酶药本、中医和全科11级

《酶药本、中医和全科11级》由会员分享，可在线阅读，更多相关《酶药本、中医和全科11级（152页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、第第 三三 章章酶酶Enzyme生物化学于分子生物学教研室生物化学于分子生物学教研室生物化学于分子生物学教研室生物化学于分子生物学教研室20122012年年年年0909月月月月1919日日日日前前 言言IntraductionIntraduction一、酶的研究历史一、酶的研究历史二、酶的概念二、酶的概念三、酶的重要性三、酶的重要性主主 要要 内内 容容一、酶的研究历史一、酶的研究历史v 19世纪世纪 60年代年代 ，L. Pasteur提出发酵是酵母提出发酵是酵母细胞活动结果的细胞活动结果的“活力论活力论”；v 1878年，年， Khne: 提出提出“Enzyme”名词，名词，来源希腊文，意

2、为来源希腊文，意为 “在酵母中在酵母中”；v 1897年，年， E. Bchner成功用酵母提取液实现成功用酵母提取液实现发酵，获得了发酵，获得了1907年的诺贝尔化学奖。年的诺贝尔化学奖。 （一）酶的发现（一）酶的发现发酵机制的探讨：发酵机制的探讨：（二）酶的化学本质（二）酶的化学本质一类特殊蛋白质：一类特殊蛋白质：（三）酶促动力学的研究（三）酶促动力学的研究（四）酶概念的突破（四）酶概念的突破核酶的发现核酶的发现for his biochemical researches and his discovery of cell-free fermentation. 1907 1907 The

3、Noble Prize in chemistryThe Noble Prize in chemistryEduard BchnerEduard BchnerGermanyGermany(1860(18601917)1917)（二）酶的化学本质（二）酶的化学本质一类特殊蛋白质：一类特殊蛋白质：v 1926年年 J. B. Summer：首次从刀豆中提取：首次从刀豆中提取得到脲酶结晶，并证明其化学本质是得到脲酶结晶，并证明其化学本质是蛋白质蛋白质，1946年的诺贝尔化学奖。年的诺贝尔化学奖。for his discovery that enzymes can be crystallized.194

4、6 1946 The Noble Prize in chemistryThe Noble Prize in chemistryJ. B. Summer USA, 1887 - 1955（三）酶促动力学的研究（三）酶促动力学的研究 60年代初年代初 邹承鲁邹承鲁 ，提出酶蛋白必需基团，提出酶蛋白必需基团的化学修饰和活性丧失的定量关系公式和确定的化学修饰和活性丧失的定量关系公式和确定必需基团数的方法，分别被称为必需基团数的方法，分别被称为 “ 邹氏公式邹氏公式 ”、“ 邹氏作图法邹氏作图法 ”。 还提出了酶活性部位的还提出了酶活性部位的 “柔性学说柔性学说”。1923200619232006 在在

5、V. Henri (1902年年) 和和 P. L. Srensen (1909年年) 研究的基础研究的基础 上，于上，于 1913年年 L. Michaelis(德德 国国) 和和 M. L. Menten (加拿大加拿大) 提出酶促反应动力学方程式，即米氏方程提出酶促反应动力学方程式，即米氏方程 (学说学说)；MichaelisMichaelis1875194918751949MentenMenten1879196018791960v 1982年，年，Thomas Cech从四膜虫发现从四膜虫发现 rRNA 的自的自身催化作用，并提出了核酶（身催化作用，并提出了核酶（ribozyme）的概

6、念。）的概念。（四）酶概念的突破（四）酶概念的突破核酶（核酶（ribozyme）的发现）的发现四四膜膜虫虫“for his discovery of catalytic RNA .19891989The Noble Prize in chemistryThe Noble Prize in chemistryThomas CechUSA二、酶的概念二、酶的概念 酶（传统概念）酶（传统概念）酶（传统概念）酶（传统概念）是由活细胞合成的，对其是由活细胞合成的，对其是由活细胞合成的，对其是由活细胞合成的，对其特异底物（特异底物（特异底物（特异底物（substratesubstrate）起高效催化作用的

7、）起高效催化作用的）起高效催化作用的）起高效催化作用的蛋白蛋白蛋白蛋白质质质质。酶与疾病酶与疾病 蚕豆病、白化病蚕豆病、白化病酶与诊断酶与诊断 肝炎（肝炎（GTP）、）、心肌病（心肌病（LDH）酶与治疗酶与治疗 尿激酶、链激酶、胃蛋白酶尿激酶、链激酶、胃蛋白酶三、酶的重要性三、酶的重要性或核糖核酸或核糖核酸或核糖核酸或核糖核酸。现代概念现代概念现代概念现代概念 本本本本章章章章知知知知识识识识点点点点框框框框架架架架酶的分子组成与结构酶的分子组成与结构酶分子的功能与机制酶分子的功能与机制酶的分酶的分子组成子组成酶的活酶的活性中心性中心分类：分类：单体酶单体酶寡聚酶寡聚酶多酶复合物多酶复合物多功

8、能酶多功能酶单单纯纯酶酶结结合合酶酶辅辅酶酶辅辅基基必需基团必需基团结结合合基基团团催催化化基基团团酶酶反反应应特特点点酶酶反反应应机机理理酶酶反反应应动动力力学学酶原与酶原的激活酶原与酶原的激活变构调节变构调节共价修饰调节共价修饰调节酶的酶的调节调节酶酶活活性性调调节节酶酶量量调调节节酶的命名与分类酶的命名与分类酶与医学的关系酶与医学的关系 想象力比知识更重要，想象力比知识更重要， 因为知识是有限的，而想象因为知识是有限的，而想象 力概括着世界的一切，推动力概括着世界的一切，推动着进步，并且是知识进化的源泉。着进步，并且是知识进化的源泉。 严格地说，想象力是科学研严格地说，想象力是科学研究中

9、的实在因素。究中的实在因素。Albert Einstein Albert Einstein 深深 刻刻 启启 示示学习思维学习思维 善于思维善于思维 养成思维的习惯养成思维的习惯重重 要要 理理 念念概念清晰概念清晰 联系前后联系前后 分析比较分析比较 综合归纳综合归纳学学 习习 方方 法法第第 一一 节节 酶的分子结构与功能酶的分子结构与功能（ The Molecular Structure and Function of Enzyme）一、酶的分子组成（辅助因子）一、酶的分子组成（辅助因子）一、酶的分子组成（辅助因子）一、酶的分子组成（辅助因子）二、酶的活性中心（催化功能部位）二、酶的活性

10、中心（催化功能部位）二、酶的活性中心（催化功能部位）二、酶的活性中心（催化功能部位）三、同工酶（功能相同，结构不同一组酶）三、同工酶（功能相同，结构不同一组酶）三、同工酶（功能相同，结构不同一组酶）三、同工酶（功能相同，结构不同一组酶）主主 要要 内内 容容重要的概念：重要的概念：v 单体酶单体酶（monomeric enzyme） 仅具有三级结构（一条多肽链构成）仅具有三级结构（一条多肽链构成）v 寡聚酶寡聚酶（oligomeric enzyme）多个相同或不同亚基以非共价键连接多个相同或不同亚基以非共价键连接v 多酶体系多酶体系（ multienzyme system ）几种不同功能的酶彼

11、此聚合成复合体几种不同功能的酶彼此聚合成复合体v 多多功能酶功能酶（multifunctional enzyme ） 或串联酶或串联酶（tandem enzyme）多种不同催化功能存在于一条多肽链中多种不同催化功能存在于一条多肽链中一、酶的分子组成一、酶的分子组成 常含有辅助因子常含有辅助因子p 单纯酶单纯酶（simple enzyme）：）： 仅由氨基酸残基构成的酶仅由氨基酸残基构成的酶p 结合酶结合酶（conjugated enzyme): 由蛋白质（酶蛋白）和非蛋由蛋白质（酶蛋白）和非蛋白质（辅助因子）两部分组成白质（辅助因子）两部分组成酶蛋白（酶蛋白（apoenzyme）：）： 决定反

12、应特异性决定反应特异性辅助因子（辅助因子（cofactor）：）： 决定反应种类与性质决定反应种类与性质全全 酶酶（holo-enzyme）（一）结合酶的分子组成（一）结合酶的分子组成（二）辅助因子（二）辅助因子（三）金属酶和金属激活酶（三）金属酶和金属激活酶 u 辅助因子组成：辅助因子组成：金属离子金属离子 K+、Na+、Mg2+、Cu2+ （ Cu+）、 Zu2+、Fe2+（Fe3+）等）等 小分子有机物小分子有机物 NAD+、FAD、TPP等等 （二）辅助因子（二）辅助因子Mo6+ 黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化酶Fe3+/Fe2+ 细胞色素酶、过氧化氢酶类、过氧化物类细胞色素酶、过氧化氢酶类、

13、过氧化物类Cu2+/Cu+ 细胞色素氧化酶、细胞色素氧化酶、酪酪氨酸酶氨酸酶Zn2+ 碳酸酐酶、碳酸酐酶、羧肽酶羧肽酶Mg2+ 各种激酶类、核酸酶各种激酶类、核酸酶Mn2+ 精氨酸酶、超氧化物歧化酶精氨酸酶、超氧化物歧化酶Na+ 质膜质膜 ATP 酶酶 (也需也需K+和和Mg2+)K+ 丙酮酸激酶丙酮酸激酶 (也需也需Mg2+和和Mn2+ ) 金属离子为辅助因子的某些酶金属离子为辅助因子的某些酶金属离子金属离子 酶酶小分子有机物小分子有机物为辅助因子的某些酶为辅助因子的某些酶NADNAD+ + 乳酸脱氢酶（乳酸脱氢酶（乳酸脱氢酶（乳酸脱氢酶（LDHLDH） VitPPVitPP 苹果酸脱氢酶苹

14、果酸脱氢酶苹果酸脱氢酶苹果酸脱氢酶 VitPPVitPPFAD FAD 琥珀酸脱氢酶琥珀酸脱氢酶琥珀酸脱氢酶琥珀酸脱氢酶 VitBVitB2 2 - -磷酸甘油脱氢酶（线粒体）磷酸甘油脱氢酶（线粒体）磷酸甘油脱氢酶（线粒体）磷酸甘油脱氢酶（线粒体） VitBVitB2 2TPP TPP 丙酮酸脱氢酶（系）丙酮酸脱氢酶（系）丙酮酸脱氢酶（系）丙酮酸脱氢酶（系） VitBVitB2 2小分子有机物小分子有机物小分子有机物小分子有机物 酶酶酶酶 含有维生素含有维生素含有维生素含有维生素u 金属酶和金属激活酶：金属酶和金属激活酶： 金属离子与酶紧密结合，提取中不易丢失。金属离子与酶紧密结合，提取中不易

