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1、2006-1-7上海大学生命科学学院第九章第九章 酶促反应动力学酶促反应动力学一、化学动力学基础一、化学动力学基础二、底物浓度对酶反应速率的影响二、底物浓度对酶反应速率的影响三、酶的抑制作用三、酶的抑制作用四、温度对酶反应速度的影响四、温度对酶反应速度的影响五、五、pHpH对酶反应的影响对酶反应的影响六、激活剂对酶反应的影响六、激活剂对酶反应的影响2006-1-7上海大学生命科学学院一、化学动力学基础一、化学动力学基础化化学学反反应应的的两两个个基基本本问问题题：（1 1）反反应应进进行行的的方方向向、可可能性和限度；（能性和限度；（2 2）反应进行的速率和反应机制。）反应进行的速率和反应机制
2、。（一）反应速率及其测定（一）反应速率及其测定反反应应速速率率是是以以单单位位时时间间内内反反应应物物或或生生成成物物浓浓度度的的改改变变来来表示。用瞬时速率表示反应速率：表示。用瞬时速率表示反应速率：v=dc/dt反反应应速速率率的的测测定定实实际际上上就就是是测测定定不不同同时时间间的的反反应应物物或或生生成物的浓度。成物的浓度。2006-1-7上海大学生命科学学院（二）反应分子数和反应级数（二）反应分子数和反应级数1.1.反应分子数：反应分子数：在反应中真正相互作用的分子的数目。在反应中真正相互作用的分子的数目。单分子反应，双分子反应，单分子反应，双分子反应，判判断断一一个个反反应应是是
3、单单分分子子反反应应还还是是双双分分子子反反应应，应应先先了了解解反应机制，即反应过程中各个单元反应是如何进行的。反应机制，即反应过程中各个单元反应是如何进行的。2.2.反反应应级级数数：根根据据实实验验结结果果，整整个个化化学学反反应应的的速速率率服服从哪种分子反应速率方程式，则这个反应即为几级反应。从哪种分子反应速率方程式，则这个反应即为几级反应。一级反应，二级反应，一级反应，二级反应，零级反应。，零级反应。2006-1-7上海大学生命科学学院（三）各级反应的特征（三）各级反应的特征1.1.一级反应一级反应凡凡是是反反应应速速率率只只与与反反应应物物的的浓浓度度的的一一次次方方成成正正比比
4、的的，这这种反应就称为一级反应。种反应就称为一级反应。速速率率常常数数与与半半衰衰期期成成反反比比，半半衰衰期期与与反反应应物物的的初初浓浓度度无无关。关。2.2.二级反应二级反应凡凡是是反反应应速速率率与与反反应应物物浓浓度度二二次次方方（或或两两种种物物质质浓浓度度的的乘积）成正比的，这种反应就称为二级反应。乘积）成正比的，这种反应就称为二级反应。半衰期与初浓度成反比。半衰期与初浓度成反比。3.3.零级反应零级反应凡凡是是反反应应速速率率与与反反应应物物浓浓度度无无关关而而受受它它种种因因素素影影响响而而改改变的反应。变的反应。半衰期与初始浓度成正比。半衰期与初始浓度成正比。2006-1-
5、7上海大学生命科学学院二、底物浓度对酶反应速率的影响二、底物浓度对酶反应速率的影响（一）中间络合物学说（一）中间络合物学说19031903年，年，HenriHenri用蔗糖用蔗糖酶水解蔗糖的实验酶水解蔗糖的实验在在低低底底物物浓浓度度时时,反反应应速速度度与与底底物物浓浓度度成成正正比比，表表现现为为一一级级反应反应特征。特征。随随着着底底物物浓浓度度的的增增加加,反反应应速速度度不不再再按按正正比比升升高高，反反应应表表现现为为混合级反应混合级反应。当当底底物物浓浓度度达达到到一一定定值值，反反应应速速度度达达到到最最大大值值（V Vmaxmax），此此时时再再增增加加底底物物浓浓度度，反反
