- 1. 第 四 章 酶Enzyme生化教研室 主讲：王红艳
- 2. 酶学研究简史公元前两千多年，我国已有酿酒记载。
一百余年前，Pasteur认为发酵是酵母细胞生命活动的结果。
1877年，Kuhne首次提出Enzyme一词。
1897年，Buchner兄弟用不含细胞的酵母提取液，实现了发酵。
1926年，Sumner首次从刀豆中提纯出脲酶结晶。
1982年，Cech首次发现RNA也具有酶的催化活性，提出核酶(ribozyme)的概念。
1995年，Jack W.Szostak研究室首先报道了具有DNA连接酶活性DNA片段，称为脱氧核酶(deoxyribozyme)。
- 3. 一、酶的概念酶 是一类由活细胞产生的，具有高效催化作用和高度特异性的特殊蛋白质。A+B C+DE蛋白质酶
- 4. 底物(substrate, S)：酶作用的物质。
产物(product, P)：反应生成的物质。
酶促反应：酶催化的反应。
酶活性：酶催化化学反应的能力。几个有关名词
- 5. 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。二、酶促反应的特点A+B C+DE平衡点无酶6S
有酶0.5S
- 6. 一、酶反应的特点（三高一调）（一）高度的催化效率
（二）高度的特异性
（三）高度的不稳定性
（四）酶活性的可调节性
- 7. （一）高度的催化效率
机制：酶能够大大降低反应的活化能。
- 8. 反应总能量改变 非催化反应活化能 酶促反应
活化能 一般催化剂催
化反应的活化能 能
量 反 应 过 程 底物 产物 酶促反应活化能的改变 活化能：底物分子从初态转变到活化态所需的能量。
- 9. (二)高度的特异性1、绝对特异性(absolute specificity)
如：脲酶，琥珀酸脱氢酶
2、相对特异性(relative specificity）
3、立体结构特异性(stereo specificity)：
如LDH、催化蛋白质与糖的酶
- 10. (三)酶催化活性的可调节性
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
(四)酶活性的不稳定性
- 11. 第二节
酶的结构与功能
- 12. 一、 酶的分子组成 蛋白质部分：酶蛋白 辅助因子 金属离子小分子有机化合物（二）结合酶
（全酶）
（一）单纯酶
- 13. 金属离子的作用
稳定酶的构象； 参与催化反应,传电子；
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。金属酶： 羧基肽酶（Zn2+）
黄嘌呤氧化酶(MO6+ )
金属活化酶: 己糖激酶，肌酸激酶
- 14. 小分子有机化合物按其与酶蛋白结合的紧密程度 辅酶 辅基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。
- 15. 小分子有机化合物在催化中的作用
- 16. 酶蛋白 决定反应的特异性
辅助因子 决定反应的类型
- 17. （二）必需基团(essential group)
酶分子中氨基酸残基侧链的化学基团中，一些与酶活性密切相关的化学基团。目 录二、酶的分子结构
- 18. (本页无文本内容)
- 19. 指必需基团在一级结构上可能相距甚远在形成空间结构时彼此靠近，形成能与底物特异结合并将底物转化为产物的特定空间结构的区域（一）酶的活性中心(active center)辅酶或辅基参与活性中心的组成
- 20. 活性中心内的必需基团结合基团
(binding group)
与底物相结合催化基团
(catalytic group)
催化底物转变成产物 位于活性中心以外，维持酶活性中心应有的空间构象所必需。活性中心外的必需基团
- 21. 底 物 活性中心以外的必需基团结合基团催化基团 活性中心 目 录
- 22. 溶菌酶的活性中心* 谷氨酸35和天冬氨酸52是催化基团；* 色氨酸62和63、天冬氨酸101和色氨酸108是结合基团；* A~F为底物多糖链的糖基，位于酶的活性中心形成的裂隙中。
- 23. 三、酶促反应的机制（一）酶-底物复合物的形成与诱导契合假说诱导契合假说 酶底物复合物 E + S E + P ES 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 。
- 24. 目 录
- 25. 羧肽酶的诱导契合模式 底物目 录
- 26. （二）酶促反应的机理1. 邻近效应与定向排列2. 多元催化(multielement catalysis)
