第6章酶(Enzyme)張厚鋒菏澤學院藥物科學與技術系第一節、酶是生物催化劑

1857年法國科學家巴斯德證明酒精發酵是酵母細胞活動的結果，當時稱為活體酵素.一、酶的發現1926年美國生物化學家JamesBSumner（J.B.薩姆納）提取了脲酶（刀豆）。1930~1936年Northrop（諾思羅普

）分離出胃蛋白酶、胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶的結晶。

J.H.Northrop1949年Sumner和Northrop共同獲得諾貝爾化學獎。1982年,美國科學家切赫（T.R.Cech,1947—）研究原生動物四膜蟲的rRNA前體能在完全沒有蛋白質的情況下進行自我加工，發現RNA有催化活性

1983年美國科學奧特曼（S.Altman,1939—）研究細菌RNaseP(20%的蛋白質和80%的RNA組成)，tRNA前體－成熟tRNA。Cech和Altman也因此獲得了1989年的諾貝爾獎。1995年，JackW.Szostak(杰克?紹斯塔克)研究室Cuenoud等人首先報道了具有DNA連接酶活性DNA片段，稱為脫氧核酶(deoxyribozyme)。抗體酶（abzyme）：1986年美國Schultz和Lerner兩個實驗室同時Science上發表論文，報道那到了具有催化活性的抗體抗體：與抗原特異結合的免疫球蛋白抗體酶：指具有催化功能的抗體分子。二、酶的概念絕大多數酶是蛋白質(蛋白質類酶P）少數酶是核酸RNA(核酸類酶ribozyme核酶R）1.什么是酶(enzyme)？3.酶的化學本質是什么？酶是活細胞產生的一類具有生物催化作用的有機物。2.酶有那些功能？①催化各種生物化學反應。②調節和控制代謝的速度、方向和途徑。可見：一些蛋白質有催化活性某些RNA有催化活性有些DNA也有催化活性一些抗體也有催化活性螢光素酶螢光素+ATP氧螢光素+AMP+光三、酶與醫藥磺胺類藥物通過抑制二氫葉酸合成酶活性發揮抑菌作用。白化病是缺乏酪氨酸酶患高度白化病的女孩①用量少，效率高。②只能催化本來能夠進行的化學反應加速進行。③加速反應到達平衡點，不改變化學平衡點。④降低反應的活化能。四、酶和一般催化劑的共性同一反應比一般催化劑速度大107—1013倍.脲酶催化尿素水解是H+的7x1012倍。過氧化氫酶和鐵離子都能催化以下反應:H2O2+H2O2→2H2O+02

過氧化氫酶比鐵離子的催化效率高1011倍.五、酶催化作用的特點：少量肝臟3%的過氧化氫溶液少量鐵粉1.高效（催化效率高）酶催化作用有高度專一性，一種酶只能作用于某一類或某種特定的物質進行一定的化學反應生成的產物，成為酶的專一性。

底物—酶所作用的物質稱為該酶的底物。（1）絕對專一性（2）相對專一性（3）立體異構專一性2.專一脲酶

NH2C=O+H2OCO2+2NH3NH2NH2C=ONHCH3

①絕對專一性(absolutespecifictit）酶只作用于一種底物產生一定的反應，稱為絕對專一性。例如：脲酶只水解尿素，而不能水解甲基尿素②相對專一性(relativespecific一種酶可作用于一類化合物或一種化學鍵，這種不太嚴格的專一性稱為相對專一性。鍵(Bond)專一性

只對作用的鍵有選擇性。如酯酶催化酯的水解，對于酯鍵兩端的基團沒有嚴格的要求。基團專一性一些酶，除要求作用于一定的化學鍵，對鍵兩端的基團還有一定要求，往往是對其中一個基團要求嚴格，對另一個基團則要求不嚴格(胰蛋白酶——賴氨酸、精氨酸羧基端肽鍵）酶對底物的立體構型的特異要求，稱為立體異構專一性(stereospecificity)。如：α-淀粉酶只能催化淀粉中α-1,4-糖苷鍵的水解，不能催化水解纖維素中的β-1,4-糖苷鍵；L-乳酸脫氫酶的底物只能是L-型乳酸，而不能是D-型乳酸。L-氨基酸氧化酶只能催化L-型氨基酸氧化，而不能催化是D-型氨基酸氧化。立體異構專一性(stereospecificity)HOOCCHHOOCCH+H2O延胡索酸酶HOOCCHHCCOOH+H2OCH2COOHCHCOOHOHL-Mal延胡索酸（反丁烯二酸）蘋果酸延胡索酸（順丁烯二酸）酶的活性受調節和控制酶濃度的調節：通過激素調節酶活性：反饋抑制調節酶活性：抑制劑和激活劑對酶活性的調節：別構調控、酶原激活、酶的可逆共價修飾和同工酶。3.嬌氣（酶易失活）酶是蛋白質，酶促反應要求一定的pH、溫度等溫和的條件。酶對環境條件極為敏感，強酸、強堿、有機溶劑、重金屬鹽、高溫、紫外線、劇烈震蕩等任何使蛋白質變性的理化因素都可能使酶變性而失去其催化活性。4.受調控：酶的特性專一高效嬌氣調控氧化-還原酶催化氧化-還原反應。主要包括脫氫酶(dehydrogenase)和氧化酶(Oxidase)。如，乳酸(Lactate)脫氫酶催化乳酸的脫氫反應。1.氧化-還原酶類Oxidoreductases(一)酶的分類六、酶的分類與命名轉移酶催化基團轉移反應，即將一個底物分子的基團或原子轉移到另一個底物的分子上。

