生物化学课件之酶培训讲学.ppt

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1、目目 录录生物化学课件之酶目目 录录 酶（酶（EnzymeEnzyme）酶是活细胞产生的一类具有催化功能的蛋白酶是活细胞产生的一类具有催化功能的蛋白质，亦称为生物催化剂质，亦称为生物催化剂Biocatalysts Biocatalysts。绝大多数的酶都是蛋白质绝大多数的酶都是蛋白质(Enzyme(Enzyme和和Ribozyme)Ribozyme)。酶催化的生物化学反应，称为酶促反应酶催化的生物化学反应，称为酶促反应Enzymatic reactionEnzymatic reaction。在酶的催化下发生化学变化的物质，称为底在酶的催化下发生化学变化的物质，称为底物物substratesub

2、strate。目目 录录 酶的研究历史酶的研究历史n n1897年，酶的发现和提出：Buchner兄弟用 不含细胞的酵母汁成功实现了发酵。提出了发酵与活细胞无关，而与细胞液中的酶有关。n n1913年，Michaelis和Menten提出了酶促动力学原理米氏学说。n n1926年，Sumner从刀豆种子中分离、纯化得到了脲酶结晶，首次证明酶是具有催化活性的蛋白质。n n1982年，Cech对四膜虫的研究中发现RNA具有催化作用。目目 录录uu酶与一般催化剂的共同点酶与一般催化剂的共同点在反应前后没有质和量的变化；在反应前后没有质和量的变化；在反应前后没有质和量的变化；在反应前后没有质和量的变化

3、；只能催化热力学允许的化学反应；只能催化热力学允许的化学反应；只能催化热力学允许的化学反应；只能催化热力学允许的化学反应；只能加速可逆反应的进程，而不改变只能加速可逆反应的进程，而不改变只能加速可逆反应的进程，而不改变只能加速可逆反应的进程，而不改变反应的平衡点。反应的平衡点。反应的平衡点。反应的平衡点。目目 录录二、酶作为生物催化剂的特点n n催化效率非常高n n酶具有高度专一性n n催化活性受到调节和限制n n比较温和的条件n n易失活目目 录录（一）（一）（一）（一）酶促反应具有极高的效率酶促反应具有极高的效率酶促反应具有极高的效率酶促反应具有极高的效率 一、一、酶促反应的特点酶促反应的

4、特点酶酶的的催催化化效效率率通通常常比比非非催催化化反反应应高高1081020倍倍，比一般催化剂高比一般催化剂高1071013倍。倍。酶的催化不需要较高的反应温度。酶的催化不需要较高的反应温度。酶酶和和一一般般催催化化剂剂加加速速反反应应的的机机理理都都是是降降低低反反应应的的活活化化能能(activation energy)。酶酶比比一一般般催催化化剂剂更更有有效地降低反应的活化能。效地降低反应的活化能。目目 录录反应总能量改变反应总能量改变 非催化反应活化能非催化反应活化能 酶促反应酶促反应 活化能活化能 一般催化剂催一般催化剂催化反应的活化能化反应的活化能 能能量量反反 应应 过过 程程

5、 底物底物 产物产物 酶促反应活化能的改变酶促反应活化能的改变 活化能活化能：底物分子从初态转变到活化态所需的能量底物分子从初态转变到活化态所需的能量。目目 录录根据酶对其底物结构选择的严格程度不同，根据酶对其底物结构选择的严格程度不同，酶的特异性可大致分为以下酶的特异性可大致分为以下3 3种类型：种类型：n n绝对特异性绝对特异性绝对特异性绝对特异性(absolute specificity)(absolute specificity)：只能作用于只能作用于只能作用于只能作用于特定结构的底物，进行一种专一的反应，生特定结构的底物，进行一种专一的反应，生特定结构的底物，进行一种专一的反应，生特

6、定结构的底物，进行一种专一的反应，生成一种特定结构的产物成一种特定结构的产物成一种特定结构的产物成一种特定结构的产物 。n n相对特异性相对特异性相对特异性相对特异性(relative specificity)(relative specificity)：作用于一类化作用于一类化作用于一类化作用于一类化合物或一种化学键。合物或一种化学键。合物或一种化学键。合物或一种化学键。n n立体结构特异性立体结构特异性立体结构特异性立体结构特异性(stereo specificity)stereo specificity)：作用于立作用于立作用于立作用于立体异构体中的一种。体异构体中的一种。体异构体中的一

