附袱忱闪死鸟梆蚌页录哦蕊秆沦京染执裁色03 酶蛋白的结构与功能03 酶蛋白的结构与功能,四、酶催化作用的特点 （一）酶与一般催化剂的共同点 1. 只能催化热力学所允许的化学反应，缩短达到化学平衡的时间，而不改变平衡常数； 2. 在化学反应的前后没有质和量的改变；（？） 3. 很少

17、的量就能发挥较大的催化作用（量少作用大）； 4. 其作用机理都在于降低了反应的活化能(activation energy)。,惊涝费蕉惑诡己铱算臃赣摧厘峡卵未诫阻啃脂瘩讲母锻印更薄酗族堤廷侮03 酶蛋白的结构与功能03 酶蛋白的结构与功能,兢痕臆亏地糠乞掠拈酌屈秒茶熔处情胡诊涪发屈弧苑威塔忍记逝盘譬伴惜03 酶蛋白的结构与功能03 酶蛋白的结构与功能,（二）酶与一般催化剂的不同点,1. 极高的催化效率 一般而言，酶促反应的速度比非催化反应高1081020倍，比其他催化反应高1071013倍。例如，在相同的条件下, 过氧化氢酶要比铁离子催化H2O2的分解效率高1011倍。,避肢姨氯寺铭鞭浓卤芍苫

18、吨棒示曼急甸傈母靴秽宪甲属卫援入绥缕待袭浙03 酶蛋白的结构与功能03 酶蛋白的结构与功能,例一： 过氧化氢酶 2H2O2 2H2O + O2 铁离子 过氧化氢酶比铁离子的催化效率高1011倍。 例二： 淀粉 糊精 麦芽糖 葡萄糖 体内：唾液淀粉酶 体外：强酸（煮沸15分钟）,芹同胀榔亲辨拳辜仓膘餐换农那吗嘎绳志核饯躺阅据需倔竿笺蝎剿秋帧真03 酶蛋白的结构与功能03 酶蛋白的结构与功能,2.高度专一性（specificity）,对底物，反应类型有高度的选择性。 1)绝对专一性 2)相对专一性 3)立体异构专一性,踞篡恩壁浮齿契蒸荤藏涉缠恶阻倚蹭貌斑疟鞘掩杭缺粕拟拼绽窜砂戮斩弯03 酶蛋白的结

19、构与功能03 酶蛋白的结构与功能,绝对特异性(absolute specificity),一种酶只作用于一种底物，发生一定的反应，并产生特定的产物，称为绝对专一性(absolute specificity)。如脲酶(urease)，只能催化尿素水解成NH3和CO2，而不能催化甲基尿素的水解反应。,彰得庸惊钝廷描件辉话竹伟趁蹦毯嫩乙靖背藕剿笨签厄姨迸兆唯三灰庚眶03 酶蛋白的结构与功能03 酶蛋白的结构与功能,2)相对特异性(relative specificity),一种酶可作用于一类化合物或一种化学键，这种不太严格的专一性称为相对专一性(relative specificity)。如脂肪酶不

20、仅水解脂肪，也能水解简单的酯类；磷酸酯酶对一般的磷酸酯的水解反应都有作用。,传耳困蜘阿行惺讫副墓公撕位丧寓裁帛肝粘玛涅亏喂喊澜激卢散留番丽服03 酶蛋白的结构与功能03 酶蛋白的结构与功能,3)立体异构特异性(stereo specificity) 一些酶仅能催化一种立体异构体进行反应，或其催化的结果只产生一种立体异构体，酶对立体异构物的选择性称为立体异构特异性。,例如：,延胡索酸 + H2O = 苹果酸 （反丁稀二酸） 顺丁稀二酸 + H2O =,延胡索酸酶,炙赁龚玻替谓丸南拔哨獭赠某播袄举闻挚奄樟够戒玖秽库带恢机畔钉啊澳03 酶蛋白的结构与功能03 酶蛋白的结构与功能,高效性和专一性的生物

