最新生物化學(xué)酶化學(xué)PPT課件.

1、 酶酶 化化 學(xué)學(xué) (chemistry of enzyme)(chemistry of enzyme)本章重點及難點本章重點及難點重點：重點：了解酶作為生物催化劑的特點、國際命名；了解酶催化作用機理 ；掌握酶促反應(yīng)動力學(xué)中米氏方程及km的意義、應(yīng)用，掌握影響酶促反應(yīng)動力學(xué)的因素及與影響酶催化高效性的因素之間的區(qū)別。掌握別構(gòu)酶的特點及核酶、同工酶、誘導(dǎo)酶等的概念。難點：難點：酶催化作用機理 、各因素對酶促反應(yīng)速度的影響及酶促反應(yīng)動力學(xué)的應(yīng)用。第一節(jié)第一節(jié) 通通 論論一、酶學(xué)研究歷史一、酶學(xué)研究歷史n公元前兩千多年，我國已有釀酒記載。公元前兩千多年，我國已有釀酒記載。n一百余年前，一百余年前，p

2、asteur認(rèn)為發(fā)酵是酵母細(xì)胞生命活動的認(rèn)為發(fā)酵是酵母細(xì)胞生命活動的結(jié)果。結(jié)果。n1877年，年，kuhne首次提出首次提出enzyme一詞。一詞。n1897年，年，buchner兄弟用不含細(xì)胞的酵母提取液，實兄弟用不含細(xì)胞的酵母提取液，實現(xiàn)了發(fā)酵?，F(xiàn)了發(fā)酵。n1926年，年，sumner首次從刀豆中提純出脲酶結(jié)晶。首次從刀豆中提純出脲酶結(jié)晶。n1982年，年，cech首次發(fā)現(xiàn)首次發(fā)現(xiàn)rna也具有酶的催化活性，也具有酶的催化活性，提出提出核酶核酶(ribozyme)的概念。的概念。n1995年，年，jack w. szostak研究室首先報道了具有研究室首先報道了具有d n a 連 接 酶 活

3、 性連 接 酶 活 性 d n a 片 段 ， 稱 為片 段 ， 稱 為 脫 氧 核 酶脫 氧 核 酶(deoxyribozyme)。 二、什么是酶？二、什么是酶？ 酶是由活細(xì)胞產(chǎn)生的，能在體內(nèi)或體外起同樣催化作用酶是由活細(xì)胞產(chǎn)生的，能在體內(nèi)或體外起同樣催化作用的一類具有活性中心和特殊構(gòu)象的生物大分子，包括蛋白質(zhì)的一類具有活性中心和特殊構(gòu)象的生物大分子，包括蛋白質(zhì)和核酸，是生物催化劑。和核酸，是生物催化劑。 三、酶與一般催化劑的共性及特性三、酶與一般催化劑的共性及特性 1、共性、共性（1）不發(fā)生質(zhì)、量的變化，但能）不發(fā)生質(zhì)、量的變化，但能 改變反應(yīng)速度改變反應(yīng)速度（2）不改變反應(yīng)的平衡點，但能

4、）不改變反應(yīng)的平衡點，但能 縮短反應(yīng)時?？s短反應(yīng)時。（3）可降低反應(yīng)活化能）可降低反應(yīng)活化能（4）只能催化熱力學(xué)允許的反應(yīng)）只能催化熱力學(xué)允許的反應(yīng) 2、個性、個性（1）極高的催化效率）極高的催化效率（2）高度專一性）高度專一性（3）易失活）易失活（4）酶活性可調(diào)控）酶活性可調(diào)控（5）催化作用與結(jié)構(gòu)有關(guān)）催化作用與結(jié)構(gòu)有關(guān) 酶專一性類型酶專一性類型1. 結(jié)構(gòu)專一性結(jié)構(gòu)專一性 酶對所催化的分子（底物，酶對所催化的分子（底物，substrate）化學(xué)結(jié)）化學(xué)結(jié)構(gòu)的特殊要求和選擇構(gòu)的特殊要求和選擇 類別：絕對專一性和相對專一性類別：絕對專一性和相對專一性2. 立體異構(gòu)專一性立體異構(gòu)專一性 酶除了對底

5、物分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)有要求外，對其酶除了對底物分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)有要求外，對其立體異構(gòu)也有一定的要求立體異構(gòu)也有一定的要求 類別：旋光異構(gòu)專一性和幾何異構(gòu)專一性類別：旋光異構(gòu)專一性和幾何異構(gòu)專一性四、酶作用專一性的四、酶作用專一性的假說假說(1)、鎖鑰學(xué)說、鎖鑰學(xué)說（模板學(xué)說）（模板學(xué)說） (2)、多位點親和理論、多位點親和理論(3)、誘導(dǎo)契合學(xué)說、誘導(dǎo)契合學(xué)說(3)、誘導(dǎo)契合學(xué)說、誘導(dǎo)契合學(xué)說五、酶的命名和分類五、酶的命名和分類1. 命名：命名：習(xí)慣命名；系統(tǒng)命名習(xí)慣命名；系統(tǒng)命名2. 國際系統(tǒng)分類法及編號國際系統(tǒng)分類法及編號 *國際生物化學(xué)會酶學(xué)委員會（國際生物化學(xué)會酶學(xué)委員會（enzyme co