7、种。体异构体中的一种。目目 录录（三）（三）酶促反应的可调节性酶促反应的可调节性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酶促反应受多种因素的调控，以适应机体对酶促反应受多种因素的调控，以适应机体对不断变化的内外环境和生命活动的需要。其中包不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。括三方面的调节。某些酶催化活力与辅酶、辅基及金属离子有关。某些酶催化活力与辅酶、辅基及金属离子有关。目目 录录n n酶促反应一般在pH 5-8 水溶液中进行，反应温度范围为20-40C。n n高温或其它苛刻的

8、物理或化学条件，将引起酶的失活。（四）酶是蛋白质，反应条件温和（四）酶是蛋白质，反应条件温和目目 录录（五）酶易失活（五）酶易失活n n凡能使蛋白质变性的因素如强酸、强碱高温等条件都能使酶破坏而完全失去活性。所以酶作用一般都要求比较温和的条件如常温、常压和接近中性的酸硷度。目目 录录 四、酶的命名与分类四、酶的命名与分类The Naming and Classification of Enzyme目目 录录一、酶的命名一、酶的命名1.习惯命名法习惯命名法推荐名称推荐名称2.系统命名法系统命名法系统名称系统名称目目 录录一些酶的命名举例一些酶的命名举例目目 录录二、酶的分类二、酶的分类1.氧化还

9、原酶类氧化还原酶类(oxidoreductases)2.转移酶类转移酶类(transferases)3.水解酶类水解酶类(hydrolases)4.裂解酶类裂解酶类(lyases)5.异构酶类异构酶类(isomerases)6.合成酶类合成酶类(ligases,synthetases)目目 录录1.1.习惯命名法习惯命名法:n n根据其催化底物来命名（蛋白酶；淀粉酶）根据其催化底物来命名（蛋白酶；淀粉酶）n n根据所催化反应的性质来命名（水解酶；转根据所催化反应的性质来命名（水解酶；转氨酶；裂解酶等）氨酶；裂解酶等）n n结合上述两个原则来命名（琥珀酸脱氢酶）结合上述两个原则来命名（琥珀酸脱氢

10、酶）n n有时在这些命名基础上加上酶的来源或其它有时在这些命名基础上加上酶的来源或其它特点（胃蛋白酶、胰蛋白酶、硷性磷酸脂酶特点（胃蛋白酶、胰蛋白酶、硷性磷酸脂酶和酸性磷酸脂酶）。和酸性磷酸脂酶）。酶的命名酶的命名目目 录录2.2.国际系统命名法国际系统命名法（国际酶学委员会年提出）（国际酶学委员会年提出）系统名称包括底物名称、构型、反应性质，最后系统名称包括底物名称、构型、反应性质，最后加一个酶字。加一个酶字。例如：例如：n n习惯名称习惯名称:谷丙转氨酶谷丙转氨酶n n系统名称系统名称:丙氨酸：丙氨酸：-酮戊二酸氨基转移酶酮戊二酸氨基转移酶n n酶催化的反应酶催化的反应:n n-酮戊二酸酮

11、戊二酸+丙氨酸丙氨酸谷氨酸谷氨酸+丙酮酸丙酮酸 Thoms E.Barm Thoms E.Barm编编目目 录录第二节第二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 目目 录录一、一、酶的化学组成酶的化学组成蛋白质部分：酶蛋白蛋白质部分：酶蛋白(apoenzyme)辅助因子辅助因子(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)n n结合酶结合酶结合酶结合酶 (conjugated enzyme)(conjugated enzyme)n n单纯酶单纯酶单纯

12、酶单纯酶 (simple enzyme)按照酶的分子组成按照酶的分子组成目目 录录金属酶金属酶(metalloenzyme)金属离子与酶结合紧密，提取过程中不易丢金属离子与酶结合紧密，提取过程中不易丢失。失。金属激活酶金属激活酶(metal-activated enzyme)金属离子为酶的活性所必需，但与酶的结合金属离子为酶的活性所必需，但与酶的结合不甚紧密。不甚紧密。目目 录录按照酶蛋白的特点和分子量大小酶分为不同形式按照酶蛋白的特点和分子量大小酶分为不同形式n n单体酶单体酶单体酶单体酶(monomeric enzyme)(monomeric enzyme)：只含一条肽链，分子量只含一条肽

