生物化学2第二章酶化学zjg.ppt

酶酶 化化 学学张张 金金 国国9/17/20241第二章第二章 酶化学酶化学 (6 (6学时学时) )§第一节第一节    酶的基本特征酶的基本特征§第二节第二节    酶的命名和分类构酶的命名和分类构§第三节第三节 酶的催化作用机制酶的催化作用机制§第四节第四节    酶促反应动力学和影响因素酶促反应动力学和影响因素§第五节第五节 酶活性的调节机制酶活性的调节机制9/17/20242§酶酶(enzyme)是一类具有高效率、高度专一性、活是一类具有高效率、高度专一性、活性可调节的生物催化剂性可调节的生物催化剂§新陈代谢新陈代谢是维持生物体生长、繁殖、运动等生命活是维持生物体生长、繁殖、运动等生命活动过程的化学变化的总称动过程的化学变化的总称§生物体同周围环境不断地进行着物质和能量的交换，生物体同周围环境不断地进行着物质和能量的交换，它把吸收的养分转化成自身的组成部分，称为它把吸收的养分转化成自身的组成部分，称为同化同化过程；过程；生物体也在不断地将自身的组成物质分解，生物体也在不断地将自身的组成物质分解，这是这是异化过程异化过程新陈代谢失调会引发疾病，新陈代。

新陈代谢失调会引发疾病，新陈代谢停止则意味着生命终结谢停止则意味着生命终结§体内所有代谢反应都是酶催化的体内所有代谢反应都是酶催化的，酶是研究生命活，酶是研究生命活动的关键动的关键酶学概述酶学概述9/17/20243酶学研究简史酶学研究简史§早早在在8000多多年年前前（（禹禹时时代代）），，我我国国已已有有利利用用“ 酶酶 ”酿酿酒酒的记载§一一百百余余年年前前，，Pasteur认认为为发发酵酵是是酵酵母母细细胞胞生生命命活活动动的的结果§1877年，威廉年，威廉.屈内（屈内（Kuhne）首次提出）首次提出enzyme一词§1897年年，，布布赫赫纳纳（（Buchner））兄兄弟弟用用不不含含细细胞胞的的酵酵母母提提取取液液进进行行发发酵酵，，说说明明了了发发酵酵与与细细胞胞无无关关，，而而是是由由细细胞胞外的物质引起的外的物质引起的§1913年年Michaelis和和Menten提提出出酶酶促促动动力力学学原原理理——米氏方程米氏方程§1926年，年，Sumner首次从刀豆中提纯出脲酶结晶首次从刀豆中提纯出脲酶结晶9/17/20244一、酶的化学本质和组成一、酶的化学本质和组成（一）酶的化学本质（一）酶的化学本质1 1、酶是蛋白质、酶是蛋白质19261926年年SumnerSumner第一次从刀豆种子中提取了脲酶第一次从刀豆种子中提取了脲酶结晶，证明其具有蛋白质性质。

结晶，证明其具有蛋白质性质3030年代，年代，NorthropNorthrop又分离出结晶的胃蛋白酶、又分离出结晶的胃蛋白酶、胰蛋白酶及胰凝乳蛋白酶，证明酶的化学本质胰蛋白酶及胰凝乳蛋白酶，证明酶的化学本质是蛋白质是蛋白质第一节第一节  酶的基本特征酶的基本特征9/17/20245§2、酶是蛋白质的证据：、酶是蛋白质的证据： §（（1 1）酶经酸碱水解后的最终产物是氨基酸；元）酶经酸碱水解后的最终产物是氨基酸；元素分析，与蛋白质的元素含量相似，可以用氨基素分析，与蛋白质的元素含量相似，可以用氨基酸人工合成，酸人工合成，19691969年人工合成了牛胰核糖核酸酶年人工合成了牛胰核糖核酸酶§（（2 2）与蛋白质的分子量相似，结构相似，具有）与蛋白质的分子量相似，结构相似，具有一、二、三、四级结构一、二、三、四级结构§（（3 3）凡使蛋白质变性的因素也可使酶变性失活；）凡使蛋白质变性的因素也可使酶变性失活；酶能被蛋白酶水解而失活酶能被蛋白酶水解而失活§（（4 4）酶具有蛋白质的特性，如：两性解离、胶）酶具有蛋白质的特性，如：两性解离、胶体性质、加热使酶变性、颜色反应等；不能通过体性质、加热使酶变性、颜色反应等；不能通过半透膜。

半透膜9/17/20246§但也发现：但也发现：§19821982年年，，CechCech首首次次发发现现RNARNA也也具具有有酶酶的的催催化化活性，提出核酶活性，提出核酶(ribozyme)(ribozyme)的概念§19951995年年，，Jack Jack W.SzostakW.Szostak（（绍绍斯斯塔塔克克））研研究究室室首首先先报报道道了了具具有有DNADNA连连接接酶酶活活性性DNADNA片片段，称为脱氧核酶段，称为脱氧核酶(deoxyribozyme)(deoxyribozyme)§大多数酶的化学本质是由蛋白质组成的大多数酶的化学本质是由蛋白质组成的§Ribozyme的化学本质是的化学本质是RNA9/17/20247§核酶的发现，改变了有关酶核酶的发现，改变了有关酶是蛋白质是蛋白质的概的概念，即：念，即：§“酶是具有催化功能的生物大分子（蛋白质酶是具有催化功能的生物大分子（蛋白质或或RNA））”§ 酶分两大类：酶分两大类：§ 主要由蛋白质组成主要由蛋白质组成——蛋白类酶（蛋白类酶（P酶）酶）§ 少数由核糖核酸组成少数由核糖核酸组成——核酸类酶（核酸类酶（R酶）酶）9/17/20248（二）酶的组成（二）酶的组成§单纯酶类单纯酶类(simple enzyme)：：仅由蛋白质组成仅由蛋白质组成§脲酶、溶菌酶、淀粉酶、脂肪酶、核糖核酸酶等脲酶、溶菌酶、淀粉酶、脂肪酶、核糖核酸酶等§结合酶类结合酶类（（conjugated enzyme):§全酶全酶 = 酶蛋白酶蛋白+ 辅助因子（辅酶、辅基）辅助因子（辅酶、辅基）§超超氧氧化化物物歧歧化化酶酶Cu2+、、Zn2+））、、乳乳酸酸脱脱氢氢酶酶（（NAD+））§酶蛋白决定酶专一性，辅助因子决定酶促反应的类型。

酶蛋白决定酶专一性，辅助因子决定酶促反应的类型9/17/20249    酶的辅助因子酶的辅助因子§主要有金属离子和有机化合物主要有金属离子和有机化合物§有有机机化化合合物物：：NAD，，NADP，，FAD，，生生物物素素，，卟啉等卟啉等§金金属属离离子子：：Fe2+、、Fe3+ 、、 Zn2+、、 Cu+、、Cu2+、、 Mn2+、、、、Mn3+、、Mg2+  、、K+、、  Na+  、、Mo6+  、、Co2+等§辅辅酶酶(coenzyme)：：与与酶酶蛋蛋白白以以非非共共价价键键结结合合，，较松，可透析除去较松，可透析除去§辅辅基基(prosthetic group)：：与与酶酶蛋蛋白白以以共共价价键键结结合，较紧，透析不能除去合，较紧，透析不能除去9/17/2024109/17/2024119/17/202412§（三）（三） 同工酶同工酶§在同一个生物体内，能催化相同的化学反应，但在在同一个生物体内，能催化相同的化学反应，但在酶的分子结构、理化性质和生化特性（如酶的分子结构、理化性质和生化特性（如KmKm值、电值、电泳行为等）存在明显差异的一组酶称为同工酶泳行为等）存在明显差异的一组酶称为同工酶（（isoenzymeisoenzyme）。

§例例如如：：哺哺乳乳动动物物的的乳乳酸酸脱脱氢氢酶酶（（LDH，，催催化化乳乳酸酸脱脱氢生成丙酮酸），有氢生成丙酮酸），有5 5种形式：种形式： 分子形式：分子形式：LDHl，，LDH2，，LDH3，，LDH4，，LDH5；；     亚基组成：亚基组成：H4，，H3M，，H2M2，，HM3，，M4§乳酸脱氢酶同工酶分子都是四聚体，但其亚基组成乳酸脱氢酶同工酶分子都是四聚体，但其亚基组成不同不同组织含量不同，用于疾病诊断不同组织含量不同，用于疾病诊断9/17/202413  [临床意义临床意义]    1．．LDH1和和LDH2升高：见于急性心肌梗塞升高：见于急性心肌梗塞(LDH1／／LDH2>1)、、病毒性心肌炎、风湿性心肌炎和克山病病毒性心肌炎、风湿性心肌炎和克山病    2．．LDH5和和LDH4升高：升高：    (1)急性肝炎：急性肝炎：LDH5明显升高，明显升高，LDH4轻度增高；轻度增高；    (2)急性肝萎缩：急性肝萎缩：LDH5和和LDH4都明显升高；都明显升高；    (3)慢性肝炎、肝硬化：慢性肝炎、肝硬化：LDH5轻度升高；轻度升高；    (4)骨骼肌急性损伤、皮肌炎：骨骼肌急性损伤、皮肌炎：LDH5和和LDH4都升高；都升高；    (5)前列腺癌：前列腺癌：LDH5升高，升高，LDH5／／LDH1>1。

    3．．LDH的五种同工酶都升高：见于胃癌、结肠癌和胰腺癌的五种同工酶都升高：见于胃癌、结肠癌和胰腺癌9/17/202414（四）核酶（四）核酶§核酶的发现，核酶的发现，19821982年，年，R.CechR.Cech（切赫河）等人发（切赫河）等人发现四膜虫细胞的现四膜虫细胞的26s rRNA26s rRNA前体具有自我剪接功能，前体具有自我剪接功能，将这种将这种具有催化活性的天然具有催化活性的天然RNA称为核酶称为核酶—Ribozyme§19831983年，年， Altman Altman等人发现核糖核酸酶等人发现核糖核酸酶P P的的RNARNA组组分具有分具有加工加工tRNAtRNA前体的催化功能前体的催化功能而RNase PRNase P中中的蛋白组分没有催化功能，只是起稳定构象的作的蛋白组分没有催化功能，只是起稳定构象的作用§核酶的发现，改变了有关酶核酶的发现，改变了有关酶是蛋白质是蛋白质的概念，的概念，CechCech和和AltmanAltman获得获得19891989年诺贝尔奖年诺贝尔奖9/17/202415§核酶核酶在阻断基因表达和抗病毒方面的应用前景在阻断基因表达和抗病毒方面的应用前景§RibozymeRibozyme能特异性地切割靶能特异性地切割靶RNARNA序列，序列，§核酶药物核酶药物选择性地裂解癌细胞或病毒的选择性地裂解癌细胞或病毒的RNARNA，从，从而阻断它们合成蛋白质。