例如，谷丙轉氨酶催化的氨基轉移反應。

2.轉移酶類Transferases水解酶催化底物的加水分解反應。主要包括淀粉酶、蛋白酶、核酸酶及脂酶等。例如，脂肪酶(Lipase)催化的脂的水解反應：

3.水解酶類hydrolases

裂合酶催化從底物分子中移去一個基團或原子形成雙鍵的反應及其逆反應。主要包括醛縮酶、水化酶及脫氨酶等。例如，延胡索酸水合酶催化的反應。4.裂合酶類Lyases

異構酶催化各種同分異構體的相互轉化，即底物分子內基團或原子的重排過程。

例如，6-磷酸葡萄糖異構酶催化的反應。

5.異構酶類Isomerases6-磷酸葡萄糖

6-磷酸果糖F-6-P

合成酶，又稱為連接酶，這類反應必須與ATP分解反應相互偶聯。A+B+ATP+H-O-H===AB+ADP+Pi例如，丙酮酸羧化酶催化的反應。丙酮酸+CO2+ATP草酰乙酸6.合成酶LigasesorSynthetases總結1.氧化還原酶（1）AH2＋B＝A＋BH22.轉移酶（2）AB＋C＝A＋BC3.水解酶（3）AB＋H2O＝AOH＋BH4.裂合酶（4）AB＝A＋B5.異構酶（5）A＝B6.連接酶或合成酶（6）：催化C-C、C-O、C-N以及C-S鍵的形成A＋B＋ATP＝AB＋ADP＋Pi或A＋B＋ATP＝AB＋AMP＋PPi在每一大類中，又可根據不同的原則分為幾個亞類，每個亞類再分幾個亞亞類，每個亞類的各種酶按照順序編號。如乳酸脫氫酶EC1.1.1.27）

第一大類第一亞類被氧化的基團為CHOH第一亞亞類，氫受體是NAD表示LDH在亞亞類中的排號六大類編號依次為1.2.3.4.5.6亞類編號依次為1.2.3.4.5.6亞－亞類編號依次為1.2.3.4.5.6酶的編號（蛋白類酶）(二)酶的命名：通常采用習慣命名法。1、底物＋酶：如淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶等；2、反應的性質＋酶：如脫氫酶、脫羧酶、水解酶等；3、來源＋底物＋作用條件＋酶等：如細菌淀粉酶、堿性磷酸酯酶、胃蛋白酶等。底物名稱＋反應類型即：底物名稱之間用“：”隔開。若底物有構型，也需標出。4.1961年國際酶學委員會（EnzymeCommission，EC）提出系統命名法。第二節、酶的化學本質和結構一、酶的分子組成輔基2.結合酶(conjugatedenzyme)：，其組成由蛋白質部分(酶蛋白apoenzyme)和非蛋白的物質構成。非蛋白的物質稱酶的輔助因子(cofactors)，兩者結合成的復合物稱全酶(holoenzyme)。★全酶(結合蛋白質)=酶蛋白(蛋白質部分)+輔助因子(非蛋白質部分)

1.單純酶(simpleenzyme)：構成成分僅有蛋白質的一類酶。它的催化活性僅僅決定于它的蛋白質結構。如消化道蛋白酶、淀粉酶、酯酶、核糖核酸酶等。決定反應的特異性及其催化機制

決定反應的性質和反應類型

蛋白質部分：酶蛋白(apoenzyme)輔助因子(cofactor)

金屬離子小分子有機化合物全酶(holoenzyme)或非金屬元素3.酶的輔助因子（金屬離子、少數非金屬元素、小分子有機化合物）(1)金屬離子（某些非金屬元素）

K+、Na+、Mg2+、Cu2+、(或Cu+)、Zn2+和Fe2+(或Fe3+)、Cl-、Se等金屬酶(metalloenzyme)金屬離子與酶結合緊密，提取過程中不易丟失。

