动物生物化学生物催化剂酶省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

羧肽酶第1页本章主要内容本章主要内容4 酶普通概念酶普通概念4 酶组成与维生素酶组成与维生素4 酶结构与功效关系酶结构与功效关系4 酶催化机理酶催化机理4 酶反应动力学酶反应动力学4 酶活性调整酶活性调整 第2页1.1.酶概述酶概述酶是生物催化剂酶是生物催化剂。绝大部分酶是蛋白质，还有一些核糖核酸绝大部分酶是蛋白质，还有一些核糖核酸RNA含有催化作用，称为核酶（含有催化作用，称为核酶（ribozyme）。）。1.1 1.1 定义定义 细胞代谢由成千上万化学反应组成，几乎全部反应都是由酶细胞代谢由成千上万化学反应组成，几乎全部反应都是由酶（enzyme）催化。）催化。酶对于动物机体生理活动有主要意义，不可或缺。酶在生产实践酶对于动物机体生理活动有主要意义，不可或缺。酶在生产实践中有广泛应用。中有广泛应用。第3页1.2酶命名酶命名（1）习惯命名习惯命名依据所催化底物（依据所催化底物（substrate）、反应性质、）、反应性质、酶起源等命名。比如，胃蛋白（水解）酶、碱性磷酸酶。酶起源等命名。比如，胃蛋白（水解）酶、碱性磷酸酶。（2）系统命名系统命名依据底物与反应性质命名依据底物与反应性质命名反应：葡萄糖反应：葡萄糖+ATP葡萄糖葡萄糖-6-磷酸磷酸+ADP命名：命名：葡萄糖：葡萄糖：ATP磷酰基转移酶磷酰基转移酶（习惯名称，葡萄糖激酶）（习惯名称，葡萄糖激酶）第4页1.3酶分类酶分类 氧化还原酶氧化还原酶氧化还原酶氧化还原酶AHAH2 2+BA+BH+BA+BH2 2 转移酶转移酶转移酶转移酶Ax+CA+CxAx+CA+Cx 水解酶水解酶水解酶水解酶AB+HAB+H2 2OAH+BOHOAH+BOH 裂解酶裂解酶裂解酶裂解酶AB+CAB+C 异构酶异构酶异构酶异构酶ABAB 合成酶合成酶合成酶合成酶A+BCA+BC，需要需要需要需要ATPATP第5页1961年酶学委员会（年酶学委员会（EnzymeCommission，EC）要求酶表示法：要求酶表示法：EC.X.X.X.X比如：比如：乳酸脱氢酶乳酸脱氢酶 第6页1.4 1.4 酶活性酶活性(enzymeactivity)酶活性表示方法：酶活性表示方法：酶活性酶活性指是酶催化能力，指是酶催化能力，用反应速度来衡量，即单位时间用反应速度来衡量，即单位时间里产物增加或底物降低。里产物增加或底物降低。V=dP/dt=-dS/dt 测定方法：测定方法：吸光度测定、气体分析、电化学分析等。吸光度测定、气体分析、电化学分析等。第7页酶活性计量：酶活性计量：EC1961年要求：年要求：在指定条件下，在指定条件下，1分钟内，将分钟内，将1微摩尔底物转变为产物所需要酶微摩尔底物转变为产物所需要酶量为量为1个个酶活国际单位酶活国际单位（IU）。比活性比活性（specificityofenzyme）指是每毫克酶蛋白所含有酶）指是每毫克酶蛋白所含有酶活性单位数。活性单位数。比活性比活性=活性单位数活性单位数/酶蛋白重量（酶蛋白重量（mg）比活性反应了酶纯度与质量。比活性反应了酶纯度与质量。第8页酶促反应速度曲线酶促反应速度曲线 伴随酶催化反应进行，反应伴随酶催化反应进行，反应速度会变慢，这是因为产物反速度会变慢，这是因为产物反馈作用、酶热变性或副反应引馈作用、酶热变性或副反应引发。不过，在反应起始很快，发。