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1、。酶学概论、酶的生物学意义大肠杆菌生命周期20分钟，生物体内化学反响变得简单和迅速进行的根本原因是体内一般存在生物催化剂酶。没有酶，生长、发育、运动等等生命活动就无法继续。限制性核酸内切酶（限制修饰）二、酶的概念及其作用特点1、酶是一种生物催化剂酶是一类具有高效率、高度专一性、活性可调节的高分子生物催化剂。生物催化剂：酶(enzyme)，核（糖）酶(ri bozyme)，脱氧核（糖酶(deoxyri bozyme)2、酶催化反响的特点(1)、催化效率高酶催化反响速度是相应的无催化反响的108-1020倍，并且至少高出非酶催化反响速度几个数量级。(2)、专一性高酶对反响的底物和产物都有极高的专一
2、性，几乎没有副反响发生。(3)、反响条件和气温度低于100C,正常大气压，中性pH环境。(4)、活性可调节。依据据生物体的需要，许多酶的活性可受多种调节机制的灵敏调节，包含：别构调节、酶的共价修饰、酶的合成、活化与降解等。(5)、酶的催化活性离不开辅酶、辅基、金属离子3、酶与非生物催化剂相比的几点共性：催化效率高，用量少（细胞中含量低）。不改变化学反响平衡点。降低反响活化能。P234图4-1非催化过程及催化过程自由能的变化反响前后自身结构不变。催化剂改变了化学反响的途径，使反响通过一条活化能比原途径低的途径进行，催化剂的效应只反映在动力学上（反响速度），不影响反响的热力学（化学平衡）。三、酶的
3、化学本质（一）酶的蛋白质本质经典概念：全部的酶都是蛋白质，酶是具有催化功能的蛋白质，因此酶具有蛋白质的一切共性。1、酶的蛋白质组成有些酶仅由蛋白质组成，例如，脤酶、溶菌酶、淀粉酶、脂肪酶、核糖核酸酶等有些酶不仅含有蛋白质（酶蛋白），还含有非蛋白质成分（辅助。因子），只有酶蛋白与辅助因子结合形成复合物（全酶）才范表现出酶活性，如超氧化物歧化酶Cu2+、Zn2+)、乳酸脱氢酶(NAD+)酶的专一性由酶蛋白的结构决定，辅助因子传递电子或某些化学基团。2、酶的辅助因子酶的辅助因子主要有金属离子(Fe2+、Fe3+、Cu+、Cu2+、Mn2+、Mn3+、Zn2+、Mg2+、K+、Na+、Mo6+、Co2
4、等）和有机化合物。辅酶：与酶蛋白结合较松，可透析除去。辅基：与酶蛋白结合较紧。酶辅助因子CuZn-SOD Cu2+Zn2+Mn-SOD Mn2+过氧化物酶Fe2或Fe3+11型限制性核酸内切酶Mg2+狻肤酶Zn2+P235范表4-1一些酶的辅助因子（金属离子P237范表4-2基团反响中的辅酶和辅基。酶蛋白决定酶专一性，辅助因子决定酶促反响的类型和反响的性质。比方，NAO可与多种酶蛋白结合，构成专一性强的乳酸脱。氢酶、醇脱氢酶、苹果酸脱氢酶、异拧檬酸脱氢酶。生物体内酶种类很多，而辅助因子种类却很少，原因是一种辅助因子可与多种酶蛋白结合。（二ribozyme核酶（具有催化功能的RNAJ1980以前
5、，已知全部的生物催化剂，其化学本质都是蛋白质。80年代初，美国科罗拉多大学博尔德分校的ThomasCech和美国耶鲁大学SidneyAltman各自独立发觉RNA具有生物催化功能，此发觉被认为是近十年生化领域蛊令人鼓舞的发觉，此二人分亨1989诺贝尔化学奖。ribozyme种类：自我剪接ribozyme自我剪切ribozyme 催化分子间反响ribozyme后边细讲四、按酶蛋白的亚基组成及结构特点分类1、单体酶由一条或多条共价相连的肤链组成的酶分子牛胰RNase124a.a 单链鸡卵清溶菌酶129a.a 单链胰凝乳蛋白酶三条肤链单体酶种类较少，一般多催化水解反响。2、寡聚酶由两个或两个以上亚基