金屬激活酶(metal-activatedenzyme)金屬離子為酶的活性所必需，但與酶的結合不甚緊密。金屬離子在酶中的作用：1）穩定酶的構象；2）參與催化反應，傳遞電子；3）在酶與底物間起橋梁作用；4）帶正電荷、中和陰離子，降低反應中的靜電斥力等。金屬酶金屬離子金屬激活酶金屬離子過氧化氫酶Fe2+丙酮酸激酶K+，Mg2+過氧化物酶Fe2+丙酮酸羧化酶Mn2+，Zn2+谷胱苷肽過氧化物酶Se蛋白激酶Mg2+,Mn2+己糖激酶Mg2+精氨酸酶Mn2+固氮酶Mo2+磷脂酶CCa2+核糖核苷酸還原酶Mn2+細胞色素氧化酶Cu2+羧基肽酶Zn2+脲酶Ni2+碳酸酐酶Zn2+檸檬酸合酶K+金屬酶和金屬激活酶

(2)小分子有機化合物

在反應中起運載體的作用，傳遞電子、質子或其它基團。下列化學名稱與B族維生素及其輔酶形式相匹配1.維生素B12.維生素B23.維生素B34.維生素B55.維生素B66.維生素B77.維生素B118.維生素B12Ⅰ.FMNⅡ.FADⅢ.NAD+Ⅳ.NADP+Ⅴ.CoAⅥ.PLPⅦ.PMPⅧ.FH2,FH4ⅨTPPA.泛酸B.煙酸C.葉酸D.硫胺素E.核黃素F.吡哆素G.生物素(3)輔酶和輔基

?輔酶(coenzyme)與酶蛋白結合疏松，可以用透析或超濾方法除去；?輔基(prostheticgroup)與酶蛋白結合緊密，不易用透析或超濾方法除去（FMN、FAD、生物素）注意①全酶中酶蛋白只有與輔助因子結合才能發揮催化作用。一種酶蛋白只能和一個特定的輔因子結合；而同一種輔因子可以與多種不同的酶蛋白結合而顯示出多種不同的催化作用。②酶蛋白決定反應專一性，輔因子決定反應類型。③多數輔酶或輔基的前體物質是維生素。④近1/3的酶需金屬離子作為輔助成分。一種酶蛋白只能與一種輔助因子結合一種輔助因子可與多種酶蛋白結合思考：乳酸脫氫酶以NAD┼為輔酶，肌肉中含有豐富的乳酸脫氫酶，試分析下屬體系中反應能否進行？（1）乳酸＋肌肉勻漿。（2）乳酸＋煮沸的肌肉勻漿。（3）乳酸＋透析后的肌肉勻漿。單體酶(monomericenzyme)：僅有一條具有三級結構的蛋白質構成的酶。二、單體酶、寡聚酶、多酶復合體寡聚酶(oligomericenzyme)：由多個相同或不同亞基以非共價鍵連接組成的酶。多酶體系(multienzymesystem)：由多個功能相關的酶彼此嵌合形成的復合體（也稱多酶復合體）。酶結合酶（全酶）單純酶酶蛋白輔助因子擔當成分金屬離子小分子有機物（Vit)結合緊密程度輔基輔酶金屬酶金屬激活酶單體酶寡聚酶多酶體系酶的不同形式多酶體系寡聚酶（一）必需基團(essentialgroup)與酶活性有關的基團稱為酶的必需基團。常見的必需基團

Ser-OHHis-咪唑基Cys-SHAsp、Glu-COOH

三、酶的結構與功能HNH3+組氨酸的咪唑基絲氨酸的羥基半胱氨酸的巰基谷氨酸的γ-羧基或稱活性部位(activesite)，——酶分子中必需基團集中存在的區域，能與底物特異結合并將底物轉化為產物。（二）酶的活性中心(activecenter)活性中心的基團在一級結構上可能相距較遠，在空間結構上相距較近。活性中心內的必需基團結合基團(bindinggroup)與底物相結合催化基團(catalyticgroup)催化底物轉變成產物位于活性中心以外，維持酶活性中心應有的空間構象所必需。活性中心外的必需基團必需基團酶的活性中心(activecenter)溶菌酶的活性中心*谷氨酸35和天冬氨酸52是催化基團；*色氨酸62和63、天冬氨酸101和色氨酸108是結合基團；*A-F為底物肽多糖鏈的6個糖基（細菌細胞壁的成分），位于酶的活性中心形成的裂隙中。例①在酶分子的總體中只占小部分。催化部位一般只由2~3個氨基酸殘基組成，結合部位的殘基數因酶而異。②有的和底物的形狀并不是正好互補？具有柔性或可運動性。③常位于亞基之間的裂隙或是表面的凹陷部位。④底物通過次級鍵結合到酶上.3.酶活性中心的特點：酶的活性中心一般只有一個，有的會有數個嗎？1.酶原——沒有活性的酶的前體。2.酶原激活——使無活性的酶原轉變成活性酶的過程，稱為酶原激活。3.酶原激活的過程——是通過去掉分子中的部分肽段，引起酶分子空間結構的變化，從而形成或暴露出活性中心，轉變成為具有活性的酶．（三）酶原及酶原激活酶原激活的機理酶原在特定條件下分子構象發生改變一個或幾個特定的肽鍵斷裂，水解掉一個或幾個短肽。形成或暴露酶的活性中心胰蛋白酶的激活

