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第六章第六章 酶学酶学1 1（研究发展（研究发展)我国几千年前我国几千年前就开始制作发酵饮料及食品。就开始制作发酵饮料及食品。西方国家在西方国家在1919世纪初世纪初确定了发酵总方程式：确定了发酵总方程式：葡萄糖（葡萄糖（C C6 6H H1212O O6 6）乙醇乙醇(CH(CH3 3CHCH2 2OH)+2COOH)+2CO2 218571857年年微微生生物物学学家家巴巴斯斯德德（PasteurPasteur）等等人人提提出酒精发酵是酵母细胞活动结果。出酒精发酵是酵母细胞活动结果。18781878年提出了年提出了“酶酶”这个名称。这个名称。19Michaslis19Michaslis和和MentenMenten提提出出了了酶酶促促动动力力学学原原理理米氏学说。米氏学说。19261926年年SumnerSumner第第一一次次从从刀刀豆豆中中提提出出了了脲脲酶酶结结晶晶，并证实此酶含有蛋白质性质。并证实此酶含有蛋白质性质。第1页第六章第六章 酶学酶学2 2(总）总）第一节第一节 酶与普通催化剂比较酶与普通催化剂比较第二节第二节 酶分类和命名酶分类和命名第三节第三节 酶化学性质酶化学性质 第四节第四节 酶结构与功效关系、酶专一性酶结构与功效关系、酶专一性 第五节第五节 酶作用机理酶作用机理 第六节第六节 酶促反应速度及其影响原因酶促反应速度及其影响原因 第七节第七节 酶分离提纯及活力测定酶分离提纯及活力测定 第八节第八节 酶应用酶应用 第2页第一节第一节 酶与普通催化剂比较酶与普通催化剂比较一、与普通催化剂共性一、与普通催化剂共性 二、作为生物催化剂特征二、作为生物催化剂特征 第3页一、与普通催化剂共性一、与普通催化剂共性用量少而催化效率高。用量少而催化效率高。不不改改改改变变学学反反应应平平衡衡点点，仅仅能能改改变变反反应速度。应速度。可可降降低低反反应应活活化化能能。活活化化能能是是指指在在一一定定温温度度下下一一摩摩尔尔底底物物全全部部进进入入活活化化态态所所需需要自由能。要自由能。第4页二、作为生物催化剂特征二、作为生物催化剂特征1 1（总）（总）1 1催化效率高。催化效率高。2 2含有高度专一性。含有高度专一性。3 3酶易失活。酶易失活。4 4活力受调整控制。活力受调整控制。5 5活力与辅酶、辅基相关。活力与辅酶、辅基相关。第5页二、作为生物催化剂特征二、作为生物催化剂特征2 2（1 1）催催化化效效率率高高：比比非非催催化化反反应应高高10108 810102020倍，比其它催化反应高倍，比其它催化反应高10107 710101313倍倍双氧水裂解双氧水裂解(过氧化氢酶）过氧化氢酶）1第6页二、作为生物催化剂特征二、作为生物催化剂特征3 32 2含含有有高高度度专专一一性性：一一个个酶酶只只能能作作用用于于某某一一类或某一个特定物质。类或某一个特定物质。3 3酶酶易易失失活活：凡凡使使蛋蛋白白质质变变性性原原因因（强强酸酸、强碱、高温等）都能使酶被破坏而完全失活强碱、高温等）都能使酶被破坏而完全失活活活力力受受调调整整控控制制：如如抑抑制制剂剂调调整整、共共价价修修饰调整、反馈调整、酶原激活及激素等控制饰调整、反馈调整、酶原激活及激素等控制5 5活活力力与与辅辅酶酶、辅辅基基及及金金属属离离子子相相关关：有有些些酶酶是是复复合合酶酶，若若将将其其中中小小分分子子物物质质（辅辅酶酶、辅辅基及金属离子）除去，酶就失去活性。基及金属离子）除去，酶就失去活性。第7页第二节第二节 酶分类和命名酶分类和命名一、酶分类一、酶分类 1.1.依据催化反应类型分依据催化反应类型分 2.2.依据类别分依据类别分二、酶命名二、酶命名 1.1.系统命名系统命名 2.2.习惯命名习惯命名 第8页第二节第二节 酶分类和命名酶分类和命名 (分类分类1)1)1.1.依据催化反应类型分依据催化反应类型分1.1.氧化还原酶（脱氢酶与氧化酶）氧化还原酶（脱氢酶与氧化酶）(1)(1)脱氢酶脱氢酶 A-HA-H2 2+B+B（辅酶）（辅酶）A +B-H A +B-H2 2(2)(2)氧化酶氧化酶 B-HB-H2 2+O+O2 2 BO +H BO +H2 2O O2.2.转移酶转移酶 A-X A-X B A B A B-X B-X3.3.水解酶水解酶 A-B A-B H H2 2O AOH O AOH BH BH第9页第二节第二节 酶分类和命名酶分类和命名 (分类分类2)2)1.1.