酶的研究歷史59

第五講酶

第一節(jié)酶的研究歷史

第二節(jié)酶的概念及特點

第三節(jié)酶的分類和命名

第節(jié)酶的化學(xué)本質(zhì)

?第五節(jié)酶的結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系

第六節(jié)酶作用的專一性

?第七節(jié)酶的作用機制

?第八節(jié)酶促反應(yīng)動力學(xué)及影響因素

第一營酶的研究歷史

?酶的發(fā)現(xiàn)和提出：1897年，Buchner兄弟用

不含細(xì)胞的酵母汁成功實現(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，乂1(±a611$和1\1611±。11提出了酶促動力

學(xué)原理——米氏學(xué)說

?1926年，Sumner從刀豆種子中分離、純化得到

了腥酶結(jié)晶，首次證明酶是具有催化活性的蛋

白質(zhì)

?1928年,Cech對3膜蟲的研究中發(fā)現(xiàn)RNA具有

催化作用

V肥聆

第二藝酶的概念及特點

?1.酶（Enzyme）的概念

?2.酶的作用特點

-2.1酶和一般催化劑的共性

-2.2酶作為生物催化劑的特性（區(qū)別）

?2.2.1高效性

?2.2.2專一性

?2.2.3反應(yīng)條件溫和

?2.2.4酶易失活

?2.2.5酶活力可調(diào)節(jié)控制

?2.2.6酶的作用部位特殊

1.酶(Enzyme)的概念

■酶是一類具有催化功能的生物大分子，亦稱

為生物催化劑Biocatalysts

?絕大多數(shù)的酶都是蛋白質(zhì)

■酶催化的生物化學(xué)反應(yīng)，稱為酶促反應(yīng)

Enzymaticreactiono

■在酶的催化下發(fā)生化學(xué)變化的物質(zhì)，稱為底

物substrate

2酶的作用特點

2.1酶和一般催化劑的共性

■用量少而催化效率高；

■它能疆改變化學(xué)反應(yīng)的速度，但是不能改變

化學(xué)反應(yīng)平衡。酶本身在反應(yīng)前后也不發(fā)生

變化；

■酶能疆降低反應(yīng)的活化能，從而加速反應(yīng)的

進(jìn)彳亍

■只能催化熱力學(xué)允許進(jìn)行的反應(yīng)

V跚聆

2.2.1高效性

酶的催化作用可使反應(yīng)速度提高107-1013倍

酶比化學(xué)催化劑效率要高1。6—1012倍

1234

鐵用肝糜肝縻（煮）

2H2O2—2H2O+O21

2.2.2專一“生Specificity

酶的專一性Specificity又稱為特異性，是

指酶在催化生化反應(yīng)時對底物的選擇性，即

一種酶只能作用于某一類或某一種特定的物

質(zhì)。亦即酶只能催化某一類或某一種物質(zhì)發(fā)

生某一類化學(xué)反應(yīng)

例如：蛋白酶催化蛋白質(zhì)的水解；淀粉酶催化淀粉的水解；

核酸酶催化核酸的水解；脂酶催化脂類水解；但它們都可以

用酸堿進(jìn)行水解

V肥聆

2.2.3反應(yīng)條件溫和

?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20-40℃o

。高溫或其它苛刻的物理或化學(xué)條件，將引

起酶的失活。

2.2.4酶易失活

?：?酶的穩(wěn)定性差，凡能使蛋白質(zhì)變性的因素

如強酸、強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堿度。

v肥聆

22.5酶活力可調(diào)節(jié)控制

?:?如抑制劑調(diào)節(jié)、共價修飾調(diào)節(jié)、反饋調(diào)節(jié)、

酶原激活及激素控制等

一例如反饋調(diào)節(jié)

—-^條代謝途徑的終產(chǎn)物，有時可與該代謝途徑的

第一步反應(yīng)的酶相結(jié)合，結(jié)合的結(jié)果使這個酶活

性下降，從而使整條代謝途徑的反應(yīng)速度慢起來。

這種情況稱為“反饋抑制”o

-發(fā)生反饋抑制時，代謝終產(chǎn)物與酶結(jié)合日寸，是非

共價結(jié)合，是可逆的

Feedback

第一個蘸

（帝活咽U

ENZYMEACTIVE

(Highproduct(Lowptoduci

concentrabon)concentration)