不过，在反应起始很快，在酶促反应速度曲线上通常能在酶促反应速度曲线上通常能够看见一段斜率不变部分，这够看见一段斜率不变部分，这就是初速度。就是初速度。在酶动力学研究中，普通使在酶动力学研究中，普通使用用初速度（初速度（V0）概念。概念。第9页高效性高效性酶催化作用可使反应速度比非催化反应提升酶催化作用可使反应速度比非催化反应提升108-1020倍。比其它倍。比其它催化反应高催化反应高106-1013倍倍比如：过氧化氢分解比如：过氧化氢分解2H2O22H2O+O2Fe3+催化，效率为催化，效率为6104mol/mol.S过氧化氢酶催化，效率为过氧化氢酶催化，效率为6106mol/mol.S专一性专一性即对底物选择性或特异性。一个酶只催化一个或一类底物转变成即对底物选择性或特异性。一个酶只催化一个或一类底物转变成对应产物。对应产物。1.5酶特点酶特点第10页F 绝对专一性绝对专一性一个酶只催化一个底物转变为对应产物。一个酶只催化一个底物转变为对应产物。比如，脲酶只催化尿素水解成比如，脲酶只催化尿素水解成CO2和和NH3。F相对专一性相对专一性一个酶作用于一类化合物或一类化学键。一个酶作用于一类化合物或一类化学键。比如，不一样蛋白水解酶对于所水解肽键两侧基团有比如，不一样蛋白水解酶对于所水解肽键两侧基团有不一样要求。不一样要求。F立体专一性立体专一性指酶对其所催化底物立体构型有特定要求。指酶对其所催化底物立体构型有特定要求。比如，乳酸脱氢酶专一地催化比如，乳酸脱氢酶专一地催化L-乳酸转变为丙酮酸，延胡索酸只乳酸转变为丙酮酸，延胡索酸只作用于反式延胡索酸（反丁烯二酸）。立体专一性确保了反应定作用于反式延胡索酸（反丁烯二酸）。立体专一性确保了反应定向进行。向进行。第11页R1:Lys,ArgR2:不是不是ProR3:Tyr,Trp,PheR4:不是不是Pro第12页酶轻易变性酶轻易变性这是酶化学本质（蛋白质）所决定。这是酶化学本质（蛋白质）所决定。酶可调整性酶可调整性抑制和激活（抑制和激活（activationandinhibition）反馈控制反馈控制(feedback)酶原激活酶原激活(activationofproenzyme)变构酶变构酶(allostericenzyme)化学修饰化学修饰(chemicalmodification)多酶复合体多酶复合体(multienzymecomplex)酶在细胞中区室化酶在细胞中区室化(enzymecompartmentalization)第13页已知上千种酶绝大部分是蛋白质已知上千种酶绝大部分是蛋白质单纯酶：单纯酶：少数，比如：溶菌酶少数，比如：溶菌酶结合酶：结合酶：大多数大多数结合酶结合酶=酶蛋白酶蛋白+辅因子辅因子辅因子包含辅因子包含:辅酶、辅基和金属离子。辅酶、辅基和金属离子。2.2.酶组成与维生素酶组成与维生素2.1酶化学本质酶化学本质第14页 酶蛋白作用酶蛋白作用：与特定底物结合，决定反应专一性。：与特定底物结合，决定反应专一性。辅酶、辅基作用辅酶、辅基作用：参加电子传递、基团转移等，决定了酶所催化反应性：参加电子传递、基团转移等，决定了酶所催化反应性质。有十几个质。有十几个.辅酶与辅基异同点辅酶与辅基异同点:它们都是耐热有机小分子，结构上常与维生素和核苷酸相关。它们都是耐热有机小分子，结构上常与维生素和核苷酸相关。不过辅酶与酶蛋白结合不紧，轻易经透析除去，而辅基通常与酶蛋白共价相连。不过辅酶与酶蛋白结合不紧，轻易经透析除去，而辅基通常与酶蛋白共价相连。