6、组成的酶，亚基可以相同或不同，一般是。偶数，亚基间以非共价键结合。含相同亚基的寡聚酶苹果脱胱氢酶（鼠肝），2个相同的亚基含不同亚基的寡聚酶唬珀酸脱氢酶（牛心），a2个亚基寡聚酶中亚基的聚合，有的与酶的专一性有关，有的与酶活性中心形成有关，有的与酶的调节性能有关。大多数寡聚酶是胞内酶，而胞外酶一般是单体酶。3、多酶复合体由两个或两个以上的酶，靠非共价键结合而成，其中每一个酶催化一个反响，全部反响依次进行，构成一个代谢途径或代谢途径的一局部。如脂肪酸合成酶复合体。例如：大肠杆菌丙酮酸脱氢酶复合体由三种酶组成）丙酮酸脱氢酶(E1)以二聚体存在2X9600二氢硫辛酸转乙酰基酶(E2)70000 二氢硫
7、辛酸脱氢酶(E3)以二聚体存在2X56000复合体：12个E1二聚体24X9600024个E2单体24X 70000 6个E3二聚体12 X56000 总分子量560万4、多酶融合体一条多肤链上含有两种或两种以上催化活性的酶，这往往是基因。融合的产物。例如：天冬氨酸激酶I-高丝氨酸脱氢酶I融合体（双头酶）该酶是四聚体a4，每条肤链含两个活性地域：N端地域是Asp激酶，C端地域是高Ser脱氢酶。五、酶在细胞中的分布一个细胞内含有上千种酶，相互有关的酶往往组成一个酶体系，分布于特定的细胞组分中，因此某些调节因子可以比拟特异地影响某细胞组分中的酶活性，而不使其它组分中的酶受影响。1.分布千细胞核的酶
8、核被膜酸性磷酸酶染色质三磷酸核旮酶核仁核糖核酸酶核内可溶性局部酵解酶系、乳酸脱氢酶2.分布于细胞质的酶参与糖代谢的酶酵解酶系磷酸戊糖途径酶系参与脂代谢的酶脂肪酸合成酶复合体参与a.a蛋白质的酶Asp氨基转移酶参与核酸合成的酶核旮激酶核旮酸激酶3.分布千内质网的酶光滑内质网胆固醇合成酶系粗糙内质网蛋白质合成酶系。（细胞质一侧）4分布于线粒体的酶外膜：酰基辅酶A合成酶内膜：NADH脱氢酶基质：三狻酸循环酶系脂肪酸B氧化酶系5.分布于溶酶体的酶水解蛋白质的酶水解糖苦类的酶水解核酸的酶水解脂类的酶6.标志酶有些酶只分布于细胞内某种特定的组分中，核：尼克酰胺单核旮酸腺旮酰转移酶，功能：DNA、RNA生物
9、合成线粒体：唬珀酸脱氢酶（电子转移、三狻酸循环）溶酶体：酸性磷酸酶（细胞成分的水解）微粒体：（核蛋白体、多核蛋白体、内质网）Glc-6磷酸酶上清液：乳酸脱氢酶第二节酶的国际分类及命名一、习惯命名1961年6以前使用的酶沿用习惯命名。1.（绝大多数酶）依据底物来命名如：催化蛋白质水解的酶称蛋白酶。催化淀粉水解的酶称淀粉酶。2.依据催化反响的性质命名如：水解酶、转氨酶3结合上述两个原则命名，唬珀酸脱氢酶。4.有时加上酶的X如：胃蛋白酶、牛胰凝乳蛋白酶习惯命名较简单，但缺少系统性。二、国际系统命名系统名称应明确标明酶的底物及催化反响的性质。如：草酸氧化酶（习惯名），系统名称：草酸：氧氧化酶又如：谷丙
10、转氨酶（习惯名），系统名：丙氨酸：a酮戊二酸氨基转移酶反响：丙氨酸a酮戊二酸Glu丙酮酸三、国际系统分类法及编号(EC编号）原则：将全部酶促反响按性质分为六类，分别用1、2、3、4、5、6范表示。再依据底物中被作用的基团或键的特点，将每一大类分为假设干个亚类，编号用1、2、3，每个亚类又可分为假设干个亚一亚类，用编号1、2、3范表示。每一个酶的编号由4个数字组成，中间以“隔开。第个数字。范表示大类，第二个数字范表示亚类，第三个范表示亚亚类，第四个数字范表示在亚亚中的编号。1、氧化复原酶类催化氧化复原反响：A2H+B=A+B2H 乳酸：NAD氧化复原酶(EC1.1.1.27),习惯名：乳酸脱氢酶
11、图2、转移酶类AB+C=A+BC Ala:酮戊二酸氨基移换酶(EC2.6.1.2),习惯名：谷丙转氨酶图3、水解酶类催化水解反响，包含淀粉酶、核酸酶、蛋白酶、脂酶。亮氨酸氨基肤水解酶(EC3.4.1.1),习惯名：I le氨肤酶。4、裂合酶类（裂解酶）催化从底物上移去一个基团而形成双键的反响或其逆反响二磷酸酮糖裂合酶(EC4.1.2.7),习惯名：酪缩酶5、异构酶(EC5.3.1.9)催化同分异构体相互转化，6-磷酸Glc异构酶。6、合成酶连接酶催化一切必须与ATP分解相偶联、并由两种物质合成一种物质的反响。P241范表4-8酶的国际分类一大类和亚类第个数字范表示大类：氧化复原第二个数字范表示