（一）

IFeedback

wsite滁產(chǎn)物（倜節(jié)物）

第一個蘸修合點倜節(jié)+芯

（無洛觸）

Dtstonedactivesite

ENZYMEINACTIVE

(reactionstops)V肥聆

2.2.6酶的作用部位特殊

?細(xì)胞內(nèi)酶：在細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生，細(xì)胞內(nèi)催化。

例如氧化磷酸化酶和三酸酸循環(huán)酶系等

（線粒體）

?細(xì)胞夕卜酶：在細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生，細(xì)胞夕卜起作

用。例如消化道內(nèi)的各種消化酶

v肥聆

案三分酶的分類和命名

1.酶的分類：根據(jù)酶所催化的類型分六大類

T.1氧化還原酶類(oxidoreductases)

-1.2轉(zhuǎn)移酶類(transferases)

-1.3水解酶類(hydrolases)

T.4裂解酶類(lyases)

T.5異構(gòu)酶類(isomerases)

-1.6合成酶類(連接酶類.ligases)

?：?2.酶表

*3.酶的命名

-3.1系統(tǒng)命名

-3.2習(xí)慣命名V肥聆

1.1氧化還原酶類(oxidoreductases)

定義：指催化底物進(jìn)行氧化還原反應(yīng)的酶類

?：?通式：AH+B<上A+BH2

2乙

:獷叫FAD朝望5?尸

+FADH,

乙

CH2-COOHCH-COOH

延胡索酸

琥珀酸

V肥聆

1.2轉(zhuǎn)移酶類(transferases)

定義：指催化底物之間進(jìn)行某些基團(tuán)的轉(zhuǎn)移或

交換的酶類

通式：AR+B?=A+BR

丙氮酸a-U戊二唳丙峰谷氨微

<1職臉

1.3水解酶類(hydrolases)

*定義：指催化底物發(fā)生水解反應(yīng)的酶類

通式：

AB+H2O.?AOH+BH

?:?例如：蛋白酶；淀粉酶；脂酶等

1.4裂解酶類(lyases)

定義：指催化一個底物分解為兩個化合物或兩個

化合物合成為一個化合物的酶類

通式：AB?=A+B

COC^H

I一丙酮酸脫竣酶

00------------------------^CHO+C02

CH3CH3

裂合酶：催化由底物除去某個基團(tuán)而殘留雙鍵的反應(yīng)、或

通過逆反應(yīng)將某個基團(tuán)加到雙鍵上去的反應(yīng)的酶之總稱

<1強1監(jiān)

1.5異構(gòu)酶類(isomerases)

?定義：指催化各種同分異構(gòu)體之間相互轉(zhuǎn)化的

酶類

通式：A<B

6一磷酸一G6-磷酸一F

1.6合成酶類（連接酶類ligases）

?:?定義：指催化兩分子底物合成為一分子化合物,

同時還必須偶聯(lián)有ATP的磷酸鍵斷裂的酶類

?:?通式：A+B+ATP^=^=AB+ADP+Pi

COOHfOOH

丙酮酸竣化酶

C=0+C0C=0

乙?

CHoATPADP+Pi

oCH?

toOH

草酰乙酸

2.酶表

國際生物化學(xué)會酶學(xué)委員會(EnzymeCommsion)將酶分成以上六大類

?：?例1：ATP葡萄糖磷酸轉(zhuǎn)移酶

催化反應(yīng)：ATP+D一葡萄糖/ADP+D—葡萄糖-6-磷酸

它的分類數(shù)字是：EC.2.7.1.1

E.C代表按國際酶學(xué)委員會規(guī)定的命名

第1個數(shù)字(2)代表酶的大類名稱(轉(zhuǎn)移酶類)

第2個數(shù)字(7)代表亞類(磷酸轉(zhuǎn)移酶類)

第3個數(shù)字(1)代表亞業(yè)類(以羥基作為受體)

第4個數(shù)字(1)代表該酶在亞亞類中的排號(D葡萄糖作為磷酸

基的受體)

例2：乳酸脫氫酶

催化反應(yīng)：

COOHNADH+H+NAD+COOH

0=01一CH(OH)

CH3虱酸脫氫酶(2H3

丙酮酸乳酸

它的分類數(shù)字是：EC.1.1.1.27

E.C代表按國際酶學(xué)委員會規(guī)定的命名

第1個數(shù)字(1)代表酶的大類名稱(氧化脫氫酶類)

