生物化学中酶促不可逆反应及其相关问题辨析
抑制剂对酶促反应的影响(不可逆抑制)
抑制剂对酶活性的影响
乙酰胆碱积累，使一些以乙酰胆碱为传导介质的神经末梢分泌出于过度 兴奋状态，引起神经中毒症状 。
有机磷制剂与酶结合后不解离，属于专一性不可逆抑制。 但用解磷定（碘化醛肟甲基吡啶）或氯磷定（氯化醛肟甲基吡啶）能把 末梢的磷酸根除去，使酶复活。
抑制剂对酶活性的影响
非专一性不可逆抑制：非专一性不可逆抑制剂可作用于酶分子中的一 类或几类基团，这些基团中包含了必需基团，因而引起酶失活。 （ 如路易士气对巯基酶的抑制）。 低浓度的重金属离子(如Hg2+、Ag+等)及As3+可与酶分子中的巯
基非特异性结合，使酶失活。
化学毒气路易士气(Lewisite)是—种含砷的化合物，通过抑制体内 的巯基酶而使人畜中毒。
抑制剂对酶活性的影响
砷化合物引起的中毒可用富含巯基的药物予以防护和解毒。二巯基丙醇(BAL) 分子中含有2个-SH基，在体内达到一定浓度时可与毒剂结合，使酶恢复活性。
• 知识点：抑制剂对酶促反应的影响
• 情境七：蛋白质和酶 • 任务六：酶促反应速率及变化
• 课程：化学及生物物料的识用
抑制剂对酶活性的影响
使酶变性失 活的强酸、 强碱不属于 抑制剂
■概 念：凡能使酶活性下降或消失而不引起酶蛋白水解或变性
的物质均称做酶的抑制剂。
■作用机理：抑制剂常常与酶的活性中心内或外的某些基团特异地
结合，常见的如：羟基、巯基等，以抑制酶的催化活性
。
■作用特点： 除去抑制剂后，酶可恢复其催化活性。 ■分 类：不可逆性抑制作用；可逆性抑制作用
四抑制剂对酶活性的影响
1. 不可逆性抑制作用
• 抑制剂与酶分子的必需基团共价结合引起酶活性的抑制，且不能采用透析 等简单方法使酶活性恢复的抑制作用就是不可逆抑制作用。
生物化学(第三版)第九章 酶促反应动力学课后习题详细解答_ 复习重点
第九章酶促反应动力学提要酶促反应动力学是研究酶促反应的速率以及影响此速率各种因素的科学。
它是以化学动力学为基础讨论底物浓度、抑制剂、pH、温度及激活剂等因素对酶反应速率的影响。
化学动力学中在研究化学反应速率与反应无浓度的关系时，常分为一级反应、二级反应及零级反应。
研究证明，酶催化过正的第一步是生成酶-底物中间产物，Michaelis-Menten该呢举中间产物学说的理论推导出酶反应动力学方程式，即Km、Vmax、kcat、kcat/Km。
Km是酶的一个特征常数，以浓度为单位，Km有多种用途，通过直线作图法可以得到Km及Vmax。
Kcat称为催化常数，又叫做转换数（TN值），它的单位为s-1，kcat值越大，表示酶的催化速率越高。
kcat/Km常用来比较酶催化效率的参数。
酶促反应除了单底物反应外，最常见的为双底物反应，按其动力学机制分为序列反应和乒乓反应，用动力学直线作图法可以区分。
酶促反应速率常受抑制剂影响，根据抑制剂与酶的作用方式及抑制作用是否可逆，将抑制作用分为可逆抑制作用及不可逆抑制作用。
根据可逆抑制剂与底物的关系分为竞争性抑制、非竞争性抑制及反竞争性抑制3类，可以分别推导出抑制作用的动力学方程。
