第三章--酶(3)

第三章--酶(3)

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课程名称生物化学序次 6 专业班级2009级护理授课教师王文玉职称副教授类型理论学时 2

授课题目(章,节)

第三章酶

第四节影响酶催化作用的因素第五节酶的分类与命名

第六节酶与医学

教学目的与要求1.掌握底物浓度对酶促反应速度的影响，K

m

与V

max

的意义。

2.熟悉酶浓度对酶促反应速度的影响。

3.了解激活剂对酶催化作用的影响。

4.掌握抑制剂对酶促反应的影响。

5.熟悉温度、pH对酶促反应的影响。

6.熟悉酶与医学的关系。

教学重点1. 底物浓度对酶促反应速度的影响，K

m

与V

max 2. 抑制剂对酶催化作用的影响。

教学难点1. 底物浓度对酶促反应速度的影响

2. 竞争性抑制与非竞争抑制

教学方法

和手段

课堂讲述和多媒体教学相结合

复习内容B族维生素与辅酶的关系（5分钟）。

使用教材

全国医药类高职高专“十二五”规划教材《生物化学》邱烈王文玉主编，第四军医大学卫生出版社， 2010年1月第1版。实验指导为本校自编《生物化学实验指导》。

教案续页

基本内容辅助手段和时间分配

第四节影响酶催化作用的因素

影响酶促反应速度的因素主要有底物浓度、酶浓度、pH、温度、激活剂和抑制剂等。当研究某一因素对酶促反应速度的影响时，应保持反应体系中的其他因素不变，单独变动待研究的因素。酶促反应速度通常是指酶促反应的初速度，此时反应近乎单向进行。

一、底物浓度对反应速度的影响

底物浓度对酶促反应的影响呈矩形双曲线关系。

1.当[S]较低时，增加底物浓度，反应速度随[S]的增加而增加，两者呈正比关系。

2.随着[S]浓度进一步增加，反应速度不再呈正比例增加，增加的幅度逐渐变小。

3.当[S]增加到一定程度时，继续增加[S]，反应速度不再增加，达到最大。此反应速度称为最大反应速度。

这种现象可用中间产物学说解释。在酶促反应中产物的生成量与中间产物的浓度呈正比。

（一）米-曼氏方程式

1913年L.Michaelis和M.L.Menten提出了反应速度与底物浓度关系的数学方程式，即著名的米-曼氏方程式，简称米氏方程式

17分钟

幻灯片：底物浓度对酶促反应速度的影响

（Michaelis equation ）： ＝

V max [S]K m ＋[S]

V

（二）K m 与V max 的意义

1．K m 值等于酶促反应速度为最大反应速度一半时的底物浓度，其单位为mol/L 。当V ＝1/2V max 时，代入米氏方程得：

12＝V

max V max [S]K m ＋[S]K m ＝[S]

2．K m 值是酶的特征性常数之一，K m 只与酶的结构、酶催化的底物和反应环境（如pH 、温度等）有关，与酶的浓度无关。

3．K m 可用来表示酶对底物的亲和力。K m 值愈小，表示达到最大反应速度时所需的底物浓度愈低，酶与底物的亲和力愈大。反之，K m 值愈大，酶与底物的亲和力则愈小。

4. K m 值可用来判断酶的天然底物或最适底物。如果一种酶同时有几种底物时，对每一种底物都有特定的K m ，其中K m 最小的底物则是该酶的天然底物或最适底物。

5. V max 是酶完全被底物饱和时的反应速度，与酶浓度呈正比

二、酶浓度的影响

在酶促反应体系中，当底物浓度大大超过酶浓度足以使酶饱和时，反应速度与酶浓度呈正比关系。即酶浓度越大，反应速度越大。

即ν=k[E]。

三、温度反应速度的影响

温度对酶促反应速度具有双重影响。升高温度一方面使酶促反 应速度加快；同时也使酶蛋白变性加速，使反应速度减慢。综合这两方面因素，使酶促反应速度最快时的环境温度称为酶的最适

幻灯片：米氏方程及K m 值

3分钟 5分钟

温度。温血动物体内酶的最适温度多在35～40℃之间。

环境温度低于最适温度时，升高温度加快反应速度这一效应起

主导作用。温度每升高10℃，反应速度可加快1～2倍。环境温度高于最适温度时，升高温度，反应速度则因酶蛋白变性而减慢。温度升高到60℃以上时，大多数酶开始变性；80℃时，多数酶的变性不可逆转。

低温使酶的活性降低但并不使酶破坏。温度回升后，酶又能恢复活性。临床上低温麻醉、酶、疫苗等生物制剂则低温保存。

四、pH反应速度的影响

pH对酶促反应速度的影响，通常为一“钟形”曲线，即pH过高或过低均可导致酶催化活性的下降。

酶催化活性最高时溶液的pH值就称为酶的最适pH。人体内大多数酶的最适pH在6.5～8.0之间。不同的酶最适pH不同，体内大多数酶的最适pH接近中性。但也有例外，如胃蛋白酶的最适pH 约为1.8，肝精氨酸酶最适pH为9.8。

