生物化學(xué)幻燈片之酶

Enzyme第五章

酶一、酶的概念酶是一類由活細(xì)胞產(chǎn)生的，對(duì)其特異底物具有高效催化作用和特定空間構(gòu)像的生物大分子，包括蛋白質(zhì)和核酸。第一節(jié)酶是生物催化劑

酶（Enzyme）

酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的一類具有催化功能的蛋白質(zhì)，亦稱為生物催化劑Biocatalysts。絕大多數(shù)的酶都是蛋白質(zhì)(Enzyme和Ribozyme)。酶催化的生物化學(xué)反應(yīng)，稱為酶促反應(yīng)Enzymaticreaction。在酶的催化下發(fā)生化學(xué)變化的物質(zhì)，稱為底物substrate。酶的研究歷史1897年，酶的發(fā)現(xiàn)和提出：Buchner兄弟用不含細(xì)胞的酵母汁成功實(shí)現(xiàn)了發(fā)酵。提出了發(fā)酵與活細(xì)胞無關(guān)，而與細(xì)胞液中的酶有關(guān)。1913年，Michaelis和Menten提出了酶促動(dòng)力學(xué)原理—米氏學(xué)說。1926年，Sumner從刀豆種子中分離、純化得到了脲酶結(jié)晶，首次證明酶是具有催化活性的蛋白質(zhì)。1982年，Cech對(duì)四膜蟲的研究中發(fā)現(xiàn)RNA具有催化作用。酶與一般催化劑的共同點(diǎn)在反應(yīng)前后沒有質(zhì)和量的變化；只能催化熱力學(xué)允許的化學(xué)反應(yīng)；只能加速可逆反應(yīng)的進(jìn)程，而不改變反應(yīng)的平衡點(diǎn)。（一）酶促反應(yīng)具有極高的效率一、酶促反應(yīng)的特點(diǎn)酶的催化效率通常比非催化反應(yīng)高108～1020倍，比一般催化劑高107～1013倍。酶的催化不需要較高的反應(yīng)溫度。酶和一般催化劑加速反應(yīng)的機(jī)理都是降低反應(yīng)的活化能(activationenergy)。酶比一般催化劑更有效地降低反應(yīng)的活化能。反應(yīng)總能量改變非催化反應(yīng)活化能酶促反應(yīng)活化能一般催化劑催化反應(yīng)的活化能能量反應(yīng)過程底物產(chǎn)物酶促反應(yīng)活化能的改變

活化能：底物分子從初態(tài)轉(zhuǎn)變到活化態(tài)所需的能量。一種酶僅作用于一種或一類化合物，或一定的化學(xué)鍵，催化一定的化學(xué)反應(yīng)并生成一定的產(chǎn)物。酶的這種特性稱為酶的特異性或?qū)Ｒ恍浴?酶的特異性(specificity)（二）酶促反應(yīng)具有高度的特異性根據(jù)酶對(duì)其底物結(jié)構(gòu)選擇的嚴(yán)格程度不同，酶的特異性可大致分為以下3種類型：絕對(duì)特異性(absolutespecificity)：只能作用于特定結(jié)構(gòu)的底物，進(jìn)行一種專一的反應(yīng)，生成一種特定結(jié)構(gòu)的產(chǎn)物

。相對(duì)特異性(relativespecificity)：作用于一類化合物或一種化學(xué)鍵。立體結(jié)構(gòu)特異性(stereospecificity)：作用于立體異構(gòu)體中的一種。（三）酶促反應(yīng)的可調(diào)節(jié)性對(duì)酶生成與降解量的調(diào)節(jié)酶催化效力的調(diào)節(jié)通過改變底物濃度對(duì)酶進(jìn)行調(diào)節(jié)等酶促反應(yīng)受多種因素的調(diào)控，以適應(yīng)機(jī)體對(duì)不斷變化的內(nèi)外環(huán)境和生命活動(dòng)的需要。其中包括三方面的調(diào)節(jié)。某些酶催化活力與輔酶、輔基及金屬離子有關(guān)。酶促反應(yīng)一般在pH5-8水溶液中進(jìn)行，反應(yīng)溫度范圍為20-40C。高溫或其它苛刻的物理或化學(xué)條件，將引起酶的失活。（四）酶是蛋白質(zhì)，反應(yīng)條件溫和（五）酶易失活凡能使蛋白質(zhì)變性的因素如強(qiáng)酸、強(qiáng)堿高溫等條件都能使酶破壞而完全失去活性。所以酶作用一般都要求比較溫和的條件如常溫、常壓和接近中性的酸鹼度。

