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1、第四章第四章 酶酶第一節(jié)第一節(jié) 酶的概述酶的概述第二節(jié)酶的作用機理第二節(jié)酶的作用機理第三節(jié)酶促反應動力學第三節(jié)酶促反應動力學第四節(jié)第四節(jié) 酶的活性調(diào)節(jié)酶的活性調(diào)節(jié)第一節(jié)第一節(jié) 酶的概述酶的概述v一一、酶的概念與組成、酶的概念與組成v1、概念：酶是由生活細胞合成的有特定催化作、概念：酶是由生活細胞合成的有特定催化作用的有機物。在化學性質(zhì)上絕大多數(shù)是蛋白質(zhì)，用的有機物。在化學性質(zhì)上絕大多數(shù)是蛋白質(zhì)，個別為核酸個別為核酸。簡單講，酶就是生物催化劑。簡單講，酶就是生物催化劑。v條件溫和條件溫和：常溫、常壓、：常溫、常壓、pH=7pH=7；v高效性高效性：反應速度與不加催化劑相比可提高：反應速度與不加催

2、化劑相比可提高10108 810102020倍，與加普通催化劑相比可提高倍，與加普通催化劑相比可提高10107 710101313倍倍v不穩(wěn)定性不穩(wěn)定性：易受各種因素的影響。：易受各種因素的影響。v活性的可調(diào)節(jié)性活性的可調(diào)節(jié)性：受酶濃度、底物濃度、激活劑、：受酶濃度、底物濃度、激活劑、抑制劑等多種因素的調(diào)節(jié)抑制劑等多種因素的調(diào)節(jié)v專一性專一性：即酶只能對特定的一種或一類底物起作：即酶只能對特定的一種或一類底物起作用，這種專一性是由酶蛋白的空間結構所決定的。用，這種專一性是由酶蛋白的空間結構所決定的。2 2. .酶催化作用的特點酶催化作用的特點結構專一性結構專一性：立體異構專一性立體異構專一性絕

3、對專一性絕對專一性相對專一性相對專一性 酶專一性類型酶專一性類型旋光異構專一性旋光異構專一性幾何異構專一性幾何異構專一性鍵的專一性鍵的專一性基團專一性基團專一性潛手性專一性潛手性專一性根據(jù)酶分子根據(jù)酶分子組成分類組成分類單純蛋白質(zhì)酶類單純蛋白質(zhì)酶類結合蛋白質(zhì)酶類結合蛋白質(zhì)酶類（全酶）（全酶）酶蛋白質(zhì)酶蛋白質(zhì)輔助因子輔助因子（輔酶、輔基）（輔酶、輔基）金屬離子金屬離子金屬有機物金屬有機物小分子有機物小分子有機物根據(jù)酶蛋白根據(jù)酶蛋白特征分類特征分類單體酶單體酶寡聚酶寡聚酶多酶復合體多酶復合體3酶的組成酶的組成4、酶蛋活性中心、酶蛋活性中心 1) 酶活性中心酶活性中心：酶分子中直接與底物結合，并：酶

4、分子中直接與底物結合，并和酶催化作用直接有關的區(qū)域叫酶的活性中心和酶催化作用直接有關的區(qū)域叫酶的活性中心（active centeractive center）或活性部位（或活性部位（active siteactive site）?；钚灾行幕钚灾行慕Y合基團結合基團（專一性）（專一性）催化基團催化基團（催化性）（催化性）活性中心重要基團活性中心重要基團: His57 , Asp102 , Ser195酶活性中心的共同特點酶活性中心的共同特點v活性中心只占酶分子的活性中心只占酶分子的1%1%2%2%。v活性中心的形成要求蛋白質(zhì)分子具有一定活性中心的形成要求蛋白質(zhì)分子具有一定的空間結構。的空間結構。

5、v活性中心位于酶分子表面的裂隙里?；钚灾行奈挥诿阜肿颖砻娴牧严独?。v活性中心是柔性的?；钚灾行氖侨嵝缘?。v活性中心與底物結合是非共價結合，結合活性中心與底物結合是非共價結合，結合是可逆的。是可逆的。2)必需基團必需基團必需基團必需基團活性中心活性中心內(nèi)內(nèi)的必需的必需基團基團v非必需基團（非貢獻基團）非必需基團（非貢獻基團）在酶的活性方面不起作用，在酶的活性方面不起作用，但為酶活性中心提供結構基礎、對酶的保護、運輸?shù)确降珵槊富钚灾行奶峁┙Y構基礎、對酶的保護、運輸?shù)确矫嬗凶饔?。面有作用。：不直接參與與底物的結合不直接參與與底物的結合和催化作用，但能穩(wěn)定酶的空間結構及酶和催化作用，但能穩(wěn)定酶的空間結

6、構及酶活性中心的結構活性中心的結構結合基團結合基團催化基團催化基團活性中心活性中心外外的必需基團的必需基團v二、酶的分類二、酶的分類v國際系統(tǒng)分類法將酶分為六大類：國際系統(tǒng)分類法將酶分為六大類：v1氧化還原酶類氧化還原酶類v催化脫氫或加氧反應，可再分為兩亞類：催化脫氫或加氧反應，可再分為兩亞類：v（1）脫氫酶類）脫氫酶類 催化反應為催化反應為AH2+B A+BH2v脫氫酶一般有輔酶或輔基較重要的輔酶有脫氫酶一般有輔酶或輔基較重要的輔酶有4個：個：vNAD（輔酶（輔酶I）、）、NADP（輔酶（輔酶II） 、FMN 、FADv（2）氧化酶）氧化酶 催化反應為：催化反應為：AH2+1/2O2A+H2

7、O 或或AH2+ O2 A + H2O2v氧化酶一般沒有輔酶，可有輔基或金屬離子。氧化酶一般沒有輔酶，可有輔基或金屬離子。v2轉移酶類轉移酶類v 催化有機分子上基團的轉移：催化有機分子上基團的轉移：A- -X + B A + BXv轉移酶類大多有輔酶，較重要的輔酶有：轉移酶類大多有輔酶，較重要的輔酶有：vCoA（輔酶（輔酶A）FH4（四氫葉酸）（四氫葉酸） 磷酸吡哆醛磷酸吡哆醛v一些激酶和磷酸化酶也屬于轉移酶，轉移磷酸基，但涉一些激酶和磷酸化酶也屬于轉移酶，轉移磷酸基，但涉及能量較大。及能量較大。v3水解酶類水解酶類v催化加水分解反應：催化加水分解反應：R- -R +H2O R- -OH+HR

8、 v水解酶大多由單純酶蛋白組成，一般沒有輔基或輔酶。水解酶大多由單純酶蛋白組成，一般沒有輔基或輔酶。 v4裂解酶類裂解酶類v催化反應是從底物分子中移去一個基團而使共價鍵斷裂，催化反應是從底物分子中移去一個基團而使共價鍵斷裂，產(chǎn)物常形成雙鍵，較重要的裂解酶有：產(chǎn)物常形成雙鍵，較重要的裂解酶有：v（1）脫羧酶）脫羧酶 輔酶輔酶TPPv（2）脫水酶（也叫水化酶）脫水酶（也叫水化酶）v（3）醛縮酶）醛縮酶 糖代謝中的重要酶糖代謝中的重要酶v（4）脫氨酶）脫氨酶v5異構酶異構酶v催化同分異構體相互轉化的酶催化同分異構體相互轉化的酶v6合成酶類合成酶類v催化兩分子相互結合的酶，反應一般由催化兩分子相互結合