纈天天天天賴異纈甘組SS絲SS腸激酶（激活作用）纈天天天天賴異甘組SS絲纈SS活性中心胰蛋白酶原胰蛋白酶提問：為什么不直接以酶形式存在呢？答案：保護正常組織不受傷害。舉例1：

例2:胃蛋白酶原的激活酶原激活的生理意義1.保護組織器官本身免受水解破壞。2.保證酶在特定部位和環境發揮催化作用。3.酶原可視為酶的儲存形式。第三節、酶作用的機制⑴初態（獲得自由能）→活化態（打破或形成一些化學鍵）→終態。⑵活化分子——處于活化態的分子稱為活化分子。⑶活化能——在一定溫度下1mol底物全部進入活化態所需的自由能。單位：卡/摩爾。一、酶作用在于降低反應活化能：

酶能顯著地降低活化能，故能表現為高度的催化效率過氧化氫酶和鐵離子都能催化:H2O2+H2O2→2H2O+02

過氧化氫酶比鐵離子的催化效率高1011倍.無催化劑時，1mol需活化能75KJ

鐵做催化劑時，1mol需活化能50KJ

過氧化氫酶做催化劑時，1mol需活化能8KJ活化分子越多反應速度越快，據計算25C°時活化能每降低1.184KJ/mol，反應速度可增加5.4倍。舉例：酶催化某一反應時，首先在酶的活性中心與底物結合生成酶－底物復合物，此復合物再進行分解而釋放出酶，同時生成一種或數種產物。二、中間復合物學說ES+P+SEE中間產物學說酶催化的中間產物理論E+SP+EES能量水平反應過程GE1E2酶（E）與底物（S）結合生成不穩定的中間物（ES），再分解成產物（P）并釋放出酶，使反應沿一個低活化能的途徑進行，降低反應所需活化能，所以能加快反應速度。E+SESE+P1.鄰近效應和定向效應

酶在反應中將底物結合到酶的活性中性，使它們相互接近并形成有利于反應的正確定向關系。三、酶催化效率的化學機制2.鄰近效應與定向效應對反應速度的影響①使底物濃度在活性中心附近很高。

②酶使分子間反應轉變成分子內反應。④鄰近效應和定向效應對底物起固定作用。酶AB鄰近定向效應2.底物形變和誘導契合酶與底物相互接近時，其結構相互誘導、相互變形，進而相互結合。酶的構象變化有利于與底物結合，底物在酶的誘導下發生形變，處于不穩定的狀態（過渡態），易受催化基團的攻擊。3.共價催化

His的咪唑基，Cys的巰基，Asp的羧基，Ser的羥基等。親核催化是指：酶活性中心的親核催化基團提供一對電子，與底物分子中缺少電子具有部分正電荷的碳原子形成共價鍵，從而形成不穩定的共價中間產物。

親核基團——能夠提供電子對的原子或基團。酶通過與底物形成反應活性很高的共價過渡產物，使反應活化能降低，從而提高反應速度的過程.（親核基團、親電子基團）酶分子中可作為親核基團親電子催化：是指酶活性中心上的親電子催化基團，如—NH4+基Fe2+等，從底物分子的原子上奪取一對電子，形成共價鍵，從而產生不穩定的共價中間物。親電子基團——能接受電子對的原子。它是電子對的受體。因此，親電子催化與親核催化恰好相反。

4.酸－堿催化通過活性中心質子酸提供部分質子,或是通過質子堿接受部分質子的作用，達到降低反應活化能的過程。有些催化基團可以向底物分子提供質子稱為酸催化（組氨酸的咪唑基）；有些催化基團是質子受體（堿催化基團），可以從底物分子上接受質子，稱為堿催化。His是酶的酸堿催化作用中最活潑的一個催化功能團。5.活性部位疏水空穴的影響

（表面效應）在疏水環境中進行酶反應有很大的優越性，此現象稱為表面效應（surfaceeffect）。

酶的活性中心多位于其分子內部的疏水“口袋”中，酶反應在酶分子內部的疏水環境中進行。疏水環境可使底物分子脫溶劑化（desolvation）。排除水分子的干擾，防止酶和底物分子之間形成水化膜。

-+表面效應：防止在底物與酶之間形成水化膜，有利于酶與底物的接觸第四節、酶促反應的動力學什么是酶促反應速度？研究各種因素對酶促反應速度的影響，并加以定量的闡述。什么是酶促反應速度動力學？酶促反應速度在規定的反應條件下，單位時間內底物的消耗量和產物的生成量來表示。※研究一種因素的影響時，其余各因素均恒定。一、底物濃度對酶反應速率的影響二、酶濃度對酶促反應速度的影響三、pH對酶反應的影響四、溫度對酶反應速度的影響五、抑制劑對酶促反應速度的影響六、激活劑對酶反應速度的影響影響酶促反應速度的因素有那些？一、底物濃度對反應速度影響1.單底物、單產物的反應。2.底物濃度遠遠大于酶濃度。3.在酶濃度，pH，溫度等條件不變的情況下研究底物濃度和反應速率的關系。得到一矩形雙曲線。（飽和現象、非線性）研究前提混合級反應一級反應零級反應【S】一級反應：反應速率只與反應物濃度的一次方成正比。

