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1、水处理生物学第六章现在学习的是第1页，共75页第第2 2节节 酶及其作用酶及其作用现在学习的是第2页，共75页1857年,巴斯德等提出酒精发酵是细胞活动的结果。1878年，德国生理学家库恩提出酶（源自希腊语“在酵母中”）的概念，提出“酶”的名称；1897年，德国科学家HansBchner和EduardBchner兄弟首次成功地用不含细胞的酵母提取液实现了发酵，从而证明发酵过程并不需要完整的细胞。这一贡献打开了通向现代酶学与现代生物化学的大门；Michaelis和Menton1913年米氏学说。邹承鲁20世纪60年代初，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必需基团数的方法，
2、分别被称为“邹氏公式”、“邹氏作图法”。80年代末还提出了酶活性部位的柔性学说。1926年，Sumner第一次从刀豆中提出了脲酶结晶，并证明其具有蛋白质性质；20世纪30年代，Northrop又分离出结晶的蛋白酶、胰蛋白酶及胰凝乳蛋白酶，确立了酶的蛋白质本质。1982ThomasRCech从四膜虫发现rRNA的自身催化作用，并提出了核酶（ribozyme）的概念1995年，JackW.Szostak研究室首先报道了具有DNA连接酶活性DNA片段，称为脱氧核酶(deoxyribozyme).现在学习的是第3页，共75页一、什么是酶P90酶是由活细胞产生的一类具有催化作用生物催化剂，一般情况下是蛋
3、白质按照酶的化学组成可将酶分为单纯酶和结合酶两大类。单纯酶分子中只有氨基酸残基组成的肽链，结合酶分子中则除了多肽链组成的蛋白质，还有非蛋白成分，如金属离子、铁卟啉或含B族维生素的小分子有机物。结合酶的蛋白质部分称为酶蛋白(apoenzyme)，非蛋白质部分统称为辅助因子(cofactor)，两者一起组成全酶(holoenzyme)；只有全酶才有催化活性，如果两者分开则酶活力消失。现代科学认为酶是由活细胞所产生，能在体内或体外发挥相同催化作用的一类具有活性中心和特殊结构的生物大分子，包括蛋白质和核酸，但由于核酸参与催化反应有限，而且这些反应均可有相应的酶所催化，因此蛋白质酶仍是体内最主要的催化剂
4、。现在学习的是第4页，共75页1 1、酶的蛋白质本质、酶的蛋白质本质 所有的酶都是蛋白质。有的是简单蛋白质，有的是结合蛋白质。酶同其他蛋白质一样，由氨基酸组成。普通酶(Enzyme)是有活细胞合成的、对其特异底物(Substrate)起高效催化作用的蛋白质，是机体内催化各种代谢反应的最主要的催化剂。核酶(Ribozyme)是具有高效、特异催化作用的核酸，是近年来发现的一类新的生物催化剂，其作用主要是参与RNA的剪接。脱氧核酶(deoxyribozyme)：具有催化活性的DNA二二 、酶的化学本质、酶的化学本质不能说所有蛋白质都是酶，只是具有催化作用的蛋白质，才能称为酶现在学习的是第5页，共75
5、页2、酶蛋白的结构 酶蛋白也是蛋白质，由20种氨基酸组成。排列顺序不同，蛋白质不同。氨基酸由肽键（-CO-NH-）连接形成多肽链，两条连或单链在卷曲时相邻的基团可以由氢键、盐键、脂键、范德华力及金属键相连接。这样，便使酶蛋白呈现以下四种结构。现在学习的是第6页，共75页一级结构：一级结构：多肽链本身结构；多肽链本身结构；二级结构：二级结构：多肽链形成的初级结构，由氢键多肽链形成的初级结构，由氢键连接；连接；三级结构：三级结构：在二级结构基础上进一步扭曲形在二级结构基础上进一步扭曲形成的更复杂的结构，有氢键、盐键、脂键等；成的更复杂的结构，有氢键、盐键、脂键等；四级结构：四级结构：由多个亚基形成