9、的酶，反應一般由ATP供給能量。供給能量。v五、酶的命名五、酶的命名v1習慣命名法習慣命名法v簡單明確易記憶，但不系統(tǒng)，個別情況下易出現(xiàn)混亂。簡單明確易記憶，但不系統(tǒng)，個別情況下易出現(xiàn)混亂。原則：催化反應的底物名原則：催化反應的底物名+ 酶；或反應性質(zhì)酶；或反應性質(zhì)+ 酶。酶。v個別酶還加上來源，如細菌水解淀粉的酶稱細菌淀粉酶。個別酶還加上來源，如細菌水解淀粉的酶稱細菌淀粉酶。v2系統(tǒng)命名法系統(tǒng)命名法v國際酶學會國際酶學會1961年確定系統(tǒng)命名法。年確定系統(tǒng)命名法。v系統(tǒng)命名要注明底物名和催化反應性質(zhì)，底物要寫兩個，系統(tǒng)命名要注明底物名和催化反應性質(zhì)，底物要寫兩個，中間用冒號分開。中間用冒號分

10、開。通式：底物：底物通式：底物：底物+反應性質(zhì)反應性質(zhì)+酶酶。v命名比較命名比較：v 習慣名習慣名 系統(tǒng)命名系統(tǒng)命名v谷丙轉氨酶谷丙轉氨酶 丙氨酸：丙氨酸：-酮戊二酸氨基轉移酶酮戊二酸氨基轉移酶 v系統(tǒng)命名還有一個系統(tǒng)編號，接上述六大類分若干亞類，系統(tǒng)命名還有一個系統(tǒng)編號，接上述六大類分若干亞類，再分編順序號。再分編順序號。v一個酶編號為四個數(shù)字：第一個代表大類；第二個代表一個酶編號為四個數(shù)字：第一個代表大類；第二個代表亞類；第三個亞亞類；第四個在亞亞類中排序號。亞類；第三個亞亞類；第四個在亞亞類中排序號。v例如乳酸脫氫酶，系統(tǒng)名為：乳酸：例如乳酸脫氫酶，系統(tǒng)名為：乳酸：NAD氧化還原酶，氧化

11、還原酶，編號為編號為EC1，1，1，27，編號各層次間加逗號。，編號各層次間加逗號。 第二節(jié)第二節(jié) 酶的作用機理酶的作用機理酶作用專一性機理酶作用專一性機理酶催化的中間產(chǎn)物理論酶催化的中間產(chǎn)物理論決定決定酶作用高效率的酶作用高效率的機制機制一、一、 酶作用專一性機理酶作用專一性機理 鎖鑰學說鎖鑰學說（1894）：將酶的活性中心比喻作鎖孔，底：將酶的活性中心比喻作鎖孔，底物分子象鑰匙，底物能專一性地插入到酶的活性中心物分子象鑰匙，底物能專一性地插入到酶的活性中心 誘導契合學說誘導契合學說（1958）：酶的活性中心在結構上具柔：酶的活性中心在結構上具柔性，底物接近活性中心時，可誘導酶蛋白構象發(fā)生變

12、性，底物接近活性中心時，可誘導酶蛋白構象發(fā)生變化，這樣就使酶活性中心有關基團正確排列和定向，化，這樣就使酶活性中心有關基團正確排列和定向，使之與底物形成互補形狀，從而有機的結合，完成催使之與底物形成互補形狀，從而有機的結合，完成催化反應?；磻?。1）酶專一性的）酶專一性的“鎖鑰學說鎖鑰學說”2）酶專一性的）酶專一性的“誘導契合學誘導契合學說說二二.酶的催化高效性機制酶的催化高效性機制A+BC+ D能能量量水水平平反應過程反應過程 G E1 E21 1、降低反應的活化、降低反應的活化能能；加快反應速度；加快反應速度；不改變平衡常數(shù)；不改變平衡常數(shù)；活化能：活化能：在一定溫度在一定溫度下，下，1m

13、ol 1mol 底物全部底物全部進入活化狀態(tài)所需要進入活化狀態(tài)所需要的自由能（的自由能（kJ/mol)kJ/mol)。2 2、酶催化的中間產(chǎn)物理論、酶催化的中間產(chǎn)物理論1902 Henri1902 Henri1kSE -1kES 2kEP E+SP+ EES能能量量水水平平反應過程反應過程 G E1 E2 酶（酶（E）與底物（與底物（S）結合生成不穩(wěn)定的中間結合生成不穩(wěn)定的中間物（物（ES），），再分解成產(chǎn)再分解成產(chǎn)物（物（P）并釋放出酶，使并釋放出酶，使反應沿一個低活化能的反應沿一個低活化能的途徑進行，降低反應所途徑進行，降低反應所需活化能，所以能加快需活化能，所以能加快反應速度。反應速度。

14、 酶催化作用的中間產(chǎn)物學說酶催化作用的中間產(chǎn)物學說v E + S ES P + E （酶酶 ） 底物）底物） （中間物（中間物 ） （產(chǎn)物（產(chǎn)物 ） （酶）（酶）中間產(chǎn)物存在的證明：中間產(chǎn)物存在的證明： H2O2 + 過氧化物酶過氧化物酶 （H2O2 過氧化物酶）過氧化物酶） （ 褐色）褐色） （ 紅色）紅色） 645583548498nm 561530nm（H2O2 過氧化物酶）過氧化物酶）+ AH2 過氧化物酶過氧化物酶 + A + 2H2O （ 紅色）紅色） （ 褐色）褐色） v底物與酶活性部位的鄰近及作用基團的底物與酶活性部位的鄰近及作用基團的嚴格定向，大大提高了活性部位上底物的嚴格定

15、向，大大提高了活性部位上底物的有效濃度，使酶具有高催化效率。有效濃度，使酶具有高催化效率。 3、鄰鄰 近近 定定 向向 效效 應應鄰近效應鄰近效應v酶的活性部位與底物結合形成中間復酶的活性部位與底物結合形成中間復合物，使分子間反應變?yōu)榱朔肿觾?nèi)反應，合物，使分子間反應變?yōu)榱朔肿觾?nèi)反應，活性中心底物的有效濃度遠遠大于溶液中活性中心底物的有效濃度遠遠大于溶液中的底物濃度，從而增大酶促反應速度的底物濃度，從而增大酶促反應速度v酶的催化基團與底物的反應基團之間正酶的催化基團與底物的反應基團之間正確的軌道定向，提高有效濃度。從而增加確的軌道定向，提高有效濃度。從而增加酶促反應速度。酶促反應速度。 定定 向

16、向 效效 應應4、“張力張力”和和“變形變形”v底物結合可誘導酶分子構象的變化，底物結合可誘導酶分子構象的變化，而變化的酶分子又使底物分子的敏感鍵產(chǎn)而變化的酶分子又使底物分子的敏感鍵產(chǎn)生張力和變形，從而促進酶底物中間產(chǎn)生張力和變形，從而促進酶底物中間產(chǎn)物進入過渡態(tài)物進入過渡態(tài)。5、酸堿催化、酸堿催化v酶活性部位的某些基團（酶活性部位的某些基團（HisHis的咪唑基）可以作為良好的質(zhì)子供的咪唑基）可以作為良好的質(zhì)子供體或受體對底物進行酸堿催化。體或受體對底物進行酸堿催化。6、共價催化、共價催化v某些酶的親核基團對底物的親電某些酶的親核基團對底物的親電子的碳原子進行攻擊生成不穩(wěn)定的共子的碳原子進行