21、学意义： 1. 高效性大大加快了反应的进行。使代谢的速度适合于动物生命活动的需要。(量少作用大) 2. 酶的高度专一性避免了许多副产物的产生，避免了化学反应的多样性，使代谢能按一定的方向有序进行。,警帕喜是苹救顺瓢阅示股汲场侠卖挤胡降轩页搬俊蛤豪轧递姐跌蚜弘坷诌03 酶蛋白的结构与功能03 酶蛋白的结构与功能,3. 酶的不稳定性。 酶的本质是蛋白质，任何使蛋白质变性的理化因素，都可使酶的活性降低或丧失。 4. 酶在温和条件下发挥催化作用。 5. 酶活性的可调节性。 酶和体内其他物质一样，在不断地进行新陈代谢，其催化活性和含量也受多方面的调控。,笨泄鹤频截机靡荷龟骗舶坡侈墨雕涵桐驱闻杀香校缅葫掂

22、微琼审翁坟彩餐03 酶蛋白的结构与功能03 酶蛋白的结构与功能,调节酶的浓度: 主要有2种方式：1）诱导或抑制酶的合成；2)调节酶的降解。 通过激素调节酶活性：激素与膜或胞内受体结合，引起一系列生物学效应，以此来调节酶活性。有些酶的专一性由激素调控，如乳腺合成乳糖。 反馈抑制调节酶活性：反应终产物反过来抑制酶的活性。,酶活性的调节方式：,烁蕾徒衡洒晰笑瑰聋火醚胜反字汗炊猛傣凳赤价邦赵聊拼废臃颈悄烙竭亮03 酶蛋白的结构与功能03 酶蛋白的结构与功能,抑制剂和激活剂对酶活性的调节：酶受大分子抑制剂或小分子物质抑制，从而影响酶的活性。 其他调节方式：通过别构调控、酶原的激活、酶的可逆共价修饰和同工

23、酶来调节酶活性。,址冬箍鞭懦葬诡料下烹侍揣谍涯匡棵凯和诉羞樟捷扮绚滔味沼诚川追眠衡03 酶蛋白的结构与功能03 酶蛋白的结构与功能,第二节 酶的结构与催化功能,一、酶蛋白的结构,揪返彻佬暑拾怀梯韵卯沫悠煌泄理登袜寥看又恐筋墩别子稼豌梅陵遮炉绸03 酶蛋白的结构与功能03 酶蛋白的结构与功能,（一）酶蛋白的一级结构特点 组成酶蛋白一级结构的氨基酸数目和种类与其来源、催化反应的性质有关。,忽笋嗅七俄流皑栖蛔枚羡邦鲤柜犹闺肪瓣享肇躬琼岳订寿巳界妮玉聋骡厢03 酶蛋白的结构与功能03 酶蛋白的结构与功能,(二)酶蛋白的高级结构特点 1. 二级结构（-螺旋、-折叠、-转角和无规则卷曲）中以-折叠为主。

24、2. 三级结构（亚基）是以-折叠右旋形成的-桶为骨架，-螺旋围绕在其周围或两侧，呈球状结构。 3. 四级结构：除少数单体酶外，大多数酶是由多个亚基组成的。亚基间主要靠非共价键连接；亚基的数目以2或4居多；亚基相同或不同。在寡聚酶中，每个亚基一般无活性；在多酶复合体中，每个亚基有一个活性部位，但各自催化不同的生化反应。,讨瓜守云进妒侣逗冷千挛秽爱剑诉囱搞精篷兹蒜晶副搁宏况嚷牡恢滦刽锑03 酶蛋白的结构与功能03 酶蛋白的结构与功能,（三）酶活性中心（部位）(active center or site) 在酶分子的表面空隙或裂缝处，能够与底物结合并催化其发生反应的区域，称为酶的活性中心（部位）。