15、丢失。如：羧肽酶（如：羧肽酶（Zn2+）和黄嘌呤氧化酶（）和黄嘌呤氧化酶（ Mo+6 ） 金属离子是酶活性所必需，但不与酶蛋金属离子是酶活性所必需，但不与酶蛋白直接结合，却通过底物相连接。如：各种白直接结合，却通过底物相连接。如：各种激酶和核酸酶（激酶和核酸酶（Mg2+）金属激活酶（金属激活酶（metal activated metal activated enzymeenzyme）金属酶（金属酶（metallenzymemetallenzyme）u 辅助因子的重要作用：辅助因子的重要作用： 参与酶的催化过程：传递电子、参与酶的催化过程：传递电子、参与酶的催化过程：传递电子、参与酶的催化过程：

16、传递电子、质子或基团。质子或基团。质子或基团。质子或基团。小分子有机物作用小分子有机物作用: :（1 1）作为中心的催化基团参与反应、传递电子）作为中心的催化基团参与反应、传递电子）作为中心的催化基团参与反应、传递电子）作为中心的催化基团参与反应、传递电子（2 2）连接酶与底物的桥梁：）连接酶与底物的桥梁：）连接酶与底物的桥梁：）连接酶与底物的桥梁： 如：己糖激酶如：己糖激酶 Mg2+先与底物结合成先与底物结合成 Mg2+ -ATP，后者才是真，后者才是真正底物。正底物。（3 3）稳定酶的构象）稳定酶的构象）稳定酶的构象）稳定酶的构象（4 4）中和阴离子，降低反应中的静电斥力）中和阴离子，降低

17、反应中的静电斥力）中和阴离子，降低反应中的静电斥力）中和阴离子，降低反应中的静电斥力金属离子作用：金属离子作用：某些小分子有机物辅酶（基）在催化中作用某些小分子有机物辅酶（基）在催化中作用某些小分子有机物辅酶（基）在催化中作用某些小分子有机物辅酶（基）在催化中作用名称名称 所含维生素所含维生素 转移的基团转移的基团NAD+ Vit PP 氢原子（质子）氢原子（质子）NADP+ Vit PPFMN Vit B2FAD Vit B2TPP Vit B1 酰基酰基辅酶辅酶A 泛酸泛酸 酰基酰基硫辛酸硫辛酸 硫辛酸硫辛酸 酰基酰基生物素生物素 生物素生物素 CO2磷酸吡哆醛磷酸吡哆醛 Vit B6 氨

18、基氨基FH4 叶酸叶酸 一碳基团一碳基团v 辅基（辅基（prosthetic group） 与酶蛋白结合紧密与酶蛋白结合紧密, 不能被透析不能被透析（或超滤）方法除去；（或超滤）方法除去；v 辅酶（辅酶（coenzyme） 与酶蛋白结合疏松与酶蛋白结合疏松, 可以被透析可以被透析（超滤）方法除去。（超滤）方法除去。u 辅酶和辅基：辅酶和辅基：二、酶的活性中心二、酶的活性中心（active center） 是酶分子执行催化功能的部位是酶分子执行催化功能的部位 指能与底物特异地结合，并将底指能与底物特异地结合，并将底物转化为产物的特定空间结构区域（三物转化为产物的特定空间结构区域（三维结构，裂缝，

19、或凹陷）。维结构，裂缝，或凹陷）。 辅助因子参与酶活性中心的组成。辅助因子参与酶活性中心的组成。（一）（一）概念：概念：（二）必需基团（二）必需基团（essential group） 指多肽链上间接或直接与酶催化指多肽链上间接或直接与酶催化活性相关的某些氨基酸残基的功能基活性相关的某些氨基酸残基的功能基团。团。 （二）必需基团（二）必需基团（essential group）类型：类型：结合基团（结合基团（binding group） 催化基团（催化基团（catalytic group）活性中心活性中心内内必需基团必需基团活性中心活性中心外外必需基团：必需基团： 结合底物或辅酶使之结合底物或辅酶

20、使之与酶形成复合物。与酶形成复合物。 影响底物中某些化学影响底物中某些化学键稳定性，催化底物转变键稳定性，催化底物转变成产物。成产物。 不参与活性中心组成，但维持其空间构象所必需，不参与活性中心组成，但维持其空间构象所必需，作为调节剂结合所必需。作为调节剂结合所必需。酶的活性中心示意图酶的活性中心示意图活活性性中中心心内内必必需需基基团团-S-S-S-S-活性中心活性中心外外必需基团必需基团 结合基团结合基团催化基团催化基团活性中心活性中心底物底物 一些酶活性中心的氨基酸残基一些酶活性中心的氨基酸残基 酶酶酶酶 残基总数残基总数残基总数残基总数 活性中心主要残基活性中心主要残基活性中心主要残基

21、活性中心主要残基牛胰核糖核酸酶牛胰核糖核酸酶牛胰核糖核酸酶牛胰核糖核酸酶 124 His124 His1212、HisHis119119、LysLys4141溶菌酶溶菌酶溶菌酶溶菌酶 129 Glu129 Glu3535、 AspAsp5252、 AspAsp101101、TrpTrp108108牛胰凝乳蛋白酶牛胰凝乳蛋白酶牛胰凝乳蛋白酶牛胰凝乳蛋白酶 245 His245 His5757、AspAsp102102、SerSer195195牛胰蛋白酶牛胰蛋白酶牛胰蛋白酶牛胰蛋白酶 238 His238 His4646、AspAsp9090、SerSer183183木瓜蛋白酶木瓜蛋白酶木瓜蛋白酶

22、木瓜蛋白酶 212 Cys212 Cys2525、HisHis159159 弹性蛋白酶弹性蛋白酶弹性蛋白酶弹性蛋白酶 240 His240 His4545、AspAsp9393、SerSer188188枯草杆菌蛋白酶枯草杆菌蛋白酶枯草杆菌蛋白酶枯草杆菌蛋白酶 275 His275 His4646、SerSer221221碳酸酐酶碳酸酐酶碳酸酐酶碳酸酐酶 258 His258 His9393-Zn-His-Zn-His9595 His His117117 胰胰凝凝乳乳蛋蛋白白酶酶活活性性中中心心195(Ser-195(Ser-羟基羟基羟基羟基) )57(His-57(His-咪唑基咪唑基咪唑基咪

23、唑基) )102(Asp-102(Asp-羧基羧基羧基羧基) )溶溶菌菌酶酶的的活活性性中中心心 溶菌酶的活性中心是一裂隙，可以容纳肽聚糖的溶菌酶的活性中心是一裂隙，可以容纳肽聚糖的6个单糖基个单糖基（A，B，C，D，E，F），并与之形成氢键和），并与之形成氢键和van derwaals力。力。催化基团是催化基团是Glu35、Asp52；Asp101和和Trp108是结合基团。是结合基团。ABCDEFGlu35Asp101Trp108Asp52结合基团结合基团催化基团催化基团三、同工酶（三、同工酶（isoenzyme，isozyme） 是催化相同反应，但一级结构不同的一组酶是催化相同反应，但一

24、级结构不同的一组酶是催化相同反应，但一级结构不同的一组酶是催化相同反应，但一级结构不同的一组酶v 催化相同化学反应，但酶蛋白分子结构、催化相同化学反应，但酶蛋白分子结构、理化性质乃至免疫学性质不同的一组酶。理化性质乃至免疫学性质不同的一组酶。v 由不同基因或等位基因编码的多肽链，或由不同基因或等位基因编码的多肽链，或由同一基因转录生成的不同由同一基因转录生成的不同mRNA翻译的不同翻译的不同多肽链组成的酶蛋白。多肽链组成的酶蛋白。v 非翻译后修饰生成的多分子形式。非翻译后修饰生成的多分子形式。特点：特点： v 同工酶分布，可存在于同一种属或同一个同工酶分布，可存在于同一种属或同一个体的不同组织

25、或同一细胞的不同亚细胞部位；体的不同组织或同一细胞的不同亚细胞部位；v 同工酶使不同的组织、器官和不同的亚细同工酶使不同的组织、器官和不同的亚细胞结构具有不同的代谢特征；胞结构具有不同的代谢特征；v 同工酶可用来诊断不同器官的疾病提供了同工酶可用来诊断不同器官的疾病提供了理论依据。理论依据。 意义：意义：（一）乳酸脱氢酶（一）乳酸脱氢酶（LDH）：）： LDH1 LDH2 LDH3 LDH4 LDH5 (H4) (H3M) (H2M2) (HM3 ) (M4)M 亚基亚基（骨骼肌型）（骨骼肌型）H 亚基亚基（心肌型）（心肌型）乳酸脱氢酶结构特点（四聚体）乳酸脱氢酶结构特点（四聚体）乳酸脱氢酶乳

26、酸脱氢酶乳酸脱氢酶乳酸脱氢酶（LDHLDH）CH3CCOOHOCH3CHOH + NAD+COOH+ NADH + H+（二）肌酸激酶（二）肌酸激酶（creating kinase，CK） ： 心肌心肌 29 4 1 1 肝肝 2 4 11 27 骨骼肌骨骼肌 4 7 21 27 41 正常血清正常血清 27.12.8 34.74.3 20.92.4 11.73.3 572.97676人体心、肝和骨骼肌人体心、肝和骨骼肌LDH同工酶分布同工酶分布同工酶同工酶LDH1 LDH2 LDH3 LDH4 LDH5（百分比）（百分比）组织器官组织器官12345ab12345c13452酶酶活活性性正常人

27、正常人酶谱酶谱心肌梗塞心肌梗塞患者酶谱患者酶谱肝炎患肝炎患者酶谱者酶谱与与心心肌肌梗梗塞塞和和肝肝炎炎病病人人 血血清清L LD DH H同同工工酶酶谱谱的的变变化化（二）肌酸激酶（二）肌酸激酶（creating kinase，CK） ：肌酸激酶的结构特点（二聚体）：肌酸激酶的结构特点（二聚体）：肌酸激酶的结构特点（二聚体）：肌酸激酶的结构特点（二聚体）：B B B BB BMM CK1(BB) CK2(MB) CK3(MM)脑脑 心肌心肌 骨骼肌骨骼肌MM MM N-CH3 CH2 COOH NH2HN=C N-CH3 CH2 COOH NH PHN=CATP ADP肌酸激酶肌酸激酶第第 二