五、激活剂的影响

使酶从无活性变为有活性或使酶活性增加的物质称酶的激活剂。激活剂包括金属离子（Mg2+、K+等）和小分子有机物（胆汁酸盐等）。有的激活剂是酶促反应必不可少的，如果缺乏酶将没有活性，此类激活剂称为必需激活剂。大多数金属离子属此类。有些激活剂当它们不存在时，酶仍有催化活性，但活性较低，加入激活剂后，酶的催化活性显著提高，此类激活剂称为非必需激活剂。如胆汁酸盐对胰脂肪酶的激活。Cl-是唾液淀粉酶的非必需激活剂。

六、抑制剂的影响

凡能使酶活性降低而不引起酶蛋白变性的物质统称为酶的抑制剂(I)。其抑制作用可分为不可逆性抑制与可逆性抑制两类。温度对酶促反应速度的影响

5分钟

幻灯片：pH 对酶促反应速度的影响

5分钟

（一） 不可逆性抑制

此类抑制剂与酶活性中心上的必需基团以共价键结合，使酶失

去活性，用透析、超滤等方法不能将其去除，酶活性难以恢复。这种抑制作用称为不可逆抑制。例如农药1059、敌百虫、敌敌畏等有机磷化合物能特异地与胆碱酯酶活性中心丝氨酸残基的羟基结合，使酶失活。造成乙酰胆碱在体内积蓄，出现胆碱能神经过度兴奋而出现一系列中毒症状。解磷定能与有机磷杀虫剂结合，使胆碱酯酶游离而恢复活性。

低浓度的重金属离子Hg 2＋、Ag ＋等及As 3＋能与酶分子的巯基共价结合，使酶失活。化学毒气——路易士气是一种含砷的化合物，能抑制体内巯基酶而引起人蓄中毒。

二巯基丙醇或二巯基丁二酸分子中含有2个巯基，可与毒剂结合，使巯基酶的活性恢复而进行解毒。

（二） 可逆性抑制

此类抑制剂以非共价键与酶或酶-底物结合可逆性结合，使酶活性降低或丧失，用透析或超滤等方法能去除以直接，使酶恢复活性。 1.竞争性抑制

概念： 抑制剂和底物的结构相似，可与底物竞争同一酶的活性中心，从而阻碍酶与底物结合，使酶促反应速度减慢，这种抑制称竞争性抑制。

E + S P + E ES EI

+I

CH 2COOH CH 2COOH

COOH CH 2COOH 丙二酸

琥珀酸

20分钟

幻灯片：有机磷农药对胆碱酯酶活性抑制反应式

幻灯片：有机磷农药对胆碱酯酶活性

抑制反应式

路易士气对

巯基酶的抑制

幻灯片：竞争性抑制的概念、反应过程

特点：（1）I 与S 的结构相似，两者竞争同一酶的活性中心。 （2）I 与酶的活性中心结合后，酶不能发挥催化作用。 （3）可通过增大[S]减弱或解除抑制。 （4）Vmax 不变，Km 增大。

原理：磺胺类药物对某些细菌的抑制作用即是典型代表。根据竞争性抑制作用的特点，服用磺胺类药物时必须保持血液中药物的浓度远远大于对氨基苯甲酸的浓度，以达到有效的抑菌作用。

COOH

NH 2

SO 2NHR

NH 2

对氨基苯甲酸 磺胺类药物

谷氨酸

PABA 二氢蝶呤FH 2

FH 4

(-)

二氢叶酸合成酶磺胺药(-)

MTX 二氢叶酸还原酶

许多抗代谢物如抗癌药氨甲蝶呤（MTX ）、5-氟尿嘧啶（5-FU ）、6-巯基嘌呤（6-MP ）等，都是相应酶的竞争性抑制剂，均通过竞争性抑制作用达到治疗目的。

2. 非竞争性抑制

概念：抑制剂与底物的结构不相似，不与底物竞争酶的活性中心，而是与酶的活性中心以外的必需基团结合，使酶活性降低，这种抑制称为非竞争性抑制。

+E + S P + E

ES EI

+

I

I

S +ESI

特点：（1）抑制剂结构与底物的分子结构不相似。 （2）抑制剂与酶活性中心外的必需基团结合。

及特点

磺胺类药物的作用机制

幻灯片：非竞争抑制的概念、机制及特点

（3）抑制作用的强弱取决于[I]，不能通过增加[S]

减弱或解除抑制。

（4）Vmax降低，Km不变。

ES转变为产物的量减少，同时也使酶不能从中间产物中游离出

第五节酶的分类与命名

一、酶的分类

根据国际酶学委员会（IEC）的规定，按照酶促反应性质酶可分为6大类：

1．氧化还原酶类

2．转移酶类

3．水解酶类

4．裂解酶类

5．异构酶类

6．合成酶类（或连接酶类）

国际酶学委员会还根据酶所催化的化学键的特点和参加反应的基团的不同，将上述每一大类又进一步分为亚类、亚亚类。每种酶的分类编号均由4个数字组成，数字前冠以EC。编号中第1个数字表示该酶属于哪一大类酶；第2个数字表示该酶属于哪一亚类；第3个数字表示亚-亚类；第四个数字是此酶在亚-亚类中的排序。每个数字之间用“?”分隔。如乳酸脱氢酶的编号为1?1?1?27。