竞争性抑制可以通过增加底物浓度而解除，其动力学常数Kˊm变大，Vmax不变；非竞争性抑制Km不变，Vˊmax变小；反竞争性抑制Kˊm及Vˊmax均变小。
通过动力学作图可以区分这3种类型的可逆抑制作用。
可逆抑制剂中最重要的是竞争性抑制，过度态底物类似物为强有力的竞争性抑制剂。
不可逆抑制剂中，最有意义的为专一性Ks型及kcat型不可逆抑制剂。
研究酶的抑制作用是研究酶的结构与功能、酶的催化机制、阐明代谢途径以及设计新药物的重要手段。
温度、pH及激活剂都会对酶促反应速率产生重要影响，酶反应有最适温度及最适pH，要选择合适的激活剂。
在研究酶促反应速率及测定酶的活力时，都应选择酶的最适反应条件。
习题1.当一酶促反应进行的速率为Vmax的80%时，在Km和[S]之间有何关系？[Km=0.25[S]]解：根据米氏方程：V=Vmax[S]/(Km+[S])得：0.8Vmax=Vmax[S]/(Km+[S])Km=0.25[S]2.过氧化氢酶的Km值为2.5×10-2 mol/L，当底物过氧化氢浓度为100mol/L时，求在此浓度下，过氧化氢酶被底物所饱和的百分数。
生物化学反应和酶动力学
生物统计学：通过对生物化学反应和酶动力学的数据进行分析和建模，揭示其内在规律和机制
生物物理学：研究生物化学反应和酶动力学过程中的物理现象和原理，例如力、热、光、电等
汇报人：XX
反应速率：快慢程度，受反应物浓度、催化剂等影响
反应机理：各阶段的反应过程和中间产物
反应速率：表示反应快慢的物理量，单位为摩尔每升每秒（mol/(L·s)）。
浓度：反应物的浓度越高，反应速率越快。
温度：温度越高，反应速率越快。
影响因素：浓度、温度、催化剂等。
酶促反应的能量变化：与反应速度的关系
吸热反应和放热反应：生物化学反应中的能量交换
新型酶资源的挖掘：除了传统的酶资源外，科学家们还在不断探索和挖掘新型酶资源，如极端环境下的微生物、基因编辑技术等。这些新型酶资源具有更广泛的用途和更高的催化效率，为生物化学反应和酶动力学的发展提供了新的可能性和机遇。
酶的定向进化：通过基因工程技术对酶进行定向进化，可以提高酶的催化效率和适应性。这种技术可以应用于工业生产中，提高生产效率和降低成本。
酶的组合催化：将不同种类的酶组合在一起，可以实现多步生物化学反应的连续催化，提高反应效率和产物纯度。这种技术可以应用于制药、生物燃料等领域。
酶促反应过程优化：通过基因工程技术、蛋白质工程技术和计算模拟等方法，对酶促反应过程进行优化，提高酶的活性和稳定性，降低生产成本，提高生物制造过程的效率和经济效益。
酶分子的改造：通过蛋白质工程技术对酶分子进行定向进化，改变酶的催化特性，以适应特定反应的需要，应用于药物研发和生物医学研究中。
酶在药物生产中的应用：通过酶促反应，可以合成许多药物，如抗生素、维生素等。
酶在药物代谢中的作用：酶可以参与药物的代谢，使其在体内更好地发挥作用。
【生物化学】第六章 酶促反应动力学
本章纲要
一、化学动力学基础 二、底物浓度对酶反应速度的影响 三、抑制剂对酶反应速度的影响 四、激活剂对酶反应速度的影响 五、温度对酶反应速度的影响 六、pH对酶反应速度的影响