依据催化反应类型分依据催化反应类型分4.4.异构酶异构酶5.5.裂解酶裂解酶 A B+CA B+C6.6.合成酶合成酶 A+B +ATP C A+B +ATP C ADP ADP(ATP(ATP起提供能量活化反应分子作用起提供能量活化反应分子作用)第10页第二节第二节 酶分类和命名酶分类和命名 (分类分类2)2)2.2.依据类别分：类、亚类、亚亚类等依据类别分：类、亚类、亚亚类等每每一一个个酶酶都都有有由由四四个个数数字字组组成成编编号号，前前加加ECEC（酶酶学委员会）。学委员会）。四四个个数数字字分分别别表表示示：该该酶酶属属于于在在六六大大类类中中归归属属、在在亚亚类类中中归归属属、在在亚亚亚亚类类中中归归属属及及该该酶酶在在一一定定亚亚亚类中位置，如：亚类中位置，如：乳酸脱氢酶乳酸脱氢酶 EC1EC11 11 12727 四四个个数数字字分分别别表表示示：第第一一大大类类（氧氧化化还还原原酶酶）、第第一一亚亚类类（氧氧化化-CHOH-CHOH）、第第一一亚亚亚亚类类（氢氢受受体体为为NADNAD、乳酸脱氢酶在此亚亚类中序号、乳酸脱氢酶在此亚亚类中序号)第11页第二节第二节 酶分类和命名酶分类和命名 (命名命名1)1)1 1系统命名：系统命名：底物名称底物名称+反应类型反应类型 如：乙酰磷酸转移酶、如：乙酰磷酸转移酶、ATPATP：乙酰磷酸转移酶：乙酰磷酸转移酶第12页第二节第二节 酶分类和命名酶分类和命名 (命名命名2)2)2 2惯惯用用命命名名：比比较较简简短短，使使用用方方便便，通通常常依依据据酶酶所所作作用用底底物物及及其其反反应应类类型型来来命命名名。如如催催化化乳乳酸酸脱脱氢氢变变为为丙丙酮酮酸酸酶酶叫叫乳乳酸酸脱脱氢氢酶酶；水水解解蛋蛋白白酶酶叫叫蛋蛋白白水水解解酶酶；从从起起源源上上还还分分为为胰蛋白酶，胃蛋白酶等。胰蛋白酶，胃蛋白酶等。第13页第三节第三节 酶化学性质酶化学性质（总）（总）一、酶大多是蛋白质一、酶大多是蛋白质二、酶辅因子二、酶辅因子 第14页一、酶是蛋白质一、酶是蛋白质1 1对热不稳定。对热不稳定。2 2为两性电解质。为两性电解质。3 3引发蛋白质变性化学及物理原因，一样引发蛋白质变性化学及物理原因，一样 也能使酶失活。也能使酶失活。4 4含有胶体物质一系列特征。含有胶体物质一系列特征。5 5受蛋白水解酶作用而丧失活性。受蛋白水解酶作用而丧失活性。6 6酶催化活性与蛋白质本性亲密联络。酶催化活性与蛋白质本性亲密联络。7 7许多酶氨基酸排列次序已陆续测出。许多酶氨基酸排列次序已陆续测出。酶有以下性质与蛋白质极为相同酶有以下性质与蛋白质极为相同第15页二、酶辅因子二、酶辅因子辅辅因因子子：酶酶中中除除蛋蛋白白质质外外非非蛋蛋白白小小分分子子物物质。质。全酶全酶=酶蛋白酶蛋白+辅因子辅因子辅辅因因子子类类型型：金金属属离离子子、小小分分子子有有机机化化合合物、有时这二者协同作用。物、有时这二者协同作用。作作用用：作作为为电电子子、原原子子或或一一些些基基团团载载体体参参加反应，并促进整个催化过程进行。加反应，并促进整个催化过程进行。辅辅酶酶：用用透透析析法法可可除除去去小小分分子子有有机机物物，直直接参加催化反应。接参加催化反应。辅辅基基：用用透透析析法法不不易易除除去去小小分分子子物物质质，如如金属离子，它间接参加反应。金属离子，它间接参加反应。第16页第四节第四节 酶结构与功效关系、专一性酶结构与功效关系、专一性一、酶结构与功效一、酶结构与功效二、酶作用专一性二、酶作用专一性 第17页一、酶结构与功效一、酶结构与功效（一）活性部位和必需基因（一）活性部位和必需基因（二）酶原激活（二）酶原激活（三）同功酶（三）同功酶第18页（一）活性部位和必需基团（一）活性部位和必需基团1 1必必需需基基团团：酶酶分分子子一一些些基基团团，经经化化学学修修饰饰改改变后，则酶活性即会丧失。变后，则酶活性即会丧失。活活性性中中心心：是是指指酶酶分分子子中中直直接接和和底底物物结结合合，并和酶催化作用直接相关部位。并和酶催化作用直接相关部位。活性部位活性活性中心中心第19页（一）活性部位和必需基团（一）活性部位和必需基团2 2(1)(1)结合基团结合基团催化基团催化基团酶活性部位上基团有两类酶活性部位上基团有两类结合基团：结合基团：参加和底物参加和底物 结合基团结合基团第20页（一）活性部位和必需基团（一）活性部位和必需基团2 2(2)(2)催化基团：催化基团：直接参加催化反应基团。