生物化學：Chapter 4 酶

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1、生物化學生物化學 BiochemistryEnzyme第第 四四 章章 酶酶生物化學生物化學 Biochemistry內(nèi)容提要：內(nèi)容提要：第一節(jié)第一節(jié) 概述概述第二節(jié)第二節(jié) 酶的分子結構酶的分子結構第三節(jié)第三節(jié) 酶促反應的機制酶促反應的機制第四節(jié)第四節(jié) 酶促反應動力學酶促反應動力學第五節(jié)第五節(jié) 酶的結構與功能的關系酶的結構與功能的關系第六節(jié)第六節(jié) 核酸酶核酸酶 ( (自學自學) )生物化學生物化學 Biochemistry幾個有關名詞幾個有關名詞 底物底物(substrate, S)(substrate, S)：酶作用的物質(zhì)。：酶作用的物質(zhì)。 產(chǎn)物產(chǎn)物(product, P)(product,

2、 P)：反應生成的物質(zhì)。：反應生成的物質(zhì)。 酶促反應：酶催化的反應。酶促反應：酶催化的反應。 酶活性：酶催化化學反應的能力。酶活性：酶催化化學反應的能力。 -酮戊二酸轉氨酶丙酮酸Ala + Glu生物化學生物化學 Biochemistry第第 一一 節(jié)節(jié) 概概 述述n 核酶核酶(ribozyme)(ribozyme)：具有高效、特異催化作用：具有高效、特異催化作用的的核酸核酸，主要參與，主要參與RNARNA的剪接。的剪接。n酶酶(enzyme,E)(enzyme,E)是一類由是一類由活細胞活細胞產(chǎn)生的，對產(chǎn)生的，對其其特異底物特異底物具有具有高效催化作用高效催化作用的的蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)。一、酶的概

3、念與酶促反應的特點：一、酶的概念與酶促反應的特點：生物化學生物化學 Biochemistryu酶與一般催化劑的共同點酶與一般催化劑的共同點 加快反應速度，在反應前后沒有質(zhì)和量的變化；加快反應速度，在反應前后沒有質(zhì)和量的變化； 只能催化熱力學允許的化學反應；只能催化熱力學允許的化學反應； 只能加速可逆反應的進程，而不改變反應的平衡點；只能加速可逆反應的進程，而不改變反應的平衡點； 加速反應的機制是降低反應的活化能。加速反應的機制是降低反應的活化能。酶促反應的特點：酶促反應的特點：生物化學生物化學 Biochemistryu酶與一般催化劑的不同點酶與一般催化劑的不同點 具有具有極高的效率極高的效率

4、，比一般催化劑高，比一般催化劑高10107 710101313倍；倍； 具有高度的具有高度的特異性特異性； 酶是蛋白質(zhì)，具有高度的酶是蛋白質(zhì)，具有高度的不穩(wěn)定性不穩(wěn)定性； 酶促反應的酶促反應的可調(diào)節(jié)性可調(diào)節(jié)性； 酶催化常需酶催化常需輔因子輔因子 (cofactor)(cofactor)。生物化學生物化學 Biochemistry反應總能量改變反應總能量改變 非催化反應活化能非催化反應活化能 酶促反應酶促反應 活化能活化能 一般催化劑催一般催化劑催化反應的活化能化反應的活化能 能能量量 反反 應應 過過 程程 底物底物 產(chǎn)物產(chǎn)物 酶促反應活化能的改變酶促反應活化能的改變 1. 酶能降低酶能降低活

5、化能活化能： 底物分子從初態(tài)轉變到活化態(tài)所需的能量。底物分子從初態(tài)轉變到活化態(tài)所需的能量。生物化學生物化學 Biochemistry過氧化氫分解反應所需活化能過氧化氫分解反應所需活化能催化劑催化劑每摩爾需活化能每摩爾需活化能無無18 000cal膠態(tài)鈀膠態(tài)鈀11 700cal過氧化氫酶過氧化氫酶2 000cal生物化學生物化學 Biochemistry酶的催化效率通常比非催化反應高酶的催化效率通常比非催化反應高1081020倍，倍，比一般催化劑高比一般催化劑高1071013倍。倍。酶 加 速 反 應 的 機 理 是酶 加 速 反 應 的 機 理 是 降 低 反 應 的 活 化 能降 低 反 應

6、 的 活 化 能(activation energy)。生物化學生物化學 Biochemistry一種酶僅作用于一種或一類化合物，或一定一種酶僅作用于一種或一類化合物，或一定的化學鍵，催化一定的化學反應并生成一定的產(chǎn)的化學鍵，催化一定的化學反應并生成一定的產(chǎn)物。酶的這種選擇性稱為物。酶的這種選擇性稱為酶的特異性或專一性酶的特異性或專一性。* 酶的特異性酶的特異性(specificity)2. 酶促反應具有高度的特異性酶促反應具有高度的特異性 絕對特異性絕對特異性(absolute specificity) 相對特異性相對特異性(relative specificity) 立體結構特異性立體結構

7、特異性(stereo specificity)生物化學生物化學 Biochemistry絕對特異性絕對特異性酶只作用于特定結構的底物，進行一種專一酶只作用于特定結構的底物，進行一種專一的反應，生成一種特定結構的產(chǎn)物的反應，生成一種特定結構的產(chǎn)物 。如：如： OCNH2NH2+ H2O2NH3 + CO2尿素脲酶OCNHNH2+ H2O甲基尿素CH3脲酶相對特異性相對特異性 酶作用于一類化合物或一種化學鍵，催化同一類型的酶作用于一類化合物或一種化學鍵，催化同一類型的化學反應。化學反應。如：蔗糖酶水解葡萄糖與果糖之間形成的糖苷鍵。如：蔗糖酶水解葡萄糖與果糖之間形成的糖苷鍵。OHOHHHOHHOHC

8、H2OHHCH2OHHCH2OHOHHHOHOO11OHOHHHOHHOHCH2HCH2OHHCH2OHOHHHOHOO11OOOHHHHOHHOHCH2OHH1蔗糖棉子糖蔗糖酶果果葡葡果果葡葡半乳半乳生物化學生物化學 Biochemistry立體結構特異性立體結構特異性酶僅作用于立體異構體中的一種。酶僅作用于立體異構體中的一種。L-L-乳酸脫氫酶乳酸脫氫酶HCH3CCOOHOHHCH3COHCOOHABCABC生物化學生物化學 Biochemistry3. 3. 酶促反應的高度不穩(wěn)定性酶促反應的高度不穩(wěn)定性 凡是能使蛋白質(zhì)發(fā)生變性的理化因素都能影響酶。凡是能使蛋白質(zhì)發(fā)生變性的理化因素都能影響