6、mmsion）將酶）將酶分成六大類：分成六大類：1.氧化還原酶類氧化還原酶類，2.轉(zhuǎn)移酶類轉(zhuǎn)移酶類，3.水解酶類水解酶類，4.裂裂解酶類解酶類，5.異構(gòu)酶類異構(gòu)酶類，6.合成酶類合成酶類 * 每一種酶有一個編號每一種酶有一個編號,如乙醇脫氫酶如乙醇脫氫酶 ec 1. 1. 1. 27 大類大類 亞類亞類 亞亞類亞亞類 序號序號 第二節(jié)第二節(jié) 酶的分子結(jié)構(gòu)與功能酶的分子結(jié)構(gòu)與功能酶酶簡單酶簡單酶：脲酶、蛋白酶、淀粉酶、核糖核酸酶等。：脲酶、蛋白酶、淀粉酶、核糖核酸酶等。 結(jié)合酶結(jié)合酶酶蛋白酶蛋白輔助因子輔助因子（簡單蛋白質(zhì)簡單蛋白質(zhì)）（結(jié)合蛋白質(zhì)）（結(jié)合蛋白質(zhì)）（apoenzymeapoenzy

7、me）（cofacter)cofacter)輔酶輔酶（coenzyme)coenzyme)輔基輔基(prosthetic group)(prosthetic group)全酶全酶(holoenzyme(holoenzyme）= = 酶蛋白酶蛋白 + + 輔助因子輔助因子一、酶的組成一、酶的組成* *各部分成分在催化反應(yīng)中的作用各部分成分在催化反應(yīng)中的作用q酶蛋白決定反應(yīng)的專一性酶蛋白決定反應(yīng)的專一性q輔助因子決定反應(yīng)的種類與性質(zhì)輔助因子決定反應(yīng)的種類與性質(zhì) 金屬酶金屬酶(metalloenzyme)金屬離子與酶結(jié)合緊密，提取過程中不易丟金屬離子與酶結(jié)合緊密，提取過程中不易丟失。失。 金屬激活酶

8、金屬激活酶(metal-activated enzyme) 金屬離子為酶的活性所必需，但與酶的結(jié)合金屬離子為酶的活性所必需，但與酶的結(jié)合不甚緊密。不甚緊密。 輔助因子分類輔助因子分類（按其與酶蛋白結(jié)合的緊密程度）（按其與酶蛋白結(jié)合的緊密程度） 輔酶輔酶 (coenzyme):與酶蛋白結(jié)合與酶蛋白結(jié)合疏松，可用疏松，可用透析或超濾的透析或超濾的方法除去。方法除去。 輔基輔基 (prosthetic group):與酶蛋白結(jié)合與酶蛋白結(jié)合緊密，不能用緊密，不能用透析或超透析或超濾的方法除去濾的方法除去?；蚍Q活性部位或稱活性部位，酶分子中直接和底物結(jié)酶分子中直接和底物結(jié)合并起催化反應(yīng)的空間局限（部位

9、）。合并起催化反應(yīng)的空間局限（部位）。1. 酶的活性中心酶的活性中心（催化部位）催化部位）二、酶分子的結(jié)構(gòu)特征二、酶分子的結(jié)構(gòu)特征結(jié)合部位決定酶的專一性催化部位催化部位 酶分子中促使底物發(fā)生化學(xué)變化的部位稱為催化部位，催化部位決定酶所催化反應(yīng)的性質(zhì)。 活性中心的特點活性中心的特點n 活性部位只占酶整個分子很小部分。通常只有幾個活性部位只占酶整個分子很小部分。通常只有幾個aaaa殘基組成。殘基組成。n 酶的活性中心是個三維實體，是在酶的高級結(jié)構(gòu)中形成的，酶的活酶的活性中心是個三維實體，是在酶的高級結(jié)構(gòu)中形成的，酶的活 性中心的性中心的aaaa殘基在一級結(jié)構(gòu)可能相距很遠(yuǎn)，但在空間結(jié)構(gòu)上十分靠殘基在

10、一級結(jié)構(gòu)可能相距很遠(yuǎn)，但在空間結(jié)構(gòu)上十分靠 近。近。n 酶與底物的結(jié)合是活性部分與底物的形狀發(fā)生誘導(dǎo)鍥合的過程。酶與底物的結(jié)合是活性部分與底物的形狀發(fā)生誘導(dǎo)鍥合的過程。n 酶的活性部位位于酶分子表面的一個裂縫內(nèi)，底物分子就結(jié)合到這酶的活性部位位于酶分子表面的一個裂縫內(nèi)，底物分子就結(jié)合到這 個裂縫內(nèi)，裂縫內(nèi)含較多疏水基團，有利于結(jié)合催化。個裂縫內(nèi)，裂縫內(nèi)含較多疏水基團，有利于結(jié)合催化。n 酶活性中心是可運動性的，酶活性中心與底物的結(jié)合通過次級鍵。酶活性中心是可運動性的，酶活性中心與底物的結(jié)合通過次級鍵。asphisser胰胰凝凝乳乳蛋蛋白白酶酶的的活活性性中中心心活性中心重要基團活性中心重要基團

11、: his57 , asp102 , ser195 2. 2. 必需基團必需基團指酶表現(xiàn)催化活性不可缺少的基團，指在活指酶表現(xiàn)催化活性不可缺少的基團，指在活性中心之外的某些區(qū)域，不與底物直接作用。性中心之外的某些區(qū)域，不與底物直接作用。 底底 物物 活性中心以外活性中心以外的必需基團的必需基團結(jié)合基團結(jié)合基團催化基團催化基團 活性中心活性中心 三、與酶的高效率有關(guān)的主要因素（策略）三、與酶的高效率有關(guān)的主要因素（策略） 1、 鄰近與定向效應(yīng)鄰近與定向效應(yīng) 2、 誘導(dǎo)契合與底物扭曲變形誘導(dǎo)契合與底物扭曲變形 3、 共價催化共價催化 4、 酸堿催化酸堿催化 5、微環(huán)境影響、微環(huán)境影響酶分子中可作為