第2個數(shù)字(1)代表亞類(被氧化基團(tuán)為CHOH)

第3個數(shù)字(1)代表亞亞類(氫受體為NAD+)

第4個數(shù)字(27)代表該酶在變亞類中的排號(該酶在該亞亞類中的序號)

V肥聆

3.1系統(tǒng)命名法

國際酶學(xué)委員會規(guī)定了一套系統(tǒng)的命名法

名稱中包括：底物名稱和反應(yīng)類型

底物多個均需寫出，中間用“：”號分開

.：?反應(yīng)類型寫在底物后

底物之一是水時可省去水，但分號保留

-例如：催化草酸氧化的酶

?草酸：氧氧化酶

-例如：催化乙酰輔酶A水解的酶

?乙酰輔酶A：水水解酶

?乙酰輔酶A：水解酶

V肥聆

2.2習(xí)慣命名法

?：?一般采用底物加反應(yīng)類型而命名

?：?格式不像系統(tǒng)命名法那么拘謹(jǐn)

-例如：草酸氧化酶；乙酰輔酶A水解酶

?:?對水解酶類，只要底物名稱即可

-例如：蛋白酶；脂酶；

。有時為了區(qū)別同一類型的酶，在底物名稱

前冠以酶的來源

一例如：胃蛋白酶；胰蛋白酶；

第四節(jié)酶的化學(xué)本質(zhì)

酶是具有催化活性的蛋白質(zhì)

（單純蛋白質(zhì)酶類

據(jù)酶分子

組成分類（酶蛋白質(zhì)

I結(jié)合蛋白質(zhì)酶類］j金屬離子

、輔助因子V金屬有機物

小分子有機物

（單體酶

據(jù)酶蛋白

結(jié)構(gòu)特征寡聚酶

分類多酶復(fù)合體

?:?單純蛋白質(zhì)酶(simpleenzyme):

一是基本組成單位僅為氨基酸的一類酶。它的催

化活性僅僅決定于它的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)。

?:?結(jié)合蛋白質(zhì)酶(conjugatedenzyme):

一除蛋白質(zhì)部分(酶蛋白apoenzyme)外，還需要非

蛋白質(zhì)的物質(zhì)(即所渭酶的輔助因子

cofactors),兩者結(jié)合成的復(fù)合物稱作全酶

(holoenzyme)

-酶蛋白決定酶的專一性和高效性

-輔助因子傳遞電子和基團(tuán)

?輔助因子

—輔酶：與酶蛋白松弛結(jié)合的輔助因子

-輔基：與酶蛋白結(jié)合緊密的輔助因子

-之間無明顯界限

?輔助因子與酶蛋白的關(guān)系

-一種酶蛋白只能與一種輔助因子結(jié)合，才能表現(xiàn)為

有活性的全酶

-一種輔助因子可以與不同的酶蛋白結(jié)合，組成不同

專一性的全酶，催化不同底物的相同類型的反應(yīng)

-例如：琥珀酸脫氫酶+FAD;乳酸脫氫酶+NAD;乙醇

州I氫酶+NAD

10牛胰

核糖核酸酶

(RNase)

單純蛋白質(zhì)酶

V肥聆

薇塞肽瑜

.二秋秸構(gòu)和秸構(gòu)域)

r黃色圓球是ZM+)

結(jié)合蛋白質(zhì)酶

裝基肽酶以二價鋅

離子CZn2+J為輔

肋因子

.：?單體酶—monomericenzyme:

—般由一條肽鏈組成，如溶菌酶、胰蛋白酶、木瓜蛋白

酶等。

一但有的單體酶有多條肽鏈組成，如胰凝乳蛋白酶由3條

肽鏈，鏈間由二硫鍵相連構(gòu)成一個共價整體。

寡聚酶—oligomericenzyme:

一由2個或2個以上亞基組成，亞基間以次級鍵締合，如3-

磷酸甘油醛脫氫酶、乳酸脫氫酶、丙酮酸激酶等。

多酶體系-multienzymesystem:

一由幾種酶靠非共價鍵彼此嵌合而成。

一主要指結(jié)構(gòu)化的多酶復(fù)合體如丙酮酸脫氫酶系、脂肪酸

合成酶復(fù)合體等。

一有利于一系列反應(yīng)的進(jìn)行

詢

北

曲

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幫周

此腐

熠賑

默4

s

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格y—曲

、小—

幽fr型l強—

fr興

護(hù)理股—H

而

I嗎

時？?