6、。由多个亚基形成。亚基：由一个或多个多肽链在三级结构的基础上亚基：由一个或多个多肽链在三级结构的基础上形成的小单位。形成的小单位。现在学习的是第7页，共75页二级结构二级结构二级结构二级结构三级结构三级结构三级结构三级结构四级结构四级结构四级结构四级结构现在学习的是第8页，共75页3 3、酶的活性中心、酶的活性中心酶的必需基团酶的必需基团(essential group)：酶分子中氨基酸残基侧链的化学基团中，一些酶分子中氨基酸残基侧链的化学基团中，一些与酶活性密切相关的化学基团。与酶活性密切相关的化学基团。酶的活性中心酶的活性中心(active center)或活性部位或活性部位(active
7、 site)：酶的必需基团在空间结构上彼此靠近，组成具有酶的必需基团在空间结构上彼此靠近，组成具有特定空间结构的区域，能与底物特异地结合，并将底物特定空间结构的区域，能与底物特异地结合，并将底物转化为产物，这一区域称为酶的活性中心转化为产物，这一区域称为酶的活性中心现在学习的是第9页，共75页活性中心的必需基团：结合基团(bindinggroup)催化基团(catalyticgroup)常见基团：组氨酸（HIS）残基的咪唑基、丝氨酸（SER）残基的羟基、Cys（胱氨酸）残基的巯基及谷氨酸（GLU）残基的-羧基。活性中心以外的必需基团：为维持酶活性中心应有的空间构象所必需。现在学习的是第10页，
8、共75页活性中心的构象特点：活性中心的构象特点：在酶分子整个体积中只占比较小的一部分，是一在酶分子整个体积中只占比较小的一部分，是一个三维实体，或为裂缝，或为凹陷。个三维实体，或为裂缝，或为凹陷。多为氨基酸残基的疏水基团组成的疏水环境，多为氨基酸残基的疏水基团组成的疏水环境，形成疏水形成疏水“口袋口袋”。酶的催化作用取决于活性中心酶的催化作用取决于活性中心现在学习的是第11页，共75页一些酶活性中心的必需基团一些酶活性中心的必需基团名称名称 活性中心的必需基团活性中心的必需基团胰蛋白酶胰蛋白酶 His42,Ser180,Asp87弹性蛋白酶弹性蛋白酶 His57,Asp102,Ser195,A
9、sp194,Ile16 羧基肽酶羧基肽酶 Arg145,Tyr248,Glu270 溶菌酶溶菌酶 Glu35,Asp52乳酸脱氢酶乳酸脱氢酶 Asp30,Asp53,Lys58,Tyr85,Arg101 Glu140,Arg171,His195,Lys250-胰糜蛋白酶胰糜蛋白酶 His57,Asp102,Asp194,Ser195,Ile16现在学习的是第12页，共75页底物活性中心以外的必需基团结合基团催化基团活性中心现在学习的是第13页，共75页 酶的一级结构是决定其催化功能最重要的化学结构，是酶发挥催化酶的一级结构是决定其催化功能最重要的化学结构，是酶发挥催化功能的结构基础。功能的结构
10、基础。有相同催化功能的同一类酶，其活性中心的一些氨基酸序列有相同催化功能的同一类酶，其活性中心的一些氨基酸序列有极大的同源性。如胰蛋白酶、糜蛋白酶、弹性蛋白酶均属于有极大的同源性。如胰蛋白酶、糜蛋白酶、弹性蛋白酶均属于胰蛋白酶家族，这三种酶活性中心的氨基酸残基有胰蛋白酶家族，这三种酶活性中心的氨基酸残基有25%的同源的同源性，甚至二硫键的位置亦相同性，甚至二硫键的位置亦相同。酶一级结构的差别也决定了催化性质的不同，如胰蛋白酶、胰糜蛋白酶和弹性蛋白酶三种蛋白酶的活性中心Ser残基附近都有一个在立体结构上的“口袋”状结构。由于三种蛋白酶的“口袋”状结构不同，决定其与不同底物结合即有不同特异性。酶的
11、特异的三维空间结构是酶催化功能的基础。酶的二、三级结构是维持酶的活性中心空间构象的必需结构。现在学习的是第14页，共75页4 4、酶的组成、酶的组成 根据组成成分分为：简单蛋白质酶单纯酶(simple enzyme)仅由氨基酸残基构成。结合蛋白质酶(conjugated enzyme)（结合非蛋白组分（不含氮的小分子）后才表现出酶的活性）两类。酶蛋白结合非蛋白组分后形成的复合物称“全酶”，全酶=酶蛋白+辅助因子。全酶全酶(holoenzyme)(holoenzyme)蛋白质部分：酶蛋白蛋白质部分：酶蛋白蛋白质部分：酶蛋白蛋白质部分：酶蛋白(apoenzyme)(apoenzyme)辅助因子辅助