一、化学动力学基础
了解反应速率及其测定 反应分子数和反应级数
一、化学动力学基础
㈠ 反应速率及其测定
单位时间内反应物的减少量或生成物的增加量用瞬时速率表示, 单位: 浓度/时间,研究酶反应速度以酶促反应的初速度为准。
第六章 酶促反应动力学
Enzyme kinetics
概述
研究酶促反应的速率以及影响此速率的各 种因素的科学,是酶工程中的重要内容
研究酶结构和功能的关系以及酶的作用机 制，需要动力学提供实验数据
发挥酶促反应的高效率，寻找最为有利的 反应条件
酶在代谢中的作用和某些药物的作用机制 具有理论研究的意义和实践价值
C是反应物的浓度变化, K为速率常数，是时间的倒数 基元反应:反应物分子在碰撞中一步直接转化为生成物分子的反应。
一、化学动力学基础
2. 反应级数：实验测得的表示反应速率与反应浓度之间关系的概念。 对于基元反应
1.一级反应单分子反应符合V=KC的反应
蔗糖+水
葡萄糖+果糖 V=KC蔗糖C水
由于水的浓度变化影响可忽略（非限制性因素）则V=KC蔗糖
二、底物浓度对酶反应速度的影响
㈠ 中间络合物学说
L.米歇利斯和L.M.门腾(1913)基于酶被底 物饱和的现象，提出“中间产物”学说:
酶与底物反应时，通过特异识别作用，先 形成酶底物复合物，然后再形成产物和酶分 子，酶分子重新结合底物。
该学说已得到大量实验证实
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高中生物学中不可逆性问题分析
２０１６年第３０期
高中生物学中不可逆性问题分析
李佳颖
武汉市第六中学 湖北 武汉 430063 摘 要：在学习高中生物学的过程中，“不可逆问题”一直是学习的重点，只有掌握了有效的学习方法，并按照老师 的指导有效总结，才能在高考中不丢分。在高中生物学中，主要的不可逆问题就是方向类的不可逆问题、顺序类的不可逆问 题以及转化类的不可逆问题，要对知识点深度解析，从而建立贴合于学生自己做题习惯的解题策略。 关键词：高中生物学；不可逆性；问题
四、结束语
总而言之，在学习高中物理时，要对一些知识点进行反 复夯实，确保认知结构的完整度，并且要及时针对模糊概念 询问老师。在高中生物中还有很多的不可逆性问题，内环境 成分转化不可逆、光学显微镜使用顺序不可逆、细胞分化不 可逆等，也需要同学们对其给予一定重视。
参考文献：
[1] 许波,唐湘华,王重力等.高师"发酵工程实验"教学改革与高中生物 教师职业技能的培养[J].教育探索,2014,15(12):91-92. [2] 何金华.潘沈元.“国培计划”高中生物骨干教师研修项目培训方 案的设计与实践[J].继续教育研究,2013,22(09):70-72. [3] 程佳莉,汪忠.美国高中生物教材《Biology-Principles & Explorations》介绍[J].外国中小学教育,2016,29(07):58-62. [4] 许思安,高慧冰,吴清霖等.随机通达教学策略对高中生物新教材学 习迁移影响的探讨[J].中国电化教育,2015,10(09):60-62.