而阻断它们合成蛋白质§例如针对例如针对HIVHIV病毒病毒RNARNA序列和结构，设计出专门裂序列和结构，设计出专门裂解解HIVHIV病毒的病毒的RNARNA的核酶，而这种核酶对正常细胞的核酶，而这种核酶对正常细胞RKARKA则没有影响则没有影响§核酶药物使用剂量较少，毒性也较小，并且病毒核酶药物使用剂量较少，毒性也较小，并且病毒较难产生耐受性具较难产生耐受性具有广阔的应用前景和极大的有广阔的应用前景和极大的临床实用价值临床实用价值9/17/202416§（五（五 ）模拟酶）模拟酶§模拟酶（模拟酶（model enzyme ）用化学的方法合成具）用化学的方法合成具有催化功能的非蛋白质分子或蛋白质分子，来模有催化功能的非蛋白质分子或蛋白质分子，来模拟酶的结构、特性、作用原理以及酶在生物体内拟酶的结构、特性、作用原理以及酶在生物体内的化学反应过程的化学反应过程§酶是一类有催化活性的蛋白质，具有许多优点酶是一类有催化活性的蛋白质，具有许多优点但酶容易受到多种物理、化学因素的影响而失活，但酶容易受到多种物理、化学因素的影响而失活，所以不能用酶广泛取代工业催化剂所以不能用酶广泛取代工业催化剂§研究模拟酶是为了解决酶的以上缺点，是一个新研究模拟酶是为了解决酶的以上缺点，是一个新的研究领域，是仿生高分子的一个重要的内容。

的研究领域，是仿生高分子的一个重要的内容§有以下几方面：模拟酶的金属辅基、模拟酶的活有以下几方面：模拟酶的金属辅基、模拟酶的活性功能基、模拟酶的高分子作用方式、模拟酶与性功能基、模拟酶的高分子作用方式、模拟酶与底物的作用、模拟酶的性状等底物的作用、模拟酶的性状等9/17/202417§（六）抗体酶（六）抗体酶 abzyme§抗体酶是一种人工酶，本质上是一种具有催化能力的抗体抗体酶是一种人工酶，本质上是一种具有催化能力的抗体而单纯的抗体没有催化能力而单纯的抗体没有催化能力§通过改变抗体中与抗原结合的微环境，并在适当的部位引通过改变抗体中与抗原结合的微环境，并在适当的部位引入相应的催化基团，所产生的具有催化活性的抗体入相应的催化基团，所产生的具有催化活性的抗体§获得抗体酶的途径：获得抗体酶的途径：①①采用过渡态的底物类似物诱导；采用过渡态的底物类似物诱导；②②在现有的抗体基础上，通过化学修饰或通过蛋白质工在现有的抗体基础上，通过化学修饰或通过蛋白质工程向其配体结合部位导入催化基团程向其配体结合部位导入催化基团③③拷贝法§抗体酶的研究，为人们提供了一条合理途径去设计适合于抗体酶的研究，为人们提供了一条合理途径去设计适合于市场需要的蛋白质，即人为地设计制作酶，设计针对性强、市场需要的蛋白质，即人为地设计制作酶，设计针对性强、药效高的药物。

药效高的药物 9/17/202418二、二、酶酶催化作用的特点催化作用的特点问题一：问题一：化学催化剂具有哪些特点？化学催化剂具有哪些特点？9/17/202419§酶与非生物催化剂相比的几点共性：酶与非生物催化剂相比的几点共性：§①①参与反应，反应前后自身组成不变；参与反应，反应前后自身组成不变；§②②能提高化学反应速率，但不改变化学反能提高化学反应速率，但不改变化学反应平衡点；应平衡点；§③③通过降低反应活化能，加快反应速度；通过降低反应活化能，加快反应速度；§④④只能催化热力学允许的反应只能催化热力学允许的反应9/17/202420酶催化作用的特点：酶催化作用的特点：n（（1）） 极高的催化效率；极高的催化效率；n（（2）） 极高的催化极高的催化专一性；一性；n（（3）） 可调节性可调节性             酶活性、酶量；酶活性、酶量；n（（4）） 反应条件温和反应条件温和             常温、常压，中性常温、常压，中性pH环境9/17/202421（一）酶催化作用的（一）酶催化作用的高高效性效性1、催化效率、催化效率§酶酶催催化化反反应应速速度度与与加加普普通通催催化化剂剂相相比比可可提提高高106～～1012倍，是相应的无催化反应的倍，是相应的无催化反应的108 ～～ 1020倍。

倍§例例如如: 1mol马马肝肝过过氧氧化化氢氢酶酶在在一一定定条条件件下下可可催催化化5×106摩摩尔尔过过氧氧化化氢氢分分解解，，在在同同样样条条件件下下1mol铁铁只只能能催催化化6×10－－4摩摩尔尔过过氧氧化化氢氢分分解解因因此此，，这这个个酶酶的的催催化化效效率率是是铁铁的的1010倍倍也也就就是是说说，，用用过过氧氧化化氢氢酶酶在在1秒秒内内催催化化的的反反应应，，同同样样数数量量的的铁铁需需要要300年才能反应完年才能反应完9/17/202422酶促反应的本质酶促反应的本质降低反应活化能降低反应活化能例如：例如：H2O2的分解，的分解，当没有催化剂时活化当没有催化剂时活化能为能为75.24kJ/mol；；用钯作催化剂时活化用钯作催化剂时活化能为能为48.9kJ/mol；；而用过氧化氢酶作催而用过氧化氢酶作催化剂时，活化能下降化剂时，活化能下降为为8.36kJ/mol以下2、活化能与过渡态、活化能与过渡态9/17/202423§酶催化的反应称为酶催化的反应称为酶促反应酶促反应§酶酶首先与首先与底物底物（反应物）结合，生成不稳（反应物）结合，生成不稳定的中间产物定的中间产物ES （（A）；然后分解为反应）；然后分解为反应产物产物而释放出酶。

而释放出酶9/17/202424（二）（二）  酶催化作用的专一性酶催化作用的专一性n1、概念及特点、概念及特点n酶酶只只催催化化某某一一类类底底物物发发生生特特定定的的反反应应，，产产生生一一定定的产物，这种特性称为酶的专一性的产物，这种特性称为酶的专一性n酶都有极高的专一性，几乎没有副反应发生酶都有极高的专一性，几乎没有副反应发生n1））绝绝对对专专一一性性：：有有些些酶酶只只作作用用于于一一种种底底物物，，催催化一个反应，化一个反应， 而不作用于任何其它物质而不作用于任何其它物质n如如：：脲脲酶酶只只能能催催化化尿尿素素的的分分解解，，对对甲甲基基尿尿素素无无作作用n再如：琥珀酸脱氢酶底物：琥珀酸再如：琥珀酸脱氢酶底物：琥珀酸9/17/2024252）相对专一性：）相对专一性：这类酶对结构相近的一类底物都有作用这类酶对结构相近的一类底物都有作用包括键专一性和基团专一性包括键专一性和基团专一性1）键专一性）键专一性如酯酶能水解不同脂肪酸形成的酯键如酯酶能水解不同脂肪酸形成的酯键9/17/202426§（（2）族专一性）族专一性§不但要求底物具有一定化学键，而且对此化学键不但要求底物具有一定化学键，而且对此化学键两端连接的两个原子基团亦有一定的要求两端连接的两个原子基团亦有一定的要求§如：如：a -葡萄糖苷酶，要求底物必须是葡萄糖苷酶，要求底物必须是a-糖苷键形糖苷键形成的糖苷。

麦芽糖、蔗糖成的糖苷麦芽糖、蔗糖9/17/202427§3）） 立体异构专一性立体异构专一性§概念：酶除了对底物分子的化学结构有要求外，概念：酶除了对底物分子的化学结构有要求外，对其立体异构也有一定的要求对其立体异构也有一定的要求§类别：旋光异构专一性和几何异构专一性类别：旋光异构专一性和几何异构专一性§（（1）旋光异构专一性）旋光异构专一性§酶只作用于旋光异构体的一种如酶只作用于旋光异构体的一种如L-精氨酸酶只精氨酸酶只对对L-精氨酸起分解作用，而对精氨酸起分解作用，而对D -精氨酸则无作用精氨酸则无作用9/17/202428§（（2）几何异构专一性）几何异构专一性§当底物具有几何异构体时，酶只作用其中的一种当底物具有几何异构体时，酶只作用其中的一种例如，琥珀酸脱氢酶只能催化琥珀酸生成延胡索例如，琥珀酸脱氢酶只能催化琥珀酸生成延胡索酸（反丁烯二酸），而不促成顺丁烯二酸酸（反丁烯二酸），而不促成顺丁烯二酸酶催化作用专一性具有非常重要的意义酶催化作用专一性具有非常重要的意义9/17/2024292 2、酶作用专一性假说、酶作用专一性假说------酶与底物的结合酶与底物的结合（（1 1））锁钥模型锁钥模型(lock-key hypothesis)(lock-key hypothesis)§   Fisher       1894§认认为为：：底底物物分分子子或或其其一一部部分分像像钥钥匙匙一一样样，，专专一一地地插插入入酶酶活活性性中中心心，，通通过过多多个个结结合合位位点点的的结合，形成酶结合，形成酶—底物复合物。

