酶促反应的机制课堂PPT.ppt

三、影响酶促反应高效率的机制三、影响酶促反应高效率的机制1、、趋近与定向效应趋近与定向效应(proximity and orientation effect)(proximity and orientation effect)(proximity and orientation effect)(proximity and orientation effect)n邻近效应邻近效应(proximity effect)(proximity effect) ：由于酶和底物分子之：由于酶和底物分子之间的亲和性，底物分子有向酶的活性中心靠近的趋间的亲和性，底物分子有向酶的活性中心靠近的趋势，使底物在酶活性中心的有效浓度增加的效应势，使底物在酶活性中心的有效浓度增加的效应n定向作用定向作用(orientation arrange) (orientation arrange) ：当底物向酶活性中：当底物向酶活性中心靠近时，会诱导酶分子构象发生改变，使酶的催心靠近时，会诱导酶分子构象发生改变，使酶的催化基团与底物的反应基团之间的正确定向，酶促反化基团与底物的反应基团之间的正确定向，酶促反应易于进行应易于进行。

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：①①①①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②②②②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③③③③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④④④④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 n n普通化学反应普通化学反应普通化学反应普通化学反应————随机碰撞（受浓度、碰撞角度影响）相当于随机碰撞（受浓度、碰撞角度影响）相当于随机碰撞（受浓度、碰撞角度影响）相当于随机碰撞（受浓度、碰撞角度影响）相当于————————社会上的自由恋爱；社会上的自由恋爱；社会上的自由恋爱；社会上的自由恋爱；n n酶的活性中心酶的活性中心酶的活性中心酶的活性中心————相当于相当于相当于相当于““““婚姻介绍所婚姻介绍所婚姻介绍所婚姻介绍所””””；；；；n n邻近效应提高了酶的活性（邻近效应提高了酶的活性（邻近效应提高了酶的活性（邻近效应提高了酶的活性（““““婚介婚介婚介婚介””””）中心底物的浓度（）中心底物的浓度（）中心底物的浓度（）中心底物的浓度（————非婚男女集中）；非婚男女集中）；非婚男女集中）；非婚男女集中）；n n定向排列缩短了底物与催化基团间（定向排列缩短了底物与催化基团间（定向排列缩短了底物与催化基团间（定向排列缩短了底物与催化基团间（““““男女男女男女男女””””）的距离；）的距离；）的距离；）的距离；n n提高反应速度（成功率）提高反应速度（成功率）提高反应速度（成功率）提高反应速度（成功率）101010108 8 8 8倍。

倍2.2.2.2.酸酸酸酸--------碱催化碱催化碱催化碱催化(acid-base catalysis(acid-base catalysis(acid-base catalysis(acid-base catalysis））））酶活性中心广义酸碱基团酶活性中心广义酸碱基团 广义酸基团（质子供体）广义酸基团（质子供体） 广义碱基团广义碱基团 （质子受体）（质子受体）pKC O O HC O ON H3+N H2..N HN H2N H2+N HN HN H2..S HSO-O HNHN H+NHN3.96(Asp),4.32(Glu )10.8012.488.3310.116.00n n酸酸酸酸--------碱催化：碱催化：碱催化：碱催化：酶分子的一些功能基团，如酶分子的一些功能基团，如HisHis，，AspAsp作为质作为质子的受体或供体，通过瞬时向底物提供质子或从底物接受子的受体或供体，通过瞬时向底物提供质子或从底物接受质子以稳定过渡态质子以稳定过渡态碱催化碱催化＋酸催化酸催化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n n⑴⑴酸碱强度酸碱强度(pK值）：组氨酸咪唑基的解离值）：组氨酸咪唑基的解离常数为常数为6，在，在pH6附近给出质子和结合质子附近给出质子和结合质子能力相同，是最活泼的催化基团。

能力相同，是最活泼的催化基团n n⑵⑵给出质子或结合质子的速度：咪唑基最快，给出质子或结合质子的速度：咪唑基最快，半寿期小于半寿期小于10-10秒3.3.3.3.共价催化共价催化共价催化共价催化（（（（covalent catalysiscovalent catalysiscovalent catalysiscovalent catalysis）））） 酶酶作作为为亲亲核核基基团团或或亲亲电电基基团团，，通通过过与与底底物物形形成成过过渡渡性性的的共共价价过过渡渡产产物物，，使使反反应应活活化化能能降降低低，，加加速速反反应应－OH的亲核催化(胰蛋白酶)某些通过共价催化机制进行的酶反应某些通过共价催化机制进行的酶反应某些通过共价催化机制进行的酶反应某些通过共价催化机制进行的酶反应酶酶共价中间络合物共价中间络合物参与共价中间络合物参与共价中间络合物形成的氨基酸残基形成的氨基酸残基3-3-磷酸甘油醛脱氢酶磷酸甘油醛脱氢酶磷酸甘油醛脱氢酶磷酸甘油醛脱氢酶酰基酰基酰基酰基- -酶酶酶酶CysCysD-D-氨基酸氧化酶氨基酸氧化酶氨基酸氧化酶氨基酸氧化酶Schiff-Schiff-碱碱碱碱LysLys乙酰乙酰乙酰乙酰CoACoA酰基转移酶酰基转移酶酰基转移酶酰基转移酶酰基酰基酰基酰基- -酶酶酶酶CysCysGlyGly咪基转移酶咪基转移酶咪基转移酶咪基转移酶咪基咪基咪基咪基- -酶酶酶酶HisHis蔗糖磷酸化酶蔗糖磷酸化酶蔗糖磷酸化酶蔗糖磷酸化酶葡糖基葡糖基葡糖基葡糖基- -酶酶酶酶CysCys转醛醇酶转醛醇酶转醛醇酶转醛醇酶Schiff-Schiff-酶酶酶酶LysLys胰蛋白酶胰蛋白酶胰蛋白酶胰蛋白酶酰基酰基酰基酰基- -酶酶酶酶SerSer木瓜蛋白酶木瓜蛋白酶木瓜蛋白酶木瓜蛋白酶酰基酰基酰基酰基- -酶酶酶酶SerSer碱性磷酸酯碱性磷酸酯碱性磷酸酯碱性磷酸酯磷酰基磷酰基磷酰基磷酰基- -酶酶酶酶SerSerATP-ATP-柠檬酸解酶柠檬酸解酶柠檬酸解酶柠檬酸解酶磷酰基磷酰基磷酰基磷酰基- -酶酶酶酶GluGlu果糖二磷酸醛缩酶果糖二磷酸醛缩酶果糖二磷酸醛缩酶果糖二磷酸醛缩酶Schiff-Schiff-碱碱碱碱LysLys磷酸葡萄糖变位酶磷酸葡萄糖变位酶磷酸葡萄糖变位酶磷酸葡萄糖变位酶磷酰基磷酰基磷酰基磷酰基- -酶酶酶酶SerSer琥珀酰琥珀酰琥珀酰琥珀酰CoACoA合成酶合成酶合成酶合成酶磷酰基磷酰基磷酰基磷酰基- -酶酶酶酶HisHis4.4.4.4.酶活性中心低介电性酶活性中心低介电性酶活性中心低介电性酶活性中心低介电性n又又表面效应表面效应表面效应表面效应(surface effect)(surface effect)。