12、反响基团：醇基第三个数字范表示电子受体：NAD或NADP+第四个数字范表示此酶底物：乙醇，乳酸，苹果酸。前面三个编号范说明这个酶的特性：反响性质、底物性质（键的类型及电子或基团的受体，第四个编号用千区分不同的底物。酶的物种和组织的差异来自不同物种或同一物种不同组织或不同细胞器的同一种酶，虽然它们催化同一个生化反响，但它们的一级结构可能不相同，有时反响机制也可能不同，可是无论是酶的系统命名法还是习惯命名法，对这些均不加以区别，而定为相同的名称，这是因为命名酶的依据是酶所催化的反响。例如，SOD不管X如何，均催化如下反响202-+2H+H202+02 H202再由过氧化氢酶催化、分解实际此酶可分三
13、类：CuZn-SOD 真核生物细胞质中Mn-SOD 真核生物线粒体中。Fe-SOD 即使同是CuZn-SOD,来自牛红细胞与猪红细胞的，其一级结构也有很大不同。因此，在商量一个具体的酶时，应对它的X与名称一并加以说明。第三节酶促反响动力学酶促反响动力学是研究酶促反响的速度以及影响酶促反响速度的各种因素，包含低物浓度、酶浓度、pH、温度、激活剂与抑制剂、等。一、酶的量度酶的含量不能直接用重量和摩尔数范表示（不纯、失活、分子量不知，而采纳酶的活力单位范表示1、酶活力与酶促反响速度酶活力：用在肯定条件下，酶催化某一反响的反响速度范表示。反响速度快，活力就越高。酶量酶活力一反响速度酶促反响速度的范表示
14、方法：单位时间、单位体积中底物的减少量或产物的增加量。单位：浓度单位时间P243图4-4酶反响速度曲线。研究酶促反响速度，以酶促反响的初速度为准。因为底物浓度降低、酶局部失活产物抑制和逆反响等因素，会使反响速度随反响时间的延长而下降。2、酶的活力单位(U)国际酶学会标准单位：在特定条件下，1分钟内能转化1umol底物的酶量，称一个国际单位(IU)。特定条件：25CpH及底物浓度采纳最适条件（有时底物分子量不确定时，可用转化底物中1umol的有关基团的酶量范表示）。实际工作中，每一种酶的测活方法不同，对酶单位分别有一个明确的定义。如：限制性核酸内切酶用粘度法测活性：定义为30C,1分钟，使底物D
15、NA溶液的比粘度下降25的酶量为1个酶单位。转化率法：标准条件，5分钟使1ug供体DNA残留37的转化活性所需的酶量为1个酶单位。凝胶电泳法测活：37C,1小时，使1ug入DNA完全水解的酶量为1个酶单位。可见，同一种酶采纳不同的测活方法，得到的酶活单位是不同的，即使是同一种测活法，实验条件稍有相同，测得的酶单位亦有差异。如淀粉酶，两种定义A:1 g可溶性starch，在1h内液化所需的enzyme量。8:I ml 2可溶性starch,在1h内液化所需的enzyme量。1g酶制剂溶千1000mlH20,取0.5ml与2的starch20ml反响，pH6.0,10分钟完全液化，求酶活力。A:6
16、0/10X20X2%X 1/0.5X1000=4800u克enzyme制剂8:60/10 X 20/0.5 X 1000=240000u克enzyme制剂3、酶的比活力Specificactivity 每毫克酶蛋白所具有的酶活力。酶的比活力是分析酶的纯度是重要指标。单位：U/mg蛋白质。有时用每克酶制剂或每毫升酶制剂含有多少个活力单位范表示。举例：一个酶的别离纯化分为4步。步骤1 2 3 4 总活力(U6 4 3 2 总蛋白质(mg)20 10 5 2 比活力(U/mg)6/20 4/10 3/5 2/2 酶的提纯过程中，总蛋白减少，总活力减少，比活力增高。酶的纯化倍数：酶的回收率：X 100
17、%4、酶的转换数和催化周期分子活性定义：每mol的enzyme在1秒内转化substrate的。mol数。亚基或催化中心活性定义：每mol的activesubunit或activecenter在一秒内转化的substrate的mol数，称为转换数KeatP244图范表44转换数的倒数即为催化周期：一个酶分子每催化一个底物分子所需的时间。如：乳糖脱氢酶转换数为1000秒，则它的催化周期为10-3秒。二、底物浓度对酶促反响速度的影响单底物酶促反响，包含异构酶、水解酶及大局部裂合催化的反响。1913 Michael is和Menten提出米曼方程。（一底物浓度对酶促反响速度的影响米式学说的提出190