四、酶的命名與分類

TheNamingandClassificationofEnzyme一、酶的命名1.習(xí)慣命名法——推薦名稱2.系統(tǒng)命名法——系統(tǒng)名稱一些酶的命名舉例二、酶的分類1.氧化還原酶類(oxidoreductases)2.轉(zhuǎn)移酶類(transferases)3.水解酶類(hydrolases)4.裂解酶類(lyases)5.異構(gòu)酶類(isomerases)6.合成酶類(ligases,synthetases)1.習(xí)慣命名法:根據(jù)其催化底物來命名（蛋白酶；淀粉酶）根據(jù)所催化反應(yīng)的性質(zhì)來命名（水解酶；轉(zhuǎn)氨酶；裂解酶等）結(jié)合上述兩個(gè)原則來命名（琥珀酸脫氫酶）有時(shí)在這些命名基礎(chǔ)上加上酶的來源或其它特點(diǎn)（胃蛋白酶、胰蛋白酶、鹼性磷酸脂酶和酸性磷酸脂酶）。酶的命名2.國(guó)際系統(tǒng)命名法（國(guó)際酶學(xué)委員會(huì)１９６１年提出）系統(tǒng)名稱包括底物名稱、構(gòu)型、反應(yīng)性質(zhì)，最后加一個(gè)酶字。例如：習(xí)慣名稱:谷丙轉(zhuǎn)氨酶系統(tǒng)名稱:丙氨酸：-酮戊二酸氨基轉(zhuǎn)移酶酶催化的反應(yīng):-酮戊二酸+丙氨酸谷氨酸+丙酮酸<<EnzymeHandbook>>ThomsE.Barm編第二節(jié)

酶的分子結(jié)構(gòu)與功能

TheMolecularStructureandFunctionofEnzyme

一、酶的化學(xué)組成蛋白質(zhì)部分：酶蛋白(apoenzyme)輔助因子(cofactor)

金屬離子小分子有機(jī)化合物全酶(holoenzyme)結(jié)合酶(conjugatedenzyme)單純酶(simpleenzyme)按照酶的分子組成金屬酶(metalloenzyme)金屬離子與酶結(jié)合緊密，提取過程中不易丟失。

金屬激活酶(metal-activatedenzyme)金屬離子為酶的活性所必需，但與酶的結(jié)合不甚緊密。按照酶蛋白的特點(diǎn)和分子量大小酶分為不同形式單體酶(monomericenzyme)：只含一條肽鏈，分子量小，僅具有三級(jí)結(jié)構(gòu)。大多數(shù)水解酶屬于此類。

寡聚酶(oligomericenzyme)：由相同或不同的若干亞基以非共價(jià)鍵連接構(gòu)成。每條肽鏈?zhǔn)且粋€(gè)亞基，單獨(dú)的亞基無酶的活力。如乳酸脫氫酶含四個(gè)亞基。多酶體系(multienzymesystem)：若干個(gè)功能相關(guān)的酶彼此嵌合形成的復(fù)合體。每個(gè)單獨(dú)的酶都具有活性，當(dāng)它們形成復(fù)合體時(shí)，可催化某一特定的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，如脂肪酸合成酶復(fù)合體，含有六個(gè)酶及一個(gè)非酶蛋白質(zhì)。

輔助因子分類（按其與酶蛋白結(jié)合的緊密程度）

輔酶(coenzyme):與酶蛋白結(jié)合疏松，可用透析或超濾的方法除去。

輔基(prostheticgroup):與酶蛋白結(jié)合緊密，不能用透析或超濾的方法除去。二、酶的輔助因子金屬離子的作用穩(wěn)定酶的構(gòu)象；參與催化反應(yīng)，傳遞電子；在酶與底物間起橋梁作用；中和陰離子，降低反應(yīng)中的靜電斥力等。從化學(xué)本質(zhì)分輔助因子分為三類小分子有機(jī)化合物的作用在反應(yīng)中起運(yùn)載體的作用，傳遞電子、質(zhì)子或其它基團(tuán)。小分子有機(jī)化合物在催化中的作用