17、攻擊生成不穩(wěn)定的共價中間物，這種中間物很容易變成過價中間物，這種中間物很容易變成過渡態(tài)。渡態(tài)。酶分子中可作為親核基團和酸鹼催化的酶分子中可作為親核基團和酸鹼催化的功能基團功能基團7、金屬離子催化、金屬離子催化v幾乎幾乎1/31/3的酶催化活性需要金屬離子參與。的酶催化活性需要金屬離子參與。v金屬酶：酶蛋白與金屬離子結合緊密。（一般為金屬酶：酶蛋白與金屬離子結合緊密。（一般為過渡金屬離子過渡金屬離子FeFe2+2+ Fe Fe3+3+ Cu Cu2+2+ Zn Zn2+2+ Mn Mn2+2+等。等。v金屬激活酶：酶蛋白與金屬離子結合松散。（一金屬激活酶：酶蛋白與金屬離子結合松散。（一般為堿土金

18、屬離子如：般為堿土金屬離子如：NaNa+ + K K+ + Mg Mg2+2+ Ca Ca2+2+v金屬離子的作用主要是：與底物結合為反應正金屬離子的作用主要是：與底物結合為反應正確定向。通過金屬離子氧化態(tài)的變化進行氧化確定向。通過金屬離子氧化態(tài)的變化進行氧化還原反應。通過靜電穩(wěn)定或屏蔽負電荷。還原反應。通過靜電穩(wěn)定或屏蔽負電荷。 酶催化作用機理酶催化作用機理 酶與底物結合時，由于酶的變形（誘導契酶與底物結合時，由于酶的變形（誘導契合）或底物變形（張力學說）使二者相互適合，合）或底物變形（張力學說）使二者相互適合，并依靠離子鍵、氫鍵、范德華力的作用和水的并依靠離子鍵、氫鍵、范德華力的作用和水的

19、影響，結合成中間產(chǎn)物，在酶分子的非活性區(qū)域影響，結合成中間產(chǎn)物，在酶分子的非活性區(qū)域內(nèi)，由于酶與底物的鄰近定向，使二者可以通過內(nèi)，由于酶與底物的鄰近定向，使二者可以通過親核親核 親電催化、一般酸親電催化、一般酸 堿催化或金屬離子催化堿催化或金屬離子催化方式進行多元催化，從而大大降低反應所需的活方式進行多元催化，從而大大降低反應所需的活化能，使酶促反應迅速進行?；?，使酶促反應迅速進行。第三節(jié)第三節(jié) 酶促反應動力學酶促反應動力學（影響酶反應速度的因素）（影響酶反應速度的因素） 一、一、酶和底物濃度與酶反應速度的關系酶和底物濃度與酶反應速度的關系 二、二、pH對酶反應速度的影響對酶反應速度的影響三

20、、溫度對酶反應速度的影響三、溫度對酶反應速度的影響四、抑制劑的影響四、抑制劑的影響v一、底物濃度與酶反應速度的關系一、底物濃度與酶反應速度的關系v當其他條件恒定時，酶反應速度就決定于酶的濃度和底當其他條件恒定時，酶反應速度就決定于酶的濃度和底物濃度。因酶的催化效率高，一般情況下不是限制因素。物濃度。因酶的催化效率高，一般情況下不是限制因素。v酶濃度不變，增加底物濃度可以提高反應速度。但底物酶濃度不變，增加底物濃度可以提高反應速度。但底物濃度增加到一定程度，反應速度不再增加。濃度增加到一定程度，反應速度不再增加。v如果以底物濃度為橫座標，反應速度為縱座標作圖，圖如果以底物濃度為橫座標，反應速度為

21、縱座標作圖，圖形是雙曲線形。開始一段接近直線關系。形是雙曲線形。開始一段接近直線關系。v底物濃度與反應速度關系的座標曲線底物濃度與反應速度關系的座標曲線v濃度與速度的關系是什么？濃度與速度的關系是什么？v1913年年L.Michaelis and M.L.Mentend 研究了酶的動力研究了酶的動力學后，提出了一個數(shù)學模型學后，提出了一個數(shù)學模型米曼方程。其中米曼方程。其中Vo為為反應速度；反應速度；Vmax為最大反應速度；為最大反應速度；Km稱米氏常數(shù)。稱米氏常數(shù)。v米氏方程建立的依據(jù)是中間產(chǎn)物學說米氏方程建立的依據(jù)是中間產(chǎn)物學說，酶先與底物形成，酶先與底物形成中間產(chǎn)物，然后再解離為酶和產(chǎn)物

22、，即中間產(chǎn)物，然后再解離為酶和產(chǎn)物，即 ：v有些酶促反應的中間產(chǎn)物已被分離出來有些酶促反應的中間產(chǎn)物已被分離出來 ，支持了中間，支持了中間產(chǎn)物理論。產(chǎn)物理論。v存在極限速度是由于所有的酶都與底物結合而達到飽合存在極限速度是由于所有的酶都與底物結合而達到飽合狀態(tài)，所以再增加底物也不再形成中間產(chǎn)物，速度也不狀態(tài)，所以再增加底物也不再形成中間產(chǎn)物，速度也不再增加。例如胰凝乳蛋白酶水解三氟乙酰對硝基酚，形再增加。例如胰凝乳蛋白酶水解三氟乙酰對硝基酚，形成的三氟乙酰胰凝乳酶較穩(wěn)定，在低溫下可得到結晶。成的三氟乙酰胰凝乳酶較穩(wěn)定，在低溫下可得到結晶。v米氏方程的由來（推導）：米氏方程的由來（推導）：v假定

23、中間產(chǎn)物存在，反應是單分子零級反應，過程為：假定中間產(chǎn)物存在，反應是單分子零級反應，過程為：SE ES EPv反應可以用下面解離式表示：反應可以用下面解離式表示： v式中的式中的S為底物，為底物，E*S為底物與酶的中間產(chǎn)物，為底物與酶的中間產(chǎn)物，P代表產(chǎn)物，代表產(chǎn)物，K1、K2、K3、K4代表反應的速度常代表反應的速度常數(shù)。數(shù)。VKC （注：注：V不是反應平衡常數(shù)）不是反應平衡常數(shù)）v那么在上面的假設酶促反應中：那么在上面的假設酶促反應中：v V1K1E S； V2K2ES； E游離酶濃游離酶濃度度v V3K3ES； V4K4E P。 ES 中間產(chǎn)物中間產(chǎn)物濃度濃度v實際上在反應初期實際上在反

24、應初期V4可能很小。對于可能很小。對于V4，在此可，在此可假設不存在（忽略不計）。假設不存在（忽略不計）。v當反應達到平衡時，當反應達到平衡時，V1V2V3，（設，（設V4不存不存在）。那么：在）。那么：K1E S K2ES K3ES K1E S (K2K3)ESv則：則：132ESSEKKK=+v設設Kmv在實際反應中，在實際反應中，E和和ES濃度難以測出，但酶的總濃濃度難以測出，但酶的總濃度可測到。設酶的總濃度為度可測到。設酶的總濃度為Et，則，則EEtES。代入上式中得：代入上式中得：v設設Kmv 移項移項 KmESEtSESS132ESSEKKK=+ ESSEtES移項移項 KmESE