12、親核基團和酸堿催化的功能基團酶分子中可作為親核基團和酸堿催化的功能基團胰凝乳蛋白酶反應(yīng)的詳細(xì)機制（胰凝乳蛋白酶反應(yīng)的詳細(xì)機制（1）結(jié)合底物結(jié)合底物his57 質(zhì)子供體質(zhì)子供體形成共價形成共價es復(fù)合物復(fù)合物c-n鍵斷裂鍵斷裂底物底物胰凝乳蛋白酶反應(yīng)的詳細(xì)機制（胰凝乳蛋白酶反應(yīng)的詳細(xì)機制（2）羰基產(chǎn)物釋放羰基產(chǎn)物釋放四面體中間物四面體中間物的瓦解的瓦解水親核攻擊水親核攻擊羧基產(chǎn)物釋放羧基產(chǎn)物釋放第三節(jié)第三節(jié)酶促反應(yīng)的動力學(xué)酶促反應(yīng)的動力學(xué)本節(jié)需要解決的問題n底物濃度與酶促反應(yīng)速度的影響n酶濃度對酶促反應(yīng)速度的影響nph對酶促反應(yīng)速度的影響n溫度對酶促反應(yīng)速度的影響n激活劑對酶促反應(yīng)速度的影響n抑

13、制劑對酶促反應(yīng)速度的影響一、底物濃度對反應(yīng)速度的影響一、底物濃度對反應(yīng)速度的影響（一）、曲線的基本含義（一）、曲線的基本含義i. 單底物、單產(chǎn)物反應(yīng)單底物、單產(chǎn)物反應(yīng)ii. 酶促反應(yīng)速度一般在規(guī)定的反應(yīng)條件下，酶促反應(yīng)速度一般在規(guī)定的反應(yīng)條件下，用用單位時間內(nèi)底物的消耗量和產(chǎn)物的生成量來單位時間內(nèi)底物的消耗量和產(chǎn)物的生成量來表示表示iii.反應(yīng)速度取其初速度，即底物的消耗量很反應(yīng)速度取其初速度，即底物的消耗量很?。ㄒ话阍谛。ㄒ话阍?以內(nèi)）時的反應(yīng)速度以內(nèi)）時的反應(yīng)速度iv.底物濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于酶濃度底物濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于酶濃度v在其他因素不變的情況下，底物濃度對反應(yīng)速在其他因素不變的情況下，底物濃度對反

14、應(yīng)速 度的影響呈矩形雙曲線關(guān)系。度的影響呈矩形雙曲線關(guān)系。當(dāng)?shù)孜餄舛容^低時當(dāng)?shù)孜餄舛容^低時反應(yīng)速度與底物濃度成正比；反反應(yīng)速度與底物濃度成正比；反應(yīng)為一級反應(yīng)。應(yīng)為一級反應(yīng)。隨著底物濃度的增高隨著底物濃度的增高反應(yīng)速度不再成正比例加速；反應(yīng)反應(yīng)速度不再成正比例加速；反應(yīng)為混合級反應(yīng)。為混合級反應(yīng)。當(dāng)?shù)孜餄舛雀哌_一定程度當(dāng)?shù)孜餄舛雀哌_一定程度反應(yīng)速度不再增加，達最大速度；反應(yīng)速度不再增加，達最大速度；反應(yīng)為零級反應(yīng)反應(yīng)為零級反應(yīng)。（二）米氏方程式（二）米氏方程式中間產(chǎn)物中間產(chǎn)物1.1.快速平衡理論與穩(wěn)態(tài)平衡理論快速平衡理論與穩(wěn)態(tài)平衡理論e + s k1k2k3ese + p 快速平衡理論快速平衡

15、理論 19131913年年 michaelismichaelis和和meuten meuten 提出，當(dāng)?shù)孜餄舛冗h(yuǎn)遠(yuǎn)大于酶濃度時，假提出，當(dāng)?shù)孜餄舛冗h(yuǎn)遠(yuǎn)大于酶濃度時，假定定eses分解成產(chǎn)物的逆反應(yīng)可忽略不計，因此在分解成產(chǎn)物的逆反應(yīng)可忽略不計，因此在“快速平衡快速平衡”理論的基礎(chǔ)上理論的基礎(chǔ)上推倒出一個數(shù)學(xué)方程式，以表示底物濃度與酶反應(yīng)速率之間的定量關(guān)系，推倒出一個數(shù)學(xué)方程式，以表示底物濃度與酶反應(yīng)速率之間的定量關(guān)系，稱為米氏方程。稱為米氏方程。 穩(wěn)態(tài)平衡理論穩(wěn)態(tài)平衡理論 19251925年年briggsbriggs和和haldanehaldane提出，反應(yīng)進行一段時間后，提出，反應(yīng)進行一段