13、链，分子量小，小，仅具有三级结构。仅具有三级结构。仅具有三级结构。仅具有三级结构。大多数水解酶属于此类。大多数水解酶属于此类。n n寡聚酶寡聚酶寡聚酶寡聚酶(oligomeric enzyme)(oligomeric enzyme)：由相同或不同的若干亚由相同或不同的若干亚基基以非共价键连接以非共价键连接以非共价键连接以非共价键连接构成。每条肽链是一个亚基，单构成。每条肽链是一个亚基，单独的亚基无酶的活力。如乳酸脱氢酶含四个亚基。独的亚基无酶的活力。如乳酸脱氢酶含四个亚基。n n多酶体系多酶体系多酶体系多酶体系(multienzyme system)(multienzyme system)：若

14、干个功能相关的若干个功能相关的酶彼此嵌合形成的复合体。每个单独的酶都具有活酶彼此嵌合形成的复合体。每个单独的酶都具有活性，当它们形成复合体时，可催化某一特定的链式性，当它们形成复合体时，可催化某一特定的链式反应，如脂肪酸合成酶复合体，含有六个酶及一个反应，如脂肪酸合成酶复合体，含有六个酶及一个非酶蛋白质。非酶蛋白质。目目 录录辅助因子分类辅助因子分类（按其（按其与酶蛋白结合的紧密程度与酶蛋白结合的紧密程度）辅酶辅酶(coenzyme):与酶蛋白结合与酶蛋白结合疏松，可用疏松，可用透析或超滤的透析或超滤的方法除去。方法除去。辅基辅基(prosthetic group):与酶蛋白结合与酶蛋白结合紧

15、密，不能用紧密，不能用透析或超透析或超滤的方法除去滤的方法除去。二、酶的辅助因子二、酶的辅助因子目目 录录金属离子的作用金属离子的作用稳定酶的构象；稳定酶的构象；参与催化反应，传递电子；参与催化反应，传递电子；在酶与底物间起桥梁作用；在酶与底物间起桥梁作用；中和阴离子，降低反应中的静电斥力等。中和阴离子，降低反应中的静电斥力等。从化学本质分辅助因子分为三类从化学本质分辅助因子分为三类小分子有机化合物小分子有机化合物的作用的作用在反应中起运载体的作用，传递电子、在反应中起运载体的作用，传递电子、质子或其它基团。质子或其它基团。目目 录录小分子有机化合物在催化中的作用小分子有机化合物在催化中的作用

16、 目目 录录酶的活性中心酶的活性中心或称活性部位或称活性部位(active site)，指指必需基团在空间结构上彼此靠近，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，能与底物特组成具有特定空间结构的区域，能与底物特异结合并将底物转化为产物。异结合并将底物转化为产物。（一）（一）酶的活性中心酶的活性中心(active center)三、酶的结构与功能三、酶的结构与功能必需基团必需基团(essential group)酶分子中氨基酸残酶分子中氨基酸残基侧链的化学基团中，基侧链的化学基团中，一些与酶活性密切相关一些与酶活性密切相关的化学基团。的化学基团。目目 录录目目 录录活性中心内的

17、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)与底物相结合与底物相结合与底物相结合与底物相结合催化基团催化基团(catalytic group)催化底物转变成产物催化底物转变成产物 位于活性中心以外，维持酶活性中心应有位于活性中心以外，维持酶活性中心应有的空间构象所必需。的空间构象所必需。活性中心外的必需基团活性中心外的必需基团是酶活性中心内的化学基团，是酶直接发挥催化作用是酶活性中心内的化学基团，是酶直接发挥催化作用是酶活性中心内的化学基团，是酶直接发挥催化作用是酶活性中心内的化学基团，是酶直接发挥催化作用与底物直接作用的有

18、效基团与底物直接作用的有效基团与底物直接作用的有效基团与底物直接作用的有效基团底底 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 目目 录录目目 录录溶菌酶的活性溶菌酶的活性中心中心*谷谷氨氨酸酸35和和天天冬冬氨氨酸酸52是是催催化化基团；基团；*色色氨氨酸酸62和和63、天天冬冬氨氨酸酸101和和色色氨氨酸酸108是是结结合基团；合基团；*AF为为底底物物多多糖糖链链的的糖糖基基，位位于于酶酶的的活活性性中中心心形成的裂隙中。形成的裂隙中。目目 录录必需基团必需基团活性中心内活性中心外结合基团催化基团专一性催化性质维持酶的空间结构（二