酶的活性中心或稱活性部位(activesite)，指必需基團(tuán)在空間結(jié)構(gòu)上彼此靠近，組成具有特定空間結(jié)構(gòu)的區(qū)域，能與底物特異結(jié)合并將底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物。（一）酶的活性中心(activecenter)三、酶的結(jié)構(gòu)與功能必需基團(tuán)(essentialgroup)酶分子中氨基酸殘基側(cè)鏈的化學(xué)基團(tuán)中，一些與酶活性密切相關(guān)的化學(xué)基團(tuán)。目錄活性中心內(nèi)的必需基團(tuán)結(jié)合基團(tuán)(bindinggroup)與底物相結(jié)合催化基團(tuán)(catalyticgroup)催化底物轉(zhuǎn)變成產(chǎn)物位于活性中心以外，維持酶活性中心應(yīng)有的空間構(gòu)象所必需?；钚灾行耐獾谋匦杌鶊F(tuán)是酶活性中心內(nèi)的化學(xué)基團(tuán)，是酶直接發(fā)揮催化作用與底物直接作用的有效基團(tuán)底物活性中心以外的必需基團(tuán)結(jié)合基團(tuán)催化基團(tuán)活性中心目錄溶菌酶的活性中心*谷氨酸35和天冬氨酸52是催化基團(tuán)；*色氨酸62和63、天冬氨酸101和色氨酸108是結(jié)合基團(tuán)；*A~F為底物多糖鏈的糖基，位于酶的活性中心形成的裂隙中。必需基團(tuán)活性中心內(nèi)活性中心外結(jié)合基團(tuán)催化基團(tuán)專一性催化性質(zhì)維持酶的空間結(jié)構(gòu)（二）酶的活性中心與酶作用的專一性酶的活性與高級(jí)結(jié)構(gòu)的關(guān)系

酶的活性不僅與一級(jí)結(jié)構(gòu)有關(guān)，而且與其高級(jí)結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。就某種程度而言，在酶的活性表現(xiàn)上，高級(jí)結(jié)構(gòu)甚至比一級(jí)結(jié)構(gòu)更為重要。高級(jí)結(jié)構(gòu)是形成酶特定空間結(jié)構(gòu)的保證，高級(jí)結(jié)構(gòu)破壞，酶失去活性。（三）空間結(jié)構(gòu)與催化活性酶原與酶原的激活酶原(zymogen)有些酶在細(xì)胞內(nèi)合成或初分泌時(shí)只是酶的無活性前體，此前體物質(zhì)稱為酶原。酶原的激活在一定條件下，酶原向有活性酶轉(zhuǎn)化的過程。（四）酶原的激活酶原激活的機(jī)理酶原分子構(gòu)象發(fā)生改變形成或暴露出酶的活性中心一個(gè)或幾個(gè)特定的肽鍵斷裂，水解掉一個(gè)或幾個(gè)短肽在特定條件下賴?yán)i天天天天甘異賴?yán)i天天天天纈組絲SSSS46183甘異纈組絲SSSS腸激酶胰蛋白酶活性中心胰蛋白酶原的激活過程酶原激活的生理意義避免細(xì)胞產(chǎn)生的酶對(duì)細(xì)胞進(jìn)行自身消化，并使酶在特定的部位和環(huán)境中發(fā)揮作用，保證體內(nèi)代謝正常進(jìn)行。有的酶原可以視為酶的儲(chǔ)存形式。在需要時(shí)，酶原適時(shí)地轉(zhuǎn)變成有活性的酶，發(fā)揮其催化作用。第三節(jié)酶的作用機(jī)制一、酶能顯著降低反應(yīng)的活化能（一）酶的催化作用與分子活化能活化能：分子由常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榛罨癄顟B(tài)所需的能量。是指在一定溫度下，1mol反應(yīng)物全部進(jìn)入活化狀態(tài)所需的自由能。反應(yīng)體系中活化分子越多，反應(yīng)就越快。設(shè)法增加活化分子數(shù)量，是加快化學(xué)反應(yīng)的唯一途徑。增加反應(yīng)體系的活化分子數(shù)途徑:一是向反應(yīng)體系中加入能量，如通過加熱、加壓、光照等，另一途徑是降低反應(yīng)活化能。酶的作用就在于

降低化學(xué)反應(yīng)活化能

二、中間復(fù)合物學(xué)說和酶作用的過渡態(tài)

中間產(chǎn)物學(xué)說認(rèn)為：酶在催化化學(xué)反應(yīng)時(shí)，酶與底物首先形成不穩(wěn)定的中間物，然后分解酶與產(chǎn)物。即酶將原來活化能很高的反應(yīng)分成兩個(gè)活化能較低的反應(yīng)來進(jìn)行，因而加快了反應(yīng)速度。