6、应应速速度度不再增加，表现为不再增加，表现为零级反应零级反应。2006-1-7上海大学生命科学学院酶与底物的中间络合物学说（酶与底物的中间络合物学说（HenriHenri和和WurtzWurtz）S+E ES P+E中间产物假说证据：中间产物假说证据：（1）ES复合物已被电子显微镜和X射线晶体结构分析直接观察到。（2）酶和底物的光谱特性在形成ES后发生变化。（3）酶的物理性质经常在形成ES后发生变化。（4）已分离得到ES复合物。（5）平衡透析时，底物浓度在半透膜内外不等。（二）酶促反应的动力学方程式（二）酶促反应的动力学方程式1.1.米氏方程式的推导米氏方程式的推导推导原则推导原则：从酶被底物
7、饱和的现象出发，按照从酶被底物饱和的现象出发，按照 “稳态平衡稳态平衡”假说的设想进行推导。假说的设想进行推导。米氏方程米氏方程:米氏常数米氏常数:米米氏氏方方程程的的推推导导令令：将将（4）代入代入（3），则，则：ES生成速度生成速度：，ES分解速度分解速度：即即：则则：(1)经整理得经整理得：由于酶促反应速度由由于酶促反应速度由ES决定，即决定，即，所以所以(2)将将（2）代入代入（1）得得：(3)当酶反应体系处于当酶反应体系处于恒态恒态时时：当当Et=ES时时，(4)所以所以 酶反应速度与底物酶反应速度与底物酶反应速度与底物酶反应速度与底物浓度的关系曲线浓度的关系曲线浓度的关系曲线浓度的
8、关系曲线当S Km时当SKm时当S=Km时本条件可准确测定酶活力Km的物理意义2006-1-7上海大学生命科学学院2.2.动力学参数的意义动力学参数的意义（1 1）米氏常数的意义）米氏常数的意义a a.不不同同的的酶酶具具有有不不同同K Km m值值，它它是是酶酶的的一一个个重重要要的的特特征征物物理常数理常数,只与酶的性质有关，而与其浓度无关。只与酶的性质有关，而与其浓度无关。b b.K.Km m值值只只是是在在固固定定的的底底物物，一一定定的的温温度度和和pHpH条条件件下下，一一定的缓冲体系中测定的，不同条件下具有不同的定的缓冲体系中测定的，不同条件下具有不同的K Km m值。值。c c
9、.K.Km m值值表表示示酶酶与与底底物物之之间间的的亲亲和和程程度度：K Km m值值大大表表示示亲亲和和程程度度小小，酶酶的的催催化化活活性性低低;K Km m值值小小表表示示亲亲和和程程度度大大,酶的催化活性高。酶的催化活性高。（同同一一种种酶酶有有几几种种底底物物就就有有几几个个K Km m值值，其其中中K Km m值值最最小小的的底物一般称为该酶的最适底物或天然底物）底物一般称为该酶的最适底物或天然底物）一一般般情情况况下下，1/K1/Km m可可以以近近似似地地表表示示酶酶对对底底物物的的亲亲和和力力大小，大小，1/K1/Km m愈大，表明亲和力愈大。愈大，表明亲和力愈大。所以所以
10、1/K1/Km m表示形成表示形成ESES的趋势大小的趋势大小特例：特例：K Km m=K=K2 2/K/K1 1=K=Ks s(在在K K3 3K K1 1，K K2 2时时)d d.K Km m与与K Ks s K Km m不等于不等于K Ks s。在。在K K3 3K1K1、K K2 2时，时，K Km m看作看作K Ks s，也只，也只有此时有此时1/1/K Km m 才可以近似表示酶与底物结合的难易程度。才可以近似表示酶与底物结合的难易程度。e.e.K Km m与与K Km m 无抑制剂时，无抑制剂时，ESES的分解速度与形成速度的比值的分解速度与形成速度的比值符合米氏方程，为符合米