16、時間后，eses濃度增加到一濃度增加到一定值時，定值時，eses也在不斷分解，只有當(dāng)也在不斷分解，只有當(dāng)eses的生成速度與分解速度相等時，的生成速度與分解速度相等時，eses的的濃度才保持不變，并對米化方程進行了修正，但為紀(jì)念仍稱米氏方程。濃度才保持不變，并對米化方程進行了修正，但為紀(jì)念仍稱米氏方程。什么是米氏方程式？什么是米氏方程式？ 快速平衡理論的基礎(chǔ)上快速平衡理論的基礎(chǔ)上briggsbriggs和和haldanehaldane在在穩(wěn)態(tài)平衡理穩(wěn)態(tài)平衡理論的基礎(chǔ)上論的基礎(chǔ)上并對米化方程進行了修正，但為紀(jì)念仍稱米氏方程并對米化方程進行了修正，但為紀(jì)念仍稱米氏方程s：底物濃度：底物濃度 v ：

17、反應(yīng)速度：反應(yīng)速度 vmax：最大反應(yīng)速度：最大反應(yīng)速度m：米氏常數(shù)：米氏常數(shù)v=vmax skm + s米米氏氏方方程程的的推推導(dǎo)導(dǎo) 121kkkessesset令令：kmkkk121將將（4）代入代入（3），則，則： sksvvmmax1kes 1kes2kep eset seses生成速度生成速度： sesekvt11，es分解速度分解速度：eskeskv212即即： eskesksesekt211則則： sseseskmte(1)經(jīng)整理得經(jīng)整理得： sksemtes由于酶促反應(yīng)速度由由于酶促反應(yīng)速度由es決定，即決定，即eskv22kves，所以所以(2)將將（2）代入代入（1）得得：

18、 sksekvmt2 sksekmt2v(3)當(dāng)酶反應(yīng)體系處于當(dāng)酶反應(yīng)體系處于穩(wěn)態(tài)穩(wěn)態(tài)時時：21vv 當(dāng)當(dāng)et=es時時，mvv tmekv2(4)所以所以 kms * km值等于酶促反應(yīng)速度為最大反應(yīng)速度一半值等于酶促反應(yīng)速度為最大反應(yīng)速度一半時的底物濃度，單位是時的底物濃度，單位是mol/l。2km + s vmax vmaxskm的意義的意義 km值值 km等于酶促反應(yīng)速度為最大反應(yīng)速度一半時的底物等于酶促反應(yīng)速度為最大反應(yīng)速度一半時的底物濃度。濃度。 意義：意義：a) km是酶的特征性常數(shù)之一；是酶的特征性常數(shù)之一；b) km可表示酶對底物的親和力；可表示酶對底物的親和力；c) 同一酶

19、對于不同底物有不同的同一酶對于不同底物有不同的km值。值。 vmax的意義的意義定義：定義：vmax是酶完全被底物飽和時的反應(yīng)速度，是酶完全被底物飽和時的反應(yīng)速度， 與酶濃度成正比。與酶濃度成正比。 意義：意義：vmax=k3 e 如果酶的總濃度已知，可從如果酶的總濃度已知，可從vmax計算計算 酶酶 的轉(zhuǎn)換數(shù)的轉(zhuǎn)換數(shù)，即動力學(xué)常數(shù)，即動力學(xué)常數(shù)k3。1 1 k km 1 1m 1 1 = = + + v v v vmax s max s v vmaxmax-4-202468100.00.20.40.60.81.01/s(1/mmol.l-1)1/v1/vmax斜率斜率=km/vmax-1/k

20、m3.3.米氏常數(shù)米氏常數(shù)kmkm的測定的測定二、酶濃度對酶促反應(yīng)速度的影響二、酶濃度對酶促反應(yīng)速度的影響 當(dāng)當(dāng)se，酶可被底物飽和的情，酶可被底物飽和的情況下，反應(yīng)速度與酶濃度成正比關(guān)系況下，反應(yīng)速度與酶濃度成正比關(guān)系式為：式為：v = k3 e三、溫度對酶促反應(yīng)速度的影響三、溫度對酶促反應(yīng)速度的影響(1)(1)、一方面是溫度升高、一方面是溫度升高, ,酶促酶促 反應(yīng)速度加快；反應(yīng)速度加快；(2)(2)、另一方面、另一方面, ,溫度升高溫度升高, ,酶的酶的 高級結(jié)構(gòu)將發(fā)生變化或變性，高級結(jié)構(gòu)將發(fā)生變化或變性，導(dǎo)致酶活性降低甚至喪失；導(dǎo)致酶活性降低甚至喪失； (3)(3)、因此大多數(shù)酶都有一

21、個最、因此大多數(shù)酶都有一個最 適溫度。適溫度。 在最適溫度條件在最適溫度條件 下下, ,酶促反應(yīng)速度最大。酶促反應(yīng)速度最大。102030405060708090020406080100temperature ocrelative activity (%)四四、ph對酶促反應(yīng)速度的影響對酶促反應(yīng)速度的影響五、激活劑五、激活劑對酶作用的影響對酶作用的影響 金屬離子：金屬離子：k+、na+、 mg2+、cu2+、mn2+、zn2+、se3+ 、 co2+、fe2+ 陰離子：陰離子： cl-、br- 有機分子有機分子 還原劑：抗壞血酸、半胱氨酸、谷胱甘肽還原劑：抗壞血酸、半胱氨酸、谷胱甘肽 金屬螯合劑