S+E→ES→P+E底物酶中間產(chǎn)物產(chǎn)物酶與底物結(jié)合成中間產(chǎn)物，使分子間的催化反應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)榉肿觾?nèi)的催化反應(yīng)。三、酶的高效性的解釋1、底物與酶的鄰近效應(yīng)和定向效應(yīng)2、底物分子的變形和張力3、共價(jià)催化4、酸堿催化酶-底物復(fù)合物的形成與誘導(dǎo)契合假說*誘導(dǎo)契合假說(induced-fithypothesis)酶底物復(fù)合物E+SE+PES

酶與底物相互接近時(shí)，其結(jié)構(gòu)相互誘導(dǎo)、相互變形和相互適應(yīng)，進(jìn)而相互結(jié)合。這一過程稱為酶-底物結(jié)合的誘導(dǎo)契合假說。目錄酶的誘導(dǎo)契合動(dòng)畫羧肽酶的誘導(dǎo)契合模式底物目錄1.底物的趨近與定向效應(yīng)指底物和酶的活性中心“靠近”和“定向”酶與底物之間的親和力使底物與酶靠近，局部微環(huán)境濃度升高酶與底物結(jié)合后，酶的構(gòu)象會(huì)發(fā)生微小的變化，使底物反應(yīng)基團(tuán)或部位正確定向于酶活性中心雙底物也能正確定位與酶的活性中心靠近的反應(yīng)基團(tuán)和正確的定向使反應(yīng)速度升高2.多元催化（multielementcatalysis）接受質(zhì)子：堿提供質(zhì)子：酸酶活性中心的某些基團(tuán)可作為質(zhì)子的供體或受體，從而對(duì)底物進(jìn)行酸堿催化如組氨酸的咪唑基,解離常數(shù)為6.0，在生理pH下酸堿形式均可存在，很活躍酸堿催化可參與多種反應(yīng)，如多肽的水解、酯酶活性中心疏水性“口袋”防止底物與酶之間形成水化膜有利底物與酶密切接觸3.表面效應(yīng)(surfaceeffect)第四節(jié)酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)KineticsofEnzyme-CatalyzedReaction

概念研究各種因素對(duì)酶促反應(yīng)速度的影響，并加以定量的闡述。影響因素包括有酶濃度、底物濃度、pH、溫度、抑制劑、激活劑等?！芯恳环N因素的影響時(shí)，其余各因素均恒定。一、底物濃度對(duì)反應(yīng)速度的影響在其他因素不變的情況下，底物濃度對(duì)反應(yīng)速度的影響呈矩形雙曲線關(guān)系。1.酶反應(yīng)速度的測(cè)量用一定時(shí)間內(nèi)底物減少或產(chǎn)物生成的量來表示酶促反應(yīng)速度。測(cè)定反應(yīng)的初速度。102030405060min產(chǎn)物生成量酶反應(yīng)進(jìn)程曲線當(dāng)?shù)孜餄舛容^低時(shí)反應(yīng)速度與底物濃度成正比；反應(yīng)為一級(jí)反應(yīng)。[S]VVmax目錄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)為混合級(jí)反應(yīng)。[S]VVmax目錄當(dāng)?shù)孜餄舛雀哌_(dá)一定程度反應(yīng)速度不再增加，達(dá)最大速度；反應(yīng)為零級(jí)反應(yīng)[S]VVmax目錄（一）米－曼氏方程式中間產(chǎn)物

酶促反應(yīng)模式——中間產(chǎn)物學(xué)說E+Sk1k2k3ESE+P※1913年Michaelis和Menten提出反應(yīng)速度與底物濃度關(guān)系的數(shù)學(xué)方程式，即米－曼氏方程式，簡(jiǎn)稱米氏方程式(Michaelisequation)。[S]：底物濃度V：不同[S]時(shí)的反應(yīng)速度Vmax：最大反應(yīng)速度(maximumvelocity)

Ｋm：米氏常數(shù)(Michaelisconstant)

ＶVmax[S]Km+[S]＝──當(dāng)反應(yīng)速度為最大反應(yīng)速度一半時(shí)

Km值的推導(dǎo)Km＝[S]∴Km值等于酶促反應(yīng)速度為最大反應(yīng)速度一半時(shí)的底物濃度，單位是mol/L。2＝Km+[S]VmaxVmax[S]VmaxV[S]KmVmax/2（二）Km與Vmax的意義Km值①Km等于酶促反應(yīng)速度為最大反應(yīng)速度一半時(shí)的底物濃度。②意義：a)

