第章生物化学酶ppt课件

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1、目录目录Enzyme第第3 3章章 酶酶目录目录n n酶的概念酶的概念目前将生物催化目前将生物催化目前将生物催化目前将生物催化剂剂分分分分为为两两两两类类: :酶酶 、 核核核核酶酶脱氧核脱氧核脱氧核脱氧核酶酶酶酶是是是是一一一一类类对对其其其其特特特特异异异异底底底底物物物物具具具具有有有有高高高高效效效效催催催催化化化化作作作作用用用用的蛋白的蛋白的蛋白的蛋白质质。目录目录n n酶学研讨简史酶学研讨简史公元前两千多年，我国已有公元前两千多年，我国已有公元前两千多年，我国已有公元前两千多年，我国已有酿酿酒酒酒酒记载记载。一一一一百百百百余余余余年年年年前前前前，PasteurPasteur以

2、以以以为为发发酵酵酵酵是是是是酵酵酵酵母母母母细细胞胞胞胞生生生生命命命命活活活活动动的的的的结结果。果。果。果。18781878年，年，年，年，KhneKhne初次提出初次提出初次提出初次提出EnzymeEnzyme一一一一词词。18971897年年年年，Eduard Eduard BuchnerBuchner用用用用不不不不含含含含细细胞胞胞胞的的的的酵酵酵酵母母母母提提提提取取取取液，液，液，液，实现实现了了了了发发酵。酵。酵。酵。19261926年年年年，SumnerSumner初初初初次次次次从从从从刀刀刀刀豆豆豆豆中中中中提提提提纯纯出出出出脲脲酶酶结结晶晶晶晶 (deoxyrib

3、ozyme)(deoxyribozyme)。目录目录19821982年年年年，CechCech初初初初次次次次发发现现RNARNA也也也也具具具具有有有有酶酶的的的的催催催催化化化化活活活活性性性性，提出核提出核提出核提出核酶酶(ribozyme)(ribozyme)的概念。的概念。的概念。的概念。20192019年年年年，Jack Jack W.SzostakW.Szostak研研研研讨讨室室室室首首首首先先先先报报道道道道了了了了具具具具有有有有DNADNA衔衔 接接接接 酶酶 活活活活 性性性性 DNADNA片片片片 段段段段 ， 称称称称 为为 脱脱脱脱 氧氧氧氧 核核核核 酶酶(de

4、oxyribozyme)(deoxyribozyme)。目录目录第一第一节酶的分子构造与功能的分子构造与功能The Molecular Structure and Function of Enzyme目录目录n n酶的不同方式酶的不同方式:单单体体体体酶酶(monomeric (monomeric enzyme)enzyme)：仅仅具具具具有有有有三三三三级级构构构构造造造造的的的的酶酶。寡寡寡寡聚聚聚聚酶酶(oligomeric (oligomeric enzyme)enzyme)：由由由由多多多多个个个个一一一一样样或或或或不不不不同同同同亚亚基以非共价基以非共价基以非共价基以非共价键衔键

5、衔接接接接组组成的成的成的成的酶酶。多多多多酶酶体体体体系系系系(multienzyme (multienzyme system)system)：由由由由几几几几种种种种不不不不同同同同功功功功能能能能的的的的酶酶彼此聚合构成的多彼此聚合构成的多彼此聚合构成的多彼此聚合构成的多酶酶复合物。复合物。复合物。复合物。多多多多 功功功功 能能能能 酶酶 (multifunctional (multifunctional enzyme)enzyme)或或或或 串串串串 联联 酶酶(tandem (tandem enzyme)enzyme)：一一一一些些些些多多多多酶酶体体体体系系系系在在在在进进化化化

6、化过过程程程程中中中中由由由由于于于于基基基基因因因因的的的的交交交交融融融融，多多多多种种种种不不不不同同同同催催催催化化化化功功功功能能能能存存存存在在在在于于于于一一一一条条条条多多多多肽肽链链中，中，中，中，这类酶这类酶称称称称为为多功能多功能多功能多功能酶酶。目录目录一、酶的分子组成中常含有辅助因子一、酶的分子组成中常含有辅助因子蛋白质部分：酶蛋白蛋白质部分：酶蛋白 (apoenzyme) (apoenzyme)辅助因子辅助因子(cofactor) (cofactor) 金属离子金属离子小分子有机化合物小分子有机化合物全酶全酶(holoenzyme)(holoenzyme)n n结结

7、合合合合酶酶 (conjugated enzyme) (conjugated enzyme)n n单纯酶单纯酶 (simple enzyme) (simple enzyme)目录目录n n全酶分子中各部分在催化反响中的作用全酶分子中各部分在催化反响中的作用全酶分子中各部分在催化反响中的作用全酶分子中各部分在催化反响中的作用: :酶酶蛋白决蛋白决蛋白决蛋白决议议反响的特异性反响的特异性反响的特异性反响的特异性辅辅助因子决助因子决助因子决助因子决议议反响的种反响的种反响的种反响的种类类与性与性与性与性质质目录目录金属金属酶(metalloenzyme)金属离子与金属离子与酶结合合严密，提取密，提取

8、过程中不易程中不易丧失。失。 金属激活金属激活酶(metal-activated enzyme) 金属离子金属离子为酶的活性所必需，但与的活性所必需，但与酶的的结合不甚合不甚严密。密。 n n金属离子是最多见的辅助因子金属离子是最多见的辅助因子金属离子是最多见的辅助因子金属离子是最多见的辅助因子目录目录金属离子的作用：金属离子的作用：参与催化反响，参与催化反响，传送送电子；子；在在酶与底物与底物间起起桥梁作用；梁作用；稳定定酶的构象；的构象；中和阴离子，降低反响中的静中和阴离子，降低反响中的静电斥力等。斥力等。目录目录n n小分子有机化合物是一些化学稳定的小分子小分子有机化合物是一些化学稳定的

9、小分子小分子有机化合物是一些化学稳定的小分子小分子有机化合物是一些化学稳定的小分子物质，称为辅酶物质，称为辅酶物质，称为辅酶物质，称为辅酶 (coenzyme) (coenzyme)。其主要作用是参与其主要作用是参与酶的催化的催化过程，在反响中程，在反响中传送送电子、子、质子或一些基子或一些基团。辅酶的种的种类不多，且分子构造中常含有不多，且分子构造中常含有维生生素或素或维生素生素类物物质。目录目录转移的基团转移的基团转移的基团转移的基团小分子有机化合物（辅酶或辅基）小分子有机化合物（辅酶或辅基）小分子有机化合物（辅酶或辅基）小分子有机化合物（辅酶或辅基）名称名称名称名称所含的维生素所含的维生

10、素所含的维生素所含的维生素氢原子（质子）氢原子（质子）氢原子（质子）氢原子（质子）NADNAD（尼克酰胺腺嘌呤二核（尼克酰胺腺嘌呤二核（尼克酰胺腺嘌呤二核（尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸，辅酶苷酸，辅酶苷酸，辅酶苷酸，辅酶I I尼克酰胺（维生素尼克酰胺（维生素尼克酰胺（维生素尼克酰胺（维生素PPPP）之一）之一）之一）之一NADPNADP（尼克酰胺腺嘌呤二（尼克酰胺腺嘌呤二（尼克酰胺腺嘌呤二（尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸，辅酶核苷酸磷酸，辅酶核苷酸磷酸，辅酶核苷酸磷酸，辅酶IIII尼克酰胺（维生素尼克酰胺（维生素尼克酰胺（维生素尼克酰胺（维生素PPPP）之一）之一）之一）之一FMNFMN（黄素单核苷酸）

11、（黄素单核苷酸）（黄素单核苷酸）（黄素单核苷酸）维生素维生素维生素维生素B B2 2（核黄素）（核黄素）（核黄素）（核黄素）FADFAD（黄素腺嘌呤二核苷酸）（黄素腺嘌呤二核苷酸）（黄素腺嘌呤二核苷酸）（黄素腺嘌呤二核苷酸）维生素维生素维生素维生素B B2 2（核黄素）（核黄素）（核黄素）（核黄素）醛基醛基醛基醛基TPPTPP（焦磷酸硫胺素）（焦磷酸硫胺素）（焦磷酸硫胺素）（焦磷酸硫胺素）维生素维生素维生素维生素B B1 1（硫胺素）（硫胺素）（硫胺素）（硫胺素）酰基酰基酰基酰基辅酶辅酶辅酶辅酶A A（CoACoA）泛酸泛酸泛酸泛酸硫辛酸硫辛酸硫辛酸硫辛酸硫辛酸硫辛酸硫辛酸硫辛酸烷基烷基烷基烷