3. 表面效应(surface effect)
- 27. 四、酶原与酶原的激活（一）酶原 (zymogen)
有些酶在细胞内合成或初分泌时只是酶的无活性前体，此前体物质称为酶原。 （二）酶原的激活
在一定条件下，酶原向有活性酶转化的过程。
- 28. 酶原激活的机理酶 原分子构象发生改变形成或暴露出酶的活性中心 一个或几个特定的肽键断裂，水解掉一个或几个短肽在特定条件下
- 29. 赖缬天天天天甘异赖缬天天天天缬组丝SSSS46183甘异缬组丝SSSS肠激酶胰蛋白酶活性中心胰蛋白酶原的激活过程
- 30. （三） 酶原激活的生理意义避免细胞产生的酶对细胞进行自身消化。
有的酶原可以视为酶的储存形式。在需要时，酶原适时地转变成有活性的酶，发挥其催化作用。
- 31. 五、同工酶（一）概念
指催化相同的化学反应，而酶蛋白的分子结构理化性质乃至免疫学性质不同的一组酶。（一级结构不同的一组酶）
- 32. HHHHHHHMHHMMHMMMMMMMLDH1
(H4)LDH2
(H3M) LDH3
(H2M2)LDH4
(HM3)LDH5
(M4)乳酸脱氢酶的同工酶（二）乳酸脱氢酶(LDH1～ LDH5)
- 33. 心肌梗死和肝病病人血清LDH同工酶谱的变化1酶活性心肌梗死酶谱正常酶谱肝病酶谱2345
- 34. （三）意义
心肌组织中：LDH1含量最高
肝和骨骼肌中：LDH5含量最高
- 35. 肌酸激酶（CK）是二聚体酶，M、B两种亚基组成
脑组织中CK1为多（BB型）
骨骼肌中CK3为多（MM型）
心肌中CK2为多（MB型）心梗的早期诊断
- 36. 六、酶活性的调节 酶活性的调节（快速调节）酶含量的调节（缓慢调节）调节方式调节对象 关键酶
- 37. 一些代谢物可与某些酶分子活性中心外的某部分可逆地结合，使酶构象改变，从而改变酶的催化活性，此种调节方式称变构调节。（一）变构调节
- 38. 酶的活性中心，与底物结合与变构效应剂结合的部位有（无），大（小）无（有），小（大）SI
- 39. 变构效应剂 (allosteric effector)变构激活剂变构抑制剂 变构酶 (allosteric enzyme) 变构部位 (allosteric site)
- 40. (本页无文本内容)
- 41. 变构酶常为多个亚基构成的寡聚体，具有协同效应 变构激活变构抑制 变构酶的Ｓ形曲线[S] V 无变构效应剂
- 42. （二） 共价修饰调节共价修饰(covalent modification)
在其他酶的催化作用下，某些酶蛋白肽链上的一些基团可与某种化学基团发生可逆的共价结合，从而改变酶的活性，此过程称为共价修饰。常见类型
磷酸化与脱磷酸化（最常见）
乙酰化和脱乙酰化 甲基化和脱甲基化
腺苷化和脱腺苷化 －SH与－S－S互变
- 43. 酶的磷酸化与脱磷酸化 -OHThr
Ser
Tyr酶蛋白H2OPi磷蛋白磷酸酶 ATPADP蛋白激酶Thr
Ser
Tyr-O-PO32-酶蛋白
- 44. 酶促反应的特点是什么？（三高一调）
什么是酶原与酶原的激活，实质是什么？
酶的活性中心形成或暴露的过程
什么是同工酶？
催化同一类反应但结构性质均不同的一组酶
- 45. 第三节
影响酶促反应速度的因素酶的化学本质是蛋白质V
- 46. 研究一种因素的影响时，其余各因素均恒定。
影响因素有
底物浓度、酶浓度、温度、 pH、
激活剂、抑制剂等。
- 47. 一、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。
- 48. 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。[S]VVmax目 录
- 49. 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。[S]VVmax目 录
- 50. 当底物浓度高达一定程度反应速度不再增加，达最大速度；反应为零级反应[S]VVmax目 录
- 51. （一）米－曼氏方程式中间产物 酶促反应模式——中间产物学说E + S k1k2k3ESE + P
- 52. 1913年Michaelis和Menten提出反应速度与底物浓度关系的数学方程式，即米－曼氏方程式，简称米氏方程式。ＶVmax[S] Km + [S] ＝──
- 53. （二）Km与Vmax的意义 Km值的意义：
1、Km等于酶促反应速度为最大反应速度一半时的底物浓度。即，当V=1/2Vm时，KM=[S]。
2、Km是酶的特征性常数之一；
3、Km可近似表示酶对底物的亲和力；