11、氏方程，为K Km m;而有抑制剂时发生变化，则不符合而有抑制剂时发生变化，则不符合米氏方程，为米氏方程，为K Km m 。2006-1-7上海大学生命科学学院f f.K.Km m和米氏方程和米氏方程的实际应用的实际应用 若已知某个酶的若已知某个酶的K Km m值，可以计算在某一个底物浓度值，可以计算在某一个底物浓度时，反应速度相当于最大反应速度的百分率。时，反应速度相当于最大反应速度的百分率。g g.K.Km m可以帮助推断某一反应的方向和途径可以帮助推断某一反应的方向和途径2006-1-7上海大学生命科学学院（2 2）V Vmaxmax和和k k3 3(k(kcatcat)的意义的意义在在
12、一一定定的的酶酶浓浓度度下下，V Vmaxmax是是一一个个常常数数，它它只只与与底底物物的的种种类及反应条件有关。类及反应条件有关。当当SS很大时，很大时，V Vmaxmax=K=K3 3 E EK K3 3代表酶被底物饱和时每秒钟每个酶分子转换底物的分代表酶被底物饱和时每秒钟每个酶分子转换底物的分子数，称为子数，称为转换数（或催化常数，转换数（或催化常数，K Kcatcat），表明酶的最表明酶的最大催化效率。大催化效率。转转换换数数的的倒倒数数即即为为催催化化周周期期：一一个个酶酶分分子子每每催催化化一一个个底底物分子所需的时间。物分子所需的时间。乳糖脱氢酶转换数为1000/秒，则它的催化
13、周期为10-3秒（3 3）K Kcatcat/K/Km m 的意义的意义在生理条件下，在生理条件下，S/Km=0.011.0SKm 时：K Kcatcat/K/Km m的上限是的上限是K K1 1，即生成，即生成ESES复合物的速度复合物的速度(酶促反应的速度酶促反应的速度不会超过不会超过ESES的形成速度的形成速度K K1 1，在水相中不会超过，在水相中不会超过10108 810109 9）衡量酶催化效率的参数：即其大衡量酶催化效率的参数：即其大小可以比较不同酶或同一种酶催小可以比较不同酶或同一种酶催化不同底物的催化效率化不同底物的催化效率2006-1-7上海大学生命科学学院只有只有K Kc
14、atcat/K/Km m可以客观地比较不同的酶或同一种酶催化可以客观地比较不同的酶或同一种酶催化不同底物的催化效率不同底物的催化效率2006-1-7上海大学生命科学学院3.3.利用作图法测定利用作图法测定K Km m和和V Vmaxmax值值（1 1）Lineweaver-BurkLineweaver-Burk 双倒数作图法双倒数作图法米氏方程的双倒数形式：米氏方程的双倒数形式：基基本本原原则则：将将米米氏氏方方程程变变化化成成相相当当于于y=ax+by=ax+b的的直直线线方方程，再用作图法求出程，再用作图法求出K Km m。1 K Km m 1 1 =.+v Vmax S Vmax 200
15、6-1-7上海大学生命科学学院（2 2）Eadie-Hofstee Eadie-Hofstee 作图法作图法vv/S/S作图法作图法v=Vmax Km vSSvSvVmax-Km2006-1-7上海大学生命科学学院（3 3）Hanes-Woolf Hanes-Woolf 作图法作图法SSSSvVmaxVmaxKm 1 K Km m 1 1 =.+v Vmax S Vmax 在在两边均乘以两边均乘以SS：以以 SS作图作图Sv-KmSvSSVmax1 1（4 4）Eisenthal Eisenthal 作图法作图法（5 5）Hill Hill 作图法作图法（寡聚酶）-LogKmLogS2006-
