酶的分子結(jié)構(gòu)與功能

酶的分子結(jié)構(gòu)與功能第一頁(yè)，共一百三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二生物催化劑(biocatalyst)酶(enzyme)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的生物大分子。

核酶(ribozyme)：具有高效、特異催化作用的核酸，主要參與RNA的剪接。第二頁(yè)，共一百三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二底物(substrate,S)：酶作用的物質(zhì)。產(chǎn)物(product,P)：反應(yīng)生成的物質(zhì)。酶促反應(yīng)：酶催化的反應(yīng)。酶活性：酶催化化學(xué)反應(yīng)的能力。第三頁(yè)，共一百三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二酶學(xué)研究簡(jiǎn)史公元前兩千多年，我國(guó)已有釀酒記載。一百余年前，Pasteur認(rèn)為發(fā)酵是酵母細(xì)胞生命活動(dòng)的結(jié)果。1878年，Kühne首次提出Enzyme一詞。1897年，EduardBuchner用不含細(xì)胞的酵母提取液，實(shí)現(xiàn)了發(fā)酵。1926年，Sumner首次從刀豆中提純出脲酶結(jié)晶(deoxyribozyme)。第四頁(yè)，共一百三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二1982年，Cech首次發(fā)現(xiàn)RNA也具有酶的催化活性，提出核酶(ribozyme)的概念。1995年，JackW.Szostak研究室首先報(bào)道了具有DNA連接酶活性DNA片段，稱為脫氧核酶(deoxyribozyme)。第五頁(yè)，共一百三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二第一節(jié)

酶的分子結(jié)構(gòu)與功能

TheMolecularStructureandFunctionofEnzyme第六頁(yè)，共一百三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二酶的不同形式:單體酶(monomericenzyme)：僅具有三級(jí)結(jié)構(gòu)的酶。寡聚酶(oligomericenzyme)：由多個(gè)相同或不同亞基以非共價(jià)鍵連接組成的酶。多酶體系(multienzymesystem)：由幾種不同功能的酶彼此聚合形成的多酶復(fù)合物。多功能酶(multifunctionalenzyme)或串聯(lián)酶(tandemenzyme)：一些多酶體系在進(jìn)化過(guò)程中由于基因的融合，多種不同催化功能存在于一條多肽鏈中，這類酶稱為多功能酶。第七頁(yè)，共一百三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二一、酶的分子組成中常含有輔助因子蛋白質(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)：淀粉酶、脂酶第八頁(yè)，共一百三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二全酶分子中各部分在催化反應(yīng)中的作用:酶蛋白決定反應(yīng)的特異性輔助因子決定反應(yīng)的種類與性質(zhì)第九頁(yè)，共一百三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二金屬酶(metalloenzyme)金屬離子與酶結(jié)合緊密，提取過(guò)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。

金屬離子是最多見的輔助因子第十頁(yè)，共一百三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二金屬離子的作用：參與催化反應(yīng)，傳遞電子；在酶與底物間起橋梁作用；穩(wěn)定酶的構(gòu)象；中和陰離子，降低反應(yīng)中的靜電斥力等。第十一頁(yè)，共一百三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二小分子有機(jī)化合物是一些化學(xué)穩(wěn)定的小分子物質(zhì)，稱為輔酶(coenzyme)。其主要作用是參與酶的催化過(guò)程，在反應(yīng)中傳遞電子、質(zhì)子或一些基團(tuán)。輔酶的種類不多，且分子結(jié)構(gòu)中常含有維生素或維生素類物質(zhì)。第十二頁(yè)，共一百三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二轉(zhuǎn)移的基團(tuán)小分子有機(jī)化合物（輔酶或輔基）名稱所含的維生素氫原子（質(zhì)子）NAD＋（尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸，輔酶I尼克酰胺（維生素PP）之一NADP＋（尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸，輔酶II尼克酰胺（維生素PP）之一FMN（黃素單核苷酸）維生素B2（核黃素）FAD（黃素腺嘌呤二核苷酸）維生素B2（核黃素）醛基TPP（焦磷酸硫胺素）維生素B1（硫胺素）?；o酶A（CoA）泛酸硫辛酸硫辛酸烷基鈷胺素輔酶類維生素B12二氧化碳生物素生物素氨基磷酸吡哆醛吡哆醛（維生素B6之一）甲基、甲烯基、甲炔基、甲?；纫惶紗挝凰臍淙~酸葉酸某些輔酶（輔基）在催化中的作用第十三頁(yè)，共一百三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二輔酶中與酶蛋白共價(jià)結(jié)合的輔酶又稱為輔基(prostheticgroup)。輔基和酶蛋白結(jié)合緊密，不能通過(guò)透析或超濾等方法將其除去，在反應(yīng)中不能離開酶蛋白，如FAD、FMN、生物素等。第十四頁(yè)，共一百三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二①NAD+和NADP+維生素PP—抗癩皮病維生素的體內(nèi)活性形式：尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADP+)脫氫酶的輔酶（傳遞電子和質(zhì)子）亦稱：輔酶Ⅰ和輔酶Ⅱ第十五頁(yè)，共一百三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二NADP+：R為尼克酰胺NAD+：R為H第十六頁(yè)，共一百三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二第十七頁(yè)，共一百三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二②FMN和FAD維生素B2—核黃素(riboflavin)體內(nèi)活性形式為黃素單核苷酸(FMN)和黃素腺嘌呤二核苷酸(FAD)。FMN及FAD是體內(nèi)氧化還原酶(如脂酰CoA脫氫酶、琥珀酸脫氫酶、黃嘌呤氧化酶等）的輔基，主要起氫傳遞體的作用。