12、基钴胺素辅酶类钴胺素辅酶类钴胺素辅酶类钴胺素辅酶类维生素维生素维生素维生素B B1212二氧化碳二氧化碳二氧化碳二氧化碳生物素生物素生物素生物素生物素生物素生物素生物素氨基氨基氨基氨基磷酸吡哆醛磷酸吡哆醛磷酸吡哆醛磷酸吡哆醛吡哆醛（维生素吡哆醛（维生素吡哆醛（维生素吡哆醛（维生素B6B6之一）之一）之一）之一）甲基、甲烯基、甲炔基、甲基、甲烯基、甲炔基、甲基、甲烯基、甲炔基、甲基、甲烯基、甲炔基、甲酰基等一碳单位甲酰基等一碳单位甲酰基等一碳单位甲酰基等一碳单位四氢叶酸四氢叶酸四氢叶酸四氢叶酸叶酸叶酸叶酸叶酸某些辅酶辅基在催化中的作用某些辅酶辅基在催化中的作用目录目录n n辅酶中与酶蛋白共价结合

13、的辅酶又称为辅基辅酶中与酶蛋白共价结合的辅酶又称为辅基辅酶中与酶蛋白共价结合的辅酶又称为辅基辅酶中与酶蛋白共价结合的辅酶又称为辅基(prosthetic group)(prosthetic group)。n辅基和基和酶蛋白蛋白结合合严密，不能密，不能经过透析或超透析或超滤等方法将其除去，在反响中不能分开等方法将其除去，在反响中不能分开酶蛋蛋白，如白，如FAD、FMN、生物素等。、生物素等。目录目录二、酶的活性中心是酶分子中执行二、酶的活性中心是酶分子中执行其催化功能的部位其催化功能的部位酶分子中氨基酸残分子中氨基酸残基基侧链的化学基的化学基团中，中，一些与一些与酶活性活性亲密相关密相关的化学基

14、的化学基团。n必需基必需基团(essential group)目录目录指必需基指必需基团在空在空间构造上彼此接近，构造上彼此接近，组成具有特定空成具有特定空间构造的区域，能与底物特异构造的区域，能与底物特异结合并将底物合并将底物转化化为产物。物。n酶的活性中心酶的活性中心 (active center)目录目录活性中心内的必需基团活性中心内的必需基团活性中心内的必需基团活性中心内的必需基团结合基团结合基团(binding group)(binding group)与底物相结合与底物相结合催化基团催化基团(catalytic group)(catalytic group)催化底物转变成产物催化底

15、物转变成产物 位于活性中心以外，位于活性中心以外，维持持酶活性中心活性中心应有有的空的空间构象和或作构象和或作为调理理剂的的结合部位所合部位所必需。必需。活性中心外的必需基团活性中心外的必需基团活性中心外的必需基团活性中心外的必需基团底底 物物 活性中心以外活性中心以外的必需基团的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 目录目录n溶菌酶的活性中心溶菌酶的活性中心溶溶菌菌酶酶的的活活性性中中心心是是一一裂裂隙隙，可可以以包包容容肽肽多多糖糖的的6个个单单糖糖基基A，B，C，D，E，F，并并与与之之构构成成氢氢键键和和van derwaals力。力。催催化化基基团团是是35位位

16、Glu，52位位Asp；101位位Asp和和108位位Trp是结合基团。是结合基团。目录目录三、同工酶三、同工酶同同工工酶 (isoenzyme)是是指指催催化化一一样的的化化学学反反响响，而而酶蛋蛋白白的的分分子子构构造造理理化化性性质乃至免疫学性乃至免疫学性质不同的一不同的一组酶。n定义定义目录目录根据国际生化学会的建议，同工酶是由不同基根据国际生化学会的建议，同工酶是由不同基根据国际生化学会的建议，同工酶是由不同基根据国际生化学会的建议，同工酶是由不同基因编码的多肽链，或由同一基因转录生成的不因编码的多肽链，或由同一基因转录生成的不因编码的多肽链，或由同一基因转录生成的不因编码的多肽链，

17、或由同一基因转录生成的不同同同同mRNAmRNAmRNAmRNA所翻译的不同多肽链组成的蛋白质。所翻译的不同多肽链组成的蛋白质。所翻译的不同多肽链组成的蛋白质。所翻译的不同多肽链组成的蛋白质。同工酶存在于同一种属或同一个体的不同组织同工酶存在于同一种属或同一个体的不同组织同工酶存在于同一种属或同一个体的不同组织同工酶存在于同一种属或同一个体的不同组织或同一细胞的不同亚细胞构造中，它使不同的或同一细胞的不同亚细胞构造中，它使不同的或同一细胞的不同亚细胞构造中，它使不同的或同一细胞的不同亚细胞构造中，它使不同的组织、器官和不同的亚细胞构造具有不同的代组织、器官和不同的亚细胞构造具有不同的代组织、器

18、官和不同的亚细胞构造具有不同的代组织、器官和不同的亚细胞构造具有不同的代谢特征。这为同工酶用来诊断不同器官的疾病谢特征。这为同工酶用来诊断不同器官的疾病谢特征。这为同工酶用来诊断不同器官的疾病谢特征。这为同工酶用来诊断不同器官的疾病提供了实际根据。提供了实际根据。提供了实际根据。提供了实际根据。 目录目录HHHHHHH MHHMMHMMMMMMMLDH1 (H4)LDH2(H3M) LDH3(H2M2)LDH4(HM3)LDH5 (M4)乳酸脱氢酶的同工酶乳酸脱氢酶的同工酶n举例举例 1目录目录n举例举例 2B BB BB BMMMM MM CK1(BB) CK2(MB) CK3(MM)脑脑

19、心肌心肌 骨骼肌骨骼肌肌酸激酶肌酸激酶 (creatine kinase, CK) 同工酶同工酶目录目录第二第二节 酶的任的任务原理原理TheMechanismofEnzymeTheMechanismofEnzymeActionAction目录目录在反响前后没有在反响前后没有在反响前后没有在反响前后没有质质和量的和量的和量的和量的变变化；化；化；化；只能催化只能催化只能催化只能催化热热力学允力学允力学允力学允许许的化学反响；的化学反响；的化学反响；的化学反响；只能加速可逆反响的只能加速可逆反响的只能加速可逆反响的只能加速可逆反响的进进程，而不改程，而不改程，而不改程，而不改动动反响反响反响反响

20、的平衡点。的平衡点。的平衡点。的平衡点。n酶与普通催化剂的共同点：酶与普通催化剂的共同点：目录目录一一酶促反响具有极高的效率促反响具有极高的效率 一、酶促反响的特点一、酶促反响的特点酶的催化效率通常比非催化反响高的催化效率通常比非催化反响高1081020倍，比普通催化倍，比普通催化剂高高1071013倍。倍。酶的催化不需求的催化不需求较高的反响温度。高的反响温度。酶和普通催化和普通催化剂加速反响的机理都是降低反响加速反响的机理都是降低反响的活化能的活化能(activation energy)。酶比普通催化比普通催化剂更有效地降低反响的活化能。更有效地降低反响的活化能。目录目录酶酶酶酶的的的的催

21、催催催化化化化效效效效率率率率可可可可用用用用酶酶酶酶的的的的转转转转换换换换数数数数 (turnover (turnover number) number) 来来来来表表表表示示示示。酶酶酶酶的的的的转转转转换换换换数数数数是是是是指指指指在在在在酶酶酶酶被被被被底底底底物物物物饱饱饱饱和和和和的的的的条条条条件件件件下下下下，每每每每个个个个酶酶酶酶分分分分子子子子每每每每秒秒秒秒钟钟钟钟将将将将底底底底物物物物转化为产物的分子数。转化为产物的分子数。转化为产物的分子数。转化为产物的分子数。 目录目录n n根据酶对其底物构造选择的严厉程度不同，根据酶对其底物构造选择的严厉程度不同，根据酶对

