生物化学教学课件：第三章 酶(Enzyme).ppt

第三章第三章 酶酶(Enzyme)(Enzyme)1章节与内容章节与内容1.酶的分子结构与功能2. 酶的工作原理 3. 酶促反应动力学4. 酶的调节5. 酶的分类与命名6. 酶与医学的关系23多巴胺，催产素，去甲肾上腺素，睾丸素人体内随时都发生的化学反应人体内随时都发生的化学反应Good  ChemistryBad  Chemistry酶酶(Enzymes)(Enzymes)是具有高效是具有高效催化活催化活性性的的, ,对底物有高度对底物有高度特异性特异性的生的生物物催化剂催化剂，是具有特定空间结构，是具有特定空间结构的蛋白质的蛋白质（本质）（本质） 核酶核酶(Ribozymes)(Ribozymes)是具有催化活是具有催化活性的核酸性的核酸 ( (RNA/DNA)RNA/DNA)4第三章第三章 酶酶( (Enzyme)生物催化剂功能功能特点特点 磷酸酪氨酸水解磷酸酪氨酸水解P-loopWPD loopCysArgAspSer/Thr5酶的研究简史，酶的本质是蛋白质•1.我国已有2000年酿酒的历史•2.1850，Louis Pasteur 发现了酵母中的活性物质在发酵过程中的作用 “vital force”.•3. 1897, Eduard Buchner: 发酵是个化学过程，不是活力行为“vital process”. （1907 Nobel)（不含细胞的酵母提取液）•4. 1926, Sumner and 1930, Northrop将Urase和pepsin结晶出来，从而证明它们是蛋白质。

1946 Nobel)•5.较近的概念：1986：Boyer and Walker; Shultz. Antibody can be an enzyme6UrasePepsin第三章第三章 酶酶(Enzyme)1.Sidney Altman and Thomas Cech, 1981, 1989 Nobel Prize2.Jack W. Szostak 1995, DNA片段具有片段具有DNA连接酶活性连接酶活性 2009 Nobel prize；； 本章主要讲本质是蛋白质的酶，核酸的酶在核酸章节里将有具体的本章主要讲本质是蛋白质的酶，核酸的酶在核酸章节里将有具体的阐述7不是所有的酶都是蛋白质， 一些 RNA 分子 (ribozymes) 同样具有催化活性n单体酶单体酶(Monomeric enzyme): 仅具有三级结构的酶仅具有三级结构的酶仅具有三级结构的酶仅具有三级结构的酶n寡聚酶寡聚酶(Oligomeric enzyme):由多个相同或不同亚基以非由多个相同或不同亚基以非由多个相同或不同亚基以非由多个相同或不同亚基以非共价键连接组成的酶共价键连接组成的酶共价键连接组成的酶。

共价键连接组成的酶n多酶体系多酶体系(Multienzyme system):由几种不同功能的酶彼此由几种不同功能的酶彼此由几种不同功能的酶彼此由几种不同功能的酶彼此聚合形成的多酶复合物聚合形成的多酶复合物聚合形成的多酶复合物聚合形成的多酶复合物n多功能酶多功能酶(Multifunctional enzyme): :一些多酶体系在进化一些多酶体系在进化一些多酶体系在进化一些多酶体系在进化过程中由于基因的融合，多种不同催化功能存在于一条多肽过程中由于基因的融合，多种不同催化功能存在于一条多肽过程中由于基因的融合，多种不同催化功能存在于一条多肽过程中由于基因的融合，多种不同催化功能存在于一条多肽链中，这类酶称为多功能酶链中，这类酶称为多功能酶链中，这类酶称为多功能酶链中，这类酶称为多功能酶第一节第一节第一节第一节酶的分子结构与功能酶的分子结构与功能酶的分子结构与功能酶的分子结构与功能Structure and Function of Enzyme Structure and Function of Enzyme 8一一. . 酶的分子组成酶的分子组成9蛋白质部分：酶蛋白蛋白质部分：酶蛋白 (apoenzyme)(apoenzyme)辅助因子辅助因子(cofactor) (cofactor) 金属离子金属离子 （（Mn/Mg vs PPM2C)小分子有机化合物小分子有机化合物全酶全酶(holoenzyme)(holoenzyme)单纯酶单纯酶 (simple enzyme) 仅由蛋白组成的酶e.g. pepsin ， PTP( (酶蛋白酶蛋白决定反应的特异性决定反应的特异性) )( (辅助因子辅助因子决定反应的种类与性质决定反应的种类与性质) )结合酶结合酶 (conjugated enzyme) protein + non-protein componentØ金属酶金属酶(metalloenzyme)：：金属离子与酶结合紧密，金属离子与酶结合紧密，提取过程中不易丢失。

提取过程中不易丢失 Ø金属激活酶金属激活酶(metal-activated enzyme) ：：金属离子为金属离子为酶的活性所必需，但与酶的结合不甚紧密酶的活性所必需，但与酶的结合不甚紧密Ø 金属离子的作用金属离子的作用: (1): (1)稳定酶的构象；稳定酶的构象；(2)(2)作为酶活性作为酶活性中心组成部分参与催化反应，传递电子；中心组成部分参与催化反应，传递电子；(3)(3)在酶与底在酶与底物间起桥梁作用；物间起桥梁作用；(4)(4)中和阴离子，降低与底物结合时中和阴离子，降低与底物结合时的静电斥力等的静电斥力等 辅助因子辅助因子（Cofactors））1. 1. 金属离子是最常见的辅助因子金属离子是最常见的辅助因子 （（2/32/3））1011Mg/Mn dependent PP2C like phosphatase镁/锰依赖型PP2C型磷酸酶12132013，Aug 1，3： 23332. 小分子有机化合物小分子有机化合物 (辅酶，辅酶，coenzymes)Ø 辅基辅基 (prosthetic groups): 与酶蛋白结合牢固的辅酶与酶蛋白结合牢固的辅酶Ø 作用：作用：参与酶的催化过程，在反应中起运载体的作用，参与酶的催化过程，在反应中起运载体的作用，传递电子、质子或一些基团传递电子、质子或一些基团(–COOH, -CH3, -NH2......)。