二、高中生物学不可逆性问题之反应顺序不可逆
（一）双缩脲试剂反应顺序不可逆性问题 在研究蛋白质特性时 ， 双缩脲反应是非常关键的知识 点 ， 当蛋白质和双缩脲试剂反应后会产生紫色络合物 。 该 反应在碱性环境下进行，由于硫酸铜会与2个或者是2个以上 的肽键反应，在络合物形成后，整个溶液呈现出紫色。在这 个实验中，最重要的操作就是硫酸铜和双缩脲试剂的添加顺 序。若是首先加入硫酸铜溶液，再加入氢氧化钠溶液，基会 导致碱性环境被破坏，分解反应生成氢氧化铜蓝色沉淀。因 此，要保证实验中先添加双缩脲试剂，再添加氢氧化钠创设 碱性环境，待两种溶剂混合后，向混合溶液中滴加3到4滴硫 酸铜溶液。 （二）细胞分类间期和分裂期顺序不可逆性问题 细胞周期的分类期一直是高考重点，在学习分裂期细胞 形态的同时，也要注意分裂期的顺序。细胞完整分裂周期主 要分为细胞分裂间期和细胞分裂期。细胞分裂间期是为细胞
生物化学中的酶反应和代谢途径
生物化学中的酶反应和代谢途径酶反应和代谢途径是生物化学中非常重要并且复杂的两个概念。
酶反应指的是生物体内酶与底物作用反应，最终生成产物的过程。
而代谢途径是指生物体内所进行的一系列化学反应，从而使得营养物质得以转化为能量和其他有机物的过程。
下面将从酶反应和代谢途径两个方面来更加深入地探讨这两个生物化学重要概念。
一、酶反应酶是指生物体内的催化剂，可以促进化学反应的进行。
对于生物体而言，酶是维持生物活动的重要因素之一。
酶反应涉及的主要过程包括底物结合、底物改变、底物分解和生成产物等。
酶反应可以分为两种类型：同化反应和异化反应。
同化反应是指将小分子化合物转换为大分子化合物，例如葡萄糖转化为淀粉，而异化反应则是指将大分子化合物转化为小分子化合物，如淀粉转化为葡萄糖。
酶反应的速率取决于酶的浓度、底物浓度、温度和pH等因素。
一般来说，当酶浓度越高、底物浓度越大、温度越高、pH值越适合时，反应会更快。
二、代谢途径代谢途径是指化学变换过程，将营养物质转化为能量和其他有机物质。
代谢途径包括有氧呼吸和无氧呼吸两种方式。
有氧呼吸是指将氧气用于各种化学反应过程来产生能量和其他有机物质的过程。
无氧呼吸是指在缺氧的条件下，使用有机产物代替氧气作为氧化剂，从而产生能量和其他有机物质。
无论是有氧呼吸还是无氧呼吸，都需要酶的催化作用来促进化学反应的进行。
代谢途径中也涉及到一些重要的化学反应过程，如糖原的分解和合成过程、脂肪的储存和消耗过程、蛋白质的降解和合成过程等。
这些代谢途径的主要功能是为生物体提供能量，并维持各种生物过程的进行。
三、酶反应和代谢途径的关系酶反应和代谢途径之间的关系非常密切。
酶反应是代谢途径过程中的必需环节之一。
在代谢途径中，酶催化下的化学反应将营养物质转化为能量和其他有机物质。
同时，代谢途径的复杂过程也需要酶催化下的化学反应的参与。
例如，三磷酸腺苷（ATP）的合成就需要多个酶的协同作用才能完成。
总的来说，酶反应和代谢途径是生物体内化学反应过程中的两个重要方面。
生物化学--酶促反应的速率和影响因素 PPT课件
一个酶的活性中心不是一 个点、一条线或一个面， 而是一个空间部位。 酶活性中心的氨基酸残基 在一级结构上可以相距较 远，但通过肽键的盘绕折 叠，在空间结构中都处于 邻近位置。
酶活性中心的必需基团
酶活性中心含有多种不同的基团，其中 一些基团是酶的催化活性必需的，称为 必需基团。 在酶的催化过程中，这些必需基团与底 物分子通过非共价力等方式，起催化作 用。
按照酶活性部位的功能，分为
1.结合部位：是活性中心，决定酶的专一性 结合部位在空间形状和氨基酸残基组成上有利于与底物形 成复合物使参加化学变化的反应基团相互接近并定向。 2.催化部位：是活性中心，决定酶的催化能力 酶的催化部位与结合部位重叠或者靠近。催化部位含有多 种具有活性侧链的氨基酸残基，如Ser,His,Asp,Cys等，及 辅酶和金属离子。作用是使底物的价键发生形变或极化， 降低过渡态活化能。 3.调控部位：不是酶的活性中心，调控部位的作用是调节 酶促反应的速率或方向。可以与底物以外的分子发生某种 程度的结合，引起酶分子空间构象的变化，对酶起激活或 抑制作用。
米氏常数Km
Km=(k2+k3)/k1
Vmax [S] v K m [S]
当反应速率等于最大速率一半时，即v=1/2vmax 米氏方程可以表示为Km=[S]，Km的物理意义 是当酶促反应初速度达到最大反应速率一半时 的底物浓度，单位为浓度单位.