直接参加催化反应基团。胰凝乳蛋白酶胰凝乳蛋白酶（chymotrypsinchymotrypsin）活性中心活性中心第21页（一）活性部位和必需基团（一）活性部位和必需基团2 2(3)(3)随肽链盘绕折叠，组成酶活性部位基团彼此靠随肽链盘绕折叠，组成酶活性部位基团彼此靠近，形成含有一定空间结构区域。近，形成含有一定空间结构区域。第22页（一）活性部位和必需基团（一）活性部位和必需基团3 3（总）（总）1 1酶专一性研究酶专一性研究2 2酶分子侧链基团化学修饰酶分子侧链基团化学修饰3 3X X射线晶体衍射法射线晶体衍射法确定酶活心中心方法（总）确定酶活心中心方法（总）第23页1 1酶专一性研究酶专一性研究 经经过过研研究究酶酶专专一一性性底底物物结结构构，判判断断和确定活性中心结构特点。和确定活性中心结构特点。第24页2 2酶分子侧链基团化学修饰酶分子侧链基团化学修饰1 1使使用用一一些些对对酶酶分分子子侧侧链链功功效效基基团团可可进进行行共共价价修修饰饰试试剂剂作作用用于于酶酶，以以查查出出哪哪些些基基团团是是保保持酶活力所必需。持酶活力所必需。酶酶分分子子中中可可被被修修饰饰基基团团：硫硫氢氢基基（巯巯基基）、羟基、咪唑基、氨基及羧基等。羟基、咪唑基、氨基及羧基等。可可用用作作化化学学修修饰饰试试剂剂：用用较较多多有有DFPDFP（二二异异丙基氟磷酸）。丙基氟磷酸）。第25页2 2酶分子侧链基团化学修饰酶分子侧链基团化学修饰2 2二异丙基氟磷酸二异丙基氟磷酸（DFP）作用）作用第26页3 3XX射线晶体衍射法射线晶体衍射法直接对酶三维空间结构进行分析直接对酶三维空间结构进行分析试验证实，大试验证实，大多数酶分子绝多数酶分子绝大部分非极性大部分非极性侧链聚集成三侧链聚集成三维结构维结构“骨架骨架”，而大部分，而大部分极性侧链则位极性侧链则位于酶分子表面，于酶分子表面，这么结构是有这么结构是有利于进行酶催利于进行酶催化反应。化反应。牛胰蛋白酶牛胰蛋白酶第27页（二）酶原激活（二）酶原激活1 1酶原激活：酶原激活：由无活性酶原变成活性酶过程。由无活性酶原变成活性酶过程。举例：举例：一些酶尤其是一些与消化作用相关酶。一些酶尤其是一些与消化作用相关酶。常见酶原及其激活剂常见酶原及其激活剂:(南大南大P274P274，表，表7-5)7-5)第28页（二）酶原激活（二）酶原激活2 2(胰蛋白酶激活胰蛋白酶激活)缬缬 天天 天天天天天天赖赖 异异异异缬缬 甘甘组组S SS S丝丝丝丝S SS S肠激酶（激活作用）肠激酶（激活作用）肠激酶（激活作用）肠激酶（激活作用）缬缬 天天 天天天天天天赖赖异异异异甘甘 组组SS丝丝丝丝缬缬SS活性中心活性中心活性中心活性中心胰胰胰胰蛋蛋蛋蛋白白白白酶酶酶酶原原原原胰胰胰胰蛋蛋蛋蛋白白白白酶酶酶酶第29页（三）同工酶（三）同工酶同同工工酶酶：含含有有不不一一样样分分子子形形式式，却却催催化化相相同同化化学反应酶。学反应酶。同同工工酶酶含含有有不不一一样样理理化化性性质质、免免疫疫学学性性质质。这这种种差差异异是是因因为为酶酶蛋蛋白白编编码码基基因因不不一一样样，或或者者因因为为mRNAmRNA或翻译产物是经过不一样加工过程产生。或翻译产物是经过不一样加工过程产生。含含有有不不一一样样分分子子形形式式同同工工酶酶之之所所以以能能催催化化相相同同化化学学反反应应，是是因因为为它它们们活活性性部部位位在在结结构构上上相相同同或者最少非常相同。或者最少非常相同。第30页二、酶作用专一性二、酶作用专一性（总）（总）含含义义：酶酶对对全全部部作作用用底底物物有有严严格格选选择择性性，一一个个酶酶仅仅能能作作用用于于一一个个物物质质或或一一类类分分子子结结构构相相同同物物质质，这这种种选选择择性性作作用用称称为为酶酶专一性。专一性。1 1结构专一性结构专一性 2 2立体异构专一性立体异构专一性第31页1 1结构专一性结构专一性各各种种酶酶对对底底物物结结构构专专一一性性要要求求不不一一样样：有有酶酶只只对对底底物物分分子子中中其其所所作作用用键键要要求求严严格格；而而另另一一些些酶酶对底物要求更高些。对底物要求更高些。葡萄糖苷酶葡萄糖苷酶:要求底物必须是要求底物必须是D D葡萄糖经葡萄糖经过过糖苷键所形成糖苷，不要求糖苷键所形成糖苷，不要求R R基团。基团。第32页2 2立体异构专一性立体异构专一性几乎全部酶对立体异构体都含有高度专一性。几乎全部酶对立体异构体都含有高度专一性。