Ø 种类较少，种类较少，分子结构中常含有维生素或其衍生物分子结构中常含有维生素或其衍生物辅助因子辅助因子（Cofactors））14Cofactors and vitamins (补充内容补充内容P433) 维生素维生素(Vitamins)Ø 调节物质代谢和维持正常生理功能的小分子有机化合调节物质代谢和维持正常生理功能的小分子有机化合物物Ø 人体不能合成或合成不足，必须由食物供给人体不能合成或合成不足，必须由食物供给Ø 脂溶性维生素脂溶性维生素(lipid- soluble vitamins): A, D, E , KØ 水溶性维生素水溶性维生素(water- soluble vitamins): Vit B1, Vit B2, Vit B6, Vit B12, Vit pp, pantothenic acid(泛泛酸酸), biotin(生物素生物素), folic acid(叶酸叶酸), Vit C151））Vit B2= riboflavin 核黄素核黄素 (缺乏导致舌炎，口角炎）缺乏导致舌炎，口角炎）Vit B2 AMPFADFAD: Flavin Adenine Dinucleotide (黄素腺嘌呤二核苷酸黄素腺嘌呤二核苷酸)FMN: Flavin MonoNucleotide (黄素单核苷酸黄素单核苷酸)FMN异咯嗪环异咯嗪环110奶，蛋，肉类等 （体内氧化还原酶的辅基，转移氢原子/质子）162））Vitamin PP 尼克酰胺尼克酰胺NAD+Nicotinamide Adenine Dinucleotide P尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸(磷酸磷酸)NAD(P)H，，缺乏导致癞皮病缺乏导致癞皮病，，抗癞皮维生素，可治疗高胆固醇血症抗癞皮维生素，可治疗高胆固醇血症17NADNAD＋＋＋＋ / / / / NADPNADP＋＋＋＋NADHNADH / / / / NADPH NADPH ＋＋＋＋ H H＋＋＋＋ 2H2H（（（（2H2H＋＋＋＋ ＋＋＋＋2e2e））））转移氢原子或电子转移氢原子或电子As coenzyme of dehydrogenase 18降低胆固醇，副作用， Flushing, 血管扩张，脸颊潮红193））TPP: Thiamine pyrophosphate 焦磷酸焦磷酸硫胺素硫胺素Vit B1 = thiamine 硫胺素硫胺素 （（种子外皮，瘦肉等种子外皮，瘦肉等, 糖代谢中重要，脚气病糖代谢中重要，脚气病））TPP: α-酮酸氧化脱羧酶的辅酶酮酸氧化脱羧酶的辅酶噻唑环噻唑环主要作用：醛基转换EijkmanPantothenatic acid 泛酸泛酸/遍多酸遍多酸 – Coenzyme A (HSCoA), Acyl carrier protein (ACP) 泛酸和辅酶泛酸和辅酶 A AmercaptoethylamineCH2OHOHOONNNNNH2POO-OPOO-OC CH C CH2NHOCH2CH2COOH CH3CH3NHCH2CH3HSpantothenic acidADPl Transfer acyl group ( (转移酰基转移酰基) )Acetyl CoA (乙酰CoA)Beta-巯基乙胺磷酸腺苷泛，广泛存在，缺乏比较少见204））Biotin (生物素生物素)Prosthetic group of carboxylase: transfer carboxyl group与酶蛋白赖氨酸残基与酶蛋白赖氨酸残基ε-ε-氨基结合成生物胞素氨基结合成生物胞素与羧基结合生与羧基结合生成羧基生物素成羧基生物素CO2 fixation羧化酶辅基，转移羧基，参与羧化酶辅基，转移羧基，参与CO2CO2的固定的固定 （丙酮酸羧化酶等）（丙酮酸羧化酶等）NH-LYS缺乏导致疲乏，恶心，呕吐，食欲不振，皮炎及脱屑性红皮病215））Vitamin B6: 吡哆醛吡哆醛 吡哆胺吡哆胺 吡哆醇吡哆醇Pyridoxal phosphate 磷酸磷酸吡哆醛吡哆醛coenzyme of aminotransferase转氨酶转氨酶:l Transfer amino group（（脱氨和转氨脱氨和转氨））缺乏导致神经系统亢进可治疗小儿惊厥等，可终止类固醇药物作用，过量至200mg/ml导致周围感觉神经病。

226)Folic acidTHFTetrahydrofolate10蝶呤蝶呤 对氨基苯甲酸对氨基苯甲酸 谷氨酸谷氨酸Folic acid (叶酸叶酸) Active form: FH4 (THF): Coenzyme of transferase: l transfer one-carbon unit 转移一个碳与DNA合成，神经发育等关系密切孕妇及哺乳期应补充叶酸23缺乏导致贫血，可以抗癌7)活性形式活性形式活性形式活性形式: : 甲基钴胺素甲基钴胺素甲基钴胺素甲基钴胺素 5- 5-脱氧腺苷钴胺素脱氧腺苷钴胺素脱氧腺苷钴胺素脱氧腺苷钴胺素n n 甲钴胺素是转甲基酶的辅酶，甲钴胺素是转甲基酶的辅酶，参与体参与体参与体参与体内甲基转移作用内甲基转移作用内甲基转移作用内甲基转移作用n n 5 5    - -脱氧腺苷钴胺素是脱氧腺苷钴胺素是脱氧腺苷钴胺素是脱氧腺苷钴胺素是L-L-甲基丙二酰甲基丙二酰甲基丙二酰甲基丙二酰CoACoA变位酶的辅酶变位酶的辅酶变位酶的辅酶变位酶的辅酶, ,参与催化琥珀酰参与催化琥珀酰参与催化琥珀酰参与催化琥珀酰CoACoA的生成的生成的生成的生成. .Vitamin B12 (维生素维生素维生素维生素B B1212) )又称钴胺素又称钴胺素又称钴胺素又称钴胺素( (Cobalamin) )体内唯一含金属离子的维生素24营养神经，缺乏导致脱髓鞘，贫血，甚至高同半胱氨酸血症8)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 25***二二. . 酶酶的活性中心的活性中心( (A Active center of enzyme)ctive center of enzyme)（（（（名词解释名词解释名词解释名词解释））））或称活性部位或称活性部位 (active site)，指，指酶分子中酶分子中与与酶活性密切相关酶活性密切相关的基团的基团( (必需基团必需基团) )在在空间结空间结构上彼此靠近构上彼此靠近，组成具有，组成具有特定空间结构特定空间结构的区域，的区域，能与底物能与底物特异结合特异结合并将其并将其转变为产物转变为产物，该区域，该区域称酶的活性中心。