二、酶的命名

1.习惯命名法根据酶催化的底物、反应性质以及酶的来源命名。习惯命名法简单，使用时间长，但缺乏系统性。

2. 系统命名法国际酶学委员会以酶的分类为依据于1961年提出了系统命名法。规定每一种酶均有一个系统名称。它标明了酶的所有底物与反应性质，底物名称之间用“：”分隔。系统命名法虽然合理，但名称过长，过于复杂。为了应用方便，国际酶学委员会又从每种酶的数个习惯名称中选定一个简便实用的推荐名称。反竞争抑制的概念、机制及特点

10分钟

酶的分类

幻灯片：一些酶的命名举例。

第六节酶与医学

一、酶与疾病的发生

1.遗传性疾病至今已发现数千种先天性代谢病是由于遗传性酶缺陷引起的。如酪氨酸酶缺乏会引起白化病。

2.中毒性疾病酶活性受抑制也将引起疾病。如有机磷农药中毒是由于胆碱酯酶活性受抑制所致；氰化物中毒是由于细胞色素氧化酶受抑制所致。

二、酶与疾病的诊断

1．某些组织器官受损造成细胞破坏或细胞膜通透性增高，使细

胞内某些酶大量释放入血。如急性肝炎时，血清丙氨酸氨基转移酶活性升高；急性胰腺炎时，血清和尿中淀粉酶活性升高。

2．细胞的转换率或细胞的增殖增快使其特异的标志性酶释放入血。如前列腺癌患者血中酸性磷酸酶活性增加。

3.酶的合成增加或清除受阻。如佝偻病患者，成骨细胞活性增强，合成碱性磷酸酶增加；肝硬化时血清碱性磷酸酶不能及时清除，胆管阻塞时该酶不能及时排泄，均引起血清中该酶活性增高。

4．酶的合成障碍或活性受抑制。如肝功能严重受损时，凝血酶原、Ⅶ、Ⅸ、Ⅹ等凝血因子合成减少，血中的含量降低；有机磷酸农药中毒时，红细胞中胆碱酯酶活性降低。

三、酶与疾病的治疗

临床上许多药物对疾病的治疗时通过抑制生物体内某些酶的活性来发挥作用的。如6-巯基嘌呤、5-氟尿嘧啶等抑制核酸代谢途径中相关酶的活性，从而达到抑制肿瘤细胞增殖的目的。前述磺胺类药物就是抑制了敏感菌体内的二氢叶酸合成酶而达到治疗目的。

酶还可作为药物用于临床治疗。如帮助消化的药物胃蛋白酶、胰蛋白酶、胰淀粉酶等；用于消炎的药物溶菌酶、菠萝蛋白酶等；防止血栓形成以及溶解血栓的药物链激酶、尿激酶和纤溶酶等。然而酶是蛋白质，有抗原性，因此酶作为药物在应用上受到一定限制。5分钟10分钟

四、酶与医学研究

1.作为试剂用于临床检验检测体液中某些化学成分和酶活性的改变，从而帮助诊断某些疾病。

2.作为工具酶用于科研

教案末页

小结

10分钟

底物对反应速度德影响呈矩形双曲线的关系，可用米氏方程式表示。Km为酶促反应速度为最大反应速度一半时的底物浓度，Km值可用来表示酶对底物的亲和力和用来判断酶的天然底物或最适底物。酶促反应速度最快时的环境温度称酶的最适温度。在某一pH时，酶活性最大，此环境pH称酶的最适pH。凡能使酶从无活性变为有活性或使酶活性增加的物质称酶的激活剂。凡能使酶活性下降而不引起酶蛋白变性的物质统称酶的抑制剂，其抑制作用可分为不可逆性抑制与可逆性抑制。可逆性抑制作用包括竞争性抑制、非竞争性抑制和反竞争性抑制。酶与医学关系非常密切。酶的异常引起许多疾病，血清酶的测定可协助诊断疾病。

复习思考

题

及作业题

1.名词解释竞争性抑制非竞争性抑制酶的最适温度

最适pH

2.何谓米氏常数，试述其意义。

3.比较竞争性抑制与非竞争性抑制的特点，举例说明竞争性抑制

作用的临床应用。

下次教学预习要点1.糖的无氧氧化的概念、反应过程、特点和意义；

2.糖的有氧氧化的概念、过程。

主要经验使学生加深对基本理论的理解及掌握，早期接触临床，增加基础与临床的联系，学生兴趣很高，积极参与。

存在问题

改进措施

注意结合联系临床实践，增加学生的兴趣。学生反映很好。