28、二 节节 酶的工作原理酶的工作原理（ The Mechanism of Enzyme Action ）一、酶反应特点；一、酶反应特点；二、酶通过促进底物形成过渡态而提二、酶通过促进底物形成过渡态而提高反应速率。高反应速率。主主 要要 内内 容容u 反应前后质和量不变反应前后质和量不变u 催化热力学允许的反应催化热力学允许的反应u 加速可逆反应的进程，不改变加速可逆反应的进程，不改变反应的平衡点反应的平衡点一般催化剂的特点一般催化剂的特点: :一、酶反应特点一、酶反应特点u 酶反应具有极高的效率酶反应具有极高的效率u 酶反应具有高度的特异性酶反应具有高度的特异性u 酶促反应具有的可调节性酶促反应

29、具有的可调节性u 酶酶促反应无副反应促反应无副反应uu 酶酶促反应的温和条件促反应的温和条件酶催化剂的特点酶催化剂的特点: :酶与一般催化剂催化效率的比较酶与一般催化剂催化效率的比较底物底物 催化剂催化剂 反应温度（反应温度（C ） 反应速度常数反应速度常数脲素脲素 H+ 62 7.4 10-7 脲酶脲酶 21 5.0 106过氧化氢过氧化氢 Fe2+ 22 56 过氧化氢酶过氧化氢酶 22 3.5 107（一）酶促反应具有极高的效率（一）酶促反应具有极高的效率 酶的催化效率通常比无催化剂反应高酶的催化效率通常比无催化剂反应高酶的催化效率通常比无催化剂反应高酶的催化效率通常比无催化剂反应高 1

30、0108 8101020 20 倍，比一般催化剂高倍，比一般催化剂高倍，比一般催化剂高倍，比一般催化剂高10107 710101313倍。倍。倍。倍。酶的催化效率可用酶的催化效率可用酶的酶的转换数转换数表示：表示： 酶的转换数（酶的转换数（turnover number）是指在酶）是指在酶被底物饱和的条件下，每个酶分子每秒钟将底被底物饱和的条件下，每个酶分子每秒钟将底物转化为产物的分子数。物转化为产物的分子数。部分酶的转换数部分酶的转换数酶酶转换数（转换数（sec-1）碳酸酐酶（碳酸酐酶（carbonic anhydrase）600,000过氧化氢酶（过氧化氢酶（catalase）80,000

31、乙酰胆碱酯酶（乙酰胆碱酯酶（acylcholinesterase）磷酸丙糖异构酶（磷酸丙糖异构酶（triose phophate isofomerase）25,0004,4000-淀粉酶（淀粉酶（-amylase）300肌肉乳酸脱氢酶（肌肉乳酸脱氢酶（lactate dehydrogenase）200胰凝乳蛋白酶（胰凝乳蛋白酶（chymotrypsin）100醛缩酶（醛缩酶（aldolase）11溶菌酶（溶菌酶（lysozyme）0.5果糖果糖2,6-二磷酸酶（二磷酸酶（fructose2,6- bisphosphatase）0.1 一种酶仅作用于一种或一类化合物，一种酶仅作用于一种或一类化合

32、物，或一定的化学键，催化一定的化学反应或一定的化学键，催化一定的化学反应并产生一定的并产生一定的产物的特性。产物的特性。（二）酶反应具有高度的特异性（二）酶反应具有高度的特异性 （专一性，（专一性，specificity）一种一种一种一种一定一定一类一类一定一定一定一定 O 脲酶脲酶H2NCNH2 + H2O 2NH3 + CO21、 绝对特异性（绝对特异性（absolute specificity）：）： 作用于一种作用于一种特定结构特定结构的底物，进行专一的底物，进行专一反应，生成一种反应，生成一种特定结构特定结构的产物。的产物。绝对特异性、相对特异性、立体异构特异性绝对特异性、相对特异性

33、、立体异构特异性 作用于作用于一类化合物一类化合物或或一种化学键一种化学键的不太严的不太严格的选择性质。格的选择性质。 2、相对特异性（、相对特异性（relative specificity）：）： 如：如： 蛋白水解酶、脂肪酶和磷酸酯酶等蛋白水解酶、脂肪酶和磷酸酯酶等 如：如： L-乳酸脱氢酶：乳酸脱氢酶： L-乳酸乳酸 L-氨基酸氧化酶：氨基酸氧化酶： L-氨基酸氨基酸 延胡索酸酶：延胡索酸酶： 反丁烯二酸反丁烯二酸 几何异构体几何异构体光学异构体光学异构体 仅作用于底物仅作用于底物特定的立体异构体特定的立体异构体进行反应。进行反应。3、立体异构特异性（、立体异构特异性（stereo-sp

34、ecificity）：L- 乳酸脱氢酶的催化作用特异性乳酸脱氢酶的催化作用特异性“三点附着理论三点附着理论”解释解释CH3COOH组组HOOCCH3OH L（-）乳酸）乳酸 D（+）乳酸）乳酸 （与（与LDH契合）契合） （不能在（不能在LDH中的三点结合）中的三点结合）精精精精组组 HO乳酸脱氢酶乳酸脱氢酶乳酸脱氢酶乳酸脱氢酶（LDHLDH）CH3CCOOHOCH3CHOH + NAD+COOH+ NADH + H+1、酶和代谢物的区域化分布、酶和代谢物的区域化分布2、多酶体系、多功能酶和同工酶等、多酶体系、多功能酶和同工酶等3、代谢物对酶活性的抑制和激活、代谢物对酶活性的抑制和激活4、酶活

35、性的调节：变构调节、共价修饰和酶、酶活性的调节：变构调节、共价修饰和酶 原激活原激活5、酶含量的调节：诱导、阻遏和降解、酶含量的调节：诱导、阻遏和降解（三）酶促反应具有的可调节性（三）酶促反应具有的可调节性二、酶通过促进底物形成过渡态而提高反应速率二、酶通过促进底物形成过渡态而提高反应速率 酶催化作用机理酶催化作用机理（一）酶比一般催化剂更有效地降低反应活化能（一）酶比一般催化剂更有效地降低反应活化能（二）酶（二）酶-底物复合物的形成有利于底物转变成过底物复合物的形成有利于底物转变成过渡态渡态 （三）酶的催化机制呈多元催化作用（三）酶的催化机制呈多元催化作用v 化学反应速率的依赖因素：化学反应

36、速率的依赖因素： 分子间碰撞频率分子间碰撞频率 有有效碰撞分子（活化分子）的百分数效碰撞分子（活化分子）的百分数v 活化能与活化分子活化能与活化分子 活化分子活化分子 指在反应瞬间，达到或超过一定能量水平指在反应瞬间，达到或超过一定能量水平指在反应瞬间，达到或超过一定能量水平指在反应瞬间，达到或超过一定能量水平 （即反应能阈），可发生反应的分（即反应能阈），可发生反应的分（即反应能阈），可发生反应的分（即反应能阈），可发生反应的分子。子。 活化能（活化能（activation energy） 活化分子所具有高出活化分子所具有高出活化分子所具有高出活化分子所具有高出 平均水平的能量，或底物分子从

37、初态转变到活化态所需平均水平的能量，或底物分子从初态转变到活化态所需平均水平的能量，或底物分子从初态转变到活化态所需平均水平的能量，或底物分子从初态转变到活化态所需 的能量。的能量。的能量。的能量。 能阈能阈 分子发生化学变化所需的最低能量。分子发生化学变化所需的最低能量。分子发生化学变化所需的最低能量。分子发生化学变化所需的最低能量。 酶促反应高效率的热力学基础酶促反应高效率的热力学基础一般催化剂一般催化剂反应活化能反应活化能酶促反应酶促反应酶促反应酶促反应活化能活化能活化能活化能酶促反应活化能的改变酶促反应活化能的改变能能量量反反 应应 过过 程程非催化反应非催化反应活化能活化能底物平均能

38、量底物平均能量产物平均能量产物平均能量初初 态态过渡态过渡态终终 态态酶与底物结合酶与底物结合酶与底物结合酶与底物结合生成过渡态时生成过渡态时生成过渡态时生成过渡态时释放结合能释放结合能释放结合能释放结合能反应总能量改变反应总能量改变反应总能量改变反应总能量改变无无催催化化剂剂一一般般催催化化剂剂酶酶催催化化剂剂例如：例如：过氧化氢分解反应过氧化氢分解反应 2 H2O2 2 H2O + O2 反应所需的活化能反应所需的活化能 无催化剂无催化剂 75312 J（18000 cal） 胶态钯胶态钯 48953 J （11700 cal ） 过氧化氢酶过氧化氢酶 8368 J （2000 cal ）

39、（二）酶和底物的结合有利于底物形成过渡态（二）酶和底物的结合有利于底物形成过渡态 酶底物复合物酶底物复合物E + SE + PES( ( ( (过渡态过渡态过渡态过渡态) ) ) ) k1 k2k3v 底物与酶活性部位的结合基团有效结合，转化为过底物与酶活性部位的结合基团有效结合，转化为过渡态，并释放结合能，以降低活化能是酶发挥催化作用渡态，并释放结合能，以降低活化能是酶发挥催化作用的关键；的关键；v 底物与酶结合是可逆的、非共价结合，通过多种机底物与酶结合是可逆的、非共价结合，通过多种机制实现其催化功能。制实现其催化功能。底物与酶结合形成中间产物的特点：底物与酶结合形成中间产物的特点：E-S

40、复合物复合物SE Eabc1、诱导契合作用使酶与底物密切结合、诱导契合作用使酶与底物密切结合 诱导契合假说（诱导契合假说（induced-fit hypothesis）abcE ESu 指酶与底物接近时，结构相互诱导、变形、适应，继指酶与底物接近时，结构相互诱导、变形、适应，继之结合的过程。之结合的过程。u 酶变构利于与底物结合，底物变形使之处不稳定过渡酶变构利于与底物结合，底物变形使之处不稳定过渡态，与活性中心结合最吻合，易受酶催化。态，与活性中心结合最吻合，易受酶催化。羧羧肽肽酶酶的的诱诱导导契契合合模模式式 底物底物Tyr248Arg145Glu2702、 邻近效应与定向排列邻近效应与定

