酶与维生素讲稿.ppt

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1、关于酶与维生素第一页，讲稿共一百四十八页哦主要内容主要内容一、酶的概念一、酶的概念二、酶的催化特性二、酶的催化特性三、酶的分类与命名三、酶的分类与命名四、酶的结构与功能的关系四、酶的结构与功能的关系五、酶的催化机理五、酶的催化机理六、酶活力测定六、酶活力测定七、酶促反应动力学七、酶促反应动力学八、酶的调节八、酶的调节九、维生素与辅酶九、维生素与辅酶第二页，讲稿共一百四十八页哦教学目的教学目的:1.掌握酶的概念及催化特性掌握酶的概念及催化特性2.了解酶的分类及结构与功能的关系了解酶的分类及结构与功能的关系3.掌握酶促反应的机理及其动力学掌握酶促反应的机理及其动力学4.了解一些重要的酶类了解一些重

2、要的酶类5.了解酶的调节方式了解酶的调节方式6.掌握维生素的重要的辅酶形式掌握维生素的重要的辅酶形式教学重点难点教学重点难点:酶的催化机理及酶促反应动力学酶的催化机理及酶促反应动力学教学课时教学课时:10第三页，讲稿共一百四十八页哦Section1酶的通论酶的通论一一、酶的概念、酶的概念酶（酶（enzyme）由活细胞产生的、具有催由活细胞产生的、具有催化功能的生物大分子。化功能的生物大分子。核酶（核酶（ribozyme）具有催化活性的核糖具有催化活性的核糖核酸（核酸（RNA）。）。二、二、酶的研究历史酶的研究历史1878年年Kuhne提出酶的概念；提出酶的概念；1897年德国科学家年德国科学家

3、HansBuchner和和EduardBuchner成功地用不含细胞的酵成功地用不含细胞的酵母提取液实现了发酵；母提取液实现了发酵；第四页，讲稿共一百四十八页哦酶的研究历史酶的研究历史19261926年美国生化学家年美国生化学家SumnerSumner第一次从刀豆分离到脲酶第一次从刀豆分离到脲酶结晶，提出酶是蛋白质；结晶，提出酶是蛋白质；19781978年年AltmanAltman提出提出RNARNA有催化功能；有催化功能；19821982年年CechCech证实证实RNARNA有催化功能；有催化功能；19491949年日本采用深层培养法生产细菌年日本采用深层培养法生产细菌淀粉酶，开淀粉酶，开

4、辟了微生物酶制剂进入大规模工业化生产的新纪元。辟了微生物酶制剂进入大规模工业化生产的新纪元。第五页，讲稿共一百四十八页哦（一）（一）酶与一般催化剂的共同点：酶与一般催化剂的共同点：能能催催化化热热力力学学上上允允许许进进行行的的化化学学反反应应，而而不不能能实实现现那那些些热热力力学学上上不不能能进进行行的的反应；反应；能能缩缩短短反反应应达达到到平平衡衡所所需需的的时时间间，而而不能改变平衡点；不能改变平衡点；一一般般情情况况下下，对对可可逆逆反反应应的的正正反反两两个个方向的催化作用相同。方向的催化作用相同。三、酶催化作用的特点三、酶催化作用的特点第六页，讲稿共一百四十八页哦（二）酶的催化

5、特性（二）酶的催化特性1、酶的催化效率高、酶的催化效率高酶促反应速度比无催化剂高酶促反应速度比无催化剂高1081020倍，比一般催化剂高倍，比一般催化剂高1061013倍。倍。如：如：2H2O22H2O+O2 Fe2+催化：催化：610-4mol/mol催化剂催化剂sH2O2酶催化：酶催化：6106mol/mol催化剂催化剂s第七页，讲稿共一百四十八页哦催化反应历程催化反应历程一般化学反应历程：一般化学反应历程：SP酶促反应历程：酶促反应历程：S+EESE+P第八页，讲稿共一百四十八页哦酶促反应的活化能酶促反应的活化能第九页，讲稿共一百四十八页哦2 2、酶作用的专一性、酶作用的专一性 一一种种

6、酶酶只只作作用用于于一一种种或或一一类类化化合合物物，以以促促进进一一定定的的化化学学变变化化，生生成成一一定定的的产产物物，这这种种现现象象称称为为酶酶作用的专一性作用的专一性。第十页，讲稿共一百四十八页哦A.A.结构专一性结构专一性(1)(1)绝绝对对专专一一性性：一一种种酶酶只只能能催催化化一一种种底底物物发生一种化学反应，称为绝对专一性。发生一种化学反应，称为绝对专一性。(2)(2)相相对对专专一一性性：酶酶的的作作用用对对象象是是一一类类化化合合物物，又又分分为为键键专专一一性性(只只对对某某种种化化学学键键有有催催化化作作用用)和和基基团团专专一一性性(对对化化学学键键及及其其一一