酶立体专一性在实践很有意义酶立体专一性在实践很有意义乳乳酸酸脱脱酶酶：能能催催化化L L乳乳酸酸脱脱氢氢变变为为丙丙酮酮酸酸，对对D-D-乳酸则无作用乳酸则无作用D D乳酸乳酸L L乳酸乳酸 乳酸脱酶乳酸脱酶 2H2H第33页第五节第五节 酶作用机理酶作用机理（总）（总）一、酶催化作用与分子活化能一、酶催化作用与分子活化能 二、与酶高效率相关原因二、与酶高效率相关原因 第34页一、酶催化作用与分子活化能一、酶催化作用与分子活化能1 1能能阈阈:在在一一个个反反应应体体系系中中，只只有有那那些些含含能能到到达达或或超超出出某某一一定定程程度度活活化化分分子子才才能能在在碰碰撞撞中中发发生生化化学反应学反应,这一程度即为能阈。这一程度即为能阈。使反应到达一定能阈路径有两条：使反应到达一定能阈路径有两条：1 1对反应体系加热或用光照射。对反应体系加热或用光照射。2 2使使用用适适当当催催化化剂剂，降降低低反反应应能能阈阈，使使反反应应沿沿着一个活化能阈较低路径进行。着一个活化能阈较低路径进行。第35页一、酶催化作用与分子活化能一、酶催化作用与分子活化能2 2其活化能正常为其活化能正常为75.375.3千焦耳。千焦耳。用用胶胶态态铂铂作作为为催催化化剂剂时时，活活化化能能降降至至49.049.0千焦耳。千焦耳。用过氧化酶催化时，则可降低至用过氧化酶催化时，则可降低至8.48.4千焦耳千焦耳反应速度增加一亿倍以上。反应速度增加一亿倍以上。过氧化氢分解成水和氧反应：过氧化氢分解成水和氧反应：第36页一、酶催化作用与分子活化能一、酶催化作用与分子活化能3 3反应过程中能改变反应过程中能改变第37页一、酶催化作用与分子活化能一、酶催化作用与分子活化能3 3反应过程中能改变反应过程中能改变第38页二、与酶高效率相关原因二、与酶高效率相关原因（总）（总）（一）底物与酶靠近及定向（一）底物与酶靠近及定向 （二）酶使底物分子中敏感键（二）酶使底物分子中敏感键“变形变形”（三）共价催化（三）共价催化中间体学说中间体学说（四）酸碱催化（四）酸碱催化 （五）酶活性中心是低介电区域（五）酶活性中心是低介电区域 第39页（一）底物与酶靠近及定向（一）底物与酶靠近及定向（1 1 1 1靠进）靠进）靠进）靠进）1 1靠靠近近效效率率：催催化化基基团团COOCOO愈愈靠靠近近底底物物酯酯键键，则则反反应应速速度度愈愈快快，在在最最靠靠近近情情况况下下，速速度度可可由开始由开始1 1增至增至5300053000倍。倍。酯酯酯水解相对速度酯水解相对速度12053000第40页（一）底物与酶靠近及定向（一）底物与酶靠近及定向（2 2 2 2定向定向定向定向1 1 1 1）(1)(1)锁钥学说锁钥学说(2)(2)轨道定向轨道定向第41页（一）底物与酶靠近及定向（一）底物与酶靠近及定向（2 2 2 2定向定向定向定向2 2 2 2）18901890年年有有些些学学者者提提出出，强强调调酶酶对对它它所所作作用用底底物物有有着着严严格格选选择择性性，它它只只能能催催化化一一定定结结构构或或一一些些结构近似化合物发生反应。结构近似化合物发生反应。(1)(1)锁钥学说锁钥学说第42页（一）底物与酶靠近及定向（一）底物与酶靠近及定向（2 2 2 2定向定向定向定向1 1 1 1）19581958年年由由KosnlandKosnland提提出出，该该学学说说认认为为酶酶表表面面并并没没有有一一个个与与底底物物互互补补固固定定形形状状，而而只只是是因因为为底底物物诱诱导导才才形形成成了了互互补补形形状状;反反应应后后，释释放放出出产产物物，酶酶构构象象再再逆逆转转，回回到到它它们们初始状态。初始状态。（2 2）轨道定向假说）轨道定向假说（诱导楔合学说）（诱导楔合学说）第43页（二）酶使底物分子中敏感键（二）酶使底物分子中敏感键“变形变形”酶酶使使底底物物中中敏敏感感键键发发生生“变变形形”，而而易易于于破破裂裂。酶酶中中一一些些基基团团或或离离子子能能够够使使底底物物分分子子内内敏敏感感键键中中一一些些基基团团电电子子云云密密度度增增高高或或降降低低，产产生生“电电子子张张力力”，使使敏敏感感键键一一端端愈愈加加敏敏感感，更更易易于于发发生生反反应应，此此学学说说理理论论依依据据起起源源于于羧羧肽肽酶酶XX衍衍射分析结果。射分析结果。第44页（三）共价催化（三）共价催化中间体学说中间体学说1 1这这种种方方式式是是底底物物与与酶酶形形成成一一个个反反应应活活性性很很高高共共价价中中间间物物，它它很很易易变变成成过过渡渡态态而而大大大大降降低低反反应活化能。