41、向排列（ proximity effect & orientation arrange）使诸底物正确定位使诸底物正确定位于酶的活性中心于酶的活性中心 指酶在反应中将诸底物结合到活性指酶在反应中将诸底物结合到活性中心，使它们相互接近并形成有利于反中心，使它们相互接近并形成有利于反应的正确定向关系。应的正确定向关系。酶酶AB酶酶AB邻近，又定向邻近，又定向邻近，不定向邻近，不定向底物的底物的“邻近邻近”和和“定向定向”效应示意图效应示意图酶酶AB不邻近，不定向不邻近，不定向 酶活性中心多呈疏水酶活性中心多呈疏水“口袋口袋”，使底物分，使底物分子脱溶剂化子脱溶剂化（desolvation），排除周围

42、大量，排除周围大量水分子对酶与底物分子功能基团间的干扰性水分子对酶与底物分子功能基团间的干扰性吸引和排斥；防止水化膜的形成，利于底物吸引和排斥；防止水化膜的形成，利于底物与酶分子的密切接触和结合，这种现象称为与酶分子的密切接触和结合，这种现象称为表面效应。表面效应。3、表面效应、表面效应（surface effect）使底物分子去使底物分子去溶剂化溶剂化表面效应表面效应 疏水性疏水性“口袋口袋”效应效应疏水口袋疏水口袋肽链肽链底物底物（三）酶的催化机制呈多元催化作用（三）酶的催化机制呈多元催化作用 （multielement catalysis）u 有多种催化机制同时介入，包括：一般有多种催化

43、机制同时介入，包括：一般酸酸- 碱催化作用和共价催化作用（亲核催化碱催化作用和共价催化作用（亲核催化作用、亲电子作用），共同完成酶促反应，作用、亲电子作用），共同完成酶促反应，被称为多元催化作用；被称为多元催化作用；u 酶促反应高效率的重要原因。酶促反应高效率的重要原因。1、一般酸、一般酸- 碱催化作用碱催化作用 （general acid-base catalysis） 酶是两性解离的蛋白质分子，其活性中酶是两性解离的蛋白质分子，其活性中心有些基团可为质子供体（酸），有些基团心有些基团可为质子供体（酸），有些基团可为质子受体（碱），参与质子转移，以提可为质子受体（碱），参与质子转移，以提高反

44、应速率（达高反应速率（达102105倍）的催化机制。倍）的催化机制。酶活性中心广义酸碱基团酶活性中心广义酸碱基团 广义酸基团广义酸基团 广义碱基团广义碱基团 pKa（质子供体）（质子供体） （质子受体）（质子受体）S-例如：例如： 溶菌酶的底物为溶菌酶的底物为细菌胞壁肽聚糖中的细菌胞壁肽聚糖中的6个单糖基的糖链，个单糖基的糖链，其其活性中心的催化基团活性中心的催化基团Glu35-COOH（在非极性环境）为质（在非极性环境）为质子供体（酸），在反应中质子与中子供体（酸），在反应中质子与中D、E位两个糖基构成糖位两个糖基构成糖苷键的苷键的O原子结合，使之断裂；并在原子结合，使之断裂；并在D位糖基位

45、糖基C1形成正碳离形成正碳离子，子，Asp52-COO- （在极性环境）对此起稳定作用；最终（在极性环境）对此起稳定作用；最终H2O参与糖链断裂，产生缺口，达到溶菌作用。参与糖链断裂，产生缺口，达到溶菌作用。NAG：N-乙酰氨基葡萄糖；乙酰氨基葡萄糖；NAM：N-乙酰胞壁酸乙酰胞壁酸 -ABCDEF-NAG-NAM- NAG-NAM-NAG-NAM-溶菌酶最适小分子寡糖底物溶菌酶最适小分子寡糖底物ABCDEFGlu35Asp101Trp108Asp52溶菌酶的一般酸溶菌酶的一般酸- 碱催化机制示意图碱催化机制示意图NAGNAGNAGNAMNAMNAMOHH+D处非极性区，以非处非极性区，以非离

46、子化形式存在离子化形式存在处极性区，以离处极性区，以离子化形式存在子化形式存在D环环C1的的正碳离子正碳离子NAMNAMNAMNAGNAG NAGC+2、共价催化作用（、共价催化作用（general acid-base catalysis）v 酶活性中心与底物通过瞬间共价键形成中间酶活性中心与底物通过瞬间共价键形成中间物，将底物激活加速反应，进一步使之转变生物，将底物激活加速反应，进一步使之转变生成产物和游离酶的催化机制。成产物和游离酶的催化机制。v 共价催化作用具有亲核、亲电子过程；前者共价催化作用具有亲核、亲电子过程；前者促使形成共价键，后者从反应中心吸收电子。促使形成共价键，后者从反应中

47、心吸收电子。 如：蛋白酶、肽酶、脂酶和一些酰基转移酶如：蛋白酶、肽酶、脂酶和一些酰基转移酶等。等。1 1、亲核催化作用：、亲核催化作用： 酶活性中心的一些基团，如羟基、巯基和咪唑酶活性中心的一些基团，如羟基、巯基和咪唑基等被称为基等被称为“亲核基团亲核基团”，分别带有多电子的原子如，分别带有多电子的原子如O、S和和N，可提供电子去攻击，可提供电子去攻击底物底物上相对的亲电子原上相对的亲电子原子（如羰基碳），即所谓的亲核攻击。子（如羰基碳），即所谓的亲核攻击。 如，凝乳蛋白酶：如，凝乳蛋白酶：Ser195-OH起亲核催化作用，起亲核催化作用， 2 2、亲电催化作用：、亲电催化作用： 酶活性中心的

48、亲电基团与富含电子的底物形成酶活性中心的亲电基团与富含电子的底物形成共价键，引起的催化反应，是亲电子催化的反过程。共价键，引起的催化反应，是亲电子催化的反过程。 例如：例如：u 胰凝乳蛋白酶活性中心催化基团胰凝乳蛋白酶活性中心催化基团Ser195-OH中中的的O原子有非配对电子对能发挥原子有非配对电子对能发挥亲核作用亲核作用，在反应，在反应中攻击底物中攻击底物肽键中羰基的肽键中羰基的C，导致肽键的断裂，形，导致肽键的断裂，形成一个不稳定的成一个不稳定的中间产物酰基化酶中间产物酰基化酶，后者易将酰，后者易将酰基转移给水完成水解作用基转移给水完成水解作用 。u 在胰凝乳蛋白酶催化反应中，在胰凝乳蛋

49、白酶催化反应中，His57-咪唑基接咪唑基接受质子，起受质子，起“碱碱”催化作用，故催化机理实为多元催化作用，故催化机理实为多元催化作用。催化作用。胰凝乳蛋白酶的亲核催化胰凝乳蛋白酶的亲核催化Ser195-OH亲核攻击亲核攻击（亲核催化）（亲核催化）肽键断裂肽键断裂（中间产物酰基化酶形成中间产物酰基化酶形成） H2O的替代反应的替代反应H2O 本章知识点本章知识点本章知识点本章知识点酶分子的结构酶分子的结构酶分子的功能酶分子的功能酶的分酶的分子组成子组成酶的活酶的活性中心性中心分类：分类：单体酶单体酶寡聚酶寡聚酶多酶复合物多酶复合物多功能酶多功能酶单单纯纯酶酶结结合合酶酶辅辅酶酶辅辅基基必需基

50、团必需基团结结合合基基团团催催化化基基团团酶酶反反应应特特点点酶酶反反应应机机理理酶酶反反应应动动力力学学酶原与酶原的激活酶原与酶原的激活变构调节变构调节共价修饰调节共价修饰调节酶的酶的调节调节酶酶活活性性调调节节酶酶量量调调节节酶的命名与分类酶的命名与分类酶与医学的关系酶与医学的关系酶分子的结构酶分子的结构酶的分酶的分子组成子组成酶的活酶的活性中心性中心分类：分类：单体酶单体酶寡聚酶寡聚酶多酶复合物多酶复合物多功能酶多功能酶单单纯纯酶酶结结合合酶酶辅辅酶酶辅辅基基必需基团必需基团结结合合基基团团催催化化基基团团酶酶反反应应特特点点酶酶反反应应机机理理酶分子的功能酶分子的功能酶分子的功能酶分子

51、的功能第第 三三 节节酶促反应动力学酶促反应动力学（Kinetics of Enzyme-Catalyzed Reaction）u 酶促反应动力学：酶促反应动力学：研究酶促反应速度及其影响研究酶促反应速度及其影响因素（包括：底物浓度、酶浓度、温度、因素（包括：底物浓度、酶浓度、温度、 pH、抑、抑制剂、激活剂等）。制剂、激活剂等）。u 酶促反应速率：酶促反应速率：单位时间内底物减少或产物增单位时间内底物减少或产物增加的量，常用初速度来衡量。加的量，常用初速度来衡量。u 初速度（率）：初速度（率）：指反应刚开始，各影响因素尚指反应刚开始，各影响因素尚未发挥作用时反应速度，也即反应进程曲线为直未发

52、挥作用时反应速度，也即反应进程曲线为直线部分反应速度。线部分反应速度。概念：概念：反应初速度反应初速度产产物物生生成成量量反应时间反应时间酶酶促促反反应应初初速速度度一、底物浓度对反应速率的影响一、底物浓度对反应速率的影响 呈矩形双曲线呈矩形双曲线 底物浓度底物浓度 SKm1/2Vmax初初速速度度v vVmax底物浓度对酶促反应速度的影响底物浓度对酶促反应速度的影响一级反应一级反应混级反应混级反应零级反应零级反应（一）米（一）米曼氏方程式（曼氏方程式（Michaelis-Menten equation） 揭示单底物反应的动力学特性揭示单底物反应的动力学特性 Vmax S V = Km + S

53、 E + S ES E + Pk1k2k31、米、米-曼氏方程解释：曼氏方程解释：（二）（二）Km与与Vmax是有意义的酶促反应动力学参数是有意义的酶促反应动力学参数（三）（三）Km值和值和Vmax值可以通过作图法求取值可以通过作图法求取u 当底物浓度很低（当底物浓度很低（ S Km）时时， ，即，即 v与与S呈正比。呈正比。u 当当底物浓度很高（底物浓度很高（SKm）时，）时， v Vmax , 即即v与与 S无关。无关。VmaxKmv =Su 反应是单底物反应；反应是单底物反应；u 测定的反应速度为初速度，产物生成极少，测定的反应速度为初速度，产物生成极少，逆反应可忽略；逆反应可忽略；u