4、同一酶对于不同底物有不同的Km值。
- 54. [S]VVmax1/2VMKM
- 55. Vmax
定义：Vm是酶完全被底物饱和时的反应速度，与酶浓度成正比。
- 56. 二、酶浓度对反应速度的影响当[S]＞＞[E]，酶可被底物饱和的情况下，反应速度与酶浓度成正比。0 V [E] 当[S]>>[E]时，Vmax = k3 [E] 酶浓度对反应速度的影响
- 57. 双重影响
三、温度对反应速度的影响最适温度 (optimum temperature)：
酶促反应速度最快时的环境温度。* 低温的应用酶
活
性
0.51.02.01.50 10 20 30 40 50 60 温度 ºC 温度对淀粉酶活性的影响
- 58. 四、 pH对反应速度的影响最适pH：酶催化活性最大时的环境pH。0酶
活
性 pH pH对某些酶活性的影响 胃蛋白酶 淀粉酶 胆碱酯酶 246810
- 59. 五、激活剂对反应速度的影响激活剂(activator)
使酶由无活性变为有活性或使酶活性增加的物质。
必需激活剂
非必需激活剂
- 60. 最适温度条件下，酶活性最强
低温，使酶活性降低，但不会使酶变性失活
高温，使酶变性失活
最适PH条件下，酶活性最强
偏离最适PH时，酶活性降低
强酸强碱会使酶变性失活
激活剂使酶活性增强
抑制剂使酶活性降低，但不会使酶失活
- 61. 六、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。
- 62. 抑制作用的类型不可逆性抑制可逆性抑制 竞争性抑制 非竞争性抑制 反竞争性抑制
- 63. （一） 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
竞争性抑制 非竞争性抑制 反竞争性抑制
- 64. １. 竞争性抑制作用 抑制剂与底物的结构相似，能与底物竞争酶的活性中心，从而阻碍酶底物复合物的形成，使酶的活性降低。这种抑制作用称为竞争性抑制作用。
- 65. +IEIE + SE + PES反应模式
- 66. ESI
- 67. * 特点抑制程度取决于抑制剂与酶的相对亲和力及底物浓度；I与S结构类似，竞争酶的活性中心；
- 68. +IEIE + SE + PES反应模式动力学特点：Vmax Km 30mmol/L100mmol/L 不变增大S
- 69. * 举例 丙二酸与琥珀酸竞争琥珀酸脱氢酶琥珀酸琥珀酸脱氢酶FADFADH2延胡索酸
- 70. 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
合成酶二氢叶酸二氢蝶呤啶
- 71. 2.非竞争性抑制* 反应模式+ S－ S+ S－ S+ESIEIEESEPE+SESE+P+IEI+S EIS （死端）+I
- 72. * 特点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；抑制程度取决于抑制剂的浓度；
- 73. E+SESE+P+IEI+S EIS （死端）+I动力学特点：Vmax Km 降低不变
- 74. ３. 反竞争性抑制* 反应模式E+SE+P ES+IESI++ESESESIEP
- 75. * 特点：抑制剂只与酶－底物复合物结合；抑制程度取决与抑制剂的浓度及底物的浓度；
- 76. 动力学特点：Vmax Km降低 降低E+SE+P ES+IESI
- 77. 各种可逆性抑制作用的比较
- 78. (二) 不可逆性抑制* 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)
- 79. 第四节
酶的分类和命名
- 80. 第五节 酶与医学的关系 The Relation of Enzyme and Medicine
- 81. 一、酶与疾病的发生白化病 酪氨酸酶缺陷
苯丙酮酸尿症 苯丙氨酸羟化酶缺陷酶活性受到抑制多见中毒性疾病
羟基酶抑制 有机磷农药中毒
巯基酶抑制 重金属离子中毒
- 82. 血清酶病毒性肝炎胆管阻塞肌营养障碍急性心梗急性胰腺炎
肿瘤转移到
肝 骨其他—————或—胆碱酯酶
丙氨酸转氨酶
天冬氨酸转氨酶
碱性磷酸酶
酸性磷酸酶
乳酸脱氢酶
肌酸激酶
脂酶
淀粉酶
γ-谷氨酰转移酶----—————或———————或———————————————————或—或——有机磷化合物中毒骨疾病，骨折前列腺癌巨成贫小肠穿孔
- 83. 三、酶与疾病的治疗
1、采用竞争性抑制抗菌或抗肿瘤
2、酶直接用于治疗：消炎，抗凝，促凝，降压
- 84. 生物大分子结构与功能已经结束，望同学们积极复习！