金属离子作用金属离子作用：它们是酶和底物联络：它们是酶和底物联络“桥梁桥梁”；稳定酶蛋白构象；酶；稳定酶蛋白构象；酶“活性中心活性中心”部分。部分。第15页 结合酶举例，结合酶举例，()内为辅因子：内为辅因子：乳酸脱氢酶（辅酶乳酸脱氢酶（辅酶I,NAD）异柠檬酸脱氢酶（辅酶异柠檬酸脱氢酶（辅酶I,NAD）醇脱氢酶（辅酶醇脱氢酶（辅酶I,NAD）葡萄糖葡萄糖-6-磷酸脱氢酶（辅酶磷酸脱氢酶（辅酶II,NADP）琥珀酸脱氢酶（琥珀酸脱氢酶（FAD）乙酰辅酶乙酰辅酶A羧化酶（生物素，羧化酶（生物素，ATP，Mg+）脂酰辅酶脂酰辅酶A合成酶（辅酶合成酶（辅酶A,CoA）第16页维生素（维生素（Vitamin）是动物和人类生理活动所必需，从食物中取得一是动物和人类生理活动所必需，从食物中取得一类有机小分子。它们并不是机体能量起源，也不是结组成份，大多数类有机小分子。它们并不是机体能量起源，也不是结组成份，大多数以辅酶、辅基形式参加调整代谢活动。以辅酶、辅基形式参加调整代谢活动。脂溶性维生素：脂溶性维生素：A视黄醇（维生素视黄醇（维生素A原原胡萝卜素）胡萝卜素）D钙化醇钙化醇E生育酚生育酚K凝血维生素凝血维生素水溶性维生素：水溶性维生素：B族维生素和维生素族维生素和维生素C（以下主要介绍（以下主要介绍B族维生素与辅酶、辅基关系）族维生素与辅酶、辅基关系）2.2维生素与辅酶和辅基关系维生素与辅酶和辅基关系第17页表表72B族维生素及其辅酶形式族维生素及其辅酶形式B B族维生素族维生素辅酶形式辅酶形式酶促反应中主要作用硫胺素硫胺素(B(B1 1)硫胺素焦磷酸酯硫胺素焦磷酸酯(TPP)(TPP)-酮酸氧化脱羧酮基转移作酮酸氧化脱羧酮基转移作用用核黄素核黄素(B(B2 2)黄素单核苷酸黄素单核苷酸(FMN)(FMN)黄素腺嘌呤二核苷酸黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD)(FAD)氢原子转移氢原子转移 氢原子转移氢原子转移尼克酰胺尼克酰胺(PP)(PP)尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD(NAD+)尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADP(NADP+)氢原子转移氢原子转移 氢原子转移氢原子转移吡哆醇吡哆醇(醛、胺醛、胺)(B(B6 6)磷酸吡哆醛磷酸吡哆醛氨基转移氨基转移泛酸泛酸辅酶辅酶A(CoA)A(CoA)酰基转移酰基转移叶酸叶酸四氢叶酸四氢叶酸 一碳基团一碳基团 转移转移生物素生物素(H)(H)生物素生物素羧化作用羧化作用钴胺素钴胺素(B(B1212)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甲基转移甲基转移第18页VB1，硫胺素经，硫胺素经焦磷酸化转变为焦磷酸化转变为TPP，焦磷酸硫，焦磷酸硫胺素胺素。它是酮酸。它是酮酸脱氢酶辅酶。脱氢酶辅酶。以以VB2，核黄素为基础形成两种辅基，核黄素为基础形成两种辅基FMN黄素单核苷酸黄素单核苷酸和和FAD黄素黄素腺嘌呤腺嘌呤二核苷酸二核苷酸。作用是传递氢和电子。作用是传递氢和电子。第19页泛酸（维生素泛酸（维生素B3）是是CoA（辅酶（辅酶A）组成成份。组成成份。CoA是脂酰基载体。是脂酰基载体。吡哆醛和吡哆胺（吡哆素），吡哆醛和吡哆胺（吡哆素），维生素维生素B6。磷酸吡哆醛磷酸吡哆醛是氨是氨基酸转氨酶、脱羧酶等辅酶。基酸转氨酶、脱羧酶等辅酶。