54、S超过超过E，S的变化在测定初速度的过程的变化在测定初速度的过程中可不计单底物；中可不计单底物；u 稳态（稳态（steady state）。）。2、米米-曼氏方程成立条件：曼氏方程成立条件：3、推导方程（略）、推导方程（略） 1、Km值为值为1/2Vmax时的底物浓度。时的底物浓度。（二）（二） Km与与 Vmax是有意义的酶促反应动力学参数是有意义的酶促反应动力学参数Km= = = = KsK2 + k3 k1K2K1 E S E S ES 2、k2k3 时，时，Km可表示酶对底物的亲和力可表示酶对底物的亲和力 大小，大小， 两者成反比关系。两者成反比关系。 Vmax Vmax S 2 Km

55、 + S Km = S V=3、 Km值是酶的特征性常数值是酶的特征性常数 之一，为之一，为10-610-2 mol/L；同底物，不同酶；同底物，不同酶Km值不同；同一酶不同值不同；同一酶不同底物，底物， Km值不同。值不同。 只与酶结构、底物和反应环境（如：温度、只与酶结构、底物和反应环境（如：温度、pH、离子强度）有关，与酶浓度无关。、离子强度）有关，与酶浓度无关。Vmax = K3 ES = K3 Et 4、 Vmax 是酶完全被底物饱和时（是酶完全被底物饱和时（ES=Et）的反应速度，与酶浓度呈正比。的反应速度，与酶浓度呈正比。 5、 动力学常数动力学常数 k3 称为酶的转换数称为酶的

56、转换数 （turnover mumber)： 当酶被底物充分饱和时，单位时间内每个当酶被底物充分饱和时，单位时间内每个酶分子（或活性中心）催化底物转变为产物的酶分子（或活性中心）催化底物转变为产物的分子数。分子数。 大多酶的转换数是在大多酶的转换数是在 110 4 / s之间。之间。定义：定义：Vmax = K3 Et K3 =Vmax / Et （三）（三）Km值与值与 Vmax值可以通过作图法求取值可以通过作图法求取 1 = Km 1 + 1 V Vmax S Vmax.-（ 1/Km）斜率斜率 = Km / Vmax01/S1 / Vmax1 / V双倒数作图法又称林双倒数作图法又称林-

57、贝氏作图法（贝氏作图法（1934）例例题题 Neurospora crassa 的的 D-丝氨酸脱氨酶需要丝氨酸脱氨酶需要磷酸吡哆醛作为辅酶。催化反应：磷酸吡哆醛作为辅酶。催化反应： CH2OH CHNH2 COOH CH3CO COOH + NH3解解1、v对对S作图法作图法:在实验中测得下列数据：在实验中测得下列数据： s v丝氨酸丝氨酸 10 -5（mol/L） 生成丙酮酸（生成丙酮酸（ mol/L） 0.20 0.150 0.40 0.200 0.85 0.275 1.25 0.315 1.70 0.340 2.00 0.350 8.00 0.360求丝氨酸脱氨酶对丝氨酸的表观米氏常数

58、。求丝氨酸脱氨酶对丝氨酸的表观米氏常数。0 1 2 3 4 5 6 7 8 10-6 S丙丙酮酮酸酸（ M/20min）v0.20.10.30.4Km = 3.2 10-7 M1/ 2VmaxVmax0.39 丝氨酸丝氨酸 10- 5（mol/L） 20分钟生成丙酮酸（分钟生成丙酮酸（ mol/L） S 1/S v 1/v 0.20 5.0 0.150 6.66 0.40 2.5 0.200 5.00 0.85 1.17 0.275 3.64 1.25 0.80 0.315 3.17 1.70 0.58 0.340 2.94 2.00 0.50 0.350 2.86 8.00 0.125 0.

59、360 2.78解解2、1/v 对对1/S作图法：作图法：在实验中测得下列数据：在实验中测得下列数据：-4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 51/v1/S1/Vmax = 2.55Vmax = 0.39- 1/Km = -2.85 10-6 Km = 3.51 10-7 求丝氨酸脱氨酶对丝氨酸的表观米氏常数。求丝氨酸脱氨酶对丝氨酸的表观米氏常数。351467二、酶浓度对反应速率的影响二、酶浓度对反应速率的影响 底物足够时呈直线关系底物足够时呈直线关系vEo酶浓度对反应速度的影响酶浓度对反应速度的影响特点：特点：特点：特点：当当SE，使酶被底物饱和时，使酶被底物饱和时，反应速度与酶的浓反应

60、速度与酶的浓度变化成正比关系。度变化成正比关系。三、温度对酶促反应速率的影响三、温度对酶促反应速率的影响 具有双重性具有双重性特点：特点：特点：特点：1、最适温度最适温度（optimum temperature) 酶促反应酶促反应 速度最快时的温度。速度最快时的温度。 2、最适温度最适温度非特征性常数非特征性常数，它与反应时间有关。，它与反应时间有关。0 10 20 30 40 50 60 2.0温温度度对对唾唾液液淀淀粉粉酶酶活活性性的的影影响响酶酶活活性性1.51.00.52.53.0v最适温度最适温度四、四、pH酶促反应速率的影响酶促反应速率的影响 通过改变酶和底物分子解离状态通过改变酶

61、和底物分子解离状态特点：特点：特点：特点：1、最适、最适pH（optimum pH）酶活性最高时的酶活性最高时的pH。 2、最适、最适pH非特征性常数，受非特征性常数，受S、缓冲液种类与浓度、缓冲液种类与浓度、 以及酶纯度影响以及酶纯度影响 0 2 4 6 8 10 12 pH酶酶的的活活性性 pH 对某些酶活性的影响对某些酶活性的影响胃蛋白酶胃蛋白酶胆碱酯酶胆碱酯酶淀粉酶淀粉酶最适最适pH某些酶的最适某些酶的最适 pH 值值 酶酶 最适最适 pH胃蛋白酶胃蛋白酶 1.8过氧化氢酶过氧化氢酶 7.6胰蛋白酶胰蛋白酶 7.7延胡索酸酶延胡索酸酶 7.8核糖核酸酶核糖核酸酶 7.8精氨酸酶精氨酸酶

62、 9.8五、抑制剂对酶促反应速率的影响五、抑制剂对酶促反应速率的影响 可逆或不可逆地降低速率可逆或不可逆地降低速率抑制作用抑制作用: 直接或间接地影响酶的活性中心，直接或间接地影响酶的活性中心， 使酶活性降低或丧失的现象。使酶活性降低或丧失的现象。抑制剂：抑制剂：凡能降低酶活性而不引起酶蛋白变凡能降低酶活性而不引起酶蛋白变 性的物质。性的物质。不可逆抑制不可逆抑制可逆抑制可逆抑制竞争性抑制竞争性抑制非竞争性抑制非竞争性抑制反竞争抑制反竞争抑制 抑制剂以抑制剂以共价键共价键与与酶活性中心酶活性中心的必需的必需基团结合，使酶失活；且不能用基团结合，使酶失活；且不能用透析、超透析、超滤等滤等方法除去

63、抑制剂使酶恢复活性。方法除去抑制剂使酶恢复活性。（一）不可逆抑制作用（一）不可逆抑制作用（irreversible inhibition） R-O O R-O OR-O X R-O O-E P + E-OH P + HX有机磷化合物有机磷化合物 羟基酶羟基酶 磷酰化酶磷酰化酶(失活失活)（农药）（农药） （胆碱酯酶）（胆碱酯酶）例例1： 羟基酶的抑制羟基酶的抑制羟基酶的抑制羟基酶的抑制 R-R-O OO O R- R-O O-O O-E P P + + -CHNOH-CHNOH磷酰化酶磷酰化酶(失活失活)CHCH3 3 -CHN -CHNCHCH3 3O OO O-R-RO OO O-R-RP

64、 P解磷定解磷定N N +解毒方法：解毒方法：N N +羟基酶羟基酶（胆碱酯酶）（胆碱酯酶）+ + E-E-OH巯基酶巯基酶 路易士气路易士气例例例例2 2： 巯基酶酶的抑制巯基酶酶的抑制巯基酶酶的抑制巯基酶酶的抑制 SH SE + Hg2+ E Hg + 2H+ SH S SH Cl SE + As-CH=CHCl E As-CH=CHCl + 2HCl SH Cl S SE Hg + SCOONaCHSHCHSHCOONa SHE + Hg SHCOONaCHS CHSCOONa二巯基丁二酸钠二巯基丁二酸钠 S CH2OH SH CH2OHE As-CH=CHCl + CHSH E + C

65、HS S CH2SH SH CH2SAs-CH=CHCl二巯基丙醇二巯基丙醇解毒方法：解毒方法：1、竞争性抑制（、竞争性抑制（competitive inhibition） 竞争性抑制剂的竞争性抑制剂的结构与底物结构相似结构与底物结构相似，与，与底物竞争同一种酶的底物竞争同一种酶的活性中心活性中心，从而影响，从而影响 E 与与 S 的结合。的结合。概念：概念：竞争性抑制作用过程：竞争性抑制作用过程：I II IE ES SE EI I S SS SE EE EE + PI I 竞争性抑制的动力学方程竞争性抑制的动力学方程竞争性抑制的动力学方程竞争性抑制的动力学方程: :v =Vmax S Km

66、 (1+ ) + S I Ki竞争性抑制的底物浓度曲线竞争性抑制的底物浓度曲线竞争性抑制的底物浓度曲线竞争性抑制的底物浓度曲线 无无 I 有有 I vSKm Km （有（有 I）竞争性抑制的特征曲线：竞争性抑制的特征曲线：竞争性抑制的特征曲线：竞争性抑制的特征曲线：1v=Km Vmax(1+ ) +1 S1Vmax I Ki I 无抑制剂无抑制剂1 / v1 / S1 / Vmax - 1Km(1+ )I Ki- 1 Km0竞争性抑制的特点：竞争性抑制的特点：v I与与S分子结构相似；分子结构相似；v Vmax 不变不变，表观，表观Km增大增大；v 抑制程度取决于抑制程度取决于I与与E的亲和力

67、的亲和力 ，以及，以及I和和 S的相对浓度比例。的相对浓度比例。例如：例如： 对氨基苯甲酸对氨基苯甲酸 二氢蝶呤二氢蝶呤 二氢叶酸二氢叶酸 四氢叶酸四氢叶酸 谷氨酸谷氨酸二氢叶酸合成酶二氢叶酸合成酶 二氢叶酸还二氢叶酸还氨甲蝶呤氨甲蝶呤磺胺药磺胺药(-)(-) COOH CH2 CH2 COOH 琥珀酸脱氢酶琥珀酸脱氢酶+ FAD + FADH2 COOH CH CH COOH琥珀酸琥珀酸 延胡索酸延胡索酸 COOH CH2 COOH丙二酸丙二酸(-)2、非竞争性抑制、非竞争性抑制 （non-competitive inhibition） 抑制剂与酶分子抑制剂与酶分子活性中心外活性中心外的其它