19、）酶的活性中心与酶作用的专一性（二）酶的活性中心与酶作用的专一性目目 录录酶的活性与高级结构的关系酶的活性与高级结构的关系 酶的活性不仅与一级结构有关，而且与其高级结构密切相关。就某种程度而言，在酶的活性表现上，高级结构甚至比一级结构更为重要。高级结构是形成酶特定空间结构的保证，高级结构破坏，酶失去活性。n（三）空间结构与催化活性（三）空间结构与催化活性目目 录录酶原与酶原的激活酶原与酶原的激活酶原酶原酶原酶原 (zymogen)(zymogen)有些酶在细胞内合成或初分泌时只是有些酶在细胞内合成或初分泌时只是有些酶在细胞内合成或初分泌时只是有些酶在细胞内合成或初分泌时只是酶的无活性前体，此前

20、体物质称为酶原。酶的无活性前体，此前体物质称为酶原。酶的无活性前体，此前体物质称为酶原。酶的无活性前体，此前体物质称为酶原。酶原的激活酶原的激活酶原的激活酶原的激活在一定条件下，酶原向有活性酶转化在一定条件下，酶原向有活性酶转化在一定条件下，酶原向有活性酶转化在一定条件下，酶原向有活性酶转化的过程。的过程。的过程。的过程。（四）酶原的激活（四）酶原的激活目目 录录 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变分子构象发生改变形成或暴露出酶的活性中心形成或暴露出酶的活性中心 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

21、件下目目 录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活性中心活性中心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目目 录录 酶原激活的生理意义酶原激活的生理意义避免细胞产生的酶对细胞进行自身消化，避免细胞产生的酶对细胞进行自身消化，并使酶在特定的部位和环境中发挥作用，保证并使酶在特定的部位和环境中发挥作用，保证体内代谢正常进行。体内代谢正常进行。有的酶原可以视为酶的储存

22、形式。在需要有的酶原可以视为酶的储存形式。在需要时，酶原适时地转变成有活性的酶，发挥其催时，酶原适时地转变成有活性的酶，发挥其催化作用。化作用。目目 录录目目 录录 第三节第三节 酶的作用机制酶的作用机制目目 录录一、酶能显著降低反应的活化能一、酶能显著降低反应的活化能（一）酶的催化作用与分子活化能一）酶的催化作用与分子活化能活化能活化能：分子由常态转变为活化状态所需的能分子由常态转变为活化状态所需的能量。是指在一定温度下，量。是指在一定温度下，1mol 1mol 反应物全部进反应物全部进入活化状态所需的自由能。入活化状态所需的自由能。反应体系中活化分子越多，反应就越快。反应体系中活化分子越多

23、，反应就越快。设法增加活化分子数量，是加快化学反应的唯一途径设法增加活化分子数量，是加快化学反应的唯一途径。增加反应体系的活化分子数增加反应体系的活化分子数途径途径:一是向反应体系中加入能量一是向反应体系中加入能量，如通过加热、加压、光照等，如通过加热、加压、光照等，另一途径是降低反应活化能。酶的作用就在于另一途径是降低反应活化能。酶的作用就在于 降低化学反应活化能降低化学反应活化能目目 录录目目 录录 二、中间复合物学说和酶作用的过渡态二、中间复合物学说和酶作用的过渡态 中间产物学说认为：中间产物学说认为：酶在催化化学反应时，酶酶在催化化学反应时，酶与底物首先形成不稳定的中间物，然后分解酶与

24、与底物首先形成不稳定的中间物，然后分解酶与产物。即酶将原来活化能很高的反应分成两个活产物。即酶将原来活化能很高的反应分成两个活化能较低的反应来进行，因而加快了反应速度。化能较低的反应来进行，因而加快了反应速度。S+E ES P+ES+E ES P+E底物底物 酶酶 中间产物中间产物 产物产物酶与底物结合成中间产物，使分子间的催化反应转酶与底物结合成中间产物，使分子间的催化反应转变为分子内的催化反应。变为分子内的催化反应。目目 录录目目 录录三、酶的高效性的解释三、酶的高效性的解释1、底物与酶的邻近效应和定向效应2、底物分子的变形和张力3、共价催化4、酸碱催化目目 录录酶酶-底物复合物的形成与诱

25、导契合假说底物复合物的形成与诱导契合假说*诱导契合假说诱导契合假说(induced-fit hypothesis)酶底物复合物酶底物复合物 E+SE+PES 酶与底物相互接近时，其结构相互诱导、酶与底物相互接近时，其结构相互诱导、相互变形和相互适应，进而相互结合。这一过相互变形和相互适应，进而相互结合。这一过程称为酶程称为酶-底物结合的诱导契合假说底物结合的诱导契合假说 。目目 录录目目 录录酶酶酶酶 的的的的 诱诱诱诱 导导导导 契契契契 合合合合 动动动动 画画画画羧羧肽肽酶酶的的诱诱导导契契合合模模式式 底物底物目目 录录目目 录录1.底物的趋近底物的趋近 与定向效应与定向效应指底物和酶