22、其底物构造选择的严厉程度不同，根据酶对其底物构造选择的严厉程度不同，酶的特异性可大致分为以下酶的特异性可大致分为以下酶的特异性可大致分为以下酶的特异性可大致分为以下3 3种类型：种类型：种类型：种类型：绝对绝对特异性特异性特异性特异性(absolute specificity)(absolute specificity)：只能作用：只能作用：只能作用：只能作用于特定构造的底物，于特定构造的底物，于特定构造的底物，于特定构造的底物，进进展一种展一种展一种展一种专专注的反响，生注的反响，生注的反响，生注的反响，生成一种特定构造的成一种特定构造的成一种特定构造的成一种特定构造的产产物物物物 。 相相

23、相相对对特异性特异性特异性特异性(relative specificity)(relative specificity)：作用于一：作用于一：作用于一：作用于一类类化合物或一种化学化合物或一种化学化合物或一种化学化合物或一种化学键键。立体构造特异性立体构造特异性立体构造特异性立体构造特异性(stereospecificity)(stereospecificity)：作用于：作用于：作用于：作用于立体异构体中的一种。立体异构体中的一种。立体异构体中的一种。立体异构体中的一种。目录目录三酶促反响的可调理性三酶促反响的可调理性酶促反响受多种要素的促反响受多种要素的调控，以控，以顺应机体机体对不断不断

24、变化的内外化的内外环境和生命活境和生命活动的的需求。需求。目录目录二、酶经过促进底物构成过渡态二、酶经过促进底物构成过渡态而提高反响速率而提高反响速率一一酶比普通催化比普通催化剂更有效地降低反响活化能更有效地降低反响活化能酶和普通催化和普通催化剂一一样，加速反响的作，加速反响的作用都是用都是经过降低反响的活化能降低反响的活化能 (activation energy) 实现的。的。 活化能：底物分子从初态转变到活化活化能：底物分子从初态转变到活化态所需的能量。态所需的能量。目录目录反响总能量改动反响总能量改动 非催化反响活化能非催化反响活化能 酶促反响酶促反响 活化能活化能 普通催化剂催普通催化

25、剂催化反响的活化能化反响的活化能 能能量量反反 应应 过过 程程 底物底物 产物产物 酶促反响活化能的改动酶促反响活化能的改动 目录目录二酶二酶-底物复合物的构成有利于底物转变成底物复合物的构成有利于底物转变成过渡态过渡态 酶底物复合物底物复合物E+SE+PES( (过过渡渡渡渡态态) )目录目录1.诱导契协作用使酶与底物亲密结合诱导契协作用使酶与底物亲密结合诱导契协作用使酶与底物亲密结合诱导契协作用使酶与底物亲密结合酶与底物相互接近与底物相互接近时，其构造相互，其构造相互诱导、相互、相互变形和相互形和相互顺应，进而相互而相互结合。合。这一一过程称程称为酶- -底物底物结合的合的诱导契合契合(

26、induced-fit) (induced-fit) 。目录目录酶的诱导契合动画酶的诱导契合动画羧肽酶的的诱导契契合合方方式式 底物底物目录目录2. 2.临近效应与定向陈列使诸底物正确定位于临近效应与定向陈列使诸底物正确定位于临近效应与定向陈列使诸底物正确定位于临近效应与定向陈列使诸底物正确定位于酶的活性中心酶的活性中心酶的活性中心酶的活性中心 酶在反响中将在反响中将诸底物底物结合到合到酶的活性中心，使它的活性中心，使它们相互接近并构成有利于反响的正确定向关系。相互接近并构成有利于反响的正确定向关系。这种种临近效近效应(proximity effect)与定向与定向陈列列(orientatio

27、n arrange)实践上是将分子践上是将分子间的反响的反响变成成类似于分子内的反响，从而提高反响速率。似于分子内的反响，从而提高反响速率。 目录目录n临近效应与定向陈列：临近效应与定向陈列：目录目录酶的活性中心多是的活性中心多是酶分子内部的疏水分子内部的疏水“口袋，口袋，酶反响在此疏水反响在此疏水环境中境中进展，使底物分子脱溶展，使底物分子脱溶剂化化 (desolvation)，排除周，排除周围大量水分子大量水分子对酶和和底物分子中功能基底物分子中功能基团的干的干扰性吸引和排斥，防止性吸引和排斥，防止水化膜的构成，利于底物与水化膜的构成，利于底物与酶分子的分子的亲密接触和密接触和结合。合。这

28、种景象称种景象称为外表效外表效应(surface effect)。 3.外表效应使底物分子去溶剂化外表效应使底物分子去溶剂化目录目录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1.普通酸普通酸-碱催化作用碱催化作用(general acid-base catalysis) 2.共价催化作用共价催化作用(covalent catalysis) 3.亲核催化作用核催化作用(nucleophilic catalysis)目录目录第三第三节酶促反响促反响动力学力学KineticsofEnzyme-KineticsofEnzyme-CatalyzedReactionCatalyzedReac

29、tion目录目录n n酶酶促反响促反响促反响促反响动动力学：研力学：研力学：研力学：研讨讨各种要素各种要素各种要素各种要素对酶对酶促反响促反响促反响促反响速率的影响，并加以定量的速率的影响，并加以定量的速率的影响，并加以定量的速率的影响，并加以定量的论论述。述。述。述。n n影响要素包括：影响要素包括：影响要素包括：影响要素包括：酶浓酶浓度、底物度、底物度、底物度、底物浓浓度、度、度、度、pHpH、温、温、温、温度、抑制度、抑制度、抑制度、抑制剂剂、激活、激活、激活、激活剂剂等。等。等。等。目录目录一、底物浓度对反响速率影响的作图呈一、底物浓度对反响速率影响的作图呈矩形双曲线矩形双曲线在其他要

30、素不在其他要素不在其他要素不在其他要素不变变的情况下，底物的情况下，底物的情况下，底物的情况下，底物浓浓度度度度对对反响速率的影响呈反响速率的影响呈反响速率的影响呈反响速率的影响呈矩形双曲矩形双曲矩形双曲矩形双曲线线关系。关系。关系。关系。SSV V目录目录单底物、单产物反响；单底物、单产物反响；单底物、单产物反响；单底物、单产物反响；酶酶酶酶促促促促反反反反响响响响速速速速率率率率普普普普通通通通在在在在规规规规定定定定的的的的反反反反响响响响条条条条件件件件下下下下，用用用用单单单单位位位位时时时时间间间间内内内内底底底底物物物物的的的的耗耗耗耗费费费费量量量量和和和和产产产产物物物物的的

31、的的生生生生成成成成量量量量来来来来表示；表示；表示；表示；反反反反响响响响速速速速率率率率取取取取其其其其初初初初速速速速率率率率，即即即即底底底底物物物物的的的的耗耗耗耗费费费费量量量量很很很很小小小小普通在普通在普通在普通在5 5以内时的反响速率以内时的反响速率以内时的反响速率以内时的反响速率底物浓度远远大于酶浓度。底物浓度远远大于酶浓度。底物浓度远远大于酶浓度。底物浓度远远大于酶浓度。n研讨前提：研讨前提：当底物当底物浓度度较低低时：反响速率与底物反响速率与底物浓度成正比；反响度成正比；反响为一一级反响。反响。SSV VVmaxVmax随着底物随着底物浓度的增高：度的增高：反响速率不再

32、成正比例加速；反响反响速率不再成正比例加速；反响为混合混合级反响。反响。SSV VVmaxVmax当底物当底物浓度高达一定程度：度高达一定程度：反响速率不再添加，达最大速率；反反响速率不再添加，达最大速率；反响响为零零级反响反响SSV VVmaxVmax目录目录中中中中间产间产物物物物解解释酶促反响中底物促反响中底物浓度和反响速率关系的度和反响速率关系的最合理学最合理学说是中是中间产物学物学说： E + S k1k2k3ESE + P一米曼氏方程式提示一米曼氏方程式提示单底物反响的底物反响的动力学特性力学特性目录目录1913年年Michaelis和和Menten提提出出反反响响速速率率与与底底