底物复合物§酶酶活活性性中中心心的的催催化化基基团团正正好好对对准准底底物物的的有有关关敏感键，进行催化反应敏感键，进行催化反应9/17/2024309/17/202431§锁钥模型将酶分子结构看成是互补的、锁钥模型将酶分子结构看成是互补的、刚性的，较好地解释了立体异构专一刚性的，较好地解释了立体异构专一性；性；§但未能解释可逆反应，但未能解释可逆反应，即许多酶可以即许多酶可以同时催化正、负反应，锁钥模型无法同时催化正、负反应，锁钥模型无法解释当酶与底物结合后，再与产物结解释当酶与底物结合后，再与产物结合的事实合的事实9/17/202432（（ 2）） 诱诱 导导 楔楔 合合 模模 型型 （（ induced-fit hypothesis））            §Koshland Koshland ，， 1958 1958§认认为为：：酶酶活活性性部部位位的的形形状状与与底底物物的的形形状状并并非非完完全全互互补补，，当当酶酶分分子子与与底底物物分分子子接接近近时时，，酶酶蛋蛋白白质质受受底底物物分分子子诱诱导导，，构构象象发发生生有有利利于于与与底底物物结结合合的的变变化化，，酶酶与与底底物物在在此此基基础础上上互互补补楔合，进行反应。

楔合，进行反应§认为酶具有一定的柔性认为酶具有一定的柔性9/17/2024339/17/202434三、三、  酶活力测定酶活力测定§（一）（一） 酶活力的概念酶活力的概念§1 1、酶活力、酶活力（（enzyme activityenzyme activity）） ：酶催化：酶催化底物发生化学反应的能力，也称底物发生化学反应的能力，也称酶活性酶活性§测定酶活力，实际上就是测定酶促反应进测定酶活力，实际上就是测定酶促反应进行的速度行的速度§酶促反应速度越快，酶活力就越大；反之，酶促反应速度越快，酶活力就越大；反之，速度越慢，酶活力就越小速度越慢，酶活力就越小 9/17/202435酶促反应的酶促反应的初速度初速度: 底物开始反应之后，很短一段底物开始反应之后，很短一段时间内的反应速度反应时间一般采用时间内的反应速度反应时间一般采用5-10min     引引起起酶酶促促反反应应速速度度增增加加或或下下降降的的原原因因很很多多，，如如：：底底物物浓浓度度下下降降、、产产物物对对酶酶的的抑抑制制、、由由于于产产物物浓浓度度增增加加而而加加速速了了逆逆反反应应、、酶酶变变性性等等因因此此，，为为了了排排除除上上述述干干扰扰，，酶酶活活力力应应该该用用酶酶促促反反应应的的初初速速度来表示。

度来表示9/17/2024362、酶活力单位、酶活力单位§（（1）国际单位）国际单位§国际生物化学协会酶学委员会对国际生物化学协会酶学委员会对酶活力单位酶活力单位作了作了下列规定：在下列规定：在25℃℃、最适、最适pH、饱和底物浓度的反、饱和底物浓度的反应条件下，应条件下，1min内将内将1微摩尔微摩尔(μmol)的底物转化的底物转化为产物所需要的酶量，定为一个国际单位，为产物所需要的酶量，定为一个国际单位，    （（1U＝＝1μmol／／min ） §如果底物分子有一个以上可被作用的化学键，则如果底物分子有一个以上可被作用的化学键，则一个酶活力单位，便是一个酶活力单位，便是 1min 使使 1μmol 有关基团有关基团转化所需要的酶量转化所需要的酶量9/17/202437§（（2））Kat§为了使酶活力单位与国际单位制中的反应速度为了使酶活力单位与国际单位制中的反应速度（（mol /s ）相一致，）相一致，1972 年国际酶学委员会正年国际酶学委员会正式推荐用式推荐用 Kat（（Katal，催量）作为酶活力单位催量）作为酶活力单位§ 规定为：规定为：在最适条件下，每秒钟内能使在最适条件下，每秒钟内能使 1mol 底底物转化成产物所需要的酶量，定为一个物转化成产物所需要的酶量，定为一个Kat  单位单位（（1Kat ＝＝ 1mo1／／s）。

§Kat 与国际单位与国际单位 (IU ) 的互算关系如下：的互算关系如下：§           1 Kat ＝＝ 6×107  U§           1 U ＝＝ 16.67×10-9 Kat ＝＝16.67 nKat9/17/202438§（（3 3）习惯酶活力单位）习惯酶活力单位§在实际使用中，比较方便、直观，规定的酶活力单在实际使用中，比较方便、直观，规定的酶活力单位不同酶有各自的规定，如：位不同酶有各自的规定，如：§①α-①α-淀粉酶活力单位：每小时分解淀粉酶活力单位：每小时分解1g1g可溶性淀粉可溶性淀粉的酶量为一个酶单位的酶量为一个酶单位§②②糖化酶活力单位：在规定条件下，每小时转化可糖化酶活力单位：在规定条件下，每小时转化可溶性淀粉产生溶性淀粉产生1mg1mg还原糖（以葡萄糖计）所需的酶还原糖（以葡萄糖计）所需的酶量为一个酶单位量为一个酶单位§③③蛋白酶：规定条件下，每分钟分解底物酪蛋白产蛋白酶：规定条件下，每分钟分解底物酪蛋白产生生1μg1μg酪氨酸所需的酶量酪氨酸所需的酶量§④DNA④DNA限制性内切酶：推荐反应条件下，一小时内限制性内切酶：推荐反应条件下，一小时内可完全消化可完全消化1μg1μg纯化的纯化的DNADNA所需的酶量。

所需的酶量9/17/202439酶的比活力酶的比活力•每毫克酶蛋白（酶制剂）所含的酶活力单位数称每毫克酶蛋白（酶制剂）所含的酶活力单位数称为为酶的比活力酶的比活力，用，用 U U／／mg mg 蛋白表示蛋白表示§酶的比活力酶的比活力是酶制剂的一个是酶制剂的一个纯度指标纯度指标对同一种对同一种酶来说，比活力愈高，表明酶纯度愈高酶来说，比活力愈高，表明酶纯度愈高9/17/202440§酶活力的测定方法：酶活力的测定方法： 　　　　§分光光度法、荧光分光光度法分光光度法、荧光分光光度法 、同位素标、同位素标记法、电化学法、紫外可见分光光度法、记法、电化学法、紫外可见分光光度法、 　　　　酶偶联法酶偶联法 等等§主要是测反应初速度主要是测反应初速度§反应时间一般采用反应时间一般采用5-10min§只要测定方法足够灵敏准确，原则上，反只要测定方法足够灵敏准确，原则上，反应时间愈短愈好应时间愈短愈好二）酶活力的测定方法（二）酶活力的测定方法9/17/202441四、酶的分离和纯化四、酶的分离和纯化§酶在生物细胞中的分布，分两类酶在生物细胞中的分布，分两类§（（1）胞内酶）胞内酶：在细胞内产生，并在细胞内：在细胞内产生，并在细胞内起催化作用。

起催化作用§疾病诊断指标疾病诊断指标§（（2）胞外酶）胞外酶：在细胞内产生后分泌到细胞：在细胞内产生后分泌到细胞外发挥作用大都是水解酶，如胃蛋白酶、外发挥作用大都是水解酶，如胃蛋白酶、胰蛋白酶、溶菌酶胰蛋白酶、溶菌酶9/17/202442§酶分离纯化的原则：酶分离纯化的原则：§在在整整个个分分离离纯纯化化过过程程中中要要始始终终保保持持酶酶的的活活性§防止变性失活！防止变性失活！§低温、快速低温、快速§酶酶活活性性的的测测定定应应始始终终贯贯穿穿于于整整个个分分离离纯纯化化过过程程中中，，以以便便于于监监测测酶酶活活性性的的变变化化、、掌掌握握酶酶的的纯纯化化程程度度，，选选择择和和确确定定酶酶的的分分离离纯纯化化方法9/17/202443酶的提取、分离纯化技术路线酶的提取、分离纯化技术路线细胞破碎细胞破碎酶提取酶提取酶分离纯化酶分离纯化酶浓缩酶浓缩酶贮存酶贮存动物、植物或微生物细胞动物、植物或微生物细胞发酵液发酵液离心分离，过滤分离，沉淀分离心分离，过滤分离，沉淀分离，层析分离，电泳分离，萃离，层析分离，电泳分离，萃取分离，结晶分离等取分离，结晶分离等9/17/202444§（一）材料选择和预处理（一）材料选择和预处理§酶的分离纯化在材料选择、细胞破碎、粗酶的分离纯化在材料选择、细胞破碎、粗制品的获得以及分离纯化方面与蛋白质十制品的获得以及分离纯化方面与蛋白质十分相似。

分相似9/17/202445（二）细胞破碎（二）细胞破碎许多酶存在于细胞内许多酶存在于细胞内为了提取这些胞内酶，为了提取这些胞内酶，首先需要对细胞进行破首先需要对细胞进行破碎处理1）机械破碎）机械破碎2）物理破碎）物理破碎3）化学破碎）化学破碎4）酶解破碎）酶解破碎JY92-II D超声波超声波细细胞粉碎机胞粉碎机细细胞胞破破碎碎珠珠高高压压细细胞胞破破碎碎机机DY89-I型型 电动电动玻璃匀玻璃匀浆浆机机9/17/202446机械破碎机械破碎捣碎法捣碎法研磨法研磨法匀浆法匀浆法 物理破碎物理破碎温度差破碎法温度差破碎法压力差破碎法压力差破碎法超声波破碎法超声波破碎法 化学破碎化学破碎有机溶剂：有机溶剂：甲苯、丙酮甲苯、丙酮丁醇、氯仿丁醇、氯仿表面活性剂：表面活性剂：Triton、、Tween酶促破碎酶促破碎自溶法自溶法外加酶制剂法外加酶制剂法通过机械运动产生的剪切通过机械运动产生的剪切力，使组织、细胞破碎力，使组织、细胞破碎通过各种物理因素的作用，通过各种物理因素的作用，使组织、细胞的外层结构破使组织、细胞的外层结构破坏，而使细胞破碎坏，而使细胞破碎通过各种化学试剂对细胞通过各种化学试剂对细胞膜的作用，而使细胞破碎膜的作用，而使细胞破碎通过细胞本身的酶系或外通过细胞本身的酶系或外加酶制剂的催化作用，使加酶制剂的催化作用，使细胞外层结构受到破坏，细胞外层结构受到破坏，而达到细胞破碎而达到细胞破碎细胞破碎方法及其原理胞破碎方法及其原理本章目录9/17/202447§酶的提取是指在一定的条件下，用适当的溶剂或溶液处理含酶原酶的提取是指在一定的条件下，用适当的溶剂或溶液处理含酶原料，使酶充分溶解到溶剂或溶液中的过程。