7、端的基团有要求端的基团有要求)。B.B.立体异构专一性立体异构专一性：一种酶只能作用于一：一种酶只能作用于一种立体异构体或催化生成一种立体异构体，种立体异构体或催化生成一种立体异构体，称为立体异构专一性。称为立体异构专一性。第十一页，讲稿共一百四十八页哦3、酶易变性失活酶易变性失活酶的反应条件温和，低温、高温、强酶的反应条件温和，低温、高温、强酸、强碱、重金属、抑制剂等都易改变酸、强碱、重金属、抑制剂等都易改变酶活性。酶活性。4、酶的活性受到调节控制、酶的活性受到调节控制 许许多多因因素素可可以以影影响响或或调调节节酶酶的的催催化化活活性，如代谢物、对酶分子的共价修饰等。性，如代谢物、对酶分子

8、的共价修饰等。5、酶的活性与辅酶、辅基和金属离子有、酶的活性与辅酶、辅基和金属离子有关关第十二页，讲稿共一百四十八页哦四、酶的分类与命名四、酶的分类与命名（一）酶的国际系统分类法（一）酶的国际系统分类法1.氧化还原酶氧化还原酶：催化氧化还原反应的酶：催化氧化还原反应的酶AH2+BA+BH22.转移酶转移酶：催化分子间基团转移的酶：催化分子间基团转移的酶AR+BA+BR3.水解酶水解酶：催化水解反应的酶：催化水解反应的酶AB+H2OAOH+BH第十三页，讲稿共一百四十八页哦4.裂解酶裂解酶：催化一种化合物裂解成两种化合：催化一种化合物裂解成两种化合物及其逆反应的酶物及其逆反应的酶ABA+B5.异

9、构酶异构酶：催化同分异构体相互转变的酶：催化同分异构体相互转变的酶AB6.合成酶合成酶：催化由：催化由ATP提供能量、两种或两提供能量、两种或两种以上物质合成一种物质的反应的酶种以上物质合成一种物质的反应的酶A+B+ATPAB+ADP+Pi第十四页，讲稿共一百四十八页哦国际生化协会（国际生化协会（IUB）酶学委员会）酶学委员会（EC）将每一大类酶分为几个亚类，每）将每一大类酶分为几个亚类，每一亚类又分为几个亚亚类，最后，再把一亚类又分为几个亚亚类，最后，再把属于每一个亚亚类的各种酶按顺序排好，属于每一个亚亚类的各种酶按顺序排好，分别给一个编号排成的一个表称为分别给一个编号排成的一个表称为“酶酶

10、表表”。如：乳酸脱氢酶如：乳酸脱氢酶EC1.1.1.27一切新发现的酶都能按照这个系统一切新发现的酶都能按照这个系统得到适当的编号，而不破坏原来的系统。得到适当的编号，而不破坏原来的系统。第十五页，讲稿共一百四十八页哦（二）按酶的组成分类（二）按酶的组成分类第十六页，讲稿共一百四十八页哦由由酶酶蛋蛋白白与与辅辅助助因因子子组组成成的的酶酶称称为为全全酶酶（酶酶蛋蛋白白与与辅辅助助因因子子单单独独存存在在时时均均无无催催化化活活力力）。与与酶酶蛋蛋白白结结合合疏疏松松、可可用用透透析析法法除除去去的的小小分分子子有有机机物物称称为为辅辅酶酶。与与酶酶蛋蛋白白结结合合较较紧紧密密、用用透透析析法法

11、不不易易除除去去的的小小分子有机物称为分子有机物称为辅基辅基。一一种种酶酶蛋蛋白白只只与与一一种种辅辅酶酶结结合合，组组成成一一种种全全酶酶，催催化一种或一类底物进行某种化学反应。化一种或一类底物进行某种化学反应。一一种种辅辅酶酶可可以以和和多多种种酶酶蛋蛋白白结结合合，组组成成多多种种全全酶酶，分别催化不同底物进行同一类反应。分别催化不同底物进行同一类反应。第十七页，讲稿共一百四十八页哦 辅酶（辅基）在酶中所起的作用：辅酶（辅基）在酶中所起的作用：运载氢原子或电子运载氢原子或电子，参与氧化还原，参与氧化还原反应；反应；运载反应基团运载反应基团，如酰基、氨基、烷基、，如酰基、氨基、烷基、羧基及

12、一碳单位等，参与基团转移；羧基及一碳单位等，参与基团转移；(3)(3)与反应类型有关与反应类型有关。第十八页，讲稿共一百四十八页哦金属离子的作用金属离子的作用(1)1)稳稳定定构构象象：如如脂脂肪肪酶酶中中的的CaCa2+2+，参参与与维持酶的空间构象；维持酶的空间构象；(2)(2)构构成成酶酶的的活活性性中中心心：如如羧羧肽肽酶酶A A中中的的ZnZn2+2+,作作为为酶酶活活性性中中心心的的组组成成成成分分，与与酶酶的催化活性直接相关；的催化活性直接相关；(3)(3)连连接接作作用用：作作为为桥桥梁梁，将将底底物物分分子子与与酶蛋白螯合起来。酶蛋白螯合起来。第十九页，讲稿共一百四十八页哦（