26、的活性中心指底物和酶的活性中心“靠靠近近”和和“定向定向”酶与底物之间的亲和力使底酶与底物之间的亲和力使底物与酶靠近，局部微环境物与酶靠近，局部微环境浓度升高浓度升高酶与底物结合后，酶的构象酶与底物结合后，酶的构象会发生微小的变化，使底会发生微小的变化，使底物反应基团或部位正确定物反应基团或部位正确定向于酶活性中心向于酶活性中心双底物也能正确定位与酶的双底物也能正确定位与酶的活性中心活性中心靠近的反应基团和正确的定靠近的反应基团和正确的定向使反应速度升高向使反应速度升高目目 录录2.多元催化（多元催化（multielement catalysis）接受质子：碱接受质子：碱提供质子：酸提供质子：

27、酸酶活性中心的某些基团可作为质子的供酶活性中心的某些基团可作为质子的供体或受体，从而对底物进行酸碱催化体或受体，从而对底物进行酸碱催化如组氨酸的咪唑基如组氨酸的咪唑基,解离常数为解离常数为6.0，在，在生理生理pH下酸碱形式均可存在，很活跃下酸碱形式均可存在，很活跃酸碱催化可参与多种反应，如多肽的水酸碱催化可参与多种反应，如多肽的水解、酯解、酯目目 录录酶活性中心疏水性酶活性中心疏水性“口袋口袋”防止底物与酶之间形成水化膜防止底物与酶之间形成水化膜 有利底物与酶密切接触有利底物与酶密切接触3.表面效应表面效应(surface effect)目目 录录第四节第四节酶促反应动力学酶促反应动力学Ki

28、netics of Enzyme-Catalyzed Reaction 目目 录录qq概念概念概念概念研究各种因素对研究各种因素对研究各种因素对研究各种因素对酶促反应速度酶促反应速度酶促反应速度酶促反应速度的影响，并的影响，并的影响，并的影响，并加以定量的阐述。加以定量的阐述。加以定量的阐述。加以定量的阐述。qq影响因素包括有影响因素包括有影响因素包括有影响因素包括有酶浓度、底物浓度、酶浓度、底物浓度、酶浓度、底物浓度、酶浓度、底物浓度、pHpH、温度、温度、温度、温度、抑制剂、激活剂等。抑制剂、激活剂等。抑制剂、激活剂等。抑制剂、激活剂等。研究一种因素的影响时，其余各因素均恒定。研究一种因素

29、的影响时，其余各因素均恒定。目目 录录一、底物浓度对反应速度的影响一、底物浓度对反应速度的影响v 在其他因素不变的情况下，底物浓度对反应在其他因素不变的情况下，底物浓度对反应速度的影响呈速度的影响呈矩形双曲线关系矩形双曲线关系。1.酶反应速度的测量酶反应速度的测量用一定时间内底物减少或产物生成的量来用一定时间内底物减少或产物生成的量来表示酶促反应速度。测定反应的表示酶促反应速度。测定反应的初速度初速度。102030405060min产物生成量酶反应进程曲线当底物浓度较低时当底物浓度较低时反应速度与底物浓度成正比；反反应速度与底物浓度成正比；反应为一级反应。应为一级反应。SSV VVmaxVma

30、x目目 录录随着底物浓度的增高随着底物浓度的增高反应速度不再成正比例加速；反应反应速度不再成正比例加速；反应为混合级反应。为混合级反应。SSV VVmaxVmax目目 录录当底物浓度高达一定程度当底物浓度高达一定程度反应速度不再增加，达最大速度；反应速度不再增加，达最大速度；反应为零级反应反应为零级反应SSV VVmaxVmax目目 录录目目 录录（一）米曼氏方程式（一）米曼氏方程式中间产物中间产物中间产物中间产物 酶促反应模式酶促反应模式中间产物学说中间产物学说E+S k1k2k3ESE+P目目 录录19131913年年年年MichaelisMichaelis和和和和MentenMenten

31、提提提提出出出出反反反反应应应应速速速速度度度度与与与与底底底底物物物物浓浓浓浓度度度度关关关关系系系系的的的的数数数数学学学学方方方方程程程程式式式式，即即即即米米米米曼曼曼曼氏氏氏氏方方方方程程程程式，简称米氏方程式式，简称米氏方程式式，简称米氏方程式式，简称米氏方程式(Michaelis equation)(Michaelis equation)。S：底物浓度底物浓度V：不同不同S时的反应速度时的反应速度Vmax：最大反应速度最大反应速度(maximum velocity)m：米氏常数米氏常数(Michaelis constant)VmaxS Km+S 目目 录录当反应速度为最大反应速度