18、3 Henri 研究荒糖水解反响。sucrose+H20 acid glucose+fructose sucrase 酸水解V V。sucrose 酶水解v v enzyme(substrate不变）sucrose 底物浓度与酶促反响速度的关系：当底物浓度不断增大时，反响速度不再上升，趋向一个极限，酶被底物饱和（底物饱和现象）。中间产物假说：酶与底物先络合成一个中间产物，然后中间产物进一步分解成产物和游离的酶。证据：（1)竞争性抑制实验(2)底物爱护酶不变性(3)结晶ES复合物的获得。米式学说：1913年，Michae Ii s和Menten继承和开展了中间产物学说，在前人工作根底上提出酶促动
19、力学的根本原理，并以数学公式范说明了底物浓度与酶促反响速度的定量关系，称米式学说：（二米式方程的导出：1、基千快速平衡假说早年的米式方程最初，Michae Ii s和Menten是依据“快速平衡假说“推出米式方。程。快速平衡假说：在反响的初始阶段，底物浓度远远大千酶浓度，因此，底物浓度S可以认为不变。游离的酶与底物形成ES的速度极快，E+S ES,而ES形成产物的速度极慢，ES分解成产物P对千ES浓度的动态平衡没有影响，不予考虑。K1、K2K3因为研究的是初速度，P的量很小，由PES可以忽略不记。ES的生成速度：K1(E-ES)SJ ES的分解速度：K2ESK1(E-ES)SJ=K2ES 反响
20、速度：KS现在称为底物常数2、Briggs和Haldane的稳态平衡假说”及其对米式方程的开展：稳态平衡假说：。ES的的生成与分解处千动态平衡（稳态），有时必须考虑ES分解成产物P对千ES动态平衡的影响(ES分解速度）。或者说，ES的动态平衡（分解速度）不仅与ESE+S有关，还与ES P+E有关。稳态平衡假说的奉献在于第点。用稳态假说推导米式方程：ES生成速度：k 1(E-ES)SJ ES分解速度：k2ES+k3ES 以上两个速度相等。k 1(E-ES)S=k2ES+k3ES 反响速度：Vmax=k3 E Km称米氏常数，当Km及Vmax已知时，即可确定酶反响速度与底物浓度的关系。（三）米式方
21、程商量1、快速平衡假说与稳态平衡假说的实质区别当K1、K2K3时，即ESP是整个反响平衡中极慢的一步，那么。这就是早年提出的米式方程因此说，稳态平衡快速平衡慢速平衡，当ESP（即K3/K1)极慢时，稳态平衡根本等千快速平衡2、Km的物理意义当反响速度v=1/2Vmax时，Km=SJ,Km的物理意义是：当反响速度到达最大反响速度的一半时底物的浓度。单位：与底物浓度的单位一致，moI L-1或mmoI L-1 Km是酶的特征常数之一。一般只与酶的性质有关，与酶的浓度无关。不同的酶Km值不同。P248范表4-5一些酶的Km值。3、Km与天然底物如果一个酶有几种底物，则每一种底物各有一个特定的Km,其
22、中Km最小的底物称该酶的最适底物或天然底物。因为Km愈小（到达Vmax一半所需的底物浓度愈小）范表示V变化越灵敏底物。4、Km、Ks与底物亲和力Km称米式常数，Km=(K2+K3)/K1,从某种意义上讲，Km是ES分解速度(K2+K3)与形成速度(K1)的比值，它包含ES解离趋。势(K2/K1)和产物形成趋势(K3/K1)。Ks称为底物常数，Ks=K2/K1,它是ES的解离常数，只反映ES解离趋势，因此，1/Ks可以范表示酶与底物的亲和力大小(ES形成趋势，不难看出，底物亲和力大不肯定反响速度大（产物形成趋势，K3/K1)只有当K2、K1K3时，Km：陷，因此，1/Km只能近似地范表示底物亲和