12、因子(cofactor)金属离子金属离子小分子化合物小分子化合物(不含氮不含氮)现在学习的是第15页，共75页辅助因子辅助因子辅酶辅酶：与酶蛋白结合的比较松的小分子有机物辅基辅基：与酶蛋白结合紧密的小分子有机物，不易透析除去金属激活剂金属激活剂：金属离子作为辅助因子几种重要的辅助因子现在学习的是第16页，共75页 弥补氨基酸基团催化强度的不足，改变并稳定活性中心或改变底物化学键稳定性（底物酶的催化对象）。例如：羧肽酶中的锌离子：可稳定活性中心使肽键失稳、吸附羧氧原子。在酶促反应中运输转移电子、原子或某些功能基，如参与氧化还原或运载酰基的作用，协助活性中心基团快速转移。辅助因子本身无催化作用，它
13、的主要作用是：辅助因子本身无催化作用，它的主要作用是：现在学习的是第17页，共75页v酶的不同形式根据酶蛋白分子的特点可将酶分为单体酶(monomeric enzyme)：仅具有三级结构的酶。寡聚酶(oligomeric enzyme):由多个相同或不同亚基以非共价键连接的酶。多酶体系(multienzyme system):由几种不同功能的酶彼此聚合形成的多酶复合体。多功能酶(multifunctional enzyme):由于基因的融合，形成由一条多肽链组成却具有多种不同催化功能的酶。5 5、酶的分类、酶的分类现在学习的是第18页，共75页1、氧化还原酶（oxidoreductase）2、
14、转移酶（transferase）3、水解酶（hydrolase）4、裂解酶（或裂合酶lyase）5、异构酶（isomerase）6、合成酶（synthease）或连接酶（ligase）v按照酶所催化的化学反应类型分类现在学习的是第19页，共75页催化氧化还原反应的酶反应式为：AH2+B A+BH2（1）氧化还原酶类这类酶按照供氢体又可分为氧化酶和脱氢酶氧化酶氧化酶：A、催化底物脱氢，氢由辅酶（FAD或FMN）传递给活化氧，两者结合生成H2O2，反应式：B、催化底物脱氢，活化氧和氢结合生成H2O，反应式：脱氢酶脱氢酶：催化底物脱氢，氢由中间受体NAD接受，反应式：现在学习的是第20页，共75页A
15、H2+O2AH2O2+AH2+O2AH2O+如：多酚氧化酶催化含酚基的有机物脱氢，氧化为醌类和水CH3CH2OH+NADCH3CHONADH2+现在学习的是第21页，共75页催化底物的集团转移到另一有机物上的酶反应式：AR+B A+BR如：谷丙转氨酶催化谷氨酸的氨基转移到丙酮酸上，生成丙氨酸和-酮戊二酸。实际上为取代反应（2）转移酶类现在学习的是第22页，共75页催化大分子有机物水解成小分子反应式可以表示为：AB+H2O AOH+BH （3）水解酶类现在学习的是第23页，共75页（4）裂解酶催化有机物裂解成小分子有机物反应式：ABA+B现在学习的是第24页，共75页催化同分异构分子内的集团重新
16、排列如：6-磷酸葡萄糖异构酶催化的反应。（5）异构酶现在学习的是第25页，共75页催化底物的合成反应蛋白质和核酸的生物合成都需要合成酶参加，需要消耗ATP以获得能量。（6）合成酶反应式：A+BATPABADPPi+或A+BATPABAMPPPi+现在学习的是第26页，共75页酶在细胞的不同部位：可分为胞外酶、胞内酶和表面酶。按酶作用的底物不同，可分为淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶、纤维素酶、核糖核酸酶等。一种酶可以有多个名字，如：淀粉酶也属于水解酶，还属胞外酶v其他分类命名（习惯命名）现在学习的是第27页，共75页6 6、酶促反应的特点与机制酶促反应的特点与机制酶与一般催化剂的共性酶与一般催化剂的共性