应活化能。证证实实此此学学说说正正确确是是否否可可用用光光谱谱法法，甚甚至至用用电电子子显显微微镜镜观察中间产物存在。观察中间产物存在。第45页（三）共价催化（三）共价催化中间体学说中间体学说1 1S+E=SEE+PS+E=SEE+P第46页（四）酸碱催化（四）酸碱催化 酶活性部位上一些基团（如氨基、羟酶活性部位上一些基团（如氨基、羟基、硫氢基、咪唑基等）可作为良好质基、硫氢基、咪唑基等）可作为良好质子供体或受体，对底物进行酸碱催化。子供体或受体，对底物进行酸碱催化。第47页（五）酶活性中心是低介电区域（五）酶活性中心是低介电区域 酶活性中心穴内相对地说是非极性。酶活性中心穴内相对地说是非极性。所以，酶催化基团被低介电环境所包围。所以，酶催化基团被低介电环境所包围。在一些情况下，还可能排除高极性水分子。在一些情况下，还可能排除高极性水分子。这么，底物分子敏感键和酶催化基团之间这么，底物分子敏感键和酶催化基团之间就会有很大反应力，这是有利于加速酶反就会有很大反应力，这是有利于加速酶反应。应。第48页第六节第六节 酶促反应速度及其影响原因酶促反应速度及其影响原因一、酶反应速度测量一、酶反应速度测量 二、影响酶促反应速度原因二、影响酶促反应速度原因 第49页一、酶反应速度测量一、酶反应速度测量1 11 1测量单位时间内底物消耗量测量单位时间内底物消耗量2 2测量单位时间内产物生成量测量单位时间内产物生成量第50页一、酶反应速度测量一、酶反应速度测量2 2产产物物浓浓度度酶反应速度曲线酶反应速度曲线从图中可见，从图中可见，开始一段时间，开始一段时间，反应速度几乎维反应速度几乎维持恒定。持恒定。但随时间延长，但随时间延长，曲线斜率逐步降曲线斜率逐步降低，反应速度逐低，反应速度逐步降低。步降低。斜率斜率=浓度浓度/时间时间 =v =vt t第51页一、酶反应速度测量一、酶反应速度测量3 3（1 1）底物浓度降低、产物浓度上升而逐步增）底物浓度降低、产物浓度上升而逐步增大了逆反应。大了逆反应。（2 2）酶本身在反应中失活，产物抑制等。）酶本身在反应中失活，产物抑制等。所以，普通测定酶促反应早期速度，因为此所以，普通测定酶促反应早期速度，因为此时以上原因还来不及起作用，此速度称为时以上原因还来不及起作用，此速度称为“反反应初速度应初速度”（条件：底物浓度足够大时）（条件：底物浓度足够大时）其原因可能是其原因可能是第52页二、影响酶促反应速度原因二、影响酶促反应速度原因（总）（总）（一）酶浓度对酶作用影响（一）酶浓度对酶作用影响 （二）（二）pHpH对酶作用影响对酶作用影响 （三）温度对酶作用影响（三）温度对酶作用影响 （四）底物浓度对酶作用影响（四）底物浓度对酶作用影响（五）激活剂对酶作用影响（五）激活剂对酶作用影响 （六）抑制剂对酶作用影响（六）抑制剂对酶作用影响 第53页（一）酶浓度对酶作用影响（一）酶浓度对酶作用影响反反应应速速度度v v酶浓度（酶浓度（E)E)v=k Ev=k E在底物足够在底物足够过量而其它过量而其它条件固定条条件固定条件下，酶促件下，酶促反应速度和反应速度和酶浓度成正酶浓度成正比。比。第54页（二）（二）pHpH对酶作用影响对酶作用影响相对活力相对活力各种酶各种酶pHpH值活性曲线值活性曲线2468100最适最适pH:pH:酶表现出酶表现出最大活性最大活性pHpH。生物体内大多数酶生物体内大多数酶最适最适pHpH靠近于中性靠近于中性（6.5-8.06.5-8.0）。）。胃蛋白酶最适胃蛋白酶最适pHpH为为1.5-2.5,1.5-2.5,胰蛋白酶最胰蛋白酶最适适pHpH在在9 9左右。左右。溶液溶液pHpH偏离最适偏离最适pHpH时，酶活性降低，偏时，酶活性降低，偏离越远，活性越低。离越远，活性越低。胃蛋白酶胃蛋白酶胰蛋白酶胰蛋白酶第55页（三）温度对酶反应影响（三）温度对酶反应影响1 1反反应应速速度度v v温度温度t tO OC C低温时酶活性低，低温时酶活性低，酶促反应速度很慢。酶促反应速度很慢。温度升高时，反温度升高时，反应速度也逐步增加应速度也逐步增加但当温度增加到但当温度增加到一定程度以后，引一定程度以后，引发酶改变，酶促反发酶改变，酶促反应减慢以至消失。应减慢以至消失。第56页（三）温度对酶反应影响（三）温度对酶反应影响2 2最适温度最适温度:酶表现最酶表现最大催化能力时温度大催化能力时温度 大多数酶最适温度大多数酶最适温度靠近于体温靠近于体温37370 0C C。