23、力的大小。问题：(1)Km越小，底物亲和力越大(X)(2)Ks越小，底物亲和力越大(J)(3)天然底物就是亲和力最大的底物(X)(4)天然底物就是Km值最小的底物(J)5、Km与米式方程的实际用途已知V求SJ已知S求V相对速度（酶活性中心被占据分数Y):当v=Vmax时，范说明酶的活性部位已全部被底物占据，v与S无关，只和Et成正比。当v=1/2Vmax时，范表示活性部位有一半被占据。设定到达最大反响速度的0.9倍时，所需底物浓度为SO.9。S0.9=9Km 同理有：S0.8=4KmSO.7=2.33Km S0.6=1.5Km S0.5=1Km SO.1=1/9Km S0.9/SO.1=81
24、SO.7/SO.1=21（四Km和Vmax的求解方法1、双倒数作图法要从实验数据所得到的v-S曲线来直接决定Vmax是很困难的，也不易求出Km值。由米式方程两边取倒数：将实验所得的初速度数据v和S取倒数，得各种1/v和1/S值，将1/v对1/S作图，得P250图4-6上图S范围在0.3302.0Km,最适。假设S范围在3.320 Km,直线斜率太小。假设S范围在0.033-0.2 Km,直线斜率太大。如当Km=1X 10-5mo I/L时，实验所取底物浓度范围应在0.33X10-。52.0 X 1 0-5mo I/L。一般选底物浓度应考虑能否得到1/S的常数增量。如中选S为1.01、1.11、
25、1.25、1.42、1.66、2.0、2.5、3.33、5.0、10时1/S为0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0是常数增量。反之，假设选S为常数增量1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、10时，1/S为0.1、0.111、0.125、0.5、1.0,是非常数增量，点多集中在1/v轴附近。2、VV/S作图法P250图4-7三、多底物的酶促反响前面商量的米氏方程（推导米氏方程时用的是单底物），适用千单底物酶促反响，如异构、水解及大局部裂合反响，不适用千多底物反响。A、B、C范表示底物，按照底物与酶的结合顺序，产物则按它们从酶产复合物中释放次序分别用P、
26、0、R范表示。双底物酶促反响已知有三种机理1、有序顺序反响机理底物A、B与酶结合的顺序是肯定的，产物P、0的释放顺序也是肯定的。P251。举例：P251乙醇脱氢酶2、随机顺序反响机理底物A、B与酶结合的顺序是随机的，产物P、0的释放顺序也是随机的。P252 如糖原磷酸化酶3、乒乓反响机理先结合第个底物A,释放第个产物P，酶的构象发生变化，结合第二个底物B,释放第二个产物Q。P252 举例：谷丙转氨酶四、pH对酶促反响速度的影响1.pH影响酶活力的因素O影响酶蛋白构象，过酸或过碱会使酶变性。影响酶和底物分子解离状态，尤其是酶活性中心的解离状态，最终影响ES形成。影响酶和底物分子中另一些基团解离，
27、这些基团的离子化状态影响酶的专一性及活性中心构象。2.酶的最适pH和稳定性pH最适pH:使酶促反响速度到达最大时的介质pH。酶在试管反响中的最适pH与它所在细胞中的生理pH不肯定完全。相同，为什么？几种酶的蛊适pH,见P253范表46。稳定性pH：在肯定pH范围内，酶不会变性失活，此范围称酶的稳定性pH。图A最适pH曲线：最适pH=6.8 B.稳定性pH曲线：pH58 曲线B:将酶在不同pH下保温，再调回pH6.8,测定反响速度。曲线B说明，在pH6.88及56.8范围内反响速度的降低，不是由千酶蛋白变性失活造成的，而是由千酶或底物形成了不正常的解离，而在pH8和pH5范围，则是由两种因素共同
28、作用的结果。虽然大局部酶的pH酶活曲线是钟形，但也有半钟形甚至直线形。P254图4-9酶的pH酶活曲线五、温度对酶促反响速度的影响。1.最适温度及影响因素温度对酶促反响速度的影响有两个方面：提高温度，加快反响速度。提高温度，酶变性失活。这两种因素共同作用，在小于最适温度时，前一种因素为主；在。大千最适温度时，后一种因素为主。最适温度就是这两种因素综合作用的结果。温度系数Q10:温度升高10C，反响速度与原来的反响速度之比，Q10一般为12。温血动物的酶，最适温度35C.,.40C，植物酶最适温度40C50C,细菌TaqDNA聚合酶70C。2.酶的稳定性温度在某一时间范围内，酶活性不降低的X温度