I

—Z??

缺—s中

?

o

V

1.1活性中心

定義:

一酶分子中直接與底物結(jié)合，并和酶催化作用直接有關(guān)的

區(qū)域叫酶的活性中心(activecenter)或活性部位

(activesite)

其上基團(tuán)分為

一結(jié)合基團(tuán)：宜接與底物結(jié)合，決定酶的專一性

一催化基團(tuán)：參與催化反應(yīng)，決定酶所催化反應(yīng)的性質(zhì)

-有些基團(tuán)同時具有以上兩種功能

分布：

一活性中心基團(tuán)在一級結(jié)構(gòu)上相距甚遠(yuǎn)，但由于多肽鏈的

盤旋折疊，在空間結(jié)構(gòu)上往往相距很近，形成有一定空

間結(jié)構(gòu)的區(qū)域

一多分布于分子表面，呈裂縫狀

Enzyme-substrate

complex

底粉臺&傍金本峰的底瞬傳?中方

竣肽酶活性中心示意圖

?為5248

0為4購145

?為Gill270

?為底物

<1跚臉

1.2必需基團(tuán)

?：.定義：

一酶分子中某些基團(tuán)若經(jīng)化學(xué)修飾后（氧化、烷

化、酰化、還原等）使其結(jié)構(gòu)改變，則酶分子

喪失活性，這些基團(tuán)為酶的必需基團(tuán)

?:?作用：

-必需基團(tuán)參與構(gòu)成酶的活性中心和維持酶的特

定構(gòu)象

活性中心與必需基團(tuán)關(guān)系

一活性部位的基團(tuán)都是必需基團(tuán)

-必需基團(tuán)包括活性中心基團(tuán)和其夕卜的對維持酶

活性空間構(gòu)象所必需的一些基團(tuán)

2.酶原的激活

?2.1酶原（zymogen）：在體內(nèi)處于無活性狀態(tài)的酶

前身物

?2.2酶原激活：酶原在一定條件下被修飾轉(zhuǎn)變成有

活性的酶的過程

?實質(zhì)：是酶的活性中心形成或暴露的過程

酶原激活實例

?實例1:胰蛋白酶原的激活過程

胰細(xì)胞分泌胰蛋白酶原一進(jìn)入小腸腸激酶或,自N端水

胰蛋白酶

解下6肽片斷一構(gòu)象改變形成活性中心一胰蛋白酶

?實例2：胃蛋白酶原的激活

胃粘膜細(xì)胞分泌胃蛋白酶原自N端切下幾個多

肽段一構(gòu)象發(fā)生改變，形成活性中心一胃蛋白酶

?切下的幾個多肽段中最長的一個，在pH高時可與胃蛋白

酶結(jié)合，使酶失去活性，在pH1—2時易與酶分離，使酶

具活性

酶原激活的怠義

?可使分泌酶原的細(xì)胞不被水解傷害

?可以通過控制酶原一酶的過程來對生物的

代謝過程進(jìn)行調(diào)控

v肥聆

8,夠的5種今各形蟻——同工酶

概念：存在于同一種屬或不同種屬，同一個體的

不同組織或同一組織、同一細(xì)胞，具有不同分子形

式（分子組成或結(jié)構(gòu)不同）但卻能催化相同的化學(xué)反應(yīng)

的一組酶，稱之為同工酶（isoenzyme）

實例：乳酸脫氫酶（LDH）

2種亞基類型（M和H）可以配置成5種4聚體；

都催化乳酸脫氫形成丙酮酸，輔酶都為NAD

乳酸脫氫酶同工酶形成示意圖

結(jié)構(gòu)基因III:I□乳酸脫氫酶同

工酶電泳圖譜

M”FL

不同組織中LDH同工酶的電泳圖譜

LDHKHD■■

LDH2(H3M)--

LDH3(H2M2)

LDH4(HM3)

LDH5(M4)-----------------BHi——?原點

心肌腎肝骨骼肌血清J

<1跚臉

4.酶的別構(gòu)(變構(gòu))效應(yīng)