酶酶活性中心的疏水区域对水分活性中心的疏水区域对水分子的排除、排斥，子的排除、排斥，在非极性环境中可显著增高两个带电基团在非极性环境中可显著增高两个带电基团之间的静电作用，有利于同底物的结合；同时，之间的静电作用，有利于同底物的结合；同时，酶的催化基酶的催化基团被低介电环境所包围，底物分子的敏感键和酶的催化基团团被低介电环境所包围，底物分子的敏感键和酶的催化基团之间就会有很大的反应力，有利于酶加速反应的之间就会有很大的反应力，有利于酶加速反应的结结合合区区可避免水分子干可避免水分子干扰扰在避在避开开水分子的干水分子的干扰扰下，分子下，分子间间的的离子键离子键才容易才容易产产生疏水口袋疏水口袋肽链肽链底物底物疏水性口袋疏水性口袋A Free sample background from Slide 17n 酶酶- -底复合物形成时，酶分子构象发生变化，底物分子底复合物形成时，酶分子构象发生变化，底物分子也常常受到酶的作用而发生变化，甚至使底物分子发生扭也常常受到酶的作用而发生变化，甚至使底物分子发生扭曲变形，从而使底物分子某些键的键能减弱，产生键扭曲，曲变形，从而使底物分子某些键的键能减弱，产生键扭曲，有助于过度态的中间产物形成有助于过度态的中间产物形成, ,从而降低了反应的活化能。

从而降低了反应的活化能n诱导底物变形，扭曲，促进了化学键的断裂诱导底物变形，扭曲，促进了化学键的断裂5.5.张力效应张力效应（（strain effectstrain effect）） 酶中某些基团可使底物分子的敏感键中某些基团的电子酶中某些基团可使底物分子的敏感键中某些基团的电子云密度变化，产生电子张力，降低了底物的活化能云密度变化，产生电子张力，降低了底物的活化能 底物与酶结合诱导酶的分子构象变化，变化的酶分子又底物与酶结合诱导酶的分子构象变化，变化的酶分子又使底物分子的敏感键产生使底物分子的敏感键产生“张力张力”甚至甚至“形变形变” ，从而促，从而促使酶－底物中间产物进入过渡态使酶－底物中间产物进入过渡态+ -+ -稳定的底物稳定的底物通过电荷等相互作用，底物张通过电荷等相互作用，底物张力变形激活形成过渡态力变形激活形成过渡态 - -++靠近羧肽酶催化中的电子云形变化羧肽酶催化中的电子云形变化 定向极性专一性契合区H2+ +N＝C精氨酸C端确认区注意＋＋6. 6. 金属离子的催化作用金属离子的催化作用+/-+--/+7.7.多元催化多元催化(multielement catalysis)(multielement catalysis)l 接受质子：碱接受质子：碱l 提供质子：酸提供质子：酸l 酶活性中心的某些基团可作为质子的供酶活性中心的某些基团可作为质子的供体或受体，从而对底物进行酸碱催化体或受体，从而对底物进行酸碱催化l 如组氨酸的咪唑基如组氨酸的咪唑基, , 解离常数为解离常数为6.06.0，在，在生理生理pHpH下酸碱形式均可存在，很活跃下酸碱形式均可存在，很活跃l 酸碱催化可参与多种反应，如多肽的水酸碱催化可参与多种反应，如多肽的水解、酯类的水解、磷酸基的转移解、酯类的水解、磷酸基的转移综上所述：综上所述： 酶与底物结合时，由于酶的变形（诱导契合）酶与底物结合时，由于酶的变形（诱导契合）或底物变形使二者相互适合，并依靠离子键、氢键、或底物变形使二者相互适合，并依靠离子键、氢键、范德华力的作用和水的影响，结合成中间产物，在范德华力的作用和水的影响，结合成中间产物，在酶分子的非极性区域内，由于酶与底物的邻近、定酶分子的非极性区域内，由于酶与底物的邻近、定向，使二者可以通过亲核向，使二者可以通过亲核/ /亲电催化、一般酸亲电催化、一般酸/ /碱催碱催化或金属离子催化方式进行多元催化，从而大大降化或金属离子催化方式进行多元催化，从而大大降低反应所需的活化能，使酶促反应迅速进行。

低反应所需的活化能，使酶促反应迅速进行如凝如凝如凝如凝乳蛋白酶：乳蛋白酶：乳蛋白酶：乳蛋白酶：Ser-195Ser-195Ser-195Ser-195亲核催化，亲核催化，亲核催化，亲核催化， His-57His-57His-57His-57碱催化等碱催化等碱催化等碱催化等A.酶与底物结合，形成米氏复合物（酶与底物结合，形成米氏复合物（ES））B.形成四联体过度态中间物形成四联体过度态中间物四四.酶催化机理实例酶催化机理实例—胰凝乳蛋白酶胰凝乳蛋白酶E.形成包括水分子的四联体过度中间物形成包括水分子的四联体过度中间物F.羰基产物形成，酶游离羰基产物形成，酶游离第四节、酶促反应动力学第四节、酶促反应动力学4 底物浓度与酶促反应速度的影响底物浓度与酶促反应速度的影响4 酶浓度对酶促反应速度的影响酶浓度对酶促反应速度的影响4 pH pH对酶促反应速度的影响对酶促反应速度的影响4 温度对酶促反应速度的影响温度对酶促反应速度的影响4 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4 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本节需要解决的问题本节需要解决的问题n n酶促反应动力学主要研究酶催化的反应速度以及酶促反应动力学主要研究酶催化的反应速度以及酶促反应动力学主要研究酶催化的反应速度以及酶促反应动力学主要研究酶催化的反应速度以及影响反应速度的各种因素。

影响反应速度的各种因素影响反应速度的各种因素影响反应速度的各种因素n n在探讨各种因素对酶促反应速度的影响时，通常在探讨各种因素对酶促反应速度的影响时，通常在探讨各种因素对酶促反应速度的影响时，通常在探讨各种因素对酶促反应速度的影响时，通常测定其初始速度来代表酶促反应速度，即底物转测定其初始速度来代表酶促反应速度，即底物转测定其初始速度来代表酶促反应速度，即底物转测定其初始速度来代表酶促反应速度，即底物转化量化量化量化量<5%<5%时的反应速度时的反应速度时的反应速度时的反应速度   产产产产物物物物0 0 0 0 时时时时 间间间间初速度初速度 酶促反应速度逐渐降低酶促反应速度逐渐降低 n n 酶促反应可表现为三个层级反应酶促反应可表现为三个层级反应酶促反应可表现为三个层级反应酶促反应可表现为三个层级反应n n反应速度对于底物浓度的变化呈双曲线反应速度对于底物浓度的变化呈双曲线反应速度对于底物浓度的变化呈双曲线反应速度对于底物浓度的变化呈双曲线，，，，称为米氏称为米氏称为米氏称为米氏双曲线。