22、：金屬螯合劑：edta定義：凡是能提高酶活性的物質(zhì)，稱為酶的激活劑。定義：凡是能提高酶活性的物質(zhì)，稱為酶的激活劑。類別：類別：六、抑制劑對酶反應(yīng)的影響六、抑制劑對酶反應(yīng)的影響n酶的抑制作用酶的抑制作用 有些物質(zhì)能與酶分子上某些必須基團結(jié)合（作用),使酶的活性中心的化學(xué)性質(zhì)發(fā)生改變，導(dǎo)致酶活力下降或喪失。n失活作用失活作用 凡可使酶變性而引起酶活力喪失的作用。 n抑制劑抑制劑 能夠引起酶的抑制作用的化合物。n抑制劑的特點抑制劑的特點 a.在化學(xué)結(jié)構(gòu)上與被抑制的底物分子或底物的過渡狀態(tài)相似。 b.能夠與酶的活性中心以非共價或共價的方式形成比較穩(wěn)定的復(fù)合體或結(jié)合物。兩者的區(qū)別：兩者的區(qū)別： n抑制劑

23、對酶的抑制作用有選擇性，一種抑制劑只能引抑制劑對酶的抑制作用有選擇性，一種抑制劑只能引起一種酶或一類酶的活性喪失活降低，而蛋白質(zhì)變性起一種酶或一類酶的活性喪失活降低，而蛋白質(zhì)變性劑可使所有的酶變性失活。劑可使所有的酶變性失活。n在抑制劑與酶的結(jié)合而導(dǎo)致的抑制作用中，抑制劑一在抑制劑與酶的結(jié)合而導(dǎo)致的抑制作用中，抑制劑一般都具有以下特點：一方面在化學(xué)結(jié)構(gòu)上與被抑制酶般都具有以下特點：一方面在化學(xué)結(jié)構(gòu)上與被抑制酶的底物分子或底物的過渡態(tài)相似（結(jié)構(gòu)上）。另一方的底物分子或底物的過渡態(tài)相似（結(jié)構(gòu)上）。另一方面能夠與酶的活性中心以非共價鍵或共價的方式形成面能夠與酶的活性中心以非共價鍵或共價的方式形成比較

24、穩(wěn)定的復(fù)合體或結(jié)合物，而變性劑則作用方式較比較穩(wěn)定的復(fù)合體或結(jié)合物，而變性劑則作用方式較多。多。抑制作用的類型抑制作用的類型 非專一性不可逆抑制非專一性不可逆抑制 不可逆抑制作用不可逆抑制作用 專一性不可逆抑制專一性不可逆抑制 抑制作用抑制作用 競爭性抑制競爭性抑制 可逆抑制作用可逆抑制作用 非競爭性抑制非競爭性抑制 反競爭性抑制反競爭性抑制 (1)不可逆抑制作用 抑制劑與酶反應(yīng)中心的活性基團以共價形式結(jié)合，引起酶的永久性失活。非專一性不可逆抑制劑非專一性不可逆抑制劑 抑制劑作用于酶分子中的一類或幾類基團，這些抑制劑作用于酶分子中的一類或幾類基團，這些基團中包含了必需基團，因而引起酶失活?；鶊F

25、中包含了必需基團，因而引起酶失活。類型類型：專一性不可逆抑制劑專一性不可逆抑制劑 這類抑制劑選擇性很強，它只能專一性地與這類抑制劑選擇性很強，它只能專一性地與酶活性中心的某些基團不可逆結(jié)合，引起酶的活酶活性中心的某些基團不可逆結(jié)合，引起酶的活性喪失。性喪失。 實例：有機磷殺蟲劑實例：有機磷殺蟲劑-ser-oh-ser-opo-ro-ropo-ro-rox（2）可逆性抑制作用抑制劑通常以非共價鍵與酶或酶抑制劑通常以非共價鍵與酶或酶- -底物復(fù)合物可底物復(fù)合物可逆性結(jié)合，使酶的活性降低或喪失；抑制劑可用透析、逆性結(jié)合，使酶的活性降低或喪失；抑制劑可用透析、超濾等方法除去。超濾等方法除去。競爭性抑制

26、競爭性抑制非競爭性抑制非競爭性抑制反競爭性抑制反競爭性抑制 競爭性可逆抑制競爭性可逆抑制某些抑制劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)與底物相似，因而能與底物竟?fàn)幣c酶某些抑制劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)與底物相似，因而能與底物竟?fàn)幣c酶活性中心結(jié)合。活性中心結(jié)合。竟?fàn)幮砸种仆ǔ？梢酝ㄟ^增大底物濃度，即提高底物的競爭竟?fàn)幮砸种仆ǔ？梢酝ㄟ^增大底物濃度，即提高底物的競爭能力來消除。能力來消除。動力學(xué)：動力學(xué)：vmaxvmax不變；不變；kmkm值增加，酶與底物的親和力降低。值增加，酶與底物的親和力降低?；前奉愃幬锏脑O(shè)計磺胺類藥物的設(shè)計 競爭性抑制曲線競爭性抑制曲線 磺胺類藥物的抑菌機制磺胺類藥物的抑菌機制與與對氨基苯甲酸對氨基苯甲酸競競爭二

27、氫葉酸合成酶爭二氫葉酸合成酶二氫蝶呤啶二氫蝶呤啶 對氨基苯甲酸對氨基苯甲酸 谷氨酸谷氨酸二氫葉酸二氫葉酸合成酶合成酶二氫葉酸二氫葉酸cooh h2n so2nhr h2n 磺磺 胺胺 類類 藥藥 物物非競爭性可逆抑制非競爭性可逆抑制定義：定義： 酶可同時與底物及抑制劑結(jié)合，引起酶分子構(gòu)酶可同時與底物及抑制劑結(jié)合，引起酶分子構(gòu)象變化，并導(dǎo)至酶活性下降。由于這類物質(zhì)并不是與象變化，并導(dǎo)至酶活性下降。由于這類物質(zhì)并不是與底物競爭與活性中心的結(jié)合，所以稱為非競爭性抑制底物競爭與活性中心的結(jié)合，所以稱為非競爭性抑制劑。劑。動力學(xué)：動力學(xué)：vmaxvmax減小，減小，kmkm不變，酶與底物親和力不變。不變