第十八頁(yè)，共一百三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二VB2FMNAMPFADⅠⅡⅢ第十九頁(yè)，共一百三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二③焦磷酸硫胺素(thiaminepyrophosphate,TPP)維生素B1

—硫胺素（抗神經(jīng)炎因子、抗腳氣病V）功能：

以輔酶方式參加糖的分解代謝。TPP是維生素B1的活性形式，是α-酮酸氧化脫羧酶、轉(zhuǎn)酮酶的輔酶。第二十頁(yè)，共一百三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二

泛酸(pantothenicacid)—遍多酸的體內(nèi)活性形式.?；D(zhuǎn)移酶的輔酶，參與?；霓D(zhuǎn)移作用。④輔酶A(CoASH)?；Y(jié)合位點(diǎn)第二十一頁(yè)，共一百三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二⑤VB6轉(zhuǎn)氨和脫羧過(guò)程中的輔酶轉(zhuǎn)氨：通過(guò)醛、胺轉(zhuǎn)化第二十二頁(yè)，共一百三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二⑥生物素(VB7)

體內(nèi)多種羧化酶（如丙酮酸羧化酶、乙酰CoA羧化酶）的輔基，與專一性的羧化酶蛋白的賴氨酸殘基相結(jié)合，參與CO2固定過(guò)程。第二十三頁(yè)，共一百三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二葉酸(folicacid)又稱蝶酰谷氨酸，體內(nèi)活性形式為四氫葉酸(FH4)。一碳單位轉(zhuǎn)移酶的輔酶，參與一碳單位（甲基、甲烯基、甲炔基、甲?；龋┑霓D(zhuǎn)移。N5、N10