16、1-7上海大学生命科学学院（三）多底物的酶促反应（三）多底物的酶促反应1.1.多底物酶促反应按动力学机制分类多底物酶促反应按动力学机制分类有序反应有序反应只有Leading substrate(领先底物A)首先与酶结合，然后B才能与酶结合，形成的三元复合物EAB（ternary complex)转变为EPQ，B 的产物P先释放，A的产物Q后释放。在缺少A时，B不能与E结合E+A+BE+A+BAEBPEQE+P+QAEBPEQE+P+Q（1 1）序列反应）序列反应2006-1-7上海大学生命科学学院E AE AEB QEP QE EABPQPEAAEAEBQEPBQEQA A与其产物与其产物Q
17、Q相互竞争地结合相互竞争地结合E E，但，但A A和和B B互不竟争互不竟争反应的总方向决定于A、Q的浓度和反应的平衡常数NAD 与NADH相互竞争E上的NAD结合部位随机反应随机反应底物A、B与酶结合的顺序是随机的，形成的三元复合物AEB QEP，产物P、Q的释放顺序也是随机的。限速步骤是限速步骤是AEB QEPAEB QEPA A与与Q Q相相互互竞竞争争E E上上的的底底物物结结合合部部位位A A，B B 与与P P相相互互竞竞争争E E上上的的底物结合部位底物结合部位B B反应的总方向决定于反应的总方向决定于A A、B B、Q Q、P P的浓度和反应的平衡常数的浓度和反应的平衡常数（2
18、 2）乒乓反应乒乓反应底物A先与E结合成AE二元复合物，AE PF（修饰酶形式），释放第一个产物P，接着底物B与F形成FB，FB EQ，释放第二个产物Q。A与Q 竞争自由酶形式E，B与P竞争修饰酶形式F。整个反应历程中只有二元复合物形式，没有三元复合物形式。2.2.双底物反应的动力学方程双底物反应的动力学方程（1 1）乒乓机制的动力学方程乒乓机制的动力学方程K Km mA A：BB达到饱和浓度时达到饱和浓度时A A的米氏常数的米氏常数K Km mAA：A A的表观米氏常数的表观米氏常数V Vmaxmax：ABAB都达到饱和浓度时的最大反应速度都达到饱和浓度时的最大反应速度2006-1-7上海大
19、学生命科学学院乒乓机制的动力学曲线是两组平行直线表观米氏常数KmA（KmB）随B（A）浓度的增大而增大表观最大反应速度Vmax随B（A）的增大而增大（2 2）序列机制的底物动力学方程序列机制的底物动力学方程2006-1-7上海大学生命科学学院序列机制的动力学曲线是两组相交直线（交于序列机制的动力学曲线是两组相交直线（交于X轴负侧）轴负侧）交交点点在在X轴轴：表表观观KmA（KmB）不不随随B（A）浓浓度度变变化化而变化（而变化（KmA=KmA 、KmB=KmB）交交点点在在X轴轴上上：表表观观KmA（KmB）随随B（A）浓浓度度的的增增加而减小加而减小交交点点在在X轴轴下下：表表观观KmA（K
20、mB）随随B（A）浓浓度度的的增增加而增大加而增大表观最大反应速度表观最大反应速度Vmax随随B（A）的增大而增大）的增大而增大2006-1-7上海大学生命科学学院三、酶的抑制作用三、酶的抑制作用变性作用变性作用(denaturation)(denaturation)：抑抑制制作作用用(inhibiton)(inhibiton)：使使酶酶活活力力下下降降或或丧丧失失但但并并不不引引起起酶蛋白变性酶蛋白变性变性剂没有选择性变性剂没有选择性抑制剂有不同程度的选择性抑制剂有不同程度的选择性研究抑制剂对酶的作用有重大的意义：研究抑制剂对酶的作用有重大的意义：（1 1）药物作用机理和抑制剂型药物的设计与