Km是酶的特征性常數(shù)之一；b)

Km可近似表示酶對(duì)底物的親和力；c)

同一酶對(duì)于不同底物有不同的Km值。Km在實(shí)際應(yīng)用中的重要意義（1）.鑒定酶：通過測(cè)定可以鑒別不同來源或相同來源但在不同發(fā)育階段、不同生理狀態(tài)下催化相同反應(yīng)的酶是否屬于同一種酶。（2）.判斷酶的最佳底物：如果一種酶可作用于多個(gè)底物,就有幾個(gè)Km值，其中Km最小對(duì)應(yīng)的底物就是酶的天然底物。如蔗糖酶既可催化蔗糖水解(Km=28mmol/L),也可催化棉子糖水解(Km=350mmol/L),兩者相比，蔗糖為該酶的天然底物。（3）.計(jì)算一定速度下的底物濃度：如某一反應(yīng)要求的反應(yīng)速度達(dá)到最大反應(yīng)速度的99%，則[S]=99Km

Vmax定義：Vm是酶完全被底物飽和時(shí)的反應(yīng)速度，與酶濃度成正比。意義：Vmax=K3[E]如果酶的總濃度已知，可從Vmax計(jì)算酶的轉(zhuǎn)換數(shù)(turnovernumber)，即動(dòng)力學(xué)常數(shù)K3。定義—當(dāng)酶被底物充分飽和時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)每個(gè)酶分子催化底物轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)物的分子數(shù)。意義—可用來比較每單位酶的催化能力。

酶的轉(zhuǎn)換數(shù)（三）Ｋm值與Ｖmax值的測(cè)定1.雙倒數(shù)作圖法(doublereciprocalplot)，又稱為林-貝氏(Lineweaver-Burk)作圖法-1/Km1/Vmax1/[S]1/VVmax[S]Km+[S]V=（林－貝氏方程）+1/V=KmVmax1/Vmax1/[S]兩邊同取倒數(shù)2.Hanes作圖法[S][S]/V-KmKm/Vm在林－貝氏方程基礎(chǔ)上，兩邊同乘[S][S]/V=Km/Vmax+[S]/Vmax二、酶濃度對(duì)反應(yīng)速度的影響當(dāng)[S]＞＞[E]，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)系式為：V=K3[E]0V[E]當(dāng)[S]>>[E]時(shí)，Vmax=k3[E]酶濃度對(duì)反應(yīng)速度的影響

雙重影響溫度升高，酶促反應(yīng)速度升高；由于酶的本質(zhì)是蛋白質(zhì)，溫度升高，可引起酶的變性，從而反應(yīng)速度降低。三、溫度對(duì)反應(yīng)速度的影響最適溫度(optimumtemperature)：酶促反應(yīng)速度最快時(shí)的環(huán)境溫度。*低溫的應(yīng)用酶活性0.51.02.01.50102030405060溫度oC溫度對(duì)淀粉酶活性的影響

四、pH對(duì)反應(yīng)速度的影響最適pH(optimumpH)：酶催化活性最大時(shí)的環(huán)境pH。0酶活性pH

pH對(duì)某些酶活性的影響

胃蛋白酶淀粉酶膽堿酯酶246810五、抑制劑對(duì)反應(yīng)速度的影響酶的抑制劑(inhibitor)凡能使酶的催化活性下降而不引起酶蛋白變性的物質(zhì)稱為酶的抑制劑。區(qū)別于酶的變性抑制劑對(duì)酶有一定選擇性引起變性的因素對(duì)酶沒有選擇性

抑制作用的類型不可逆性抑制(irreversibleinhibition)可逆性抑制(reversibleinhibition)：競(jìng)爭(zhēng)性抑制(competitiveinhibition)非競(jìng)爭(zhēng)性抑制(non-competitiveinhibition)反競(jìng)爭(zhēng)性抑制(uncompetitiveinhibition)(一)不可逆性抑制作用*概念抑制劑通常以共價(jià)鍵與酶活性中心的必需基團(tuán)相結(jié)合，使酶失活。

*舉例有機(jī)磷化合物羥基酶解毒------解磷定(PAM)重金屬離子及砷化合物巰基酶解毒------二巰基丙醇(BAL)