也称为料，使酶充分溶解到溶剂或溶液中的过程也称为酶的抽提酶的抽提§酶提取时首先应根据酶提取时首先应根据酶的结构和溶解性质，选择适当的溶剂酶的结构和溶解性质，选择适当的溶剂§1 1、水提取法：、水提取法：酶都能溶解于水，通常可用水或稀酸、稀碱、稀酶都能溶解于水，通常可用水或稀酸、稀碱、稀盐溶液等进行提取，盐溶液等进行提取，§2 2、有机溶剂提取法：、有机溶剂提取法：有些酶与脂质结合或含有较多的非极性有些酶与脂质结合或含有较多的非极性基团，则可用有机溶剂提取基团，则可用有机溶剂提取 •提高温度，降低溶液粘度、增加扩散面积、增大浓度差等都有利提高温度，降低溶液粘度、增加扩散面积、增大浓度差等都有利于提高酶分子的扩散速度，从而增大提取效果于提高酶分子的扩散速度，从而增大提取效果•为了提高酶的提取率并防止酶的变性失活，在提取过程中还要注为了提高酶的提取率并防止酶的变性失活，在提取过程中还要注意控制好意控制好温度、温度、pH值值等提取条件等提取条件三）酶的提取（三）酶的提取9/17/202448§（四）分离纯化（四）分离纯化§盐析法、等电点沉淀法、色谱法均可用于盐析法、等电点沉淀法、色谱法均可用于酶的分离纯化，特别是亲和层析法在酶的酶的分离纯化，特别是亲和层析法在酶的分离纯化过程中占有重要地位。

分离纯化过程中占有重要地位9/17/202449§（五）酶的保存（五）酶的保存§（（1）干燥：）干燥：干燥器（加干燥剂）干燥器（加干燥剂）§（（2）低温：）低温：0～～4℃℃冰箱、低温冰箱冰箱、低温冰箱-25～～-50℃℃、液氮、液氮-196℃℃§（（3）防腐剂和稳定剂）防腐剂和稳定剂§防腐剂：甲苯、氯仿、苯甲酸、苯甲酸钠、防腐剂：甲苯、氯仿、苯甲酸、苯甲酸钠、山梨酸、山梨酸钾、丙酸钙山梨酸、山梨酸钾、丙酸钙§稳定剂：稳定剂：硫酸铵、甘油、蔗糖或酶的底物硫酸铵、甘油、蔗糖或酶的底物辅基等辅基等9/17/202450第二节第二节 酶的命名与分类酶的命名与分类§目前已发现目前已发现4000种酶§一、酶的命名一、酶的命名§1、习惯命名法、习惯命名法§（（1）底物名称，）底物名称， 脲酶、淀粉酶、蛋白酶脲酶、淀粉酶、蛋白酶§（（2）反应性质，）反应性质， 脱氢酶、加氧酶、转氨酶脱氢酶、加氧酶、转氨酶§（（3）两者结合，）两者结合， 琥珀酸脱氢酶、谷丙转氨酶琥珀酸脱氢酶、谷丙转氨酶§（（4）酶的来源，）酶的来源， 胃蛋白酶、木瓜蛋白酶胃蛋白酶、木瓜蛋白酶§  混乱混乱9/17/202451§2.国际系统命名法国际系统命名法§基本原则：明确标明酶的底物及催化反应基本原则：明确标明酶的底物及催化反应的性质（底物为水时可略去不写）。

的性质（底物为水时可略去不写）底物底物1：底物：底物2 反应类型反应类型§ 如：琥珀酸：如：琥珀酸：FAD氧化还原酶氧化还原酶9/17/2024523、、 国际系统分类法及编号（国际系统分类法及编号（EC编号）编号）（（1）按反应性质分六大类，用）按反应性质分六大类，用1、、2、、3、、4、、5、、6表示2））根根据据底底物物中中被被作作用用的的基基团团或或键键的的特特点点，，将将每每一一大大类分为若干个亚类，编号用类分为若干个亚类，编号用1、、2、、3 等3））每每个个亚亚类类又又可可分分为为若若干干个个亚亚一一亚亚类类，，用用编编号号1、、2、、3等表示§每一个酶的编号由每一个酶的编号由4个数字组成，中间以个数字组成，中间以“·”隔开§第一个数字表示大类，第二个数字表示亚类，第三个第一个数字表示大类，第二个数字表示亚类，第三个表示亚表示亚-亚类，第四个数字表示在亚亚类，第四个数字表示在亚-亚中的编号亚中的编号§可以上网（可以上网（www.expasy.org/enzyme/）查到酶的系）查到酶的系统名称和统名称和EC编号9/17/202453•例如：例如：•乙醇脱氢酶乙醇脱氢酶EC1.1.1.1 ，，•乳酸脱氢酶乳酸脱氢酶EC1.1.1.27 ，， •苹果酸脱氢酶苹果酸脱氢酶EC1.1.1.37• •第一个数字表示大类：第一个数字表示大类：  氧化还原氧化还原•第二个数字表示反应基团：醇基第二个数字表示反应基团：醇基•第三个数字表示电子受体：第三个数字表示电子受体：NAD+或或NADP+•第四个数字表示此酶底物：乙醇，乳酸，苹第四个数字表示此酶底物：乙醇，乳酸，苹果酸。

果酸 9/17/202454（一）根据（一）根据酶酶蛋白蛋白结构特点分构特点分类可分可分为：：单体酶、寡聚酶、多酶复合体单体酶、寡聚酶、多酶复合体（（1 1））单体酶单体酶由一条多肽链组成的酶分子，通常为水解酶由一条多肽链组成的酶分子，通常为水解酶相对分子量相对分子量1.31.3×104～～3.53.5×104如：溶菌酶、羧肽酶等如：溶菌酶、羧肽酶等 牛胰牛胰RNase 124aa RNase 124aa 单链单链 鸡卵清溶菌酶鸡卵清溶菌酶 129aa 129aa 单链单链二、酶的分类与常见酶实例二、酶的分类与常见酶实例9/17/2024559/17/202456（（2））   寡聚酶寡聚酶§含多条肽链、多个亚基相对分子量含多条肽链、多个亚基相对分子量＞＞3.5×104 §①①含相同亚基的寡聚酶：含相同亚基的寡聚酶：§苹果脱胱氢酶（鼠肝），苹果脱胱氢酶（鼠肝），2个相同的亚基个相同的亚基§②②含不同亚基的寡聚酶：含不同亚基的寡聚酶：§琥珀酸脱氢酶（牛心），琥珀酸脱氢酶（牛心），α、、β2个亚基个亚基§寡寡聚聚酶酶中中亚亚基基的的聚聚合合，，有有的的与与酶酶的的专专一一性性有有关关，，有有的的与与酶酶活活性性中中心心形形成成有有关关，，有有的的与与酶酶的的调调节节性性能能有有关。

关§大多数寡聚酶是胞内酶，而胞外酶一般是单体酶大多数寡聚酶是胞内酶，而胞外酶一般是单体酶9/17/2024579/17/202458（（3）） 多酶复合体（多酶体系）多酶复合体（多酶体系）§由由两两个个或或两两个个以以上上的的酶酶，，相相互互组组织织而而成成，，其其中中每每一一个个酶酶催催化化一一个个反反应应，，所所有有反反应应依依次次进进行行，，构构成成一一个个代代谢谢途途径径或或代代谢途径的一部分谢途径的一部分§例如：大肠杆菌丙酮酸脱氢酶复合体由三种酶组成例如：大肠杆菌丙酮酸脱氢酶复合体由三种酶组成§①①丙酮酸脱氢酶（丙酮酸脱氢酶（E1）） ，，  以二聚体存在以二聚体存在    2×9600§②②硫辛酸转乙酰基酶（硫辛酸转乙酰基酶（E2））  70000§③③二氢硫辛酸脱氢酶（二氢硫辛酸脱氢酶（E3）） ，， 以二聚体存在以二聚体存在    2×56000 §             12个个E1 二聚体二聚体  24×96000§             24个个E2 单体单体    24×70000§             6个个E3 二聚体二聚体   12×56000   §总分子量：总分子量：560万万9/17/202459第二节第二节 酶的分类和命名酶的分类和命名（二）按照催化反应的类型分类（二）按照催化反应的类型分类国际酶学委员会制定的国际酶学委员会制定的““国际系统分类法国际系统分类法””将酶分为将酶分为六大类六大类: :1.1.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如，乳酸脱氢酶催化乳酸的脱氢反应如，乳酸脱氢酶催化乳酸的脱氢反应9/17/2024602.转移酶：转移酶：催化基团转移反应，即将一个底物分催化基团转移反应，即将一个底物分子上的基团转移到另一个底物的分子上子上的基团转移到另一个底物的分子上例如，谷丙转氨酶催化的氨基转移反应：例如，谷丙转氨酶催化的氨基转移反应：9/17/202461§3.水解酶：水解酶：催化底物的加水分解反应催化底物的加水分解反应§包括淀粉酶、蛋白酶、核酸酶及脂酶等包括淀粉酶、蛋白酶、核酸酶及脂酶等例如，脂肪酶催化的脂的水解反应：例如，脂肪酶催化的脂的水解反应：9/17/202462§4.裂解酶（裂合酶）：裂解酶（裂合酶）：催化从底物上移去某些催化从底物上移去某些基团而形成双键的（非水解性）反应或其逆反基团而形成双键的（非水解性）反应或其逆反应的酶§主要包括醛缩酶、水化酶及脱氨酶等主要包括醛缩酶、水化酶及脱氨酶等 例如：例如：醛缩酶裂解醛缩酶裂解 1, 6-二磷酸果糖，生成磷酸二羟丙酮和二磷酸果糖，生成磷酸二羟丙酮和3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛9/17/202463§5.异构酶：异构酶：催化同分异构体的相互转变，催化同分异构体的相互转变，即底物分子内基团或原子的重排过程即底物分子内基团或原子的重排过程的酶。