21、开发）药物作用机理和抑制剂型药物的设计与开发（2 2）了了解解生生物物体体的的代代谢谢途途径径，进进行行人人为为调调控控或或代代谢谢控控制制发酵发酵（3 3）通通过过抑抑制制剂剂试试验验研研究究酶酶活活性性中中心心的的构构象象及及其其化化学学功功能能基基团团，不不仅仅可可以以设设计计药药物物，而而且且也也是是酶酶工工程程和和化化学学修修饰酶、酶工业的基础饰酶、酶工业的基础2006-1-7上海大学生命科学学院（一）抑制程度的两种表示方法（一）抑制程度的两种表示方法1 1、相对活力、相对活力相对活力分数相对活力分数 (残余活力残余活力)相对活力百分数相对活力百分数*100%2 2、抑制率、抑制率抑
22、制分数抑制分数 （被抑制活力）（被抑制活力）抑制百分数抑制百分数2006-1-7上海大学生命科学学院（二）抑制作用的类型（二）抑制作用的类型1 1、不可逆的抑制作用、不可逆的抑制作用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共共价价结结合合，使使酶酶的的活活性性下下降降，无无法法用用透透析析、超超滤滤等等物物理理方方法法除除去去抑抑制制剂剂而使酶复活。而使酶复活。2 2、可逆的抑制作用、可逆的抑制作用 抑抑制制剂剂与与酶酶蛋蛋白白非非共共价价键键结结合合，可可以以用用透透折折、超超滤滤等等物物理方法除去抑制剂而使理方法除去抑制剂而使 酶复活。酶复活。2006-1-7上海大
23、学生命科学学院（1 1）竞争性抑制（）竞争性抑制（Competitive inhibitionCompetitive inhibition）抑抑制制剂剂具具有有与与底底物物类类似似的的结结构构，竞竞争争酶酶的的活活性性中中心心，并与酶形成可逆的并与酶形成可逆的EIEI复合物，阻止底物与酶结合。复合物，阻止底物与酶结合。可以通过增加底物浓度而解除此种抑制。可以通过增加底物浓度而解除此种抑制。2006-1-7上海大学生命科学学院（2 2）非竞争性抑制（）非竞争性抑制（noncompetitive inhibitionnoncompetitive inhibition）底底物物和和抑抑制制剂剂可可以
24、以同同时时与与酶酶结结合合，但但是是，中中间间的的三三元元复复合物合物ESIESI不能进一步分解为产物，因此，酶的活性降低。不能进一步分解为产物，因此，酶的活性降低。抑抑制制剂剂与与酶酶活活性性中中心心以以外外的的基基团团结结合合，其其结结构构可可能能与与底底物物无无关关。不不能能通通过过增增加加底底物物浓浓度度的的办办法法来来消消除除非非竞竞争争性性抑制作用。抑制作用。2006-1-7上海大学生命科学学院（3 3）反竞争性抑制）反竞争性抑制酶只有在与底物结合后，才能与抑制剂结合。酶只有在与底物结合后，才能与抑制剂结合。E+SES+I ESI PE+SES+I ESI P常见于多底物的酶促反应