13、三）按酶蛋白分子的特点分类（三）按酶蛋白分子的特点分类1.单体酶单体酶：只有一条肽链的酶：只有一条肽链的酶。如：水解酶如：水解酶2.寡聚酶寡聚酶：由几个或多个亚基（相同或不：由几个或多个亚基（相同或不同肽链）以非共价键结合形成的酶。同肽链）以非共价键结合形成的酶。如：磷酸化酶如：磷酸化酶a(含含4个亚基个亚基)3.多酶复合物多酶复合物：由几种酶彼此嵌合形成的：由几种酶彼此嵌合形成的复合酶。复合酶。如：丙酮酸脱氢酶复合物如：丙酮酸脱氢酶复合物第二十页，讲稿共一百四十八页哦（四）酶的命名（四）酶的命名系统名系统名包括底物名称和反应类型，如：包括底物名称和反应类型，如：L-丙氨酸丙氨酸:a-酮戊二酸

14、氨基转移酶酮戊二酸氨基转移酶习惯名习惯名有以下几种不同的命名原则有以下几种不同的命名原则(1)根据催化的底物命名根据催化的底物命名如：蛋白酶、淀粉酶如：蛋白酶、淀粉酶(2)根据催化的反应性质命名根据催化的反应性质命名如：脱氢酶、转氨酶、脱羧酶如：脱氢酶、转氨酶、脱羧酶(3)根据催化的底物、反应性质命名根据催化的底物、反应性质命名如：乳酸脱氢酶、草酰乙酸脱羧酶如：乳酸脱氢酶、草酰乙酸脱羧酶(4)为区别同一类酶，在名称前标明来源为区别同一类酶，在名称前标明来源如：胃蛋白酶、胰蛋白酶、木瓜蛋白酶如：胃蛋白酶、胰蛋白酶、木瓜蛋白酶第二十一页，讲稿共一百四十八页哦五、酶的结构与功能的关系五、酶的结构与功

15、能的关系（一）酶的活性部位与必需基团（一）酶的活性部位与必需基团酶酶分分子子中中直直接接与与底底物物结结合合，并并催催化化底底物物发发生生反反应应的的部部位位称称为为酶酶的的活活性性部部位位。它它又又分分为为结结合合部部位位和和催催化化部部位位：直直接接与与底底物物结结合合的的基基团团构构成成结结合合部部位位，决决定定底底物物专专一一性性；直直接接参参与与催催化化底底物物反反应应的的基基团团构成构成催化部位催化部位，决定反应专一性。，决定反应专一性。酶酶活活性性部部位位的的基基团团以以及及参参与与维维持持酶酶分分子子构构象象的的基基团称为团称为必需基团必需基团。第二十二页，讲稿共一百四十八页哦

16、酶酶的的活活性性中中心心酶的活性中心酶的活性中心第二十三页，讲稿共一百四十八页哦 结合基团结合基团活性中心内必需基团活性中心内必需基团 催化基团催化基团活性中心外必需基团活性中心外必需基团第二十四页，讲稿共一百四十八页哦（二）酶原及其激活（二）酶原及其激活没没有有催催化化活活性性的的酶酶的的前前体体称称为为酶酶原原。如如：胰蛋白酶原、凝血酶原等。胰蛋白酶原、凝血酶原等。酶酶原原在在一一定定条条件件下下转转变变成成有有活活性性的的酶酶的的过过程称为程称为酶原的激活酶原的激活。酶原的激活过程常伴有酶蛋白一级结构的改变：酶原的激活过程常伴有酶蛋白一级结构的改变：胰蛋白酶胰蛋白酶/肠激酶肠激酶 胰蛋白

17、酶原胰蛋白酶原 胰蛋白酶胰蛋白酶 +N+N端端6 6肽片段肽片段 第二十五页，讲稿共一百四十八页哦 酶原激活的机制为：酶原激活的机制为：酶酶原原分分子子的的一一级级结结构构改改变变，导导致致其其空空间间结结构构发发生生变变化化，使使催催化化活活性性中中心心得得以以形形成成，于于是是无无活活性性的的酶酶原原就就转转变变为为有有活活性的酶。性的酶。酶以酶原形式存在的生理意义在于：酶以酶原形式存在的生理意义在于：保保护护自自身身组组织织细细胞胞不不被被酶酶水水解解消消化化；保证正常的生理功能保证正常的生理功能顺利进行。顺利进行。第二十六页，讲稿共一百四十八页哦五、酶的作用机制（催化机理）五、酶的作用

18、机制（催化机理）（一）过渡态和活化能（一）过渡态和活化能反反应应体体系系中中各各反反应应物物分分子子所所含含能能量量高高低低不不同同，只只有有所所含含能能量量达达到到或或超超过过某某一一限限度度的的活活化化分分子子才才能能发发生生反反应应。反反应应物物分分子子处处于于被激活状态时称为被激活状态时称为过渡态过渡态。反反应应物物分分子子由由常常态态转转变变为为活活化化状状态态（过过渡渡态）所需的能量称为态）所需的能量称为活化能活化能(Ea)(Ea)。第二十七页，讲稿共一百四十八页哦S*ES*ESEPE+PPEa(酶促反应）E+SSEa(非酶促反应）自自由由能能SS*P(非酶促反应）G反反应应进进行