辅酶参与酶活性中心的组成称酶的活性中心辅酶参与酶活性中心的组成 26活性中心是酶分子执行活性中心是酶分子执行其催化功能的部位，其催化功能的部位， 必需基团要组成特定的空间结构必需基团要组成特定的空间结构27DTEGRS 酶分子中氨基酸残基侧链的化学基团中酶分子中氨基酸残基侧链的化学基团中，，一些与酶活性一些与酶活性密切相关的化学基团密切相关的化学基团n n 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活性中心内的必需基团(Essential groups in active sites) ) 1) 结合基团结合基团 (binding group) --- 与底物及辅酶结合与底物及辅酶结合与底物及辅酶结合与底物及辅酶结合 2) 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n 活性中心外的必需基团活性中心外的必需基团(Essential groups outside of the active sites)：： 位于活性中心以外，维持酶活性中心应有的空间构象和作位于活性中心以外，维持酶活性中心应有的空间构象和作为调节剂的结合部位所必需的基团为调节剂的结合部位所必需的基团.Essential groups （必需基团）（必需基团）28 Phosphor-tyrosine hydrolysisP-loopWPD loopCysArgAspSer/Thr29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 30溶菌酶的活性中心溶菌酶的活性中心 P394* 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；* A~F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31三三. 同工酶同工酶 (Isozymes (isoenzymes)) 催化相同化学反应，但酶蛋白的分子结构、理化性质催化相同化学反应，但酶蛋白的分子结构、理化性质及免疫学性质不同的一组酶及免疫学性质不同的一组酶 （名词解释，定义）（名词解释，定义）Ø 由不同基因编码的多肽链，或由同一基因转录生成的不由不同基因编码的多肽链，或由同一基因转录生成的不同同mRNA所翻译的不同多肽链组成的蛋白质来源）所翻译的不同多肽链组成的蛋白质来源）Ø 存在于同一种属或同一个体的不同组织或同一细胞的不存在于同一种属或同一个体的不同组织或同一细胞的不同亚细胞结构中，使不同组织、器官和亚细胞结构具有不同亚细胞结构中，使不同组织、器官和亚细胞结构具有不同的代谢特征同的代谢特征 （表现）（表现）32HHHHHHHHHHHHHH MMHHHHMMMMHHMMMMMMMMMMMMMMLDHLDH1 1 (H(H4 4) )LDHLDH2 2(H(H3 3M)M) LDHLDH3 3(H(H2 2MM2 2) )LDHLDH4 4(HM(HM3 3) )LDHLDH5 5 (M(M4 4) )乳酸脱氢酶的同工酶（乳酸脱氢酶的同工酶（LDH1LDH1LDH1LDH1～～～～ LDH5LDH5LDH5LDH5））））* 举例：乳酸脱氢酶举例：乳酸脱氢酶 (lactate dehydrogenase)L-lactate + NAD+ ↔ pyruvate + NADH + H+l 四聚体四聚体(Tetramer)l 含两种亚基含两种亚基:l M 骨骼肌型骨骼肌型l H 心肌型心肌型33(不同组织中同工酶的丰度不一样） 34LDH5LDH2B BMMB BB BMMMMCK1CK1(BB)(BB)脑脑脑脑CK2CK2(MB)(MB)心肌心肌心肌心肌CK3CK3(MM)(MM)骨骼肌骨骼肌骨骼肌骨骼肌肌酸激酶肌酸激酶肌酸激酶肌酸激酶同工酶同工酶* 举例：肌酸激酶（举例：肌酸激酶（creatine kinase, CK））Ø 二聚体二聚体 (Dimer)Ø 含两种亚基含两种亚基: M 肌型和肌型和B 脑型脑型35心肌梗心肌梗塞塞和肝病病人血清和肝病病人血清LDH同工酶谱的变化同工酶谱的变化1酶酶活活性性心肌梗心肌梗塞塞酶谱酶谱正常酶谱正常酶谱肝病酶谱肝病酶谱2345临床意义：临床意义：n 同工酶谱的改变有同工酶谱的改变有助于对疾病的诊断。

助于对疾病的诊断 病变时组织细胞病变时组织细胞发生损伤，细胞内的发生损伤，细胞内的某些酶释放到血液使某些酶释放到血液使血液中该酶的活性升血液中该酶的活性升高例如，心肌梗塞高例如，心肌梗塞时，心肌细胞损伤使时，心肌细胞损伤使血液中血液中LDH1,2,CK2增加增加. .36The Protein Tyrosine Phosphatase Superfamily‘Classical’ pTyr specific PTPsDual specific phosphatasesCdc25LMW PTPs Intracellular PTPsVH1-likeRNA triphosphatases Cdc14-likePhosphoinositide phospatasesHce1PIR1Cdc25ACdc25BCdc25CPTENs(5)Myotubularins(16)Active site motifC(X)5RReceptor-type PTPsPTP PTPεLARPTP PTP CD45DEP1PTPβGLEPP1PTPRQSAP1PCPTPSTEPIA2IA2βPTPμPTPρPTPκPTPλPTPN9PTP1BTCPTPSHP1SHP2PTPH1MEG1PTPD1PTPD2PTPBASPTP-PESTLYPTPPTP-HCSFLCPTPHePTPTyp-PTPHD-PTPLaforinMKPs(11)AtypticalDSPs(18)SSHsPRLsKAPCdc14sPTP9Q22PTP domainSH2 domainFERM domainPDZ-binding domainHeavilyglycosylatedFN III-likerepeatImmuno-globulin-likeSID domainGRAM domainCH2 domainC2 domainPoly-ProdomainGuanylyltrans-ferase domainCBD domainMeprin domainBaculovirusBRO-homologySec 14p domain3738Protein tyrosine-phosphatase expression profiling in gastric cancer tissuesCancer Letters 2006; Chew-Wun Wua, Hwa-Li Kaoa, Anna F.-Y. Lib, Chin-Wen Chic, Wen-chang Lin三三. 同工酶同工酶 (Isozymes (isoenzymes)) 催化相同化学反应，但酶蛋白的分子结构、理化性质催化相同化学反应，但酶蛋白的分子结构、理化性质及免疫学性质不同的一组酶。