是一碳單位的結(jié)合位點(diǎn)。⑦四氫葉酸（FH4)第二十四頁(yè)，共一百三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二缺乏癥：葉酸缺乏時(shí)，紅細(xì)胞的發(fā)育受到影響，造成巨紅細(xì)胞性貧血癥。葉酸二氫葉酸還原酶NADPH+H+NADP+二氫葉酸二氫葉酸還原酶NADPH+H+NADP+四氫葉酸5,6,7,8-四氫葉酸(FH4)CH27第二十五頁(yè)，共一百三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二二、酶的活性中心是酶分子中執(zhí)行其催化功能的部位酶的結(jié)構(gòu)必需基團(tuán)其它部分活性中心活性中心以外的必需基團(tuán)結(jié)合基團(tuán)催化基團(tuán)第二十六頁(yè)，共一百三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二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)。必需基團(tuán)(essentialgroup)第二十七頁(yè)，共一百三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二指必需基團(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。這一區(qū)域稱為酶的活性中心。酶的活性中心(activecenter)第二十八頁(yè)，共一百三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二活性中心內(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)象和（或）作為調(diào)節(jié)劑的結(jié)合部位所必需?；钚灾行耐獾谋匦杌鶊F(tuán)第二十九頁(yè)，共一百三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二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)活性中心第三十頁(yè)，共一百三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二溶菌酶的活性中心溶菌酶的活性中心是一裂隙，可以容納肽多糖的6個(gè)單糖基（A，B，C，D，E，F(xiàn)），并與之形成氫鍵和vanderwaals力。催化基團(tuán)是35位Glu，52位Asp；101位Asp和108位Trp是結(jié)合基團(tuán)。第三十一頁(yè)，共一百三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二三、同工酶同工酶(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。定義第三十二頁(yè)，共一百三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二根據(jù)國(guó)際生化學(xué)會(huì)的建議，同工酶是由不同基因編碼的多肽鏈，或由同一基因轉(zhuǎn)錄生成的不同mRNA所翻譯的不同多肽鏈組成的蛋白質(zhì)。同工酶存在于同一種屬或同一個(gè)體的不同組織或同一細(xì)胞的不同亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)中，它使不同的組織、器官和不同的亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)具有不同的代謝特征。這為同工酶用來(lái)診斷不同器官的疾病提供了理論依據(jù)。第三十三頁(yè)，共一百三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二HHHHHHHMHHMMHMMMMMMMLDH1

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

(M4)乳酸脫氫酶的同工酶舉例1第三十四頁(yè)，共一百三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二舉例2BBBMMMCK1(BB)CK2(MB)CK3(MM)腦心肌骨骼肌肌酸激酶(creatinekinase,CK)同工酶第三十五頁(yè)，共一百三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二第二節(jié)

酶的工作原理

TheMechanismofEnzymeAction第三十六頁(yè)，共一百三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二在反應(yīng)前后沒(méi)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)。酶與一般催化劑的共同點(diǎn)：第三十七頁(yè)，共一百三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二（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。第三十八頁(yè)，共一百三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二酶的催化效率可用酶的轉(zhuǎn)換數(shù)(turnovernumber)

來(lái)表示。酶的轉(zhuǎn)換數(shù)是指在酶被底物飽和的條件下，每個(gè)酶分子每秒鐘將底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物的分子數(shù)。第三十九頁(yè)，共一百三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二（二）酶促反應(yīng)具有高度的特異性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)并產(chǎn)生一定的產(chǎn)物,酶的這種特性稱為酶的特異性或?qū)Ｒ恍?。分類絕對(duì)專一性相對(duì)專一性立體異構(gòu)專一性——只能作用于某一底物——可作用于一類化合物或一種化學(xué)鍵——只作用于立體異構(gòu)體中的一種第四十頁(yè)，共一百三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二RCOO-+ROH+H+′酯酶：R—C—O—R′+H2OOOCH2OHOHOHOH15α-葡萄糖苷酶OR+H2OOCH2OHOHOHOHOH15+ROH絕對(duì)專一性:脲酶：H2N—C—NH2+H2OO2NH3+CO2舉例相對(duì)專一性:(脂肪酶、蛋白酶、磷酸酶、糖苷酶等)第四十一頁(yè)，共一百三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二立體異構(gòu)專一性H-C-COOHHOOC-C-H

COOHCHOHCH2COOHH-C-COOHH-C-COOH

延胡索酸酶第四十二頁(yè)，共一百三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二（三）酶促反應(yīng)的可調(diào)節(jié)性酶促反應(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。第四十三頁(yè)，共一百三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二二、酶通過(guò)促進(jìn)底物形成過(guò)渡態(tài)而提高反應(yīng)速率（一）酶比一般催化劑更有效地降低反應(yīng)活化能酶和一般催化劑一樣，加速反應(yīng)的作用都是通過(guò)降低反應(yīng)的活化能(activationenergy)

實(shí)現(xiàn)的。

活化能：底物分子從初態(tài)轉(zhuǎn)變到活化態(tài)所需的能量。第四十四頁(yè)，共一百三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二反應(yīng)總能量改變

酶促反應(yīng)活化能非催化反應(yīng)活化能

一般催化劑催化反應(yīng)的活化能

能量反應(yīng)過(guò)程底物產(chǎn)物

酶促反應(yīng)活化能的改變

過(guò)渡態(tài)能量反應(yīng)過(guò)程底物產(chǎn)物

第四十五頁(yè)，共一百三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二（二）酶-底物復(fù)合物的形成有利于底物轉(zhuǎn)變成過(guò)渡態(tài)