19、行方方向向第二十八页，讲稿共一百四十八页哦（二）中间产物学说（二）中间产物学说中中间间产产物物学学说说的的内内容容：酶酶与与底底物物先先结结合合成成一一个个中中间间产产物物，然然后后中中间间产产物物分分解解成成产产物物和和游游离离的的酶。酶。E+S ES E+PE+S ES E+P发发展展的的中中间间产产物物学学说说：酶酶先先与与底底物物结结合合成成酶酶-底底物物复复合合物物(ES)(ES)，然然后后转转变变成成过过渡渡态态(ES(ES*)，再再形形成成酶酶-产物复合物产物复合物(EP)(EP)，最后分解释放出酶，并生成产物。，最后分解释放出酶，并生成产物。E+S ES ESE+S ES ES

20、*EP E+P EP E+P 第二十九页，讲稿共一百四十八页哦中间产物学说的证据：中间产物学说的证据：电电子子显显微微镜镜观观察察到到了了核核酸酸聚聚合合酶酶与与核核酸酸结结合而成的复合物；合而成的复合物；根根据据酶酶和和底底物物反反应应前前后后的的光光谱谱变变化化，可可证证明中间产物的存在；明中间产物的存在；D-D-氨氨基基酸酸氧氧化化酶酶与与D-D-氨氨基基酸酸结结合合而而成成的的复复合物已被分离、结晶出来。合物已被分离、结晶出来。第三十页，讲稿共一百四十八页哦（三）（三）诱导契合学说诱导契合学说18901890年年，Emil Emil FischerFischer提提出出“锁锁钥钥学学说

21、说”：底底物物的的结结构构和和酶酶活活性性部部位位的的结结构构非非常常吻吻合合，就就象象锁锁和和钥钥匙匙一一样，这样它们就能紧密结合形成中间产物。样，这样它们就能紧密结合形成中间产物。底物酶酶底物复合物+第三十一页，讲稿共一百四十八页哦19581958年年，KoshlandKoshland提提出出“诱诱导导契契合合学学说说”：酶酶活活性性部部位位的的结结构构与与底底物物的的结结构构并并不不特特别别吻吻合合，但但活活性性部部位位具具有有一一定定的的柔柔性性，当当底底物物与与酶酶接接近近时时，可可以以诱诱导导酶酶活活性性中中心心的的构构象象发发生生改改变变，使使之之成成为为能能与与底底物物分分子密

22、切结合的构象子密切结合的构象 。第三十二页，讲稿共一百四十八页哦（四）过渡态理论（四）过渡态理论 2020世世纪纪4040年年代代，PaulingPauling提提出出过过渡渡态态理理论论：酶酶与与底底物物的的过过渡渡态态互互补补，亲亲和和力力最最强强，释释放放出出结结合合能能使使ESES的的过过渡渡态态能能级级降降低低，有有利利于于底底物物分分子子跨跨越越能能垒垒，使使酶酶促反应加速。促反应加速。1.1.过过渡渡态态类类似似物物(人人工工设设计计出出的的类类似似过过渡渡态态的的稳稳定分子定分子)与酶结合比底物与酶结合紧密与酶结合比底物与酶结合紧密10102 2-10-106 6倍。倍。2.1

23、9862.1986年年，根根据据过过渡渡态态理理论论和和免免疫疫学学原原理理，运运用用单单克克隆隆技技术术制制备备出出了了抗抗体体酶酶(abzyme(abzyme，即即具具有有催催化化活活性性的抗体的抗体)。第三十三页，讲稿共一百四十八页哦（五）与酶的高效率催化有关的因素（五）与酶的高效率催化有关的因素1.1.邻近和定向效应；邻近和定向效应；邻邻近近：指指底底物物的的反反应应基基团团和和酶酶活活性性部部位位的的催催化化基基团团互互相相靠靠近近，以以及及结结合合在在酶酶活活性性部部位位上上的的两两种种底底物分子之间的互相靠近。物分子之间的互相靠近。定定向向：指指互互相相靠靠近近的的底底物物分分子

24、子之之间间、底底物物分分子子与与酶酶活活性性部部位位的的催催化化基基团团之之间间形形成成正正确确的的立立体体排排列方向。列方向。2.2.底物形变底物形变:3.3.酸碱催化酸碱催化:催催化化基基团团是是质质子子供供体体，可可以以向向底底物物分分子子提提供供质质子子称称为为酸酸催催化化；催催化化基基团团是是质质子子受受体体，可可以以从从底底物物分子上接受质子称为分子上接受质子称为碱催化碱催化。第三十四页，讲稿共一百四十八页哦4.4.共价催化；共价催化；某某些些酶酶分分子子的的催催化化基基团团可可通通过过共共价价键键与与底底物物分分子子结结合合成成不不稳稳定定的的共共价价中中间间产产物物，该该中中间

25、间产产物物极极易易变变成成过过渡渡态态，因因而而大大大大降降低低了了活活化化能能，使使反反应应速速度度提提高，这种催化称为高，这种催化称为共价催化共价催化。亲核催化亲核催化：酶活性中心的亲核催化基团提供一对电子，：酶活性中心的亲核催化基团提供一对电子，与底物分子中缺少电子、具有部分正电性的原子形成与底物分子中缺少电子、具有部分正电性的原子形成共价键，从而产生不稳定的共价中间物。共价键，从而产生不稳定的共价中间物。亲电子催化亲电子催化：酶活性中心的亲电子催化基团，与底：酶活性中心的亲电子催化基团，与底物分子的亲核原子形成共价键，从而产生不稳定的物分子的亲核原子形成共价键，从而产生不稳定的共价中间