68、部的其它部位结合而抑制酶活性，位结合而抑制酶活性，I和和S与酶结合不存与酶结合不存在竞争关系。在竞争关系。 概念概念 :非竞争性抑制作用过程：非竞争性抑制作用过程： S SS SE EE EE E + P+ PE ES SE ES SI II II II I非竞争性抑制的底物浓度曲线非竞争性抑制的底物浓度曲线非竞争性抑制的底物浓度曲线非竞争性抑制的底物浓度曲线 无无 IvS有有 IKmKm（有（有 I）非竞争性抑制的动力学方程非竞争性抑制的动力学方程非竞争性抑制的动力学方程非竞争性抑制的动力学方程: :v =Vmax S （Km + S）(1+ ) I Ki1v=Km Vmax(1+ ) +I

69、Ki1 S1 Vmax（1+ ）IKi非竞争性抑制的特征曲线：非竞争性抑制的特征曲线：非竞争性抑制的特征曲线：非竞争性抑制的特征曲线：1/v正常正常 I 1/ S-1 Km/ Vmax(1+ )IKi非竞争性抑制的特点：非竞争性抑制的特点：非竞争性抑制的特点：非竞争性抑制的特点：vI与与S分子结构不同；分子结构不同；vVmax 减小减小，表观，表观Km不变不变；v抑制程度取决于抑制程度取决于I大小。大小。例：例：质子化的叔胺（质子化的叔胺（R3NH+）对乙酰酯酶的抑制）对乙酰酯酶的抑制3、反竞争性抑制（、反竞争性抑制（uncompetitive inhibition） 抑制剂仅与酶和底物的抑制

70、剂仅与酶和底物的中间复合物中间复合物结结合而抑制酶活性。合而抑制酶活性。 概念概念:反竞争性抑制作用过程：反竞争性抑制作用过程： E EE EE E + P+ PS SS SE EIIS SE E + P+ P 反竞争性抑制的底物浓度曲线反竞争性抑制的底物浓度曲线反竞争性抑制的底物浓度曲线反竞争性抑制的底物浓度曲线 无无 IvSKmKm（有（有 I）有有 I反竞争性抑制的动力学方程反竞争性抑制的动力学方程反竞争性抑制的动力学方程反竞争性抑制的动力学方程: :v =Vmax S Km + S ( 1 + ) I Ki 反竞争性抑制的特征曲线：反竞争性抑制的特征曲线：反竞争性抑制的特征曲线：反竞争

71、性抑制的特征曲线： I 正常正常1/v1/ S1/ Vmax-1KmI Ki( 1+ )-1 Km / Vmax( 1+ )I Ki1v=Km Vmax( 1+ )IKi1 S1 Vmax+反竞争性抑制的特点：反竞争性抑制的特点：v I 与与 S分子结构不同，分子结构不同，I只与只与ES结合结合v Vmax 和表观和表观Km都减小都减小；v 抑制程度取决于抑制程度取决于 I 和和 ES 二者的浓度。二者的浓度。例：例：氰化物或肼对芳香硫酸酯酶的抑制氰化物或肼对芳香硫酸酯酶的抑制可逆性抑制作用的动力学比较可逆性抑制作用的动力学比较可逆性抑制作用的动力学比较可逆性抑制作用的动力学比较作用特点作用特

72、点 无抑制剂无抑制剂 竞争性竞争性 非竞争性非竞争性 反竞争性反竞争性与与 I 结合的组分结合的组分 E E、ES ES动力学参数动力学参数 最大速度最大速度 Vmax 不变不变 降低降低 降低降低 表观表观 Km Km 增大增大 不变不变 减小减小 林林-贝氏作图贝氏作图 纵轴截距纵轴截距 1 / Vmax 不变不变 增大增大 增大增大 横轴截距横轴截距 1 / Km 增大增大 不变不变 减小减小 斜率斜率 Km / Vmax 增大增大 增大增大 不变不变 六、激活剂可加快酶促反应速率六、激活剂可加快酶促反应速率（一）激活剂（一）激活剂（activator）: 凡能使酶由无活性变为有活性或使

73、酶活凡能使酶由无活性变为有活性或使酶活性增加的物质。性增加的物质。 如：如：金属离子：金属离子： Mg 2+ 、 K+、 Mn2+ 阴离子：阴离子： Cl- 有机物：有机物： 胆汁酸盐胆汁酸盐概念概念（二）分类：（二）分类：u 必需激活剂（必需激活剂（essential activator） 酶促反应不可缺少，否则将测不到酶活性。酶促反应不可缺少，否则将测不到酶活性。 如：如：Mg 2+ 对己糖激酶对己糖激酶u 非必需激活剂（非必需激活剂（non-essential activator） 不存在时，酶仍有一定活性，但可提高酶催不存在时，酶仍有一定活性，但可提高酶催化活性。化活性。 如：如： C

74、l- 对唾液淀粉酶对唾液淀粉酶（二）分类：（二）分类：第第 四四 节节 酶酶 的的 调调 节节（The Regulation of Enzyme）调节对象：调节对象：调节对象：调节对象：关键酶（限速酶）关键酶（限速酶）调节方式：调节方式：调节方式：调节方式：酶活性调节（快速调节）酶活性调节（快速调节）酶含量调节（缓慢调节）酶含量调节（缓慢调节）不可逆共价调节不可逆共价调节 酶原的激活酶原的激活可逆共价调节可逆共价调节 酶的共价修饰酶的共价修饰共价调节共价调节非共价调节非共价调节 酶的变构调节酶的变构调节酶酶活活性性调调节节概述概述一、调节酶实现对酶促反应速率的快速调节一、调节酶实现对酶促反应速

75、率的快速调节（一）变构酶通过（一）变构酶通过变构调节变构调节酶的活性酶的活性一一些些代代谢谢物物可可与与某某些些酶酶分分子子活活性性中中心心外外的的某某部部分分可可逆逆地地结结合合（非非共共价价结结合合），使使酶酶构构象象改改变变，从从而而改改变变酶酶的的催催化化活活性性，此此种种调调节节方方式式称称变构调节变构调节。变构调节（变构调节（allosteric regulation）: 1、概念、概念 受变构调节的酶受变构调节的酶2、结构特点：多亚基（偶数）、结构特点：多亚基（偶数） 催化亚基（活性中心）催化亚基（活性中心） 调节亚基调节亚基 变构部位（变构部位（allosteric site）

76、 或调节部位（或调节部位（regulatory site）变构酶（变构酶（allosteric enzyme）：）：u 协同效应（协同效应（cooperativity）: 多亚基酶存在协同效应多亚基酶存在协同效应 正协同效应正协同效应变构后增加对效应剂亲和力变构后增加对效应剂亲和力 负协同效应负协同效应变构后降低对效应剂亲和力变构后降低对效应剂亲和力 u 变构效应剂（变构效应剂（allosteric effector） 变构激活效应剂变构激活效应剂 加快反应速率加快反应速率 变构抑制效应剂变构抑制效应剂 降低反应速率降低反应速率 底物浓度底物浓度- -反应速率曲线呈反应速率曲线呈“S”S”形，

77、不遵循形，不遵循米米- -曼氏动力学。曼氏动力学。变构酶的变构酶的“S”形曲线形曲线vS变构抑制变构抑制变构激活变构激活米氏酶米氏酶变构酶变构酶右移右移左移左移蛋白激酶蛋白激酶 A 的变构激活的变构激活蛋白激酶蛋白激酶A (无活性无活性)蛋白激酶蛋白激酶A (有活性有活性)cAMPCCCCRRRRATPATP柠檬酸柠檬酸柠檬酸柠檬酸（）AMPAMP、ADP ADP 2,6-2,6-二磷酸果糖二磷酸果糖二磷酸果糖二磷酸果糖 1,6-1,6-二磷酸果糖二磷酸果糖二磷酸果糖二磷酸果糖( + )变构酶：变构酶：6-6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1-1的变构剂的变构剂变构激活剂变构激活剂变构抑制剂变构抑

78、制剂 在在其它酶其它酶的催化下，酶蛋白分子肽链上的催化下，酶蛋白分子肽链上特定基团与某种化学基团发生特定基团与某种化学基团发生可逆性共价结可逆性共价结合合，从而改变酶的活性的过程。，从而改变酶的活性的过程。（二）酶的（二）酶的化学修饰调节化学修饰调节是通过某些化学基团与酶是通过某些化学基团与酶的共价结合与分离实现的的共价结合与分离实现的1、共价修饰或化学修饰调节的概念、共价修饰或化学修饰调节的概念 （ covalent modification regulation & chemical modification regulation） 概念：概念： 2、共价修饰基团类型：、共价修饰基团类型：

79、u 磷酸化与脱磷酸化磷酸化与脱磷酸化u 乙酰化和脱乙酰化乙酰化和脱乙酰化u 甲基化和脱甲基化甲基化和脱甲基化u 腺苷化和脱腺苷化腺苷化和脱腺苷化u SH与与SS互变互变2、共价修饰基团类型：、共价修饰基团类型：PEEATPADPPH2O蛋白激酶蛋白激酶磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸酶例例例例 -1-1：肌肉中磷酸化酶的磷酸化和去磷酸化过程：肌肉中磷酸化酶的磷酸化和去磷酸化过程：肌肉中磷酸化酶的磷酸化和去磷酸化过程：肌肉中磷酸化酶的磷酸化和去磷酸化过程：磷酸化酶磷酸化酶磷酸化酶磷酸化酶-b-b磷酸化酶磷酸化酶磷酸化酶磷酸化酶-a-a（活性）（活性）（活性）（活性）酶促化学修饰对酶活性的调节酶促化学修饰对

80、酶活性的调节激活激活/ /抑制抑制激活激活/ /抑制抑制抑制抑制/ /激活激活抑制抑制/ /激活激活抑制抑制/ /激活激活抑制抑制/ /激活激活抑制抑制/ /激活激活激活激活/ /抑制抑制抑制抑制/ /激活激活激活激活/ /抑制抑制脱氢酶脱氢酶/ /氧化酶氧化酶磷酸化磷酸化/ /脱磷酸化脱磷酸化磷酸化磷酸化/ /脱磷酸化脱磷酸化磷酸化磷酸化/ /脱磷酸化脱磷酸化磷酸化磷酸化/ /脱磷酸化脱磷酸化磷酸化磷酸化/ /脱磷酸化脱磷酸化磷酸化磷酸化/ /脱磷酸化脱磷酸化磷酸化磷酸化/ /脱磷酸化脱磷酸化磷酸化磷酸化/ /脱磷酸化脱磷酸化磷酸化磷酸化/ /脱磷酸化脱磷酸化磷酸化磷酸化/ /脱磷酸化脱磷酸