米氏常数Km是酶学研究中的重要数据
1. 不同的酶具有不同的Km值，它是酶的一个重 要的物理常数。只与酶的性质有关，与酶的浓度 无关。 可以用来鉴别酶。
酶活力
即酶活性，指酶催化某一化学反应的能 力
酶活力的大小可以用在一定条件下所催 化的某一化学反应的反应速率来表示.
单位时间内底物的减少量或产物的增加量
生物化学反应与酶的作用
生物化学反应与酶的作用在生物体内，各种化学反应不可避免地发生着，并且为生命的维持和正常功能的发挥发挥着关键作用。
而酶作为一类生物催化剂，能够加速和调节这些化学反应的进行，起到至关重要的作用。
1. 生物化学反应的基本概念与分类生物化学反应指的是生物体内发生的一系列化学反应，这些反应负责维持和调节生物体内的代谢和生命活动。
这些反应可以被分为两类：合成反应和分解反应。
合成反应是指通过化学合成将相对较简单的物质转化为较为复杂的物质，例如合成蛋白质和核酸等大分子化合物。
而分解反应则是相反的过程，将较为复杂的物质分解为更简单的物质，释放能量或废物。
2. 酶的基本概念与特点酶是一类具有催化活性的蛋白质，它们能够加速生物体内化学反应的进行，而自身本身并不被反应物消耗。
酶可以在化学反应中作为催化剂，降低活化能，使反应更容易发生。
酶的特点包括选择性、高效性、可调节性等。
酶对不同的底物具有特异性，只催化特定的反应。
此外，酶的催化速度非常高，在正常生理情况下能够以秒级甚至更快的速度完成反应。
另外，酶的活性可以通过调节机制进行调控，以适应生物体内不同条件下的代谢需求。
3. 酶促反应的机理酶参与的生物化学反应可以通过酶促反应的机理来解释。
酶通过与反应物结合形成酶底物复合物，然后通过降低反应物的活化能促进化学反应的进行。
在酶底物复合物中，酶与反应物之间的相互作用使得键的断裂和新键的形成变得更加容易，从而促进了化学反应的进行。
在反应结束后，酶与生成物分离，酶回归到初始状态，可以继续催化其他反应。
4. 酶的调节机制酶的活性可以通过多种方式进行调节，以适应生物体内部复杂的代谢需求。
其中，最常见的调节方式为反馈抑制和激活。
当产物过多时，产物能够与酶底物复合物相互作用，从而抑制酶的活性，以避免反应继续进行。
而当代谢物质不足时，底物或某些辅助物质则能够与酶结合，激活酶的活性，从而促进反应的进行。
此外，酶的活性还受到温度、pH值等环境因素的影响。
生物化学中酶促“不可逆”反应及其相关问题辨析
Univ. Chem. 2019, 34 (4), 77−8377收稿：2018-06-15；录用：2018-07-17；网络发表：2018-09-05*通讯作者，Email: wzpchem1991@; xwang@§同等贡献•师生笔谈• doi: 10.3866/PKU.DXHX201806016 生物化学中酶促“不可逆”反应及其相关问题辨析马新雨1,§，王志鹏1,4,§,*，田杰3，蒋振雄3，姜汉杰4，孙鹤5，周青璇6，王鑫2,* 1 Department of Chemistry, Texas A&M University, College Station, TX 77840, USA2 Department of Microbiology, Miami University, Oxford, OH 45056, USA3 Department of Biology, Texas A&M University, College Station, TX 77840, USA4 Division of Genetics, Department of Medicine, Brigham and Women’s Hospital; Department of Biological Chemistry