26、物。共价中间物。5.5.酶活性中心的低介电区（表面效应）。酶活性中心的低介电区（表面效应）。第三十五页，讲稿共一百四十八页哦六、酶活力测定六、酶活力测定 酶是否存在、含量多少酶是否存在、含量多少，不直接用重量不直接用重量或体积表示，用酶活力即酶活性表示。或体积表示，用酶活力即酶活性表示。（一）酶活力（一）酶活力（enzyme activityenzyme activity酶活性）酶活性）1.1.酶活力酶活力是指酶催化一定化学反应的能力。是指酶催化一定化学反应的能力。酶酶活活力力的的大大小小可可用用在在一一定定条条件件下下，酶酶催催化某一化学反应的反应速度来表示。化某一化学反应的反应速度来表示。

27、酶酶活活力力的的大大小小即即酶酶含含量量的的多多少少，用用酶酶活活力单位表示。即酶单位（力单位表示。即酶单位（U U）第三十六页，讲稿共一百四十八页哦2 2酶的活力单位酶的活力单位(U,activity unit)(U,activity unit)酶的活力单位酶的活力单位(U):(U):在一定条件下在一定条件下,一定时间内将一定量一定时间内将一定量的底物转化为产物所需的酶量的底物转化为产物所需的酶量.(U/(U/或或U/U/mlml)IU:IU:在最适反应条件在最适反应条件(25)(25)下下,每每minmin转化转化 1mol1mol底底物的酶量物的酶量;(mol/min)(1961;(mo

28、l/min)(1961年年)Katal(Kat):Katal(Kat):在最适反应条件下每秒钟催化在最适反应条件下每秒钟催化1mol1mol底底物转化成产物的酶量；物转化成产物的酶量；1IU=16.67101IU=16.6710-9-9 Kat;Kat;1Kat=6 10 1Kat=6 107 7IUIU第三十七页，讲稿共一百四十八页哦3.3.酶的比活力酶的比活力(specific activity)(specific activity)比活力比活力:每毫克蛋白质中含有的酶单位数(U/)。比活力活力U/mg蛋白 总活力U/总蛋白数mg代表酶的纯度代表酶的纯度:比活力愈大比活力愈大,纯度愈高纯度

29、愈高 第三十八页，讲稿共一百四十八页哦（二）酶反应速度（二）酶反应速度1酶活力与酶反应速度：酶活力与酶反应速度：*酶活力用反应速度表示：酶催化的反应速度愈快，酶活酶活力用反应速度表示：酶催化的反应速度愈快，酶活力愈高；速度愈慢酶的活力愈低。力愈高；速度愈慢酶的活力愈低。*反应速度用单位时间、单位体积中底物的减少量反应速度用单位时间、单位体积中底物的减少量或产物的增加量表示（单位：浓度或产物的增加量表示（单位：浓度/时间）。时间）。*反应速度特点：在最初一段时间内保持恒定，随反应速度特点：在最初一段时间内保持恒定，随着反应时间的延长，酶反应速度逐渐下降。着反应时间的延长，酶反应速度逐渐下降。原因

30、原因:A.:A.底物浓度下降底物浓度下降 B.B.酶在一定酶在一定pHpH及温度下失活及温度下失活 C.C.产物对酶的抑制，产物上升而加速逆反应。产物对酶的抑制，产物上升而加速逆反应。所以研究酶的反应速度以酶促反应的初速度为准所以研究酶的反应速度以酶促反应的初速度为准 。*测定反应速度时一般采用产物增加法测定反应速度时一般采用产物增加法，因为测定时，因为测定时底底物浓度为过量，测定不准确；产物从无到有，准确物浓度为过量，测定不准确；产物从无到有，准确。第三十九页，讲稿共一百四十八页哦Section 2 Section 2 酶促反应动力学酶促反应动力学 酶酶反反应应动动力力学学主主要要研研究究酶

31、酶催催化化的的反反应应速速度以及影响反应速度的各种因素。度以及影响反应速度的各种因素。在在探探讨讨各各种种因因素素对对酶酶促促反反应应速速度度的的影影响响时时，通通常常测测定定其其初初始始速速度度来来代代表表酶酶促促反反应速度，即底物转化量应速度，即底物转化量5%5%时的反应速度。时的反应速度。第四十页，讲稿共一百四十八页哦一、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（一）底物对酶促反应的饱和现象：（一）底物对酶促反应的饱和现象：第四十一页，讲稿共一百四十八页哦反应级数：反应级数：第四十二页，讲稿共一百四十八页哦（二）米氏方程式的推导：（二）米氏方程式的推导：Michaelis M