及免疫学性质不同的一组酶 （名词解释）（名词解释）Ø 由不同基因编码的多肽链，或由同一基因转录生成的不由不同基因编码的多肽链，或由同一基因转录生成的不同同mRNA所翻译的不同多肽链组成的蛋白质来源）所翻译的不同多肽链组成的蛋白质来源）Ø 存在于同一种属或同一个体的不同组织或同一细胞的不存在于同一种属或同一个体的不同组织或同一细胞的不同亚细胞结构中，使不同组织、器官和亚细胞结构具有不同亚细胞结构中，使不同组织、器官和亚细胞结构具有不同的代谢特征同的代谢特征 （表现）（表现）Ø可用来诊断疾病可用来诊断疾病39酶的结构与功能酶的结构与功能1.单体酶和寡聚酶2.酶的分子组成 简单酶和结合酶 辅助 因子：金属离子和维生素(转移基团)，8类辅酶，需掌握催化类型3.酶的活性中心 ：名词解释 必需基团, 结合基团, 催化基团, 催化中心之外- - - 结构作用 4. 同工酶: 名词解释 疾病中的同工酶谱40第二节第二节 酶的工作原理酶的工作原理The mechanism of enzyme action酶与一般催化剂的共同点酶与一般催化剂的共同点:n 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;n 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 ；；n 只能加速（减慢）可逆反应的进程，而不改变反应的平只能加速（减慢）可逆反应的进程，而不改变反应的平衡点。

衡点41一、一、 酶促反应的特点酶促反应的特点 酶的催化效率可用酶的催化效率可用酶的催化效率可用酶的催化效率可用转换数转换数转换数转换数( (turnover turnover numbernumber) )表示表示表示表示: : 在酶被底物饱和的条件下在酶被底物饱和的条件下在酶被底物饱和的条件下在酶被底物饱和的条件下, ,每个酶分子每秒钟将底物转化为产物的分每个酶分子每秒钟将底物转化为产物的分每个酶分子每秒钟将底物转化为产物的分每个酶分子每秒钟将底物转化为产物的分子数子数子数子数. .（一）酶促反应具有极高的效率（一）酶促反应具有极高的效率 42饱和，每个酶都和底物在一起的情况（二）酶促反应具有高度的特异性（二）酶促反应具有高度的特异性(specificity)(specificity)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种类型：种类型：•绝对特异性绝对特异性(absolute specificity)：：只能作用于特定结只能作用于特定结构的底物，进行一种专一的反应，生成一种特定结构构的底物，进行一种专一的反应，生成一种特定结构的产物的产物 。

（脲酶，只水解尿素，但对甲基尿素无（脲酶，只水解尿素，但对甲基尿素无反应）反应） •相对特异性相对特异性(relative specificity)：：作用于一类化合物或作用于一类化合物或一种化学键一种化学键eg PTPase•立体结构特异性立体结构特异性(stereostereo specificityspecificity)：：作用于立体异作用于立体异构体中的一种构体中的一种 （蛋白质合成，（蛋白质合成，L/D型氨基酸）型氨基酸）43（三）（三）酶促反应的可调节性酶促反应的可调节性Ø酶含量的调节：酶生成与降解的调节酶含量的调节：酶生成与降解的调节Ø酶活性的调节：变构，后修饰等酶活性的调节：变构，后修饰等酶促反应受多种因素的调控，以适应机体对不断变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化的内外环境和生命活动的需要441970-LefkowitzNobel prize 2012 1986-Gilman,NB1994 1968-Sutherland,NB19741955-Fisher and Krebs,NB19921968 Krebs45What does the Covalent post-translational modification do?Johnson FASEB Journal46二二. 酶促反应的机理酶促反应的机理( (一一) ) 酶通过促进底物酶通过促进底物形成过渡态而降低反应的活化能形成过渡态而降低反应的活化能，，从而提高反应速率。

从而提高反应速率活化能活化能(Activation energy)：：底物分子从初态转变到过渡底物分子从初态转变到过渡态所需的能量态所需的能量47酶酶-底物复合物底物复合物 E + S E + P ES 过渡态过渡态活泼分子高能态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 底物平均能量底物平均能量 产物平均能量产物平均能量 酶促反应活化能的改变酶促反应活化能的改变 活化能：底物分子从初态转变到过渡态所需的能量活化能：底物分子从初态转变到过渡态所需的能量过渡态过渡态酶与底物结合生成过渡态时释放的结合能48（二）酶和底物结合有利于底物形成过渡态（二）酶和底物结合有利于底物形成过渡态（（催化的关键催化的关键））1. 诱导契合作用使酶与底物密切结合诱导契合作用使酶与底物密切结合(Induce-Fit)酶酶-底物复合物底物复合物 E + S E + P ES 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过渡态过渡态49目目 录录50羧羧肽肽酶酶的的诱诱导导契契合合模模式式 底物底物5152In submission2. 邻近效应邻近效应(proximity effect)与定向排列与定向排列(orientation arrange ) （（尤其是两个以上的底物尤其是两个以上的底物）） Ø2. 多元催化多元催化(multielement catalysis) Ø3. 表面效应表面效应(surface effect)5354553. 表面效应使底物分子去溶剂化表面效应使底物分子去溶剂化 (surface effect makes the substrate desolvation)（疏水环境中避免水分子的干扰）(三) 多元催化作用Ø 酸碱催化作用  （必需质子供体或受体）Ø 共价催化作用 （通过和底物形成瞬间共价键而将底物激活）Ø 亲核催化作用   （带负电的基团，可提供电子）56 Phosphor-tyrosine hydrolysisP-loopWPD loopCysArgAspSer/Thr57（-）第三节第三节 酶促反应动力学酶促反应动力学Kinetics of Enzyme-Catalyzed Reaction 58研究各种因素对研究各种因素对酶促反应酶促反应速率速率速率速率的影响的影响 底物浓度【S】, 酶浓度【E】, pH, 温度, 抑制剂, 激活剂※ ※ 研究一种因素的影响时，其余各因素均恒定研究一种因素的影响时，其余各因素均恒定生成产物的速率 一、底物浓度对反应速率的影响一、底物浓度对反应速率的影响I.单底物、单产物反应，其他因素不变单底物、单产物反应，其他因素不变II.酶酶促促反反应应速速率率一一般般在在规规定定的的反反应应条条件件下下，，用用单单位位时时间间内内底底物物的的消耗量和产物的生成量来表示消耗量和产物的生成量来表示III.酶酶促促反反应应速速率率通通常常采采用用初初速速率率，，即即反反应应刚刚刚刚开开始始,没没有有任任何何影影响因素存在时的酶反应速率响因素存在时的酶反应速率 59研究前提研究前提v 在其他因素不变的情况下，底物浓度对反应速率的影响呈矩形双曲线关系矩形双曲线关系。