双曲线n n在底物足够过量而其它条件固定的情况下，并且反在底物足够过量而其它条件固定的情况下，并且反在底物足够过量而其它条件固定的情况下，并且反在底物足够过量而其它条件固定的情况下，并且反应系统中不含有抑制酶活性的物质及其他不利于酶应系统中不含有抑制酶活性的物质及其他不利于酶应系统中不含有抑制酶活性的物质及其他不利于酶应系统中不含有抑制酶活性的物质及其他不利于酶发挥作用的因素时，酶促反应的速度和酶浓度成正发挥作用的因素时，酶促反应的速度和酶浓度成正发挥作用的因素时，酶促反应的速度和酶浓度成正发挥作用的因素时，酶促反应的速度和酶浓度成正比一、底物浓度对酶促反应速度的影响一、底物浓度对酶促反应速度的影响（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：反应级数反应级数I.I.I.I.单底物、单产物反应；单底物、单产物反应；单底物、单产物反应；单底物、单产物反应；II.II.II.II.酶酶酶酶促促促促反反反反应应应应速速速速度度度度一一一一般般般般在在在在规规规规定定定定的的的的反反反反应应应应条条条条件件件件下下下下，，，，用用用用单单单单位位位位时时时时间间间间内内内内底底底底物的消耗量和产物的生成量来表示；物的消耗量和产物的生成量来表示；物的消耗量和产物的生成量来表示；物的消耗量和产物的生成量来表示；III.III.III.III.反反反反应应应应速速速速度度度度取取取取其其其其初初初初速速速速度度度度，，，，即即即即底底底底物物物物的的的的消消消消耗耗耗耗量量量量很很很很小小小小（（（（一一一一般般般般在在在在5﹪5﹪5﹪5﹪以内）时的反应速度；以内）时的反应速度；以内）时的反应速度；以内）时的反应速度；IV.IV.IV.IV.底物浓度远远大于酶浓度。

底物浓度远远大于酶浓度底物浓度远远大于酶浓度底物浓度远远大于酶浓度研究前提研究前提v 在其他因素不变的情况下，底物浓度对反应速在其他因素不变的情况下，底物浓度对反应速度的影响呈度的影响呈矩形双曲线关系矩形双曲线关系二（二）、）、曲线的基本含义曲线的基本含义 19131913年年年年MichaelisMichaelis和和和和MentenMenten提提提提出出出出反反反反应应应应速速速速度度度度与与与与底底底底物浓度定量关系的数学方程式物浓度定量关系的数学方程式物浓度定量关系的数学方程式物浓度定量关系的数学方程式[S]：底物浓度：底物浓度V：不同：不同[S]时的反应速度时的反应速度Vmax：最大反应速度：最大反应速度(maximum velocity)指酶完全指酶完全被底物分子饱和时的反应速度被底物分子饱和时的反应速度 ＫＫm：米氏常数：米氏常数(Michaelis constant) Vmax[S] Km + [S] V＝＝──── （三）米氏方程（（三）米氏方程（（三）米氏方程（（三）米氏方程（Michaelis-Menten equationMichaelis-Menten equationMichaelis-Menten equationMichaelis-Menten equation））））中间产物学说中间产物学说n快速平衡理论快速平衡理论     1913年年 Michaelis和和Meuten 提出，当底物浓度提出，当底物浓度远远大于酶浓度时，假定远远大于酶浓度时，假定ES分解成产物的逆反应分解成产物的逆反应可忽略不计，因此在可忽略不计，因此在“快速平衡快速平衡”理论的基础上理论的基础上推倒出一个数学方程式，以表示底物浓度与酶反推倒出一个数学方程式，以表示底物浓度与酶反应速率之间的定量关系，称为米氏方程。

应速率之间的定量关系，称为米氏方程1.1.基础基础恒态法推导：恒态法推导： 1925年年Briggs和和Haldame对米氏方程作了一次重要的对米氏方程作了一次重要的修正，提出了恒态的概念修正，提出了恒态的概念 所谓恒态是指反应进所谓恒态是指反应进行一定时间后，行一定时间后，ES的生成的生成速度和速度和ES的分解速度相等，的分解速度相等，亦即亦即ES的净生成速度为零，的净生成速度为零，此时此时ES的浓度不再改变，的浓度不再改变，达到恒态，也称稳态达到恒态，也称稳态（（1 1））S S与与E E形成中间产物，且整个反应速度取决于形成中间产物，且整个反应速度取决于 ES P + E ES P + E（（2 2）反应在起始阶段，逆反应可忽略，反应速度取）反应在起始阶段，逆反应可忽略，反应速度取决于决于 V V＝＝k3[ES]k3[ES]（（3 3））[ [S] S] 》》[E][E]（（4 4））反应体系处在稳态（反应体系处在稳态（stable statestable state）：）： E E与与S S迅速生成迅速生成ESES复合物，并达到平衡。

复合物，并达到平衡2.2.前提前提推导过程推导过程n n稳态：是指稳态：是指稳态：是指稳态：是指ESES的生成速度与分解速度相等，即的生成速度与分解速度相等，即的生成速度与分解速度相等，即的生成速度与分解速度相等，即   [ES][ES]恒定      K K1 1 ([E([Et t] ]－－－－[ES]) [S][ES]) [S]＝＝＝＝K K2 2 [ES] + K[ES] + K3 3 [ES][ES]K2+K3＝＝ Km （米氏常数）（米氏常数） K1令：令：则则(2)(2)变为变为: : ([Et]－－[ES]) [S] ＝＝Km [ES](2)＝＝([Et]－－[ES])[S]K2+K3[ES] K1整理得：整理得：当底物浓度很高，将酶的活性中心全部饱和时，当底物浓度很高，将酶的活性中心全部饱和时，即即[Et]＝＝[ES]，反应达最大速度，反应达最大速度Vmax＝＝K3[ES]＝＝K3[Et] (5)[ES]＝＝─── [Et][S]Km + [S](3) 整理得整理得: :将将(5)(5)代入代入(4)(4)得米氏方程式：得米氏方程式：Vmax[S] Km + [S] V＝＝──── 将将(3)(3)代入代入(1) (1) 得得K3[Et][S] Km + [S] (4) V＝＝──── 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 [S]vKmVm 2v =（（Vm/Km）） [S]v=Vm=K2[E]V=Vmax [S]Km + [S]（三）（三）K Kmm和和V Vmaxmax的意义：的意义： 1. 1. 当当当当   = = V Vmaxmax／／／／2 2时，时，时，时，K Kmm=[S]=[S]。