32、ichaelis&Menten Menten 于于19131913年年推推导导出出了了上上述述矩矩形形双双曲曲线线的的数数学学表表达达式式，即即著著名的名的米氏方程米氏方程。Vmax第四十三页，讲稿共一百四十八页哦（三）（三）K Km m和和V Vmaxmax的意义：的意义：1.1.当当=V=Vmaxmax/2/2时，时，K Km m=S=S。因此，。因此，K Km m等于酶促反等于酶促反应速度达最大值一半时的底物浓度应速度达最大值一半时的底物浓度。第四十四页，讲稿共一百四十八页哦2.2.K Km m可可以以反反映映酶酶与与底底物物亲亲和和力力的的大大小小。K Km m越小，酶与底物的亲和力越

33、大。越小，酶与底物的亲和力越大。3.3.可可用用于于判判断断反反应应级级数数：当当S0.01KS100KS100Km m时时，=V=Vmaxmax，反反 应应 为为 零零 级级 反反 应应；当当0.01K0.01Km mS100KS100Km m时，为混合级反应。时，为混合级反应。第四十五页，讲稿共一百四十八页哦4.4.K Km m是是酶酶的的特特征征性性常常数数：在在一一定定条条件件下下，某某种种酶酶的的K Km m值值是是恒恒定定的的，因因而而可可以以通通过过测测定定不不同同酶酶（特特别别是是一一组组同同工工酶酶）的的K Km m值，来判断是否为不同的酶。值，来判断是否为不同的酶。5.5.

34、K Km m可可用用来来判判断断酶酶的的最最适适底底物物：当当酶酶有有几几种种不不同同的的底底物物存存在在时时，通通过过测测定定酶酶在在不不同同底底物物存存在在时时的的K Km m值值，K Km m值值最最小小者者，即为该酶的最适底物。即为该酶的最适底物。第四十六页，讲稿共一百四十八页哦6.6.可可用用来来确确定定酶酶活活性性测测定定时时所所需需的的底底物物浓浓度度：当当S=10KS=10Km m时时，=91%V91%Vmaxmax，此此时时即即为为最最合合适适的的测测定定酶酶活活性性所所需需的的底底物物浓度。浓度。7.7.V Vmaxmax可可用用于于计计算算酶酶的的转转换换数数：当当酶酶的

35、的总总浓浓度度和和最最大大速速度度已已知知时时，可可计计算算出出酶酶的的转转换换数数，即即单单位位时时间间内内每每个个酶酶分分子子催催化底物转变为产物的分子数。化底物转变为产物的分子数。第四十七页，讲稿共一百四十八页哦（四）（四）K Km m和和V Vmaxmax的测定：的测定：1.Lineweaver-Burk1.Lineweaver-Burk双倒数作图法：双倒数作图法：第四十八页，讲稿共一百四十八页哦2.Hanes2.Hanes作图法：作图法：第四十九页，讲稿共一百四十八页哦二、酶浓度对反应速度的影响二、酶浓度对反应速度的影响 当当反反应应系系统统中中底底物物的的浓浓度度足足够够大大时时，

36、酶酶促促 反反 应应 速速 度度 与与 酶酶 浓浓 度度 成成 正正 比比，即即=kE=kE。第五十页，讲稿共一百四十八页哦三、温度对反应速度的影响三、温度对反应速度的影响 一般来说，酶促反应速度随温度的增高一般来说，酶促反应速度随温度的增高而加快。但当温度增加达到某一点后，而加快。但当温度增加达到某一点后，由于酶蛋白的热变性作用，反应速度迅由于酶蛋白的热变性作用，反应速度迅速下降，直到完全失活。速下降，直到完全失活。酶促反应速度随温度升高而达到一最酶促反应速度随温度升高而达到一最大值时的温度就称为大值时的温度就称为酶的最适温度酶的最适温度。第五十一页，讲稿共一百四十八页哦温度对酶促反应速度的

37、影响温度对酶促反应速度的影响第五十二页，讲稿共一百四十八页哦酶酶的的最最适适温温度度与与实实验验条条件件有有关关，因因而而它它不是酶的特征性常数不是酶的特征性常数。低低温温时时由由于于活活化化分分子子数数目目减减少少，反反应应速速度度降降低低，但但温温度度升升高高后后，酶酶活活性性又又可可恢恢复复。第五十三页，讲稿共一百四十八页哦四、四、pHpH对反应速度的影响对反应速度的影响 观观察察pHpH对对酶酶促促反反应应速速度度的的影影响响，通通常常为为一一“钟钟形形”曲曲线线，即即pHpH过过高高或或过过低均可导致酶催化活性的下降。低均可导致酶催化活性的下降。酶酶催催化化活活性性最最高高时时溶溶液

38、液的的pHpH值值就就称称为酶的为酶的最适最适pHpH。第五十四页，讲稿共一百四十八页哦pHpH对酶促反应速度的影响对酶促反应速度的影响第五十五页，讲稿共一百四十八页哦 人体内大多数酶的最适人体内大多数酶的最适pHpH在在6.56.58.08.0之间之间。酶的最适酶的最适pHpH不是酶的特征性常数不是酶的特征性常数。pHpH对酶促反应速度的影响，其原因主对酶促反应速度的影响，其原因主要是由于要是由于pHpH的改变导致了酶的催化基的改变导致了酶的催化基团以及底物分子的解离状态改变或者团以及底物分子的解离状态改变或者导致了酶蛋白的变性。导致了酶蛋白的变性。第五十六页，讲稿共一百四十八页哦五、抑制剂