有機(jī)磷化合物路易士氣失活的酶羥基酶失活的酶酸巰基酶失活的酶酸BAL巰基酶BAL與砷劑結(jié)合物（二）可逆性抑制作用*概念抑制劑通常以非共價(jià)鍵與酶或酶-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、超濾等方法除去。競(jìng)爭(zhēng)性抑制非競(jìng)爭(zhēng)性抑制反競(jìng)爭(zhēng)性抑制*類型１.競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用+IEIE+SE+PES反應(yīng)模式定義抑制劑與底物的結(jié)構(gòu)相似，能與底物競(jìng)爭(zhēng)酶的活性中心，從而阻礙酶底物復(fù)合物的形成，使酶的活性降低。這種抑制作用稱為競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用。

+++EESIESEIEP*特點(diǎn)抑制程度取決于抑制劑與酶的相對(duì)親和力及底物濃度；I與S結(jié)構(gòu)類似，競(jìng)爭(zhēng)酶的活性中心；動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)：Vmax不變，表觀Km增大。抑制劑↑

無抑制劑1/V1/[S]*舉例

丙二酸與琥珀酸競(jìng)爭(zhēng)琥珀酸脫氫酶琥珀酸琥珀酸脫氫酶FADFADH2延胡索酸

磺胺類藥物的抑菌機(jī)制與對(duì)氨基苯甲酸競(jìng)爭(zhēng)二氫葉酸合成酶二氫蝶呤啶＋對(duì)氨基苯甲酸＋谷氨酸二氫葉酸合成酶二氫葉酸2.非競(jìng)爭(zhēng)性抑制*反應(yīng)模式E+SESE+P+

S－S+

S－S+ESIEIEESEP+IEI+SEIS+I*特點(diǎn)抑制劑與酶活性中心外的必需基團(tuán)結(jié)合，底物與抑制劑之間無競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系；抑制程度取決于抑制劑的濃度；動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)：Vmax降低，表觀Km不變。抑制劑↑1/V1/[S]無抑制劑３.反競(jìng)爭(zhēng)性抑制*反應(yīng)模式E+SE+PES+IESI++ESESESIEP*特點(diǎn)：抑制劑只與酶－底物復(fù)合物結(jié)合；抑制程度取決與抑制劑的濃度及底物的濃度；動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)：Vmax降低，表觀Km降低。抑制劑↑1/V1/[S]無抑制劑?各種可逆性抑制作用的比較

六、激活劑對(duì)反應(yīng)速度的影響激活劑(activator)使酶由無活性變?yōu)橛谢钚曰蚴姑富钚栽黾拥奈镔|(zhì)。?必需激活劑(essentialactivator)?非必需激活劑(non-essentialactivator)激活劑六、激活劑對(duì)反應(yīng)速度的影響

通常，酶對(duì)激活劑有一定的選擇性，且有一定的濃度要求，一種酶的激活劑對(duì)另一種酶來說可能是抑制劑，當(dāng)激活劑的濃度超過一定的范圍時(shí)，它就成為抑制劑。

七、酶活性測(cè)定和酶活性單位酶的活性是指酶催化化學(xué)反應(yīng)的能力，其衡量的標(biāo)準(zhǔn)是酶促反應(yīng)速度。酶促反應(yīng)速度可在適宜的反應(yīng)條件下，用單位時(shí)間內(nèi)底物的消耗或產(chǎn)物的生成量來表示。酶的活性單位是衡量酶活力大小的尺度，它反映在規(guī)定條件下，酶促反應(yīng)在單位時(shí)間（s、min或h）內(nèi)生成一定量（mg、μg、μmol等）的產(chǎn)物或消耗一定數(shù)量的底物所需的酶量。

國(guó)際單位(IU)在特定的條件下，每分鐘催化1μmol底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物所需的酶量為一個(gè)國(guó)際單位。催量單位(katal)１催量(kat)是指在特定條件下，每秒鐘使１mol底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物所需的酶量。kat與IU的換算：1IU=16.67×10-9kat第六節(jié)

重要的酶類

一、寡聚酶1、含相同亞基的寡聚酶2、含不同亞基的寡聚酶（1）雙功能寡聚酶（2）含有底物載體亞基的寡聚酶3寡聚酶的意義多重亞基對(duì)代謝活動(dòng)具有重要作用含有底物載體亞基可專一性運(yùn)載底物亞基的聚合和解聚是代謝調(diào)節(jié)的重要方式之一。二、同工酶*定義同工酶(isoenzyme)是指催化相同的化學(xué)反應(yīng)，而酶蛋白的分子結(jié)構(gòu)理化性質(zhì)乃至免疫學(xué)性質(zhì)不同的一組酶。HHHHHHHMHHMMHMMMMMMMLDH1