17、 用量少而催化效率高；用量少而催化效率高；反应前后质量不变；反应前后质量不变；可降低反应的活化能，催化热力学可降低反应的活化能，催化热力学允许的反应；允许的反应；加速可逆反应的进程不改变反加速可逆反应的进程不改变反 应应的平衡点；的平衡点；现在学习的是第28页，共75页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 反应速度常数反应速度常数尿素尿素 H+62 7.4 10-7 脲酶脲酶 21 5.0 106过氧化氢过氧化氢 Fe 2+22 56 过氧化氢酶过氧化氢酶 22 3.5 107 一一、酶促反应的特点酶促反应的特点（一）酶的高催化效率（
18、一）酶的高催化效率现在学习的是第29页，共75页 （1 1）绝对特异性绝对特异性：一种酶只作用于一种：一种酶只作用于一种底物产生一定反应生成一种特定底物产生一定反应生成一种特定的产物。如：的产物。如：O 脲酶脲酶 H2 2NCNHNCNH2 +H2O 2NHO 2NH3 3+CO+CO2 2 （二）（二）酶促反应的高度特异性酶促反应的高度特异性现在学习的是第30页，共75页（2）相对特异性：作用于一类化合物或一种化学键。如脂肪酶、磷酸酶和蛋白水解酶等。有些酶作用于底物时，对键两端的基团的要求程度不同，对其中一个要求严，对另一个要求不严(基团专一性)；或是有的只要求作用于一类化学键，对键两端的基
19、团无严格要求(键专一性)。（3 3）立体异构特异性立体异构特异性：只能催化一种只能催化一种立体异构体立体异构体进行反应。如：进行反应。如：L-L-乳酸脱氢酶：作用于乳酸脱氢酶：作用于L-L-乳酸乳酸 延胡索酸酶：作用于反式的延胡索酸酶：作用于反式的丁烯二酸丁烯二酸D、L是一种相对构型，不表示旋光性，旋光性用（），（）表示，在氨基酸和糖类构型中的标记中，一般采用D/L法。现在学习的是第31页，共75页乳酸脱氢酶催化乳酸脱氢生成丙酮酸的可逆反应乳酸脱氢酶催化乳酸脱氢生成丙酮酸的可逆反应现在学习的是第32页，共75页组组 HOCH3COOHHOOCCH3OHL L（-）乳酸）乳酸 D D（+）乳酸）
20、乳酸 （与（与LDHLDH契合）契合）（不能在（不能在LDHLDH中的三点结合）中的三点结合）只有那些有一定的化学结构，能与酶的结合基团结合，而且空间构只有那些有一定的化学结构，能与酶的结合基团结合，而且空间构型又完全适应的化合物，才能作为酶的底物型又完全适应的化合物，才能作为酶的底物L-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组组精精精精酶专一性的酶专一性的3种假说，诱导契合假说普遍接受。种假说，诱导契合假说普遍接受。现在学习的是第33页，共75页（三）酶促反应的可调节性（三）酶促反应的可调节性 酶促反应受多种因素的调控，以适应机体对不酶促反应受多种因素的调控，以适应机体对不
21、断变化的内外环境和生命活动的需要。其中包括三断变化的内外环境和生命活动的需要。其中包括三方面的调节：方面的调节：对酶生成与降解量的调节对酶生成与降解量的调节 酶催化效力的调节酶催化效力的调节 通过改变底物浓度对酶进行调节等通过改变底物浓度对酶进行调节等现在学习的是第34页，共75页(四)反应条件温和：常温、常压、中性。酶对环境条件极为敏感，容易失活。(五)酶的催化活力与辅酶、辅基及金属离子有关，有些酶是复合蛋白质，其中的小分子物质(辅酶、辅基及金属离子)与酶的催化活性密切相关。若将它们除去，酶就失去活性。(六)酶对环境条件变化极为敏感现在学习的是第35页，共75页酶的活性酶的活性酶活力（enz
22、yme activity）也称为酶活性，是指酶催化一定化学反应的能力。酶的含量一般很少，很难用重量或体积表示，因而常采用酶活性表示酶的含量。酶活力的大小可用在一定条件下，酶催化某一化学反应的速度来表示，酶催化反应速度愈大，酶活力愈高，反之活力愈低。测定酶活力实际就是测定酶促反应的速度。酶促反应速度可用单位时间内、单位体积中底物的减少量或产物的增加量来表示。在一般的酶促反应体系中，底物往往是过量的，测定初速度时，底物减少量占总量的极少部分，不易准确检测，而产物则是从无到有，只要测定方法灵敏，就可准确测定。因此一般以测定产物的增量来表示酶促反应速度较为合适.现在学习的是第36页，共75页按照国际酶