33、物物浓度度关关系系的的数数学学方方程程式式，即即米米曼曼氏氏方方程程式式，简称米氏方程式称米氏方程式 (Michaelis equation)。S：底物：底物浓度度V：不同：不同S时的反响速率的反响速率Vmax：最大反响速率：最大反响速率(maximum velocity) m：米氏常数：米氏常数(Michaelis constant) VmaxS Km + S 目录目录1.E E与与与与S S构构构构成成成成ESES复复复复合合合合物物物物的的的的反反反反响响响响是是是是快快快快速速速速平平平平衡衡衡衡反反反反响响响响，而而而而ESES分分分分解解解解为为E E及及及及P P的的的的反反反反

34、响响响响为为慢慢慢慢反反反反响响响响，反反反反响响响响速速速速率率率率取决于慢反响即取决于慢反响即取决于慢反响即取决于慢反响即 V = k3ES V = k3ES。 (1) (1)2.S S的的的的总总浓浓度度度度远远远远大大大大于于于于E E的的的的总总浓浓度度度度，因因因因此此此此在在在在反反反反响响响响的的的的初始初始初始初始阶阶段，段，段，段，S S的的的的浓浓度可以度可以度可以度可以为为不不不不变变即即即即S =StS =St。米曼氏方程式推导基于两个假设：米曼氏方程式推导基于两个假设：目录目录n n米曼氏方程式推导过程：米曼氏方程式推导过程：米曼氏方程式推导过程：米曼氏方程式推导过

35、程：ESES的生成速率的生成速率的生成速率的生成速率 = ES = ES的分解速率的分解速率的分解速率的分解速率k2+k3= Km 米氏常数米氏常数 k1令：令：那么那么(2)(2)变为变为: (Et: (EtES) S = Km ES) S = Km ESES(2)=(EtES)Sk2+k3ES k1整理得：整理得：k1 (EtES) S = k2 ES + k3 ES当反响处于稳态时：当反响处于稳态时：目录目录当底物浓度很高，将酶的活性中心全部饱和时，当底物浓度很高，将酶的活性中心全部饱和时，即即Et =ES，反响达最大速率，反响达最大速率Vmax = k3ES = k3Et (5)ES

36、= EtSKm + S(3) 整理得整理得: :将将(5)(5)代入代入(4)(4)得米氏方程式：得米氏方程式：Vmax S Km + S V = 将将(3)(3)代入代入(1) (1) 得得k3EtS Km + S (4) V = 目录目录二二Km与与Vm是有意义的酶促反响动力学参数是有意义的酶促反响动力学参数n nKmKm值的推导值的推导值的推导值的推导n nKmKm与与与与VmaxVmax的意义的意义的意义的意义目录目录当反响速率当反响速率当反响速率当反响速率为为最大反响速率一半最大反响速率一半最大反响速率一半最大反响速率一半时时：n Km值的推导值的推导Km = S Km值等于等于酶促

37、反响速率促反响速率为最大反响速率一半最大反响速率一半时的底物的底物浓度，度，单位是位是mol/L。2=Km + S Vmax VmaxSVmaxVmaxV VSSKmKmVmax/Vmax/2 2 目录目录n n Km Km与与与与VmaxVmax的意义的意义的意义的意义定定定定义义：KmKm等于等于等于等于酶酶促反响速率促反响速率促反响速率促反响速率为为最大反响速率一最大反响速率一最大反响速率一最大反响速率一半半半半时时的底物的底物的底物的底物浓浓度。度。度。度。意意意意义义：KmKm是是是是酶酶的特征性常数之一，只与的特征性常数之一，只与的特征性常数之一，只与的特征性常数之一，只与酶酶的构

38、造、底的构造、底的构造、底的构造、底物和反响物和反响物和反响物和反响环环境如，温度、境如，温度、境如，温度、境如，温度、pHpH、离子、离子、离子、离子强强度有度有度有度有关，与关，与关，与关，与酶酶的的的的浓浓度无关。度无关。度无关。度无关。 KmKm可近似表示可近似表示可近似表示可近似表示酶对酶对底物的底物的底物的底物的亲亲和力；和力；和力；和力；同一同一同一同一酶对酶对于不同底物有不同的于不同底物有不同的于不同底物有不同的于不同底物有不同的KmKm值值。Km值值目录目录 Vmax Vmax意意义：Vmax=k3 E定定义：Vm是是酶完全被底物完全被底物饱和和时的反响速率，的反响速率，与与

39、酶浓度成正比。度成正比。假假设酶的的总浓度知，可从度知，可从Vmax计算算酶的的转换数数(turnover number)，即，即动力学常数力学常数k3。目录目录定定义义: : 当当酶酶被被底底物物充充分分饱饱和和时时，单单位位时时间间内内每个酶分子催化底物转变为产物的分子数。每个酶分子催化底物转变为产物的分子数。意义意义: : 可用来比较每单位酶的催化才干。可用来比较每单位酶的催化才干。 n酶的转换数酶的转换数 (turnover number)目录目录1. 1. 双倒数作图法双倒数作图法双倒数作图法双倒数作图法(double reciprocal plot)(double reciproc

40、al plot)，又称为，又称为，又称为，又称为 林林林林- -贝氏贝氏贝氏贝氏(Lineweaver- Burk)(Lineweaver- Burk)作图法作图法作图法作图法 VmaxS VmaxS Km+SKm+SV = V = 林贝氏方程林贝氏方程+ + 1/V=1/V=KmKmVmax Vmax 1/Vmax 1/Vmax 1/S 1/S 两两两两边边同取倒数同取倒数同取倒数同取倒数三三m值与值与max值可以经过作图法求取值可以经过作图法求取-1/Km-1/Km 1/Vmax 1/Vmax 1/S1/S1/V1/V目录目录2. Hanes作图法作图法在林在林在林在林贝贝氏方程根底上，两

41、氏方程根底上，两氏方程根底上，两氏方程根底上，两边边同乘同乘同乘同乘SSS/V=Km/Vmax + S/V=Km/Vmax + S/Vmax S/Vmax S S S/V S/V -Km Km/Vm Km/Vm 1/Vmax 1/Vmax 目录目录二、底物足够时酶浓度对反响速率的二、底物足够时酶浓度对反响速率的影响呈直线关系影响呈直线关系在酶促反响系统中，当底物浓度大大超越酶的在酶促反响系统中，当底物浓度大大超越酶的在酶促反响系统中，当底物浓度大大超越酶的在酶促反响系统中，当底物浓度大大超越酶的浓度，酶被底物饱和时，反响速率达最大速率。浓度，酶被底物饱和时，反响速率达最大速率。浓度，酶被底物饱

42、和时，反响速率达最大速率。浓度，酶被底物饱和时，反响速率达最大速率。此时，反响速率和酶浓度变化呈正比关系。此时，反响速率和酶浓度变化呈正比关系。此时，反响速率和酶浓度变化呈正比关系。此时，反响速率和酶浓度变化呈正比关系。目录目录当当当当SSEE，酶可被，酶可被，酶可被，酶可被底物饱和的情况下，反底物饱和的情况下，反底物饱和的情况下，反底物饱和的情况下，反响速率与酶浓度成正比。响速率与酶浓度成正比。响速率与酶浓度成正比。响速率与酶浓度成正比。关系式为：关系式为：关系式为：关系式为：V = k3 EV = k3 E0 VE当当SE时，时，Vmax = k3 E酶浓度对反响速率的影响酶浓度对反响速率

43、的影响目录目录三、温度对反响速率的影响具有双重性三、温度对反响速率的影响具有双重性温度对酶促反响速率具有双重影响。温度对酶促反响速率具有双重影响。温度对酶促反响速率具有双重影响。温度对酶促反响速率具有双重影响。 酶促反响速率最快时反响体系的温度称为酶酶促反响速率最快时反响体系的温度称为酶酶促反响速率最快时反响体系的温度称为酶酶促反响速率最快时反响体系的温度称为酶促反响的最适温度促反响的最适温度促反响的最适温度促反响的最适温度(optimum temperature)(optimum temperature)。目录目录n n温度对淀粉酶温度对淀粉酶温度对淀粉酶温度对淀粉酶活性的影响活性的影响活性