酶底物復(fù)合物E+SE+PES(過(guò)渡態(tài))第四十六頁(yè)，共一百三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二誘導(dǎo)契合作用使酶與底物密切結(jié)合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(guò)程稱為酶-底物結(jié)合的誘導(dǎo)契合(induced-fit)

。第四十七頁(yè)，共一百三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二第四十八頁(yè)，共一百三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二羧肽酶的誘導(dǎo)契合模式底物第四十九頁(yè)，共一百三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二2.鄰近效應(yīng)與定向排列使諸底物正確定位于酶的活性中心

酶在反應(yīng)中將諸底物結(jié)合到酶的活性中心，使它們相互接近并形成有利于反應(yīng)的正確定向關(guān)系。這種鄰近效應(yīng)(proximityeffect)與定向排列(orientationarrange)實(shí)際上是將分子間的反應(yīng)變成類似于分子內(nèi)的反應(yīng)，從而提高反應(yīng)速率。

第五十頁(yè)，共一百三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二鄰近效應(yīng)與定向排列：第五十一頁(yè)，共一百三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二3.表面效應(yīng)使底物分子去溶劑化★

活性中心是酶分子表面的疏水性〝口袋〞,使底物分子脫溶劑化，此疏水環(huán)境排除了水對(duì)反應(yīng)的干擾，利于底物與酶分子的密切接觸和結(jié)合。這種現(xiàn)象稱為表面效應(yīng)(surfaceeffect)。第五十二頁(yè)，共一百三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二（三）酶的催化機(jī)制呈多元催化作用一般酸-堿催化作用(generalacid-basecatalysis)共價(jià)催化作用(covalentcatalysis)

親核催化作用(nucleophiliccatalysis)第五十三頁(yè)，共一百三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二第三節(jié)酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)KineticsofEnzyme-CatalyzedReaction

第五十四頁(yè)，共一百三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)：研究各種因素對(duì)酶促反應(yīng)速率的影響，并加以定量的闡述。影響因素包括：底物濃度、酶濃度、pH、溫度、抑制劑、激活劑等。第五十五頁(yè)，共一百三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二一、底物濃度對(duì)反應(yīng)速率影響的作圖呈矩形雙曲線在其他因素不變的情況下，底物濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響呈矩形雙曲線關(guān)系。[S]V第五十六頁(yè)，共一百三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二當(dāng)?shù)孜餄舛容^低時(shí)：反應(yīng)速率與底物濃度成正比；反應(yīng)為一級(jí)反應(yīng)。[S]VVmax第五十七頁(yè)，共一百三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二隨著底物濃度的增高：反應(yīng)速率不再成正比例加速；反應(yīng)為混合級(jí)反應(yīng)。[S]VVmax第五十八頁(yè)，共一百三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二當(dāng)?shù)孜餄舛雀哌_(dá)一定程度：反應(yīng)速率不再增加，達(dá)最大速率；反應(yīng)為零級(jí)反應(yīng)[S]VVmax第五十九頁(yè)，共一百三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二中間產(chǎn)物解釋酶促反應(yīng)中底物濃度和反應(yīng)速率關(guān)系的最合理學(xué)說(shuō)是中間產(chǎn)物學(xué)說(shuō)：

E+S

k1k2k3ESE+P（一）米－曼氏方程式揭示單底物反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)特性第六十頁(yè)，共一百三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二1913年Michaelis和Menten提出反應(yīng)速率與底物濃度關(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)速率Vmax：最大反應(yīng)速率(maximumvelocity)

Ｋm：米氏常數(shù)(Michaelisconstant)

ＶVmax[S]

Km+[S]＝──第六十一頁(yè)，共一百三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二E與S形成ES復(fù)合物的反應(yīng)是快速平衡反應(yīng)，而ES分解為E及P的反應(yīng)為慢反應(yīng)，反應(yīng)速率取決于慢反應(yīng)即V=k3[ES]。