9、酶。4. 4. 酶促反應的可調(diào)節(jié)性酶促反應的可調(diào)節(jié)性 酶的活性受環(huán)境條件的影響酶的活性受環(huán)境條件的影響5. 5. 酶催化常需輔因子酶催化常需輔因子 某些酶催化活力與輔酶、輔基及金屬離子有關。某些酶催化活力與輔酶、輔基及金屬離子有關。生物化學生物化學 Biochemistry國際系統(tǒng)分類法國際系統(tǒng)分類法二、酶的分類和命名二、酶的分類和命名（一）酶的分類（一）酶的分類 氧化氧化- -還原酶催化還原酶催化氧化氧化- -還原反應還原反應。 主要包括脫氫酶主要包括脫氫酶(dehydrogenase)(dehydrogenase)和氧化酶和氧化酶(Oxidase)(Oxidase)。 如，乳酸如，乳酸(L

10、actate)(Lactate)脫氫酶催化乳酸的脫氫反應脫氫酶催化乳酸的脫氫反應: :1. 1. 氧化氧化- -還原酶類還原酶類 Oxido-reductasesOxido-reductasesCH3CHCOOHOHNAD+H+CH3CCOOHONADH乳酸乳酸丙酮酸丙酮酸 催化基團轉移反應催化基團轉移反應，即將一個底物分子的基團，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?；蛟愚D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例如：谷丙轉氨酶催化的氨基轉移反應: :2. 轉移酶類 TransferasesCH3CHCOOHNH2HOOCCH2CH2CCOOHOHOOC

11、CH2CH2CHCOOHNH2CH3CCOOHO丙氨酸丙氨酸-酮戊二酸酮戊二酸丙酮酸丙酮酸谷氨酸谷氨酸 水解水解酶催化底物的加水分解反應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。主要包括淀粉酶、蛋白酶、核酸酶及脂酶等。 例如，脂肪酶例如，脂肪酶(Lipase)(Lipase)催化的脂的水解反應：催化的脂的水解反應：3. 水解酶類 hydrolasesH2OCOOCH2CH3RRCOOHCH3CH2OH裂合酶催化從底物分子中移去一個基團或原裂合酶催化從底物分子中移去一個基團或原子而形成雙鍵的反應及其逆反應。子而形成雙鍵的反應及其逆反應。主要包括醛縮酶、水化酶（脫水酶）及

12、脫氨主要包括醛縮酶、水化酶（脫水酶）及脫氨酶等。酶等。例如，蘋果酸裂合酶即延胡索酸水合酶催化例如，蘋果酸裂合酶即延胡索酸水合酶催化的反應的反應: :4. 裂合（裂解）酶類 LyasesHOOCCH=CHCOOHH2OHOOCCH2CHCOOHOH延胡索酸延胡索酸蘋果酸蘋果酸6-6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖6-6-磷酸果糖磷酸果糖 異構酶催化各種同分異構體的相互轉化，即異構酶催化各種同分異構體的相互轉化，即底物分子內(nèi)基團或原子的重排過程。底物分子內(nèi)基團或原子的重排過程。例如，例如，6-6-磷酸葡萄糖異構酶催化的反應磷酸葡萄糖異構酶催化的反應: :5.異構酶類 Isomerases 又稱為連接酶，能夠

13、催化又稱為連接酶，能夠催化C-CC-C、C-OC-O、C-NC-N以以及及C-SC-S鍵的形成反應。這類反應必須與鍵的形成反應。這類反應必須與ATPATP分分解反應相互偶聯(lián)。解反應相互偶聯(lián)。 A + B + ATP + H-O-H = A-B + ADP +PiA + B + ATP + H-O-H = A-B + ADP +Pi 例如，丙酮酸羧化酶催化的反應例如，丙酮酸羧化酶催化的反應: :6.合成酶類 Ligases or Synthetases生物化學生物化學 Biochemistry（二）酶的命名（二）酶的命名1. 1. 習慣命名法習慣命名法推薦名稱推薦名稱2. 2. 系統(tǒng)命名法系統(tǒng)命

14、名法系統(tǒng)名稱系統(tǒng)名稱生物化學生物化學 Biochemistry（一）（一） 酶與疾病的發(fā)生酶與疾病的發(fā)生 人與動物體內(nèi)，如果缺少某種酶或酶量不足或酶人與動物體內(nèi)，如果缺少某種酶或酶量不足或酶功能異常，會導致人和動物生病甚至死亡。功能異常，會導致人和動物生病甚至死亡。 先天性酪氨酸酶缺乏使黑色素合成遇到障礙，導先天性酪氨酸酶缺乏使黑色素合成遇到障礙，導致白化病的產(chǎn)生。致白化病的產(chǎn)生。 氰化物中毒是由于呼吸鏈中細胞色素氧化酶的活氰化物中毒是由于呼吸鏈中細胞色素氧化酶的活性受到抑制，重金屬鹽中毒是巰基酶活性受到抑制。性受到抑制，重金屬鹽中毒是巰基酶活性受到抑制。 三、三、 酶與人類健康的關系酶與人類

15、健康的關系生物化學生物化學 Biochemistry （二）（二） 酶與疾病的診斷酶與疾病的診斷 某些組織器官受損傷時，細胞內(nèi)的一些酶可以釋放某些組織器官受損傷時，細胞內(nèi)的一些酶可以釋放進入血液，所以血清、尿液等體液中酶活力的測定是進入血液，所以血清、尿液等體液中酶活力的測定是疾病診斷的常用方法。疾病診斷的常用方法。 測定血清中淀粉酶活性，可作為急性胰腺炎臨床診測定血清中淀粉酶活性，可作為急性胰腺炎臨床診斷的依據(jù)。斷的依據(jù)。 測定血清中轉氨酶的活性，可作為急性肝炎或心肌測定血清中轉氨酶的活性，可作為急性肝炎或心肌梗塞臨床診斷的依據(jù)。梗塞臨床診斷的依據(jù)。 測定膽堿酯酶和膽固醇氧化酶的活性，可作為

16、心血測定膽堿酯酶和膽固醇氧化酶的活性，可作為心血管疾病或高血壓臨床診斷的依據(jù)。管疾病或高血壓臨床診斷的依據(jù)。生物化學生物化學 Biochemistry（三）（三） 酶與疾病的治療酶與疾病的治療 蛋白酶、脂肪酶、纖維素酶用于治療消化不良；蛋白酶、脂肪酶、纖維素酶用于治療消化不良； 天冬酰胺酶用于治療白血??；天冬酰胺酶用于治療白血?。?精氨酸酶、蛋氨酸酶、谷氨酰胺酶等用于抗癌；精氨酸酶、蛋氨酸酶、谷氨酰胺酶等用于抗癌； 動物飼料添加纖維素酶、木聚糖酶、果膠酶等動物飼料添加纖維素酶、木聚糖酶、果膠酶等可促進動物生長?？纱龠M動物生長。生物化學生物化學 Biochemistry生物化學生物化學 Bioc

17、hemistry一、一、 酶的分子組成酶的分子組成n 結合酶結合酶 (conjugated enzyme)：含非蛋白部分含非蛋白部分n 單純酶單純酶 (simple enzyme)：只含蛋白質(zhì)只含蛋白質(zhì)酶蛋白酶蛋白 (apoenzyme)輔助因子輔助因子(cofactor)結合酶結合酶/全酶全酶(holoenzyme)決定底物的特異性決定底物的特異性決定反應的種類與性質(zhì)決定反應的種類與性質(zhì)只有全酶才具有催化活性只有全酶才具有催化活性生物化學生物化學 Biochemistry二、酶的輔助因子二、酶的輔助因子 (cofactor)1. 金屬離子：金屬離子：K+、Na+、Mg2+、Cu2+、Fe2+