?概念：有些酶分子表面除了具有活性中心外，還存在被稱

為調(diào)節(jié)位點(或變構(gòu)位點)的調(diào)節(jié)物特異結(jié)合位點，調(diào)節(jié)物

結(jié)合到調(diào)節(jié)位點上引起酶的構(gòu)象發(fā)生變化，導(dǎo)致酶的活性提

高或下降，這種現(xiàn)象稱為別構(gòu)效應(yīng)(allostericeffect),具有

上述特點的酶稱別構(gòu)酶(allostericenzyme)。

?實例：天冬氨酸轉(zhuǎn)氨甲酰酶

(anspartatetranscarbamoylase,ATCase)

酶的別構(gòu)（變構(gòu)）效應(yīng)示意圖

ATCase的結(jié)構(gòu)及其催化鏈的別構(gòu)作用

ATP（正效應(yīng)劑）

CTP（負(fù)效應(yīng)劑）

無催化活性構(gòu)象（T-型）有催化活性構(gòu)象（R-

第六藝酶作用的專一性

1.定義：

酶專一性表現(xiàn)在一種酶只能：

-作用于一種或一類結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)

-使其進(jìn)行一定的化學(xué)反應(yīng)

-產(chǎn)生一定的產(chǎn)物

2.酶專一性類型

1結(jié)構(gòu)專一性

概念：酶對所催化的分子（底物，Substrate）化

學(xué)結(jié)構(gòu)的特殊要求和選擇

類別：相對專一性和絕對專一性

2立體異構(gòu)專一性

概念：酶只能催化一種立體異構(gòu)體發(fā)生某種化學(xué)

反應(yīng)，而對另外立體異構(gòu)體無作用

類別：旋光異構(gòu)專一性和幾何異構(gòu)專一性

絕對專一性和相對專一性

■相對專一性：酶對底物的化學(xué)結(jié)構(gòu)要求比較低，它們

能作用于一類化合物或一種化學(xué)鍵。

1）鍵專一性：有的酶只作用于一定的鍵，而對

鍵兩端的基團(tuán)并無嚴(yán)格要求。

2）基團(tuán)專一性：除要求作用于一定的鍵以外，

對鍵兩端的其中一個基團(tuán)要求嚴(yán)格，對另一個基團(tuán)則

要求不嚴(yán)格

?絕對專一性：有的酶對底物的化學(xué)結(jié)構(gòu)要求非常嚴(yán)格,

只作用于一種底物，不作用于其它任何物質(zhì)。

鍵專一性舉例：酯酶，水解任何醇與酸形成的酯（鍵）

O

Rrto-R2+H2Q?t_RiCOOH+R20H

基團(tuán)專一性舉例：a—G糖甘酶，要求a—G糖昔鍵和

a-GJ

*QH胃QH

/.\a-G糖普酶+ROH

ORH2°

絕八JYi/u?月尿酶，/、口匕I比企水解，對尿素

的衍生物無作用

o

H2N-C-NH2+H2O>2NH2+CO2v強IN.

旋光異構(gòu)專一性和幾何異構(gòu)專一性

旋光異構(gòu)專一性舉例：L-AA氧化酶，只能催化L-

AA氧化，而對D-AA無作用

L—AA+H^O+Oz<------一。一酉同酸+NH3+H202

幾何異構(gòu)專一性舉例：延胡索酸水化酶

延胡索酸------------蘋果酸

（反式）

順-丁烯二酸x——>

第七節(jié)酶的作用機制

?1.酶的催化作用與分子活化能

?2.中間產(chǎn)物學(xué)說

?3.酶的專~"性學(xué)說

-3.1鎖鑰學(xué)說

-3.2誘導(dǎo)契合學(xué)說

V肥聆

1.酶的催化作用與分子活化能

?1.1務(wù)力觀:

-又稱能壘，即分子必需達(dá)到某一能量限

度才能成為活化分子，才能在碰撞中發(fā)生

反應(yīng)，這一能量限度稱能閾

一系統(tǒng)中達(dá)到活化態(tài)的分子（即活化分子）

越多,則反應(yīng)速度越快

活化能

E?1.2

(activationenergy)

在一定溫度下一摩爾

底物全部進(jìn)入活化態(tài)

所需要的自由能，單

位是KJ/mol.