32、一半时当反应速度为最大反应速度一半时当反应速度为最大反应速度一半时当反应速度为最大反应速度一半时v Km值的推导值的推导KmS Km值等于酶促反应速度为最大反应速度一半值等于酶促反应速度为最大反应速度一半时的底物浓度，单位是时的底物浓度，单位是mol/L。2Km+S Vmax VmaxSV VmaxmaxV VSSKKmmV Vmaxmax/2 /2 目目 录录（二）（二）Km与与Vmax的意义的意义 K Kmm值值值值 K Kmm等于酶促反应速度为最大反应速度一半时等于酶促反应速度为最大反应速度一半时等于酶促反应速度为最大反应速度一半时等于酶促反应速度为最大反应速度一半时的底物浓度。的底物浓

33、度。的底物浓度。的底物浓度。意义：意义：意义：意义：a)a)KKmm是酶的特征性常数之一；是酶的特征性常数之一；是酶的特征性常数之一；是酶的特征性常数之一；b)b)KKmm可近似表示酶对底物的亲和力；可近似表示酶对底物的亲和力；可近似表示酶对底物的亲和力；可近似表示酶对底物的亲和力；c)c)同一酶对于不同底物有不同的同一酶对于不同底物有不同的同一酶对于不同底物有不同的同一酶对于不同底物有不同的KmKm值。值。值。值。目目 录录KmKm在实际应用中的重要意义在实际应用中的重要意义（1 1）.鉴定酶：鉴定酶：通过测定可以鉴别不同来通过测定可以鉴别不同来源或相同来源但在不同发育阶段、不同生源或相同来

34、源但在不同发育阶段、不同生理状态下催化相同反应的酶是否属于同一理状态下催化相同反应的酶是否属于同一种酶。种酶。目目 录录（2 2）.判断酶的最佳底物：判断酶的最佳底物：如果一种酶可如果一种酶可作用于多个底物作用于多个底物,就有几个就有几个KmKm值，其中值，其中KmKm最小对应的底物就是酶的天然底物。如蔗最小对应的底物就是酶的天然底物。如蔗糖酶既可催化蔗糖水解糖酶既可催化蔗糖水解(Km=28mmol/L),(Km=28mmol/L),也也可催化棉子糖水解可催化棉子糖水解(Km=350mmol/L),(Km=350mmol/L),两者两者相比，蔗糖为该酶的天然底物。相比，蔗糖为该酶的天然底物。（

35、3 3）.计算一定速度下的底物浓度：计算一定速度下的底物浓度：如某如某一反应要求的反应速度达到最大反应速度一反应要求的反应速度达到最大反应速度的的99%99%，则，则S=99KmS=99Km目目 录录 Vmax定义：定义：定义：定义：V Vmm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，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，与酶浓度成正比。与酶浓度成正比。与酶浓度成正比。与酶浓度成正比。意义：意义：Vmax=K3 E如果酶的总浓度已知，可从如果酶的总浓度已知，可从Vmax计算计算 酶的酶的转换数转换数(turnover number)，即动力学常数

36、，即动力学常数K3。目目 录录定义定义定义定义 当酶被底物充分饱和时，单位时间内当酶被底物充分饱和时，单位时间内当酶被底物充分饱和时，单位时间内当酶被底物充分饱和时，单位时间内每个酶分子催化底物转变为产物的分每个酶分子催化底物转变为产物的分每个酶分子催化底物转变为产物的分每个酶分子催化底物转变为产物的分子数。子数。子数。子数。意义意义意义意义 可用来比较每单位酶的催化能力。可用来比较每单位酶的催化能力。可用来比较每单位酶的催化能力。可用来比较每单位酶的催化能力。酶的转换数酶的转换数目目 录录（三）（三）m m值与值与maxmax值的测定值的测定1.双倒数作图法双倒数作图法(double rec

37、iprocal plot)，又，又称为称为 林林-贝氏贝氏(Lineweaver-Burk)作图法作图法-1 1/KKmm 1/V 1/Vmax max 1/S1/S1/V1/V V VmaxmaxS S KKmm+S+SV=V=（林贝氏方程）（林贝氏方程）+1/V=1/V=KKmmV Vmax max 1/V1/Vmax max 1/S 1/S 两边同取倒数两边同取倒数两边同取倒数两边同取倒数 目目 录录2.Hanes作图法作图法S S S/V S/V -Km K Kmm/V/Vm m 在林贝氏方程基础上，两边同乘在林贝氏方程基础上，两边同乘在林贝氏方程基础上，两边同乘在林贝氏方程基础上，两