但也有个别酶含有但也有个别酶含有较大抗热性。较大抗热性。酶反应活性在低温酶反应活性在低温下并不丧失，只是催下并不丧失，只是催化活性很微弱，温度化活性很微弱，温度回升活性又可恢复。回升活性又可恢复。反反应应速速度度v v温度温度t tO OC C最适温度最适温度第57页（四）底物浓度对酶作用影响（四）底物浓度对酶作用影响1 1一级反应：一级反应：当底物浓当底物浓度较低时，反应速度与底度较低时，反应速度与底物浓度成正比关系。物浓度成正比关系。混合级反应：混合级反应：伴随底伴随底物浓度增加，反应速度不物浓度增加，反应速度不再按正比升高。再按正比升高。零级反应零级反应:随底物浓度随底物浓度不停加大，反应速度不再不停加大，反应速度不再上升，趋向一个极限，说上升，趋向一个极限，说明酶已被底物所饱和。明酶已被底物所饱和。一级反应一级反应v vSS VmaxVmax 1/2 1/2VmaxVmaxKmKm零级反应零级反应混合级反应混合级反应第58页（四）底物浓度对酶作用影响（四）底物浓度对酶作用影响2 2“中间产物中间产物”假说假说 为了解释上图所表示现象，曾有许多假说，为了解释上图所表示现象，曾有许多假说，其中其中“中间产物中间产物”假说是被大家公认比较合理假说是被大家公认比较合理假说。它认为酶与底物先结合成一个络合物，假说。它认为酶与底物先结合成一个络合物，即中间产物。此中间产物亦被人们看作为稳定即中间产物。此中间产物亦被人们看作为稳定过渡态物质，然后此络合物再深入分解成为产过渡态物质，然后此络合物再深入分解成为产物和游离态酶。物和游离态酶。E+S ES P+EK1K2K3K4第59页（四）底物浓度对酶作用影响（四）底物浓度对酶作用影响3 3 1 1米氏方程提出米氏方程提出 2 2米氏常数意义及测定米氏常数意义及测定 第60页1 1米氏方程提出米氏方程提出1 1(方程）方程）19Michaelis19Michaelis和和MentenMenten提出酶促动力学基本原提出酶促动力学基本原理，并归纳为一个数学式加以表示理，并归纳为一个数学式加以表示-米氏方程。米氏方程。米氏方程表明了底物浓度与酶反应速度间定米氏方程表明了底物浓度与酶反应速度间定量关系，这就使量关系，这就使“中间产物假说中间产物假说”得到了人们得到了人们普遍认可，现在普通称为普遍认可，现在普通称为“米氏学说米氏学说”。第61页1 1米氏方程提出米氏方程提出2 2(解释解释1 1）米氏方程圆满地表示了米氏方程圆满地表示了ss和和V V之间关系之间关系1 1当底物浓度较低时，当底物浓度较低时，KmKmss，分母中，分母中ss可忽可忽略不计，即：略不计，即：得：得：V=V=（Vmax/kmVmax/km）ss 即反应速度与底物浓度成正比，符合一级反应即反应速度与底物浓度成正比，符合一级反应第62页1 1米氏方程提出米氏方程提出2 2(解释解释2 2）米氏方程圆满地表示了米氏方程圆满地表示了ss和和V V之间关系之间关系2 2当底物浓度很高时当底物浓度很高时S S Km Km，Km Km 可忽略不计，可忽略不计，即：即：得：得：V=VmaxV=Vmax 即反应速度与底物浓度无关，符合零级反应即反应速度与底物浓度无关，符合零级反应 第63页2 2米氏常数意义及测定米氏常数意义及测定1 1(意义意义1 1）当反应速度当反应速度v v等于最大反应速度等于最大反应速度VmaxVmax二分之一二分之一时，即时，即v=Vmax/2v=Vmax/2，代入方程得：，代入方程得：简化得：简化得：Km=sKm=s第64页2 2米氏常数意义及测定米氏常数意义及测定1 1(意义意义2 2）当酶促反应速度到达最大反应速度二分之一时当酶促反应速度到达最大反应速度二分之一时底物浓度。它单位是底物浓度。它单位是mol/Lmol/L，与底物浓度单位一，与底物浓度单位一致。致。不一样酶促反应不一样酶促反应KmKm可相差很大，普通在可相差很大，普通在1010-3-31010-5-5mol/Lmol/L之间。米氏常数在酶学研究中是一个极之间。米氏常数在酶学研究中是一个极主要数据。主要数据。米氏常数物理意义是：米氏常数物理意义是：第65页2 2米氏常数意义及测定米氏常数意义及测定2 2（KmKm特点）特点）（1 1）KmKm是酶特征常数之一。是酶特征常数之一。