25、tSESS KmES ESSEtS ES KmSEtS ES 在反應進行中，在反應進行中，V3與與ES成正比，即成正比，即V3k3ES ES V3SKmSEt+33KV33SKmSEtKV+=3SKmSEtK+v由于由于V3k3ES，并且，并且V3可以代表酶促反應速度，當可以代表酶促反應速度，當反應達到平衡，即反應達到最大速度時，應該所有的反應達到平衡，即反應達到最大速度時，應該所有的Et幾乎都形成了幾乎都形成了ES，那么反應最大速度就應是：，那么反應最大速度就應是： Vmaxk3Etv代入上式，就得到：代入上式，就得到：V3vV3代表了代表了ES解離為產(chǎn)物和游離酶的速度，也就代表解離為產(chǎn)物和

26、游離酶的速度，也就代表了酶促反應速度。了酶促反應速度?？蓪⒖蓪3寫成寫成Vo Vo maxSKmSV+maxSKmSV+v米氏方程的意義：米氏方程的意義：v 當當V1/ 2Vmax時，時，KmS 即即Km值為反應速度達到最大反應速度一半時的底物濃值為反應速度達到最大反應速度一半時的底物濃度（摩爾）。度（摩爾）。v Km近似于近似于ES的解離常數(shù)，可用于表示酶和底物的親的解離常數(shù)，可用于表示酶和底物的親和力。和力。Km大時，酶和底物親和力弱，反應慢；大時，酶和底物親和力弱，反應慢；Km越越小酶和底物親和力越大，反應越快。小酶和底物親和力越大，反應越快。v 當一個酶有幾種底物時，可有幾個當一個酶

27、有幾種底物時，可有幾個Km值，值，Km值最值最小的底物為最適底物。反過來也可根據(jù)小的底物為最適底物。反過來也可根據(jù)Km值鑒定不同值鑒定不同的酶類。的酶類。v米氏常數(shù)求法：可用經(jīng)驗方法米氏常數(shù)求法：可用經(jīng)驗方法雙倒數(shù)法作圖雙倒數(shù)法作圖求出求出v以以 對作圖得一直線斜率為，在縱軸上的截對作圖得一直線斜率為，在縱軸上的截距為，可求得距為，可求得V。在橫軸上的截距為，可求得。在橫軸上的截距為，可求得Km值。值。SV11對對v二、二、pH對酶反應速度影響對酶反應速度影響 v以反應速度對以反應速度對pH變化作曲線，多數(shù)酶是單峰曲變化作曲線，多數(shù)酶是單峰曲線，即鐘形曲線線，即鐘形曲線 。少數(shù)酶不出現(xiàn)單峰曲線

28、。少數(shù)酶不出現(xiàn)單峰曲線。v紅線：紅線：胃蛋白酶胃蛋白酶v藍線：藍線：胰蛋白酶胰蛋白酶v黃線：黃線：膽堿酯酶膽堿酯酶v灰線：灰線：木瓜蛋白木瓜蛋白酶酶v為何出現(xiàn)單峰曲線？為何出現(xiàn)單峰曲線？v說明酶活性的表現(xiàn)有一個最適說明酶活性的表現(xiàn)有一個最適pH值。在這個值。在這個pH下活性下活性最大。例如：最大。例如：胃蛋白酶胃蛋白酶氧化氫酶氧化氫酶胰蛋白酶胰蛋白酶延胡索酸酶延胡索酸酶核糖核酸酶核糖核酸酶精氨酸酶精氨酸酶v酶反應存在最適酶反應存在最適pH的原因，在于的原因，在于pH影響到氨基酸的解影響到氨基酸的解離，對三維結構產(chǎn)生影響，而影響到酶的活性。離，對三維結構產(chǎn)生影響，而影響到酶的活性。v具體講：具體

29、講：v pH影響酶蛋白的構象，影響酶蛋白的構象， 因而影響到酶的活力改變，因而影響到酶的活力改變，酸堿性過強還將導致酶蛋白酸堿性過強還將導致酶蛋白的變性。的變性。v pH影響酶蛋白活性中心基團的解離程度，影響催化影響酶蛋白活性中心基團的解離程度，影響催化基團所帶電荷不同，導致對底物的結合能力及催化能力基團所帶電荷不同，導致對底物的結合能力及催化能力都不同。都不同。v pH影響輔酶或金屬離子的解離狀態(tài)，從而影響反應影響輔酶或金屬離子的解離狀態(tài)，從而影響反應速度。速度。v pH影響底物的解離，影響底物的解離， 有些底物只有在解離狀態(tài)才有些底物只有在解離狀態(tài)才與酶結合為中間復合物。與酶結合為中間復合

30、物。v三、溫度對酶反應的影響三、溫度對酶反應的影響v溫度對所有化學反應都有影響，一般化學反應溫度越高溫度對所有化學反應都有影響，一般化學反應溫度越高反應越快。反應越快。v酶催化的化學反應與普通催化劑不同。用溫度對反應速酶催化的化學反應與普通催化劑不同。用溫度對反應速度作圖，則出現(xiàn)單峰曲線（與度作圖，則出現(xiàn)單峰曲線（與pH影響相似）。影響相似）。v在某一個溫度點有一個最大反應速度，稱為酶反應的在某一個溫度點有一個最大反應速度，稱為酶反應的最最適溫度適溫度。大多數(shù)酶反應的最適溫度一般都在。大多數(shù)酶反應的最適溫度一般都在40左右。左右。v酶反應存在一個酶反應存在一個最低溫度最低溫度下限，同樣存在一個

31、下限，同樣存在一個最高溫度最高溫度上限。上限。v酶促反應酶促反應有一個最有一個最適溫度。適溫度。最適溫度最適溫度在在40 左左右。右。v在最適溫度范圍內(nèi)，酶反應速度隨溫度的升高而在最適溫度范圍內(nèi)，酶反應速度隨溫度的升高而加快加快，加快的原因在于溫度提供了所需的活化能。，加快的原因在于溫度提供了所需的活化能。v溫度升高溫度升高10，反應速率的增快倍數(shù)稱為該反應，反應速率的增快倍數(shù)稱為該反應的的溫度系數(shù)。用溫度系數(shù)。用Q10表示。表示。v在最適溫度以上，升溫反應開始減慢在最適溫度以上，升溫反應開始減慢。原因在于。原因在于酶蛋白開始部分變性，空間構象受破壞，降低了酶蛋白開始部分變性，空間構象受破壞，

32、降低了催化功能。當達到上限溫度時，所有酶分子全部催化功能。當達到上限溫度時，所有酶分子全部變性，徹底喪失活性，反應停止。變性，徹底喪失活性，反應停止。 v四、抑制劑的影響四、抑制劑的影響 v酶的抑制劑是指可降低酶的催化活性的物質(zhì)。酶的抑制劑是指可降低酶的催化活性的物質(zhì)。v抑制劑的作用機制主要是改變或干擾酶的活性中抑制劑的作用機制主要是改變或干擾酶的活性中心，改變活性中心結構主要是對其進行修飾，使心，改變活性中心結構主要是對其進行修飾，使活性中心封閉，活性中心封閉， v干擾酶分兩種情況，一是直接干擾；二是間接干干擾酶分兩種情況，一是直接干擾；二是間接干擾。擾。v抑制劑不破壞酶蛋白的二、三、四級結