因此，因此，KKmm等于酶促反等于酶促反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，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，单位是单位是单位是单位是mol/Lmol/L V VmaxmaxV V[S][S]KKmmV Vmaxmax/2 /2 Km＝＝[S] 2＝＝Km + [S] Vmax Vmax[S]2. Km可以反映酶与底物亲和力的大小可以反映酶与底物亲和力的大小n n当当当当K K2 2>K>K3 3时，时，时，时，1/1/K Kmm可近似地表示酶对底物亲和力的大可近似地表示酶对底物亲和力的大可近似地表示酶对底物亲和力的大可近似地表示酶对底物亲和力的大小，小，小，小，1/1/K Kmm愈大，愈大，愈大，愈大，K Kmm愈小，达到最大反应速度一半时愈小，达到最大反应速度一半时愈小，达到最大反应速度一半时愈小，达到最大反应速度一半时所需浓度就愈小，酶与底物的亲和力就越大所需浓度就愈小，酶与底物的亲和力就越大所需浓度就愈小，酶与底物的亲和力就越大所需浓度就愈小，酶与底物的亲和力就越大E + S k+1k-1k+2ESE + Pk-1 + k+2k+1Km ==Ks3. 可用于判断反应级数可用于判断反应级数n n当当当当[S]<0.01K[S]<0.01Kmm时，反应为一级反应；时，反应为一级反应；时，反应为一级反应；时，反应为一级反应；n n当当当当[S]>100K[S]>100Kmm时，时，时，时，ν=Vν=Vmaxmax，反应为零级反应；，反应为零级反应；，反应为零级反应；，反应为零级反应；n n当当当当0.01K0.01Kmm<[S]<100K<[S]<100Kmm时，为混合级反应。

时，为混合级反应时，为混合级反应时，为混合级反应V=Vmax [S]Km + [S]4. 4. KKmm是是是是酶酶酶酶的的的的特特特特征征征征性性性性常常常常数数数数：：：：在在在在一一一一定定定定条条条条件件件件下下下下，，，，某某某某种种种种酶酶酶酶的的的的KKmm值值值值是是是是恒恒恒恒定定定定的的的的，，，，因因因因而而而而可可可可以以以以通通通通过过过过测测测测定定定定不不不不同同同同酶酶酶酶（（（（特特特特别别别别是是是是一一一一组组组组同同同同工工工工酶酶酶酶））））的的的的KKmm值，来判断是否为不同的酶值，来判断是否为不同的酶值，来判断是否为不同的酶值，来判断是否为不同的酶5. 5. KKmm可可可可用用用用来来来来判判判判断断断断酶酶酶酶的的的的天天天天然然然然底底底底物物物物：：：：KKmm值值值值最最最最小小小小者者者者，，，，即即即即为为为为该该该该酶酶酶酶的的的的最适底物最适底物最适底物最适底物米氏常数米氏常数米氏常数米氏常数K K K Kmm=(k=(k=(k=(k-1-1-1-1+k+k+k+k+2+2+2+2)/k)/k)/k)/k+ + + +1 1 1 1 在在在在反反反反应应应应的的的的起起起起始始始始阶阶阶阶段段段段，，，，k k k k+2 +2 +2 +2 << << << << k k k k-1-1-1-1，，，，ＫＫＫＫmm ≈k≈k≈k≈k-1-1-1-1／／／／k k k k+ + + +1 1 1 1 ≈≈≈≈１１１１／Ｋ／Ｋ／Ｋ／Ｋ平平平平≈≈≈≈ＫＫＫＫ解离解离解离解离 此此此此时时时时，，，，ＫＫＫＫmm越越越越大大大大，，，，说说说说明明明明ＥＥＥＥ和和和和ＳＳＳＳ之之之之间间间间的的的的亲亲亲亲和和和和力力力力越越越越小小小小，，，，ＥＥＥＥＳＳＳＳ复合物越不稳定。

复合物越不稳定复合物越不稳定复合物越不稳定 当当当当ＫＫＫＫmm越越越越小小小小时时时时，，，，说说说说明明明明ＥＥＥＥ和和和和ＳＳＳＳ的的的的亲亲亲亲和和和和力力力力越越越越大大大大，，，，ＥＥＥＥＳＳＳＳ复复复复合合合合物物物物越稳定，也越有利于反应越稳定，也越有利于反应越稳定，也越有利于反应越稳定，也越有利于反应6. 6. 可可可可用用用用来来来来确确确确定定定定酶酶酶酶活活活活性性性性测测测测定定定定时时时时所所所所需需需需的的的的底底底底物物物物浓浓浓浓度度度度：：：：当当当当[S]=10K[S]=10Kmm时时时时，，，，ν= ν= 91%V91%Vmaxmax，，，，此此此此时时时时即即即即为为为为最最最最合合合合适适适适的的的的测测测测定定定定酶活性所需的底物浓度酶活性所需的底物浓度酶活性所需的底物浓度酶活性所需的底物浓度7. 7. V Vmaxmax可可可可用用用用于于于于计计计计算算算算酶酶酶酶的的的的转转转转换换换换数数数数：：：：当当当当酶酶酶酶的的的的总总总总浓浓浓浓度度度度和和和和最最最最大大大大速速速速度度度度已已已已知知知知时时时时，，，，可可可可计计计计算算算算出出出出酶酶酶酶的的的的转转转转换换换换数数数数，，，，即即即即单单单单位位位位时时时时间间间间内内内内每每每每个酶分子催化底物转变为产物的分子数。