的酶§例如，例如，6-磷酸葡萄糖异构酶催化的反应磷酸葡萄糖异构酶催化的反应9/17/202464§6.合成酶：合成酶：又称为连接酶，能够催化又称为连接酶，能够催化C-C、、C-O、、C-N 以及以及C-S 键的形成反应这类键的形成反应这类反应必须与反应必须与ATP分解反应相互偶联分解反应相互偶联   A + B + ATP + H-O-H ===AB + ADP +PiA + B + ATP + H-O-H ===AB + ADP +Pi §例如，丙酮酸羧化酶催化的反应例如，丙酮酸羧化酶催化的反应 丙酮酸丙酮酸 + + COCO2 2  草酰乙酸草酰乙酸9/17/2024659/17/202466一、一、  酶的活性部位酶的活性部位§（一）酶的活性中心（一）酶的活性中心§酶酶分分子子量量很很大大，，直直接接与与底底物物接接触触和和起起催催化化作作用用的的只只是很小部分，占酶总体积的是很小部分，占酶总体积的1%～～2%§酶酶活活性性中中心心：：酶酶分分子子中中结结合合底底物物并并起起催催化化作作用用的的部部位§包括底物包括底物结合部位、催化部位结合部位、催化部位。

§活活性性中中心心出出现现频频率率最最高高的的氨氨基基酸酸残残基基：：Ser、、His、、Cys、、Tyr（酪）、（酪）、Asp、、Glu、、Lys 第三节第三节 酶的催化机理酶的催化机理9/17/2024679/17/202468§酶的必需基团与非必需基团酶的必需基团与非必需基团§表现酶催化活力所必需的部分称为表现酶催化活力所必需的部分称为必需基团必需基团必需基团包括活性中心和维持酶分子高级结构所需需基团包括活性中心和维持酶分子高级结构所需的基团§酶分子分为酶分子分为4类残基：类残基：§（（1）接触残基：）接触残基：§（（2）辅助残基：）辅助残基：§（（3）结构残基：）结构残基：§（（4）非贡献残基：）非贡献残基：9/17/202469（（1））接接触触残残基基：：结结合合基基团团，，催催化化基基团团，，负负责责底底物物的的结合与催化结合与催化2））辅辅助助残残基基：：不不与与底底物物接接触触，，辅辅助助酶酶与与底底物物结结合合，，协助接触残基协助接触残基上述两类残基构成酶活性中心上述两类残基构成酶活性中心3））结结构构残残基基：：维维持持酶酶分分子子三三维维构构象象，，与与酶酶活活性性相相关关，，但但不不在在酶酶活活性性中中心心范范围围内内，，属属于于酶酶活活性性中中心心以以外的必需残基外的必需残基上述三类残基统称酶的必需基团上述三类残基统称酶的必需基团（（4））非非贡贡献献残残基基（（非非必必需需基基团团））：：与与酶酶活活性性无无关关，，可可能能对对酶酶的的免免疫疫、、活活性性调调节节、、运运输输、、寿寿命命、、防防止止降降解等方面起作用。

解等方面起作用 9/17/2024709/17/202471接接触触残残基基：：R1、、R2、、R6、、R8、、R9、、R163辅辅助助残残基基：：R3、、R4、、R5、、R164、、R165结结 构构 残残 基基 ：： R10、、R162、、R169非贡献残基：其它非贡献残基：其它9/17/202472§（二）研究酶活性中心的方法（二）研究酶活性中心的方法§酶活性中心的测定酶活性中心的测定§1）切除法）切除法§2）化学修饰法：）化学修饰法：此方法是研究最早，应用此方法是研究最早，应用最广泛的方法原则上讲，酶分子侧链上最广泛的方法原则上讲，酶分子侧链上的各种基团，如羧基、羟基、巯基和咪唑的各种基团，如羧基、羟基、巯基和咪唑基等均可由特定的化学试剂进行共价修饰基等均可由特定的化学试剂进行共价修饰当它被某一化学试剂修饰后，若酶活性显当它被某一化学试剂修饰后，若酶活性显著下降或丧失，则可初步推断该基团为酶著下降或丧失，则可初步推断该基团为酶的必需基团的必需基团 9/17/2024739/17/202474§3））X射线衍射法射线衍射法  采用采用X射线衍射法在射线衍射法在研究酶活性中心空间构象时，通常是将研究酶活性中心空间构象时，通常是将酶与底物类似物或专一性抑制剂形成复酶与底物类似物或专一性抑制剂形成复合物，而后作合物，而后作X－射线衍射分析，从而－射线衍射分析，从而得到有关酶活性中心构象、酶与底物的得到有关酶活性中心构象、酶与底物的接触状况以及催化机理的信息。

接触状况以及催化机理的信息9/17/202475二、二、 影响影响酶酶催化效率的有关因素催化效率的有关因素§（一）底物和（一）底物和酶酶的的邻近效应与定向效应邻近效应与定向效应§变分子间反应为分子内反应变分子间反应为分子内反应§邻邻近近效效应应：：酶酶与与底底物物形形成成中中间间复复合合物物后后使使底底物物之之间间、、酶酶的的催催化化基基团团与与底底物物之之间间相相互互靠靠近近，，提提高高了了反应基团的有效浓度反应基团的有效浓度§定定向向效效应应：：由由于于酶酶的的构构象象作作用用，，底底物物的的反反应应基基团团之间、酶与底物的反应基团之间正确取向的效应之间、酶与底物的反应基团之间正确取向的效应§酶酶把把底底物物分分子子从从溶溶液液中中富富集集出出来来，，使使它它们们固固定定在在活活性性中中心心附附近近，，反反应应基基团团相相互互邻邻近近，，同同时时使使反反应应基基团团的的分分子子轨轨道道以以正正确确方方位位相相互互交交叠叠，，反反应应易易于于发生9/17/2024769/17/202477邻近效应与定向效应对反应速度的影响：邻近效应与定向效应对反应速度的影响：①①使底物浓度在活性中心附近很高使底物浓度在活性中心附近很高 ②②酶对底物分子的电子轨道具有导向作用酶对底物分子的电子轨道具有导向作用 ③③酶使分子间反应转变成分子内反应酶使分子间反应转变成分子内反应④④邻近效应和定向效应对底物起固定作用邻近效应和定向效应对底物起固定作用 9/17/202478（二）（二）底物的形变和诱导契合底物的形变和诱导契合 n酶酶中中某某些些基基团团可可使使底底物物分分子子的的敏敏感感键键中中某某些些基基团团的的电电子子云云密密度变化，产生电子张力，降低了底物的活化能度变化，产生电子张力，降低了底物的活化能①①酶酶从从低低活活性性形形式式转转变变为为高高活活性性形形式式，，利于催化。

利于催化②②底底物物形形变变，，利利于于形成形成ES复合物③③底物构象变化，底物构象变化，过度态结构，大大过度态结构，大大降低活化能降低活化能9/17/202479（三）（三）  酸碱催化酸碱催化•酶酶分分子子的的一一些些功功能能基基团团起起瞬瞬时时质质子子供供体体或或质质子子受受体的作用体的作用•如：如：Asp、、Glu、、His、、Lys、、Ser、、Arg等等•影响酸碱催化反应速度的两个因素影响酸碱催化反应速度的两个因素•（（1））酸酸碱碱强强度度(pK值值））组组氨氨酸酸咪咪唑唑基基的的解解离离常常数数为为6，，在在pH6附附近近给给出出质质子子和和结结合合质质子子能能力力相相同同，，是最活泼的催化基团是最活泼的催化基团•（（2））给给出出质质子子或或结结合合质质子子的的速速度度咪咪唑唑基基最最快快，，半寿期小于半寿期小于10-10秒秒9/17/202480（四）（四） 共价催化共价催化n酶作为亲核基团或亲电基团，与底物形成一酶作为亲核基团或亲电基团，与底物形成一个反应活性很高的共价中间物个反应活性很高的共价中间物ES  n下页表列出能形成共价下页表列出能形成共价ES复合物的某些酶复合物的某些酶§酶亲核基团：酶亲核基团：Ser-OH、、Cys-SH、、His-N：：§底物亲电中心：磷酰基（底物亲电中心：磷酰基（-P=O）、酰基（）、酰基（-C=O）、糖基（）、糖基（Glu-C-OH）9/17/2024819/17/202482（五）（五）  活性中心的微环境效应活性中心的微环境效应n（（1）疏水环境）疏水环境n介电常数低，加强极性基团间的作用。

介电常数低，加强极性基团间的作用n（（2）电荷环境）电荷环境n在酶活性中心附近，往往有一电荷离子，在酶活性中心附近，往往有一电荷离子，可稳定过渡态的离子可稳定过渡态的离子 9/17/202483第四节第四节    酶促反应动力学和影响因素酶促反应动力学和影响因素§酶酶促促反反应应动动力力学学：：研研究究酶酶促促反反应应的的速速度度以及影响酶促反应速度的各种因素以及影响酶促反应速度的各种因素§影响酶促反应速度的因素：影响酶促反应速度的因素：§底底物物浓浓度度、、酶酶浓浓度度、、pH、、温温度度、、激激活活剂剂与抑制剂等与抑制剂等9/17/202484一、酶反应速率一、酶反应速率§反应速率是以单位时间内反反应速率是以单位时间内反应物或生成物浓度的改变来应物或生成物浓度的改变来表示§随着反应的进行，反应物逐随着反应的进行，反应物逐渐消耗，分子碰撞的机会也渐消耗，分子碰撞的机会也逐渐渐小，因此反应速率也逐渐渐小，因此反应速率也随着减慢因为每一瞬间的反随着减慢因为每一瞬间的反应速率都不相同，所以用瞬应速率都不相同，所以用瞬时速率表示反应速率时速率表示反应速率9/17/202485反应分子数和反应级数反应分子数和反应级数§1.1.反应分子数反应分子数§2.2.反应级数反应级数反应分子数是在反应中真正相互作用反应分子数是在反应中真正相互作用的分子数目。