第20页尼克酸，烟酸（维生素尼克酸，烟酸（维生素Vpp）NAD+/NADH，烟酰胺腺嘌呤二核苷酸，烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（氧化（氧化/还原）还原）NADP+/NADPH，烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸，烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（氧化（氧化/还原）。烟酰胺衍生物还原）。烟酰胺衍生物，传递氢和电子，传递氢和电子，氧化还原酶辅酶。氧化还原酶辅酶。第21页叶酸，其还原衍生物叶酸，其还原衍生物四氢叶酸四氢叶酸是一碳基团转移酶辅酶。是一碳基团转移酶辅酶。一碳基团，如甲基、乙烯基、一碳基团，如甲基、乙烯基、甲酰基等甲酰基等。生物素生物素，维生素，维生素H。噻吩和脲缩组成，噻吩和脲缩组成，CO2载体，载体，羧化酶辅酶，且有戊酸侧链羧化酶辅酶，且有戊酸侧链 。第22页硫辛酸硫辛酸，含硫脂肪酸，有氧化，含硫脂肪酸，有氧化和还原两种形式，既能够和还原两种形式，既能够传递氢和电子，又能转移传递氢和电子，又能转移脂酰基。脂酰基。维生素维生素B12中心钴原子结合中心钴原子结合5-脱氧腺苷基称脱氧腺苷基称辅酶辅酶B12，为一些变位酶和转甲基酶辅酶。为一些变位酶和转甲基酶辅酶。第23页单体酶单体酶只有三级结构，一条多肽链酶。如只有三级结构，一条多肽链酶。如129个氨基酸个氨基酸溶菌酶，分子量溶菌酶，分子量14600。寡聚酶寡聚酶含含2-60个亚基，有复杂高级结构。个亚基，有复杂高级结构。常经过变构效应在代谢路径中发挥主要调整作用。常经过变构效应在代谢路径中发挥主要调整作用。多酶复合体多酶复合体由多个功效上相关酶彼此嵌合而形成复合体。它能够促进某个阶由多个功效上相关酶彼此嵌合而形成复合体。它能够促进某个阶段代谢反应高效、定向和有序地进行。段代谢反应高效、定向和有序地进行。3.酶分子结构酶分子结构第24页酶活性中心（酶活性中心（activesite）活性中心必需基团活性中心必需基团 必需基团必需基团 活性中心以外必需基团活性中心以外必需基团 结合基团结合基团（与底物结合，决定专一性）（与底物结合，决定专一性）活性中心活性中心 催化基团催化基团（影响化学键稳定性（影响化学键稳定性,决定催化能力）决定催化能力）第25页酶活性中心示意图酶活性中心示意图活性中心是酶分子上由催化基团和结合基团组成一个微区活性中心是酶分子上由催化基团和结合基团组成一个微区第26页化学反应是由含有一定能量活化分子相互碰撞发生。分子从初态化学反应是由含有一定能量活化分子相互碰撞发生。分子从初态转变为激活态所需能量称为转变为激活态所需能量称为活化能活化能。不论何种催化剂，其作用都在。不论何种催化剂，其作用都在于降低化学反应活化能，加紧化学反应速度。于降低化学反应活化能，加紧化学反应速度。一个能够自发进行反应，其反应终态和始态自由能改变（一个能够自发进行反应，其反应终态和始态自由能改变（G）为负值。这个自由能改变值与反应中是否存在催化剂无关。）为负值。这个自由能改变值与反应中是否存在催化剂无关。4.酶催化机理酶催化机理4.1活化能活化能第27页催化剂降低了反应物催化剂降低了反应物分子活化时所需能量分子活化时所需能量非催化反应和酶催化反应活化能比较非催化反应和酶催化反应活化能比较Ea，活化能；，活化能；G，自由能改变，自由能改变第28页 S+EESP+E中间产物中间产物反应过程反应过程 S+EESES*EPP+E过渡态过渡态复合物复合物4.2中间产物学说中间产物学说第29页 酶介入了反应过程。