23、学会议的规定，1个酶活力单位是指在25、测量的最适条件（指最适pH等）下，1min内能引起1mol底物转化的酶量。而术语酶活力指的是溶液或组织提取液中总的酶单位数，因标准单位在实际应用时不够方便，故生产上往往根据不同的酶制定各自的酶活力单位，例如蛋白酶以1min内能水解酪蛋白产生1g酪氨酸的酶量为1个蛋白酶单位；液化型淀粉酶以1h内能液化1g淀粉的酶量为1个单位，等等。在测定酶活力时，对反应温度、pH、底物浓度、作用时间都有统一规定，以便同类产品互相比较。比酶活性：单位量酶蛋白所具有的酶活性单位数现在学习的是第37页，共75页二、酶促反应的机制二、酶促反应的机制（一）酶（一）酶-底物复合物的形
24、成底物复合物的形成 Lock and key model 1894 by Emil FischerLock and key model 1894 by Emil Fischer（锁钥（锁钥假说）假说）现在学习的是第38页，共75页EE-S复合物复合物b诱导契合假说诱导契合假说(induced-fit hypothesis)S现在学习的是第39页，共75页酶与底物的结合不是锁与钥匙式酶与底物的结合不是锁与钥匙式(lock and key theory)的机械关系，而是在相互接近时，其结的机械关系，而是在相互接近时，其结构相互诱导、相互变形和相互适应，进而相互构相互诱导、相互变形和相互适应，进而相
25、互结合。结合。酶的构象改变有利于底物的结合；底物在酶的酶的构象改变有利于底物的结合；底物在酶的诱导下也发生变形，处于不稳定的过渡态诱导下也发生变形，处于不稳定的过渡态现在学习的是第40页，共75页己糖激酶与己糖激酶与D-葡萄糖经诱导契合葡萄糖经诱导契合生成复合物生成复合物现在学习的是第41页，共75页影响酶促反应速度的因素：底物浓度底物浓度SS酶浓度酶浓度EE反应温度反应温度pH pH 抑制剂抑制剂I I激活剂激活剂A A现在学习的是第42页，共75页一一 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vVm0.30.2Vm 20.1SS与与v v关系：关系：当当SS很低时，很低时，
26、SS 与与v v 成比例成比例-一级反应一级反应当当SS较高时，较高时，SS 与与v v 不成比例不成比例当当SS很高时，很高时，SS，v v不变不变-零级反应零级反应0 1 2 3 4 5 6 7 8 S现在学习的是第43页，共75页(一)米-门方程式（Michaelis-Menten Equation）V=Vmax SKm+S1 1、米、米-门方程解释：门方程解释：当当SSKmKm时，时，v=(Vmax/Km)S,v=(Vmax/Km)S,即即vS1vS1当当SSKmKm时，时，v v Vmax,Vmax,即即SS 而而v v不变不变 0 0现在学习的是第44页，共75页 （4）中间产物学
27、说）中间产物学说：E+S ES E+P（5）、酶与底物结合特点：）、酶与底物结合特点：a、可逆的、非共价的结合；、可逆的、非共价的结合；b、底物只与酶的活性中心结合；底物只与酶的活性中心结合；c、酶与底物结合是通过一种称为诱导契合模酶与底物结合是通过一种称为诱导契合模式进行的。式进行的。k1 k2k32、米米-门方程成立条件：门方程成立条件：（1）初速度为标准）初速度为标准 （2）单底物（）单底物（3）稳态）稳态现在学习的是第45页，共75页3、推导方程、推导方程:游离酶浓度游离酶浓度=E-ES ES生成速度生成速度=k1（E-ES）S ES分解速度分解速度=k2ES+k3ES 当稳态时：当稳