S的總濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于E的總濃度，因此在反應(yīng)的初始階段，S的濃度可認(rèn)為不變即[S]=[St]。米－曼氏方程式推導(dǎo)基于兩個(gè)假設(shè)：第六十二頁(yè)，共一百三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二單底物、單產(chǎn)物反應(yīng)；酶促反應(yīng)速率一般在規(guī)定的反應(yīng)條件下，用單位時(shí)間內(nèi)底物的消耗量和產(chǎn)物的生成量來(lái)表示；反應(yīng)速率取其初速率，即底物的消耗量很?。ㄒ话阍?﹪以內(nèi)）時(shí)的反應(yīng)速率底物濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于酶濃度。研究前提：第六十三頁(yè)，共一百三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二米氏方程推導(dǎo)過(guò)程:

游離酶濃度=[E]-[ES]ES生成速度=k1([E]-[ES])[S]ES分解速度=k2[ES]+k3[ES]

當(dāng)穩(wěn)態(tài)時(shí)：ES生成速度=ES分解速度

k1

([E]-[ES])[S]=k2[ES]+k3[ES]第六十四頁(yè)，共一百三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二（[E]-[ES]）

[S]

k2+k3[ES]k1

[ES]=

因V=k3[ES]，當(dāng)所有E被S飽和時(shí)，即達(dá)到最大速度，此時(shí)[ES]=[E]，Vmax=k3[ES]

=k3[E]。代入上式：==Km[E][S]Km+[S]V=k3[E][S]Km+[S]Vmax

[S]Km+[S]=整理：V=Km+[S]k3[E][S]（2）（1）第六十五頁(yè)，共一百三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二

米-曼氏方程解釋：當(dāng)[S]Km時(shí)，V=(Vmax/Km)[S],即V與[S]成正比。當(dāng)[S]Km時(shí)，VVmax，即[S]而V不變。ＶVmax[S]

Km+[S]＝──第六十六頁(yè)，共一百三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二（二）Km與Vm是有意義的酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)Km值的推導(dǎo)Km與Vmax的意義第六十七頁(yè)，共一百三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二當(dāng)反應(yīng)速率為最大反應(yīng)速率一半時(shí)：Km值的推導(dǎo)Km=[S]Km值等于酶促反應(yīng)速率為最大反應(yīng)速率一半時(shí)的底物濃度，單位是mol/L。2=Km+[S]VmaxVmax[S]VmaxV[S]KmVmax/2第六十八頁(yè)，共一百三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二

Km與Vmax的意義定義：Km等于酶促反應(yīng)速率為最大反應(yīng)速率一半時(shí)的底物濃度。意義：Km是酶的特征性常數(shù)之一，只與酶的結(jié)構(gòu)、底物和反應(yīng)環(huán)境（如，溫度、pH、離子強(qiáng)度）有關(guān)，與酶的濃度無(wú)關(guān)。Km可近似表示酶對(duì)底物的親和力，Km愈小，E對(duì)S的親合力愈大，Km愈大，E對(duì)S的親合力愈小。

同一酶對(duì)于不同底物有不同的Km值。Km值第六十九頁(yè)，共一百三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二Vmax定義：Vm是酶完全被底物飽和時(shí)的反應(yīng)速率，與酶濃度成正比。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?？捎脕?lái)比較每單位酶的催化能力。

K3是酶的轉(zhuǎn)換數(shù)。既：當(dāng)酶完全被底物飽和時(shí),單位時(shí)間內(nèi)每個(gè)酶分子催化底物轉(zhuǎn)化成產(chǎn)物的分子數(shù).K3=Vmax/[E]E+S

k1k2k3ESE+P第七十頁(yè)，共一百三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二1.雙倒數(shù)作圖法(doublereciprocalplot)，又稱為林-貝氏(Lineweaver-Burk)作圖法Vmax[S]Km+[S]V=（林－貝氏方程）+1/V=KmVmax1/Vmax1/[S]兩邊同取倒數(shù)（三）Ｋm值與Ｖmax值可以通過(guò)作圖法求取基本原則：將米氏方程變化成相當(dāng)于y=ax+b的直線方程，再用作圖法求出Km。第七十一頁(yè)，共一百三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二（林－貝氏方程）+1/V=KmVmax1/Vmax1/[S]第七十二頁(yè)，共一百三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二2.Hanes作圖法在林－貝氏方程基礎(chǔ)上，兩邊同乘[S][S]/V=Km/Vmax+[S]/Vmax[S][S]/V-Km