44、的影响活性的影响目录目录酶的最适温度不是酶的特征性常数，它与反酶的最适温度不是酶的特征性常数，它与反酶的最适温度不是酶的特征性常数，它与反酶的最适温度不是酶的特征性常数，它与反响进展的时间有关。响进展的时间有关。响进展的时间有关。响进展的时间有关。酶的活性虽然随温度的下降而降低，但低温酶的活性虽然随温度的下降而降低，但低温酶的活性虽然随温度的下降而降低，但低温酶的活性虽然随温度的下降而降低，但低温普通不使酶破坏。温度上升后，酶又恢复其普通不使酶破坏。温度上升后，酶又恢复其普通不使酶破坏。温度上升后，酶又恢复其普通不使酶破坏。温度上升后，酶又恢复其活性。活性。活性。活性。 目录目录四、四、pH经

45、过改动酶和底物分子解离形状经过改动酶和底物分子解离形状影响反响速率影响反响速率酶酶催化活性最高催化活性最高催化活性最高催化活性最高时时反响体系的反响体系的反响体系的反响体系的pHpH称称称称为酶为酶促反响促反响促反响促反响的最适的最适的最适的最适pH (optimum pH)pH (optimum pH)。 n npHpH对对某些某些某些某些酶酶活性的影响活性的影响活性的影响活性的影响目录目录最最最最适适适适pHpH不不不不是是是是酶酶酶酶的的的的特特特特征征征征性性性性常常常常数数数数，它它它它受受受受底底底底物物物物浓浓浓浓度度度度、缓缓缓缓冲冲冲冲液液液液种种种种类类类类与与与与浓浓浓浓

46、度度度度、以以以以及及及及酶酶酶酶纯纯纯纯度度度度等等等等要要要要素的影响。素的影响。素的影响。素的影响。 目录目录五、抑制剂可逆地或不可逆地降低五、抑制剂可逆地或不可逆地降低酶促反响速率酶促反响速率n n酶酶的抑制的抑制的抑制的抑制剂剂(inhibitor)(inhibitor)n酶的抑制区的抑制区别于于酶的的变性：性： 抑制抑制剂对酶有一定有一定选择性性 引起引起变性的要素性的要素对酶没有没有选择性性凡能使凡能使酶的催化活性下降而不引起的催化活性下降而不引起酶蛋白蛋白 变性的物性的物质称称为酶的抑制的抑制剂。目录目录n抑制造用的类型抑制造用的类型不可逆性抑制不可逆性抑制 (irrevers

47、ible inhibition)可逆性抑制可逆性抑制 (reversible inhibition)竞争性抑制争性抑制 (competitive inhibition) (competitive inhibition)非非竞争性抑制争性抑制 (non-competitive (non-competitive inhibition)inhibition)反反竞争性抑制争性抑制 (uncompetitive (uncompetitive inhibition)inhibition)根据抑制剂和酶结合的严密程度不同，根据抑制剂和酶结合的严密程度不同，酶的抑制造用分为：酶的抑制造用分为： 目录目录有机

48、磷化合物有机磷化合物有机磷化合物有机磷化合物 羟羟基基基基酶酶解毒解毒解毒解毒 - - - - - - - - - - - - 解磷定解磷定解磷定解磷定(PAM)(PAM)(PAM)(PAM)重金属离子及砷化合物重金属离子及砷化合物重金属离子及砷化合物重金属离子及砷化合物 巯巯基基基基酶酶解毒解毒解毒解毒 - - - - - - - - - - - - 二二二二巯巯基丙醇基丙醇基丙醇基丙醇(BAL) (BAL) (BAL) (BAL) n概念概念n举例例抑制剂通常以共价键与酶活性中心的抑制剂通常以共价键与酶活性中心的必需基团相结合，使酶失活。必需基团相结合，使酶失活。一不可逆性抑制一不可逆性抑

49、制剂主要与主要与酶共价共价结合合目录目录有机磷化合物有机磷化合物路易士气路易士气失活的酶失活的酶羟基酶羟基酶失活的酶失活的酶酸酸巯基酶巯基酶失活的酶失活的酶酸酸BALBAL巯基酶巯基酶BALBAL与砷剂结合物与砷剂结合物目录目录二二 可逆性抑制造用可逆性抑制造用竞争性抑制争性抑制非非竞争性抑制争性抑制反反竞争性抑制争性抑制 n类型型n概念概念抑抑抑抑制制制制剂剂剂剂通通通通常常常常以以以以非非非非共共共共价价价价键键键键与与与与酶酶酶酶或或或或酶酶酶酶- - - -底底底底物物物物复复复复合合合合物物物物可可可可逆逆逆逆性性性性结结结结合合合合，使使使使酶酶酶酶的的的的活活活活性性性性降降降降

50、低低低低或或或或丧丧丧丧失失失失；抑制剂可用透析、超滤等方法除去。抑制剂可用透析、超滤等方法除去。抑制剂可用透析、超滤等方法除去。抑制剂可用透析、超滤等方法除去。目录目录1.1.竞争性抑制造用的抑制剂与底物竞争结合酶竞争性抑制造用的抑制剂与底物竞争结合酶竞争性抑制造用的抑制剂与底物竞争结合酶竞争性抑制造用的抑制剂与底物竞争结合酶的活性中心的活性中心的活性中心的活性中心 有有有有些些些些抑抑抑抑制制制制剂剂剂剂与与与与底底底底物物物物的的的的构构构构造造造造类类类类似似似似，能能能能与与与与底底底底物物物物竞竞竞竞争争争争酶酶酶酶的的的的活活活活性性性性中中中中心心心心，从从从从而而而而妨妨妨妨

51、碍碍碍碍酶酶酶酶底底底底物物物物复复复复合合合合物物物物的的的的构构构构成成成成。这这这这种种种种抑抑抑抑制制制制造造造造用用用用称称称称为为为为竞竞竞竞争争争争性性性性抑抑抑抑制制制制造用。造用。造用。造用。n定义定义目录目录n反响方式反响方式+I IEIEIE + SE + SE + PE + PESESI IS S+ESIESEIPEE目录目录n特点特点抑抑制制程程度度取取决决于于抑抑制制剂剂与与酶酶的的相相对对亲亲和力及底物浓度；和力及底物浓度；I与与S构构造造类类似似，竞竞争酶的活性中心；争酶的活性中心；动动 力力 学学 特特 点点 ：Vmax不不变变，表表观观Km增大。增大。 抑制

52、抑制剂 无抑制剂无抑制剂1/V1/S目录目录n举例举例丙二酸与琥珀酸竞争琥珀酸脱氢酶丙二酸与琥珀酸竞争琥珀酸脱氢酶琥珀酸琥珀酸琥珀酸脱氢酶琥珀酸脱氢酶FADFADH2延胡索酸延胡索酸目录目录磺胺磺胺类药物的抑菌机制物的抑菌机制与与对氨基苯甲酸氨基苯甲酸竞争二争二氢叶酸合成叶酸合成酶二氢蝶呤啶二氢蝶呤啶 对氨基苯甲酸对氨基苯甲酸 谷氨酸谷氨酸二氢叶酸二氢叶酸合成酶合成酶二氢叶酸二氢叶酸目录目录有有有有些些些些抑抑抑抑制制制制剂剂与与与与酶酶活活活活性性性性中中中中心心心心外外外外的的的的必必必必需需需需基基基基团团相相相相结结合合合合，不不不不影影影影响响响响酶酶与与与与底底底底物物物物的的的的

53、结结合合合合，酶酶和和和和底底底底物物物物的的的的结结合合合合也也也也不不不不影影影影响响响响酶酶与与与与抑抑抑抑制制制制剂剂的的的的结结合合合合。底底底底物物物物和和和和抑抑抑抑制制制制剂剂之之之之间间无无无无竞竞争争争争关关关关系系系系。但但但但酶酶- -底底底底物物物物- -抑抑抑抑制制制制剂剂复复复复合合合合物物物物(ESI)(ESI)不不不不能能能能进进一一一一步步步步释释放放放放出出出出产产物物物物。这这种种种种抑抑抑抑制制制制造造造造用用用用称称称称作非作非作非作非竞竞争性抑制造用。争性抑制造用。争性抑制造用。争性抑制造用。2.2.非竞争性抑制造用的抑制剂不改动酶对底非竞争性抑制