个酶分子催化底物转变为产物的分子数个酶分子催化底物转变为产物的分子数个酶分子催化底物转变为产物的分子数某些酶的某些酶的K Km值值      酶酶                   底物底物                    Km(mmol/L)乳酸脱氢酶乳酸脱氢酶                丙酮酸丙酮酸                         0.017己糖激酶己糖激酶                   D-葡萄糖葡萄糖                      0.05                                  D-果糖果糖                         1.5 -半乳糖苷酶半乳糖苷酶             D-乳糖乳糖                         4.0碳酸酐酶碳酸酐酶                    H2CO3                        9.0过氧化氢酶过氧化氢酶                H2O2                           25蔗糖酶蔗糖酶                       蔗糖蔗糖                              28糜蛋白酶糜蛋白酶                   甘氨酰酪氨酰甘氨酸甘氨酰酪氨酰甘氨酸    1083. Eadie-Hofstee作图法作图法Eadie-HofsteeEadie-Hofstee方程式：方程式：v─ [ [ [ [S S] ] ] ]v =KKmmV Vmax max －－－－.V Vmm-K Km斜率斜率斜率斜率= =v─[ [ [ [S S] ] ] ]0 0v2. 汉斯作图法汉斯作图法(Hanes-Woolf Plot））林－贝氏方程式：林－贝氏方程式：v─[ [ [ [S S] ] ] ] = ──KKmmV Vmaxmax[ [ [ [S S] ] ] ]V Vmm─1 1＋＋＋＋. .方程式两边方程式两边方程式两边方程式两边同乘以同乘以同乘以同乘以[ [ [ [S S] ] ] ] v─1 1 = ──KKmmV Vmaxmax[ [ [ [S S] ] ] ]─1 1V Vmm─1 1＋＋＋＋. .[ [ [ [S S] ] ] ]-KmKKmmV Vmm──1 1V Vmm斜率斜率斜率斜率= =v─[ [ [ [S S] ] ] ]0 01.双倒数作图法双倒数作图法双倒数作图法双倒数作图法（（（（double reciprocal plot double reciprocal plot ）））） 又林－贝氏作图法（又林－贝氏作图法（Lineweaver-Burk Equation））经变换经变换经变换经变换 V Vmaxmax[ [ [ [S S] ] ] ]KKmm+ +[ [ [ [S S] ] ] ]v = ────v─1 1 = ──KKmmV Vmaxmax[ [ [ [S S] ] ] ]─1 1V Vmm─1 1＋＋＋＋. .v─1 1[ [ [ [S S] ] ] ]─1 10 0KKmm─1 1- -─1 1V VmmKKmmV Vmm─斜率斜率斜率斜率= =（四）（四）K Km和和V Vmax的测定的测定eg1.eg1.若要求反应速度到达若要求反应速度到达VmaxVmax的的99%99%，其底物浓度应为：，其底物浓度应为： 99%=100%[ 99%=100%[S]/S]/（（Km+[S]Km+[S]）　　　　　　　　）　　　　　　　　∴[S]=99Km∴[S]=99Km　　eg2.eg2.若要求反应速度达到若要求反应速度达到VmaxVmax的的90%90%，其底物浓度应为：，其底物浓度应为：　　 90%=100%[ 90%=100%[S]/S]/（（Km+[S]Km+[S]）　　　　　　　　　）　　　　　　　　　∴[S]=90Km∴[S]=90Km选底物浓度应考虑能否得到选底物浓度应考虑能否得到选底物浓度应考虑能否得到选底物浓度应考虑能否得到1/[1/[1/[1/[S]S]S]S]的常数增量：的常数增量：的常数增量：的常数增量：[ [ [ [S]S]S]S]为为为为1.011.011.011.01、、、、1.111.111.111.11、、、、1.251.251.251.25、、、、1.421.421.421.42、、、、1.661.661.661.66、、、、2.02.02.02.0、、、、2.52.52.52.5、、、、3.333.333.333.33、、、、5.05.05.05.0、、、、10101010时，时，时，时， 1/[1/[1/[1/[S]S]S]S]为为为为0.10.10.10.1、、、、0.20.20.20.2、、、、0.30.30.30.3、、、、0.40.40.40.4、、、、0.50.50.50.5、、、、0.60.60.60.6、、、、0.70.70.70.7、、、、0.80.80.80.8、、、、0.90.90.90.9、、、、1.01.01.01.0是常数增量。

是常数增量是常数增量是常数增量[ [ [ [S]S]S]S]为常数增量为常数增量为常数增量为常数增量1.01.01.01.0、、、、2.02.02.02.0、、、、3.03.03.03.0、、、、4.04.04.04.0、、、、5.05.05.05.0、、、、10101010时，时，时，时， 1/[ 1/[ 1/[ 1/[S]S]S]S]为为为为0.10.10.10.1、、、、0.1110.1110.1110.111、、、、0.1250.1250.1250.125、、、、0.50.50.50.5、、、、1.01.01.01.0，是非，是非，是非，是非常数增量，点多集中在常数增量，点多集中在常数增量，点多集中在常数增量，点多集中在1/1/1/1/v v v v轴附近 注意：注意： 米氏方程只是反映了底物单分子时酶反米氏方程只是反映了底物单分子时酶反应速度与底物浓度之间的定量关系，但这个应速度与底物浓度之间的定量关系，但这个方程不适应包括一种以上的底物和其他物质方程不适应包括一种以上的底物和其他物质的影响的酶反应的影响的酶反应 可以根据这个方程推出各种复杂酶促反可以根据这个方程推出各种复杂酶促反应的动力学方程。

应的动力学方程k3[E][S]Km + [S]=k3[E] (Vm=K3[E])v=v[E]o二、酶浓度对反应速度的影响二、酶浓度对反应速度的影响n n当反应系统中底物的浓度足够大时，反应速度与酶当反应系统中底物的浓度足够大时，反应速度与酶当反应系统中底物的浓度足够大时，反应速度与酶当反应系统中底物的浓度足够大时，反应速度与酶浓度成正比，即浓度成正比，即浓度成正比，即浓度成正比，即ν ν= =k[E]k[E]当[S][S][E][E]，米，米，米，米- -曼方程曼方程曼方程曼方程式中式中式中式中K Km可以忽略不计可以忽略不计可以忽略不计可以忽略不计2．V与[E] 关系的几点讨论 n n一般来说，酶促反应速度随温度的增高而加快但一般来说，酶促反应速度随温度的增高而加快但一般来说，酶促反应速度随温度的增高而加快但一般来说，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，由于酶蛋白的热变性作当温度增加达到某一点后，由于酶蛋白的热变性作当温度增加达到某一点后，由于酶蛋白的热变性作当温度增加达到某一点后，由于酶蛋白的热变性作用，反应速度迅速下降，直到完全失活。

用，反应速度迅速下降，直到完全失活用，反应速度迅速下降，直到完全失活用，反应速度迅速下降，直到完全失活n n低温时由于活化分子数目减少，反应速度降低，但低温时由于活化分子数目减少，反应速度降低，但低温时由于活化分子数目减少，反应速度降低，但低温时由于活化分子数目减少，反应速度降低，但温度升高后，酶活性又可恢复温度升高后，酶活性又可恢复温度升高后，酶活性又可恢复温度升高后，酶活性又可恢复三、温度对酶促反应速度的影响三、温度对酶促反应速度的影响n n最适温度（最适温度（最适温度（最适温度（optimum tempe-ratureoptimum tempe-rature）：使酶促反）：使酶促反）：使酶促反）：使酶促反应速度达到最大时的温度，应速度达到最大时的温度，应速度达到最大时的温度，应速度达到最大时的温度，也即酶活性最高时的温也即酶活性最高时的温也即酶活性最高时的温也即酶活性最高时的温度n n   最适温度因不同的酶而异，动物体内的酶的最适温最适温度因不同的酶而异，动物体内的酶的最适温最适温度因不同的酶而异，动物体内的酶的最适温最适温度因不同的酶而异，动物体内的酶的最适温   度在度在度在度在37-4037-400 0C C左右。

左右n n酶的最适温度与实验条件有关，它受到底物的种类、酶的最适温度与实验条件有关，它受到底物的种类、酶的最适温度与实验条件有关，它受到底物的种类、酶的最适温度与实验条件有关，它受到底物的种类、浓度浓度浓度浓度;  ;  缓冲液的种类、浓度缓冲液的种类、浓度缓冲液的种类、浓度缓冲液的种类、浓度;  ; 酶的纯度酶的纯度酶的纯度酶的纯度; ;反应的温度、反应的温度、反应的温度、反应的温度、时间等的影响因而它不是酶的特征性常数时间等的影响因而它不是酶的特征性常数时间等的影响因而它不是酶的特征性常数时间等的影响因而它不是酶的特征性常数0 10 20 30 40 50 60 ℃0 10 20 30 40 50 60 ℃0 10 20 30 40 50 60 ℃0 10 20 30 40 50 60 ℃2.02.02.02.01.51.51.51.51.01.01.01.00.50.50.50.5温温度度对对唾唾液液淀淀粉粉酶酶活活性性的的影影响响温温度度对对唾唾液液淀淀粉粉酶酶活活性性的的影影响响产产产产物物物物麦麦麦麦芽芽芽芽糖糖糖糖的的的的毫毫毫毫克克克克数数数数温度对酶促反应速度的影响温度对酶促反应速度的影响vv低温的作用低温的作用 : : 贮存生物制品、菌种等贮存生物制品、菌种等 v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，，但温度升高后，酶活性又可恢复。