33、構抑制劑不破壞酶蛋白的二、三、四級結構v1競爭性抑制劑競爭性抑制劑v是一類與底物結構相似的抑制劑是一類與底物結構相似的抑制劑，通過與底物競爭酶的，通過與底物競爭酶的結合位點，抑制酶反就速度。對酶本身性質(zhì)并無影響，結合位點，抑制酶反就速度。對酶本身性質(zhì)并無影響，但影響反應速度。但影響反應速度。v競爭性抑制劑全是可逆性的抑制劑。競爭性抑制劑全是可逆性的抑制劑。v競爭性抑制劑在體內(nèi)競爭性抑制劑在體內(nèi)可用透析方法除去可用透析方法除去，而解除或緩和，而解除或緩和抑制作用。反應中也抑制作用。反應中也可增加酶的濃度來緩解可增加酶的濃度來緩解。v競爭抑制劑只與游離的酶結合，底物與酶的結合可阻止競爭抑制劑只與游

34、離的酶結合，底物與酶的結合可阻止抑制劑與酶結合。所以抑制劑與酶結合。所以可以增加底物濃度緩解抑制可以增加底物濃度緩解抑制。v競爭性抑制競爭性抑制劑示意圖劑示意圖v加入競爭性抑制劑加入競爭性抑制劑后，后，K Km m 變大，酶促變大，酶促反應速度減小。反應速度減小。v2非競爭性抑制劑非競爭性抑制劑v非競爭性抑制劑和酶結合的位點與底物結合位點不同，非競爭性抑制劑和酶結合的位點與底物結合位點不同，不影響酶與底物的結合，不影響酶與底物的結合，不能用增加底物濃度緩解。不不能用增加底物濃度緩解。不能用物理方法除去能用物理方法除去。v即可與游離酶結合，也可與酶底物復合物（即可與游離酶結合，也可與酶底物復合物

35、（ES）結合，）結合，不影響酶與底物親和力，不影響酶與底物親和力，故故Km不變不變。v某些有變構調(diào)節(jié)作用的物質(zhì)，一般稱為酶的負效應物。某些有變構調(diào)節(jié)作用的物質(zhì)，一般稱為酶的負效應物。v非競爭性抑制劑可以分為可逆性與不可逆性的。非競爭性抑制劑可以分為可逆性與不可逆性的。v非競爭性抑制示意圖非競爭性抑制示意圖v加入非競爭性抑制劑后，加入非競爭性抑制劑后，K Km m值不變，但速度下降。值不變，但速度下降。v可逆性非競爭抑制劑可逆性非競爭抑制劑v酶結合了抑制劑后仍可與底物結合，結合是可逆的。這酶結合了抑制劑后仍可與底物結合，結合是可逆的。這類抑制劑大多具有調(diào)節(jié)作用。類抑制劑大多具有調(diào)節(jié)作用。v不可逆

36、的非競爭抑制劑不可逆的非競爭抑制劑v對酶活性的抑制是不可逆的。抑制物一旦結合在酶上，對酶活性的抑制是不可逆的。抑制物一旦結合在酶上，不能自行除去，也不易用透析等方法除去不能自行除去，也不易用透析等方法除去。通常是與酶。通常是與酶的某個功能基團牢固地結合，是共價的修飾作用。的某個功能基團牢固地結合，是共價的修飾作用。v例如有機磷農(nóng)藥、氰化物、重金屬等。例如有機磷農(nóng)藥、氰化物、重金屬等。v此外還有一類反競爭性抑制劑，酶必須先與底物結合才此外還有一類反競爭性抑制劑，酶必須先與底物結合才能與抑制劑結合，而不能與游離酶結合。能與抑制劑結合，而不能與游離酶結合。第三節(jié)第三節(jié) 酶的催化機理酶的催化機理 一、

37、酶促反應的能閾學說一、酶促反應的能閾學說二、酶活性中心的概念二、酶活性中心的概念三、酶作用專一性的假說三、酶作用專一性的假說四、酶催化的作用機制四、酶催化的作用機制v一、酶促反應的能閾學說一、酶促反應的能閾學說v酶的催化作用在于降低反應所需的活化能。酶的催化作用在于降低反應所需的活化能。v酶催化降低反應所需的活化能，認為酶容易和底物形成酶催化降低反應所需的活化能，認為酶容易和底物形成中間過渡產(chǎn)物，要比直接形成產(chǎn)物所需要的活化能閾低，中間過渡產(chǎn)物，要比直接形成產(chǎn)物所需要的活化能閾低，這種中間產(chǎn)物容易解離生成產(chǎn)物。這種中間產(chǎn)物容易解離生成產(chǎn)物。SE ES EPv如果是雙分子反應，則酶先與一種底物生

38、成中間產(chǎn)物，如果是雙分子反應，則酶先與一種底物生成中間產(chǎn)物，然后再與第二種底物作用，最后生成產(chǎn)物。然后再與第二種底物作用，最后生成產(chǎn)物。S1E ES1 S2 P1P2Ev二、酶活性中心的概念二、酶活性中心的概念v酶分子中只是在某一特定部位有催化能力，這一有催化酶分子中只是在某一特定部位有催化能力，這一有催化能力的部位能力的部位叫叫酶的活性中心酶的活性中心。其他部分維持酶分子。其他部分維持酶分子結構。結構。v活性中心應有兩個功能部位：活性中心應有兩個功能部位：一個是底物一個是底物結合部位結合部位，靠，靠此部位將底物結合到酶分子上；另一個是此部位將底物結合到酶分子上；另一個是催化部位催化部位，靠，

39、靠此部位將底物的鍵打斷并形成新的鍵。此部位將底物的鍵打斷并形成新的鍵。v組成活性中心的氨基酸稱必須氨基酸組成活性中心的氨基酸稱必須氨基酸，在一級結構上可，在一級結構上可能相距很遠，靠酶蛋白的三維結構聚在一起。能相距很遠，靠酶蛋白的三維結構聚在一起。v同源蛋白質(zhì)中的不變殘基可能參與活性中心構成。同源蛋白質(zhì)中的不變殘基可能參與活性中心構成。v酶酶的的活活性性中中心心示示意意圖圖v酶活性中心的結合部位和催化部位示意圖酶活性中心的結合部位和催化部位示意圖v三、酶作用專一性的假說三、酶作用專一性的假說v1894年由年由Fisher提出鎖鑰學說提出鎖鑰學說 ，認為底物分子象一把鑰，認為底物分子象一把鑰匙，

40、酶象一把鎖，如二者結構互補，則可以把鎖打開，匙，酶象一把鎖，如二者結構互補，則可以把鎖打開，進入活性中心，達到催化目的。如不互補，則不能進入進入活性中心，達到催化目的。如不互補，則不能進入活性中心?；钚灾行?。v這一學說過于機械，解釋不了逆反應的進行。因有些酶這一學說過于機械，解釋不了逆反應的進行。因有些酶即催化正反應，也催化逆反應。即催化正反應，也催化逆反應。v1958年由年由Koshland提出誘導楔合假說提出誘導楔合假說，認為底物與酶蛋，認為底物與酶蛋白接近后，誘導了酶構象發(fā)生微小變化，這種構象變化白接近后，誘導了酶構象發(fā)生微小變化，這種構象變化有利于正確底物的結合，不正確底物仍不能結合，