（2 2）假如一个酶有几个底物，则对每一个底物，各）假如一个酶有几个底物，则对每一个底物，各有一个特定有一个特定kmkm值值,所以，测定酶所以，测定酶KmKm能够作为判别酶一能够作为判别酶一个伎俩。个伎俩。（3 3）KmKm愈小（愈小（1/Km1/Km愈大）酶对底物亲和力愈大，到愈大）酶对底物亲和力愈大，到达最大反应速度二分之一时需要底物浓度就越小。所达最大反应速度二分之一时需要底物浓度就越小。所以以 Km Km值最小底物普通称为该酶最适底物或天然底物。值最小底物普通称为该酶最适底物或天然底物。（4 4）可由所要求）可由所要求v v（应抵达（应抵达VmaxVmax百分数），求出应该加入百分数），求出应该加入SS；反过；反过来，也可依据已知来，也可依据已知SS，求出该条件，求出该条件下下v v。第66页2 2米氏常数意义及测定米氏常数意义及测定3 3（实际意义）（实际意义）(1)(1)判定酶判定酶(2)(2)判断酶最适底物判断酶最适底物(3)(3)计算一定速率下底物浓度计算一定速率下底物浓度(4)(4)了解酶底物在体内含有浓度水平了解酶底物在体内含有浓度水平(5)(5)判断反应方向和趋势判断反应方向和趋势(6)(6)判断抑制类型判断抑制类型第67页2 2米氏常数意义及测定米氏常数意义及测定4 4（测定（测定1111）linewenver-Burklinewenver-Burk双倒数作图法双倒数作图法1 1 1 Km 1 1 1 Km 1 1 =+V Vmax S Vmax V Vmax S Vmax若以若以1/V1/V对对1/S1/S作图作图,即得即得:即取米氏方程倒数即取米氏方程倒数 第68页2 2米氏常数意义及测定米氏常数意义及测定4 4（测定（测定1212）斜率斜率=Km/Vmax-1/Km1/Vmaxlinewenver-Burklinewenver-Burk双倒数作图法双倒数作图法2 2此法因方此法因方便而应用最便而应用最广广试验点过试验点过分集中于直分集中于直线左端，作线左端，作图不易十分图不易十分准确准确第69页2 2米氏常数意义及测定米氏常数意义及测定4 4（测定（测定2 2）以以v v对对v/Sv/S作图作图,得一直线得一直线其纵轴截距为其纵轴截距为VmaxVmax横轴截距为横轴截距为Vmax/KmVmax/Km斜率为斜率为KmKm法法:即把米氏方程改写为：即把米氏方程改写为：VmaxVmaxv vVmax/KmVmax/Kmv/Sv/S斜率为斜率为KmKm第70页（五）激活剂对酶作用影响（五）激活剂对酶作用影响1 1(概念概念概念概念)激活剂激活剂:能促进酶活性，加速酶促反应进行能促进酶活性，加速酶促反应进行物质。物质。激活激活:使已经有活性酶活性增高。是由小到使已经有活性酶活性增高。是由小到大问题。大问题。致活致活:活性从无到有问题。活性从无到有问题。如如MgMg2+2+是各种磷酸激酶激活剂；是各种磷酸激酶激活剂；C CO O2+2+，MnMn2+2+，ZnZn2+2+是一些肽酶激活剂；是一些肽酶激活剂；CuCu2+2+、FeFe2+2+是一些氧是一些氧化酶激活剂。化酶激活剂。第71页（五）激活剂对酶作用影响（五）激活剂对酶作用影响2 2(机理机理机理机理)（1 1）可能是组成酶活性中心成份之一，）可能是组成酶活性中心成份之一，因为分离提纯而丧失，所以加入一些金因为分离提纯而丧失，所以加入一些金属离子有利于增强酶活性。属离子有利于增强酶活性。（2 2）可能是酶与底物结合桥梁。）可能是酶与底物结合桥梁。作用机理作用机理第72页（六）抑制剂对酶作用影响（六）抑制剂对酶作用影响1 1抑制作用抑制作用:使酶活力下降，但并不引使酶活力下降，但并不引发酶蛋白变性作用。发酶蛋白变性作用。酶抑制剂酶抑制剂:对酶抑制作用物质。对酶抑制作用物质。失活作用失活作用:使酶变性作用。使酶变性作用。抑制作用普通分为两类：抑制作用普通分为两类：1 1不可逆抑制作用不可逆抑制作用 2 2可逆抑制作用可逆抑制作用第73页1 1不可逆抑制作用不可逆抑制作用1 1定义定义:抑制剂与酶结合抑制剂与酶结合后，不能用透析方法除后，不能用透析方法除去抑制剂而恢复酶活力。去抑制剂而恢复酶活力。举例举例:二异丙基氟磷酸二异丙基氟磷酸（DFP)DFP)能够与胰凝乳蛋能够与胰凝乳蛋白酶或乙酰胆碱酯酶活白酶或乙酰胆碱酯酶活力中心丝氨酸残基反应，力中心丝氨酸残基反应，形成稳固共价键，因而形成稳固共价键，因而抑制酶活性抑制酶活性.