但温度升高后，酶活性又可恢复 临床上的低温麻醉临床上的低温麻醉v减减少少组组织织细细胞胞的的代代谢谢程程度度，，使使机机体体耐耐受受手手术术时时氧和营养物质的缺乏氧和营养物质的缺乏    n n观察观察pH对酶促反应速度的影响，通常为一对酶促反应速度的影响，通常为一“钟形钟形”曲线，即曲线，即pH过高或过低均可导致过高或过低均可导致酶催化活性的下降酶催化活性的下降n n酶催化活性最高时溶液的酶催化活性最高时溶液的pH值就称为酶的值就称为酶的最适最适pH(optimum pH)四、四、pHpH对酶促反应速度的影响对酶促反应速度的影响5 6 7 8 9 10 11最适最适pH Relative Activityn n人体内大多数酶的最适人体内大多数酶的最适pHpH在在6.56.5～～8.08.0之间n n酶的最适酶的最适pHpH不是酶的特征性常数，与酶的性质、不是酶的特征性常数，与酶的性质、底物和缓冲体系有关底物和缓冲体系有关n npHpH对酶促反应速度的影响，其原因主要是由于对酶促反应速度的影响，其原因主要是由于pHpH的改变导致了酶的催化基团以及底物分子的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导致了酶蛋白的变性。

解离状态改变或者导致了酶蛋白的变性  一些酶的最适一些酶的最适 pH 值值 酶酶酶酶 最适最适最适最适 pHpHpHpH胃蛋白酶胃蛋白酶胃蛋白酶胃蛋白酶 1.81.81.81.8过氧化氢酶过氧化氢酶过氧化氢酶过氧化氢酶 7.67.67.67.6胰蛋白酶胰蛋白酶胰蛋白酶胰蛋白酶 7.77.77.77.7延胡索酸酶延胡索酸酶延胡索酸酶延胡索酸酶 7.87.87.87.8核糖核酸酶核糖核酸酶核糖核酸酶核糖核酸酶 7.87.87.87.8精氨酸酶精氨酸酶精氨酸酶精氨酸酶 9.9.9.9.8 8碱性磷酸酶碱性磷酸酶碱性磷酸酶碱性磷酸酶 10. 510. 5问题：问题：问题：问题：（（（（1 1））））        K Kmm越小，底物亲和力越大（越小，底物亲和力越大（越小，底物亲和力越大（越小，底物亲和力越大（X X））））（（（（2 2））））    Ks    Ks越小，底物亲和力越大（越小，底物亲和力越大（越小，底物亲和力越大（越小，底物亲和力越大（√ √））））（（（（3 3））））     天然底物就是亲和力最大的底物（天然底物就是亲和力最大的底物（天然底物就是亲和力最大的底物（天然底物就是亲和力最大的底物（X X））））（（（（4 4））））        天然底物就是天然底物就是天然底物就是天然底物就是K Kmm值最小的底物（值最小的底物（值最小的底物（值最小的底物（√ √））））（（（（5 5）底物亲和力越大酶促反应速度越大（）底物亲和力越大酶促反应速度越大（）底物亲和力越大酶促反应速度越大（）底物亲和力越大酶促反应速度越大（X X））））（（（（6 6））））对于不同的酶或同一种酶的不同底物，对于不同的酶或同一种酶的不同底物，对于不同的酶或同一种酶的不同底物，对于不同的酶或同一种酶的不同底物，K Kmm越小越小越小越小反应速度越大（反应速度越大（反应速度越大（反应速度越大（X X））））n n酶的抑制作用酶的抑制作用酶的抑制作用酶的抑制作用 有些物质能与酶分子上某些必须基团结合（作用有些物质能与酶分子上某些必须基团结合（作用有些物质能与酶分子上某些必须基团结合（作用有些物质能与酶分子上某些必须基团结合（作用),),),),使酶的活性中心的化学性质发生改变，导致酶活力使酶的活性中心的化学性质发生改变，导致酶活力使酶的活性中心的化学性质发生改变，导致酶活力使酶的活性中心的化学性质发生改变，导致酶活力下降或丧失。

下降或丧失下降或丧失下降或丧失n n失活作用失活作用失活作用失活作用 凡可使酶蛋白变性而引起酶活力丧失的作用凡可使酶蛋白变性而引起酶活力丧失的作用凡可使酶蛋白变性而引起酶活力丧失的作用凡可使酶蛋白变性而引起酶活力丧失的作用 n n抑制剂抑制剂抑制剂抑制剂 凡是能降低酶促反应速度，但不引起酶分子变性凡是能降低酶促反应速度，但不引起酶分子变性凡是能降低酶促反应速度，但不引起酶分子变性凡是能降低酶促反应速度，但不引起酶分子变性失活的物质统称为酶的抑制剂失活的物质统称为酶的抑制剂失活的物质统称为酶的抑制剂失活的物质统称为酶的抑制剂(inhibitor)(inhibitor)(inhibitor)(inhibitor)五、抑制剂对反应速度的影响五、抑制剂对反应速度的影响酶的抑制与变性的区别：酶的抑制与变性的区别： n n抑抑制制剂剂对对酶酶的的抑抑制制作作用用有有选选择择性性，，而而蛋蛋白白质质变性剂可使所有的酶变性失活变性剂可使所有的酶变性失活n n酶酶抑抑制制剂剂一一般般都都具具有有以以下下特特点点：：一一方方面面在在化化学学结结构构上上与与被被抑抑制制酶酶的的底底物物分分子子或或底底物物的的过过渡渡态态相相似似。