28、态时：ES生成速度生成速度=ES分解速度分解速度 k1（E-ES）S=k2ES+k3ES现在学习的是第46页，共75页（E-ES）S k2+k3 ES k1 ES=因因v=k3ES,当所有当所有E被被S饱和时，即达到最大速度，饱和时，即达到最大速度，此时此时ES=E，Vmax=k3 E 代入上式：代入上式：=KmESKm+Sv=k3ESKm+SVmax SKm+S=现在学习的是第47页，共75页SvKmVm 2v=（Vm/Km）Sv=Vm=K3E 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 V=Vmax SKm+S矩形双曲线：矩形双曲线：现在学习的是第48页，共75页（二）Km与
29、Vm的意义|Km：酶促反应速度为最大速度一半时的：酶促反应速度为最大速度一半时的底物浓度。底物浓度。|Km可表示酶与底物的亲和力可表示酶与底物的亲和力|Km是酶的特征性常数，可确定最适底物是酶的特征性常数，可确定最适底物|Vm是酶完全被底物饱和时的反应速度是酶完全被底物饱和时的反应速度现在学习的是第49页，共75页（三）Km值与 Vmax值的测定双倒数作图法又称林双倒数作图法又称林-贝氏作图法（贝氏作图法（19341934）1 =Km 1 +1 V Vmax S Vmax1/V-1/Km 0 1/S斜率斜率=Km/Vmax1/Vmax现在学习的是第50页，共75页二、酶浓度对反应速度的影响l反
30、应速度与酶浓度成正比：当反应速度与酶浓度成正比：当SE,米米-门方程式门方程式中中Km可以忽略不计。可以忽略不计。k3ESKm+S=k3E (Vm=K3E)v=vEo现在学习的是第51页，共75页0 10 20 30 40 50 60 0 10 20 30 40 50 60 2.02.01.51.51.01.00.50.5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产产产产物物物物麦麦麦麦芽芽芽芽糖糖糖糖的的的的毫毫毫毫克克克克数数数数三三 温度对酶促反应速度的影响温度对酶促反应速度的影响酶的最适温度酶的最适温度酶的最适温度酶的最适温
31、度:酶活性最高时的温度酶活性最高时的温度酶活性最高时的温度酶活性最高时的温度,也即酶的催化也即酶的催化效率最高效率最高,酶促反应速度最大时的温度酶促反应速度最大时的温度酶促反应速度最大时的温度酶促反应速度最大时的温度。现在学习的是第52页，共75页酶的最适酶的最适pH:pH:酶催化活性最高时的酶催化活性最高时的pHpH。2 2 8 10 pH8 10 pH酶酶酶酶的的的的活活活活性性性性 pHpH对某些酶活性的影响对某些酶活性的影响对某些酶活性的影响对某些酶活性的影响A:A:胃蛋白酶胃蛋白酶胃蛋白酶胃蛋白酶;B:;B:葡萄糖葡萄糖葡萄糖葡萄糖-6-6-磷酸磷酸磷酸磷酸 酶酶酶酶四、四、pHpH
32、对酶促反应速度的影响对酶促反应速度的影响AB现在学习的是第53页，共75页一些酶的最适一些酶的最适 pHpH 酶酶 最适最适 pHpHpHpH胃蛋白酶胃蛋白酶胃蛋白酶胃蛋白酶 1.81.81.81.8过氧化氢酶过氧化氢酶 7.67.67.67.6胰蛋白酶胰蛋白酶胰蛋白酶胰蛋白酶 7.77.7延胡索酸酶延胡索酸酶延胡索酸酶延胡索酸酶 7.87.8核糖核酸酶核糖核酸酶核糖核酸酶核糖核酸酶 7.87.8精氨酸酶精氨酸酶精氨酸酶精氨酸酶 9.9.8 8碱性磷酸酶碱性磷酸酶碱性磷酸酶碱性磷酸酶 10.510.5现在学习的是第54页，共75页五、抑制剂对反应速度的影响S抑制剂：凡能使酶的催化活性下降而不抑
33、制剂：凡能使酶的催化活性下降而不引起酶蛋白变性的物质。引起酶蛋白变性的物质。S 可逆性抑制可逆性抑制 不可逆性抑制不可逆性抑制现在学习的是第55页，共75页(一一)不可逆抑制（不可逆抑制（irreversible inhibitionirreversible inhibition）抑制剂与酶的必需基团以牢固的共价键结合抑制剂与酶的必需基团以牢固的共价键结合抑制剂与酶的必需基团以牢固的共价键结合抑制剂与酶的必需基团以牢固的共价键结合,使酶丧失使酶丧失使酶丧失使酶丧失活性活性活性活性,不能用透析超滤等物理方法除去抑制剂使酶恢复活性不能用透析超滤等物理方法除去抑制剂使酶恢复活性不能用透析超滤等物理方