二級反應：反應速率與反應物濃度的二次方成正比。零級反應：反應速率與反應物濃度無關而受它種因素影響而改變的反應。[S]VVmax當底物濃度較低時反應速度與底物濃度成正比；反應為一級反應。EEEEEEEEEEESSEEEEESESESESESES[S]VVmax隨著底物濃度的增高反應速度不再成正比例加速；反應為混合級反應。EESESESESESESESESESSSSSSS[S]VVmax當底物濃度高達一定程度反應速度不再增加，達最大速度；反應為零級反應※1913年Michaelis和Menten提出反應速度與底物濃度關系的數學方程式，即米－曼氏方程式，簡稱米氏方程式(Michaelisequation)。[S]：底物濃度V：不同[S]時的反應速度Vmax：最大反應速度(maximumvelocity)

Ｋm：米氏常數(Michaelisconstant)

ＶVmax[S]

Km+[S]＝──（一）米－曼氏方程式米－曼氏方程式推導基于兩個假設：

在反應初期階段E＋P－ES可忽略[S]>>[E]，則[S]－[ES]約等于[S]反應處于動態平衡時，ES的生成速度與分解速度相等在反應的初始階段P很小，P+E形成ES的速度很小，故可以忽落不計。（二）推導過程E+S

k1k2k3ESE+PES生成的速度V1=K1[E][S]ES分解的速度V2＝K2[ES]+K3[ES]當反應體系達到動態平衡時，V1=V2即：K1[E][S]=K2[ES]+K3[ES]K2+K3＝Km

（米氏常數）K1令：則(1)變為:([Et]－[ES])[S]＝Km[ES](1)＝

[E].[S]K2+K3[ES]K1整理得：[Et]=[E]+[ES][ES]＝───[Et][S]Km+[S](2)整理得:當底物濃度很高，將酶的活性中心全部飽和時，即[Et]＝[ES]，反應達最大速度Vmax＝K3[ES]＝K3[Et]

將(5)代入(4)得米氏方程式：Vmax[S]Km+[S]V＝────酶促反應速度V=K3[ES]代入上式得[Et][S]Km+[S]

＝────K3V整理得K3[Et][S]Km+[S]

V＝────當反應速度為最大反應速度一半時1.Km值的推導Km＝[S]∴Km值等于酶促反應速度為最大反應速度一半時的底物濃度，單位是mol/L。2＝Km+[S]

Vmax

Vmax[S]VmaxV[S]KmVmax/2(三)米氏常數Km2.Km的意義（1）Km是酶的特征常數之一。只與酶的性質、底物種類及反應條件有關，與酶的濃度無關。①不同的酶，Km不同；②同一種酶與不同的底物作用時，Km不同；③同一種酶與相同的底物作用時，作用條件不同（pH、溫度及有無抑制劑等），Km不同；（2）Km可近似表示酶對底物的親和力

Km越大，親和力越小。

Km越小，親和力越大。問題1：推斷限速步聚：當一系列不同的酶催化一個代謝過程的連鎖反應時，各種酶的Km值分別如下，A、B、C的濃度均為10-4mol/L，哪一步限速步驟？ABE1CDE2E3Km1=10-2mol/LKm2=10-3mol/LKm3=10-4mol/L可以推出限速步驟是？1問題3：推斷代謝趨勢：丙酮酸：可被乳酸脫氫酶、丙酮酸脫氫酶和丙酮酸脫羧酶催化，Km分別為:1.7×10-5、1.3×10-3和1.0×10-3mol/L，當丙酮酸濃度較低時，走哪條途徑？問題2：可根據米氏方程計算一定速率下的底物濃度如某一反應要求的反應速率達到最大反應速度的90%，則[S]=？Km如：當[S]=3Km時，可求反應速率相當于Vmax的百分數為？%。在一個米氏酶催化單底物反應中，當[S]遠小于Km時該反應的特點之一是()A.反應速度最大B.反應速度與底物濃度成正比C.反應速度達到最大反應速度一半D.反應速度與底物濃度成反比ＶVmax[S]

Km+[S]＝──（四）Ｋm值與Ｖmax值的測定1.雙倒數作圖法(doublereciprocalplot)，又稱為林-貝氏(Lineweaver-Burk)作圖法