从简单体系开始从简单体系开始当底物浓度较低时当底物浓度较低时:反应速反应速率率与底物浓度成正比；反应为一级反应与底物浓度成正比；反应为一级反应[S][S]V VVmaxVmax60随着底物浓度的增高随着底物浓度的增高:反应速反应速率率不再成正比例加速；反应为混合级反应不再成正比例加速；反应为混合级反应[S][S]V VVmaxVmax61当底物浓度高达一定程度时当底物浓度高达一定程度时: :反应速反应速率率不再增加，达最大速率；反应为零级反不再增加，达最大速率；反应为零级反应应.[S][S]V VVmaxVmax62 1. 1. 米米-曼氏方程揭示单底物反应动力学特征曼氏方程揭示单底物反应动力学特征 定量描述酶促反应速率和底物浓度的关系定量描述酶促反应速率和底物浓度的关系E + S k1k2k3ESE + PMichaelis-Menten equation was proposed in 1913.酶与底物结合形成中间产物：酶与底物结合形成中间产物：63V：酶促反应速率：酶促反应速率 [S]: 底物浓度底物浓度 Km : 米氏常数米氏常数 Vmax : 最大反应速率最大反应速率Steady State Assumption 稳态假设 （*2）•The M-M equation was derived in part by making several assumptions. An important one was: the concentration of substrate must be much greater than the enzyme concentration. In the situation （1）where [S] >> [E] and at initial velocity rates, it is assumed that（2） the changes in the concentration of the intermediate ES complex are very small over time (vo). This condition is termed a steady-state rate, and is referred to as steady-state kinetics. Therefore, it follows that the rate of ES formation will be equal to the rate ES breakdown.64•If you assume that the formation of ES equals its breakdown, making [ES] constant（steady state), then :V：酶促反应速率：酶促反应速率 [S]: 底物浓度底物浓度 Km : 米氏常数米氏常数 Vmax : 最大反应速率最大反应速率[Et]=[E] +[ES]k1([Et]-[ES])[S]=(k2+k3) [ES] 6666 Michaelis-Menten kinetic curve67V：酶促反应速率：酶促反应速率 [S]: 底物浓度底物浓度 Km : 米氏常数米氏常数 Vmax : 最大反应速率最大反应速率1研究速率对底物浓度变化的公式研究速率对底物浓度变化的公式* * 当反应速率为最大反应速率一半时当反应速率为最大反应速率一半时当反应速率为最大反应速率一半时当反应速率为最大反应速率一半时2. 2. Km与与Vmax的意义的意义Km＝＝[S] ∴ ∴ Km值等于酶促反应速率为最大反应速率一值等于酶促反应速率为最大反应速率一半时的底物浓度，单位是半时的底物浓度，单位是mol/L。

2＝＝Km + [S] Vmax Vmax[S]V VmaxmaxV V[S][S]KKmmV Vmaxmax/2 /2 n Km值值值值68 Km值的意义：值的意义：① ① Km等于酶促反应速率为最大反应速率一半时的底物浓度，等于酶促反应速率为最大反应速率一半时的底物浓度，单位是单位是mol/L ② ② Km是酶的特征性常数之一，只与酶的结构、底物和反应环是酶的特征性常数之一，只与酶的结构、底物和反应环境有关，与酶浓度无关；境有关，与酶浓度无关；③ Km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， Km值越小，酶对底物值越小，酶对底物的亲和力越大（的亲和力越大（K3<

70酶的转换数定义酶的转换数定义酶的转换数定义酶的转换数定义 ———— 当酶被底物充分饱和时，单位时当酶被底物充分饱和时，单位时当酶被底物充分饱和时，单位时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间内每个酶分子催化底物转变为产物的分间内每个酶分子催化底物转变为产物的分间内每个酶分子催化底物转变为产物的分子数意义意义意义意义 ———— K3/Kcat K3/Kcat K3/Kcat K3/Kcat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Kcat/Km; (Kcat/Km; (Kcat/Km; (Kcat/Km; (酶反应酶反应酶反应酶反应的的的的相对底物特异性）相对底物特异性）相对底物特异性）相对底物特异性） Vmax7172Kcat/Km 标志底物特异性 73突变必需基团影响酶学常数突变必需基团影响酶学常数3. ＫＫm值与Ｖ值与Ｖmax值的测定值的测定•双倒数作图法双倒数作图法（又称为林（又称为林- -贝氏贝氏作图法）作图法）•(Michealis-Menton 方程的转换）方程的转换）•Hanes作图法作图法7411y=ax+b 的一次方程Lineweaver-Burk plot (双倒数作图双倒数作图)75斜率斜率Intercept (截距截距)1/V1/[S]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，两边同乘[S][S][S][S][S]/V=K[S]/V=Kmm/V/Vmax max + [S]/V+ [S]/Vmax max 斜率斜率:1/Vmax76Ø[S]＞＞＞＞[E]，，酶酶可可被被底底物物饱饱和和时时，，反反应应速速率率与与酶酶浓度成正比。