经过形成不稳定酶介入了反应过程。经过形成不稳定过渡态中间过渡态中间复合物复合物，使原本一步进行反应分为两步进行，而两步，使原本一步进行反应分为两步进行，而两步反应都只需较少能量活化。从而使整个反应活化能反应都只需较少能量活化。从而使整个反应活化能降低。降低。第30页诱导契合学说认为，诱导契合学说认为，酶和底物都有自己酶和底物都有自己特有构象，在两特有构象，在两者相互作用时，一者相互作用时，一些基团经过相互取些基团经过相互取向，定位以形成中向，定位以形成中间复合物。间复合物。4.3诱导契合学说（诱导契合学说（inducedfit）第31页邻近与定向效应：邻近与定向效应：增加了酶与底物接触机会和有效碰撞。增加了酶与底物接触机会和有效碰撞。张力效应：张力效应：诱导底物变形，扭曲，促进了化学键断裂。诱导底物变形，扭曲，促进了化学键断裂。酸碱催化：酸碱催化：活性中心一些基团，如活性中心一些基团，如His，Asp作为质子受体或供体，参作为质子受体或供体，参加传递质子。加传递质子。共价催化：共价催化：酶与底物形成过渡性共价中间体，限制底物活动，使反应酶与底物形成过渡性共价中间体，限制底物活动，使反应易于进行。易于进行。疏水效应：疏水效应：活性中心疏水区域对水分子排除、排斥，有利于酶与底物活性中心疏水区域对水分子排除、排斥，有利于酶与底物接触。接触。4.4催化机理催化机理第32页影响酶促反应速度原因与酶作为生物催化剂特点亲影响酶促反应速度原因与酶作为生物催化剂特点亲密相关。密相关。这些原因有：温度、酸碱性、底物（这些原因有：温度、酸碱性、底物（substrate）浓度、酶浓度、激活剂（浓度、酶浓度、激活剂（activators）和抑制剂）和抑制剂（inhibitors）等。）等。5.5.酶促反应动力学及其影响原因酶促反应动力学及其影响原因第33页 普通来说，伴随温度升高，化学反应速度加紧。在较低温度条普通来说，伴随温度升高，化学反应速度加紧。在较低温度条件下，酶促反应也遵照这个规律。不过，温度超出一定数值时，酶件下，酶促反应也遵照这个规律。不过，温度超出一定数值时，酶会因热变性，造成催化活性下降。会因热变性，造成催化活性下降。最适温度（最适温度（optimumT）：）：使酶促反应速度到达最大时温度。使酶促反应速度到达最大时温度。最适温度因不一样酶而异，动物体内酶最适温最适温度因不一样酶而异，动物体内酶最适温度在度在37-400C左右。左右。5.1温度对酶促反应速度影响温度对酶促反应速度影响第34页酶反应温度曲线和最适温度酶反应温度曲线和最适温度第35页5.2溶液溶液pH值对酶促反应速度影响值对酶促反应速度影响最适最适pH（optimumpH）：）：使酶促反应速度到达最大时溶液使酶促反应速度到达最大时溶液pH。酶最适酶最适pH与酶性质、底物和缓冲与酶性质、底物和缓冲体系相关体系相关第36页在其它条件确定时，在其它条件确定时，反应速度与酶浓度反应速度与酶浓度成正比。成正比。5.3酶浓度对酶促反应速度影响酶浓度对酶促反应速度影响酶浓度对反应速度影响酶浓度对反应速度影响第37页5.4底物浓度对酶促反应速度影响底物浓度对酶促反应速度影响 在其它条件确定情况下在其它条件确定情况下,在低底物浓度时在低底物浓度时,反应速反应速度与底物浓度成正比，表现为一级反应度与底物浓度成正比，表现为一级反应.