41、達到有利于正確底物的結合，不正確底物仍不能結合，達到專一性。專一性。 v四、酶催化的作用機制四、酶催化的作用機制v酶與底物專一性結合是催化的前提，結合后如何催化？酶與底物專一性結合是催化的前提，結合后如何催化？如何打斷底物的舊鍵建立新的鍵？如何打斷底物的舊鍵建立新的鍵？v較為流行的有三種催化理論（或模式）：較為流行的有三種催化理論（或模式）：v1酸堿催化酸堿催化 v多數(shù)非酶促化學反應要在強酸或強堿條件下才能進行，多數(shù)非酶促化學反應要在強酸或強堿條件下才能進行，原因在于強酸可把一個質(zhì)子強加到某個反應劑上，而強原因在于強酸可把一個質(zhì)子強加到某個反應劑上，而強堿則可把質(zhì)子從某反應劑上奪去，促進反應進

42、行。堿則可把質(zhì)子從某反應劑上奪去，促進反應進行。v催化部位周圍大多是非極性氨酸，即疏水基團聚集。而催化部位周圍大多是非極性氨酸，即疏水基團聚集。而催化部位自身大多是少數(shù)具有極性的、可以離子化的氨催化部位自身大多是少數(shù)具有極性的、可以離子化的氨酸，如組氨酸、賴氨酸，精氨酸、絲氨酸、半胱氨酸、酸，如組氨酸、賴氨酸，精氨酸、絲氨酸、半胱氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、酪氨酸。這些極性氨基酸提供了局天冬氨酸、谷氨酸、酪氨酸。這些極性氨基酸提供了局部的類似強酸或強堿環(huán)境。部的類似強酸或強堿環(huán)境。v在酶的分子局部這種類似強酸堿環(huán)境下，通過氨酸側鏈在酶的分子局部這種類似強酸堿環(huán)境下，通過氨酸側鏈的極性特點來轉移質(zhì)子

43、非常容易。因為局部非極性條件的極性特點來轉移質(zhì)子非常容易。因為局部非極性條件介電常數(shù)降低，相互作用力（靜電力）加大。當碳或其介電常數(shù)降低，相互作用力（靜電力）加大。當碳或其他原子上他原子上H被奪去質(zhì)子形成負碳離子，鍵易于斷裂或影被奪去質(zhì)子形成負碳離子，鍵易于斷裂或影響其他鍵斷裂；或者奪去水中質(zhì)子產(chǎn)生響其他鍵斷裂；或者奪去水中質(zhì)子產(chǎn)生OH- -來完成某種來完成某種反應。但在反應完成時（催化結束時），基團發(fā)生轉移反應。但在反應完成時（催化結束時），基團發(fā)生轉移或舊鍵斷裂，新鍵完成，酶活性中心的氨酸又恢復原來或舊鍵斷裂，新鍵完成，酶活性中心的氨酸又恢復原來狀態(tài)，需能的由狀態(tài)，需能的由ATP等提供。等

44、提供。v酶活性中心的氨基酸殘基充當酸堿催化基團進行催化酶活性中心的氨基酸殘基充當酸堿催化基團進行催化v2共價催化共價催化v認為酶和底物形成一個反應活性很高的（活化的）共價認為酶和底物形成一個反應活性很高的（活化的）共價中間產(chǎn)物，并且這個中間產(chǎn)物形成所需的活化能很低，中間產(chǎn)物，并且這個中間產(chǎn)物形成所需的活化能很低，所以大多數(shù)分子都能形成共價中間產(chǎn)物。所以大多數(shù)分子都能形成共價中間產(chǎn)物。v形成中間產(chǎn)物是先加成，親電或親核加成，然后再消去。形成中間產(chǎn)物是先加成，親電或親核加成，然后再消去。v容易形成中間產(chǎn)物的原因，是酶分子中有些氨基酸殘可容易形成中間產(chǎn)物的原因，是酶分子中有些氨基酸殘可充當親電基團，

45、如金屬離子、酪氨酸的羥基、賴氨酸、充當親電基團，如金屬離子、酪氨酸的羥基、賴氨酸、精氨酸的精氨酸的- -NH+3等；富有電子殘基可充當親核基團，如等；富有電子殘基可充當親核基團，如絲氨酸的羥基、胱酸的疏基、組酸的咪唑基及一些輔酶絲氨酸的羥基、胱酸的疏基、組酸的咪唑基及一些輔酶基團，這些親電或親核基團有強大進攻能力，易與底物基團，這些親電或親核基團有強大進攻能力，易與底物形成中間過渡態(tài)產(chǎn)物，引起舊鍵斷開，形成新鍵。形成中間過渡態(tài)產(chǎn)物，引起舊鍵斷開，形成新鍵。v共價催化較多的是親核取代類型。例如堿性磷酸酶催化共價催化較多的是親核取代類型。例如堿性磷酸酶催化磷酸單酯水解：磷酸單酯水解：v堿性磷酸酶活

46、性中心有絲氨酸殘基，其上的堿性磷酸酶活性中心有絲氨酸殘基，其上的CHCH2 2OHOH在在堿性條件下形成親核基團堿性條件下形成親核基團CHCH2 2O O- -，對底物磷酸脂中的，對底物磷酸脂中的磷原子進行攻擊形成共價中間產(chǎn)物，接著中間產(chǎn)物水解，磷原子進行攻擊形成共價中間產(chǎn)物，接著中間產(chǎn)物水解，生成無機磷酸，并使酶重新釋放出來。生成無機磷酸，并使酶重新釋放出來。v3鄰近效應鄰近效應（軌道定向?qū)W說）（軌道定向?qū)W說）v這種學說解釋的方式不完全一致。較簡單的解釋是：這種學說解釋的方式不完全一致。較簡單的解釋是：v在雙分子反應中，酶與底物之一先結合，然后再與另一在雙分子反應中，酶與底物之一先結合，然后

47、再與另一底物結合，兩個底物同時連于酶分子上，使兩分子鄰近底物結合，兩個底物同時連于酶分子上，使兩分子鄰近易于反應，同時由于酶分子的固定，使兩分子反應的對易于反應，同時由于酶分子的固定，使兩分子反應的對接方式固定，即軌道定向，產(chǎn)物的構型必然固定。接方式固定，即軌道定向，產(chǎn)物的構型必然固定。v鄰近效應也有酶與底物分子互相誘導的過程。誘導結果鄰近效應也有酶與底物分子互相誘導的過程。誘導結果使底物與酶活性部位易于結合，產(chǎn)生酶的催化專一性；使底物與酶活性部位易于結合，產(chǎn)生酶的催化專一性；另一方面，誘導的結果也可改變底物某一鍵或基團局部另一方面，誘導的結果也可改變底物某一鍵或基團局部電子云密度，或使電負性

48、改變，或酶在這方面改變，結電子云密度，或使電負性改變，或酶在這方面改變，結果使共價中間產(chǎn)物易于形成或酸堿催化易于發(fā)生。有將果使共價中間產(chǎn)物易于形成或酸堿催化易于發(fā)生。有將此稱為電子張力，就是導致分子變形，變形的結果也利此稱為電子張力，就是導致分子變形，變形的結果也利于鍵的斷裂。于鍵的斷裂。v4. 金屬離子在酶催化中的作用金屬離子在酶催化中的作用v金屬離子可以提高水的親核性，和水分子的金屬離子可以提高水的親核性，和水分子的OH-OH-結合，結合，使水顯示出更大的親核催化性能。使水顯示出更大的親核催化性能。v電荷屏蔽作用是酶中金屬離子的一個重要功能。例如電荷屏蔽作用是酶中金屬離子的一個重要功能。例