81、化- SH / -S-S- SH / -S-S-糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶磷酸化酶磷酸化酶b b激酶激酶糖原合成酶糖原合成酶丙酮酸脱羧酶丙酮酸脱羧酶磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶丙酮酸脱氢酶丙酮酸脱氢酶HMG-CoAHMG-CoA还原酶还原酶HMG-CoAHMG-CoA还原酶激酶还原酶激酶乙酰乙酰CoACoA羧化酶羧化酶脂肪细胞甘油三脂脂肪酶脂肪细胞甘油三脂脂肪酶黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化酶酶活性改变酶活性改变化学修饰类型化学修饰类型 酶酶由激素启动磷酸化的级联机制由激素启动磷酸化的级联机制 腺苷酸环腺苷酸环化酶活化化酶活化ATP cAMP R2C2 C2 + R2磷酸化酶激酶磷酸化酶激酶（无活性）（无活

82、性）磷酸化酶激酶磷酸化酶激酶（有活性）（有活性）（别构激活（别构激活 ） 磷酸化酶磷酸化酶b （无活性）（无活性） 磷酸化酶磷酸化酶a （有活性）（有活性） ATP ADP ATP ADP 激素激素受体受体pp（三）（三）酶原的激活酶原的激活使无活性的酶原转变成有催化活使无活性的酶原转变成有催化活性的酶性的酶 指酶在细胞内合成或初分泌时无活性的酶指酶在细胞内合成或初分泌时无活性的酶的前体。的前体。1、酶原（、酶原（zymogen）: 酶原在特定条件下，被水解一个或几个特酶原在特定条件下，被水解一个或几个特定肽段致使酶分子构象发生改变，从而形成或定肽段致使酶分子构象发生改变，从而形成或暴露酶的活

83、性中心，表现出酶活性的过程。暴露酶的活性中心，表现出酶活性的过程。2、酶原激活、酶原激活:-S-S-缬缬缬缬天天天天 天天天天 天天天天 天天天天异异异异甘甘甘甘缬缬缬缬组组组组4646丝丝丝丝183183胰胰胰胰蛋蛋蛋蛋白白白白酶酶酶酶原原原原SS赖赖赖赖活性中心活性中心胰蛋白酶原的激活过程胰蛋白酶原的激活过程胰蛋白酶原的激活过程胰蛋白酶原的激活过程-S-S-异异异异丝丝丝丝胰胰胰胰蛋蛋蛋蛋白白白白酶酶酶酶SS组组组组游离的六肽游离的六肽缬缬缬缬缬缬缬缬天天天天 天天天天 天天天天 天天天天赖赖赖赖甘甘甘甘肠激酶肠激酶肠激酶肠激酶胰蛋白酶胰蛋白酶胰蛋白酶胰蛋白酶静电静电静电静电吸引吸引吸引吸

84、引力或力或力或力或氢键氢键氢键氢键胰蛋白酶原胰蛋白酶原胰蛋白酶胰蛋白酶六肽六肽+弹性蛋白酶原弹性蛋白酶原弹性蛋白酶弹性蛋白酶 + 碎片碎片-胰凝乳蛋白酶原胰凝乳蛋白酶原-胰凝乳蛋白酶胰凝乳蛋白酶 + 二肽二肽羧基肽酶原羧基肽酶原A羧基肽酶羧基肽酶A + 碎片碎片肠激酶肠激酶消化道肠激酶启动的酶原激活级联效应消化道肠激酶启动的酶原激活级联效应自自身身催催化化酶原与酶原激活的生理意义酶原与酶原激活的生理意义p 保护组织器官本身免受酶的水解保护组织器官本身免受酶的水解破坏破坏p 保证酶在特定部位与环境发挥催保证酶在特定部位与环境发挥催化作用化作用p 酶原可视作酶的储存形式酶原可视作酶的储存形式二、二

85、、 酶含量的调节包括对酶含量的调节包括对 酶合成与分解速率的调节酶合成与分解速率的调节（一）酶蛋白合成可被诱导或阻遏（一）酶蛋白合成可被诱导或阻遏 转录水平转录水平 诱导作用（诱导作用（induction）和诱导剂（）和诱导剂（ inducer ） 阻遏作用（阻遏作用（repression）和阻遏剂（）和阻遏剂（repressor）如：如： 胆红素诱导血红素加氧酶合成，促进胆红胆红素诱导血红素加氧酶合成，促进胆红胆红素诱导血红素加氧酶合成，促进胆红胆红素诱导血红素加氧酶合成，促进胆红素生成。素生成。素生成。素生成。u 溶酶体蛋白酶降解途径（不依赖溶酶体蛋白酶降解途径（不依赖ATP的降解的降解途

86、径，途径，无选择性蛋白降解无选择性蛋白降解） 约约40%u 非溶酶体蛋白酶降解途径（又称依赖非溶酶体蛋白酶降解途径（又称依赖ATP和和泛素的降解途径，选择性蛋白降解）泛素的降解途径，选择性蛋白降解） 60%（二）酶降解的调控与一般蛋白质降解途径相同（二）酶降解的调控与一般蛋白质降解途径相同 第第 五五 节节 酶的命名与分类酶的命名与分类（ The Naming and Classification of Enzyme）一、酶可根据其催化的反应类型予以分类一、酶可根据其催化的反应类型予以分类1、氧化还原酶类（、氧化还原酶类（oxidoreductases）2、转移酶类（、转移酶类（transfe

87、rases）3、水解酶类（、水解酶类（hydrolases）4、裂解酶类（、裂解酶类（ lyases，或裂合酶），或裂合酶）5、异构酶类（、异构酶类（isomerases）6、合成酶类（、合成酶类（syntheases）或连接酶类）或连接酶类（ligases）根据酶反应的类型，酶可分为六大类：根据酶反应的类型，酶可分为六大类：根据酶反应的类型，酶可分为六大类：根据酶反应的类型，酶可分为六大类：二、每一种酶均有其系统名称和推荐名称二、每一种酶均有其系统名称和推荐名称u习惯命名：习惯命名： 由发现者命名，常以底物名、反应性质及酶的来源命名由发现者命名，常以底物名、反应性质及酶的来源命名u系统命名：

88、系统命名：1961年国际酶学委员会（年国际酶学委员会（Enzyme commission，简称简称 EC） 确定确定: 每一个酶由下列三种表示每一个酶由下列三种表示 1、系统名称（、系统名称（systematic name）：）： 底物名底物名+反应性质（底物名之间用反应性质（底物名之间用“：”隔开）隔开） 2、分类编号：、分类编号：E.C.+ 四个数字四个数字 分别代表：类、亚类、亚分别代表：类、亚类、亚-亚类、亚亚类、亚-亚类中亚类中“序号序号” 3、推荐名（、推荐名（recommended name）：）： 选一个习惯名（实用、简单）选一个习惯名（实用、简单）二、每一种酶均有其系统名称和

89、推荐名称二、每一种酶均有其系统名称和推荐名称 举举 例例分类编号：分类编号：EC1. 4. 1. 3 系统名称：系统名称：L-谷氨酸：谷氨酸：NAD+氧化还原酶氧化还原酶催化反应：催化反应：L-谷氨酸谷氨酸 + H2O + NAD+ -酮戊二酸酮戊二酸 + NH3 + NADH推荐名称：推荐名称：谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶分类分类编号：编号：EC6. 3. 1. 2系统名称：系统名称：L-谷氨酸：氨连接酶谷氨酸：氨连接酶催化反应：催化反应：ATP + L-谷氨酸谷氨酸 + NH3 ADP + 磷酸磷酸 + L-谷氨酰胺谷氨酰胺推荐名称：推荐名称：谷氨酰胺合成酶谷氨酰胺合成酶酶的分类酶的分类催化的

90、化学催化的化学反应举例反应举例系统名称系统名称EC编号编号推荐名推荐名称称氧化还原酶氧化还原酶类类乙醛乙醛 + NADH + H+乙醇：乙醇：NAD+ 氧化还原氧化还原酶酶EC 1.1.1.1乙醇脱氢乙醇脱氢酶酶转移酶类转移酶类草酰乙酸草酰乙酸 +L-谷谷氨酸氨酸L-天冬氨酸：天冬氨酸： -酮戊二酮戊二酸酸 氨基转移酶氨基转移酶EC 2.6.1.1天冬氨酸天冬氨酸转氨酶转氨酶水解酶类水解酶类 D-葡萄糖葡萄糖 + H3PO4D-葡糖葡糖-6-磷酸水解酶磷酸水解酶EC 3.1.3.9葡糖葡糖6-磷磷酸酶酸酶 裂解酶类裂解酶类 磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮 + 醛醛酮糖酮糖-1-磷酸裂解酶磷酸裂解酶E

91、C 4.1.2.7醛缩酶醛缩酶 异构酶类异构酶类D-果糖果糖-6-磷酸磷酸D-葡糖葡糖-6-磷酸磷酸 酮酮-醇异醇异构酶构酶EC 5.3.1.9磷酸果糖磷酸果糖异构酶异构酶连接酶类连接酶类L-谷氨酰胺谷氨酰胺 + ADP + 磷酸磷酸L-谷氨酸：氨连接酶谷氨酸：氨连接酶EC 6.3.1.2谷氨酰胺谷氨酰胺合成酶合成酶一些酶的分类与命名一些酶的分类与命名第第 六六 节节酶与医学的关系酶与医学的关系 （The Relation of Enzyme & Medicine）一、酶和疾病密切相关一、酶和疾病密切相关 （一）酶的质、量与活性的异常均可引起某些疾病（一）酶的质、量与活性的异常均可引起某些疾病