18、等等 金屬酶金屬酶(metalloenzyme)金屬離子與酶結合緊密，提取過程中不易丟失。金屬離子與酶結合緊密，提取過程中不易丟失。 金屬激活酶金屬激活酶(metal-activated enzyme) 金屬離子為酶的活性所必需，但與酶的結合不金屬離子為酶的活性所必需，但與酶的結合不甚緊密。甚緊密。 根據(jù)金屬離子與酶蛋白結合牢固程度分為：根據(jù)金屬離子與酶蛋白結合牢固程度分為：生物化學生物化學 Biochemistry 金屬離子的作用金屬離子的作用參與催化反應，傳遞電子參與催化反應，傳遞電子(Fe(Fe2+2+) )；在酶與底物間起橋梁作用；在酶與底物間起橋梁作用；穩(wěn)定酶的構象；穩(wěn)定酶的構象；中

19、和陰離子，降低反應中的靜電斥力等。中和陰離子，降低反應中的靜電斥力等。生物化學生物化學 Biochemistry2. 小分子有機化合物小分子有機化合物參與酶的催化過程，常為維生素，在反應中傳遞電參與酶的催化過程，常為維生素，在反應中傳遞電子、質(zhì)子或一些基團。子、質(zhì)子或一些基團。根據(jù)與酶蛋白結合的牢固程度分為：根據(jù)與酶蛋白結合的牢固程度分為：輔酶輔酶(coenzyme):(coenzyme): 以以非共價鍵非共價鍵與酶蛋白結合，結合疏松，可用與酶蛋白結合，結合疏松，可用透析或超濾的方法除去。透析或超濾的方法除去。輔基輔基(prosthetic group):(prosthetic group):

20、 以以共價鍵共價鍵與酶蛋白結合，結合緊密，不能用與酶蛋白結合，結合緊密，不能用透析或超濾的方法除去。透析或超濾的方法除去。 生物化學生物化學 Biochemistry輔酶在酶促反應中的作用特點輔酶在酶促反應中的作用特點 輔酶在催化反應過程中，直接參加了反應。輔酶在催化反應過程中，直接參加了反應。 每一種輔酶都具有特殊的功能，可以特定地催化每一種輔酶都具有特殊的功能，可以特定地催化某一類型的反應。某一類型的反應。 同一種輔酶可以和多種不同的酶蛋白結合形成不同一種輔酶可以和多種不同的酶蛋白結合形成不同的全酶。同的全酶。 一般來說，全酶中的輔酶決定了酶所催化的類型一般來說，全酶中的輔酶決定了酶所催化

21、的類型（反應的性質(zhì)），而酶蛋白則決定了所催化的底（反應的性質(zhì)），而酶蛋白則決定了所催化的底物類型（底物專一性）。物類型（底物專一性）。三、維生素與輔酶三、維生素與輔酶維生素的定義維生素的定義 維生素是機體（動物、植物和微生物）維持正常生維生素是機體（動物、植物和微生物）維持正常生命活動所必不可少的一類小分子有機化合物。命活動所必不可少的一類小分子有機化合物。 維生素的發(fā)現(xiàn)源于醫(yī)藥實踐和科學實驗。維生素的發(fā)現(xiàn)源于醫(yī)藥實踐和科學實驗。 維生素一般習慣分為維生素一般習慣分為脂溶性脂溶性和和水溶性水溶性兩大類。其中兩大類。其中脂溶性維生素在體內(nèi)可直接參與代謝的調(diào)節(jié)作用，脂溶性維生素在體內(nèi)可直接參與代謝

22、的調(diào)節(jié)作用，包括維生素包括維生素A、D、E、K等；而等；而水溶性維生素水溶性維生素是通是通過過轉變成輔酶轉變成輔酶對代謝起調(diào)節(jié)作用，包括維生素對代謝起調(diào)節(jié)作用，包括維生素B族族和維生素和維生素C。生物化學生物化學 Biochemistry輔酶與水溶性維生素的關系輔酶與水溶性維生素的關系輔助成分輔助成分作作 用用維生素組分維生素組分NAD+（輔酶（輔酶）遞氫（脫氫酶）遞氫（脫氫酶）尼克酰胺（尼克酰胺（Vpp, B5）NADP+（輔酶（輔酶）CoA-SH（輔酶（輔酶A）轉移酰基轉移?；核幔ǚ核幔˙3）FH4（四氫葉酸）（四氫葉酸）轉移一碳單位轉移一碳單位葉酸（葉酸（B9）磷酸吡哆醛磷酸吡哆醛/胺

23、胺轉移氨基（轉氨轉移氨基（轉氨酶）、羧基（脫羧酶）、羧基（脫羧酶）酶）吡哆醛吡哆醛/胺（胺（B6）焦磷酸硫胺素焦磷酸硫胺素TPP轉移醛基轉移醛基硫胺素（硫胺素（B1）黃素腺嘌呤二核苷酸黃素腺嘌呤二核苷酸FAD遞氫（脫氫酶）遞氫（脫氫酶）核黃素（核黃素（B2）FMN（黃素單核苷酸黃素單核苷酸）生物化學生物化學 BiochemistryVB1又稱硫胺素，在體內(nèi)常以焦磷酸硫胺素（又稱硫胺素，在體內(nèi)常以焦磷酸硫胺素（TPP）的輔）的輔酶形式存在，是糖代謝中羰基碳（醛和酮）合成與裂解的酶形式存在，是糖代謝中羰基碳（醛和酮）合成與裂解的輔酶。當輔酶。當VB1缺乏時，會出現(xiàn)消化不良等消化道癥狀。缺乏時，會出

24、現(xiàn)消化不良等消化道癥狀。生物化學生物化學 Biochemistry黃素單核苷酸黃素單核苷酸生物化學生物化學 Biochemistry黃黃素素腺腺嘌嘌呤呤二二核核苷苷酸酸VBVB2 2常以黃素單核苷酸和黃素腺嘌呤二核苷酸兩種輔酶形式存在，在生常以黃素單核苷酸和黃素腺嘌呤二核苷酸兩種輔酶形式存在，在生物體內(nèi)氧化還原反應中其物體內(nèi)氧化還原反應中其傳遞氫和電子傳遞氫和電子作用，對糖、脂肪、蛋白代謝作用，對糖、脂肪、蛋白代謝有影響。當有影響。當VBVB2 2缺乏時，會引起口角炎。缺乏時，會引起口角炎。生物化學生物化學 Biochemistry焦焦磷磷酸酸泛酸（泛酸（VBVB3 3）在生物體內(nèi)與巰基乙胺、