当底物浓度较当底物浓度较高时，高时，v也伴随也伴随S增加而升高，但变得迟缓，表现为增加而升高，但变得迟缓，表现为混合级反应。当底物浓度到达足够大时，反应速度也混合级反应。当底物浓度到达足够大时，反应速度也到达最大值（到达最大值（Vmax），此时再增加底物浓度，反应速），此时再增加底物浓度，反应速度不再增加，表现为零级反应。度不再增加，表现为零级反应。反应速度对于底物浓度改变呈双曲线反应速度对于底物浓度改变呈双曲线,称为米氏双曲称为米氏双曲线线.其数学表示式为米氏方程其数学表示式为米氏方程.第38页米氏双曲线米氏双曲线第39页米氏方程推导米氏方程推导首先假设：首先假设：1.反应在最适条件下进行反应在最适条件下进行2.pH、温度和酶浓度是固定、温度和酶浓度是固定,改变是底物浓度改变是底物浓度3.反应在起始阶段，逆反应可忽略反应在起始阶段，逆反应可忽略4.反应体系处于反应体系处于稳态稳态（stablestate）第40页 E+SESE+Pk+1k-1k+2依据依据中间产物学说中间产物学说，在稳态时，在稳态时，ESES生成速度生成速度与其分解速度相等。有以下关系式：与其分解速度相等。有以下关系式：V1=V-1+V+2(1)k+1ES=k-1ES+k+2ES=ES（k-1+k+2）ES=ES（k-1+k+2）/k+1(2)令（令（k-1+k+2）/k+1=Km(米氏常数米氏常数)ES=ESKm (3)第41页Et是自由酶是自由酶E浓度与结合酶浓度与结合酶ES浓度之和，浓度之和，即即Et=ES+E(4)总反应速度总反应速度V应该等于应该等于V+2=k+2ES(5)将将(4),(5)代入代入(3),整理得到整理得到米氏方程米氏方程:V=VmS/(Km+S)V速度速度Vm最大速度最大速度S底物浓度底物浓度Km 米氏常数米氏常数第42页米氏常数是反应最大速度米氏常数是反应最大速度二分之一时所对应底物浓度二分之一时所对应底物浓度当当Sm时，时，vm，呈零级反应，呈零级反应 米氏双曲线米氏双曲线第43页由米氏方程可知，由米氏方程可知，米氏常数是反应最大速度二分之一时所对应底物浓度米氏常数是反应最大速度二分之一时所对应底物浓度,即即当当v=1/2Vm时，时，Km=S米氏常数米氏常数Km=(k-1+k+2)/k+1在反应起始阶段，在反应起始阶段，k+2k-1，mk-1k+1平平解离解离此时，此时，m越大，说明和之间亲和力越小，复合物越不稳定。越大，说明和之间亲和力越小，复合物越不稳定。当当m越越小小时时，说说明明和和亲亲和和力力越越大大，复复合合物物越越稳稳定定，也也越越有有利利于反应。于反应。米米氏氏常常数数m对对于于酶酶是是特特征征性性。每每一一个个酶酶对对于于它它一一个个底底物物只只有有一一个个米米氏氏常数。常数。米氏常数及其意义米氏常数及其意义第44页米氏常数求法米氏常数求法双倒数作图法双倒数作图法双倒数方程和双倒数曲线双倒数方程和双倒数曲线第45页5.5 5.5 抑制剂对酶促反应速度影响抑制剂对酶促反应速度影响 酶酶抑抑制制剂剂（inhibitor）:凡凡能能使使酶酶活活性性下下降降而而不不引发酶蛋白变性物质。引发酶蛋白变性物质。酶酶抑抑制制作作用用分分为为可可逆逆抑抑制制作作用用和和不不可可逆逆抑抑制制作作用用两大类。两大类。第46页（一）可逆抑制作用（一）可逆抑制作用（reversibleinhibition）抑制剂与酶蛋白以非共价方式结合，引发酶活性暂抑制剂与酶蛋白以非共价方式结合，引发酶活性暂时性丧失。