92、v疾病的发病机理直接或间接与酶表达异疾病的发病机理直接或间接与酶表达异常或酶活性受到抑制相关；常或酶活性受到抑制相关；v疾病可引起酶的异常，这种异常又使病疾病可引起酶的异常，这种异常又使病情加重；情加重； v激素代谢障碍或维生素缺乏可引起酶的激素代谢障碍或维生素缺乏可引起酶的异常；异常； v 酶活性受到抑制多见于中毒性疾病。酶活性受到抑制多见于中毒性疾病。 酶酶酶酶缺陷缺陷或异常引起的疾病或异常引起的疾病或异常引起的疾病或异常引起的疾病 酶酶 疾疾 病病苯丙氨酸羟化酶缺陷苯丙氨酸羟化酶缺陷 苯丙酮酸尿症苯丙酮酸尿症6磷酸葡萄糖脱氢酶缺陷磷酸葡萄糖脱氢酶缺陷 蚕豆病蚕豆病酪氨酸酶缺陷酪氨酸酶缺陷

93、 白化病白化病细胞色素氧化酶抑制细胞色素氧化酶抑制 氰化物中毒氰化物中毒胆碱酯酶抑制胆碱酯酶抑制 有机磷中毒有机磷中毒胰蛋白酶异常激活胰蛋白酶异常激活 急性胰腺炎急性胰腺炎（二）酶的测定有助于对许多疾病的诊断（二）酶的测定有助于对许多疾病的诊断1 1酶活性测定和酶活性单位是定量酶的基础酶活性测定和酶活性单位是定量酶的基础 2血清酶对某些疾病的诊断具有更重要的价值血清酶对某些疾病的诊断具有更重要的价值血清酶血清酶酶水平的改变酶水平的改变病毒性病毒性肝炎肝炎胆管胆管阻塞阻塞肌营养肌营养不良不良急性心急性心肌梗死肌梗死急性胰急性胰腺炎腺炎肿瘤转移到肿瘤转移到其他其他肝肝骨骨胆碱酶酯胆碱酶酯 或或 有

94、机磷化有机磷化合物中毒合物中毒 丙氨酸转氨酶丙氨酸转氨酶 或或 或或 天冬氨酸转氨酶天冬氨酸转氨酶 碱性磷酸酶碱性磷酸酶 骨疾病，骨疾病，骨折骨折酸性磷酸酶酸性磷酸酶 或或 前列腺癌前列腺癌乳酸脱氢酶乳酸脱氢酶 或或 巨幼红细巨幼红细胞性贫血胞性贫血肌酸激酶肌酸激酶 脂酶脂酶 小肠穿孔小肠穿孔小肠穿孔小肠穿孔淀粉酶淀粉酶 -谷氨酰转移酶谷氨酰转移酶 （三）酶和某些疾病的治疗关系密切（三）酶和某些疾病的治疗关系密切v 许多药物可通过抑制生物体内的某些酶来达许多药物可通过抑制生物体内的某些酶来达到治疗目的，如磺胺类药物抑菌作用。到治疗目的，如磺胺类药物抑菌作用。 v 通过阻断相应的酶活性，以达到遏

95、制肿瘤生通过阻断相应的酶活性，以达到遏制肿瘤生长的目的，如甲氨喋呤、长的目的，如甲氨喋呤、5-FU。 v 酶还可以直接用于治疗目的，如胃蛋白酶、酶还可以直接用于治疗目的，如胃蛋白酶、胰蛋白酶等。胰蛋白酶等。 二、酶在医学上的应用领域广泛二、酶在医学上的应用领域广泛（一）酶作为试剂用于临床检验和科学研究（一）酶作为试剂用于临床检验和科学研究 酶酶 法法 分分 析析 即即 酶酶 偶偶 联联 测测 定定 法法 (enzyme coupled assays)，是是利利用用酶酶作作为为分分析析试试剂剂，对对一一些些酶酶的的活活性性、底底物物浓浓度度、激激活活剂剂、抑抑制制剂等进行定量分析的一种方法。剂等

96、进行定量分析的一种方法。1酶法分析是以酶作为工具对化合物和酶活性进酶法分析是以酶作为工具对化合物和酶活性进行定量分析的一种方法行定量分析的一种方法2酶标记测定法是酶学与免疫学相结合的一种酶标记测定法是酶学与免疫学相结合的一种测定方法测定方法p 酶酶标标记记测测定定法法是是用用酶酶检检测测的的灵灵敏敏性性，对对无无催催化化活活性性蛋蛋白白质质进进行行检检测测的的一一种种方方法法。酶酶可可替替代代同同位位素素与与某某些些物物质质结结合合，从从而而使使该该物物质质被被酶酶所所标标记记。通通过过测测定定酶酶的的活活性性来来判判断断被被其其定定量量结结合合物物质的存在和含量。质的存在和含量。p 当当前前

97、，最最常常用用是是酶酶联联免免疫疫测测定定法法（enzyme-linked immunosorbent assay, ELISA）。3工具酶广泛地应用于分子克隆领域工具酶广泛地应用于分子克隆领域 酶酶具具有有高高度度特特异异性性的的特特点点，酶酶可可作作为为分分子子生生物物学学研研究究领领域域常常用用的的工工具具酶酶，在在水水平平对对生生物物大分子进行定向的分割与连接。大分子进行定向的分割与连接。 如：限制性核酸内切酶、连接酶等如：限制性核酸内切酶、连接酶等（二）酶的分子工程是方兴未艾的酶工程学（二）酶的分子工程是方兴未艾的酶工程学酶酶分分子子工工程程主主要要是是利利用用物物理理、化化学学或或

98、分分子子生生物物学学方方法法对对酶酶分分子子进进行行改改造造，包包括括对对酶酶分分子子中中功功能能基基团团进进行行化化学学修修饰饰、酶酶的的固固相相化化、抗体酶等。抗体酶等。1固定化酶是固相酶固定化酶是固相酶 v 固固定定化化酶酶（immobilized enzyme）指指经经理理化化方方法法处处理理，水水溶溶性性酶酶成成为为非非溶溶于于水水，但但仍具酶活性的酶衍生物。仍具酶活性的酶衍生物。v 固固定定化化酶酶在在催催化化反反应应中中以以固固相相状状态态作作用用于于底物，且维持其高度特异性和高效率。底物，且维持其高度特异性和高效率。 v 应用使反应应用使反应管道化、连续化管道化、连续化和和自动

99、化自动化。 2抗体酶是具有酶活性的抗体抗体酶是具有酶活性的抗体u 具有催化功能的抗体分子称为具有催化功能的抗体分子称为抗体酶抗体酶(abzyme)；u 以以酶酶催催化化底底物物的的过过渡渡态态类类似似物物作作为为抗抗原原，免免疫疫动动物物产产生生抗抗体体，在在结结构构上上抗抗体体与与过过渡渡态态类类似似物物互互相相适适应应并并结结合合；使使之之具具有有能能催催化化过过渡渡态态类类似似物物反反应应的的酶酶活活性性功功能能。当当抗抗体体与与底底物物结结合合时时，使使底底物物转转变变为为过过渡渡态进而发生催化反应；态进而发生催化反应；u 理理论论基基础础：一一是是抗抗体体专专一一结结合合蛋蛋白白质质

100、，二二是是酶酶活活性性中心与底物形成过渡态，促使发生催化反应。中心与底物形成过渡态，促使发生催化反应。举例：举例：O2N- -O OOO | |C NC N+ + O2N- -O OOO- - OHOH C N C N+ + 对硝基苯酚磷酸胆碱酯（对硝基苯酚磷酸胆碱酯（PNPDC）对硝基苯酚磷酸胆碱酯（过渡态）对硝基苯酚磷酸胆碱酯（过渡态）酯酯 酶酶O2N- -O OO O OO C N C N+ + PNPDC过渡态类似物过渡态类似物（半抗原）（半抗原） 本章知识点本章知识点本章知识点本章知识点酶分子的结构酶分子的结构酶分子的功能酶分子的功能酶的分酶的分子组成子组成酶的活酶的活性中心性中心分

101、类：分类：单体酶单体酶寡聚酶寡聚酶多酶复合物多酶复合物多功能酶多功能酶单单纯纯酶酶结结合合酶酶辅辅酶酶辅辅基基必需基团必需基团结结合合基基团团催催化化基基团团酶酶反反应应特特点点酶酶反反应应机机理理酶酶反反应应动动力力学学酶原与酶原的激活酶原与酶原的激活变构调节变构调节共价修饰调节共价修饰调节酶的酶的调节调节酶酶活活性性调调节节酶酶量量调调节节酶的命名与分类酶的命名与分类酶与医学的关系酶与医学的关系酶分子的结构酶分子的结构酶的分酶的分子组成子组成酶的活酶的活性中心性中心分类：分类：单体酶单体酶寡聚酶寡聚酶多酶复合物多酶复合物多功能酶多功能酶单单纯纯酶酶结结合合酶酶辅辅酶酶辅辅基基必需基团必需基

102、团结结合合基基团团催催化化基基团团酶酶反反应应特特点点酶酶反反应应机机理理酶分子的功能酶分子的功能酶分子的功能酶分子的功能酶酶反反应应动动力力学学酶原与酶原的激活酶原与酶原的激活变构调节变构调节共价修饰调节共价修饰调节酶的酶的调节调节酶酶活活性性调调节节酶酶量量调调节节酶的命名与分类酶的命名与分类酶与医学的关系酶与医学的关系复习思考题复习思考题名词解释：名词解释： 单纯酶与结合酶、活性中性与必需基团、辅酶与辅基、同工酶、单纯酶与结合酶、活性中性与必需基团、辅酶与辅基、同工酶、别构酶、抗体酶别构酶、抗体酶问答题：问答题： 1、何谓、何谓“酶原酶原”和和“酶原激活酶原激活”？试举例简述酶原激活的机

103、理。？试举例简述酶原激活的机理。 2、影响酶促反应速度的主要因素有哪些？并简要说明这些因素、影响酶促反应速度的主要因素有哪些？并简要说明这些因素如何影响酶促反应速度？如何影响酶促反应速度？ 3、何谓、何谓“酶的抑制剂酶的抑制剂”？抑制剂对酶促反应的作用有哪些方式？抑制剂对酶促反应的作用有哪些方式？各有什么特点？各有什么特点？ 4、酶催化剂特点有哪些？并简要解释之。、酶催化剂特点有哪些？并简要解释之。 5、何谓、何谓“Km值值”？意义何在？意义何在？ 培养创新精神的人，培养创新精神的人，有一条要自学，一个没有有一条要自学，一个没有自学精神的人是不会有创自学精神的人是不会有创造力的。造力的。摘自摘自“2010年年8月月3日文汇报日文汇报” 我国著名力学家、应用数学家、我国著名力学家、应用数学家、教育家和社会活动家教育家和社会活动家 钱伟长校长钱伟长校长谢谢 谢谢 ！