25、焦磷酸、）在生物體內(nèi)與巰基乙胺、焦磷酸、AMPAMP結合生成活結合生成活性形式的輔酶性形式的輔酶A A（CoACoA），是許多?；D移酶類的輔酶，參與糖、），是許多?；D移酶類的輔酶，參與糖、脂類、氨基酸的代謝，主要起脂類、氨基酸的代謝，主要起傳遞酰基傳遞?；淖饔?。的作用。生物化學生物化學 Biochemistry生物化學生物化學 BiochemistryVBVB5 5或或VppVpp在生物體內(nèi)常在生物體內(nèi)常以煙酰胺腺嘌呤二核苷以煙酰胺腺嘌呤二核苷酸（輔酶酸（輔酶I I）和煙酰胺）和煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸腺嘌呤二核苷酸磷酸（輔酶（輔酶IIII）兩種形式存）兩種形式存在，在反應中起到在，在反

26、應中起到傳遞傳遞電子和氫電子和氫的作用。的作用。維生素維生素B6和磷酸吡哆醛、磷酸吡哆胺和磷酸吡哆醛、磷酸吡哆胺(pyridoxol) (pyridoxal) (pyridoxamine) (pyridoxal phosphate) (pyridoxamine)生物化學生物化學 BiochemistryVBVB6 6在生物體內(nèi)常以磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺兩種活性形式在生物體內(nèi)常以磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺兩種活性形式存在，是氨基酸代謝中多種酶（如轉氨酶）的輔酶，還參存在，是氨基酸代謝中多種酶（如轉氨酶）的輔酶，還參與血紅素的合成。與血紅素的合成。生物化學生物化學 Biochemistry生物素生物素

27、(biotin, VB7)和羧化反應和羧化反應葉酸葉酸(folic acid, VB11)和和 四氫葉酸（四氫葉酸（FH4）葉葉酸酸四四氫氫葉葉酸酸 HH105谷氨酸谷氨酸 對氨基苯甲酸對氨基苯甲酸蝶呤蝶呤傳遞一碳單位傳遞一碳單位生物化學生物化學 Biochemistry維生素維生素B12鈷胺素鈷胺素 參與分子重排參與分子重排與甲基轉運與甲基轉運生物化學生物化學 Biochemistry維生素CVcVc又稱抗壞血酸，在體內(nèi)以還原態(tài)形式發(fā)揮生物功能，參又稱抗壞血酸，在體內(nèi)以還原態(tài)形式發(fā)揮生物功能，參與體內(nèi)氧化還原反應，保護巰基，使巰基酶的與體內(nèi)氧化還原反應，保護巰基，使巰基酶的-SH-SH處于還

28、原處于還原態(tài)以保證其行使催化作用；還參與體內(nèi)的多種羥化作用，態(tài)以保證其行使催化作用；還參與體內(nèi)的多種羥化作用，是脯氨酸羥化酶的輔酶，促進膠原蛋白的合成。是脯氨酸羥化酶的輔酶，促進膠原蛋白的合成。生物化學生物化學 Biochemistry 脂溶性維生素（了解）脂溶性維生素（了解） 維生素維生素A,D,E,KA,D,E,K均溶于脂類溶劑，不溶于水，均溶于脂類溶劑，不溶于水，在食物中通常與脂肪一起存在，吸收它們，在食物中通常與脂肪一起存在，吸收它們，需要脂肪和膽汁酸。需要脂肪和膽汁酸。生物化學生物化學 Biochemistry維生素維生素A A（菠菜、番茄、胡蘿卜和動物肝（菠菜、番茄、胡蘿卜和動物肝

29、臟、奶制品、魚肝油）臟、奶制品、魚肝油） 維生素維生素A A分分A1, A2A1, A2兩種，是不飽和一元醇類。維生素兩種，是不飽和一元醇類。維生素A1A1又又稱為視黃醇，稱為視黃醇，A2A2稱為脫氫視黃醇。缺乏維生素稱為脫氫視黃醇。缺乏維生素A A導致導致干眼干眼病、夜盲癥病、夜盲癥。CH2OHCH2OHA1A2生物化學生物化學 Biochemistry維生素維生素D D（魚肝油、動物肝、蛋）（魚肝油、動物肝、蛋） 維生素維生素D D是固醇類化合物，主要有是固醇類化合物，主要有D2，D3，D4，D5。其中。其中D2，D3活性最高。活性最高。 缺乏維生素缺乏維生素D D易導致易導致佝僂病、軟骨

30、病佝僂病、軟骨病。生物化學生物化學 Biochemistry維生素維生素E E（植物油）（植物油） 又叫做生育酚，目前發(fā)現(xiàn)的有又叫做生育酚，目前發(fā)現(xiàn)的有6 6種，其中種，其中 ， ， ， 四種有生理活性。四種有生理活性。OHOR2R1R3VEVE為強抗氧化劑為強抗氧化劑生物化學生物化學 Biochemistry維生素維生素K K（綠葉蔬菜、腸道細菌合成）（綠葉蔬菜、腸道細菌合成） 維生素維生素K K有有3 3種，種，K K1 1，K K2 2，K K3 3。其。其中中K K3 3是人工合成是人工合成的。維生素的。維生素K K是是2-2-甲基萘醌的衍甲基萘醌的衍生物。生物。OOOOCH2CHC(

31、CH3)CH2CH25CHC(CH3)2VKVK與血液凝固有關與血液凝固有關生物化學生物化學 Biochemistry四、酶分子的組成特點四、酶分子的組成特點 單體酶單體酶(monomeric enzyme) (monomeric enzyme) 寡聚酶寡聚酶(oligomeric enzyme) (oligomeric enzyme) 多酶復合體多酶復合體(multienzyme system) (multienzyme system) 多功能酶多功能酶(multifunctional enzyme)(multifunctional enzyme)或串聯(lián)或串聯(lián)酶酶(tandem enzyme

32、) (tandem enzyme) 生物化學生物化學 Biochemistry 1 1、單體酶：由一條多肽鏈組成。、單體酶：由一條多肽鏈組成。分子量在分子量在35000-35000-4300043000道爾頓之間，單體酶大多數(shù)屬于水解酶類，道爾頓之間，單體酶大多數(shù)屬于水解酶類，如蛋白酶、胰蛋白酶、核糖核酸酶、溶菌酶等。如蛋白酶、胰蛋白酶、核糖核酸酶、溶菌酶等。 2 2、寡聚酶：構成全酶的酶蛋白由兩條以上的多肽、寡聚酶：構成全酶的酶蛋白由兩條以上的多肽鏈（或叫亞單位）構成的。鏈（或叫亞單位）構成的。分子量在分子量在4300043000以上，以上，具有四級結構，這些亞單位有的相同，有的不相同，具有

33、四級結構，這些亞單位有的相同，有的不相同，亞基之間以亞基之間以非共價鍵連接非共價鍵連接，所以彼此之間很易分開。，所以彼此之間很易分開。生物化學生物化學 Biochemistry 3 3、多酶復合體：由幾種酶彼此嵌合形成的復合體，、多酶復合體：由幾種酶彼此嵌合形成的復合體，能催化一系列反應連續(xù)進行，中間產(chǎn)物不游離。能催化一系列反應連續(xù)進行，中間產(chǎn)物不游離。如糖如糖代謝中的丙酮酸脫氫酶復合體，在這個復合體中，如代謝中的丙酮酸脫氫酶復合體，在這個復合體中，如果缺少一個酶，反應將不能進行。果缺少一個酶，反應將不能進行。 4 4、多功能酶：、多功能酶：一些多酶體系在進化過程中由于一些多酶體系在進化過程中