39、对反应速度的影响五、抑制剂对反应速度的影响 凡凡是是能能降降低低酶酶促促反反应应速速度度，但但不不引引起起酶酶分分子子变变性性失失活活的的物物质质统统称称为为酶酶的的抑抑制制剂剂(inhibitor)(inhibitor)。按按照照抑抑制制剂剂的的抑抑制制作作用用，可可将将其其分分为为不不 可可 逆逆 抑抑 制制 作作 用用(irreversible(irreversible inhibition)inhibition)和和 可可 逆逆 抑抑 制制 作作 用用(reversible inhibition(reversible inhibition)两大类。两大类。第五十七页，讲稿共一百四十八页

40、哦（一）不可逆抑制作用：（一）不可逆抑制作用：抑抑制制剂剂与与酶酶分分子子的的必必需需基基团团共共价价结结合合引引起起酶酶活活性性的的抑抑制制，且且不不能能采采用用透透析析等等简简单单方方法法使使酶酶活活性性恢恢复复的的抑抑制制作作用用就就是是不不可可逆逆抑制作用抑制作用。酶酶的的不不可可逆逆抑抑制制作作用用包包括括专专一一性性抑抑制制（如如有有机机磷磷农农药药对对胆胆碱碱酯酯酶酶的的抑抑制制）和和非非专专一一性性抑抑制制（如如路路易易士士气气对对巯巯基基酶酶的的抑抑制制）两种。两种。第五十八页，讲稿共一百四十八页哦（二）可逆抑制作用：（二）可逆抑制作用：抑抑制制剂剂以以非非共共价价键键与与酶

41、酶分分子子可可逆逆性性结结合合造造成成酶酶活活性性的的抑抑制制，且且可可采采用用透透析析等等简简单单方方法法去去除除抑抑制制剂剂而而使使酶酶活活性性完完全全恢恢复的抑制作用就是复的抑制作用就是可逆抑制作用可逆抑制作用。可可逆逆抑抑制制作作用用包包括括竞竞争争性性、反反竞竞争争性性、和非竞争性抑制和非竞争性抑制几种类型。几种类型。第五十九页，讲稿共一百四十八页哦1.1.竞争性抑制（竞争性抑制（competitive inhibi-tion)competitive inhibi-tion)：抑抑制制剂剂与与底底物物竞竞争争与与酶酶的的同同一一活活性性中中心心结结合合，从从而而干干扰扰了了酶酶与与底

42、底物物的的结结合合，使使酶酶的的催化活性降低，称为催化活性降低，称为竞争性抑制作用竞争性抑制作用。第六十页，讲稿共一百四十八页哦竞竞争争性性抑抑制制的的速速度度方方程程与与图图形形特特征征第六十二页，讲稿共一百四十八页哦竞争性抑制的双倒数图形特征竞争性抑制的双倒数图形特征第六十三页，讲稿共一百四十八页哦 竞争性抑制的特点：竞争性抑制的特点：竞竞争争性性抑抑制制剂剂往往往往是是酶酶的的底底物物类类似似物物或或反应产物；反应产物；抑抑制制剂剂与与酶酶的的结结合合部部位位与与底底物物与与酶酶的的结结合部位相同合部位相同；抑抑制制剂剂浓浓度度越越大大，则则抑抑制制作作用用越越大大；但但增加底物浓度可使

43、抑制程度减小；增加底物浓度可使抑制程度减小；动力学参数：动力学参数：KmKm值增大，值增大，VmVm值不变值不变。第六十四页，讲稿共一百四十八页哦丙二酸对琥珀酸脱氢酶的竞争性抑制丙二酸对琥珀酸脱氢酶的竞争性抑制第六十五页，讲稿共一百四十八页哦磺胺类药物对二氢叶酸合成酶的竞争性抑制磺胺类药物对二氢叶酸合成酶的竞争性抑制对氨基苯甲酸对氨基苯甲酸对氨基苯磺酰胺对氨基苯磺酰胺第六十六页，讲稿共一百四十八页哦2 2反竞争性抑制：反竞争性抑制：抑抑制制剂剂不不能能与与游游离离酶酶结结合合，但但可可与与ESES复复合合物物结结合合并并阻阻止止产产物物生生成成，使使酶酶的的催催化化活活性降低，称酶的性降低，称

44、酶的反竞争性抑制反竞争性抑制。第六十七页，讲稿共一百四十八页哦反反竞竞争争性性抑抑制制的的速速度度方方程程与与图图形形特特征征第六十八页，讲稿共一百四十八页哦反竞争性抑制的双倒数图形特征反竞争性抑制的双倒数图形特征第六十九页，讲稿共一百四十八页哦 反竞争性抑制的特点：反竞争性抑制的特点：反反竞竞争争性性抑抑制制剂剂的的化化学学结结构构不不一一定定与与底物的分子结构类似；底物的分子结构类似；抑抑制制剂剂与与底底物物可可同同时时与与酶酶的的不不同同部部位位结合；结合；必必须须有有底底物物存存在在，抑抑制制剂剂才才能能对对酶酶产产生生抑抑制制作作用用；抑抑制制程程度度随随底底物物浓浓度度的的增增加而