浓度成正比Ø关系式为：关系式为：V = K3 [E]770  V [E]  酶浓度对反应速率的影响酶浓度对反应速率的影响 二二. 酶浓度对反应速率的影响酶浓度对反应速率的影响底物足够时：底物足够时：三三. 温度对反应速率的影响温度对反应速率的影响78n 双重影响：双重影响：温度升高，酶促反应温度升高，酶促反应速率升高；由于酶的本质是蛋白质速率升高；由于酶的本质是蛋白质，温度升高，可引起酶的变性，从，温度升高，可引起酶的变性，从而反应速率降低而反应速率降低 n 最适温度最适温度 (optimum temperature)：：酶促反应速率最酶促反应速率最大时的环境温度大时的环境温度n 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 ºC 温度对淀粉酶活性的影响温度对淀粉酶活性的影响 四四. . pH对反应速率的影响对反应速率的影响n最适最适pHpH：：酶催化活性最大时的酶催化活性最大时的环境环境pHpH0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 2468107980五五. . 抑制剂对反应速率的影响抑制剂对反应速率的影响Ø酶的抑制剂酶的抑制剂(inhibitor)(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变性的物质称为酶的抑制剂。

变性的物质称为酶的抑制剂81Ø 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Ø 抑制作用的类型抑制作用的类型n 不可逆性抑制不可逆性抑制 (irreversible inhibition)n 可逆性抑制可逆性抑制 (reversible inhibition)：：l 竞争性抑制竞争性抑制 (competitive inhibition)l 非竞争性抑制非竞争性抑制 (non-competitive inhibition)l 反竞争性抑制反竞争性抑制 (uncompetitive inhibition)82结合紧密(一一) 不可逆性抑制作用不可逆性抑制作用•抑制剂通常以共价键与酶活性中心的必需基团相结合，抑制剂通常以共价键与酶活性中心的必需基团相结合，使酶失活，不能用透析或超滤等方法去除使酶失活，不能用透析或超滤等方法去除•举例举例83胆碱酯酶抑制剂：有机磷化合物胆碱酯酶抑制剂：有机磷化合物 羟基酶羟基酶( (E-OH) ) 解毒解毒 -- -- -- -- -- -- 解磷定解磷定( (PAM) )巯基酶抑制剂：重金属离子及砷化合物巯基酶抑制剂：重金属离子及砷化合物巯基酶巯基酶( (E-SH) ) 解毒解毒 -- -- -- -- -- -- 二巯基丙醇二巯基丙醇( (BAL) ) 超氧阴离子超氧阴离子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84（二）（二） 可逆性抑制作用可逆性抑制作用85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 n n 类型类型类型类型n 抑制剂通常以非共价键与酶或酶抑制剂通常以非共价键与酶或酶- -底物复合物底物复合物 可逆性结合，使酶的活性降低或丧失；抑制剂可逆性结合，使酶的活性降低或丧失；抑制剂 可用透析、超滤等方法除去。

可用透析、超滤等方法除去 1. 1. 竞争性抑制作用竞争性抑制作用 (Competitive inhibition) Competitive inhibition) 抑制剂与底物的抑制剂与底物的结构相似结构相似，能与底物竞争结合酶，能与底物竞争结合酶的的活性中心活性中心，从而阻碍酶底物复合物的形成，使，从而阻碍酶底物复合物的形成，使酶的活性降低这种抑制作用称为竞争性抑制作酶的活性降低这种抑制作用称为竞争性抑制作用86 [ S ]↑ 抑制作用抑制作用↓ [ I ]↑ 抑制作用抑制作用↑Ø 抑制程度取决于抑制剂与酶的相对亲和力和抑制程度取决于抑制剂与酶的相对亲和力和与底物浓度的相对比例与底物浓度的相对比例87Linweaver-Burk function * * 特点特点a)I与与S结构类似，竞争结结构类似，竞争结合酶的活性中心；合酶的活性中心；b)抑制程度取决于抑制剂抑制程度取决于抑制剂与酶的相对亲和力及底与酶的相对亲和力及底物浓度；物浓度；c)动力学特点：动力学特点： Vmax不变不变; 表观表观Km (Apparent Km) 增大增大, 酶对底物亲和力降酶对底物亲和力降 低。

低抑制剂抑制剂↑ 无抑制剂无抑制剂 1/V 1/[S] 1/Vmax88* * 举例举例• 丙二酸丙二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89• 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四氢叶酸四氢叶酸THF竞争性抑制在临床上的应用竞争性抑制在临床上的应用DNA合成合成细菌细菌人人: : 可直接从食物中得到叶酸可直接从食物中得到叶酸90抗肿瘤药物抗肿瘤药物Ø甲氨喋呤甲氨喋呤（（MIX) -- 叶酸叶酸 -- 竞争性抑制二氢叶酸还原酶竞争性抑制二氢叶酸还原酶Ø 5-氟尿嘧啶氟尿嘧啶（（5-FU) -- 胸嘧啶胸嘧啶(T)Ø 6-巯基嘌呤巯基嘌呤（（6-MP) -- 鸟嘌呤鸟嘌呤(A) -- 竞争性抑制相应核苷酸代谢酶竞争性抑制相应核苷酸代谢酶 → → 抑制抑制DNA和和RNA的生的生物合成物合成→→抑制肿瘤细胞生长抑制肿瘤细胞生长91竞争性抑制在临床的应用竞争性抑制在临床的应用2.2. N Noncompetitive inhibitiononcompetitive inhibition 非竞争性抑制作用非竞争性抑制作用非竞争性抑制作用非竞争性抑制作用Ø抑制剂与酶活性中心外的必需基团可逆结合，抑制剂与酶活性中心外的必需基团可逆结合，不影响酶与底物的结合，但不能生成产物。