有一个反应的分子参加的分子数目有一个反应的分子参加的反应为的反应为单分子反应单分子反应有两个反应的有两个反应的分子参加的反应为分子参加的反应为双分子反应双分子反应3个分个分子同时反应的几率很小子同时反应的几率很小总反应速率与浓度的关系能以单分总反应速率与浓度的关系能以单分子反应的速率方程式表示，为子反应的速率方程式表示，为一级一级反应反应以双分子反应的速率方程式以双分子反应的速率方程式表示，为表示，为二级反应二级反应9/17/202486各级反应的特征各级反应的特征（一）一级反应（一）一级反应 反应速率与反应物浓度呈正比反应速率与反应物浓度呈正比§一级反应的半衰期与反应的一级反应的半衰期与反应的速率常数速率常数k k成反比，成反比，而与反应物的起始浓度无关而与反应物的起始浓度无关§对于一个给定的反应，根据对于一个给定的反应，根据t t1 1／／2 2可判断一个反应可判断一个反应是否是一级反应是否是一级反应§反应物反应到一半的时间是个常数，称为反应物反应到一半的时间是个常数，称为半衰期半衰期t t1/21/29/17/202487（二）二级反应（二）二级反应  反应速率与反应物浓度的二反应速率与反应物浓度的二次方（两种底物浓度的乘积）成正比。

次方（两种底物浓度的乘积）成正比§二级反应二级反应 的半衰期不仅与反应速率常数有的半衰期不仅与反应速率常数有关，而且与初始反应物浓度有关关，而且与初始反应物浓度有关9/17/202488（三）零级反应（三）零级反应 反应速率与反应物浓度无关反应速率与反应物浓度无关§零级反应零级反应的半衰期与底物初始浓度成正比，的半衰期与底物初始浓度成正比，与反应速率常数成反比与反应速率常数成反比9/17/202489§（四）反应速率、平衡常数与活化能之间的关系（四）反应速率、平衡常数与活化能之间的关系§反应平衡常数与活化能成反比，平衡常数越大越反应平衡常数与活化能成反比，平衡常数越大越利于平衡利于平衡§反应速率与活化能成反比，活化能越低，反应速反应速率与活化能成反比，活化能越低，反应速率越高率越高9/17/202490二、酶反应动力学二、酶反应动力学n影响酶促反应速度的各种因素，包括：影响酶促反应速度的各种因素，包括：n底物浓度、酶浓度、底物浓度、酶浓度、pHpH、温度、、温度、 激活剂与抑制剂等激活剂与抑制剂等Ø底物浓度对酶促反应速度的影响底物浓度对酶促反应速度的影响n1902年年，，Brown等等在在研研究究β-呋呋喃喃糖糖苷苷酶酶水水解解蔗蔗糖糖时时发发现现，，当当蔗蔗糖糖浓浓度度远远远远大大于于酶酶浓浓度度时时，，反反应应速率与蔗糖速率与蔗糖浓浓度无关，即零度无关，即零级级反反应应。

9/17/202491§酶的中间产物学说酶的中间产物学说§Brown（（1902）和）和Henri（（1903）提出：）提出：§酶的高效催化效率是由于酶的高效催化效率是由于酶（酶（E））首先与底首先与底物物（（S））结合，生成结合，生成不稳定的中间产物不稳定的中间产物ES ；；然后分解为反应产物然后分解为反应产物（（P））而释放出酶而释放出酶式中：式中：E：酶：酶               S：底物：底物           P：产物：产物           ES：中间产物：中间产物           K1、、K2、、K3：： 分别代表反应速度常数分别代表反应速度常数9/17/202492§酶的中间产物学说的直接证据：酶的中间产物学说的直接证据：§胰凝乳蛋白酶（又称糜蛋白酶）催化对硝基苯乙胰凝乳蛋白酶（又称糜蛋白酶）催化对硝基苯乙酸酯的水解，得到中间产物（在酸酯的水解，得到中间产物（在PH＝＝3时）乙酰时）乙酰凝乳蛋白酶凝乳蛋白酶9/17/202493n底物浓度与反应速度的关系曲线：底物浓度与反应速度的关系曲线： n20世纪初由实验观察到，底物对酶促反应的饱和世纪初由实验观察到，底物对酶促反应的饱和现象：在酶浓度不变时，不同的底物浓度与反应现象：在酶浓度不变时，不同的底物浓度与反应速度的关系曲线。

速度的关系曲线 §（（1）即当底物浓度较低时，反应速度的增加与）即当底物浓度较低时，反应速度的增加与底物浓度的增加成正比底物浓度的增加成正比（一级反应）；（一级反应）；§（（2）随底物浓度的增加，反应速度的增加量逐）随底物浓度的增加，反应速度的增加量逐渐减少渐减少（混合级反应、正变）；（混合级反应、正变）；§（（3）当底物浓度增加到一定量时，反应速度达）当底物浓度增加到一定量时，反应速度达到一最大值，不再随底物浓度的增加而增加到一最大值，不再随底物浓度的增加而增加（零（零级反应）级反应）9/17/2024949/17/202495（一）（一） 米氏方程的提出米氏方程的提出Michaelis和Menten 1913年式中：式中：v为反应速率；为反应速率； Vmax为最大反应速率；为最大反应速率； [ [S S] ]为底物浓度为底物浓度；； KmKm为底物解离常数（米氏常数）为底物解离常数（米氏常数）9/17/202496米米式式方方程程很很好好地地解解释释了了v v和和[S][S]的的关关系系曲曲线线（矩形双曲线）（矩形双曲线）当当 [S] [S] ＜＜＜＜KmKm时，时， v v与与[S] [S] 成正比；成正比；当当 [S] [S] 继续增加，继续增加， v v与与[S] [S] 正变；正变；当当 [S] [S] ＞＞＞＞KmKm时，时， v v≈Vmax，，与与[S] [S] 无关；无关；9/17/202497（二）（二）  米氏常数米氏常数的意义的意义§1、、Km的的实实际际意意义义是是：：当当反反应应速速度度达达到到最大反应速度一半时底物的浓度。

最大反应速度一半时底物的浓度§即当反应速度即当反应速度v=1/2 Vmax时，时， Km = [S]，，§单位：单位：mol·L-1或或mmol·L-1§下表列出下表列出 一些酶的一些酶的Km值9/17/2024989/17/2024999/17/2024100§2、 KmKm可以用来判断酶促反应的级数可以用来判断酶促反应的级数§如果如果KmKm＜＜＜＜[S], [S], 反应速率与底物浓度无关，表反应速率与底物浓度无关，表现为零级反应现为零级反应§如果如果KmKm＞＞＞ [S],[S],反应速率与底物浓度成正比，反应速率与底物浓度成正比，表现为一级反应表现为一级反应§3 3、、KmKm是酶的特征常数之一是酶的特征常数之一 对固定的底物、温度、对固定的底物、温度、pHpH，，KmKm值是唯一的值是唯一的§4 4、、KmKm可以近似地表示酶对底物亲和力的大小可以近似地表示酶对底物亲和力的大小 KmKm值小，表明亲和力大；值小，表明亲和力大；KmKm值大，表明亲合力小值大，表明亲合力小§5 5、、KmKm可以判断达到最大催化效率时需要的底物可以判断达到最大催化效率时需要的底物浓度。

浓度9/17/2024101§6、 KmKm可以用来确定天然底物可以用来确定天然底物§同一种酶有几种底物就有几个同一种酶有几种底物就有几个Km Km ，，KmKm最小的底最小的底物称该酶的物称该酶的最适底物最适底物或天然底物或天然底物§7 7、、k kcatcat/ Km/ Km可以用来比较酶催化的效率，常常将可以用来比较酶催化的效率，常常将kcatkcat和和 Km Km一起用于酶动力学研究一起用于酶动力学研究§Kcat——Kcat——酶的催化常数或酶的转换数，等于每个酶的催化常数或酶的转换数，等于每个酶分子（或是每个活性部位）每秒钟转换底物酶分子（或是每个活性部位）每秒钟转换底物（转换成产物）的最大分子数，在数值上（转换成产物）的最大分子数，在数值上kcatkcat等等于于VmaxVmax除以总酶浓度除以总酶浓度9/17/2024102（三）米氏（三）米氏方程的适用范围方程的适用范围§双底物反应双底物反应§米氏方程是根据米氏方程是根据单底物单底物推导出来的，但也推导出来的，但也适用于适用于双底物反应双底物反应§较为常见的是较为常见的是双底物双产物反应双底物双产物反应，称为，称为bibi－－bibi反应：反应：                         A+B→P+Q双底物反应按动力学机制可分为：双底物反应按动力学机制可分为：顺序序列反应、随机序列反应、乒乓反应。

顺序序列反应、随机序列反应、乒乓反应9/17/2024103§1、顺序序列反应（依次反应）机理顺序序列反应（依次反应）机理如：需要如：需要NAD+或或NADP+的脱氢酶的反应就属于这种类型的脱氢酶的反应就属于这种类型辅酶作为底物辅酶作为底物A先与酶生成先与酶生成EA，再与底物，再与底物B生成三元复合生成三元复合物物EAB，脱氢后生成产物，脱氢后生成产物P，最后放出还原型辅酶，最后放出还原型辅酶NADH或或NADPH9/17/2024104§2、随机序列反应、随机序列反应底物的加入和产物的放出都是随机的，无固定顺底物的加入和产物的放出都是随机的，无固定顺序如肌酸激酶序如肌酸激酶(CK)催化的反应：催化的反应：9/17/2024105§3.乒乓反应乒乓反应§底物和产物是交替地与酶结合或从酶释放，好像底物和产物是交替地与酶结合或从酶释放，好像打乒乓球一样，故称乒乓反应打乒乓球一样，故称乒乓反应§如己糖激酶（如己糖激酶（HK）催化的反应：）催化的反应：9/17/2024106（四）（四）  Km和和Vmax的求解方法的求解方法Lineweaver-Burk  双倒数作图法双倒数作图法9/17/2024107三、三、 抑制剂对酶促反应速度的影响抑制剂对酶促反应速度的影响§变性作用变性作用(denaturation)：：§抑抑制制作作用用(inhibiton)：：（（在在酶酶不不变变性性情情况况下下）），，使使酶酶的的活活性性降降低低或或丧丧失失的的现现象象，，称称为为酶酶的抑制作用。

的抑制作用§能够引起酶的抑制作用的物质称为能够引起酶的抑制作用的物质称为抑制剂抑制剂　 9/17/2024108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））药药物物作作用用机机理理和和抑抑制制剂剂型型药药物物的的设设计计与开发与开发（（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或代谢控制发酵控或代谢控制发酵（（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饰酶酶、、酶酶工工业的基础业的基础9/17/2024109（一）抑制作用的类型（一）抑制作用的类型§根根据据抑抑制制剂剂与与酶酶的的作作用用方方式式以以及及抑抑制制作作用用是是否否可可逆逆，，分分为为两两种种类类型型：：可可逆逆抑抑制制作作用用、、不不可可逆逆抑制作用抑制作用二）可逆的抑制作用（二）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、、超滤等物理方法除去抑制剂而使酶复活。