另另一一方方面面能能够够与与酶酶的的活活性性中中心心以以非非共共价价键键或或共共价价的的方方式式形形成成比比较较稳稳定定的的复复合合体或结合物，而变性剂则作用方式较多体或结合物，而变性剂则作用方式较多( (一一) )不可逆抑制（不可逆抑制（irreversible irreversible inhibitioninhibition））n n不可逆抑制：抑制剂与酶分子的必需基团共价结合不可逆抑制：抑制剂与酶分子的必需基团共价结合不可逆抑制：抑制剂与酶分子的必需基团共价结合不可逆抑制：抑制剂与酶分子的必需基团共价结合,  , 使酶丧使酶丧使酶丧使酶丧失活性失活性失活性失活性, ,   不能采用透析超滤等物理方法除去抑制剂使酶恢复不能采用透析超滤等物理方法除去抑制剂使酶恢复不能采用透析超滤等物理方法除去抑制剂使酶恢复不能采用透析超滤等物理方法除去抑制剂使酶恢复活性活性活性活性[E][I]1、巯基酶抑制剂、巯基酶抑制剂抑制剂：重金属离子抑制剂：重金属离子AgAg+ +、、HgHg2+2+、、砷剂等，砷剂等，以丝以丝以丝以丝氨酸侧链上的羟基为必需基团的酶氨酸侧链上的羟基为必需基团的酶氨酸侧链上的羟基为必需基团的酶氨酸侧链上的羟基为必需基团的酶巯基酶巯基酶失活的酶分子失活的酶分子 S SE Hg +E Hg + S SCOONaCOONaCHSHCHSHCHSHCHSHCOONaCOONa SHSHE + HgE + Hg SH SHCOONaCOONaCHS CHS CHSCHSCOONaCOONa二巯基丁二酸钠二巯基丁二酸钠二巯基丁二酸钠二巯基丁二酸钠解毒方法：解毒方法：2、羟基酶抑制、羟基酶抑制羟基酶指有丝氨酸残基侧链上的羟基为必需基团的一类酶。

羟基酶指有丝氨酸残基侧链上的羟基为必需基团的一类酶羟基酶指有丝氨酸残基侧链上的羟基为必需基团的一类酶羟基酶指有丝氨酸残基侧链上的羟基为必需基团的一类酶抑制剂：抑制剂：有机磷杀虫剂，如：敌百虫、敌敌畏、对硫磷等有机磷杀虫剂，如：敌百虫、敌敌畏、对硫磷等有机磷杀虫剂，如：敌百虫、敌敌畏、对硫磷等有机磷杀虫剂，如：敌百虫、敌敌畏、对硫磷等解毒解毒 -- -- -- -- -- -- 解磷定解磷定(PAM)(PAM)丝氨酸酶丝氨酸酶乙酰胆碱乙酰胆碱 + H2O胆碱胆碱 + 乙酸乙酸胆碱酯酶胆碱酯酶有机磷杀虫剂有机磷杀虫剂×胆碱能神经兴奋胆碱能神经兴奋↑中毒中毒（心跳变慢、瞳孔缩小、流涎、多汗、呼吸困难）（心跳变慢、瞳孔缩小、流涎、多汗、呼吸困难）3.3.自杀底物自杀底物(suicide substrate )(suicide substrate )n n底物在酶催化作用下所形成的反应中间物或最终产物，可以共价修饰酶活性部位的必需基团从而导致酶不可逆失活（（1）） 天然酶的自杀底物天然酶的自杀底物n nAckee Blighia sapida植物——未成熟果实的假种皮中含有一种有毒的降糖氨酸（即甲叉环丙基丙氨酸）（（2 2）） 治疗用人工合成的酶自杀底物治疗用人工合成的酶自杀底物n n治疗高血压；癫痫；抗青霉素的菌株；在肿瘤治疗高血压；癫痫；抗青霉素的菌株；在肿瘤治疗上；治疗震颠麻痹症；痛风症的自杀底物治疗上；治疗震颠麻痹症；痛风症的自杀底物疗法。