34、法除去抑制剂使酶恢复活性不能用透析超滤等物理方法除去抑制剂使酶恢复活性.SHSH S SE E +Hg+Hg2+2+E Hg +2H E Hg +2H+SH SH S S SH SH Cl Cl S SE +As-CH=CHCl E As-CH=CHCl +2HClE +As-CH=CHCl E As-CH=CHCl +2HCl SHSH Cl Cl S S巯基酶巯基酶巯基酶巯基酶 路易士气路易士气路易士气路易士气例：例：例：例：巯基酶的抑制巯基酶的抑制现在学习的是第56页，共75页 S SE Hg+E Hg+S SCOONaCOONaCHCHSHSHCHCHSHSHCOONaCOONa SH
35、SHE E +HgHg SHSHCOONaCOONaCHCHS S CHCHS SCOONaCOONa二巯基丁二酸钠二巯基丁二酸钠 S S CHCH2 2OH OH SHSH CH CH2 2OHOHE As-CH=CHCl +CHE As-CH=CHCl +CHSHSH E +CH E +CHS S S S CH CH2 2SHSH SH SH CH CH2 2S SAs-CH=CHClAs-CH=CHCl二巯基丙醇二巯基丙醇二巯基丙醇二巯基丙醇解毒方法：解毒方法：现在学习的是第57页，共75页（二）可逆性抑制作用（二）可逆性抑制作用：竞争性抑制竞争性抑制 (competitive inhi
36、bition)非竞争性抑制非竞争性抑制（non-competitive inhibition）反竞争性抑制反竞争性抑制（uncompetitive inhibition）现在学习的是第58页，共75页S SS SE EE EI II IE EE E +P+P无无无无 I I 有有有有 I I 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 v 竞争性抑制作用过程竞争性抑制作用过程竞争性抑制作用过程竞争性抑制作用过程S现在学习的是第59页，共75页竞争性抑制的特点：竞争性抑制的特点：I与与S分子结构相似；分子结构相似；Vmax 不变，表观不变，表
37、观Km增大；增大；抑制程度取决于抑制程度取决于I与与E的亲和力的亲和力，以，以及及I和和S的相对浓度比例；的相对浓度比例；增大增大S可减轻或消除抑制作用可减轻或消除抑制作用.现在学习的是第60页，共75页 COOHCOOH CH CH2 2 CH CH2 2 COOH COOH 琥珀酸脱氢酶琥珀酸脱氢酶琥珀酸脱氢酶琥珀酸脱氢酶+FAD+FAD +FADH+FADH2 2 COOHCOOH CH CH CH CH COOH COOH琥珀酸琥珀酸琥珀酸琥珀酸 延胡索酸延胡索酸延胡索酸延胡索酸 例：例：COOHCOOH CH CH2 2 COOH COOH丙二酸（丙二酸（-）现在学习的是第61页，共
38、75页现在学习的是第62页，共75页现在学习的是第63页，共75页2.非竞争性抑制非竞争性抑制 （non-competitive inhibition）概念概念 抑制剂与酶分子活性中心以外的抑制剂与酶分子活性中心以外的必需基团结合而抑制酶活性，必需基团结合而抑制酶活性，I I和和S S之间不之间不存在竞争关系。存在竞争关系。S SS SE EE EE EE E+P+PS SE ES SIIII现在学习的是第64页，共75页非竞争性抑制的特点：非竞争性抑制的特点：1、I与与S分子结构不同；分子结构不同；2、Vmax 减小，表观减小，表观Km不变；不变；3、抑制程度取决于、抑制程度取决于I大小。大