Vmax[S]Km+[S]V=（林－貝氏方程）+1/V=KmVmax1/Vmax1/[S]兩邊同取倒數

（林－貝氏方程）+1/V=KmVmax1/Vmax1/[S]ykx+b縱軸上的截距為1/Vmax橫軸上的截距為-1/Km米氏方程只適用于較為簡單的酶作用過程，對于比較復雜的酶促反應過程，如多酶體系、多底物、多產物、多中間物等，不能全面地概括和說明，必須借助于復雜的計算過程。注意：1.最適PH——酶能表現最大活力時的PH值。2.pH對酶活力的影響①影響酶蛋白構象，過酸或過堿會使酶變性。②影響酶和底物分子解離狀態，尤其是酶活性中心的基團或維持其構象的基團的解離狀態，從而影響ES的形成。二、pH對反應速度的影響OptimumpH（最適pH）常為中性，胃蛋白酶為1.8,肝精氨酸酶為9.8．三、溫度對反應速度的影響酶活性0.51.02.01.50102030405060溫度oC溫度對淀粉酶活性的影響

溫度對酶促反應速度的影響有兩個方面：①溫度影響反應體系中的活化分子數：溫度增加，活化分子數量增多，反應速度加快。②溫度影響酶的活性：過高的溫度使酶變性失活，反應速度下降。溫血動物酶的最適溫度為35℃—40℃植物酶的最適溫度為40℃—50℃細菌TaqDNA聚合酶的最適溫度為70℃最適溫度不是酶的特征常數，一種酶的最適溫度不是一成不變的，它與酶的純度、底物種類、作用時間、pH、離子強度等因素有關。最適溫度酶促反應速率達到最大值的溫度。酶的活性雖然隨溫度的下降而降低，但低溫一般不破壞酶。溫度回升后，酶又恢復活性。低溫、固體可保存菌種。酶的保存新掰下的玉米的甜味是由于玉米粒中的糖濃度高，可是掰下的玉米貯存幾天后就不那么甜了，為什么？討論：如果將新鮮玉米去掉外皮后浸入沸水幾分鐘，然后于冷水中冷卻，并且冷凍儲存在冰箱里，就可保持其原有甜味。這是什么道理？為什么蠶豆、黃豆必須煮熟后食用，否則容易引起不適？蠶豆、黃豆等某些植物種子含有胰蛋白酶抑制劑，煮熟后胰蛋白酶抑制劑被破壞，否則食用后抑制胰蛋白酶活性，影響消化，引起不適。四、酶濃度對反應速度的影響當[S]＞＞[E]，酶可被底物飽和的情況下，反應速度與酶濃度成正比。關系式為：V=K3[E]0V[E]當[S]>>[E]時，Vmax=k3[E]酶濃度對反應速度的影響

1.激活劑：凡能提高酶活性的物質，都稱為激活劑五、激活劑對酶促反應速度的影響2.種類：Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Cu2+、Zn2+、Fe2+；Clˉ、Brˉ、Iˉ、CNˉ、NO3-、PO4-小分子有機物：Cys、GSH、EDTA；④包括激活酶原的蛋白酶。抑制劑——凡能使酶的活性下降而不引起酶蛋白變性的物質稱做酶的抑制劑。(inhibitor)。抑制劑——對酶有選擇性。變性劑——對酶無選擇性。

六、抑制劑對反應速度的影響：什么是酶的抑制劑？抑制作用的類型？（多數共價鍵結合，不可以用物理方法如透析、超濾方法除去)（一）不可逆抑制作用(二)可逆抑制作用專一性不可逆抑制作用非專一性不可逆抑制作用非競爭性抑制作用競爭性抑制作用(一)不可逆性抑制作用(irreversibleinhibition)專一性非專一性。不可逆性抑制作用——抑制劑與酶的必需基團以共價形式結合，引起酶的活力喪失。不能通過透析等方法除去抑制劑。1.專一性不可逆抑制抑制劑專一的作用于酶的活性中心或其必需基團，進行共價結合，從而抑制酶的活性。羥基酶:

以絲氨酸側鏈上的羥基(OH)為必需基團的一類酶。有機磷殺蟲劑（敵敵畏、敵百蟲）等有機磷化合物能與絲氨酸殘基上的羥基結合。催化乙酰膽堿水解的膽堿脂酶是羥基酶。有機磷中毒時此酶活性受抑制，臨床上用解磷定來治療有機磷中毒。可奪取已經和膽堿脂酶結合的磷酰基，使酶復活。例如：有機磷農藥對羥基酶的抑制-Ser-OH-Ser-OPO-RO-ROPO-RO-ROX有機磷殺蟲劑能專一作用于膽堿酯酶活性中心的絲氨酸殘基實例：有機磷殺蟲劑2.非專一性不可逆抑制抑制劑與酶分子中一類或幾類基團作用，無論是否是必需基團，皆可共價結合，使酶受到抑制。例：某些重金屬(Pb2+、Cu2+、Hg2+)及對氯汞苯甲酸等對巰基酶的抑制作用。用二巰基丙醇(britishantilewisite,BAL)或二巰基丁二酸鈉等含巰基的化合物可使酶復活重金屬離子及砷（砒霜、路易士氣），可用二巰基丙醇（BAL）(巴爾）解毒。