45、增加；加而增加；动力学参数：动力学参数：KmKm减小，减小，VmVm降低降低。第七十页，讲稿共一百四十八页哦3 3非竞争性抑制：非竞争性抑制：抑抑制制剂剂既既可可以以与与游游离离酶酶结结合合，也也可可以以与与ESES复复合合物物结结合合，使使酶酶的的催催化化活活性性降降低低，称为称为非竞争性抑制。非竞争性抑制。第七十一页，讲稿共一百四十八页哦非非竟竟争争性性抑抑制制第七十二页，讲稿共一百四十八页哦非非竞竞争争性性抑抑制制的的速速度度方方程程与与图图形形特特征征第七十三页，讲稿共一百四十八页哦非竞争性抑制的双倒数图形特征非竞争性抑制的双倒数图形特征第七十四页，讲稿共一百四十八页哦非竞争性抑制的特

46、点：非竞争性抑制的特点：非非竞竞争争性性抑抑制制剂剂的的化化学学结结构构不不一一定定与与底物的分子结构类似；底物的分子结构类似；底底物物和和抑抑制制剂剂分分别别独独立立地地与与酶酶的的不不同同部位相结合；部位相结合；抑抑制制剂剂对对酶酶与与底底物物的的结结合合无无影影响响，故故底物浓度的改变对抑制程度无影响；底物浓度的改变对抑制程度无影响；动力学参数：动力学参数：KmKm值不变，值不变，VmVm值降低值降低。第七十五页，讲稿共一百四十八页哦六、激活剂对反应速度的影响六、激活剂对反应速度的影响 能能够够促促使使酶酶促促反反应应速速度度加加快快的的物物质质称称为为酶的激活剂。酶的激活剂。酶酶的的激

47、激活活剂剂大大多多数数是是无无机机离离子子，如如K K+、MgMg2+2+、MnMn2+2+、ClCl-等。等。第七十六页，讲稿共一百四十八页哦Section 3 Section 3 酶酶 的的 调调 节节 生生物物体体内内的的各各种种生生理理活活动动均均以以一一定定的的物物质质代代谢谢为为基基础础。为为了了适适应应某某种种生生理理活活动动的的变化，需要对一定的代谢活动进行调节。变化，需要对一定的代谢活动进行调节。通通过过对对酶酶的的催催化化活活性性的的调调节节，就就可可以以达达到调节代谢活动的目的。到调节代谢活动的目的。可可以以通通过过改改变变其其催催化化活活性性而而使使整整个个代代谢谢反反

48、应应的的速速度度或或方方向向发发生生改改变变的的酶酶就就称称为为限限速速酶或关键酶酶或关键酶。第七十七页，讲稿共一百四十八页哦一、酶结构的调节一、酶结构的调节 酶酶结结构构的的调调节节是是通通过过对对现现有有酶酶分分子子结结构构的影响来改变酶的催化活性的调节方式。的影响来改变酶的催化活性的调节方式。酶结构的调节是一种酶结构的调节是一种快速调节快速调节方式。方式。第七十八页，讲稿共一百四十八页哦（一）变构调节（别构调节）：（一）变构调节（别构调节）：某某些些代代谢谢物物能能与与变变构构酶酶分分子子上上的的变变构构部部位位特特异异性性结结合合，使使酶酶的的分分子子构构象象发发生生改改变变，从从而而

49、改改变变酶酶的的催催化化活活性性以以及及代代谢谢反反应应的的速速度度，这这种种调调节节作作用用就就称称为为变变构构调调节节(allosteric regulation)(allosteric regulation)。具有变构调节作用的酶就称为具有变构调节作用的酶就称为变构酶变构酶。凡凡能能使使酶酶分分子子变变构构并并使使酶酶的的催催化化活活性性发发生改变的代谢物就称为生改变的代谢物就称为变构剂变构剂。第七十九页，讲稿共一百四十八页哦1 1变构调节的机制：变构调节的机制：变构酶一般是多亚基构成的聚合体，一些变构酶一般是多亚基构成的聚合体，一些亚基为催化亚基，另一些亚基为调节亚基。亚基为催化亚基，

50、另一些亚基为调节亚基。当调节亚基或调节部位与变构剂结合后，当调节亚基或调节部位与变构剂结合后，就可导致酶的空间构象发生改变，从而导就可导致酶的空间构象发生改变，从而导致酶的催化活性中心的构象发生改变而致致酶的催化活性中心的构象发生改变而致酶活性的改变。酶活性的改变。第八十页，讲稿共一百四十八页哦2 2协同效应：协同效应：当当变变构构酶酶的的一一个个亚亚基基与与其其配配体体（底底物物或或变变构构剂剂）结结合合后后，能能够够通通过过改改变变相相邻邻亚亚基基的的构构象象而而使使其其对对配配体体的的亲亲和和力力发发生生改改变变，这这种效应就称为变构酶的种效应就称为变构酶的协同效应协同效应。如如果果对对