34、由于基基因的融合因的融合，形成由，形成由一條多肽鏈組成一條多肽鏈組成并具有多種不同催并具有多種不同催化功能的酶，也稱為串珠酶?；δ艿拿?，也稱為串珠酶。生物化學生物化學 Biochemistry五、酶的活性中心與必需基團五、酶的活性中心與必需基團酶的活性中心酶的活性中心(active center) 或稱活性部位或稱活性部位(active site)(active site)，指酶分子中直，指酶分子中直接接與底物特異結合與底物特異結合，并和，并和酶催化作用有關酶催化作用有關的部位。的部位?；钚圆课环譃榛钚圆课环譃榻Y合部位結合部位和和催化部位催化部位。結合部位結合部位binding site催化

35、部位催化部位(catalytic site) 酶活性中心酶活性中心只占酶分子的只占酶分子的1 1- -2%2%，往往位于酶分子，往往位于酶分子表面的一個裂縫內(nèi)。表面的一個裂縫內(nèi)。 對于單純酶，活性中心是由極性氨基酸殘基的對于單純酶，活性中心是由極性氨基酸殘基的側側鏈基團鏈基團組成；對于結合酶，除上述氨基酸殘基外，組成；對于結合酶，除上述氨基酸殘基外，輔酶或輔基上的一部分結構往往也是活性中心的組輔酶或輔基上的一部分結構往往也是活性中心的組成部分。成部分。 構成活性中心的氨基酸殘基，構成活性中心的氨基酸殘基，在一級結構上并不在一級結構上并不一定相鄰一定相鄰，也可能相距很遠，有的甚至不再一條肽，也可

36、能相距很遠，有的甚至不再一條肽鏈上，但鏈上，但在蛋白質(zhì)形成空間結構時彼此靠近在蛋白質(zhì)形成空間結構時彼此靠近，形成，形成具有一定空間結構的活性部位。具有一定空間結構的活性部位。酶活性中心的特點：酶活性中心的特點：生物化學生物化學 Biochemistry必需基團必需基團(essential group) 與酶活性密切相關與酶活性密切相關的基團稱為酶的必的基團稱為酶的必需基團。包括需基團。包括酶活性中心的有關氨基酸殘酶活性中心的有關氨基酸殘基基和和維持酶分子空間構象的氨基酸殘基維持酶分子空間構象的氨基酸殘基，多數(shù)必需基團位于酶的活性中心，少數(shù)位多數(shù)必需基團位于酶的活性中心，少數(shù)位于活性中心外。于活

37、性中心外。生物化學生物化學 Biochemistry必需基團必需基團活性中心活性中心必需基團必需基團活性中心外活性中心外必需基團必需基團結合部位結合部位催化部位催化部位維持酶活性中心的空維持酶活性中心的空間構象所必需間構象所必需 構成酶活性中心的常見基團：構成酶活性中心的常見基團：HisHis（組）的咪唑基、（組）的咪唑基、SerSer（絲）的（絲）的OHOH、CysCys（半胱）的（半胱）的SHSH、GluGlu（谷）的（谷）的-COOH-COOH。生物化學生物化學 Biochemistry圖4-10 酶活性中心和必需基團示意圖生物化學生物化學 Biochemistry底底 物物 活性中心以

38、外活性中心以外的必需基團的必需基團結合基團結合基團催化基團催化基團 活性中心活性中心 生物化學生物化學 Biochemistry溶菌酶的活性中心溶菌酶的活性中心生物化學生物化學 BiochemistryAspHisSer胰胰凝凝乳乳蛋蛋白白酶酶的的活活性性中中心心活性中心重要基團活性中心重要基團: His（組）（組）57 , Asp（天冬）（天冬）102 , Ser（絲）（絲）195生物化學生物化學 Biochemistry為為Tyr酪酪 248為為Arg精精 145為為Glu谷谷 270為底物為底物生物化學生物化學 Biochemistry第第 三三 節(jié)節(jié) 酶促反應的機制酶促反應的機制 Th

39、e Mechanism of Enzyme-Catalyzed Reaction 生物化學生物化學 Biochemistry 化學反應體系中，只有那些具有足夠能量的化學反應體系中，只有那些具有足夠能量的分子，在有效碰撞后，才能發(fā)生化學反應，這些分子，在有效碰撞后，才能發(fā)生化學反應，這些反應分子稱為活化分子，活化分子所必須具有的反應分子稱為活化分子，活化分子所必須具有的最低能量稱為活化能（最低能量稱為活化能（energy of activationenergy of activation，EaEa）。一般反應系統(tǒng)中活化分子數(shù)越多，反應速）。一般反應系統(tǒng)中活化分子數(shù)越多，反應速度越快。度越快。 酶

40、加快反應速度的原因是能夠降低反應的活酶加快反應速度的原因是能夠降低反應的活化能，提高反應體系的活化分子數(shù)?；?，提高反應體系的活化分子數(shù)。生物化學生物化學 Biochemistry一、中間產(chǎn)物學說一、中間產(chǎn)物學說E + S E + P ES酶底物復合物酶底物復合物 中間產(chǎn)物中間產(chǎn)物 由于由于E E與與S S結合生成了結合生成了ESES，致使，致使S S分子內(nèi)部某些化分子內(nèi)部某些化學鍵發(fā)生變化，呈不穩(wěn)定狀態(tài)或稱過渡態(tài)，這就大大學鍵發(fā)生變化，呈不穩(wěn)定狀態(tài)或稱過渡態(tài)，這就大大降低了反應的活化能，使反應加速進行。降低了反應的活化能，使反應加速進行。 現(xiàn)已有多種方法證明，中間復合物是客觀存在的，現(xiàn)已有多

41、種方法證明，中間復合物是客觀存在的，有些已經(jīng)分離得到，如過氧化氫酶分解有些已經(jīng)分離得到，如過氧化氫酶分解H H2 2O O2 2。 生物化學生物化學 Biochemistry 過氧化氫酶的作用？過氧化氫酶的作用？過氧化氫酶普遍存在于植物的所有組織中，其活性與植過氧化氫酶普遍存在于植物的所有組織中，其活性與植物的代謝強度及物的代謝強度及抗寒、抗病能力抗寒、抗病能力有一定聯(lián)系。生物體內(nèi)有一定聯(lián)系。生物體內(nèi)的某些代謝物由于需氧脫氫的結果，而產(chǎn)生對機體有毒的某些代謝物由于需氧脫氫的結果，而產(chǎn)生對機體有毒害作用的過氧化氫，過氧化氫酶能催化過氧化氫分解成害作用的過氧化氫，過氧化氫酶能催化過氧化氫分解成水和