超滤等物理方法除去抑制剂而使酶复活§可分为：三种类型可分为：三种类型§竞争性抑制剂、竞争性抑制剂、§非竞争性抑制剂、非竞争性抑制剂、§反竞争性抑制剂反竞争性抑制剂9/17/20241101、竞争性抑制（、竞争性抑制（Competitive inhibition））抑抑制制剂剂（（I））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，，并并与与酶酶形形成成可可逆逆的的EI复复合合物物，，阻阻止止底物与酶结合底物与酶结合例如：丙二例如：丙二酸、戊二酸酸、戊二酸对琥珀酸脱对琥珀酸脱氢酶的竞争氢酶的竞争性抑制性抑制9/17/2024111竞争性抑制作用的竞争性抑制作用的米氏方程：米氏方程：9/17/2024112交于y轴Vmax不变不变Km变大，而且随变大，而且随[I]浓度的增大而增大浓度的增大而增大9/17/2024113竞争性抑制作用特点：竞争性抑制作用特点：（（1）抑制剂与底物结构相似；）抑制剂与底物结构相似；（（2））[I][I]一定，增加一定，增加[S][S]，可减少抑制程度；，可减少抑制程度；（（3）酶的）酶的Vmax不变，不变，Km变大9/17/20241142、非竞争性抑制、非竞争性抑制§底底物物和和抑抑制制剂剂可可以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合物物ESI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§抑制剂与酶活性中的以外的基团结合抑制剂与酶活性中的以外的基团结合，其结构可能与底物，其结构可能与底物无关9/17/2024115§不能通过增加底物的浓度的办法来消除非竞不能通过增加底物的浓度的办法来消除非竞争性抑制作用争性抑制作用§某些重金属离子对酶的抑制属于非竞争性抑某些重金属离子对酶的抑制属于非竞争性抑制：制：Cu2+Cu2+、、Hg2+Hg2+、、Pb2+Pb2+§非竞争性抑制作用的非竞争性抑制作用的米氏方程：米氏方程：9/17/2024116交于x轴n  特点：特点：Km不变，不变，Vmax下降下降n  非竞争性抑制较为复杂，非竞争性抑制较为复杂，   上图上图KI=KI’,；教材；教材p81图图2-15 KI＜＜KI’9/17/20241179/17/20241183、、 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，，只只与与ES复复合合物物结结合合形成形成ESI，形成的，形成的ESI不能转变为产物不能转变为产物§常见于多底物的酶促反应中常见于多底物的酶促反应中9/17/2024119特点：特点：Km减小，减小，Vmax减小减小9/17/20241209/17/20241214、常见的可逆抑制剂、常见的可逆抑制剂§（（1）磺胺类药物）磺胺类药物§磺胺类药物是竞争性抑制剂，如对氨基苯磺胺。

磺胺类药物是竞争性抑制剂，如对氨基苯磺胺它与对氨基苯甲酸相似，可抑制细菌二氢叶酸合它与对氨基苯甲酸相似，可抑制细菌二氢叶酸合成酶，从而抑制细菌生长繁殖如复方新诺明成酶，从而抑制细菌生长繁殖如复方新诺明(复复方磺胺甲基异噁唑、方磺胺甲基异噁唑、CoSMZ)§人体可利用食物中的叶酸，而细菌不能利用外源人体可利用食物中的叶酸，而细菌不能利用外源的叶酸，所以对此类药物敏感的叶酸，所以对此类药物敏感§抗菌增效剂抗菌增效剂TMP可增强磺胺的药效，因为其结构可增强磺胺的药效，因为其结构与二氢叶酸类似，可抑制细菌二氢叶酸还原酶，与二氢叶酸类似，可抑制细菌二氢叶酸还原酶，但很少抑制人体二氢叶酸还原酶但很少抑制人体二氢叶酸还原酶9/17/20241229/17/2024123§（（2）胆碱酯酶的竞争性抑制剂）胆碱酯酶的竞争性抑制剂§植物中的某些生物碱如蕈植物中的某些生物碱如蕈(xun)毒碱、毒扁豆碱是毒碱、毒扁豆碱是胆碱酯酶的竞争性抑制剂，含季铵基团，与乙酰胆碱酯酶的竞争性抑制剂，含季铵基团，与乙酰胆碱类似，能抑制胆碱酯酶活力胆碱类似，能抑制胆碱酯酶活力3）抗癌药物：）抗癌药物：5-氟尿嘧啶、氨基叶酸也是竞争性抑制剂氟尿嘧啶、氨基叶酸也是竞争性抑制剂9/17/2024124（三）（三） 不可逆抑制不可逆抑制§抑制剂与酶反应中心的活性基团抑制剂与酶反应中心的活性基团以比较牢固的以比较牢固的共共价键价键和酶结合，和酶结合，引起酶的永久性失活。

引起酶的永久性失活不能用透不能用透析的方法除去析的方法除去§按照不可逆抑作用的选择性不同按照不可逆抑作用的选择性不同,又可分为又可分为专一性专一性不可逆抑制和非专一性不可逆抑制不可逆抑制和非专一性不可逆抑制两类§专一性不可逆抑制专一性不可逆抑制只能与活性部位的基团反应，只能与活性部位的基团反应，非专一性不可逆抑制非专一性不可逆抑制可与多种基团反应如对活可与多种基团反应如对活性部位基团的亲和力比对其他基团大三个数量级，性部位基团的亲和力比对其他基团大三个数量级，即为专一性抑制剂有时因作用对象及条件不同，即为专一性抑制剂有时因作用对象及条件不同，某些非专一性抑制剂会转化，产生专一性抑制作某些非专一性抑制剂会转化，产生专一性抑制作用9/17/2024125常见的不可逆抑制剂常见的不可逆抑制剂§（（1））有机磷化合物有机磷化合物 §可与酶中与酶活力直接相关的丝氨酸上的羟基牢固结可与酶中与酶活力直接相关的丝氨酸上的羟基牢固结合，从而抑制某些蛋白酶及酯酶，是专一性抑制剂合，从而抑制某些蛋白酶及酯酶，是专一性抑制剂此类化合物强烈抑制胆碱酯酶，使乙酰胆碱堆积，引此类化合物强烈抑制胆碱酯酶，使乙酰胆碱堆积，引起一系列神经中毒症状，又称为起一系列神经中毒症状，又称为神经毒剂神经毒剂。

§二战中使用过的二战中使用过的DFP（二异丙基氟磷酸（二异丙基氟磷酸 ）及有机磷）及有机磷杀虫剂都属于此类杀虫剂都属于此类§当有大量底物存在时，底物先与酶的活性部位结合，当有大量底物存在时，底物先与酶的活性部位结合，抑制作用就会减弱，称为抑制作用就会减弱，称为底物保护作用底物保护作用有机磷与酶有机磷与酶结合后虽不解离，但有时可用肟化物（含结合后虽不解离，但有时可用肟化物（含-CH=NOH基）或羟肟酸把酶上的磷酸根除去，使酶恢复活性基）或羟肟酸把酶上的磷酸根除去，使酶恢复活性临床上用的解磷定临床上用的解磷定(PAM)就是此类化合物就是此类化合物9/17/2024126§（（2）有机砷、汞化合物）有机砷、汞化合物 §此类物质与巯基作用，抑制含巯基的酶如对氯此类物质与巯基作用，抑制含巯基的酶如对氯汞苯甲酸，可用过量巯基化合物如半胱氨酸或还汞苯甲酸，可用过量巯基化合物如半胱氨酸或还原型谷胱甘肽解除原型谷胱甘肽解除§砷化物可破坏硫辛酸辅酶，从而抑制丙酮酸氧化砷化物可破坏硫辛酸辅酶，从而抑制丙酮酸氧化酶系统路易斯毒气酶系统路易斯毒气(CHCl=CHAsCl2)能抑制几能抑制几乎所有的巯基酶乎所有的巯基酶。