49、如多種激酶多種激酶( (如磷酸轉移酶如磷酸轉移酶) )的底物是的底物是Mg2+Mg2+ATPATP復合物。復合物。v許多氧化許多氧化- -還原酶中都含有銅或鐵離子，它們作為酶還原酶中都含有銅或鐵離子，它們作為酶的輔助因子起著傳遞電子的功能。的輔助因子起著傳遞電子的功能。AHHOHHOHHO-OPOPOPOCH2OOOOOOMg2+第四節(jié)第四節(jié) 酶活性的調(diào)節(jié)方式酶活性的調(diào)節(jié)方式一、酶的別構調(diào)節(jié)一、酶的別構調(diào)節(jié)二、酶的可逆共價修飾調(diào)節(jié)二、酶的可逆共價修飾調(diào)節(jié)三、酶原的激活三、酶原的激活四、同工酶和誘導酶四、同工酶和誘導酶v一、酶的別構調(diào)節(jié)一、酶的別構調(diào)節(jié)v什么是別構效應？什么是別構效應？v別構效應

50、是指酶活性調(diào)節(jié)的一種方式。調(diào)節(jié)物（效應物）別構效應是指酶活性調(diào)節(jié)的一種方式。調(diào)節(jié)物（效應物）與酶分子中的別構中心結合，誘導酶構象發(fā)生改變，使與酶分子中的別構中心結合，誘導酶構象發(fā)生改變，使酶對底物的結合能力或催化能力發(fā)生改變，而使得酶活酶對底物的結合能力或催化能力發(fā)生改變，而使得酶活性改變。性改變。v具有別構效應調(diào)控作用的酶稱別構酶。別構酶都是寡聚具有別構效應調(diào)控作用的酶稱別構酶。別構酶都是寡聚酶，酶反應速度和底物濃度的關系不符合米氏方程，調(diào)酶，酶反應速度和底物濃度的關系不符合米氏方程，調(diào)節(jié)物產(chǎn)生的抑制作用也與普通的抑制劑不同。節(jié)物產(chǎn)生的抑制作用也與普通的抑制劑不同。 v別構酶的結構特點別構酶

51、的結構特點：兩條肽鏈以上，有四級結構。：兩條肽鏈以上，有四級結構。v在別構酶中，有一個與底物結合及催化作用的活性中心，在別構酶中，有一個與底物結合及催化作用的活性中心，還有一個調(diào)節(jié)部位（或叫別構中心）。調(diào)節(jié)部位和活性還有一個調(diào)節(jié)部位（或叫別構中心）。調(diào)節(jié)部位和活性中心大多位于不同的亞基上，或同一亞基的不同部位上。中心大多位于不同的亞基上，或同一亞基的不同部位上。v調(diào)節(jié)部位有一個能和底物以外的某種物質(zhì)特異性結合的調(diào)節(jié)部位有一個能和底物以外的某種物質(zhì)特異性結合的部位。能和調(diào)節(jié)部位結合而調(diào)節(jié)酶活性的物質(zhì)就叫別構部位。能和調(diào)節(jié)部位結合而調(diào)節(jié)酶活性的物質(zhì)就叫別構效應物或變構效應劑。使酶反應加快的叫正效應

52、劑，反效應物或變構效應劑。使酶反應加快的叫正效應劑，反之叫負效應劑，簡稱為調(diào)節(jié)物。之叫負效應劑，簡稱為調(diào)節(jié)物。 v一個別構酶只有一個專一性調(diào)節(jié)物，稱單價別構酶；有一個別構酶只有一個專一性調(diào)節(jié)物，稱單價別構酶；有兩個或更多專一調(diào)節(jié)物稱多價別構酶。兩個或更多專一調(diào)節(jié)物稱多價別構酶。v酶別構調(diào)節(jié)示意圖酶別構調(diào)節(jié)示意圖v酶分子中活性中心外的別構部位與其他分子發(fā)生某種程酶分子中活性中心外的別構部位與其他分子發(fā)生某種程度的結合，從而引起酶分子空間構象的變化，對酶起激度的結合，從而引起酶分子空間構象的變化，對酶起激活或抑制作用?；罨蛞种谱饔?。v別構調(diào)節(jié)的意義：別構調(diào)節(jié)的意義：v別構酶多存在于某些代謝過程的多

53、酶反應序列當中，在別構酶多存在于某些代謝過程的多酶反應序列當中，在一個多酶序列反應中，總速度決定于其中反應最慢的一一個多酶序列反應中，總速度決定于其中反應最慢的一個反應，稱為全反應序列的限速步驟，并且這個限速反個反應，稱為全反應序列的限速步驟，并且這個限速反應的酶多是別構酶，其控制方式就是應的酶多是別構酶，其控制方式就是限速酶限速酶的活性可以的活性可以被反應序列的最終產(chǎn)物抑制，或被某些中間產(chǎn)物抑制，被反應序列的最終產(chǎn)物抑制，或被某些中間產(chǎn)物抑制，這種過程就稱為這種過程就稱為反饋抑制反饋抑制。這樣可以。這樣可以合理控制合理控制反應速度，反應速度，產(chǎn)物不會積累。產(chǎn)物不會積累。v這樣在一個復雜的反應

54、序列中或體系中，由多個調(diào)節(jié)效這樣在一個復雜的反應序列中或體系中，由多個調(diào)節(jié)效應物將多價別構酶進行聯(lián)合調(diào)控在一個控制網(wǎng)中，通過應物將多價別構酶進行聯(lián)合調(diào)控在一個控制網(wǎng)中，通過這樣自我調(diào)節(jié)使代謝有序不紊亂，合理進行。這樣自我調(diào)節(jié)使代謝有序不紊亂，合理進行。 v二、酶活性的可逆共價修飾調(diào)節(jié)二、酶活性的可逆共價修飾調(diào)節(jié)v什么是共價修飾？什么是共價修飾？v酶分子中一個基團通過與其他分子或基團的可逆性共價酶分子中一個基團通過與其他分子或基團的可逆性共價結合，使催化性質(zhì)發(fā)生改變稱為修飾。這種酶稱共價調(diào)結合，使催化性質(zhì)發(fā)生改變稱為修飾。這種酶稱共價調(diào)節(jié)酶。修飾后，酶處于無活性或有活性狀態(tài)。節(jié)酶。修飾后，酶處于

55、無活性或有活性狀態(tài)。 v這種修飾常受到激素或其他活性物質(zhì)的控制。這種修飾常受到激素或其他活性物質(zhì)的控制。v這類酶的修飾基團主要是磷酸基或腺苷酸基這類酶的修飾基團主要是磷酸基或腺苷酸基 。 v1酶分子被磷酸基修飾酶分子被磷酸基修飾 v例：糖原磷酸化酶有例：糖原磷酸化酶有4個亞基，每個亞基中有一個絲氨個亞基，每個亞基中有一個絲氨酸殘基的羥基可被磷酸化，轉酸殘基的羥基可被磷酸化，轉 為高催化活性形式，稱為高催化活性形式，稱磷酸化酶磷酸化酶a，有催化作用。當磷酸基被水解掉，四聚體，有催化作用。當磷酸基被水解掉，四聚體發(fā)生解離，稱磷酸化酶發(fā)生解離，稱磷酸化酶b。轉。轉 為低催化活性形式：磷酸為低催化活性