25、中常见于多底物的酶促反应中2006-1-7上海大学生命科学学院（三）可逆抑制作用与不可逆抑制作用（三）可逆抑制作用与不可逆抑制作用的鉴别的鉴别1 1、通过透析、超滤、凝胶过滤等、通过透析、超滤、凝胶过滤等2 2、通过、通过v-E速度曲线速度曲线Ev123(1)(1)反应体系中不加反应体系中不加I I。(2)(2)反应体系中加入一定量反应体系中加入一定量的不可逆抑制剂。的不可逆抑制剂。(3)(3)反应体系中加入一定量反应体系中加入一定量的可逆抑制剂。的可逆抑制剂。2006-1-7上海大学生命科学学院Ev不可逆抑制剂的作用Ev 可逆抑制剂的作用I 增高I 增高3 3、通通过过可可逆逆抑抑制制剂剂的
26、的动动力力学学曲曲线线可可以以区区分分三三种种可可逆逆抑抑制制作用作用（四）可逆抑制作用动力学（四）可逆抑制作用动力学1 1、竞争性抑制、竞争性抑制动力学方程：动力学方程：（K Ki i为为EIEI的解离常数）的解离常数）VVmaxmax不变不变;K;Km m变大，而且随变大，而且随II浓度的增大而增大。浓度的增大而增大。相对活力：相对活力：抑制分数：抑制分数：抑制程度决定于抑制程度决定于II、SS、K Km m和和K Ki i2 2、非竞争性抑制、非竞争性抑制动力学方程：动力学方程：KKm m不变，不变，V Vmaxmax降至降至V Vmaxmax/（1+I/K1+I/Ki i）相对活力：相
27、对活力：抑制分数：抑制分数：抑制程度决定于抑制程度决定于II和和K Ki i，与底物的，与底物的K Km m和和SS无关无关3 3、反竞争性抑制、反竞争性抑制动力学方程：动力学方程：Km及及Vmax都变小都变小相对活力：相对活力：抑制分数：抑制分数：抑制程度决定于抑制程度决定于K Km m、K Ki i、SS、II2006-1-7上海大学生命科学学院可逆抑制的动力学比较可逆抑制的动力学比较抑制类型抑制类型 V Vmaxmax变化变化 K Km m变化变化无抑制剂无抑制剂 /竞争性抑制作用竞争性抑制作用 不变不变 变大变大非竞争性抑制作用非竞争性抑制作用 变小变小 不变不变 反竞争性抑制作用反竞
28、争性抑制作用 变小变小 变小变小2006-1-7上海大学生命科学学院（五）一些重要的抑制剂（五）一些重要的抑制剂1 1、不可逆抑制剂：、不可逆抑制剂：（1 1）非专一性不可逆抑制剂）非专一性不可逆抑制剂 与与酶酶的的活活性性中中心心以以及及活活性性中中心心外外的的某某一一类类或或几几类类必必需需基基团反应团反应有机磷的酰化物有机磷的酰化物二异丙基磷酰氟（二异丙基磷酰氟（DFPDFP，神经毒气）和许多有机磷农药。，神经毒气）和许多有机磷农药。抑抑制制机机理理：与与蛋蛋白白酶酶及及酯酯酶酶活活性性中中心心SerSer的的OHOH形形成成磷磷脂键。脂键。毒理：毒理：强烈抑制乙酰胆碱脂酶（神经毒剂）。
29、强烈抑制乙酰胆碱脂酶（神经毒剂）。解毒剂：解毒剂：PAMPAM（解磷定）可以把酶上的磷酰基团除去。（解磷定）可以把酶上的磷酰基团除去。2006-1-7上海大学生命科学学院有机汞、有机砷化合物有机汞、有机砷化合物抑制机理：抑制机理：使酶的巯基烷化使酶的巯基烷化毒毒理理：主主要要与与还还原原型型硫硫辛辛酸酸辅辅酶酶反反应应，抑抑制制丙丙酮酮酸酸氧氧化化酶系统。酶系统。解解毒毒剂剂：二二巯巯基基丙丙醇醇（BALBAL）、CysCys、GSHGSH等等过过量量的的巯巯基基化合物。化合物。2006-1-7上海大学生命科学学院重金属重金属 AgAg、CuCu、HgHg、CdCd、PbPb能使大多数酶失活，