28、，酶與底物親和力不變。金屬離子，金屬離子，edtaedta等等 非競爭性抑制曲線非競爭性抑制曲線n定義：抑制劑不與酶結(jié)合，只與es復(fù)合物結(jié)合，引 、 起酶活性下降。n動力學(xué)：km減少，酶對底物親和力增加，最大反應(yīng) 速度減少，也無法通過改變底物濃度而改 變反應(yīng)抑制劑的影響。 n舉例：多底物反應(yīng)中反競爭性抑制作用反競爭性抑制作用反競爭性抑制曲線反競爭性抑制曲線（一）、酶分離純化的一般原則與蛋白質(zhì)相似 1、材料的預(yù)處理；、材料的預(yù)處理； 2、破碎細(xì)胞；、破碎細(xì)胞； 3、蛋白質(zhì)的粗提（與雜質(zhì)分開）；、蛋白質(zhì)的粗提（與雜質(zhì)分開）； 4、將蛋白質(zhì)沉淀出來（等電點、鹽析法、有機溶劑法）；、將蛋白質(zhì)沉淀出來（

29、等電點、鹽析法、有機溶劑法）； 5、粗制品純化（凝膠過濾法、纖維素柱色譜法、親和層系法）。、粗制品純化（凝膠過濾法、纖維素柱色譜法、親和層系法）。七、酶的分離純化和活力測定七、酶的分離純化和活力測定1. 酶活力（酶活力（enzyme activity, 也稱酶活性）也稱酶活性） （二）、酶的活力與測定（二）、酶的活力與測定 酶催化一定化學(xué)反應(yīng)的能力，用在一定條件下酶所催化酶催化一定化學(xué)反應(yīng)的能力，用在一定條件下酶所催化反應(yīng)的反應(yīng)速度來表示。反應(yīng)的反應(yīng)速度來表示。 酶活力的大小用酶活力單位來表示，簡稱酶單位（酶活力的大小用酶活力單位來表示，簡稱酶單位（unit, u），就是表示酶量多少的單位。其

30、表示方法與所有的測定），就是表示酶量多少的單位。其表示方法與所有的測定方法有關(guān)。方法有關(guān)。 習(xí)慣上沿用的單位如習(xí)慣上沿用的單位如 :乳酸乳酸 + nad+ 丙酮酸丙酮酸 + nadh + h+ 乳酸脫氫酶乳酸脫氫酶 乳酸脫氫酶的活力可用乳酸脫氫酶的活力可用丙酮酸的增加量丙酮酸的增加量表示，也表示，也可用可用340nm光吸收的增加量光吸收的增加量來表示。來表示。 2. 酶活力單位的表示方法酶活力單位的表示方法 國際單位國際單位(iu)：1961年年 在最適條件下，每分鐘催化在最適條件下，每分鐘催化1mol底物的減少或產(chǎn)物的底物的減少或產(chǎn)物的生產(chǎn)所需的酶量為一個國際單位。生產(chǎn)所需的酶量為一個國際單

31、位。 催量單位催量單位(katal)：1972年年 指在最適條件下，每秒鐘使指在最適條件下，每秒鐘使mol底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物所底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物所需的酶量。需的酶量。 1kat6107iu ，可以以納，可以以納kat、微、微kat來進來進行換算。行換算。3測定酶活力時應(yīng)注意幾點測定酶活力時應(yīng)注意幾點 （1）應(yīng)測反應(yīng)的初速度）應(yīng)測反應(yīng)的初速度（2）酶的反應(yīng)速度一般用單位時間）酶的反應(yīng)速度一般用單位時間 內(nèi)產(chǎn)物的增加量來表示。內(nèi)產(chǎn)物的增加量來表示。 （3）測酶活力時應(yīng)使反應(yīng)溫度、）測酶活力時應(yīng)使反應(yīng)溫度、ph、離子、離子 強度和底物濃度等因素保持恒定。強度和底物濃度等因素保持恒定。 （4）測定酶反應(yīng)速度時

32、，應(yīng)使）測定酶反應(yīng)速度時，應(yīng)使se。 產(chǎn)產(chǎn)物物濃濃度度p(t)4. 酶活力的測定方法酶活力的測定方法 （1）分光光度法（）分光光度法（spectrophotometry） 該法要求酶的底物和產(chǎn)物在紫外或可見光部該法要求酶的底物和產(chǎn)物在紫外或可見光部分光吸收不同。分光吸收不同。 如氧化還原酶類。如氧化還原酶類。簡便、迅速、準(zhǔn)確。簡便、迅速、準(zhǔn)確。 一個樣品可多次測定，有利于動力學(xué)研究。一個樣品可多次測定，有利于動力學(xué)研究。 可檢測到可檢測到10-9mol/l水平的變化。水平的變化。 優(yōu)點：優(yōu)點：習(xí)慣上沿用的單位如習(xí)慣上沿用的單位如 :乳酸乳酸 + nad+ 丙酮酸丙酮酸 + nadh + h+