38、边同乘SSSSS/V=KS/V=Kmm/V/Vmax max+S/V+S/Vmax max 目目 录录二、酶浓度对反应速度的影响二、酶浓度对反应速度的影响当当当当SSEE，酶酶酶酶可可可可被被被被底底底底物物物物饱饱饱饱和和和和的的的的情情情情况况况况下下下下，反反反反应应应应速度与酶浓度成正比。速度与酶浓度成正比。速度与酶浓度成正比。速度与酶浓度成正比。关系式为：关系式为：关系式为：关系式为：V=K3 EV=K3 E0 V E 当当SE时，时，Vmax=k3 E 酶浓度对反应速度的影响酶浓度对反应速度的影响 目目 录录qq双重影响双重影响双重影响双重影响温温温温度度度度升升升升高高高高，酶酶

39、酶酶促促促促反反反反应应应应速速速速度度度度升升升升高高高高；由由由由于于于于酶酶酶酶的的的的本本本本质质质质是是是是蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质，温温温温度度度度升升升升高高高高，可可可可引引引引起起起起酶酶酶酶的的的的变变变变性性性性，从从从从而而而而反反反反应应应应速速速速度度度度降降降降低低低低 。三、温度对反应速度的影响三、温度对反应速度的影响q最适温度最适温度 (optimum temperature)：酶促反应速度最快时的酶促反应速度最快时的环境温度。环境温度。*低温的应用低温的应用酶酶活活性性0.51.02.01.50 10 20 30 40 50 60 温度温度 C 温度对淀粉酶

40、活性的影响温度对淀粉酶活性的影响目目 录录四、四、pH对反应速度的影响对反应速度的影响q最适最适pH (optimum pH)：酶催化活性最大酶催化活性最大时的环境时的环境pH。0酶酶活活性性 pH pH对某些酶活性的影响对某些酶活性的影响 胃蛋白酶胃蛋白酶胃蛋白酶胃蛋白酶 淀粉酶淀粉酶淀粉酶淀粉酶 胆碱酯酶胆碱酯酶胆碱酯酶胆碱酯酶 246810目目 录录五、抑制剂对反应速度的影响五、抑制剂对反应速度的影响酶的抑制剂酶的抑制剂(inhibitor)凡能使酶的催化活性下降而不引起酶蛋白凡能使酶的催化活性下降而不引起酶蛋白凡能使酶的催化活性下降而不引起酶蛋白凡能使酶的催化活性下降而不引起酶蛋白 变

41、性的物质称为酶的抑制剂。变性的物质称为酶的抑制剂。变性的物质称为酶的抑制剂。变性的物质称为酶的抑制剂。区别于酶的变性区别于酶的变性 抑制剂对酶有一定选择性抑制剂对酶有一定选择性 引起变性的因素对酶没有选择性引起变性的因素对酶没有选择性目目 录录 抑制作用的类型抑制作用的类型不可逆性抑制不可逆性抑制(irreversible inhibition)可逆性抑制可逆性抑制(reversible inhibition)：竞争性抑制竞争性抑制 (competitive inhibition)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 (un

42、competitive inhibition)目目 录录(一一)不可逆性抑制作用不可逆性抑制作用*概念概念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共共共共价价价价键键键键与与与与酶酶酶酶活活活活性性性性中中中中心心心心的的的的必必必必需需需需基团相结合，使酶失活。基团相结合，使酶失活。基团相结合，使酶失活。基团相结合，使酶失活。*举例举例举例举例有机磷化合物有机磷化合物有机磷化合物有机磷化合物 羟基酶羟基酶羟基酶羟基酶解毒解毒解毒解毒-解磷定解磷定解磷定解磷定(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 巯基酶巯基酶巯基酶

43、巯基酶解毒解毒解毒解毒-二巯基丙醇二巯基丙醇二巯基丙醇二巯基丙醇(BAL)(BAL)目目 录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BAL巯基酶巯基酶BAL与砷剂结合物与砷剂结合物目目 录录（二）（二）可逆性抑制作用可逆性抑制作用*概念概念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低低低低或或或或丧丧丧丧失