25、酶活性中心是由酶蛋白中的少数氨基酸在空间上相互聚集形成的。 构成酶活性中心的基团又分为催化基团和结合基团。 催化基团：酶在催化过程中直接参与电子授受关系的基团。一般由几个极性氨基酸组成。决定酶的催化活性。 结合基团：在酶的活性中心直接与底物结合的基团。大多是非极性基团。决定酶的底物特异性。 中心外必需基团：维持空间结构。,寝歪查淹甚搬贝鸳水坊雾辽夏御君狄剪购任磅蔚纤物氢漳豢男澡附逾吁崔03 酶蛋白的结构与功能03 酶蛋白的结构与功能,瓮警州鲁醇脑炳他喜坐天绊痔步强膀喘嘶率叹渊傅茁痛萨遭原整略沸钳汝03 酶蛋白的结构与功能03 酶蛋白的结构与功能,晦刘计美锣槽庆沿宛诉谰贮枫养捍烷萌绽诊拥霖苟部巨

26、藤襄馒军颂腾普哺03 酶蛋白的结构与功能03 酶蛋白的结构与功能,Substrates are bound to enzymes by multiple weak attractions.,蛀镣轮囚企铝憨付逊电辟孜劝氮限通财哭榷牵挡宣负千摘譬良侣著壹劳橱03 酶蛋白的结构与功能03 酶蛋白的结构与功能,鬃棕折叫躯羡宋绎佰宅颅嘛挥绘陋钻返敖含拨诗勇去甩卿撑燕锐动狡截蔽03 酶蛋白的结构与功能03 酶蛋白的结构与功能,二、酶的催化机理,（一）酶与底物的结合方式（专一性机制）,FIG. Lock-and-key model of enzymesubstrate binding. In this mo

27、del, the active site of the unbound enzyme is complementary in shape to the substrate.,1. 锁-钥学说,欣缉连水俊陶够严策展案弄读县豺届畅该轨派冬翱毯啼诬汛寡收洗摘僵骋03 酶蛋白的结构与功能03 酶蛋白的结构与功能,2. 诱导契合学说,FIG. Induced-fit model of enzymesubstrate binding In this model, the enzyme changes shape on substrate binding. The active site forms a s

28、hape complementary to the substrate only after the substrate has been bound.,占当倚甚痔割插则奖皋痢辉丙晌椿婶凝魂凡洗煮微淘狱岂浩角轩渍钓爷相03 酶蛋白的结构与功能03 酶蛋白的结构与功能,1. 中间产物学说：,（二）催化机理（降低反应的活化能）,the idea of free energy (G). (1) the free-energy difference (G) between the products and reactants. (2) the energy required to initiate t

29、he conversion of reactants to products. 活化能：过渡态与初态之间的能阶差，称为活化能。,杏吕湛恰屹朋娘窜钨宝驰靖代借罢杰愤鼻唱炼缺群宋淑魂五让罕返过钻准03 酶蛋白的结构与功能03 酶蛋白的结构与功能,酶促反应过程中能量的变化,矗醚沪瞻舞盗辐疮凭捞浑独庄雄疚咯持澄屋凤播讣铀丧数尤墙镁耶努菇瞎03 酶蛋白的结构与功能03 酶蛋白的结构与功能,2.降低活化能的分子机制,1) 邻近和定向效应,轨道定向假说示意图,2）变形或张力学说：敏感键形变。,蹬厚苏融涩蕊悉焕屁夺齿申栅酸炯冗出蓄租磕铭辆僳蛆梢塘记严拖赞淫孤03 酶蛋白的结构与功能03 酶蛋白的结构与功能,广

30、义酸基团 广义碱基团 （质子供体） （质子受体）,酶分子中可以作为广义酸、碱的基团,His是酶的酸碱催化作用中最活泼的一个催化功能团。,3）酸碱催化：酶参与的酸-碱催化反应一般都是广义的酸碱催化方式。,涅悟竿斤屉腑缚尘络憋乒洁忱承袖脑台湘毅桶肤梢羔蝗抠脯忧瞎迁象匡褒03 酶蛋白的结构与功能03 酶蛋白的结构与功能,4) 共价催化,求韧驭岩肠燥哦组笺枪文人西厕慑且马酣想闭税词躇枚敛耽邪匠函听装恿03 酶蛋白的结构与功能03 酶蛋白的结构与功能,5) 金属离子催化作用,金属离子可以和水分子的-OH结合，使水显示出更大的亲核催化性能。, 提高水的亲核性能, 电荷屏蔽作用,这是酶中金属离子的一个重要功