抑制剂能够经过透析、超滤等物理方法被除时性丧失。抑制剂能够经过透析、超滤等物理方法被除去，而且能部分或全部恢复酶活性。根椐抑制剂与酶结去，而且能部分或全部恢复酶活性。根椐抑制剂与酶结合情况，又能够分为合情况，又能够分为竞争性抑制竞争性抑制、非竞争性抑制非竞争性抑制、反竞、反竞争性抑制和混合抑制等。争性抑制和混合抑制等。第47页1、竞争性抑制（、竞争性抑制（competitiveinhibitor）竞争性抑制剂因含有与底物相同结构，与底物竞争酶活性中心，竞争性抑制剂因含有与底物相同结构，与底物竞争酶活性中心，竞争性抑制剂因含有与底物相同结构，与底物竞争酶活性中心，竞争性抑制剂因含有与底物相同结构，与底物竞争酶活性中心，与酶形成可逆与酶形成可逆与酶形成可逆与酶形成可逆EIEI复合物，降低酶与底物结合机会，使酶反应速度降复合物，降低酶与底物结合机会，使酶反应速度降复合物，降低酶与底物结合机会，使酶反应速度降复合物，降低酶与底物结合机会，使酶反应速度降低作用。这种抑制作用可经过增加底物浓度来解除。低作用。这种抑制作用可经过增加底物浓度来解除。低作用。这种抑制作用可经过增加底物浓度来解除。低作用。这种抑制作用可经过增加底物浓度来解除。第48页竞争性抑制动力学特点是竞争性抑制动力学特点是Vmax不变，而不变，而Km增大增大第49页 在在可逆竞争性抑制可逆竞争性抑制中，中，抑制剂通常是酶天然底物抑制剂通常是酶天然底物结构上类似物，二者竞争结构上类似物，二者竞争酶活性中心。酶活性中心。第50页磺胺类药品抑菌机理磺胺类药品抑菌机理第51页2 2、非竞争性抑制（、非竞争性抑制（、非竞争性抑制（、非竞争性抑制（non-competitiveinhibitornon-competitiveinhibitor）非竞争性抑制剂与酶活性中心以外集团结合，形成非竞争性抑制剂与酶活性中心以外集团结合，形成EIEI或或ESIESI复合物，复合物，不能深入形成不能深入形成E E和和P,P,使酶反应速度减低抑制作用。不能经过增加底使酶反应速度减低抑制作用。不能经过增加底物浓度方法来解除物浓度方法来解除第52页 在在可逆非竞争性可逆非竞争性抑制作用抑制作用中：中：抑制剂结合在活性抑制剂结合在活性中心以外；中心以外；抑制剂结合阻断抑制剂结合阻断了反应发生。了反应发生。第53页非竞争性抑制作用动力学特点是非竞争性抑制作用动力学特点是Vmax变小，而变小，而Km不变。不变。第54页(二二)不可逆抑制（不可逆抑制（irreversibleinhibition）抑制剂与酶反应中心活性基团以共价形式结合，从而抑制酶活抑制剂与酶反应中心活性基团以共价形式结合，从而抑制酶活性。用透析、超滤等物理方法，不能除去抑制剂使酶活性恢复。性。用透析、超滤等物理方法，不能除去抑制剂使酶活性恢复。比如：有机磷农药中毒比如：有机磷农药中毒比如：有机磷农药中毒比如：有机磷农药中毒（敌百虫、敌敌畏、乐果杀虫剂（敌百虫、敌敌畏、乐果杀虫剂（敌百虫、敌敌畏、乐果杀虫剂（敌百虫、敌敌畏、乐果杀虫剂16051605、10591059等）等）等）等）乙酰胆碱酯酶是羟基酶，与有机磷农药共价结合后失活，使兴奋乙酰胆碱酯酶是羟基酶，与有机磷农药共价结合后失活，使兴奋性神经递质乙酰胆碱不能及时去除降解。性神经递质乙酰胆碱不能及时去除降解。第55页金属离子金属离子如如Mg+对磷酰基转移酶，对磷酰基转移酶，Cu+对一些对一些氧化酶，氧化酶，Cl-对淀粉酶有激活作用。对淀粉酶有激活作用。