Km/Vm1/Vmax第七十三頁(yè)，共一百三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二二、底物足夠時(shí)酶濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響呈直線關(guān)系在酶促反應(yīng)系統(tǒng)中，當(dāng)?shù)孜餄舛却蟠蟪^(guò)酶的濃度，酶被底物飽和時(shí)，反應(yīng)速率達(dá)最大速率。此時(shí)，反應(yīng)速率和酶濃度變化呈正比關(guān)系。第七十四頁(yè)，共一百三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二當(dāng)[S]＞＞[E]，酶可被底物飽和的情況下，反應(yīng)速率與酶濃度成正比。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)速率的影響第七十五頁(yè)，共一百三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二三、溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響具有雙重性溫度對(duì)酶促反應(yīng)速率具有雙重影響。酶促反應(yīng)速率最快時(shí)反應(yīng)體系的溫度稱為酶促反應(yīng)的最適溫度(optimumtemperature)。第七十六頁(yè)，共一百三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二三.溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響具有雙重性兩種不同影響：1.溫度升高，反應(yīng)速度加快；2.溫度升高，酶蛋白變性速度加快。T最適指反應(yīng)速度最大時(shí)的溫度.偏離T最適,活性都會(huì)降低,但本質(zhì)不同.T<T最適,因素1占主導(dǎo),酶活性受抑.T>T最適,因素2占主導(dǎo),酶變性而失活.T最適第七十七頁(yè)，共一百三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二四、pH通過(guò)改變酶和底物分子解離狀態(tài)影響反應(yīng)速率最適pH（optimumpH）表現(xiàn)出酶最大活力的pH值pH對(duì)酶作用的影響機(jī)制：1.環(huán)境過(guò)酸、過(guò)堿使酶變性失活；2.影響酶活性基團(tuán)(必需基團(tuán).輔基或輔酶)的解離；3.影響底物的解離。因此,只有在特定的PH條件下,E與S才能結(jié)合,反應(yīng).pH酶活性pH最適不同酶具有不同的最適pH

（不是酶的特征性常數(shù)）第七十八頁(yè)，共一百三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二pH酶活性胃蛋白酶淀粉酶膽堿酯酶第七十九頁(yè)，共一百三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二五、抑制劑可逆地或不可逆地降低酶促反應(yīng)速率酶的抑制劑(inhibitor)酶的抑制區(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(méi)有選擇性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。第八十頁(yè)，共一百三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二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)根據(jù)抑制劑和酶結(jié)合的緊密程度不同，酶的抑制作用分為：第八十一頁(yè)，共一百三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二有機(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)

概念舉例抑制劑通常以共價(jià)鍵與酶活性中心的必需基團(tuán)相結(jié)合，使酶失活。（一）不可逆性抑制劑主要與酶共價(jià)結(jié)合第八十二頁(yè)，共一百三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二有機(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)合物第八十三頁(yè)，共一百三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二（二）可逆性抑制作用競(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。第八十四頁(yè)，共一百三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用的抑制劑與底物競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合酶的活性中心

有些抑制劑與底物的結(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。這種抑制作用稱為競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用。定義第八十五頁(yè)，共一百三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二反應(yīng)模式+IEIE+SE+PESIS+++ESIESEIPEE競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用第八十六頁(yè)，共一百三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用特點(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(wú)抑制劑1/V1/[S]-1/Km第八十七頁(yè)，共一百三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二競(jìng)爭(zhēng)性抑制曲線第八十八頁(yè)，共一百三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二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延胡索酸第八十九頁(yè)，共一百三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二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第九十頁(yè)，共一百三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二有些抑制劑與酶活性中心外的必需基團(tuán)相結(jié)合，不影響酶與底物的結(jié)合，酶和底物的結(jié)合也不影響酶與抑制劑的結(jié)合。底物和抑制劑之間無(wú)競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系。但酶-底物-抑制劑復(fù)合物(ESI)不能進(jìn)一步釋放出產(chǎn)物。這種抑制作用稱作非競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用。非競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用的抑制劑不改變酶對(duì)底物的親和力

定義第九十一頁(yè)，共一百三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二反應(yīng)模式+S－S+S－S+ESIEIEESEPE+SESE+P+IEI+SEIS+I非競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用第九十二頁(yè)，共一百三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二非競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用特點(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(wú)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(wú)抑制劑