54、造用的抑制剂不改动酶对底非竞争性抑制造用的抑制剂不改动酶对底非竞争性抑制造用的抑制剂不改动酶对底物的亲和力物的亲和力物的亲和力物的亲和力 n定定义目录目录n n反响方式反响方式反响方式反响方式+ S S+ S S+ESIEIEESEPE+SE+SESESE+PE+P+ +I IEI+S EI+S EIS EIS + +I I目录目录n特点特点抑抑制制剂剂与与酶酶活活性性中中心心外外的的必必需需基基团团结结合合，底底物物与与抑抑制制剂剂之间无竞争关系；之间无竞争关系；抑抑制制程程度度取取决决于于抑抑制剂的浓度；制剂的浓度；动动 力力 学学 特特 点点 ：Vmax降降低低，表表观观Km不变。不变。

55、 抑制抑制剂1 / V 1/S 无抑制剂无抑制剂 目录目录抑抑抑抑制制制制剂剂仅仅与与与与酶酶和和和和底底底底物物物物构构构构成成成成的的的的中中中中间间产产物物物物(ES)(ES)结结合合合合，使使使使中中中中间间产产物物物物ESES的的的的量量量量下下下下降降降降。这这样样，既既既既减减减减少少少少从从从从中中中中间间产产物物物物转转化化化化为为产产物物物物的的的的量量量量，也也也也同同同同时时减减减减少少少少从从从从中中中中间间产产物物物物解解解解离离离离出出出出游游游游离离离离酶酶和和和和底底底底物物物物的的的的量量量量。这这种种种种抑抑抑抑制制制制造造造造用称用称用称用称为为反反反反

56、竞竞争性抑制造用。争性抑制造用。争性抑制造用。争性抑制造用。n定定义3.3.反竞争性抑制造用的抑制剂仅与酶反竞争性抑制造用的抑制剂仅与酶反竞争性抑制造用的抑制剂仅与酶反竞争性抑制造用的抑制剂仅与酶- - - -底物复合物底物复合物底物复合物底物复合物结合结合结合结合 目录目录n n反响方式反响方式反响方式反响方式E+SE+SE+P E+P ESES+ +I IESIESI+ESESESIEP目录目录n特点：特点：抑抑制制剂剂只只与与酶酶底底物复合物结合；物复合物结合；抑抑制制程程度度取取决决与与抑抑制制剂剂的的浓浓度度及及底底物物的浓度；的浓度；动动 力力 学学 特特 点点 ：Vmax降降低低

57、，表表观观Km降低。降低。 抑制抑制剂 1/V 1/S 无抑制剂无抑制剂 目录目录各种可逆性抑制造用的比较各种可逆性抑制造用的比较 目录目录图3-10 三种可逆性抑制造用的特征曲线 目录目录六、激活剂可加快酶促反响速率六、激活剂可加快酶促反响速率n定定义使使酶由由无无活活性性变为有有活活性性或或使使酶活活性性添加的物添加的物质称称为激活激活剂(activator)。n种种类必需激活必需激活必需激活必需激活剂剂 (essential activator) (essential activator) 非必需激活非必需激活非必需激活非必需激活剂剂 (non-essential activator)

58、(non-essential activator)目录目录第四第四节酶的的调理理TheRegulationofTheRegulationofEnzymeEnzyme目录目录酶酶活性的活性的活性的活性的调调理快速理快速理快速理快速调调理理理理酶酶含量的含量的含量的含量的调调理理理理缓缓慢慢慢慢调调理理理理n调理方式调理方式n调理对象：关键酶调理对象：关键酶目录目录n n变变构效构效构效构效应剂应剂 (allosteric effector) (allosteric effector)变构激活剂变构激活剂变构抑制剂变构抑制剂n 变构构调理理 (allosteric regulation)n变构构酶

59、 (allosteric enzyme)n变构部位构部位 (allosteric site)一一些些代代谢物物可可与与某某些些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合合，使使酶构构象象改改动，从从而而改改动酶的催化活性，此种的催化活性，此种调理方式称理方式称变构构调理。理。一一变构构酶经过变构构调理理酶的活性的活性一、调理酶实现对酶促反响速率的一、调理酶实现对酶促反响速率的快速调理快速调理目录目录n n变构酶常为多个亚基构成的寡聚体，具有协同效应。变构酶常为多个亚基构成的寡聚体，具有协同效应。变构酶常为多个亚基构成的寡聚体，具有协同效应。变构酶常为多个亚基构成的寡聚体，具

60、有协同效应。变变构激活构激活构激活构激活变变构抑制构抑制构抑制构抑制 变变构构构构酶酶的形曲的形曲的形曲的形曲线线S S S S V V V V 无无无无变变构效构效构效构效应剂应剂 酶的变构调理是体内代谢途径的重要快速酶的变构调理是体内代谢途径的重要快速调理方式之一。调理方式之一。目录目录二酶的化学修饰调理是经过某些化学基团二酶的化学修饰调理是经过某些化学基团与酶的共价结合与分别实现的与酶的共价结合与分别实现的在在在在其其其其他他他他酶酶的的的的催催催催化化化化作作作作用用用用下下下下，某某某某些些些些酶酶蛋蛋蛋蛋白白白白肽肽链链上上上上的的的的一一一一些些些些基基基基团团可可可可与与与与某

61、某某某种种种种化化化化学学学学基基基基团团发发生生生生可可可可逆逆逆逆的的的的共共共共价价价价结结合合合合，从从从从而而而而改改改改动动酶酶的的的的活活活活性性性性，此此此此过过程程程程称称称称为为共价修共价修共价修共价修饰饰。n共价修共价修饰(covalent modification)目录目录磷酸化与脱磷酸化最常磷酸化与脱磷酸化最常见乙乙酰化和脱乙化和脱乙酰化化甲基化和脱甲基化甲基化和脱甲基化腺苷化和脱腺苷化腺苷化和脱腺苷化SHSH与与S SS S互互变n 常见类型常见类型酶的化学修的化学修饰是体内快速是体内快速调理的另一种重要方式。理的另一种重要方式。目录目录酶的磷酸化与脱磷酸化酶的磷酸

62、化与脱磷酸化-OHThrSerTyr酶蛋白酶蛋白H2OPi磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸酶 ATPADP蛋白激酶蛋白激酶ThrSerTyr-O-PO32-酶蛋白酶蛋白目录目录有些有些有些有些酶酶在在在在细细胞内合成或初分泌胞内合成或初分泌胞内合成或初分泌胞内合成或初分泌时时只是只是只是只是酶酶的无活性前体，此前体物的无活性前体，此前体物的无活性前体，此前体物的无活性前体，此前体物质质称称称称为酶为酶原。原。原。原。 在一定条件下，在一定条件下，在一定条件下，在一定条件下，酶酶原向有活性原向有活性原向有活性原向有活性酶转酶转化的化的化的化的过过程。程。程。程。三酶原的激活使无活性的酶原转变成有三酶原的激

63、活使无活性的酶原转变成有催化活性的酶催化活性的酶n酶原原 (zymogen)n酶原的激活原的激活目录目录n酶原激活的机理酶原激活的机理酶酶 原原分子构象发生改动分子构象发生改动构成或暴显露酶的活性中心构成或暴显露酶的活性中心 一个或几个特定的肽键断裂，水解一个或几个特定的肽键断裂，水解掉一个或几个短肽掉一个或几个短肽在特定条件下在特定条件下目录目录赖赖缬缬天天天天天天天天甘甘异异赖赖缬缬天天天天天天天天缬缬组组丝丝S SS SS SS S464618183 3甘甘异异缬缬组组丝丝S SS SS SS S肠肠激激激激酶酶胰蛋白胰蛋白胰蛋白胰蛋白酶酶活性中心活性中心活性中心活性中心胰蛋白酶原的激活