33、乳酸脫氫酶乳酸脫氫酶 乳酸脫氫酶的活力可用乳酸脫氫酶的活力可用丙酮酸的增加量丙酮酸的增加量表示，也表示，也可用可用340nm光吸收的增加量光吸收的增加量來表示。來表示。 （2）熒光法（）熒光法（fluorometry） 該法要求酶反應(yīng)的底物或產(chǎn)物有熒光變化。該法要求酶反應(yīng)的底物或產(chǎn)物有熒光變化。 主要的優(yōu)點：靈敏度很高，可以檢測主要的優(yōu)點：靈敏度很高，可以檢測10-12mol/l的樣品。的樣品。 酶蛋白分子中的酶蛋白分子中的tyr、trp、phe殘基以及一些輔酶、殘基以及一些輔酶、輔基，如輔基，如nadh nadph、fmn、fad等都能發(fā)出熒光。等都能發(fā)出熒光。 例：乙醇例：乙醇 + nad

34、+ 乙醛乙醛 + nadh + h+ 乙醇脫氫酶乙醇脫氫酶（3）酶偶聯(lián)分析法）酶偶聯(lián)分析法(enzyme coupling assay) 第一個酶的產(chǎn)物為第二個酶的底物，這兩個第一個酶的產(chǎn)物為第二個酶的底物，這兩個酶系統(tǒng)在一起反應(yīng)。酶系統(tǒng)在一起反應(yīng)。 2p 2e1p 1e s p1無光吸收或熒光變化，偶聯(lián)后無光吸收或熒光變化，偶聯(lián)后, p2有有光吸收或熒光變化。光吸收或熒光變化。例：測己糖激酶的活性例：測己糖激酶的活性 葡萄糖葡萄糖 + atp 葡萄糖葡萄糖-6-磷酸磷酸 + adp 己糖激酶己糖激酶葡糖葡糖-6-磷酸磷酸 + nadp 葡萄糖酸葡萄糖酸-6-磷酸磷酸 + nadph + h+

35、 g-6-p脫氫酶脫氫酶5. 酶的比活力（酶的比活力（specific activity，也稱比活性），也稱比活性） 比活力：比活力：指每指每mgmg蛋白質(zhì)所具有的酶活力，一般用蛋白質(zhì)所具有的酶活力，一般用u/mgu/mg蛋白蛋白 質(zhì)來表示。質(zhì)來表示。 比活力有時也可用每比活力有時也可用每g或每或每ml酶含多少個活力單位來表示。酶含多少個活力單位來表示。 比活力總活力單位數(shù)比活力總活力單位數(shù)蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)總毫克數(shù)總毫克數(shù) 活力單位數(shù)活力單位數(shù)mg蛋白質(zhì)蛋白質(zhì) (雜蛋白雜蛋白:包括酶蛋白及含非酶蛋白）包括酶蛋白及含非酶蛋白） 比活力是酶純度衡量的重要指標(biāo)之一比活力是酶純度衡量的重要指標(biāo)之一終點法（

36、終止法）：測定完成一定量反應(yīng)所需要的時間，一般 測產(chǎn)物的生成量比較好。動力學(xué)方法（連續(xù)法）：測定一定時間內(nèi)所起的化學(xué)變化量， 靈敏度較高。6、測定酶活力的一般方法 1. 純化倍數(shù) 2. 比活力 3. 回收率 （三）、如何衡量純化的酶的質(zhì)量（三）、如何衡量純化的酶的質(zhì)量 第第 四四 節(jié)節(jié) 酶的調(diào)節(jié)酶的調(diào)節(jié)一一 、 酶原激活的機理酶原激活的機理酶酶 原原分子構(gòu)象發(fā)生改變分子構(gòu)象發(fā)生改變形成或暴露出酶的活性中心形成或暴露出酶的活性中心 一個或幾個特定的肽鍵斷裂，水解一個或幾個特定的肽鍵斷裂，水解掉一個或幾個短肽掉一個或幾個短肽在特定條件下在特定條件下賴賴?yán)i纈天天天天天天天天甘甘異異賴賴?yán)i纈天天天天天

37、天天天纈纈組組絲絲甘甘異異纈纈組組絲絲 酶原激活的生理意義酶原激活的生理意義避免細(xì)胞產(chǎn)生的酶對細(xì)胞進行自身消化，避免細(xì)胞產(chǎn)生的酶對細(xì)胞進行自身消化，并使酶在特定的部位和環(huán)境中發(fā)揮作用，保證并使酶在特定的部位和環(huán)境中發(fā)揮作用，保證體內(nèi)代謝正常進行。體內(nèi)代謝正常進行。有的酶原可以視為酶的儲存形式。在需要有的酶原可以視為酶的儲存形式。在需要時，酶原適時地轉(zhuǎn)變成有活性的酶，發(fā)揮其催時，酶原適時地轉(zhuǎn)變成有活性的酶，發(fā)揮其催化作用。化作用。二、變構(gòu)酶二、變構(gòu)酶 變構(gòu)酶（別構(gòu)酶）變構(gòu)酶（別構(gòu)酶） 有些酶可以與某些化合物（稱為變構(gòu)劑）發(fā)生非共價結(jié)合，引起酶分子構(gòu)象的改變，對酶起到激活或抑制的作用，這類酶通常稱