56、形式：磷酸化酶化酶a4H2O2磷酸化酶磷酸化酶b4Piv這種修飾作用由磷酸化酶的激酶完成。脫去磷酸化的酶這種修飾作用由磷酸化酶的激酶完成。脫去磷酸化的酶是蛋白磷酸酶。是蛋白磷酸酶。v這種修飾具有化學信號的放大作用這種修飾具有化學信號的放大作用，通過一種激素引起，通過一種激素引起一種激酶的活性改變，激酶再引起代謝酶活性改變，使一種激酶的活性改變，激酶再引起代謝酶活性改變，使少數(shù)信號分子可引起引起巨大的代謝變化。將此稱之為少數(shù)信號分子可引起引起巨大的代謝變化。將此稱之為級聯(lián)放大作用級聯(lián)放大作用。 v2酶分子被腺苷酸修飾酶分子被腺苷酸修飾v例：大腸桿菌的谷酰胺合成酶，有例：大腸桿菌的谷酰胺合成酶，有

57、12個亞基，腺苷酰連個亞基，腺苷酰連在每一個亞基的專一性酪氨酸殘基上，就產(chǎn)生了活性。在每一個亞基的專一性酪氨酸殘基上，就產(chǎn)生了活性。v這種修飾意義在于指示能量狀況這種修飾意義在于指示能量狀況，沒有能量供應時酶也，沒有能量供應時酶也無活性，一旦能量有供應酶也出現(xiàn)活性。這類酶主要是無活性，一旦能量有供應酶也出現(xiàn)活性。這類酶主要是一些合成酶。一些合成酶。v除腺苷酸及磷酸外，還有一些物質(zhì)，如輔基輔酶的結合除腺苷酸及磷酸外，還有一些物質(zhì)，如輔基輔酶的結合等，也應包括在共價修飾范圍。等，也應包括在共價修飾范圍。v三、酶原的激活三、酶原的激活v酶原激活是一種特殊的共價修飾酶原激活是一種特殊的共價修飾共價健斷

58、。這種調(diào)共價健斷。這種調(diào)節(jié)是不可逆的，一旦轉為活性狀態(tài)，將不再逆轉是其最節(jié)是不可逆的，一旦轉為活性狀態(tài)，將不再逆轉是其最大特點。大特點。v有一部分酶在生物體內(nèi)合成出來是其無活性的前體，稱有一部分酶在生物體內(nèi)合成出來是其無活性的前體，稱酶原。酶原必須在一定條件下，去掉某些氨基酸或切去酶原。酶原必須在一定條件下，去掉某些氨基酸或切去一段甚至幾段肽鏈，然后酶的構象發(fā)生一些改變，酶才一段甚至幾段肽鏈，然后酶的構象發(fā)生一些改變，酶才表現(xiàn)活性。表現(xiàn)活性。 這一過程稱為酶原的激活。這一過程稱為酶原的激活。v例：凝血酶原為例：凝血酶原為582氨基酸肽鏈，激活時在氨基酸肽鏈，激活時在274位和位和323位斷裂，

59、位斷裂，1274氨基酸淘汰不用，氨基酸淘汰不用，275323為為A鏈，鏈，324582為為B鏈，二硫健連接起來表現(xiàn)活性。鏈，二硫健連接起來表現(xiàn)活性。v凝血酶原的激活比較復雜，凝血系統(tǒng)包括凝血酶原的激活比較復雜，凝血系統(tǒng)包括13個凝血因子，個凝血因子，受傷時：受傷時：v因子因子VII+因子因子III Ca+ + 激活因子激活因子X 因子因子V,PF3,Ca+ 結成復結成復合物合物 激活凝血酶原激活凝血酶原 水解纖維蛋白水解纖維蛋白 因子因子XIII參與參與 纖維蛋白凝聚纖維蛋白凝聚 v酶原激活的意義酶原激活的意義：v從生物自身利益講，有些酶即要保存一定數(shù)量，又不需從生物自身利益講，有些酶即要保存

60、一定數(shù)量，又不需要經(jīng)常處于活化狀態(tài)。否則對自身不利。利用酶原激活要經(jīng)常處于活化狀態(tài)。否則對自身不利。利用酶原激活的控制方式，可以使酶原在對自身有利的情況下迅速轉的控制方式，可以使酶原在對自身有利的情況下迅速轉化為有活性的酶，行使生物功能。化為有活性的酶，行使生物功能。v例如胃蛋白酶的激活，對消化系統(tǒng)有保護作用。在不進例如胃蛋白酶的激活，對消化系統(tǒng)有保護作用。在不進食物時胃酸較少，胃蛋白酶無活性。進食后胃酸分泌，食物時胃酸較少，胃蛋白酶無活性。進食后胃酸分泌，蛋白酶激活，可消化食物。否則沒有食物激活要消化胃蛋白酶激活，可消化食物。否則沒有食物激活要消化胃粘膜，造成胃潰瘍。粘膜，造成胃潰瘍。v四、

61、同工酶和誘導酶四、同工酶和誘導酶v1同工酶同工酶 指催化同一種化學反應，但酶蛋白分子結構指催化同一種化學反應，但酶蛋白分子結構組成不同的一組酶?？纱嬖谟诓煌N屬生物不同組織甚組成不同的一組酶?？纱嬖谟诓煌N屬生物不同組織甚至存在同一細胞內(nèi)，均由兩個或更多亞基構成。至存在同一細胞內(nèi)，均由兩個或更多亞基構成。v同工酶的意義同工酶的意義：v是生物保證酶基本催化作用的一種方式，阻礙調(diào)節(jié)過程，是生物保證酶基本催化作用的一種方式，阻礙調(diào)節(jié)過程，以此保證酶活性不變，維持重要器官功能。當酶分子受以此保證酶活性不變，維持重要器官功能。當酶分子受到抑制或破壞時，其同工酶由于分子結構不同影響較小，到抑制或破壞時，其

62、同工酶由于分子結構不同影響較小，可繼續(xù)承擔催化反應，不致使代謝阻斷造成嚴重后果?？衫^續(xù)承擔催化反應，不致使代謝阻斷造成嚴重后果。 v2誘導酶誘導酶v誘導酶是指當細胞中出現(xiàn)特定誘導物后產(chǎn)生的酶。誘導誘導酶是指當細胞中出現(xiàn)特定誘導物后產(chǎn)生的酶。誘導酶平時不存在或量極少。誘導物一般是該酶的底物或類酶平時不存在或量極少。誘導物一般是該酶的底物或類似物。似物。 v絕大多數(shù)酶都經(jīng)常性的存在于細胞中，稱為結構酶。其絕大多數(shù)酶都經(jīng)常性的存在于細胞中，稱為結構酶。其含量穩(wěn)定受外界影響很小。含量穩(wěn)定受外界影響很小。v誘導酶是從合成的角度來調(diào)節(jié)，是生物細胞對酶活性調(diào)誘導酶是從合成的角度來調(diào)節(jié)，是生物細胞對酶活性調(diào)控的一種極端方式，沒有底物酶也不存在，這對生物是控的一種極端方式，沒有底物酶也不存在，這對生物是一種節(jié)約，即避免浪費，又保證了有底物時可以合成。一種節(jié)約，即避免浪費，又保證了有底物時可以合成。