42、分子氧，使過氧化氫不致在體內(nèi)積累，因此，水和分子氧，使過氧化氫不致在體內(nèi)積累，因此，過氧過氧化氫酶具有保護生物機體的作用化氫酶具有保護生物機體的作用。 過氧化氫酶催化的反應？過氧化氫酶催化的反應？ E + H2O2 E-H2O2 E-H2O2 + H2O2 E + 2H2O + O222OO2H22O2H過氧化氫酶過氧化氫酶生物化學生物化學 Biochemistry二、二、誘導契合學說誘導契合學說酶底物復合物酶底物復合物 E + S E + P ES要點：要點： 酶分子本身的結構不是固定不變的，酶活性中心的結酶分子本身的結構不是固定不變的，酶活性中心的結構具有柔性，當酶與其底物相互靠近時，構具

43、有柔性，當酶與其底物相互靠近時，酶受底物的誘導，酶受底物的誘導，其構象發(fā)生改變其構象發(fā)生改變，與底物結合，從而，與底物結合，從而引起催化部位有關基引起催化部位有關基團的空間位置發(fā)生改變團的空間位置發(fā)生改變，結果酶的催化基團與底物敏感鍵，結果酶的催化基團與底物敏感鍵正確契合，形成酶正確契合，形成酶- -底物復合物。底物復合物。生物化學生物化學 Biochemistry鎖鑰學說鎖鑰學說很好的解釋了酶的絕對專一性，但不能解釋酶的相對專一性。很好的解釋了酶的絕對專一性，但不能解釋酶的相對專一性。生物化學生物化學 Biochemistry誘導契合學說誘導契合學說-已被證實已被證實生物化學生物化學 Bio

44、chemistry 三、酶促反應高效率的機制三、酶促反應高效率的機制（一）鄰近效應和定向效應（二）“張力”和“變形”（三）酸堿催化 （四）共價催化（五）活性中心微環(huán)境的影響鄰近效應與定向效應鄰近效應與定向效應鄰近效應：鄰近效應：E E與與S S的親和力較高，的親和力較高，S S集中在集中在E E分子的表面，活性中心附近分子的表面，活性中心附近S S濃濃度提高，增加了度提高，增加了E E與與S S碰撞的機會，利用碰撞的機會，利用E E與與S S的相互碰撞，從而加速反應。的相互碰撞，從而加速反應。定向效應：定向效應：E E的催化基團與的催化基團與S S的反應基團或的反應基團或S S的反應基團之間正

45、確取向，相的反應基團之間正確取向，相互靠近，使分子間反應趨向于分子內(nèi)反應，增加互靠近，使分子間反應趨向于分子內(nèi)反應，增加S S激活，加速反應。激活，加速反應。S1S2底物反應基團底物反應基團“張力張力”和和“變形變形”溶菌酶與底物結合后，溶菌酶與底物結合后，底物底物D-D-糖環(huán)中的吡喃糖環(huán)中的吡喃環(huán)可從椅式扭曲成半環(huán)可從椅式扭曲成半椅式，導致糖苷鍵斷椅式，導致糖苷鍵斷裂，實現(xiàn)酶的催化作裂，實現(xiàn)酶的催化作用用 E E與與S S結合后，結合后，E E的構象發(fā)生改變，促使的構象發(fā)生改變，促使S S扭曲變形，扭曲變形，削弱有關的化學鍵，使削弱有關的化學鍵，使S S從基態(tài)變?yōu)檫^渡態(tài)，利于從基態(tài)變?yōu)檫^渡態(tài)

46、，利于反應進行反應進行。生物化學生物化學 Biochemistry 化學反應中，通過瞬時反應向反應物提供質(zhì)子或化學反應中，通過瞬時反應向反應物提供質(zhì)子或從反應物接受質(zhì)子以穩(wěn)定過渡態(tài)，加速反應進行從反應物接受質(zhì)子以穩(wěn)定過渡態(tài)，加速反應進行的機制，叫酸堿催化的機制，叫酸堿催化(acid-base catalysis)(acid-base catalysis)。 酸催化基團，可以向底物分子提供質(zhì)子，稱為酸酸催化基團，可以向底物分子提供質(zhì)子，稱為酸催化；如：催化；如：-COOH-COOH、-SH-SH、-NH-NH3 3+ +等。等。 堿催化基團，可以從底物上接受質(zhì)子，稱為堿催堿催化基團，可以從底物上

47、接受質(zhì)子，稱為堿催化。如：化。如：-COO-COO-、-S-S-、咪唑基、咪唑基、-NH-NH2 2等。等。酸堿催化酸堿催化 生物化學生物化學 Biochemistry 某些酶能與底物形成反應活性很高的不穩(wěn)定的共某些酶能與底物形成反應活性很高的不穩(wěn)定的共價中間物，降低反應的活化能，從而加快反應速價中間物，降低反應的活化能，從而加快反應速率，這種催化方式被稱為共價催化（率，這種催化方式被稱為共價催化（covalent covalent catalysiscatalysis）。）。 通常酶分子活性中心內(nèi)都含有親核基團，如通常酶分子活性中心內(nèi)都含有親核基團，如Ser-Ser-OHOH、Cys-SHC

48、ys-SH、His-His-咪唑基等，這些基團都有剩余咪唑基等，這些基團都有剩余的電子對，可以對底物缺電子基團發(fā)動親核攻擊。的電子對，可以對底物缺電子基團發(fā)動親核攻擊。共價催化共價催化生物化學生物化學 Biochemistry 酶催化反應時，同一酶分子常常既可起親核酶催化反應時，同一酶分子常常既可起親核催化，又可起親電子催化，結果大大提高了催化，又可起親電子催化，結果大大提高了反應效率。反應效率。 如胰凝乳蛋白酶活性中心由如胰凝乳蛋白酶活性中心由Ser195Ser195、His57His57及及Asp102Asp102組成，三者構成一個氫鍵體系，將組成，三者構成一個氫鍵體系，將Ser195-O

49、HSer195-OH的的H H+ +通過通過His57His57傳向傳向Asp102Asp102后，后，Ser195-OSer195-O- -成為強的親核基團，可攻擊底物的成為強的親核基團，可攻擊底物的羰基碳。羰基碳。生物化學生物化學 Biochemistry 活性中心多為活性中心多為“疏水口袋疏水口袋”，排斥了水，排斥了水分子的介入和干擾，有利于分子的介入和干擾，有利于E E和和S S分子之分子之間的直接密切接觸，使間的直接密切接觸，使E E的活性基團對的活性基團對S S的催化反應更為激烈。的催化反應更為激烈?；钚灾行奈h(huán)境的影響活性中心微環(huán)境的影響生物化學生物化學 Biochemistry

50、第第 四四 節(jié)節(jié)酶促反應動力學酶促反應動力學Kinetics of Enzyme-Catalyzed Reaction 生物化學生物化學 Biochemistryu 酶促反應動力學（酶促反應動力學（kineties of enzyme-kineties of enzyme-catalyzed reactioncatalyzed reaction）是研究）是研究酶促反應速度酶促反應速度的規(guī)律以及影響酶促反應速度各種因素的科學。的規(guī)律以及影響酶促反應速度各種因素的科學。u 酶促反應速度：用單位時間內(nèi)底物的消耗酶促反應速度：用單位時間內(nèi)底物的消耗量或產(chǎn)物的生成量來表示。量或產(chǎn)物的生成量來表示。生物化