29、称该酶的稳定性温度。酶的稳定性温度有肯定的时间限制。稳定性温度范围确实定方法：将酶分别在不同温度下预保温肯定时间，然后回到较低温度（即酶的热变性失活作用可忽略的温度），测酶活性。图酶浓度高、不纯、有底物、抑制剂和爱护剂会使稳定性温度增,_ 向o酶的保存：液体酶制剂可以利用上述5种因素中的几种，低温（几个月）。干粉，可在室温下放置一段时间，长期保存，应在低温冰箱中。六、酶浓度对酶促反响速度的影响如果底物浓度足够大，使酶饱和，则反响速度与酶浓度成正比。Vmax=K3 E S过量且不变时，vocE。七、激活剂对酶促反响速度的影响但凡能提高酶活性的物质，都称为激活剂。activator激活剂作用包含两
30、种情况：一种是由千激活剂的存在，使一些本来有活性的酶活性进一步提高，这一类激活剂主要是离子或简单有机化合物。另一种是激活酶原，无活性-+有活性，这一类激活剂可能是离子或蛋白质。1、无机离子的激活作用(1 金属离子：K+、Na+、Mg2+、Zn2+、Fe2+、Ca2+(2阴离子：cl-、Br-(3氢离子许多金属离子是酶的辅助因子，是酶的组成成分，参与催化反响中的电子传递。有些金属离子可与酶分子肤链上侧链基团结合，稳定酶分子的活性构象。有的金属离子通过生成鳌合物，在酶与底物结合中起桥梁作用。注意：(1)无机离子的激活作用具有选择性，不同的离子激活不同的酶。(2)不同离子之间有桔抗作用，如Na与K、
31、Mg与Ca+，但Mg+与Zn常可替代。(3)激活剂的浓度要适中，过高往往有抑制作用，150mM 2、简单有机分子的激活作用复原剂（如Cys、复原型谷胱甘肤）能激活某些活性中心含有SH的酶。金属鳌合剂(EDTA)能去除酶中重金属离子，解除抑制作用。八、抑制剂对酶促反响速度的影响酶是protein,凡可使酶蛋白变性而引起酶活力丧失的作用称为酶的失活作用。抑制作用：使酶活力下降但并不引起酶蛋白变性的作用称为抑制作用。（不可逆抑制、可逆抑制抑制剂(inhibitor)：不引起酶蛋白变性，但能使酶分子上某些必需基团（活性中心上一些基团）发生变化，引起酶活性下降，甚至丧失，此类物质称为酶的抑制剂。研究抑制
32、剂对酶的作用有重大的意义：(1)药物作用机理和抑制剂型药物的设计与开发：抗癌药(2)对生物体的代谢途径进行认为调控，代谢操纵发酵。(3)研究酶的活性中心的构象及其化学功能基团，不仅可以设计农药，而且也是酶工程和化学修饰酶、酶工业的根底（一不可逆抑制作用（非专性必、专一性）抑制剂与酶活性中心基团共价结合，使酶的活性下降，无法用透析法除去抑制剂。1、非专一性不可逆抑制剂此类抑制剂可以和一类或几类基团反响。它们不但能和酶分子中的必需基团作用，同时也能和相应的非必需基团作用。(1)、酰化剂二异丙基磷酰氪酷(DFP，神经毒气和许多有机磷农药都属千磷酰化剂，能与酶活性中心Ser的OH结合，抑制某些蛋白酶及
33、酷酶。这类化合物的作用机理是强烈地抑制与中枢神经系统有关的乙酰胆碱脂酶，使乙酰胆碱不能分解为乙酰和胆碱。乙酰胆碱的堆积，引起一系列神经中毒病症。P258结构式：磷酰化剂与DFPP259反响式：磷酰化剂与胆碱酷酶形成磷酰化胆碱酷酶解毒剂：PAM（解磷定），可以把酶上的磷酸铲除去。（2)、院化剂许多有机采、有机珅都是院化剂，可以使酶的琉基院化P259反响式：对氯柔苯甲酸与琉基酶的反响。有机录、有机珅化合物和重金属还可以与复原型硫辛酸（人体重要的辅酶反响解毒剂：二琉基丙醇(3)、氮化物与含铁扑琳的酶中的Fe2结合，阻抑细胞呼吸。(4)、重金属Ag、Cu、Hg、Cd、Pb能使大多数酶失活，EDTA可解