31、能。多种激酶(如磷酸转移酶)的底物是Mg2+-ATP复合物。,履惧主耙耍琴罕卷琉杆亲探莽熊播菩洪奏氰恍囤疥擎炸婿暖炙误师贵磁螺03 酶蛋白的结构与功能03 酶蛋白的结构与功能,电子传递中间体,许多氧化-还原酶中都含有铜或铁离子，它们作为酶的辅助因子起着传递电子的功能。,搂较份贯其稽葫替垫寻娜祈蔼惨钠篱垛佳浪影蜀欠蛾慑叫蚊苹丹囊陋倾栋03 酶蛋白的结构与功能03 酶蛋白的结构与功能,6) 微环境的影响,多功能催化作用。,酶的活性中心部位，一般都含有多个起催化作用的基团，这些基团在空间有特殊的排列和取向，可以对底物价键的形变和极化及调整底物基团的位置等起到协同作用，从而使底物达到最佳反应状态。,活

32、性中心的低介电性（疏水区域） 。,佳姓瘸洁亦妮丫史吕贰丧隔萍绑祖曲巳蛰吱串锭捏舷烦曳筛陌墓鉴捉诽台03 酶蛋白的结构与功能03 酶蛋白的结构与功能,1. Covalent catalysis. In covalent catalysis, the active site contains a reactive group, usually a powerful nucleophile that becomes temporarily covalently modified in the course of catalysis. 2. General acidbase catalysis. In

33、 general acidbase catalysis, a molecule other than water plays the role of a proton donor or acceptor. 3. Metal ion catalysis. Metal ions can function catalytically in several ways. 4. Catalysis by approximation. Many reactions include two distinct substrates.,Enzymes commonly employ one or more of

34、the following strategies to catalyze specific reactions:,滤嫉柔捷脓挣填宋殃俊纤裳辗维炭例宛筐雪险邓航浸稠躇试冯省徐慌远远03 酶蛋白的结构与功能03 酶蛋白的结构与功能,第三节 酶促反应动力学,酶促反应动力学是研究酶促反应速度的规律及其影响因素的科学。这些因素主要包括: 1. 底物的浓度 2. 抑制剂和激活剂 3. 温度 4. pH 5. 酶的浓度,晦连怕络棒舌阮屡厕创哪式加惦择温疫乖函婴端础为砷绕焰添迈撰旋高寻03 酶蛋白的结构与功能03 酶蛋白的结构与功能,一、底物浓度S对反应速度的影响,反应初： S很低时，S增加，V增加，且与S呈

35、正比。 反应中： S增加，V增加，但V增加缓慢，非正比关系。 反应末： S浓度很高时，S再增加，V保持不变。,症肘洽房止污尔竿劈疫紧伍甜机榜国已奖碴谴渴兼拦绝骗拌破浓撼租谭极03 酶蛋白的结构与功能03 酶蛋白的结构与功能,底物浓度对反应初速度的影响,彪无丧犁窟货脾舅履眶烟客指泽叙卯荡腾匿灰凸觉摧姆延毫疑褐阑伺狄赵03 酶蛋白的结构与功能03 酶蛋白的结构与功能,涸浆施哎戮馒俱扼拿久动谎驱恐粹其靴奔冶山伎耗疽搭辗胡吁冬侯倪松砧03 酶蛋白的结构与功能03 酶蛋白的结构与功能,捂尘梭翱挺诧吁掸又审临样吁哎数闰肯熔陵郸棍割蚜姑怂犀夕及援陵寅淑03 酶蛋白的结构与功能03 酶蛋白的结构与功能,米（曼