1.3人為使分子達(dá)到能閾進(jìn)行反應(yīng)的途徑

一加熱或光照：使體系分子獲得能量達(dá)到能閾，即獲得活

化身邑

一加催化劑：降低反應(yīng)能閾，即降低活化能，使達(dá)到能閾

的分子增多

1.4酶的作用——降低活化能

實例：為。2的分解2H2。2一2H2。+。2

一無催化劑時活化能為75.24KJ/mol;

-粕為催化劑時48.9KJ/mol;

-4。2酶為催化劑8.36KJ/mol

Without

峰的催化機理是律假活化怩

2.酶催化的中間產(chǎn)物理論

E+S（一jES—P+E

內(nèi)容：酶（E）與底

物（S）結(jié)合生成不穩(wěn)定

能

的中間物（ES）,再分量

水

解成產(chǎn)物（P）并釋放平

出酶，使反應(yīng)沿一個低

活化能的途徑進(jìn)行，降

低反應(yīng)所需活化能，所

以能加快反應(yīng)速度。

；冬r、、v4小

反應(yīng)過程

許多實驗事實證明了E-S復(fù)合物的存在

酶作用高效率的機制

首先需要酶與底物的專一結(jié)合

?然后，酶蛋白分子以各種方式，作用于

底物分子，使底物分子活化起來。

使欣物誨物

加）

使底物臺3

產(chǎn)幺或力

(b)

使宸物今I刪簿

電點變化

3.1鎖鑰學(xué)說(lockandkey)

?或稱模板學(xué)力t(temolate)

-提出：1894年EmilFischer

一內(nèi)容：整個酶分子的天然構(gòu)

象是具有剛性結(jié)構(gòu)的，酶表

面具有特定的形狀。酶與底

物的結(jié)合如同一把鑰匙對一

把鎖一樣。

一矛盾：酶的多底物現(xiàn)象、酶

對正反方向的催化、相對專

Enzyme

一性

3.2誘導(dǎo)契合學(xué)說(inducedfit)

提出：1958年D.Koshland

內(nèi)容：酶的活性中心在結(jié)構(gòu)上具柔性，底物接近活

性中心時，可誘導(dǎo)酶蛋白構(gòu)象發(fā)生變化，這樣就

使酶活性中心有關(guān)基團(tuán)正確排列和定向，使之與

底物成互補形狀有機的結(jié)合而催化反應(yīng)進(jìn)行

在酶反應(yīng)過程中，酶活性中心構(gòu)象的變化是可逆

的。即酶與底物結(jié)合時，產(chǎn)生一種誘導(dǎo)構(gòu)象，反

應(yīng)結(jié)束時，產(chǎn)物從酶表面脫落，酶又恢復(fù)其原來

的構(gòu)象

>

EScomplex

cm舲

酶專一性的“誘導(dǎo)契合學(xué)說

第八節(jié)影響酶促反應(yīng)速度的因素

（酶促反應(yīng)動力學(xué)）

1.酶促反應(yīng)速度的測定與酶的活力單位

2.影響酶反應(yīng)速度的因素

1.酶促反應(yīng)速度的測定與酶的活力單位

1.1酶促反應(yīng)速度的測定初速度的概念

1.2酶活力

檢測酶含量及存在，很難直接用酶的“量”（質(zhì)量、體積、

濃度）來表示，而常用酶催化某一特定反應(yīng)的能力來表示酶量,

即用酶的活力表示?

酶催化一定化學(xué)反應(yīng)的能力稱酶活力，酶活力通常以最適條

件下酶所催化的化學(xué)反應(yīng)的速度來確定。

1.3酶活力的表示方法

<1O>

1.1酶促反應(yīng)初速度的概念

[P]

■反應(yīng)速度：用單位時間內(nèi)、單

產(chǎn)

物位體積中底物(S)的減少量或產(chǎn)

濃

物(P)的增加量來表示。單位：

度

濃度/單位時間

■引起酶反應(yīng)速度降低的原因:

底物濃度的降低；酶的部分失

活；產(chǎn)物對酶的抑制；產(chǎn)物增

；斜率=[P]/1=V初速度

加引起的逆反應(yīng)速度的增加

時間?研究酶反應(yīng)速度以酶促反應(yīng)的

初速度(initialspeed)為準(zhǔn)

酶反應(yīng)速度曲線

<1跚臉

酶活力測定方法

終點法：酶反應(yīng)進(jìn)行到一定時間后終止其反應(yīng)，

再用化學(xué)或物理方法測定產(chǎn)物或反應(yīng)物量的變化。

動力學(xué)法:連續(xù)測定反應(yīng)過程中產(chǎn)物'底物或輔酶

的變化量，直接測定出酶反應(yīng)的初速度。

<1疆監(jiān)