34、除。(5)、复原剂以二硫键为必需基团的酶，可以被琉基乙醇、二硫苏糖醇等琉基试剂复原失活。(6)、含生动双键试剂（与SH、NH2反响）N乙基顺丁烯二酰亚胺图(7)、亲电试剂四硝基甲院，可使Tyr硝基化。图2、专一性不可逆抑制此类抑制剂仅仅和活性部位的有关基团反响。(1)、Ks型专一性不可逆抑制剂Ks型抑制剂不仅具有与底物相似的、可与酶结合的基团，同时还有一个能与酶的其它基团反响的生动基团。专一性：抑制剂与酶活性部位某基团形成的非共价络合物和抑制。剂与非活性部位同类基团形成的非共价络合物之间的解离常数不同。举例：胰凝乳蛋白酶的Ks型不可逆抑制剂：对一甲苯磺酰L苯丙氨酰氯甲院(TPCK)与该酶的最正
35、确底物对甲苯磺酰L苯丙氨酸甲酷的结构相似，都含有对甲苯磺酰L苯丙氨酰基，酶通过对这个基团的强亲和力，把TPCK误认为底物而与之结合，形成Ks很小的非共价络合物。酶学P119最正确底物TPCK-CH2-cl与酶活性部位的一个His咪陛基距离很近，很易使之院基化，而非活性部位的咪哇基，由千远离CH2-c|，则不被院基化。(2)、Keat型专一性不可逆抑制剂这种抑制剂是依据酶的催化过程来设计的，它们与底物类似，既能与酶结合，也能被催化发生反响，在其分子中具有埋伏反响基团(Iatent reactive group)，该基团会被酶催化而活化，并马上与酶活性中心某基团进行不可逆结合，使酶受抑制。此种抑制
36、专一性强，又是经酶催化后引起，被称为自杀性底物。举例1:B羚基癸酰硫酷脱水酶的Keat型不可逆抑制剂：CH3(CH2)5-C=C-CH2-CO-S-R。此酶催化的反响：P260反响式当有Keat抑制剂时，此抑制剂被催化生成连丙二烯结构，连丙二烯易与His咪陛反响，使酶失活。P261反响式举例2:以FMN（黄素单核苦酸、FAD（黄素腺噤呤二核苦酸为辅基的单胺氧化酶的Keat型不可逆抑制剂；炊类化合物。迫降灵是一种单胺氧化酶的自杀性底物，是医治高血压的良药。图单胺氧化酶能氧化某些血管舒张剂（如组胺）图由千迫降灵能抑制单胺氧化酶，也就能抑制一些血管舒张剂（如组胺的氧化，因而有降血压的作用。Keat型
37、专一性不可逆抑制剂的专一性很强，近来已设计出多种酶的Keat逆制剂，在诊治方面起到很大作用。（二可逆抑制作用ReversibleInhibition 此类抑制剂与酶蛋白的结合是可逆的，可以用透折法除去抑制剂，恢复酶的活性。1、竞争性抑制(Competitiveinhibition J。抑制剂与底物竞争酶的活性中心。竞争性抑制剂具有与底物类似的结构，可与酶形成可逆的El复合物，阻挡底物与酶结合。可以通过增加底物浓度而解除此种抑制。P258图4-11酶与底物及竞争性、非竞争性抑制剂结合的模型举例1：丙二酸抑制唬珀酸脱氢酶举例2：磺胺类药物及其作用机理磺胺类药物可以抑制细菌的生长繁殖，医治细菌引起的
38、各种疾病。磺胺类药物是对氨基苯磺酰胺或其衍生物，它是对氨基苯甲酸的结构类似物，竞争性抑制二氢叶酸合成酶P261结构式：对氨基苯甲酸对氨基苯磺酰胺叶酸磺胺类药物的药理（对氨基苯磺酰胺）:噤呤核苦酸的合成必需要由四氢叶酸（辅酶）提供一碳单位；四氢叶酸可由二氢叶酸或叶酸转化而成；二氢叶酸是在二氢叶酸合成酶作用下，利用蝶呤、对氨基苯甲酸及Glu合成。动物体内的叶酸可从食物中猎取，细菌体内的叶酸只能在二氢叶酸合成酶作用下，利用对氨基苯甲酸合成。如果动物体内含有大晕的对氨基苯磺酰胺，可与对氨基苯甲酸竞。争二氢叶酸合成酶的活性中心，抑制细菌二氢叶酸合成。2、非竞争性抑制特点：抑制剂与酶活性中的以外的基团结合
39、，其结构可能与底物无关。酶可以同时与底物及抑制剂结合，但是，中间产物ESI不能进一步分解为产物，因此，酶的活性降低。显然，不能通过增加底物的浓度的方法来排除非竞争性抑制作用。非竞争性抑制剂多是与酶活性中心之外的琉基可逆结合，包含某些含金属离子的化合物(Cu2+、Hg2+、Ag+)和EDTA,。3、反竞争性抑制酶只有在与底物结合后，才能与抑制剂结合。E+SES+I*P（三可逆抑制作用的动力学用书上P263-266的方法可推出三种抑制方程。1、竞争性抑制：动力学方程：竞争性抑制曲线：P263图4-12竞争性抑制曲线竞争性抑制作用小结：(1)Vmax不变，Km变大。要到达同一个给定的Vmax分数，必