-1/Km第九十三頁(yè)，共一百三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二非競(jìng)爭(zhēng)性抑制曲線第九十四頁(yè)，共一百三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二抑制劑僅與酶和底物形成的中間產(chǎn)物(ES)結(jié)合，使中間產(chǎn)物ES的量下降。這樣，既減少?gòu)闹虚g產(chǎn)物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物的量，也同時(shí)減少?gòu)闹虚g產(chǎn)物解離出游離酶和底物的量。這種抑制作用稱為反競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用。定義反競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用的抑制劑僅與酶-底物復(fù)合物結(jié)合

第九十五頁(yè)，共一百三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二反應(yīng)模式E+SE+PES+IESI++ESESESIEP第九十六頁(yè)，共一百三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二特點(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(wú)抑制劑

?第九十七頁(yè)，共一百三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二反競(jìng)爭(zhēng)性抑制曲線第九十八頁(yè)，共一百三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二各種可逆性抑制作用的比較

第九十九頁(yè)，共一百三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二六、激活劑可加快酶促反應(yīng)速率定義使酶由無(wú)活性變?yōu)橛谢钚曰蚴姑富钚栽黾拥奈镔|(zhì)稱為激活劑(activator)。種類必需激活劑：酶活性不可缺.如:激酶中的Mg++非必需激活劑：有它酶活性可增加.如:Cl-對(duì)于唾液淀粉酶第一百頁(yè)，共一百三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二第四節(jié)

酶的調(diào)節(jié)

TheRegulationofEnzyme第一百零一頁(yè)，共一百三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二調(diào)節(jié)含量活性合成分解變構(gòu)調(diào)節(jié)化學(xué)修飾遲緩調(diào)節(jié)快速調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)方式調(diào)節(jié)對(duì)象：關(guān)鍵酶第一百零二頁(yè)，共一百三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二變構(gòu)效應(yīng)劑(allostericeffector)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)。（一）變構(gòu)酶通過(guò)變構(gòu)調(diào)節(jié)酶的活性一、調(diào)節(jié)酶實(shí)現(xiàn)對(duì)酶促反應(yīng)速率的快速調(diào)節(jié)第一百零三頁(yè)，共一百三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二別構(gòu)酶催化中心別構(gòu)中心可在同一亞基,也可不在同一亞基---結(jié)合S,將S轉(zhuǎn)化為P---結(jié)合別構(gòu)劑(效應(yīng)劑)如:ATP、AMP、S、P、小分子代謝物構(gòu)象改變構(gòu)象改變,功能改變效應(yīng)劑活性變構(gòu)激活活性變構(gòu)抑制第一百零四頁(yè)，共一百三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二變構(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(wú)變構(gòu)效應(yīng)劑

酶的變構(gòu)調(diào)節(jié)是體內(nèi)代謝途徑的重要快速調(diào)節(jié)方式之一。第一百零五頁(yè)，共一百三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二（二）酶的化學(xué)修飾調(diào)節(jié)是通過(guò)某些化學(xué)基團(tuán)與酶的共價(jià)結(jié)合與分離實(shí)現(xiàn)的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(guò)程稱為共價(jià)修飾。共價(jià)修飾(covalentmodification)第一百零六頁(yè)，共一百三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二磷酸化與脫磷酸化（最常見）乙?；兔撘阴；谆兔摷谆佘栈兔撓佘栈璖H與－S－S互變

常見類型酶的化學(xué)修飾是體內(nèi)快速調(diào)節(jié)的另一種重要方式。第一百零七頁(yè)，共一百三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二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-酶蛋白第一百零八頁(yè)，共一百三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二有些酶在細(xì)胞內(nèi)合成或初分泌時(shí)只是酶的無(wú)活性前體，此前體物質(zhì)稱為酶原。在一定條件下，酶原向有活性酶轉(zhuǎn)化的過(guò)程。（三）酶原的激活使無(wú)活性的酶原轉(zhuǎn)變成有催化活性的酶酶原(zymogen)酶原的激活第一百零九頁(yè)，共一百三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二酶原激活的機(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)短肽在特定條件下第一百一十頁(yè)，共一百三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二賴?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(guò)程第一百一十一頁(yè)，共一百三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二