可逆性抑制——抑制劑與酶以非共價方式結合，引起酶活性暫時性喪失。抑制劑可以通過透析等方法除去，并且能部分或全部恢復酶的活性。這類抑制劑大致可分為以下三類。競爭性抑制非競爭性抑制反競爭性抑制(二)可逆性抑制(reversibleinhibition)定義抑制劑與底物的結構相似，能與底物競爭酶的活性中心，從而阻礙酶底物復合物的形成，使酶的活性降低。這種抑制作用稱為競爭性抑制作用。競爭性抑制.swf１.競爭性抑制作用+IEIE+SE+PES反應模式+++EESIESEIEPSICOOHHCCHHOOC例1、例2、磺胺類藥物例3.甲氨蝶呤是抗腫瘤常用藥物之一，抑制二氫葉酸還原成四氫葉酸，導致DNA無法復制，從而在源頭上阻止了癌細胞的分裂、增長，達到治療癌癥的作用。

這樣的藥物的作用機理是什么？結構相似

PABA二氫蝶呤谷氨酸FH2合成酶磺胺類藥物（-）FH2FH2還原酶MTX（-）FH4結構相似結構相似注意：（甲氨蝶呤）蛋白質←核酸(2)反應速度公式及作圖按米氏公式推導方法，也可演算出競爭性抑制時，抑制劑、底物和反應速度之間的動力學關系及其雙倒數方程式為：

1V

KmVmax

1[S]

1Vmax=+（1+）[I]KiV=Vmax[S]Km（1+）[I]Ki+[S]特點：1.抑制劑I在化學結構上與底物S個相似，能與底物S競爭酶E分子活性中心的結合基團。2.抑制劑與酶是以非共價鍵結合。3.抑制作用大小取決于抑制劑與底物的濃度比，加大底物濃度，可使抑制作用減弱。4.Vmax不變，Km值增高。（達到最大反應速度一半的底物濃度增大）抑制劑I與酶E的活性中心以外的必需集團結合，不影響酶與底物結合。抑制劑I、底物和酶E結合的位點不同，這種抑制稱為非競爭性抑制。一旦形成ESI復合物，不能釋放形成產物P。非競爭抑制作用.swf2.非競爭性抑制（1）定義*反應模式E+SESE+P+

S－S+

S－S+ESIEIEESEP+IEI+SEIS+I(2)反應速度公式及作圖非競爭性抑制非競爭性抑制.flv抑制劑↑1/V1/[S]無抑制劑v=Vmax[S](1+[I]/Ki)(Km+[S])特點：1.抑制劑與酶活性中心以外基團結合，底物與抑制劑之間無競爭關系。2.抑制程度取決于抑制劑的濃度。3.Km不變，Vmax變小。例如：某些金屬離子（Cu2+、Ag+、Hg2+）以及EDTA等，通常能與酶分子的調控部位中的-SH基團作用，改變酶的空間構象，引起非競爭性抑制。抑制劑只能與酶和底物形成的中間產物（ES）結合，不與游離酶結合，從而抑制酶活性。3.反競爭性抑制作用E+SESE+P+IESIKi抑制劑↑1/V1/[S]無抑制劑?v=Vmax[S]Km+(1+[I]/Ki)[S]A、與米氏方程比較特點：1.抑制劑只與酶－底物復合物結合2.抑制程度取決于抑制劑的濃度及底物的濃度3.動力學特點：Vmax降低，表觀Km降低。變小三種可逆性抑制作用動力學常數比較可使米氏酶Km增大的抑制劑是（）A.競爭性抑制劑B.非競爭性抑制劑C.反競爭性抑制劑D.不可逆抑制劑7.5酶活性測定和酶活力單位酶活力是指酶催化化學反應的能力，其衡量的標準是酶促反應速度。酶促反應速度可在適宜的反應條件下，用單位時間內底物的消耗或產物的生成量來表示。1、酶活力與酶促反應速度

研究酶促反應速度，以酶促反應的初速度為準(底物消耗≤5%）。2、酶的活力單位（U）國際單位——IU單位（1961）在最適反應條件下，每分鐘催化1umol底物轉化為產物所需的酶量，稱一個國際單位（IU）。1IU=1umol/min新國際單位——Katal（Kat）單位（1972）在最適反應條件下，每秒鐘催化1mol底物轉化為產物所需的酶量，稱Kat單位1Kat=60×106IU酶反應的最適條件★最適溫度（25℃或37℃）★最適pH★最適緩沖液離子強度★最適底物濃度底物濃度（1）通常很大，使酶飽和。（2）底物消耗≤5%酶的比活力是分析酶的含量與純度的重要指標。3、酶的比活力Specificactivity每毫克酶蛋白所具有的酶活力單位數。單位定義U/mg蛋白質其他定義：每毫升酶溶液或每毫克酶制劑所具有的酶活力。4.純化倍數和產率（回收率）純化倍數——每次（步驟）比活力除以第一次的比活力.純化倍數每一步比活力第一步比活力=產率（回收率）：每一次總活力占第一次總活力的百分比。產率每一步總活力第一步總活力=×100%某種酶的分離純化分4步進行例步驟1234總活力（U）6432總蛋白質（mg）201052比活力（U/mg）3/104/106/1010/10酶的提純過程中，總蛋白減少，總活力減少，比活力增高。第一步比活力每一步比活力酶的純化倍數=第一步總活力每一步總活力酶的回收率=第三步？2倍第四步？33.33%討論：一個純酶用水透析后，活性喪失，最可能的原因是什么？你用何辦法來驗證你的判斷？7.6重要的酶COO-COO-C=O+NADH+H+H

COH+NAD+CH3CH3LDH5丙酮酸乳酸LDH1例如：乳酸脫氫酶(LDH)一、同工酶(isoenzme)催化相同的化學反應,酶蛋白的分子結構、理化性質乃至免疫學性質不同的一組酶同工酶之間的相同點是？M型亞基H型亞基LDH1H4（心肌）LDH2H3MLDH3H2M2LDH4H1M3LDH5M4（骨骼肌）（1）乳酸脫氫酶同工酶組成（LDH存在于哺乳動物中的有五種）4亞基數（2）LDH同工酶在組織中的存在與功能的關系LDH1和LDH2對乳酸親和力高，易使乳酸脫氫氧化生成丙酮酸，后者進一步氧化可釋放出能量供心肌活動的需要；LDH5與LDH4對丙酮酸的親和力高，而使它得氫還原成乳酸，這對保證肌肉在短暫缺氧時仍可獲得能量有關。組織器官LDH1LDH2LDH3LDH4LDH5

（占總LDH活性百分比）心35-7028-452-160-60-5肝0-82-103-336-2730-8骨骼肌1-104-188-389-3640-97正常血清2734.720.911.75.7心、肝和骨骼肌LDH同工酶譜同工酶譜的改變有助于對疾病的診斷；心肌梗死和肝病病人血清LDH同工酶譜的變化1酶活性心肌梗死酶譜正常酶譜肝病酶譜2345二、共價調節酶1.概念：酶蛋白肽鏈上某些基團在另一種酶的催化下，發生可逆的共價修飾，從而引起酶活性的改變，這種調節稱可逆共價修飾。這類酶稱為修飾酶。2.修飾的方式：磷酸化與脫磷酸、乙酰化與脫乙酰、甲基化與脫甲基、腺苷化與脫腺苷等。磷酸化與脫磷酸是主要方式：修飾位點：Ser、Thr和Tyr的-OH激酶及磷酸酶催化。酶的磷酸化和脫磷酸化①具有兩種形式，無活性與有活性形式。②共價鍵結合，效率高于變構調節。③具有級聯放大效應（瀑布效應）。④磷酸化消耗ATP。⑤是體內經濟、有效的快速調節方式。3.共價調節酶的特點：由磷酸化誘發的級聯反應CascadenSnP1Enzyme質膜1受體糖原G-1-P蛋白激酶（有)（無）腎上腺素（有）PPPP2ba糖原磷酸化酶ATPADPP（無)（有)磷酸化酶激酶ATPADP1×1021×1041×106ATPcAMP腺苷酸環化酶（無）1×102腎上腺素激活肝糖原分解的級聯系統三、變構酶1.變構（別構）調節——某些小分子物質可與酶活性中心以外的某一部位可逆性非共價鍵結合，引起酶構象的改變從而改變酶活性，這種調節方式稱為變構調節。結合部位即調節部位2.變構酶——受變構調節的酶稱變構酶，也叫別構酶（均為寡聚酶,由多亞基組成）。3.變構效應劑——能引起變構效應的小分子物質稱效應劑。變構激活劑（正效應物）導致酶活性增強的物質變構抑制劑（負效應物）導致酶活性降低的物質效應劑調節亞基催化亞基變構酶米氏酶協同效應：別構效應的一種特殊類型，是亞基之間的一種相互作用。指寡聚蛋白的某一個亞基與配基結合時可改變蛋白質其他亞基的構象，進而改變蛋白質生物活性,使之增加或減少的現象。第一個配體的結合引起第二個第三個配體更容易結合，叫做正協同第一個配體的結合引起第二個第三個配體更難結合，就是負協同。別構蛋白質：具有別構效應的蛋白質稱為別構蛋白質。多數屬于寡聚蛋白質。特別指出：4.變構酶的主要特點：通常具有四級結構。含有催化亞基和調節亞基（催化部位和調節部位）。變構劑與酶非共價鍵結合。④別構酶的動力學曲線在正協同效應時呈現“S”型（負協同效應時呈現矩形雙曲線）。

1.在測定酶活力時，用下列哪種方法處理酶和底物才合理?（）A．其中一種用緩沖液配制即可B．分別用緩沖液配制，再預保溫兩者，最后混合進行反應C．先混合，然后保溫進行反應