40、需要有比无抑制剂时大得多的底物浓度。(2)竞争性抑制剂对酶促反响的抑制程度，决定千I、S、Km。和KiA.I肯定，增加S，可减少抑制程度。B.S肯定，增加1，可增加抑制程度(Km增加）。C.Ki值较低时，任何给定1和S，抑制程度都较大，Ki越大，抑制作用越小。D.l=Ki时，所作双倒数图直线的斜率加倍。E.在肯定S、I下，Km值愈低，抑制程度愈小。2、非竞争性抑制动力学方程：相对速度：抑制分数：非竞争抑制曲线：P265图4-13非竞争性抑制剂可使酶促反响的Vmax降至Vmax/(1+I/Ki)，而对Km无影响。它对酶促反响的抑制程度决定千I和Ki,与酶的Km和S无关。3、反竞争性抑制动力学方程
41、：。相对速度：抑制分数：P265 图4-14反竞争抑制曲线在反竞争性抑制作用下，Km及Vmax都变小，且KmKmP266范表4-7小结：三种可逆抑制作用的酶促反响速度V与Km值九、有机介质中的酶促反响（只是一局部酶传统观点：酶是水溶性生物大分子，只能在水介质中进行催化反响，有机介质会使酶变性。其实在细胞中，许多生物膜上的酶就是在低极性的微环境中发挥催化功能的。优点：也利千疏水性底物的反响。可提高酶的热稳定性，提高催化温度。能催化在水中不能进行的反响。可改变反响平衡移动方向。可操纵底物专一性。预防由水引起的副反响。可扩大pH值的适应性等等。1、有机介质中酶促反响的条件(1)、必需水（结合水）酶催
42、化活性所必需的构象，是由水分子直接或间接地通过氢键等非共价相互作用来维持的，因此只有与酶分子紧密结合的单层水分子，对酶的催化活性才是至关重要的。这紧紧吸附在酶分子范外表，维持酶催化活性所必需的最少量的水称为必需水（或结合水、束缚水）。酶的活性由必需水决定，而与溶剂里的水含量无关，只要必需水不丧失，其它大局部水即使都被有机溶剂取代，酶仍旧保持其催化活性。因此，可把有机介质中酶促反响理解为宏观上是在有机介质中，而在微观上仍是水中的酶促反响。正因如此，才能使用有机介质替代水溶液，进行酶促反响。一个枯燥的酶水合：吸附水量：酶分子范外表电荷基团：0-0.07g/g（水酶）酶分子范外表极性基团：弱极性、非
43、极性基团：范外表完全水化，被一层水分子包围。酶的必需水含量因酶而异。脂肪酶：几个水分子每个酶分子胰凝乳蛋白酶：50个水分子每个酶分子乙醇脱氢酶：几百个水分子每个酶分子。(2)、对酶的要求具有对抗有机介质变性的经能力。(3)、适宜的溶剂及反响体系(4)、适宜的pH保证有机介质中酶的微环境具有蛊适pH值。酶应从具有蛊适pH值的缓冲液中冻干或沉淀出来。2、有机介质对酶性质的影响(1)、稳定性大多数酶在低水有机介质中比在水介质中更稳定。a.热稳定性提高例如：猪胰脂肪酶在醇和酷中进行催化反响，在100C半衰期长达12h,其活性比25C时还高几倍b.储存稳定性提高胰凝乳蛋白酶在20C时，在水中半衰期只几天
44、。在辛院中，可放6个月，仍保持全部活性。(2)、活性有两类影响升高活性降低活性酶的超活性：高千水溶液中酶活性值的活性。(3)、专一性某些有机溶剂会使某些酶的专一性发生变化，如脂肪酶在有机介质中有合成肤键的功能。星号活力（第二活力）。(4)、反响平衡有机介质能改变某些酶催化的反响平衡。例如：水解酶类（蛋白水解酶）在水介质中，水的浓度为55.5mol/L,平衡趋向水解方向，如在含水量极低的有机介质中，平衡向含成方向偏移。实例：（酶）合成）产物溶剂合成收率枯草杆菌蛋白酶核糖核酸酶甘油90%50%无色杆菌蛋白酶胰岛素乙醇30%80%凝血酶人生长素甘油80%20%(5)、分子印迹和pH记忆酶在冻干前可用配体作印迹。竞争性抑制剂，可诱导酶活性中心构象发生变化，形成一种高活性构象，而此种构象在除去抑制剂后，因酶在有机介质中的高度刚性而得到保持。pH记忆：酶在有机介质中能“记住“它录后存在过的水溶液的pH值，因该pH值决定了酶分子上有关基团的解离状态，这种状态在冻干过程和分散到有机介质中之后仍得到保持。