64、过程胰蛋白酶原的激活过程目录目录n 酶原激活的生理意义酶原激活的生理意义防止细胞产生的酶对细胞进展本身消化，防止细胞产生的酶对细胞进展本身消化，并使酶在特定的部位和环境中发扬作用，保证并使酶在特定的部位和环境中发扬作用，保证体内代谢正常进展。体内代谢正常进展。有的酶原可以视为酶的储存方式。在需求有的酶原可以视为酶的储存方式。在需求时，酶原适时地转变成有活性的酶，发扬其催时，酶原适时地转变成有活性的酶，发扬其催化作用。化作用。目录目录二、二、 酶含量的调理包括对酶合成与分解酶含量的调理包括对酶合成与分解速率的调理速率的调理诱导诱导作用作用作用作用(induction) (induction) 阻

65、遏作用阻遏作用阻遏作用阻遏作用(repression)(repression)一一酶蛋白合成可被蛋白合成可被诱导或阻遏或阻遏目录目录溶溶溶溶酶酶体蛋白体蛋白体蛋白体蛋白酶酶降解途径不依降解途径不依降解途径不依降解途径不依赖赖ATPATP的降的降的降的降解途径解途径解途径解途径 非溶非溶非溶非溶酶酶体蛋白体蛋白体蛋白体蛋白酶酶降解途径又称依降解途径又称依降解途径又称依降解途径又称依赖赖ATPATP和泛素的降解途径和泛素的降解途径和泛素的降解途径和泛素的降解途径 二酶降解的调控与普通蛋白质降解途径一样二酶降解的调控与普通蛋白质降解途径一样 目录目录第五第五节 酶的命名与分的命名与分类TheNami

66、ngandTheNamingandClassificationofEnzymeClassificationofEnzyme目录目录一、酶可根据其催化的反响类型予以分类一、酶可根据其催化的反响类型予以分类1.氧化复原氧化复原酶类 (oxidoreductases)2.转移移酶类 (transferases )3.水解水解酶类 (hydrolases)4.裂解裂解酶类 (lyases)5.异构异构酶类 (isomerases)6.合成合成酶类 (synthetases, ligases)n根据根据酶反响的反响的类型，型，酶可分可分为六大六大类，其排序如下其排序如下:目录目录二、每一种酶均有其系统称

67、号和引荐称号二、每一种酶均有其系统称号和引荐称号系统称号系统称号系统称号系统称号 (systematic name) (systematic name)引荐称号引荐称号引荐称号引荐称号 (recommended name) (recommended name) 目录目录酶的分类酶的分类酶的分类酶的分类催化的化学反催化的化学反催化的化学反催化的化学反应举例应举例应举例应举例系统名称系统名称系统名称系统名称ECEC编编编编号号号号推荐名称推荐名称推荐名称推荐名称氧化还原酶类氧化还原酶类氧化还原酶类氧化还原酶类乙醛乙醛乙醛乙醛 + NADH + + NADH + H H+ +乙醇：乙醇：乙醇：乙醇：

68、NADNAD+ + 氧化还原氧化还原氧化还原氧化还原酶酶酶酶EC EC 1.1.1.11.1.1.1乙醇脱氢乙醇脱氢乙醇脱氢乙醇脱氢酶酶酶酶转移酶类转移酶类转移酶类转移酶类草酰乙酸草酰乙酸草酰乙酸草酰乙酸 +L- +L-谷谷谷谷氨酸氨酸氨酸氨酸L-L-天冬氨酸：天冬氨酸：天冬氨酸：天冬氨酸： - -酮戊二酮戊二酮戊二酮戊二酸酸酸酸 氨基转移酶氨基转移酶氨基转移酶氨基转移酶EC EC 2.6.1.12.6.1.1天冬氨酸天冬氨酸天冬氨酸天冬氨酸转氨酶转氨酶转氨酶转氨酶水解酶类水解酶类水解酶类水解酶类 D-D-葡萄糖葡萄糖葡萄糖葡萄糖 + + H H3 3POPO4 4D-D-葡糖葡糖葡糖葡糖-6

69、-6-磷酸水解酶磷酸水解酶磷酸水解酶磷酸水解酶EC EC 3.1.3.93.1.3.9葡糖葡糖葡糖葡糖6-6-磷磷磷磷酸酶酸酶酸酶酸酶 裂解酶类裂解酶类裂解酶类裂解酶类 磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮 + + 醛醛醛醛酮糖酮糖酮糖酮糖-1-1-磷酸裂解酶磷酸裂解酶磷酸裂解酶磷酸裂解酶EC EC 4.1.2.74.1.2.7醛缩酶醛缩酶醛缩酶醛缩酶 异构酶类异构酶类异构酶类异构酶类D-D-果糖果糖果糖果糖-6-6-磷酸磷酸磷酸磷酸D-D-葡糖葡糖葡糖葡糖-6-6-磷酸磷酸磷酸磷酸 酮酮酮酮- -醇异醇异醇异醇异构酶构酶构酶构酶EC EC 5.3.1.95.3.1.9磷酸果糖磷酸

70、果糖磷酸果糖磷酸果糖异构酶异构酶异构酶异构酶连接酶类连接酶类连接酶类连接酶类L-L-谷氨酰胺谷氨酰胺谷氨酰胺谷氨酰胺 + + ADP + ADP + 磷酸磷酸磷酸磷酸L-L-谷氨酸：氨连接酶谷氨酸：氨连接酶谷氨酸：氨连接酶谷氨酸：氨连接酶EC EC 6.3.1.26.3.1.2谷氨酰胺谷氨酰胺谷氨酰胺谷氨酰胺合成酶合成酶合成酶合成酶一些酶的分类与命名一些酶的分类与命名目录目录第六第六节酶与医学的关系与医学的关系TheRelationofEnzymeTheRelationofEnzymeandMedicineandMedicine目录目录一、酶和疾病亲密相关一、酶和疾病亲密相关 一一酶的的质、量

71、与活性的异常均可引起、量与活性的异常均可引起某些疾病某些疾病有些疾病的有些疾病的有些疾病的有些疾病的发发病机理直接或病机理直接或病机理直接或病机理直接或间间接和接和接和接和酶酶的异常的异常的异常的异常或或或或酶酶活性遭到抑制相关。活性遭到抑制相关。活性遭到抑制相关。活性遭到抑制相关。 许许多疾病也可引起多疾病也可引起多疾病也可引起多疾病也可引起酶酶的异常，的异常，的异常，的异常，这这种异常又使种异常又使种异常又使种异常又使病情加重。病情加重。病情加重。病情加重。 激素代激素代激素代激素代谢谢妨碍或妨碍或妨碍或妨碍或维维生素缺乏可引起某些生素缺乏可引起某些生素缺乏可引起某些生素缺乏可引起某些酶酶

72、的的的的异常。异常。异常。异常。 酶酶活性遭到抑制多活性遭到抑制多活性遭到抑制多活性遭到抑制多见见于中毒性疾病。于中毒性疾病。于中毒性疾病。于中毒性疾病。 目录目录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酶活性活性测定和定和酶活性活性单位是定量位是定量酶的根底的根底 酶的的活活性性是是指指酶催催化化化化学学反反响响的的才才干干，其其衡衡量量的的规范是范是酶促反响速率。促反响速率。酶促促反反响响速速率率可可在在适适宜宜的的反反响响条条件件下下，用用单位位时间内底物的耗内底物的耗费或或产物的生成量来表示。物的生成量来表示。酶的的活活性性单位位是是衡衡量量酶活活力力大大小小

73、的的尺尺度度，它它反反映映在在规定定条条件件下下，酶促促反反响响在在单位位时间s、min或或h内内生生成成一一定定量量mg、g、mol等等的的产物或耗物或耗费一定数量的底物所需的一定数量的底物所需的酶量。量。 目录目录在特定的条件下，每分在特定的条件下，每分钟催化催化1mol底物底物转化化为产物所需的物所需的酶量量为一个国一个国际单位。位。 催量催量(kat)是指在特定条件下，每秒是指在特定条件下，每秒钟使使mol底物底物转化化为产物所需的物所需的酶量。量。 kat与与IU的的换算：算： 1 IU=16.6710-9 katn国际单位国际单位(IU)n催量单位催量单位(katal)目录目录 2