疗法（二）可逆抑制作用：（二）可逆抑制作用：n n抑制剂以非共价键与酶分子可逆性结合造成酶活性抑制剂以非共价键与酶分子可逆性结合造成酶活性抑制剂以非共价键与酶分子可逆性结合造成酶活性抑制剂以非共价键与酶分子可逆性结合造成酶活性的抑制，且可采用透析等简单方法去除抑制剂而使的抑制，且可采用透析等简单方法去除抑制剂而使的抑制，且可采用透析等简单方法去除抑制剂而使的抑制，且可采用透析等简单方法去除抑制剂而使酶活性完全恢复的抑制作用就是可逆抑制作用酶活性完全恢复的抑制作用就是可逆抑制作用酶活性完全恢复的抑制作用就是可逆抑制作用酶活性完全恢复的抑制作用就是可逆抑制作用 [E][I]n n可可可可逆逆逆逆抑抑抑抑制制制制作作作作用用用用包包包包括括括括竞竞竞竞争争争争性性性性、、、、反反反反竞竞竞竞争争争争性性性性、、、、和和和和非非非非竞竞竞竞争争争争性抑制几种类型性抑制几种类型性抑制几种类型性抑制几种类型 1. 1. 竞争性抑制（竞争性抑制（competitive inhibition)competitive inhibition)：：n n抑制剂与底物竞争与酶的同一活性中心结抑制剂与底物竞争与酶的同一活性中心结合，从而干扰了酶与底物的结合，使酶的合，从而干扰了酶与底物的结合，使酶的催化活性降低催化活性降低S SS SE EE EI II IE EE E + P + P无无无无 I I 有有有有 I I 竞争性抑制的底物浓度曲线竞争性抑制的底物浓度曲线竞争性抑制的底物浓度曲线竞争性抑制的底物浓度曲线 v竞争性抑制作用过程竞争性抑制作用过程竞争性抑制作用过程竞争性抑制作用过程[S]+I IE EI Ik+3酶的竞争性抑制反应模式酶的竞争性抑制反应模式酶的竞争性抑制反应模式酶的竞争性抑制反应模式k-3k+2E + SE + SE + PE + PESESk+1k-1• 竞争性抑制的动力学方程竞争性抑制的动力学方程竞争性抑制的动力学方程竞争性抑制的动力学方程: :v=Vmax[S]Km(1+[I]/Ki)+[S]1v=Km Vmax(1+ ) +[I]Ki1 [S]1 Vmax• 竞争性抑制的的双倒数图形特征：竞争性抑制的的双倒数图形特征：竞争性抑制的的双倒数图形特征：竞争性抑制的的双倒数图形特征：   [ I ]正常正常1v1 [S]1 Vmax-1Km(1+ )[I] Ki-1 Km⑴⑴⑴⑴ 竞争性抑制剂往往是酶的底物类似物或反应产物竞争性抑制剂往往是酶的底物类似物或反应产物竞争性抑制剂往往是酶的底物类似物或反应产物竞争性抑制剂往往是酶的底物类似物或反应产物⑵⑵⑵⑵ 抑制剂与酶的结合部位与底物与酶的结合部位相同抑制剂与酶的结合部位与底物与酶的结合部位相同抑制剂与酶的结合部位与底物与酶的结合部位相同抑制剂与酶的结合部位与底物与酶的结合部位相同⑶⑶⑶⑶ 抑制剂浓度越大，则抑制作用越大；但增加底物浓度抑制剂浓度越大，则抑制作用越大；但增加底物浓度抑制剂浓度越大，则抑制作用越大；但增加底物浓度抑制剂浓度越大，则抑制作用越大；但增加底物浓度可使抑制程度减小可使抑制程度减小可使抑制程度减小可使抑制程度减小⑷⑷⑷⑷ 动力学参数：动力学参数：动力学参数：动力学参数：KmKm值增大，值增大，值增大，值增大，VmVm值不变值不变值不变值不变 竞争性抑制的特点：竞争性抑制的特点：竞争性抑制剂有：丙二酸、草酰乙酸等竞争性抑制剂有：丙二酸、草酰乙酸等琥珀酸脱氢酶的竞争性抑制琥珀酸脱氢酶的竞争性抑制I I：：磺胺药磺胺药S S：：对氨基苯甲酸（对氨基苯甲酸（PABAPABA））磺胺类药物的竞争性抑制磺胺类药物的竞争性抑制磺胺类药物的竞争性抑制磺胺类药物的竞争性抑制————二氢叶酸合成酶二氢叶酸合成酶二氢叶酸合成酶二氢叶酸合成酶磺胺药与磺胺药与PABAPABA相互竞争与相互竞争与FHFH2 2合成酶结合合成酶结合n n抑制剂既可以与游离酶结合，也可以与抑制剂既可以与游离酶结合，也可以与抑制剂既可以与游离酶结合，也可以与抑制剂既可以与游离酶结合，也可以与ESES复合物结复合物结复合物结复合物结合，使酶的催化活性降低合，使酶的催化活性降低合，使酶的催化活性降低合，使酶的催化活性降低2. 非竞争性抑制（非竞争性抑制（non-competitive inhibition））S SS SE EE EE EE E + P + PS SE ES SIIIIk-3k+3+IESIk+2E + PESE + Sk+1k-1k-3k+3+IEI + Sk+1k-1非竞争性抑制的图形特征非竞争性抑制的图形特征反应模式反应模式•非竞争性抑制的动力学方程非竞争性抑制的动力学方程非竞争性抑制的动力学方程非竞争性抑制的动力学方程: :1v=Km Vmax(1+ ) +[I]Ki1 [S]1 Vmax（（1+ ））[I]Ki•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：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：1v正正常常  [I]1 [S]-1 Km1 Vmax(1+ )[I]Ki⑴ ⑴ ⑴ ⑴ 非非非非竞竞竞竞争争争争性性性性抑抑抑抑制制制制剂剂剂剂的的的的化化化化学学学学结结结结构构构构不不不不一一一一定定定定与与与与底底底底物物物物的的的的分分分分子子子子结结结结构类似构类似构类似构类似⑵ ⑵ ⑵ ⑵ 底物和抑制剂分别独立地与酶的不同部位相结合底物和抑制剂分别独立地与酶的不同部位相结合底物和抑制剂分别独立地与酶的不同部位相结合底物和抑制剂分别独立地与酶的不同部位相结合⑶ ⑶ ⑶ ⑶ 抑抑抑抑制制制制剂剂剂剂对对对对酶酶酶酶与与与与底底底底物物物物的的的的结结结结合合合合无无无无影影影影响响响响，，，，故故故故底底底底物物物物浓浓浓浓度度度度的的的的改改改改变对抑制程度无影响变对抑制程度无影响变对抑制程度无影响变对抑制程度无影响⑷⑷⑷⑷ 动力学参数：动力学参数：动力学参数：动力学参数：KmKm值不变，值不变，值不变，值不变，VmVm值降低值降低值降低值降低 非竞争性抑制的特点：非竞争性抑制的特点：n n抑制剂不能与游离酶结合，但可与抑制剂不能与游离酶结合，但可与抑制剂不能与游离酶结合，但可与抑制剂不能与游离酶结合，但可与ESESESES复合物结合并复合物结合并复合物结合并复合物结合并阻止产物生成，使酶的催化活性降低阻止产物生成，使酶的催化活性降低阻止产物生成，使酶的催化活性降低阻止产物生成，使酶的催化活性降低3、反竞争性抑制（、反竞争性抑制（uncompetitive inhibition））E EE EE E + P + PE EIIS SS SS Sk-3k+3+IESIk+2E + SE + PESk+1k-1反竞争性抑制的图形特征反竞争性抑制的图形特征反应模式反应模式• 反竞争性抑制的动力学方程反竞争性抑制的动力学方程反竞争性抑制的动力学方程反竞争性抑制的动力学方程: :v=Vmax[S]Km +(1+[I]/Ki) [S]1v=Km Vmax(1+ )[I]Ki1 [S]1 Vmax• 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：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：   [ I ]正常正常1v1 [S]1 Vmax-1Km[I] Ki+(1+ )-1 Km1 Vmax(1+ )[I] Ki反竞争性抑制的特点：反竞争性抑制的特点：1、、I与与S分子结构不一定类似分子结构不一定类似,抑制剂与底物可同时抑制剂与底物可同时与酶的不同部位结合与酶的不同部位结合2、、Vmax 和表观和表观Km都减小都减小3、抑制程度取决于、抑制程度取决于[I]和和[ES]二者的浓度；抑制程度二者的浓度；抑制程度随底物浓度的增加而增加随底物浓度的增加而增加4 、底物的存在是抑制剂与酶结合的先决条件、底物的存在是抑制剂与酶结合的先决条件例：例：氰化物或肼对芳香硫酸酯酶的抑制氰化物或肼对芳香硫酸酯酶的抑制三种可逆性抑制作用的比较三种可逆性抑制作用的比较竞争性竞争性非竞争性非竞争性反竞争性反竞争性EEDifferent siteCompete for active siteInhibitorSubstrateCartoon GuideEquation and Description表观表观Km增大增大, Vm不变不变表观表观Km不变不变, Vm降低降低表观表观Km不变不变, Vm降低降低E + S → ES → E + P + I I↓EI I ← ↑E + S → ES → E + P +            + I I I I↓ ↓EI I + S →EI IS  ← ↑ ↑E + S → ES → E + P               +   I I ↓             EI IS  ← ↑Xn n凡是能提高酶活力的简单化合物都称为激活凡是能提高酶活力的简单化合物都称为激活剂（剂（activator)activator)。

其中大部分是一些无机离子其中大部分是一些无机离子和小分子简单有机物如：和小分子简单有机物如：NaNa+ +、、K K+ +、、Ca2Ca2+ +、、MgMg2+2+、、CuCu2+2+、、ZnZn2+2+、、CoCo2+2+、、CrCr2+2+、、FeFe2+2+、、ClCl- -、、BrBr- -、、I I- -、、CNCN- -、、NONO3 3- -、、POPO4 4- -等；等；六、激活剂对酶促反应速度的影响六、激活剂对酶促反应速度的影响n n这些离子可与酶分子上的氨基酸侧链基团结这些离子可与酶分子上的氨基酸侧链基团结合，可能是酶活性部位的组成部分，也可能合，可能是酶活性部位的组成部分，也可能作为辅酶或辅基的一个组成部分起作用作为辅酶或辅基的一个组成部分起作用n n一般情况下，一种激活剂对某种酶是激活剂，一般情况下，一种激活剂对某种酶是激活剂，而对另一种酶则起抑制作用而对另一种酶则起抑制作用n n对于同一种酶，不同激活剂浓度会产生不同对于同一种酶，不同激活剂浓度会产生不同的作用的作用。