39、小。例：例：1、Ag 1+、Cu 2+、Hg 2+和和 Pb 2+对酶的抑制对酶的抑制2、乙醛对酵母乙醇脱氢酶的抑制、乙醛对酵母乙醇脱氢酶的抑制现在学习的是第65页，共75页3、反竞争性抑制、反竞争性抑制（uncompetitive inhibition）概念概念 抑制剂仅与酶和底物的中间复抑制剂仅与酶和底物的中间复合物结合而抑制酶活性合物结合而抑制酶活性。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+PE EIIS SS SS S现在学习的是第66页，共75页反竞争性抑制的特点：反竞争性抑制的特点：1、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2、Vmax
40、和表观和表观Km都减小；都减小；3、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。4、底物的存在是抑制剂与酶结合的先决、底物的存在是抑制剂与酶结合的先决 条件条件例：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现在学习的是第67页，共75页六、激活剂对酶促反应速度的影响1、激活剂、激活剂:凡能使酶由无活性变为有活性或凡能使酶由无活性变为有活性或使酶活性增加的物质。如：使酶活性增加的物质。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2、分类：、分类：必需激活剂必需激活剂 Mg 2+对己糖激对己糖激酶
41、酶非必需激活剂非必需激活剂 Cl-对淀粉酶对淀粉酶现在学习的是第68页，共75页米门公式（酶促反应速度方程）=K3ESKm+S(Km=K2+K3K1)米氏常数米氏常数Km表示反应速度为最大速度一半时的底物浓度。表示反应速度为最大速度一半时的底物浓度。Km值越小，表示酶与底物的反应越趋于完全；值越小，表示酶与底物的反应越趋于完全；Km值越大，表值越大，表明酶与底物的反应越不完全。明酶与底物的反应越不完全。回顾现在学习的是第69页，共75页（1）酶浓度对酶促反应速度的影响酶浓度对酶促反应速度的影响 在酶促反应中，如果底物浓度足够大，足以使酶饱和，则反应速度与酶浓度成正比。底物分子浓度足够时，酶分子
42、越多，底物转化的速度越快。现在学习的是第70页，共75页 当底物浓度很低时，有多余的酶没与底物结合，随着底物浓度的增加，中间络合物的浓度不断增高。反应速度也迅速增加。当底物浓度很高时，溶液中的酶全部与底物结合成中间产物，虽增加底物浓度也不会有更多的中间产物生成。反应速度的增加也减缓。（2）底物浓度对酶促反应速度的影响现在学习的是第71页，共75页 温度对酶促反应速度的影响有两方面：（3）温度对酶反应速度的影响 另一方面，随温度升高而使酶逐步变性，即通过减少有活性的酶而降低酶的反应速度，酶的最适温度就是这两种过程平衡的结果。一方面是当温度升高时，反应速度也加快。现在学习的是第72页，共75页在一
43、定的pH 下，酶具有最大的催化活性，通常称此pH 为最适 pH。pH对酶活的影响表现：改变底物分子和酶分子的带电状态；过高或过低的pH会影响酶的稳定性（4）pH对反应速度的影响现在学习的是第73页，共75页凡是能提高酶活性的物质，都称为激活剂(activator)，其中大部分是离子或简单有机化合物。如K+、Ca2+、Na+、Mg2+、Zn2+、Cl-、Br-等。作用机理是稳定改变中心、提高亲和力。（5）激活剂对酶反应速度的影响现在学习的是第74页，共75页能减弱、抑制甚至破坏酶活性的物质称为酶的抑制剂。可分为三种形式：竞争性抑制竞争性抑制：抑制剂与底物竞争，从而阻止底物与酶的结合。非竞争性抑制非竞争性抑制：酶可以同时与底物及抑制剂结合，两者都没有竟争作用 反竞争性抑制反竞争性抑制 抑制剂仅与酶和底物的中间复合物结合而抑制酶活性。（6）抑制剂对酶反应的影响现在学习的是第75页，共75页