(H4)LDH2(H3M)LDH3(H2M2)LDH4(HM3)LDH5

(M4)乳酸脫氫酶的同工酶*舉例：乳酸脫氫酶(LDH1～

LDH5)*生理及臨床意義在代謝調(diào)節(jié)上起著重要的作用；用于解釋發(fā)育過程中階段特有的代謝特征；同工酶譜的改變有助于對(duì)疾病的診斷；同工酶可以作為遺傳標(biāo)志，用于遺傳分析研究。心肌梗死和肝病病人血清LDH同工酶譜的變化1酶活性心肌梗死酶譜正常酶譜肝病酶譜2345二、誘導(dǎo)酶誘導(dǎo)酶：細(xì)胞當(dāng)中加入特定誘導(dǎo)物質(zhì)而誘導(dǎo)產(chǎn)生的酶。隨著誘導(dǎo)物濃度的增加酶含量增加。誘導(dǎo)物：底物的類似物或底物本身（一）酶的共價(jià)修飾調(diào)節(jié)共價(jià)修飾(covalentmodification)在其他酶的催化作用下，某些酶蛋白肽鏈上的一些基團(tuán)可與某種化學(xué)基團(tuán)發(fā)生可逆的共價(jià)結(jié)合，從而改變酶的活性，此過程稱為共價(jià)修飾。常見類型磷酸化與脫磷酸化（最常見）乙?；兔撘阴；谆兔摷谆佘栈兔撓佘栈璖H與－S－S互變四、調(diào)解酶酶的磷酸化與脫磷酸化-OHThrSerTyr酶蛋白H2OPi磷蛋白磷酸酶ATPADP蛋白激酶ThrSerTyr-O-PO32-酶蛋白共價(jià)修飾的特點(diǎn)：酶蛋白與某種化學(xué)基團(tuán)是以共價(jià)鍵結(jié)合是可逆的酶促反應(yīng)，需消耗ATPATP；催化互變反應(yīng)的酶在體內(nèi)受調(diào)節(jié)因素(如激素)的調(diào)控具有級(jí)聯(lián)放大效應(yīng)，效率較變構(gòu)調(diào)節(jié)高；酶可以同時(shí)受變構(gòu)調(diào)節(jié)和化學(xué)修飾（二）變構(gòu)酶變構(gòu)效應(yīng)劑(allosteric

effector)變構(gòu)激活劑變構(gòu)抑制劑變構(gòu)調(diào)節(jié)(allostericregulation)變構(gòu)酶(allostericenzyme)變構(gòu)部位(allostericsite)一些代謝物可與某些酶分子活性中心外的某部分可逆地結(jié)合，使酶構(gòu)象改變，從而改變酶的催化活性，此種調(diào)節(jié)方式稱變構(gòu)調(diào)節(jié)。變構(gòu)酶常為多個(gè)亞基構(gòu)成的寡聚體，具有協(xié)同效應(yīng)變構(gòu)激活變構(gòu)抑制變構(gòu)酶的Ｓ形曲線[S]V無變構(gòu)效應(yīng)劑2.變構(gòu)調(diào)節(jié)的機(jī)制變構(gòu)酶催化亞基（C）調(diào)節(jié)亞基（R）變構(gòu)效應(yīng)劑：底物、終產(chǎn)物或其他小分子代謝物變構(gòu)效應(yīng)劑+酶的調(diào)節(jié)亞基酶的構(gòu)象改變疏松亞基聚合緊密亞基解聚酶分子多聚體酶的活性改變（激活或抑制）

同促協(xié)同效應(yīng)正協(xié)同效應(yīng)

(別構(gòu)效應(yīng)劑為底物)

負(fù)協(xié)同效應(yīng)變構(gòu)調(diào)節(jié)

異促協(xié)同效應(yīng)

變構(gòu)激活

變構(gòu)抑制?變構(gòu)劑一般是代謝物?變構(gòu)劑與酶以非共價(jià)鍵結(jié)合?不消耗能量，不需要酶的催化?變構(gòu)酶常含有多個(gè)亞基，存在協(xié)同效應(yīng)協(xié)同效應(yīng)變構(gòu)調(diào)節(jié)的特點(diǎn)八.酶的分離純化及活力測(cè)定(選講)1.酶在細(xì)胞中的分布：