不影响酶与底物的结合，但不能生成产物92[S]↑ 抑制作用抑制作用↓93Linweaver-Burk function* * 特点特点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争关关系；系；b)抑抑制制程程度度取取决决于于抑抑制制剂剂的浓度；的浓度；c)动力学特点：动力学特点： Vmax降低降低; 表表观观Km不不变变,酶酶对对底底物物亲亲和力不变和力不变抑制剂抑制剂↑ 1 / V 1/[S] 无抑制剂无抑制剂 9495SHP2 的非竞争性抑制剂 963) U3) Uncompetitive inhibitionncompetitive inhibition反竞争性抑制反竞争性抑制反竞争性抑制反竞争性抑制 Ø 抑制剂仅与抑制剂仅与ES结合结合, IES不能生成产物不能生成产物 Ø 游离游离E减少减少[S]↑ 抑制作用抑制作用↑97Linweaver-Burk function* * 特点：特点：a)抑抑制制剂剂只只与与酶酶－－底底物物复复合合物物结合；结合；b)抑抑制制程程度度取取决决于于抑抑制制剂剂的的浓浓度度及及底底物物的的浓浓度；度；c)动动力力学学特特点点：：Vmax降低降低; 表观表观Km降低降低抑制剂抑制剂↑ 1/V 1/[S] 无抑制剂无抑制剂 •9899各种可逆性抑制作用的比较各种可逆性抑制作用的比较  100六六. 激活剂对反应速率的影响激活剂对反应速率的影响Ø激活剂激活剂(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的物质。

的物质• 必需激活剂必需激活剂 (essential activator)•• 非必需激活剂非必需激活剂 (non-essential activator，，从低活性转换为高活性从低活性转换为高活性)101n 酶含量的调节酶含量的调节酶含量的调节酶含量的调节, , , , 缓慢调节缓慢调节缓慢调节缓慢调节: : : :n 酶活性的调节酶活性的调节酶活性的调节酶活性的调节, , , , 快速调节快速调节快速调节快速调节: : : :l 变构调节 (Allosteric regulation)l 化学修饰 (Chemical or Covalent modification)l 酶原激活 (Zymogen activation)第四节第四节 酶的调节酶的调节Regulation of Enzyme Activity102（一）变构酶和（一）变构酶和（一）变构酶和（一）变构酶和变构调节变构调节变构调节变构调节 ( ( ( (名词解释）名词解释）名词解释）名词解释） 103一一些些代代谢谢物物可可与与某某些些酶酶分分子子活活性性中中心心外外的的某某部部分分可可逆逆地地结结合合，，使使酶酶构构象象改改变变，，从从而而改改变变酶酶的的催催化化活活性性(激激活活或或抑抑制制)，，此此种种调调节节方方式式称称变变构构调调节节(allosteric regulation)。

受受 变变 构构 调调 节节 的的 酶酶 称称 为为 变变 构构 酶酶 或或 别别 构构 酶酶 (allosteric enzyme). 导导致致变变构构效效应应的的代代谢谢物物称称为为变变构构效效应应剂剂(allosteric effector).一一. 酶活性的快速调节酶活性的快速调节•变构激活剂•变构抑制剂变构酶：变构酶：变构酶：变构酶： n 寡聚体，含多个亚基；寡聚体，含多个亚基；n 含有催化部位（活性中心）和含有催化部位（活性中心）和调节部位（变构部位），可位于调节部位（变构部位），可位于同一亚基内，或在不同亚基上；同一亚基内，或在不同亚基上；n动力学曲线呈动力学曲线呈S S形；形；n 变构激活剂使酶活性升高；变变构激活剂使酶活性升高；变构抑制剂使酶活性下降构抑制剂使酶活性下降n 亚基之间存在协同效应（正协亚基之间存在协同效应（正协同效应和负协同效应）；同效应和负协同效应）；变构酶的Ｓ形曲线变构酶的Ｓ形曲线变构酶的Ｓ形曲线变构酶的Ｓ形曲线 左移（矩形双曲线）左移（矩形双曲线）左移（矩形双曲线）左移（矩形双曲线）104eg:  AMP kinase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。

•如如果果对对相相邻邻亚亚基基的的影影响响是是导导致致其其对对配配体体的的亲亲和和力力增增加加，，则则称称为为正正协协同同效效应应；；反反之之，，则称为则称为负协同效应负协同效应•如如果果是是同同种种配配体体所所产产生生的的影影响响，，则则称称为为同同促促协协同同效效应应如如果果是是不不同同配配体体之之间间产产生生的的影响则称为影响则称为异促协同效应异促协同效应 105（二）（二） 酶的化学修饰酶的化学修饰( (共价修饰共价修饰) )调节调节 （名词解释）（名词解释） (Chemical or Covalent modification)106ØØ 常见类型常见类型常见类型常见类型磷酸化与脱磷酸化（最常见）磷酸化与脱磷酸化（最常见）乙酰化和脱乙酰化乙酰化和脱乙酰化乙酰化和脱乙酰化乙酰化和脱乙酰化甲基化和脱甲基化甲基化和脱甲基化甲基化和脱甲基化甲基化和脱甲基化腺苷化和脱腺苷化等腺苷化和脱腺苷化等腺苷化和脱腺苷化等腺苷化和脱腺苷化等SHSHSHSH与与与与S-SS-SS-SS-S互变在其他酶的催化作用下，某些酶蛋白肽链上的一些基团在其他酶的催化作用下，某些酶蛋白肽链上的一些基团在其他酶的催化作用下，某些酶蛋白肽链上的一些基团在其他酶的催化作用下，某些酶蛋白肽链上的一些基团可与某种化学基团发生可逆的共价结合，从而改变酶的可与某种化学基团发生可逆的共价结合，从而改变酶的可与某种化学基团发生可逆的共价结合，从而改变酶的可与某种化学基团发生可逆的共价结合，从而改变酶的活性，此过程称为酶的共价修饰或化学修饰。

活性，此过程称为酶的共价修饰或化学修饰活性，此过程称为酶的共价修饰或化学修饰活性，此过程称为酶的共价修饰或化学修饰酶的磷酸化与脱磷酸化酶的磷酸化与脱磷酸化 -OHThrSerTyr酶蛋白酶蛋白H2OPi蛋白磷酸酶蛋白磷酸酶proteinphosphatases ATPADP蛋白激酶蛋白激酶protein kinasesThrSerTyr-O-PO32-酶蛋白酶蛋白PhosphorylationDephosphorylation107Disturbance of Phosphorylation networks leads to CancerMechanisms of Activation of Normal TKs.survivalDifferentiationMotilityProliferation May￿oligomerise1091970-LefkowitzNobel prize 2012 1986-Gilman,NB1994 1968-Sutherland,NB19741955-Fisher and Krebs,NB19921968 Krebs110磷酸化调控磷酸转移酶的活性。