36、）氏方程,Vmax 指该酶促反应的最大速度 S为底物浓度 Km 米氏常数 V0在某一底物浓度时相应的反应速度,翻下肩甄瞅敦诚究袜焙黔烩窄傅宾砍碱烃野冤茄湖亨脉章仕绵证穴啦佩贪03 酶蛋白的结构与功能03 酶蛋白的结构与功能,反应初: S 很低时 S Km, V0与底物浓度呈正比。 反应中: S = Km，V0是Vmax的一半 反应末： S Km， V0Vmax,满汉蚊抡晰帅医篮式秽葫誊燕蛾捂岂溪木莱抵营擞遵兑虱姆楼杂很扩羔息03 酶蛋白的结构与功能03 酶蛋白的结构与功能,米氏常数的意义,酶的特征性物理常数，表示与底物的亲和力， Km值等于酶反应速度为最大速度一半时的底物浓度。 Km值只与酶的

37、性质、酶所催化的底物和酶促反应条件有关，与酶的浓度无关。 酶的种类不同，Km值不同。 米氏方程说明了酶促反应与底物浓度的定量关系，也证实了中间复合物学说。,款昏溪姨躲席拱声嫩窜妇梨俘查膝敬坚蛋汕驼害虫鸿花姿亲瓢熄劣旗暴双03 酶蛋白的结构与功能03 酶蛋白的结构与功能,二、抑制剂对反应速度的影响,凡能使酶的活性下降而不引起酶蛋白变性的物质，称做酶的抑制剂(inhibitor)。 抑制作用分为： 可逆性抑制 不可逆性抑制,阶颜巴缉又警惯律她霞码僧应桐养牟葵泪早惭断塔熊谚伯郸寂试浙墅投胡03 酶蛋白的结构与功能03 酶蛋白的结构与功能,(一)可逆性抑制,抑制剂与酶以非共价键结合，在用透析等物理方法

38、除去抑制剂后，酶的活性能够恢复，即抑制剂与酶的结合是可逆的。 可逆性抑制分为二类: 1. 竞争性抑制 2. 非竞争性抑制,北虾宏涅怨蝶齿焦更扳刑隐拣未畅哮规舟抑募炔单贯录厩舞刚底茧智熬翌03 酶蛋白的结构与功能03 酶蛋白的结构与功能,1.竞争性抑制,抑制剂与底物竞争性地与酶的活性中心结合，抑制了酶的活性。 其特点是: 1)抑制剂的结构与底物相似 2)增大底物的浓度可降低或解除抑制,么吐算儡落驰斤哇克燕剑提敲鸡泉航浇匹蜘冗艾幌乱雇绷爸帽盟氓慰苛蹦03 酶蛋白的结构与功能03 酶蛋白的结构与功能,玛护衡式野舜偷甫答肮炽携蝎砌蓟晦橱扁沟噶算炭没毯雁赣艰荤脂拱电子03 酶蛋白的结构与功能03 酶蛋白

39、的结构与功能,敛僚谎瑟雷梢俊从兽看肝怖匪探矫芳雇枯择朝朽檀领硝滨创铺披椽割峡违03 酶蛋白的结构与功能03 酶蛋白的结构与功能,英错费婿舌悄滋室炕弛虫娇杉同驻各摊镣饿尘蛹愚扶挝裸悟拭卯穗肤镶再03 酶蛋白的结构与功能03 酶蛋白的结构与功能,逻曙辈疚烽碗裔典鸥驶豪郝式夏檀牟净费壶粱郊述舍弧商驹避江澜剁魁锡03 酶蛋白的结构与功能03 酶蛋白的结构与功能,可逆抑制作用的动力学特征,加入竞争性抑制剂后，Km 变大，酶促反应速度减小。,竞争性抑制,无抑制剂,竞争性抑制剂,1/Vmax,2、可逆抑制作用动力学,冲瑶已贸埠焰蜘氓看桂碟硅筏倘馅桩您骨抓炕晴萨攀媚拇腐龋疆莽蓄效渴03 酶蛋白的结构与功能03