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。第一百一十二頁(yè)，共一百三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二二、酶含量的調(diào)節(jié)包括對(duì)酶合成與分解速率的調(diào)節(jié)誘導(dǎo)作用(induction)

阻遏作用(repression)（一）酶蛋白合成可被誘導(dǎo)或阻遏第一百一十三頁(yè)，共一百三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二溶酶體蛋白酶降解途徑（不依賴ATP的降解途徑）非溶酶體蛋白酶降解途徑（又稱依賴ATP和泛素的降解途徑）（二）酶降解的調(diào)控與一般蛋白質(zhì)降解途徑相同

第一百一十四頁(yè)，共一百三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二第五節(jié)

酶的命名與分類

TheNamingandClassificationofEnzyme第一百一十五頁(yè)，共一百三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二一、酶可根據(jù)其催化的反應(yīng)類型予以分類氧化還原酶類(oxidoreductases)轉(zhuǎn)移酶類(transferases)水解酶類(hydrolases)裂解酶類(lyases)異構(gòu)酶類(isomerases)合成酶類(synthetases,ligases)根據(jù)酶反應(yīng)的類型，酶可分為六大類，其排序如下:第一百一十六頁(yè)，共一百三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二1.氧化還原酶類：主要是催化氫的轉(zhuǎn)移或電子傳遞的氧化還原反應(yīng)。A+BH2（H2O2，H2O）AH2+B（O2）2.轉(zhuǎn)移酶類：催化化合物中某些基團(tuán)的轉(zhuǎn)移。A·X+BA+B·X根據(jù)X分成8個(gè)亞類：轉(zhuǎn)移碳基、酮基或醛基、酰基、糖基、烴基、含氮基、含磷基和含硫基的酶。第一百一十七頁(yè)，共一百三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二4.裂解酶類：催化非水解性地除去基團(tuán)而形成雙鍵的反應(yīng)或逆反應(yīng)。CH3C=OCOOHC—C鍵CH3C=OH+CO2C—O鍵CH2COOHHO—CH—COOHHCCOOHHOOCCH+H2O3.水解酶類：催化加水分解作用。AB+H2OAOH+BH第一百一十八頁(yè)，共一百三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二5.異構(gòu)酶：催化各種異構(gòu)體之間的互變。AB常見的有消旋和變旋、醛酮異構(gòu)、順?lè)串悩?gòu)和變位酶類。6.合成酶類：催化有ATP參加的合成反應(yīng)。A+B+ATPA·B+ADP+Pi第一百一十九頁(yè)，共一百三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二二、每一種酶均有其系統(tǒng)名稱和推薦名稱系統(tǒng)名稱(systematicname)推薦名稱(recommendedname)第一百二十頁(yè)，共一百三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二酶的分類催化的化學(xué)反應(yīng)舉例系統(tǒng)名稱EC編號(hào)推薦名稱氧化還原酶類乙醛+NADH+H+乙醇：NAD+

氧化還原酶EC1.1.1.1乙醇脫氫酶轉(zhuǎn)移酶類草酰乙酸+L-谷氨酸L-天冬氨酸：-酮戊二酸氨基轉(zhuǎn)移酶EC2.6.1.1天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶水解酶類D-葡萄糖+H3PO4D-葡糖-6-磷酸水解酶EC3.1.3.9葡糖6-磷酸酶裂解酶類磷酸二羥丙酮+醛酮糖-1-磷酸裂解酶EC4.1.2.7醛縮酶異構(gòu)酶類D-果糖-6-磷酸D-葡糖-6-磷酸酮-醇異構(gòu)酶EC5.3.1.9磷酸果糖異構(gòu)酶連接酶類L-谷氨酰胺+ADP+磷酸L-谷氨酸：氨連接酶EC6.3.1.2谷氨酰胺合成酶一些酶的分類與命名第一百二十一頁(yè)，共一百三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二第六節(jié)

酶與醫(yī)學(xué)的關(guān)系

TheRelationofEnzymeandMedicine

第一百二十二頁(yè)，共一百三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二一、酶和疾病密切相關(guān)

（一）酶的質(zhì)、量與活性的異常均可引起某些疾病有些疾病的發(fā)病機(jī)理直接或間接和酶的異常或酶活性受到抑制相