酶的活力單位：

T961年，提出用“國際單位”(IU)表示酶活力

-1個酶活力單位，是指在最適條件下(25℃,最適底物濃

度和最適pH),1分鐘內(nèi)能轉(zhuǎn)化1微摩爾底物的酶量

lIU=|Limol/min

一新的酶活力國際單位(Kat):1972年提出，最適條件下，

每秒鐘能催化Imol底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物所需的酶量，定為

lKat=lmol/s所以：IKat=60X1061U

一習(xí)慣用法(U):每小時催化1克底物所需的酶量

酶的比活力:

一每毫克酶蛋白所具有的酶活力單位數(shù)

一用U/mg蛋白；IU/mg蛋白；Kat/mg蛋白表示

一實質(zhì)表示單位蛋白質(zhì)的催化能力

酶活力的表示方法

活力單位(activeunit)一量度酶催化能力大小

習(xí)慣單位(U):g/小時

國際單位(IU)：IpmoL變化量/分鐘

Katai(Kat)：ImoL變化量/秒

比活力(specificactivity)—量度酶純度

比活力二總活力單位/總蛋白mg數(shù)

=U(或IU或Kat)/mg蛋白

2.影響酶反應(yīng)速度的因素

2.1酶濃度

當(dāng)S足夠過量，其它條件（t,pH等）固定，且無不利酶發(fā)揮作用的因素時,

v=k[E]

2.2底物濃度

2.3_pH（最適pH的概念）

2?4溫度（最適溫度的概念）

2.5激活劑

2?6抑制劑

2.2底物濃度對酶反應(yīng)速度的影響

2.2.1酶反應(yīng)速度與底物濃度的關(guān)系曲線

(Michaelis—Menten曲線)

2.2.2米氏方程的提出及推導(dǎo)

2.2.3米氏常數(shù)的意義

2.2.4米氏常數(shù)的測定

^max■在俅底物濃度時，反

應(yīng)速度與底物濃度成正

比，表現(xiàn)為一級反應(yīng)特

征;v=k[S]

■當(dāng)?shù)孜餄舛容^高時[S]

增力口,反應(yīng)速度v增加，

但增加幅度較小

Substrateconcentration[S]

■當(dāng)?shù)孜餄舛冗_(dá)到一定

酶反應(yīng)速度與底物濃度的關(guān)系曲線

（條件:[E];pH;t等條件固定不變）值，反應(yīng)速度達(dá)到最大

值（Hnax）,此時再增

原因:中間產(chǎn)物學(xué)說解釋加底物濃度，反應(yīng)速度

E+S^=^ES—E+P不再增加，表現(xiàn)為零級

反應(yīng)。v=Hnax

<1刪，

酶促反應(yīng)的米氏方程及Km

左1心

E+---------->ES一P+E

k_i

k+k

11

米氏常數(shù)：Km=—---------

?[S]

米氏方程:v=

K+[S]

mL」

推導(dǎo)原則:從酶被底物飽和的現(xiàn)象出發(fā)，按照

“穩(wěn)態(tài)平衡”假說的設(shè)想進(jìn)行推導(dǎo)。

米氏方程討論

.：?當(dāng)?shù)孜餄舛容^低時，有[S]<<Km,代入米氏方程

則有v二Vmax/Kni[S],即反應(yīng)速度與底物濃度呈

正比，符合一級反應(yīng)

當(dāng)?shù)孜餄舛群芨邥r，有[S]>〉Km,代入米氏方程

則有v二Vmax,即反應(yīng)速度與底物濃度無關(guān)，符合

零級反應(yīng)

當(dāng)[S]=Km時，v=Vmax/2

<1跚舲

S+EES——P+E

[s][￡r]-[ES]~'囪]

[ES]生成速度：匕=尾(邑]-因財,[ES]分解速度：％=左_」￡5]+右回]

當(dāng)酶反應(yīng)體系處于恒態(tài)時：V[=v

米2

“i「「「i「1「1、[EJ[5]-[ES][5]k.+k,

氏即Hn：一回])⑸=加回]+公回]T—―-----=—~~~一

[ES]kx

方k-L

令：-----=Km則：Km[ES]+[ES][5]=[Et][5]

kx'''

程[瑪][s]

經(jīng)整理得：回]=；，”」(1)