44、失失失；抑抑抑抑制剂可用透析、超滤等方法除去。制剂可用透析、超滤等方法除去。制剂可用透析、超滤等方法除去。制剂可用透析、超滤等方法除去。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性抑制反竞争性抑制 *类型类型类型类型目目 录录.竞争性抑制作用竞争性抑制作用+IEIE+SE+PES反应模式反应模式定义定义定义定义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结结结结构构构构相相相相似似似似，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，从从从从而而而而阻阻阻阻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形形

45、形形成成成成，使使使使酶酶酶酶的活性降低。的活性降低。的活性降低。的活性降低。这种抑制作用称为竞争性抑制作用。这种抑制作用称为竞争性抑制作用。这种抑制作用称为竞争性抑制作用。这种抑制作用称为竞争性抑制作用。目目 录录+E EE ES SI IESESEIEIEPEP目目 录录*特点特点b)b)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和力力及底物浓度；及底物浓度；a)I与与S结结构构类类似似，竞竞争争酶酶的的活活性性中心；中心；c)动动力力学学特特点点：Vmax不不变变，表表观观Km增大。增大。抑制剂抑制剂 无抑制剂无抑制剂 1/V1/S目目 录录*举例举例 丙二酸丙二

46、酸与琥珀酸竞争琥珀酸脱氢酶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目 录录 磺胺类药物的抑菌机制磺胺类药物的抑菌机制与与对氨基苯甲酸对氨基苯甲酸竞争竞争二氢叶酸合成酶二氢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目 录录2.2.非竞争性抑制非竞争性抑制*反应模式反应模式反应模式反应模式E+SE+SESESE+PE+P+S S S S+S S S S+ESIESIEIEIE EESESE EP P+I IE EI I+S +S E EI IS S +I I目目 录录*特

47、点特点a)a)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之间间无无竞竞争关系；争关系；b)b)抑抑制制程程度度取取决决于于抑制剂的浓度；抑制剂的浓度；c)动动力力学学特特点点：Vmax降降低低，表表观观Km不变。不变。抑制剂抑制剂 1/V 1/S 无抑制剂无抑制剂 目目 录录.反竞争性抑制反竞争性抑制*反应模式反应模式反应模式反应模式E+SE+SE+P E+P ESES+I IESESI I+E ES SESESESIESIE EP P目目 录录*特点：特点：a)a)抑抑制制剂剂只只与与酶酶底底物物复复合物结合；合物结合；b)b)抑抑制制程

48、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的浓度；物的浓度；c)动动力力学学特特点点：Vmax降降低低，表表观观Km降低。降低。抑制剂抑制剂 1/V 1/S 无抑制剂无抑制剂 目目 录录各种可逆性抑制作用的比较各种可逆性抑制作用的比较 目目 录录六、激活剂对反应速度的影响六、激活剂对反应速度的影响激活剂激活剂激活剂激活剂(activator)(activator)使酶由无活性变为有活性或使酶活性增加使酶由无活性变为有活性或使酶活性增加使酶由无活性变为有活性或使酶活性增加使酶由无活性变为有活性或使酶活性增加的物质。的物质。的物质。的物质。必需激活剂必需激活剂必需激活剂必需激活剂 (es

49、sential activator)(essential activator)非必需激活剂非必需激活剂非必需激活剂非必需激活剂 (non-essential activator)(non-essential activator)目目 录录激活剂激活剂六、激活剂对反应速度的影响六、激活剂对反应速度的影响目目 录录 通常，酶对激活剂有一定的选择性，且有通常，酶对激活剂有一定的选择性，且有一定的浓度要求，一种酶的激活剂对另一种一定的浓度要求，一种酶的激活剂对另一种酶来说可能是抑制剂，当激活剂的浓度超过酶来说可能是抑制剂，当激活剂的浓度超过一定的范围时，它就成为抑制剂。一定的范围时，它就成为抑制剂。目

50、目 录录七、酶活性测定和酶活性单位七、酶活性测定和酶活性单位酶的活性酶的活性是指酶催化化学反应的能力，其衡量是指酶催化化学反应的能力，其衡量是指酶催化化学反应的能力，其衡量是指酶催化化学反应的能力，其衡量的标准是酶促反应速度。的标准是酶促反应速度。的标准是酶促反应速度。的标准是酶促反应速度。酶促反应速度酶促反应速度酶促反应速度酶促反应速度可在适宜的反应条件下，用单位可在适宜的反应条件下，用单位可在适宜的反应条件下，用单位可在适宜的反应条件下，用单位时间内底物的消耗或产物的生成量来表示。时间内底物的消耗或产物的生成量来表示。时间内底物的消耗或产物的生成量来表示。时间内底物的消耗或产物的生成量来表