51、學生物化學 BiochemistryI.I. 單底物、單產(chǎn)物反應單底物、單產(chǎn)物反應II.II.酶促反應速度用單位時間內(nèi)底物的消耗量和酶促反應速度用單位時間內(nèi)底物的消耗量和產(chǎn)物的生成量產(chǎn)物的生成量來表示來表示III.III.反應速度取其初速度，即底物的消耗量很反應速度取其初速度，即底物的消耗量很?。ㄒ话阍谛。ㄒ话阍? 5以內(nèi)）時的反應速度以內(nèi)）時的反應速度研究前提研究前提生物化學生物化學 Biochemistry一、酶活性測定和酶活性單位一、酶活性測定和酶活性單位 酶的活性酶的活性: : 又稱酶活力，指又稱酶活力，指酶催化化學酶催化化學反應的能力反應的能力?？捎靡欢l件下，酶催化某。可用一定條件

52、下，酶催化某一化學反應的反應速度來表示。一化學反應的反應速度來表示。 酶催化反應的速率越大，酶的活力就越酶催化反應的速率越大，酶的活力就越大；反應速率越小，酶的活力就越低。大；反應速率越小，酶的活力就越低。生物化學生物化學 Biochemistry 酶催化化學反應的速度可用酶催化化學反應的速度可用單位時間單位時間內(nèi)內(nèi)底物的底物的減少量減少量或或產(chǎn)物的生成量產(chǎn)物的生成量來表示。來表示。 在一般的酶促反應中，底物的量往往是過量的。在一般的酶促反應中，底物的量往往是過量的。底物的減少量僅僅是底物總量的很小一部分，不底物的減少量僅僅是底物總量的很小一部分，不易確定。而產(chǎn)物從無到有，容易準確測定。因此易

53、確定。而產(chǎn)物從無到有，容易準確測定。因此一般使用單位時間內(nèi)產(chǎn)物的生成量來表示酶催化一般使用單位時間內(nèi)產(chǎn)物的生成量來表示酶催化的反應速度的反應速度。E + S E + P ES生物化學生物化學 Biochemistry酶的活性單位：酶的活性單位：在規(guī)定條件下，酶促反應在單位時間在規(guī)定條件下，酶促反應在單位時間（s s、minmin或或h h）內(nèi)生成一定量（）內(nèi)生成一定量（mgmg、 g g、 molmol等）的產(chǎn)物或消耗一定數(shù)量的底物所等）的產(chǎn)物或消耗一定數(shù)量的底物所需的酶量。需的酶量。酶活性的大小可以用酶活性的大小可以用酶活力單位酶活力單位來表示。來表示。國際單位國際單位(IU)：在特定的條件

54、（在特定的條件（2525，最適底物濃度，最適緩沖，最適底物濃度，最適緩沖液的離子強度，最適液的離子強度，最適pHpH等條件）下，每分鐘催化等條件）下，每分鐘催化1 1 molmol底物轉化為產(chǎn)物所需的酶量為一個國際單位底物轉化為產(chǎn)物所需的酶量為一個國際單位。 催量單位催量單位(Katal)：催量催量(Kat)(Kat)是指在最適條件下，每秒鐘使是指在最適條件下，每秒鐘使molmol底物轉化為產(chǎn)物所需的酶量。底物轉化為產(chǎn)物所需的酶量。 Kat與與IU的換算：的換算： 1 IU=16.6710-9 Kat生物化學生物化學 Biochemistry酶的比活力酶的比活力 酶的比活力：指每毫克酶制劑所具

55、有的活酶的比活力：指每毫克酶制劑所具有的活力單位數(shù)。力單位數(shù)。 有時也用每克酶制劑或每毫升酶制劑所具有時也用每克酶制劑或每毫升酶制劑所具有的活力單位數(shù)來表示有的活力單位數(shù)來表示。 比活力是表示比活力是表示酶制劑純度酶制劑純度的一個重要指標。的一個重要指標。對同一種酶來說，對同一種酶來說，酶的比活力越高，純度越高酶的比活力越高，純度越高。 生物化學生物化學 Biochemistry區(qū)別區(qū)別酶活力酶活力與與酶的比活力酶的比活力 酶活力：指酶催化化學反應的能力。用催酶活力：指酶催化化學反應的能力。用催化反應的反應速度表示?；磻姆磻俣缺硎?。酶活力越高，反應酶活力越高，反應速度越快。速度越快。 酶

56、的比活力：指每毫克酶蛋白所具有的酶酶的比活力：指每毫克酶蛋白所具有的酶活力單位數(shù)。表示酶純度的高低?；盍挝粩?shù)。表示酶純度的高低。酶的比活酶的比活力越高，酶的純度越高。力越高，酶的純度越高。生物化學生物化學 Biochemistry二、影響酶促反應的因素二、影響酶促反應的因素酶濃度；酶濃度；底物濃度；底物濃度；pHpH；溫度；溫度；抑制劑、激活劑等。抑制劑、激活劑等。生物化學生物化學 Biochemistry（一（一）酶濃度對反應速度的影響）酶濃度對反應速度的影響在一定溫度和在一定溫度和pHpH下，當下，當SSEE，反應速度，反應速度與酶濃度成正比。與酶濃度成正比。0 V E 關系式為：關系式

57、為：V = KV = K3 3EE生物化學生物化學 Biochemistry2（二）（二） 底物濃度對反應速度的影響底物濃度對反應速度的影響在其他因素，如在其他因素，如酶濃度、酶濃度、pHpH值、值、溫度等都不變的溫度等都不變的情況下，底物濃情況下，底物濃度的變化與酶促度的變化與酶促反應速度間呈矩反應速度間呈矩形雙曲線關系。形雙曲線關系。生物化學生物化學 Biochemistry1. 矩形雙曲線矩形雙曲線生物化學生物化學 Biochemistry當?shù)孜餄舛容^低時當?shù)孜餄舛容^低時反應速度與底物濃度成正比；反應反應速度與底物濃度成正比；反應為一級反應。為一級反應。生物化學生物化學 Biochemi

58、stry隨著底物濃度的增高隨著底物濃度的增高反應速度不再成正比例加速；反應反應速度不再成正比例加速；反應為混合級反應。為混合級反應。生物化學生物化學 Biochemistry當?shù)孜餄舛雀哌_一定程度當?shù)孜餄舛雀哌_一定程度反應速度不再增加，達最大速度；反應速度不再增加，達最大速度；反應為零級反應反應為零級反應生物化學生物化學 Biochemistry兩個假設：兩個假設：E E與與S S形成形成ESES復合物的反應是快速平衡反應，而復合物的反應是快速平衡反應，而ESES分解為分解為E E及及P P的反應為慢反應，的反應為慢反應，反應速度取決于慢反應速度取決于慢反應即反應即 V Vk k3 3ESES