胞外酶：水解酶類，易收集，不必破碎細(xì)胞，緩沖液或水浸泡細(xì)胞或發(fā)酵液離心得到上清液即為含酶液。胞內(nèi)酶：除水解酶類外的其它酶類，需破碎細(xì)胞，不同的酶分布部位不同，最好先將酶存在的細(xì)胞器分離后再破碎該細(xì)胞器，然后將酶用適當(dāng)?shù)木彌_溶液或水抽提。2.分離材料：

動(dòng)植物原料或微生物的發(fā)酵液。微生物發(fā)酵液是用于分離酶的最常用材料，因?yàn)槲⑸锓N類多，繁殖快，培養(yǎng)時(shí)間短，含酶豐富。由微生物發(fā)酵產(chǎn)生的酶或其它生物組織中的酶因含有大量的其它物質(zhì)，所以必須經(jīng)過分離、提純、結(jié)晶等階段才可做實(shí)際應(yīng)用。

對(duì)于某種酶的具體制備方案，應(yīng)通過了解酶的來源、性質(zhì)及純度需要來確定，無固定的方案。3.原則：

在增加酶得率和純度的同時(shí)，盡可能避免高溫、過酸、過堿、劇烈的震蕩及其它可能使酶喪失活力的一切操作過程。盡最大可能保存酶的活力。4.分離提純：

酶的抽提：將酶溶解出來就稱為抽提。

胞外酶：固體培養(yǎng)的菌體加水或適當(dāng)緩沖溶液浸泡過濾即可。液體培養(yǎng)的菌體將發(fā)酵液離心分離除去菌體收集離心液即可。胞內(nèi)酶：先破碎細(xì)胞，再用水或適當(dāng)?shù)木彌_溶液抽提。5.酶的純化：

純化的關(guān)鍵是維持酶的活性，因?yàn)殡S著酶的逐漸提純，一些天然的可保持酶活力的其它成分逐漸減少，酶的穩(wěn)定性變差，所以整個(gè)純化過程應(yīng)維持低溫。（1）酶的沉淀方法：與蛋白質(zhì)的沉淀方法相同，常用：

①鹽析法：常用硫酸銨鹽析，有分段鹽析和一次性鹽析兩種方法。②有機(jī)溶劑沉淀法：用乙醇、丙酮等。應(yīng)低溫操作，溶劑少量分批加入。③等電點(diǎn)沉淀法（2）酶的純化方法：有吸附層析、離子交換層析、凝膠過濾層析、親和層析等.6.酶的結(jié)晶：

純化以后的酶液再次沉淀，仍采用沉淀法。7.酶的保存：

一般在-20℃以下低溫保存。8.酶活力的測(cè)定

定性鑒定提取物中某一酶是否存在，一般是根據(jù)此酶引起的化學(xué)反應(yīng)來判斷，如檢驗(yàn)在提取物中是否存在淀粉酶。則用提取物與淀粉反應(yīng)，一段時(shí)間以后，用碘-碘化鉀與反應(yīng)液反應(yīng)，若變藍(lán)，說明提取物無淀粉酶活力；反之，提取物有淀粉酶的活力。

酶活力的測(cè)定：實(shí)際上是酶定量測(cè)定的方法，酶制劑因含雜質(zhì)多易失活等原因，故不能用稱重或測(cè)量體積來定量。酶活力的概念：

指酶催化特定化學(xué)反應(yīng)的能力。其大小通常用來表示。一定量的酶制劑催化某一化學(xué)反應(yīng)速度快，活力大；反之，活力小。速度表示法常用-dS/dt或dP/dt，測(cè)初速度，多用后者。因?yàn)榉磻?yīng)初期底物過量，底物的減少量不容易測(cè)定，而產(chǎn)物從無到有，易測(cè)定。酶的活力單位：

1961年國(guó)際生化協(xié)會(huì)酶學(xué)委員會(huì)統(tǒng)一規(guī)定，酶的國(guó)際單位（IU）規(guī)定為：在最適反應(yīng)條件（溫度25℃）下，每分鐘內(nèi)催化1微摩爾（μmol）底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物所需的酶量（或1分鐘內(nèi)轉(zhuǎn)化底物生成1微摩爾產(chǎn)物的酶量）稱為1標(biāo)準(zhǔn)單位。測(cè)定條