74、 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血清酶血清酶酶水平的改变酶水平的改变酶水平的改变酶水平的改变病毒性病毒性病毒性病毒性肝炎肝炎肝炎肝炎胆管胆管胆管胆管阻塞阻塞阻塞阻塞肌营养肌营养肌营养肌营养不良不良不良不良急性心急性心急性心急性心肌梗死肌梗死肌梗死肌梗死急性胰急性胰急性胰急性胰腺炎腺炎腺炎腺炎肿瘤转移到肿瘤转移到肿瘤转移到肿瘤转移到其他其他其他其他肝肝肝肝骨骨骨骨胆碱酶酯胆碱酶酯胆碱酶酯胆碱酶酯 或或或或 有机磷化有机磷化有机磷化有机磷化合物中毒合物中毒合物中毒

75、合物中毒 丙氨酸转氨酶丙氨酸转氨酶丙氨酸转氨酶丙氨酸转氨酶 或或或或 或或或或 天冬氨酸转氨酶天冬氨酸转氨酶天冬氨酸转氨酶天冬氨酸转氨酶 碱性磷酸酶碱性磷酸酶碱性磷酸酶碱性磷酸酶 骨疾病，骨疾病，骨疾病，骨疾病，骨折骨折骨折骨折酸性磷酸酶酸性磷酸酶酸性磷酸酶酸性磷酸酶 或或或或 前列腺癌前列腺癌前列腺癌前列腺癌乳酸脱氢酶乳酸脱氢酶乳酸脱氢酶乳酸脱氢酶 或或或或 巨幼红细巨幼红细巨幼红细巨幼红细胞性贫血胞性贫血胞性贫血胞性贫血肌酸激酶肌酸激酶肌酸激酶肌酸激酶 脂酶脂酶脂酶脂酶 小肠穿孔小肠穿孔小肠穿孔小肠穿孔小肠穿孔小肠穿孔小肠穿孔小肠穿孔淀粉酶淀粉酶淀粉酶淀粉酶 - -谷氨酰转移酶谷氨酰转移酶

76、谷氨酰转移酶谷氨酰转移酶 目录目录三酶和某些疾病的治疗关系亲密三酶和某些疾病的治疗关系亲密许多药物可经过抑制生物体内的某些酶来到许多药物可经过抑制生物体内的某些酶来到许多药物可经过抑制生物体内的某些酶来到许多药物可经过抑制生物体内的某些酶来到达治疗目的。达治疗目的。达治疗目的。达治疗目的。 经过阻断相应的酶活性，以到达遏制肿瘤生经过阻断相应的酶活性，以到达遏制肿瘤生经过阻断相应的酶活性，以到达遏制肿瘤生经过阻断相应的酶活性，以到达遏制肿瘤生长的目的。长的目的。长的目的。长的目的。 酶还可以直接用于治疗目的。酶还可以直接用于治疗目的。酶还可以直接用于治疗目的。酶还可以直接用于治疗目的。 目录目录

77、二、酶在医学上的运用领域广泛二、酶在医学上的运用领域广泛一一酶作作为试剂用于用于临床床检验和科学研和科学研讨酶法法分分析析即即酶偶偶联测定定法法(enzyme coupled assays)，是是利利用用酶作作为分分析析试剂，对一一些些酶的的活活性性、底底物物浓度度、激激活活剂、抑抑制制剂等等进展展定量分析的一种方法。定量分析的一种方法。1 1酶法分析是以法分析是以酶作作为工具工具对化合物和化合物和酶活性活性进展展定量分析的一种方法定量分析的一种方法目录目录2 2 2 2酶标志测定法是酶学与免疫学相结合的一种酶标志测定法是酶学与免疫学相结合的一种酶标志测定法是酶学与免疫学相结合的一种酶标志测定

78、法是酶学与免疫学相结合的一种测定方法测定方法测定方法测定方法酶标志志测定定法法是是利利用用酶检测的的敏敏感感性性对无无催催化化活活性性的的蛋蛋白白质进展展检测的的一一种种方方法法。酶可可以以替替代代同同位位素素与与某某些些物物质相相结合合，从从而而使使该物物质被被酶所所标志志。经过测定定酶的的活活性性来来判判别被被其其定定量量结合的物合的物质的存在和含量。的存在和含量。当当前前运运用用最最多多的的是是酶联免免疫疫测定定法法enzyme-linked immunosorbent assay, ELISA。目录目录3 3 3 3工具酶广泛地运用于分子克隆领域工具酶广泛地运用于分子克隆领域工具酶广泛

79、地运用于分子克隆领域工具酶广泛地运用于分子克隆领域除除上上述述酶偶偶联测定定法法外外，人人们利利用用酶具具有有高高度度特特异异性性的的特特点点，将将酶做做为工工具具，在在分分子子程程度度上上对某某些些生生物物大大分分子子进展展定定向向的的分分割与割与衔接。接。 目录目录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酶酶分分分分子子子子工工工工程程程程主主主主要要要要是是是是利利利利用用用用物物物物理理理理、化化化化学学学学或或或或分分分分子子子子生生生生物物物物学学学学方方方方法法法法对对对对酶酶酶酶分分分分子子子子进进进进展展展展改改改改造造造造，包包包包括括括括对

80、对对对酶酶酶酶分分分分子子子子中中中中功功功功能能能能基基基基团团团团进进进进展展展展化化化化学学学学修修修修饰饰饰饰、酶酶酶酶的的的的固固固固定定定定化化化化、抗抗抗抗体体体体酶酶酶酶等等等等等等等等，以以以以顺顺顺顺应应应应医医医医药药药药业业业业、工工工工业业业业、农农农农业业业业等等等等的某种需求。的某种需求。的某种需求。的某种需求。目录目录1 1 1 1固定化酶是固相酶固定化酶是固相酶固定化酶是固相酶固定化酶是固相酶 固固固固定定定定化化化化酶酶酶酶immobilized immobilized enzymeenzyme是是是是将将将将水水水水溶溶溶溶性性性性酶酶酶酶经经经经物物物物

81、理理理理或或或或化化化化学学学学方方方方法法法法处处处处置置置置后后后后，成成成成为为为为不不不不溶于水但仍具有酶活性的酶衍生物。溶于水但仍具有酶活性的酶衍生物。溶于水但仍具有酶活性的酶衍生物。溶于水但仍具有酶活性的酶衍生物。固固固固定定定定化化化化酶酶酶酶在在在在催催催催化化化化反反反反响响响响中中中中以以以以固固固固相相相相形形形形状状状状作作作作用用用用于于于于底底底底物物物物，并并并并坚坚坚坚持持持持酶酶酶酶的的的的高高高高度度度度特特特特异异异异性性性性和和和和催催催催化化化化的的的的高高高高效率。效率。效率。效率。 目录目录 2 2 2 2抗体酶是具有酶活性的抗体抗体酶是具有酶活性

82、的抗体抗体酶是具有酶活性的抗体抗体酶是具有酶活性的抗体将将将将底底底底物物物物的的的的过过过过渡渡渡渡态态态态类类类类似似似似物物物物作作作作为为为为抗抗抗抗原原原原，注注注注入入入入动动动动物物物物体体体体内内内内产产产产生生生生抗抗抗抗体体体体，那那那那么么么么抗抗抗抗体体体体在在在在构构构构造造造造上上上上与与与与过过过过渡渡渡渡态态态态类类类类似似似似物物物物相相相相互互互互顺顺顺顺应应应应并并并并可可可可相相相相互互互互结结结结合合合合。该该该该抗抗抗抗体体体体便便便便具具具具有有有有能能能能催催催催化化化化该该该该过过过过渡渡渡渡态态态态反反反反响响响响的的的的酶酶酶酶活活活活性性性性。当当当当抗抗抗抗体体体体和和和和底底底底物物物物结结结结合合合合时时时时，就就就就可可可可使底物转变为过渡态进而发生催化反响。使底物转变为过渡态进而发生催化反响。使底物转变为过渡态进而发生催化反响。使底物转变为过渡态进而发生催化反响。这这这这 种种种种 具具具具 有有有有 催催催催 化化化化 功功功功 能能能能 的的的的 抗抗抗抗 体体体体 分分分分 子子子子 称称称称 为为为为 抗抗抗抗 体体体体 酶酶酶酶(abzyme)(abzyme)。