38、為。 結(jié)構(gòu)特點結(jié)構(gòu)特點 活性中心（結(jié)合部位和催化部位）和變構(gòu)中心（特殊的調(diào)控部位）。 注意：注意：變構(gòu)中心不是酶活性中心的組成部分。變構(gòu)中心不是酶活性中心的組成部分。酶的別構(gòu)（變構(gòu)）效應(yīng)示意圖酶的別構(gòu)（變構(gòu)）效應(yīng)示意圖效應(yīng)劑效應(yīng)劑別別構(gòu)構(gòu)中中心心活性活性中心中心調(diào)節(jié)物調(diào)節(jié)物：也稱效應(yīng)物，一般指的是酶的底物或底物類似物：也稱效應(yīng)物，一般指的是酶的底物或底物類似物 或代謝的終產(chǎn)物?；虼x的終產(chǎn)物。別構(gòu)效應(yīng)別構(gòu)效應(yīng)： 調(diào)節(jié)物與別構(gòu)中心結(jié)合后，誘導(dǎo)出或穩(wěn)定住酶分子的某種調(diào)節(jié)物與別構(gòu)中心結(jié)合后，誘導(dǎo)出或穩(wěn)定住酶分子的某種構(gòu)象，使酶活性中心對底物的結(jié)合和催化作用受到影響，從而構(gòu)象，使酶活性中心對底物的結(jié)合

39、和催化作用受到影響，從而調(diào)節(jié)酶的反應(yīng)速度代謝過程，這種效應(yīng)稱為別構(gòu)效應(yīng)。調(diào)節(jié)酶的反應(yīng)速度代謝過程，這種效應(yīng)稱為別構(gòu)效應(yīng)。 正效應(yīng)物：指效應(yīng)物的結(jié)合使酶活性升高，也稱別構(gòu)激活劑。正效應(yīng)物：指效應(yīng)物的結(jié)合使酶活性升高，也稱別構(gòu)激活劑。 負(fù)效應(yīng)物負(fù)效應(yīng)物: : 指效應(yīng)物的結(jié)合使酶活性降低，也稱別構(gòu)抑制劑。指效應(yīng)物的結(jié)合使酶活性降低，也稱別構(gòu)抑制劑。 （1 1）常為多個亞基構(gòu)成的寡聚體；）常為多個亞基構(gòu)成的寡聚體；（2 2）具有別構(gòu)效應(yīng)；）具有別構(gòu)效應(yīng)；（3 3）動力學(xué)曲線）動力學(xué)曲線不符合米曼方程雙曲線；不符合米曼方程雙曲線；（4 4）酶分子上含兩個中心或部位：活性中心）酶分子上含兩個中心或部位：活

40、性中心 （活性部位）和別構(gòu)中心（別構(gòu)部位）。（活性部位）和別構(gòu)中心（別構(gòu)部位）。1963年，年，monod等首次提出別構(gòu)酶的概等首次提出別構(gòu)酶的概念。他認(rèn)為別構(gòu)酶應(yīng)具備以下特征：念。他認(rèn)為別構(gòu)酶應(yīng)具備以下特征： 同促效應(yīng)同促效應(yīng)：配體相同。當(dāng)一個效應(yīng)物與酶結(jié)合后，配體相同。當(dāng)一個效應(yīng)物與酶結(jié)合后， 影響另一相同的效應(yīng)物與酶的結(jié)合。影響另一相同的效應(yīng)物與酶的結(jié)合。 異促效應(yīng)異促效應(yīng)：配體不同。當(dāng)一個效應(yīng)物與酶結(jié)合后，配體不同。當(dāng)一個效應(yīng)物與酶結(jié)合后， 影響另一不同效應(yīng)物與酶另一部分結(jié)合。影響另一不同效應(yīng)物與酶另一部分結(jié)合。別構(gòu)效應(yīng)的種類別構(gòu)效應(yīng)的種類1 1、根據(jù)配體性質(zhì)分、根據(jù)配體性質(zhì)分2、協(xié)同

41、效應(yīng)協(xié)同效應(yīng) 一個效應(yīng)物分子與變構(gòu)酶的結(jié)合，對第二個效應(yīng)一個效應(yīng)物分子與變構(gòu)酶的結(jié)合，對第二個效應(yīng) 物分子的結(jié)合產(chǎn)生影響，這種效應(yīng)為協(xié)同效應(yīng)。物分子的結(jié)合產(chǎn)生影響，這種效應(yīng)為協(xié)同效應(yīng)。正協(xié)同效應(yīng)正協(xié)同效應(yīng)：指效應(yīng)物分子與變構(gòu)酶的結(jié)合后，本身構(gòu)指效應(yīng)物分子與變構(gòu)酶的結(jié)合后，本身構(gòu) 象發(fā)生變化，有利于后續(xù)底物分子或調(diào)節(jié)象發(fā)生變化，有利于后續(xù)底物分子或調(diào)節(jié) 物分子的結(jié)合。物分子的結(jié)合。負(fù)協(xié)同效應(yīng)負(fù)協(xié)同效應(yīng)：指效應(yīng)物分子與變構(gòu)酶的結(jié)合后，本身構(gòu)指效應(yīng)物分子與變構(gòu)酶的結(jié)合后，本身構(gòu) 象發(fā)生變化，不利于后續(xù)底物分子或調(diào)節(jié)象發(fā)生變化，不利于后續(xù)底物分子或調(diào)節(jié) 物分子的結(jié)合。物分子的結(jié)合。別構(gòu)酶調(diào)節(jié)的兩種模型別構(gòu)酶調(diào)節(jié)的兩種模型ss ss ssssssssss亞基全部亞基全部處于處于r型型亞基全部亞基全部處于處于t型型依次序變化依次序變化序變模型（序變模型（knw）：）：1966年由年由koshland、nemethy和和filmer 提出。提出。 齊變模型（齊變模型（mwcmwc）：）： 19651965年由