Phosphorylase aPhosphorylase b111The Nobel Prize in Physiology and Medicine 1992Eldwin G. KrebsEdmond H. Fischer  USA USA      1920-(born in Shanghai, China)1918-"for  their discovery of concerning reversible protein phosphorylation as a biological regulatory mechanism"112（三）酶原与酶原的激活（三）酶原与酶原的激活 （名词解释）（名词解释）（名词解释）（名词解释）ØØ酶原酶原酶原酶原 (zymogen)(zymogen)有些酶在细胞内合成或初分泌有些酶在细胞内合成或初分泌有些酶在细胞内合成或初分泌有些酶在细胞内合成或初分泌, , 或在发挥其催或在发挥其催或在发挥其催或在发挥其催化功能前只是酶的无活性前体，此无活性的酶的前化功能前只是酶的无活性前体，此无活性的酶的前化功能前只是酶的无活性前体，此无活性的酶的前化功能前只是酶的无活性前体，此无活性的酶的前体称为酶原体称为酶原体称为酶原体称为酶原. .ØØ酶原的激活酶原的激活酶原的激活酶原的激活 (zymogen activation)(zymogen activation)在一定条件下，酶原水解开一个或几个特定在一定条件下，酶原水解开一个或几个特定在一定条件下，酶原水解开一个或几个特定在一定条件下，酶原水解开一个或几个特定的肽键的肽键的肽键的肽键, ,构象发生改变构象发生改变构象发生改变构象发生改变, ,形成或暴露出活性中心形成或暴露出活性中心形成或暴露出活性中心形成或暴露出活性中心, , 表表表表现出酶的活性现出酶的活性现出酶的活性现出酶的活性. . 这种由酶原向有活性酶转化的过程这种由酶原向有活性酶转化的过程这种由酶原向有活性酶转化的过程这种由酶原向有活性酶转化的过程称为酶原激活称为酶原激活称为酶原激活称为酶原激活. .113Ø Mechanism of zymogen activationzymogen activation酶原激活的机理酶原激活的机理酶酶 原原 inactive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，一个或几个特定的肽键断裂，水解掉一个或几个短肽水解掉一个或几个短肽在特定条件下在特定条件下酶酶 active•消化酶类消化酶类•参与凝血与纤溶系统的酶参与凝血与纤溶系统的酶114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115Ø 消化道中酶原的激活作用消化道中酶原的激活作用 trypsinogen trypsin (胰蛋白酶原胰蛋白酶原) (胰蛋白酶胰蛋白酶) chymotrypsinogen chymotrypsin (胰凝乳蛋白酶原胰凝乳蛋白酶原) (胰凝乳蛋白酶胰凝乳蛋白酶) proelastase elastase (弹性蛋白酶弹性蛋白酶)116Ø 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 （如急性胰腺炎）。

如急性胰腺炎）有的酶原可以视为酶的储存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117DNA of E gene mRNA E protein AAs二二. . 酶含量的调节酶含量的调节 （对酶合成与降解的调控）transcription (转录转录））translation（（翻译翻译））proteasen 酶蛋白合成的诱导和阻遏酶蛋白合成的诱导和阻遏l 诱导作用诱导作用(induction)(induction)l 阻遏作用阻遏作用(repression)(repression)n 酶蛋白降解的调控酶蛋白降解的调控l 溶酶体途径溶酶体途径 (lysozyme)(lysozyme)l 泛素泛素- -蛋白酶体途径蛋白酶体途径 (proteasome require ATP (proteasome require ATP and ubiquitination)and ubiquitination)118 Section ⅤⅤ Classification and Naming of Enzyme 酶的分类与命名酶的分类与命名 (自学自学)119 Section ⅥⅥ The Relationship between Enzyme and Medicine 酶与医学的关系酶与医学的关系 (自学自学)120Key terms121Active center of enzyme (酶的活性中心酶的活性中心)Allosteric regulation of enzyme and allosteric enzyme (酶的变构调节和变构酶酶的变构调节和变构酶)Covalent modification of enzyme (酶的共价修饰调节酶的共价修饰调节)Zymogen and activation of zymogen Zymogen and activation of zymogen ( (酶原和酶原激活酶原和酶原激活酶原和酶原激活酶原和酶原激活) )Isozyme Isozyme ( (同工酶同工酶同工酶同工酶) ) 1) active site of enzyme; 2) isoenzyme; 3) zymogen and activation of zymogen 4））Allosteric enzymes and allosteric regulation of enzymes 5) Covalent modification of enzymesActive site of enzyme is a three-dimensional, local region of the enzyme, the region is composed of several essential groups of AAs, that has special spatial structure which specifically binds substrate and catalyzes it to become product. Coenzymes or prosthetic groups can be involved in the active site.Isozymes(isoenzymes) are a group of enzymes, which catalyze the same reaction but have different protein structure, physicochemical and immunological properties. Zymogens: some enzymes are synthesized and secreted as large inactive precursors called zymogens or proenzymes. Zymogens are activated by the irreversible hydrolysis one or more peptide bonds and forming or exposing the active site in the enzyme molecule.Allosteric enzyme: the large enzyme whose activity can be modulated in the presence of allosteric effector at an allosteric site. The allosteric binding site and catalytic site are distinct and separated spatially on enzyme, and the enzyme activity can be regulated either positively or negativelyAllosteric regulation of enzyme: small allosteric effectors, which generally have little or no structural similarity to the substrate, binding to allosteric site of the enzyme by non-covalent bonds triggers changes in enzyme conformation that alter the catalytic capacity of the enzyme. An allosteric activator increases the enzyme activity, while an allosteric inhibitor decreases the activity of an enzyme.covalent modification of enzyme: the structure and activity of many enzymes can be altered reversibly through covalent modification by another enzyme.The most common modification is phosphorylation /dephosphorylation, which is reversible addition and removal of a phosphate at HO-group of Ser, Thr and Tyr.122。