59、。S S的總濃度遠遠大于的總濃度遠遠大于E E的總濃度，因此的總濃度，因此在反應的初在反應的初始階段，始階段，S S的濃度可認為不變的濃度可認為不變即即SSSSt t 。 中間產(chǎn)物中間產(chǎn)物酶促反應模式酶促反應模式中間產(chǎn)物學說中間產(chǎn)物學說E + S k1k2k3ESE + P2. 米曼氏方程式米曼氏方程式19131913年年MichaelisMichaelis和和MentenMenten提出反應速度與底提出反應速度與底物濃度關系的數(shù)學方程式，即物濃度關系的數(shù)學方程式，即米曼氏方程米曼氏方程式式，簡稱米氏方程式，簡稱米氏方程式(Michaelis equation)(Michaelis equat

60、ion)。VmaxS Km + S Km為米氏常數(shù)為米氏常數(shù)當當SKm時，時，VVmax。E + S k1k2k3ESE + P生物化學生物化學 BiochemistryKm (Km+S) 生物化學生物化學 Biochemistry代入代入代入代入米氏方程米氏方程生物化學生物化學 Biochemistry當當v=Vmax/2時時KmS Km值等于酶促反應速度為最大反應速度一半時值等于酶促反應速度為最大反應速度一半時的底物濃度，單位是的底物濃度，單位是mol/L。2Km + S Vmax VmaxS3. Km與與Vmax的意義的意義生物化學生物化學 BiochemistryKm可近似表示酶對底物

61、的親和力；可近似表示酶對底物的親和力；Km越大，酶與底越大，酶與底物的親和力越小，反之則大。物的親和力越小，反之則大。 Km是酶的特征性常數(shù)之一，只與酶的性質(zhì)有關，與是酶的特征性常數(shù)之一，只與酶的性質(zhì)有關，與酶酶的濃度無關的濃度無關。E + S k1k2k3ESE + P=Kmk1k3k2+生物化學生物化學 Biochemistry米氏常數(shù)米氏常數(shù)KmKm的意義的意義 重要特征物理常數(shù)，重要特征物理常數(shù)，與酶濃度無關。不同的酶具有不與酶濃度無關。不同的酶具有不同同KmKm值。值。 物理意義：物理意義：KmKm等于酶促反應速度為最大反應速度一半等于酶促反應速度為最大反應速度一半時的底物濃度。時的

62、底物濃度。 KmKm值值近似等于近似等于ESES的解離常數(shù)，可表示酶與底物之間的解離常數(shù)，可表示酶與底物之間的親和力的親和力：KmKm值大表示親和程度小，酶的催化活性低值大表示親和程度小，酶的催化活性低; ; KmKm值小表示親和程度大值小表示親和程度大, ,酶的催化活性高。酶的催化活性高。 從從KmKm可判斷酶的專一性和天然底物?？膳袛嗝傅膶Ｒ恍院吞烊坏孜铩mKm最小的底物，最小的底物，通常就是該酶的最適底物，也就是天然底物。通常就是該酶的最適底物，也就是天然底物。生物化學生物化學 Biochemistry意義：意義：Vmax=K3 E如果酶的總濃度已知，可從如果酶的總濃度已知，可從Vma

63、x計算酶計算酶的轉換數(shù)的轉換數(shù)(turnover number)，即動力學常，即動力學常數(shù)數(shù)K3。E + S k1k2k3ESE + P Vmax定義：定義：Vm是酶完全被底物飽和時的反應速度，是酶完全被底物飽和時的反應速度，與酶濃度成正比。與酶濃度成正比。生物化學生物化學 Biochemistry定義定義 當酶被底物充分飽和時，單位時間當酶被底物充分飽和時，單位時間內(nèi)每個酶分子催化底物轉變?yōu)楫a(chǎn)物的內(nèi)每個酶分子催化底物轉變?yōu)楫a(chǎn)物的分子數(shù)。分子數(shù)。意義意義 可用來比較每單位酶的催化能力?？捎脕肀容^每單位酶的催化能力。酶的轉換數(shù)酶的轉換數(shù)K3 K3=Vmax/E生物化學生物化學 Biochemis

64、try4. m值與值與max值的測定值的測定生物化學生物化學 Biochemistry雙倒數(shù)作圖法雙倒數(shù)作圖法(double reciprocal plot)，又稱為，又稱為 林林-貝氏貝氏(Lineweaver- Burk)作圖法作圖法（林貝氏方程）（林貝氏方程） Vmaxv1=Km.1S +Vmax1雙倒數(shù)作圖法雙倒數(shù)作圖法Vmaxv1=Km.1S +Vmax1生物化學生物化學 Biochemistryq雙重影響雙重影響（三）溫度對反應速度的影響（三）溫度對反應速度的影響q最適溫度最適溫度 (optimum (optimum temperature)temperature)：酶促反應速度最

65、酶促反應速度最快時的環(huán)境溫度?？鞎r的環(huán)境溫度。* * 低溫的應用低溫的應用酶酶活活性性0.51.02.01.50 10 20 30 40 50 60 溫度溫度 C 生物化學生物化學 Biochemistry動物體內(nèi)酶的最適溫度在動物體內(nèi)酶的最適溫度在35-4035-40之間，植物酶在之間，植物酶在40-40-5050之間，大多數(shù)酶之間，大多數(shù)酶6060以上變性失活。只有少數(shù)酶以上變性失活。只有少數(shù)酶能耐受高溫，如能耐受高溫，如TaqTaq，RnaseRnase。酶的最適溫度不是酶酶的最適溫度不是酶的特征常數(shù)，受底物的特征常數(shù)，受底物的種類，作用時間等的種類，作用時間等因素的影響。因素的影響。生

66、物化學生物化學 Biochemistry（四）（四） pH對反應速度的影響對反應速度的影響q最適最適pH pH (optimum pH)(optimum pH)：酶催化活性最酶催化活性最大時的環(huán)境大時的環(huán)境pHpH。生物化學生物化學 BiochemistrypHpH值影響酶活性的原因：值影響酶活性的原因：u pH pH值影響酶分子結構的穩(wěn)定性；值影響酶分子結構的穩(wěn)定性；u pHpH值影響酶分子的解離狀態(tài)；值影響酶分子的解離狀態(tài)；u pHpH值影響底物的解離狀態(tài)。值影響底物的解離狀態(tài)。生物化學生物化學 Biochemistry0酶酶活活性性 pH胃蛋白酶胃蛋白酶 淀粉酶淀粉酶 膽堿酯酶膽堿酯酶 246810各種酶的最適各種酶的最適pHpH值值不同，一般酶在不同，一般酶在4-84-8，植物和微生物體內(nèi)植物和微生物體內(nèi)的酶在的酶在5.5-6.55.5-6.5，動，動物酶在物酶在6.5-86.5-8，但也，但也有例外。有例外。酶的最適酶的最適pHpH不是酶的特征常數(shù)，受酶的濃度、底物的不是酶的特征常數(shù)，受酶的濃度、底物的種類和濃度等因素的影響。種類和濃度等因素的影響。（五）抑制劑對反應速度的影