一些有机小分子一些有机小分子如如VitC，谷胱甘肽，巯基乙醇等对巯基，谷胱甘肽，巯基乙醇等对巯基酶有激活作用。酶有激活作用。5.5激活剂对酶促反应速度影响激活剂对酶促反应速度影响第56页终产物终产物P对路径开对路径开头和分支点上关键头和分支点上关键酶活性调整。酶活性调整。字母字母e表示酶。表示酶。+表示激活，表示激活，-表示抑制。表示抑制。6.1反馈控制反馈控制(feedBack)6.酶活性调整酶活性调整第57页变构酶模型变构酶模型米氏双曲线与米氏双曲线与S S形变构曲线形变构曲线6.2变构调整变构调整0.110.11第58页变构酶有特征性变构酶有特征性S形动力学曲线。形动力学曲线。变构剂或底物浓度，变构剂或底物浓度，在一定范围里，一个比较小改变就会造成反应速度在一定范围里，一个比较小改变就会造成反应速度显著改变，所以更具可调整性。显著改变，所以更具可调整性。变构酶通常是关键酶，催化代谢路径中非平衡反应，变构酶通常是关键酶，催化代谢路径中非平衡反应，或称不可逆反应。这些酶普通处于路径开始阶段或或称不可逆反应。这些酶普通处于路径开始阶段或分支点上，经过反馈控制来调整。分支点上，经过反馈控制来调整。调整亚基与催化亚基分开，彼此独立，称调整亚基与催化亚基分开，彼此独立，称异促变构。异促变构。变构剂与底物结合在同一个亚基上，称变构剂与底物结合在同一个亚基上，称同促变构。同促变构。第59页又称酶共价修饰，又称酶共价修饰，有磷酸化有磷酸化/脱磷酸，脱磷酸，腺苷酰化腺苷酰化/脱腺苷酰脱腺苷酰以及甲基化以及甲基化/脱甲基脱甲基等形式。酶活性等形式。酶活性在两种状态之间改变。在两种状态之间改变。这个化学修饰过程也这个化学修饰过程也是由酶催化。是由酶催化。6.3化学修饰化学修饰(chemicalmodification)磷酸化酶两种形式相互转变过程磷酸化酶两种形式相互转变过程第60页指催化相同化学反应，不过指催化相同化学反应，不过理化性质不一样酶。理化性质不一样酶。如，氨基酸组成、电泳行为、如，氨基酸组成、电泳行为、免疫原性、米氏常数等不一样。免疫原性、米氏常数等不一样。乳酸脱氢酶乳酸脱氢酶同工酶同工酶LDH，由由2种亚基（种亚基（M和和H）组合成组合成5种种4聚体聚体H4和和M4分别在心肌中和分别在心肌中和在肌肉中活性最高。在肌肉中活性最高。6.4同工酶（同工酶（isozyme）第61页大肠杆菌丙酮酸脱氢酶系模型大肠杆菌丙酮酸脱氢酶系模型功效上相关几个酶功效上相关几个酶在空间上组织在一起，在空间上组织在一起，定向有序地催化一系定向有序地催化一系列反应。列反应。比如，丙酮酸脱氢酶系比如，丙酮酸脱氢酶系由由3个酶组成，脂肪酸个酶组成，脂肪酸合成酶系由合成酶系由6个酶和个酶和1个个ACP蛋白组成。蛋白组成。6.5多酶复合体多酶复合体(multienzymecomplex)第62页 无活性酶原无活性酶原（proenzyme），），在特定条件下，在特定条件下，经过部分肽段经过部分肽段有限水解，转变有限水解，转变成有活性酶。成有活性酶。如，动物消化酶。如，动物消化酶。6.6 6.6 酶原激活酶原激活第63页7.酶应用酶应用酶基因缺失引发遗传病酶基因缺失引发遗传病酶活性高低作为疾病诊疗指标酶活性高低作为疾病诊疗指标酶作为试剂用于临床检验和科学研究酶作为试剂用于临床检验和科学研究酶和酶抑制剂作为治疗药品酶和酶抑制剂作为治疗药品酶制剂作为饲料添加剂酶制剂作为饲料添加剂酶用于食品加工酶用于食品加工酶用于工业生产酶用于工业生产第64页本章结束本章结束第65页