的K〃7+QJ

V

推由于酶促反應(yīng)速度由[ES]決定，即v=k\ES]，所以[庚]=-Q)

導(dǎo)k2

將(2)代入(1)得：—=>3_="此吧(3)

k2K,”+[S]Km+[S]

當(dāng)[Et]=[ES]時,v=V所以V=k[E](4)

tnm2t

將(4)代入(3),則:V肥聆

2.2.3米氏常數(shù)的意義

?當(dāng)v=Vmax/2時，Km=[S]（Km的單位為濃度單位），即

米氏常數(shù)是反應(yīng)速度為最大值的一半時的底物濃度。

*是酶在一定條件下的特征物理常數(shù)，通過測定Km的

數(shù)值，可鑒別酶。

*可近似表示酶和底物親合力，Km愈小，E對S的親合

力愈大，Km愈大，E對S的親合力愈小。

*在已知Km的情況下，應(yīng)用米氏方程可計算任意網(wǎng)時的

v,或任何v下的⑶。（用Km的倍數(shù)表示）

練習(xí)題：已知某酶的Km值為0.05mol.L-i,要使此酶所催化的反

應(yīng)速度達(dá)到最大反應(yīng)速度的80%時底物的濃度應(yīng)為多少？

2.2.4米氏常數(shù)的測定

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。

例：雙倒數(shù)作圖法(Lineweaver-Burk法)

米氏方程的雙倒數(shù)形式：

1Km11

—=---.—+---

vVmax[S]Vmax

酶動力學(xué)的雙倒數(shù)圖線

01/⑶<1跚聆

2.3pH對酶反應(yīng)速度的影響

?在一定的pH下，酶具有最大

的催化活性,通常稱此pH為

最適pH(optimumpH)

■a.過酸或過堿影響酶蛋

白的構(gòu)象，使酶變性失活。

■b.影響酶分子中某些基

團(tuán)的解離狀態(tài)(活性中

心的基團(tuán)或維持構(gòu)象的

一些基團(tuán))

■c.影響底物分子的解離

狀態(tài)

?不同酶最適pH不同

?一般在6-8

動物多在6.5~8.0

?植物多在4.5-6.5

?也有許多酶的pH偏酸

或偏堿，例如：胃蛋白

酶1.9;肝臟中的Arg酶

9.0-9.7

閉<1O>

2.4溫度與酶反應(yīng)速度的關(guān)系

?大多數(shù)酶都有一個最適溫度。

在最適溫度(optimum

temperature)條件下，反應(yīng)速度

最大。

?在達(dá)到最適溫度以前，反應(yīng)速

度隨溫度升高而加快

?另一方面，溫度升高，酶的高級

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.

0I,i*i?i■i?i?i?i■k

?酶的最適溫度不是一個固定不102030405060708090

_0

變的常數(shù)TernperatureC

?酶對溫度的耐受力與其存在狀

態(tài)有關(guān)

2.5激活劑對酶作用的影響

定義:凡是能提高酶活性的物質(zhì)，稱為酶的激活劑(activator)

類別

金屬離子:K+、Na+、Mg2+、Cu2+Mn2+Zn2+Se3+>Co2+>Fe2+

陰離子：Ch、Br

有機分子還原劑：抗壞血酸、半胱氨酸、谷胱甘肽

金屬螯合劑：EDTA

大分子物質(zhì):具活性的蛋白質(zhì)等，例如激活酶原的物質(zhì)

2.6抑制劑對酶作用的影響

■抑制作用(inhibition):

■凡能與酶的必需基團(tuán)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使酶的活性

降低或喪失，但并不引起酶蛋白變性的作用

■抑制劑(inhibitor):

■能夠引起抑制作用的化合物(抑制劑不同于變性

劑)；

■用I表示

■抑制劑應(yīng)用：研制殺蟲劑、藥物

研究酶的作用機理，確定代謝途徑

抑制作用的類型

不可逆抑制作用非專一性不可逆抑制劑

(irreversibleinhibition)專一^性不可逆抑制劑

可逆抑制作用競爭性抑制劑

(reversibleinhibition)非競爭性抑制劑

不可逆抑制作用

?定義:

一抑制劑與酶蛋白中的必需基團(tuán)以共價形式結(jié)合,

引起酶的永久性失活，不能用透析或超濾等物理

方法除去抑制劑而恢復(fù)酶活性

?例如: