第03章酶(已改)

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(一) 不可逆性抑制作用
* 概念
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。 * 举例
有机磷化合物 羟基酶 解毒 -- -- -- 解磷定(PAM) 重金属离子及砷化合物 巯基酶 解毒 -- -- -- 二巯基丙醇(BAL)
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（二） 可逆性抑制作用
* 概念
抑制剂通常以非共价键与酶或酶-底物复 合物可逆性结合，使酶的活性降低或丧失；抑 制剂可用透析、超滤等方法除去。 * 类型
随着底物浓度的增高 反应速度不再成正比例加速；反应 为混合级反应。
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V max 初 速 度 v a b 1/2V max
c
0
Km
[S]
当底物浓度高达一定程度
底物浓度对酶促反应速度的影响
反应速度不再增加，达最大速度； 反应为零级反应
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（一）米－曼氏方程式
酶促反应模式——中间产物学说
k1 k2 k3
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一、 酶的分子组成
单纯酶
结合酶
(simple enzyme)
(conjugated enzyme)
蛋白质部分：酶蛋白 (apoenzyme) 全酶 (holoenzyme) 小分子有机化合物
辅助因子 (cofactor)
金属离子
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金属离子的作用 稳定酶的构象； 参与催化反应，传递电子； 在酶与底物间起桥梁作用； 中和阴离子，降低反应中的静电斥力等。 小分子有机化合物的作用 在反应中起运载体的作用，传递电子、 质子或其它基团。
酶催化效力的调节
通过改变底物浓度对酶进行调节等
（四）酶促反应的不稳定性
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二、酶促反应的机理
（一）酶-底物复合物的形成与诱导契合假说
酶底物复合物
E+S
ES
E+P
*诱导契合假说(induced-fit hypothesis) 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 过程称为酶-底物结合的诱导契合假说 。
区别于酶的变性
• 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
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抑制作用的类型 不可逆性抑制 (irreversible inhibition) 可逆性抑制 (reversible inhibition)：
竞争性抑制 (competitive inhibition)
非竞争性抑制 (non-competitive inhibition) 反竞争性抑制 (uncompetitive inhibition)
抑制剂↑
无抑制剂
1/[S]
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各种可逆性抑制作用的比较
作用特征 与I结合的组分 动力学参数 表观Km 最大速度 林-贝氏作图 斜率 纵轴截距 横轴截距 Km Vmax Km/Vmax 1/Vmax -1/Km 无抑制剂 竞争性抑制 非竞争性抑制 E 增大 不变 增大 不变 增大 E、ES 不变 降低 增大 增大 不变 反竞争性抑制 ES 减小 降低 不变 增大 减小
Ｋm：米氏常数(Michaelis constant)
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Km值的推导
当反应速度为最大反应速度一半时 V
Vmax
Vmax/2 Km [S]
Vmax 2
Vmax[S] ＝ Km + [S] Km＝[S]
∴Km值等于酶促反应速度为最大反应速度一半 时的底物浓度，单位是mol/L。
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（二）Km与Vmax的意义
Vmax [S] V [I] K m (1 ) [S] Ki
Km [I] 1 1 1 (1 ) V Vmax K i [S] Vmax
1/V
抑制剂↑ 无抑制剂
1/[S]
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• 磺胺类药物的抑菌机制
与对氨基苯甲酸竞争二氢叶酸合成酶
二氢蝶呤啶 ＋ 对氨基苯甲酸 ＋ 谷氨酸 二氢叶酸 合成酶 二氢叶酸
第 三 章
酶
Enzyme
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酶的概念
酶(enzymes)
酶是活细胞合成的、具有 高度催化效率和高度特异 性的一类蛋白质。
生物催化剂
蛋白质(酶) 核酸类(核酶、脱氧核酶)
几个相关概念： 酶促反应 酶的活性 底物（Substrate，S） 产物（Product，P）
Structure and Function of Enzyme
一、酶浓度对反应速度的影响
当[S]＞＞[E]，酶可 V
被底物饱和的情况下，
反应速度与酶浓度成
正比。
0 [E]
当[S]>>[E]时，Vmax = k3 [E]
酶浓度对反应速度的影响
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二、底物浓度对反应速度的影响
在其他因素不变的情况下，底物浓度对反 应速度的影响呈矩形双曲线关系。

[S] P 对 V 的 影 响 呈 矩 形 0 双 曲 线
Km [I] 1 1 [I] 1 (1 ) (1 ) V Vmax K i [S] Vmax Ki
1/V
抑制剂↑ 无抑制剂
1/[S]
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３. 反竞争性抑制
* 反应模式 E+S ES E+P + I ESI
+
E
S ES E
+
P
ESI
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* 特点： a) 抑制剂只与 酶－底物复 合物结合； b) 抑制程度取 决与抑制剂 的浓度及底 物的浓度； c) 动力学特点： Vmax 降低，表 观Km降低。 1/V •
温度 º C
温度对淀粉酶活性的影响
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四、 pH对反应速度的影响
酶
活 性
胃蛋白酶
淀粉酶
胆碱酯酶
最适pH
(optimum pH)：
酶催化活性最大 时的环境pH。
0
2
4
6
8
10
pH
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pH对某些酶活性的影响
五、抑制剂对反应速度的影响

酶的抑制剂(inhibitor)
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。
氢原子（质子） NAD+（尼克酰胺腺嘌呤二核 苷酸，辅酶I） NADP+（尼克酰胺腺嘌呤二核 苷酸磷酸，辅酶II） FMN （黄素单核苷酸） FAD（黄素腺嘌呤二核苷酸） 醛基 TPP（焦磷酸硫胺素） 酰基 辅酶A（CoA） 硫辛酸 烷基 钴胺素辅酶类 二氧化碳 生物素 氨基 磷酸吡哆醛 甲基、甲烯基、 四氢叶酸 甲炔基、甲酰基 等一碳单位
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三、温度对反应速度的影响
双重影响
温度升高，酶促反应速 度升高；由于酶的本质是蛋 白质，温度升高，可引起酶 的变性，从而反应速度降 低。
最适温度
酶 活 性
2.0
1.5
1.0
(optimum temperature)：
0.5
酶促反应速度最快时的 环境温度。
* 低温的应用
0
10 20 30 40 50 60
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L- 乳酸脱氢酶的催化作用特异性
组
HO CH3
COOH 精 组 CH3
OH
精
L（-）乳酸 （与LDH契合）
D（+）乳酸 （不能在LDH中的三点结合）
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（三）酶促反应的可调节性
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。其中包
括三方面的调节。 对酶生成与降解量的调节
1
2
3
4
5
6
7
8
9
[S]
中间产物学说： E
+S
ES
E+P
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V max 初 速 度 v a b
c
1/2V max
0
Km
[S]
底物浓度对酶促反应速度的影响
当底物浓度较低时 反应速度与底物浓度成正比；反 应为一级反应。
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V max 初 速 度 v a
c
b
1/2V max
0
Km
[S]
底物浓度对酶促反应速度的影响
The Characteristic and Mechanism of Enzyme-Catalyzed Reaction
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酶与一般催化剂的共同点

在反应前后没有质和量的变化； 只能催化热力学允许的化学反应；

只能加速可逆反应的进程，而不改变反应的
平衡点。

酶和一般催化剂加速反应的机理都是降低反
H 2N COOH
H2N
SO2NHR
磺胺类药物
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2. 非竞争性抑制
* 反应模式 E+S + I EI+S ES + I EIS E+P
+S
E －S ES
+
E
P
+S
EI －S ESI
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* 特点
a) 抑制剂与酶活性 中心外的必需基 团结合，底物与 抑制剂之间无竞 争关系； b) 抑制程度取决于 抑制剂的浓度； c) 动 力学特 点： Vmax 降 低 ， 表 观Km不变。
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诱导契合假说
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第三节 酶促反应动力学
Kinetics of Enzyme-Catalyzed Reaction
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概念
研究各种因素对酶促反应速度的影响，并 加以定量的阐述。

影响因素包括有 酶浓度、底物浓度、pH、温度、
抑制剂、激活剂等。
※ 研究一种因素的影响时，其余各因素均恒定。
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辅助因子分类
（按其与酶蛋白结合的紧密程度）
辅酶 (coenzyme): 与酶蛋白结合疏松，可用透析或超滤的 方法除去。 辅基 (prosthetic group): 与酶蛋白结合紧密，不能用透析或超 滤的方法除去。