不可逆抑制作用不可逆抑制作用1 1第74页1 1不可逆抑制作用不可逆抑制作用2 2又如碘乙酸、碘乙胺对巯基酶不可逆抑制又如碘乙酸、碘乙胺对巯基酶不可逆抑制不可逆抑制作用不可逆抑制作用2 2 碘乙酸碘乙酸(碘乙胺碘乙胺)第75页2 2可逆抑制作用可逆抑制作用可逆抑制作用可逆抑制作用:抑制剂与酶结合为一可逆抑制剂与酶结合为一可逆反应反应,用透析等方法能除去抑制剂使酶恢复用透析等方法能除去抑制剂使酶恢复活力活力它又分为它又分为 （1 1）竞争性抑制作用）竞争性抑制作用 （2 2）非竞争性抑制作用）非竞争性抑制作用 （3 3）反竞争性抑制）反竞争性抑制 第76页（1 1）竞争性抑制作用）竞争性抑制作用1 1(定义定义)定义定义:当当抑制剂与酶抑制剂与酶结合后，妨结合后，妨碍了底物与碍了底物与酶结合，因酶结合，因而降低了酶而降低了酶活力活力.第77页（1 1）竞争性抑制作用）竞争性抑制作用2 2(举例举例)如琥珀酸脱如琥珀酸脱氢酶能催化氢酶能催化琥珀酸脱氢琥珀酸脱氢生成反丁烯生成反丁烯二酸二酸与琥珀酸结构近似如草酸、丙二与琥珀酸结构近似如草酸、丙二酸、草酰乙酸或戌二酸均可作为酸、草酰乙酸或戌二酸均可作为琥珀脱氢酶竞争性抑制剂琥珀脱氢酶竞争性抑制剂第78页（1 1）竞争性抑制作用）竞争性抑制作用3 3(式子表示式子表示)竞争性抑制作用可用下式表示：竞争性抑制作用可用下式表示：Ki2第79页（1 1）竞争性抑制作用）竞争性抑制作用4 4(速度方程速度方程1)1)按推导米式方程方法可导出竞争性按推导米式方程方法可导出竞争性抑制作用速度方程抑制作用速度方程 第80页（1 1）竞争性抑制作用）竞争性抑制作用4 4(速度方程速度方程2)2)从上述速度方程能够看出：有竞争性抑制剂存在时，从上述速度方程能够看出：有竞争性抑制剂存在时，KmKm值增大值增大1 1I/KiI/Ki倍，而且倍，而且KmKm值将伴随值将伴随II增高而增增高而增大，当大，当S S kmkm时（也就是时（也就是ss使酶饱和时，方使酶饱和时，方程即为程即为v=Vv=V，最大反应速度不变。竞争性抑制剂存在，最大反应速度不变。竞争性抑制剂存在时，改变时，改变KmKm而不改变而不改变V V作用。反应竞争性抑制作用特作用。反应竞争性抑制作用特点是底物浓度很高时，抑制作用能够被解除，竞争性点是底物浓度很高时，抑制作用能够被解除，竞争性抑制剂影响抑制剂影响KmKm而不影响而不影响V.V.第81页（1 1）竞争性抑制作用）竞争性抑制作用4 4(速度方程速度方程3)3)表达在图中，表达在图中，I I存在时存在时与与I I不在存在时所得直不在存在时所得直线都在纵轴上交于一点，线都在纵轴上交于一点，即纵轴截距相等。而横即纵轴截距相等。而横轴截距负值降低，斜率轴截距负值降低，斜率增大。其作用机理可能增大。其作用机理可能是因为底物与抑制剂结是因为底物与抑制剂结合在酶分子同一部位上，合在酶分子同一部位上，也可能是因为底物或抑也可能是因为底物或抑制剂中一个与酶结合后，制剂中一个与酶结合后，引发酶发生改变，产生引发酶发生改变，产生不利于另一个结合构象不利于另一个结合构象.1/v1/v1/S1/S1/km1/km（1+I/Ki）Vmax正正常常I加加大大第82页（1 1）竞争性抑制作用）竞争性抑制作用4 4(速度方程速度方程4)4)VmaxVmax不变不变 Km Km变大变大第83页（2 2）非竞争性抑制作用）非竞争性抑制作用1 1(定义定义1)1)定义定义1:1:有些抑制剂和底物可同时结合在酶不一有些抑制剂和底物可同时结合在酶不一样部位上，也就是说抑制剂与酶结合后，不妨碍酶样部位上，也就是说抑制剂与酶结合后，不妨碍酶再与底物结合。再与底物结合。第84页（2 2）非竞争性抑制作用）非竞争性抑制作用1 1(定义定义2)2)但所形成但所形成酶底物酶底物-抑抑制剂三元复合制剂三元复合物物ESIESI不能不能深入分解为产深入分解为产物，所以酶活物，所以酶活性降低。性降低。第85页（2 2）非竞争性抑制作用）非竞争性抑制作用2 2(式子表示式子表示)非竞争性抑制作用可用下式表示非竞争性抑制作用可用下式表示第86页（2 2）非竞争性抑制作用）非竞争性抑制作用3 3(速度方程速度方程1)1)推出速度反应方程为推出速度反应方程为双倒数法处理双倒数法处理第87页（2 2）非竞争性抑制作用）非竞争性抑制作用3 3(速度方程速度方程2)2)由由方方程程能能够够看看出出：非非竞竞争争性性抑抑制制
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