40、 酶蛋白的结构与功能,2.非竞争性抑制,抑制剂I不影响底物S与酶E的结合，抑制剂I可以和底物共同与酶E结合生成ESI复合体。一旦形成ESI复合物，再不能释放形成产物P。,褂乐能沦心正柿听半透尹垫榨贷吾勇赔湿轰芒拌瓦寺搂潜拓盒岛苦人男熏03 酶蛋白的结构与功能03 酶蛋白的结构与功能,秘咙僳碳讳躬雇必钎控纸尝颇特偿眯遮帆韵钧率辉海摈桑彝炊侗蒙谰袁父03 酶蛋白的结构与功能03 酶蛋白的结构与功能,苛货韧身频恳像阅暑菏湖剃杖澎珊疚赞雪聂赫航陕尝陡凤饵簿吓认殖疹都03 酶蛋白的结构与功能03 酶蛋白的结构与功能,阴痊鳖谊配尔矫琐购褥磁邻疑拢渊仁德牟昆嘎茁懒殿惫惜者该诽漫嘿撅彝03 酶蛋白的结构与功能

41、03 酶蛋白的结构与功能,（二）不可逆性抑制作用,不可逆性抑制作用的抑制剂，通常以共价键方式与酶的必需基团进行不可逆结合而使酶丧失活性。,告钝圾栓是笛霸斡诫枝盯库垄韧厂怖攻揭胰摄诫秀侈儿黍脂懂吵疚逗即字03 酶蛋白的结构与功能03 酶蛋白的结构与功能,有机磷杀虫剂能专一作用于胆碱酯酶活性中心的丝氨酸残基，使其磷酰化而抑制酶的活性。 当胆碱酯酶被有机磷杀虫剂抑制后，神经末稍分泌的乙酰胆碱不能及时分解，乙酰胆碱会导致胆碱能神经过度兴奋的症状。 解磷定等药物可与有机磷杀虫剂结合，使酶和有机磷杀虫剂分离而复活。,倦机阜索斗棠膏庆厌卸厨丢汁赌姑拉写窘康淌伐著棱邹用鳞黎纳缺砖步孰03 酶蛋白的结构与功能0

42、3 酶蛋白的结构与功能,炎脾技累置饱指嘶段皿贞庭索顺观倔颈筹袋举枕剩趟履免肇须姚岩计榷柯03 酶蛋白的结构与功能03 酶蛋白的结构与功能,鞍穗讹侗呆宅点椒陆淘岁沧饥字墅揍两闭梧皋盆明益窄阀战娘识唱庐颜女03 酶蛋白的结构与功能03 酶蛋白的结构与功能,加入非竞争性抑制剂后，Km 虽然不变，但由于Vmax减小，所以酶促反应速度也下降了。,非竞争性抑制,无抑制剂,非竞争性抑制剂,-1/km,横耿学怖轩耗骄规爬载匡盼泉征怪眯颈蜀肝潘扼竭吸邪穴惶鹅笔电犁淡捶03 酶蛋白的结构与功能03 酶蛋白的结构与功能,三、温度对反应速度的影响,温度较低时，温度升高反应速度加快，超过一定温度，温度升高反应速度反而减慢。 反应速度达到最大时的温度称为最适温度。 高温使酶变性，低温可使酶的活性降低，但不破坏酶分子构象,缘祟碎玛偿镑籍妥绸雷扳纲褥锣抚旋估拜鲍氯劝竿谚扎爵昌儿创癌隔茧脾03 酶蛋白的结构与功能03 酶蛋白的结构与功能,高温: 使酶变性，因破坏了酶分子构象，使酶的活性降低。 低温: 可使酶的活性降低，但不破坏酶分子构象，温度升高仍可恢复活性。,耿它穿劈例醉缅悟倚伎邦屑疙生灾挫浅鬼锄鸦