30、能使大多数酶失活，EDTAEDTA可解除。可解除。、烷化物、烷化物含含卤卤素素的的烷烷化化物物（碘碘乙乙酸酸、碘碘乙乙酰酰胺胺、卤卤乙乙酰酰苯苯等等）常用于鉴定酶中巯基。常用于鉴定酶中巯基。氰化物、硫化物、氰化物、硫化物、COCO与含铁卟啉的酶中的与含铁卟啉的酶中的FeFe2+2+结合，阻抑细胞呼吸结合，阻抑细胞呼吸2006-1-7上海大学生命科学学院青霉素青霉素不可逆抑制糖肽转肽酶不可逆抑制糖肽转肽酶还原剂还原剂巯巯基基乙乙醇醇、二二硫硫苏苏糖糖醇醇等等巯巯基基试试剂剂还还原原酶酶的的二二硫硫键键、含含活泼双键试剂（与活泼双键试剂（与、反应）反应）乙基顺丁烯二酰亚胺乙基顺丁烯二酰亚胺 亲电试
31、剂亲电试剂四硝基甲烷，可使四硝基甲烷，可使TyrTyr硝基化。硝基化。2006-1-7上海大学生命科学学院（2 2）专一性不可逆抑制剂专一性不可逆抑制剂此类抑制剂仅仅和某一种酶的活性部位的必需基团反应。此类抑制剂仅仅和某一种酶的活性部位的必需基团反应。KKs s型不可逆抑制剂（亲和标记试剂，亲和修饰试剂）型不可逆抑制剂（亲和标记试剂，亲和修饰试剂）具具有有与与底底物物相相似似的的结结构构，同同时时还还带带有有一一个个能能与与酶酶活活性性中中心或活性中心外的必需基团进行化学反应的活泼基团。心或活性中心外的必需基团进行化学反应的活泼基团。专专一一性性程程度度取取决决于于它它与与活活性性中中心心及及
32、活活性性中中心心外外的的的的K Ks s之之比。比。胰乳蛋白酶的最佳底物：对胰乳蛋白酶的最佳底物：对-甲苯磺酰甲苯磺酰-L-L-苯丙氨酸甲酯苯丙氨酸甲酯K Ks s型型不不可可逆逆抑抑制制剂剂：对对甲甲苯苯磺磺酰酰-L-L-苯苯丙丙氨氨酰酰氯氯甲甲烷烷（TPCKTPCK）-CH-CH2 2-Cl-Cl与与酶酶活活性性部部位位的的一一个个His-His-咪咪唑唑基基距距离离很很近近，很很易易使之烷基化。使之烷基化。2006-1-7上海大学生命科学学院 K Kcatcat型不可逆抑制剂（自杀性底物）型不可逆抑制剂（自杀性底物）具有与底物相似的结构，不仅能与酶结合，而且潜伏的反应具有与底物相似的结构
33、，不仅能与酶结合，而且潜伏的反应基团（基团（latent reactive grouplatent reactive group）能被酶催化而活化，并）能被酶催化而活化，并与酶活性中心必需基团进行不可逆结合。与酶活性中心必需基团进行不可逆结合。2006-1-7上海大学生命科学学院2 2、可逆抑制剂、可逆抑制剂竞争性抑制剂竞争性抑制剂许多代谢类似物都是竞争性抑制剂，可用作抗菌药和抗许多代谢类似物都是竞争性抑制剂，可用作抗菌药和抗癌药物。癌药物。磺胺类药物及其作用机理磺胺类药物及其作用机理对氨基苯磺酰胺或其衍生物对氨基苯磺酰胺或其衍生物对氨基苯甲酸的结构类似物，竞争性抑制细菌的二氢叶对氨基苯甲酸的
34、结构类似物，竞争性抑制细菌的二氢叶酸合成酶活性酸合成酶活性2006-1-7上海大学生命科学学院抑制剂与药物开发抑制剂与药物开发K Kcatcat型不可逆抑制剂的专一性程度很强，前景广阔型不可逆抑制剂的专一性程度很强，前景广阔底物类似物型的竞争性抑制剂最易开发底物类似物型的竞争性抑制剂最易开发过度态底物类似物型药物最具价值过度态底物类似物型药物最具价值(高效高效 特异特异)2006-1-7上海大学生命科学学院四、温度对酶促反应速度的影响四、温度对酶促反应速度的影响（一）最适温度及影响因素（一）最适温度及影响因素 温度对酶促反应速度的影响有两个方面：温度对酶促反应速度的影响有两个方面：提高温度，加