§砷化物的毒性不能用单巯基化合物解除，可用过砷化物的毒性不能用单巯基化合物解除，可用过量双巯基化合物解除，如二巯基丙醇等，是临床量双巯基化合物解除，如二巯基丙醇等，是临床上重要的砷化物及重金属中毒的解毒剂上重要的砷化物及重金属中毒的解毒剂9/17/2024127§（（3）氰化物）氰化物 §与含铁卟啉的酶（如细胞色素氧化酶）中的与含铁卟啉的酶（如细胞色素氧化酶）中的Fe2+结合，使酶失活而抑制细胞呼吸结合，使酶失活而抑制细胞呼吸§（（4）重金属）重金属 §银、铜、铅、汞等盐类能使大多数酶失活，可用银、铜、铅、汞等盐类能使大多数酶失活，可用螯合剂如螯合剂如EDTA解除可能是与酶分子中的巯基解除可能是与酶分子中的巯基发生反应，或置换酶中的金属离子发生反应，或置换酶中的金属离子§（（5）烷化剂）烷化剂 主要是含卤素的化合物，如碘乙酸、主要是含卤素的化合物，如碘乙酸、碘乙酰胺、卤乙酰苯等，是一种非专一性抑制剂，碘乙酰胺、卤乙酰苯等，是一种非专一性抑制剂，可以烷化巯基，使酶失活常用于鉴定酶中巯基可以烷化巯基，使酶失活常用于鉴定酶中巯基  9/17/2024128四、四、  温度对酶促反应速度的影响温度对酶促反应速度的影响最适温度及影响因素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： §①①提高温度，加快反应速度；提高温度，加快反应速度；§②②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Q10：：温温度度升升高高10℃℃，，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Q10一般为一般为1~2§温血动物的酶，最适温度温血动物的酶，最适温度35℃℃—40℃℃，，§植物酶最适温度植物酶最适温度40℃℃—50℃℃，，§细菌细菌Taq DNA聚合酶聚合酶70℃℃9/17/20241299/17/20241309/17/2024131§最适温度是使酶促反应速度达到最大时的温度最适温度是使酶促反应速度达到最大时的温度§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、pH、离子强度、离子强度 等因素有关等因素有关§酶的保存：酶的保存：§酶浓度高、有底物、抑制剂和保护剂会使稳定酶浓度高、有底物、抑制剂和保护剂会使稳定§①①液液体体酶酶制制剂剂可可以以利利用用上上述述因因素素，，低低温温短短暂暂保保存§②②冻干粉可在在低温冰箱中较长期保存冻干粉可在在低温冰箱中较长期保存9/17/2024132五、五、  pH对酶促反应速度的影响对酶促反应速度的影响1. pH影响酶活力的因素影响酶活力的因素①①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②②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的解离状态，最终影响心的解离状态，最终影响ES形成③③影响酶和底物分子中另外一些基团解离，这些影响酶和底物分子中另外一些基团解离，这些基团的离子化状态影响酶的专一性及活性中心基团的离子化状态影响酶的专一性及活性中心构象 9/17/20241332．酶的最适．酶的最适pH和稳定性和稳定性pH最适最适pH：使酶促反应速度达到最大时介质的：使酶促反应速度达到最大时介质的pH 9/17/2024134最适最适pH与底物种类、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pH—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甚至至直线形9/17/2024135六、六、  激活剂对酶促反应速度的影响激活剂对酶促反应速度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、无机离子、无机离子如如Mg2+、、K+、、Mn2+Mn2+、、Co2+Co2+、、ClCl- -等等2、简单有机化合物对酶的激活、简单有机化合物对酶的激活3、蛋白质对酶原的激活、蛋白质对酶原的激活9/17/20241361、、   无机离子的激活作用无机离子的激活作用§（（1））金金属属离离子子：：K+ 、、Na+、、Mg2+ 、、Zn2+、、Fe 2+ 、、Ca2+§（（2）阴离子：）阴离子：cl-、、Br -、、PO43-§（（3）氢离子）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Na+与与K+、、Mg2+与与Ca2+之之间间常常常常拮拮抗抗，，但但Mg2+与与Zn2+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，，1~50mM9/17/20241372、、简单有机分子的激活作用简单有机分子的激活作用§①①还还原原剂剂（（如如Cys、、还还原原型型谷谷胱胱甘甘肽肽））能能激激活活某些活性中心含有某些活性中心含有—SH的酶§②②金金属属螯螯合合剂剂（（EDTA））能能去去除除酶酶中中重重金金属属离离子，解除抑制作用子，解除抑制作用3、蛋白酶对酶原的激活、蛋白酶对酶原的激活9/17/2024138酶原激活酶原激活 §某些酶在细胞内合成或初分泌时没有活性，这些某些酶在细胞内合成或初分泌时没有活性，这些没有活性的酶的前身称为没有活性的酶的前身称为酶原酶原(zymogen，， proenzyme)使酶原转变为有活性酶的作用称使酶原转变为有活性酶的作用称为为酶原激活酶原激活(zymogen activation) §消化道分泌的蛋白酶消化道分泌的蛋白酶往往以无活性的酶原形式分往往以无活性的酶原形式分泌，到达目的地时才被激活。

这样可以避免对消泌，到达目的地时才被激活这样可以避免对消化腺的水解化腺的水解§例如例如: : 胰蛋白酶的激活：胰蛋白酶的激活：    在肠道中被肠激酶和在肠道中被肠激酶和Ca2+ 激活，使无催化活性胰激活，使无催化活性胰蛋白酶原转变为有活性的胰蛋白酶蛋白酶原转变为有活性的胰蛋白酶9/17/20241399/17/2024140血液中的凝血液中的凝血和纤溶系血和纤溶系统的酶类原统的酶类原先亦都是以先亦都是以酶原形式存酶原形式存在的，只要在的，只要有少数凝血有少数凝血因子被激活，因子被激活，即可引起级即可引起级联反应的放联反应的放大作用，快大作用，快速形成有效速形成有效的血液凝固的血液凝固9/17/2024141七、七、 酶浓度对酶反应速度的影响酶浓度对酶反应速度的影响如果底物浓度足够如果底物浓度足够大，大，[S] ＞＞＞＞[E][E]，， [S][S]足以使酶饱和，足以使酶饱和，则则反应速度与酶浓反应速度与酶浓度成正比度成正比    生产上一般通过工生产上一般通过工艺研究确定酶的最艺研究确定酶的最佳用量问题：影响酶促反应速度的因素有哪些？问题：影响酶促反应速度的因素有哪些？9/17/2024142小结小结: : 影响酶促反应速度的因素影响酶促反应速度的因素n1 1、底物浓度对酶促反应速度的影响、底物浓度对酶促反应速度的影响n2 2、抑制剂对酶促反应速度的影响、抑制剂对酶促反应速度的影响n3 3、温度对酶促反应速度的影响、温度对酶促反应速度的影响n4 4、、pHpH对酶促反应速度的影响对酶促反应速度的影响n5 5、激活剂对酶促反应速度的影响、激活剂对酶促反应速度的影响n6 6、酶浓度对酶反应速度的影响、酶浓度对酶反应速度的影响9/17/2024143第五节第五节  酶活性的调控酶活性的调控§体内的新陈代谢都是由酶催化的，因此代谢调节首体内的新陈代谢都是由酶催化的，因此代谢调节首先是通过先是通过①①酶活性的升高、降低酶活性的升高、降低或或②②酶含量的增酶含量的增加、减少加、减少来调节代谢进行的速度与方向（粗调）来调节代谢进行的速度与方向（粗调）§还可以通过对还可以通过对酶分子本身结构进行修饰酶分子本身结构进行修饰，调节酶活，调节酶活性（细调）。

性（细调）§一、反馈调节一、反馈调节§指一个代谢途径（反应）的终产物（或某些中间产指一个代谢途径（反应）的终产物（或某些中间产物）对前面的某一酶的活性产生影响，从而控制代物）对前面的某一酶的活性产生影响，从而控制代谢途径的反应速度，这一调节方式称为谢途径的反应速度，这一调节方式称为反馈调节反馈调节9/17/2024144§二、别构调节二、别构调节 §某些小分子化合物以某些小分子化合物以非共价键非共价键形式与形式与酶活性中心酶活性中心以外的部位以外的部位可逆结合，引起酶构象发生变化，使可逆结合，引起酶构象发生变化，使催化活性改变，称为催化活性改变，称为别构调节别构调节 §能进行别构调节的酶称为能进行别构调节的酶称为别构酶别构酶或或变构酶§使酶活性增加的效应物称为使酶活性增加的效应物称为正调节物正调节物，反之称为，反之称为负调节物负调节物§变构酶是寡聚酶变构酶是寡聚酶，分子中除活性中心外还有别构，分子中除活性中心外还有别构中心（中心（调节中心调节中心）两个中心可在同一亚基，也）两个中心可在同一亚基，也可在不同亚基有活性中心的亚基称为可在不同亚基有活性中心的亚基称为催化亚基催化亚基，，有别构中心的亚基称为有别构中心的亚基称为调节亚基调节亚基。

9/17/20241459/17/2024146§别构效应也可扩展到非酶蛋白，如别构效应也可扩展到非酶蛋白，如血红蛋血红蛋白与氧结合白与氧结合的过程中也有别构效应的过程中也有别构效应§别构酶的别构酶的v-[S]曲线呈曲线呈S形形9/17/2024147§大部分别构酶的大部分别构酶的v-[S]曲线曲线呈呈S形形，与米氏酶不同这，与米氏酶不同这种曲线表明酶与一分子底种曲线表明酶与一分子底物（或效应物）分子结合物（或效应物）分子结合后，其构象发生改变，有后，其构象发生改变，有利于后续分子的结合，称利于后续分子的结合，称为为正协同效应正协同效应§另一类别构酶具有另一类别构酶具有负协同负协同效应效应，其动力学曲线类似，其动力学曲线类似双曲线，在底物浓度较低双曲线，在底物浓度较低时反应速度变化很快，但时反应速度变化很快，但继续下去则速度变化缓慢继续下去则速度变化缓慢  9/17/2024148§可用可用Rs值，饱和比值（值，饱和比值（saturation ratio））来区来区分三种酶：分三种酶：§Rs＝＝81为米氏酶，＞为米氏酶，＞81则有正协同效应，＜则有正协同效应，＜81为负协同为负协同。

§更常用的更常用的是是Hill系数（协同系数系数（协同系数n））法：法：§米氏酶米氏酶n＝＝1，正协同酶，正协同酶n＞＞1，负协同酶，负协同酶n＜＜19/17/2024149三、共价调节三、共价调节 §这种调节是这种调节是通过酶促共价修饰使其在活性形式与通过酶促共价修饰使其在活性形式与非活性形式之间转变非活性形式之间转变§最典型的例子是动物组织的最典型的例子是动物组织的糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶，它催，它催化糖原分解产生葡萄糖化糖原分解产生葡萄糖-1-磷酸这个酶有两种形磷酸这个酶有两种形式：式：高活性的磷酸化酶高活性的磷酸化酶a和和低活性的磷酸化酶低活性的磷酸化酶b9/17/2024150§共价调节酶可以将化学信号放大共价调节酶可以将化学信号放大§一分子磷酸化酶激酶可以在短时间内催化数千个一分子磷酸化酶激酶可以在短时间内催化数千个磷酸化酶磷酸化酶b，每个产生的磷酸化酶，每个产生的磷酸化酶a又可催化产生又可催化产生数千个葡萄糖数千个葡萄糖-1-磷酸，这样就构成了两步的级联磷酸，这样就构成了两步的级联放大实际上这是肾上腺素使糖原急剧分解的更放大实际上这是肾上腺素使糖原急剧分解的更长的级联放大的一部分。

长的级联放大的一部分 §四、蛋白水解激活作用四、蛋白水解激活作用§五、酶合成和降解的调节五、酶合成和降解的调节§酶的合成从基因水平调节（以后介绍）酶的合成从基因水平调节（以后介绍）§酶的降解：细胞内的溶酶体含有大量的蛋白酶，酶的降解：细胞内的溶酶体含有大量的蛋白酶，可将酶降解成肽段或氨基酸可将酶降解成肽段或氨基酸9/17/2024151§第二章第二章  作业作业§p90 第第1、、2、、3、、6、、8 题题§ 9/17/2024152个人观点供参考，欢迎讨论。