35、快反应速度。提高温度，加快反应速度。提高温度，酶变性失活。提高温度，酶变性失活。温温度度系系数数Q Q1010：温温度度升升高高1010，反反应应速速度度与与原原来来的反应速度之比，大多数酶的的反应速度之比，大多数酶的Q Q1010一般为一般为1 12 2。温温血血动动物物的的酶酶，最最适适温温度度35354040，植植物物酶酶最最适适温温度度40405050，细细菌菌Taq Taq DNADNA聚聚合合酶酶7070。最最适适温温度度不不是是酶酶的的特特征征常常数数，它它与与底底物物种种类类、作用时间、作用时间、pHpH、离子强度、离子强度 等因素有关。等因素有关。2006-1-7上海大学生命
36、科学学院（二）酶的稳定性温度（二）酶的稳定性温度在在某某一一时时间间范范围围内内，酶酶活活性性不不降降低低的的最最高高温温度度称称该该酶酶的的稳定性温度。稳定性温度。酶酶浓浓度度高高、不不纯纯、有有底底物物、抑抑制制剂剂和和保保护护剂剂会会使使稳稳定定性性温度增高。温度增高。酶的保存：酶的保存：液液体体酶酶制制剂剂可可以以利利用用上上述述5 5种种因因素素中中的的几几种种，低低温温短短暂暂保存。保存。冻干粉可在低温冰箱中较长期保存。冻干粉可在低温冰箱中较长期保存。2006-1-7上海大学生命科学学院五、五、pHpH对酶促反应速度的影响对酶促反应速度的影响1.pH1.pH影响酶活力的因素影响酶活
37、力的因素影响酶蛋白构象，过酸或过碱会使酶变性。影响酶蛋白构象，过酸或过碱会使酶变性。影影响响酶酶和和底底物物分分子子解解离离状状态态，尤尤其其是是酶酶活活性性中中心心的的解解离状态，最终影响离状态，最终影响ESES形成。形成。影影响响酶酶和和底底物物分分子子中中另另外外一一些些基基团团解解离离，这这些些基基团团的的离子化状态影响酶的专一性及活性中心构象。离子化状态影响酶的专一性及活性中心构象。2006-1-7上海大学生命科学学院2 2酶的最适酶的最适pHpH和稳定性和稳定性pHpH最适最适pHpH：使酶促反应速度达到最大时的介质：使酶促反应速度达到最大时的介质pHpH。最适最适pHpH与底物种
38、类、浓度及缓冲液成分有关。与底物种类、浓度及缓冲液成分有关。虽虽然然大大部部分分酶酶的的pHpH酶酶活活曲曲线线是是钟钟形形，但但也也有有半半钟钟形形甚至直线形。甚至直线形。2006-1-7上海大学生命科学学院六、激活剂对酶促反应的影响六、激活剂对酶促反应的影响凡是能提高酶活性的物质，都称为激活剂。凡是能提高酶活性的物质，都称为激活剂。1 1、无机离子的激活作用、无机离子的激活作用（1 1）金属离子：）金属离子：K K+、NaNa+、MgMg2+2+、ZnZn2+2+、FeFe2+2+、CaCa2+2+（2 2）阴离子：）阴离子：ClCl-、BrBr-、POPO4 43-3-（3 3）氢离子）
39、氢离子不同的离子激活不同的酶。不同的离子激活不同的酶。不不同同离离子子之之间间有有拮拮抗抗作作用用和和可可替替代代作作用用，如如NaNa+与与K K+、MgMg2+2+与与CaCa2+2+之间常常拮抗，但之间常常拮抗，但MgMg2+2+与与ZnZn2+2+常可替代。常可替代。激激活活剂剂的的浓浓度度要要适适中中，过过高高往往往往有有抑抑制制作作用用，1 150mM50mM2006-1-7上海大学生命科学学院2 2、简单有机分子的激活作用、简单有机分子的激活作用还还原原剂剂（如如CysCys、还还原原型型谷谷胱胱甘甘肽肽）能能激激活活某某些些活活性性中心含有中心含有SHSH的酶。的酶。金金属属螯螯合合剂剂（EDTAEDTA）能能去去除除酶酶中中重重金金属属离离子子，解解除除抑抑制作用。制作用。3 3、蛋白酶对酶原的激活、蛋白酶对酶原的激活2006-1-7上海大学生命科学学院