and Molecular Pharmacology, Harvard Medical School, Boston, MA 02115, USA5南方科技大学化学系，广东 深圳 5180556 Broad Institute of MIT and Harvard, Cambridge; Department of Medicine, Harvard Medical School; Renal Division, Brigham and Women’s Hospital, Boston, MA 02142, USA摘要：在生物化学教学和研究中，一些酶促反应被归类为不可逆反应。
高校生物化学专业酶促反应动力学数据处理
高校生物化学专业酶促反应动力学数据处理在高校生物化学专业中，酶促反应动力学数据处理是一个重要的实验技能。
通过分析反应速率、酶底物浓度等参数，可以深入了解酶在生物体内的功能和调控机制。
本文将介绍酶促反应动力学数据处理的基本原理和常见方法，以及在数据处理过程中需要注意的事项。
一、基本原理酶促反应动力学描述了酶与底物之间的相互作用过程。
在反应过程中，酶与底物形成酶底物复合物，经过一系列的过渡态，最终生成产物。
酶促反应动力学数据处理的主要目标是确定反应速率与底物浓度、温度、pH值等因素的关系，以及计算酶的催化效率和酶底物的亲和力。
二、数据处理方法1. 构建酶促反应动力学曲线酶促反应动力学实验通常会测定不同底物浓度下的反应速率。
在实验中，将不同浓度的底物与一定量的酶反应，在一定时间内记录产物的生成量。
根据产物浓度与时间的关系，可以得到反应速率。
绘制酶促反应动力学曲线可以直观地观察到底物浓度与反应速率的关系。
2. 计算酶催化速率常数和亲和力根据酶促反应动力学曲线的数据，可以使用Michaelis-Menten方程和Lineweaver-Burk方程等计算方法，计算出酶催化速率常数（Vmax）和亲和力常数（Km）。
其中，Vmax表示在酶饱和时每单位时间内酶催化的底物的最大转化速率，Km表示在酶催化速度达到一半时底物的浓度。
3. 统计分析数据酶促反应动力学数据处理还需要进行统计分析，以验证实验结果的可靠性。
常用的统计方法包括方差分析、回归分析等。
通过这些方法可以评估数据之间的差异，确定实验结果的置信水平。
三、注意事项1. 实验设计的合理性在进行酶促反应动力学实验时，需要合理设计实验方案，包括选择合适的底物浓度范围、控制反应时间等因素。
合理的实验设计可以提高实验数据的准确性和可靠性。
2. 数据处理的准确性在处理实验数据时，需要注意数据的有效性和准确性。
应排除实验误差对结果的影响，避免人为因素导致数据的偏差。
3. 结果的解释和讨论在完成数据处理后，需要对结果进行解释和讨论。
生物化学(第三版)第九章 酶促反应动力学课后习题详细解答_ 复习重点
第九章酶促反应动力学提要酶促反应动力学是研究酶促反应的速率以及影响此速率各种因素的科学。
它是以化学动力学为基础讨论底物浓度、抑制剂、pH、温度及激活剂等因素对酶反应速率的影响。
化学动力学中在研究化学反应速率与反应无浓度的关系时，常分为一级反应、二级反应及零级反应。
研究证明，酶催化过正的第一步是生成酶-底物中间产物，Michaelis-Menten该呢举中间产物学说的理论推导出酶反应动力学方程式，即Km、Vmax、kcat、kcat/Km。
Km是酶的一个特征常数，以浓度为单位，Km有多种用途，通过直线作图法可以得到Km及Vmax。
Kcat称为催化常数，又叫做转换数（TN值），它的单位为s-1，kcat值越大，表示酶的催化速率越高。
kcat/Km常用来比较酶催化效率的参数。
酶促反应除了单底物反应外，最常见的为双底物反应，按其动力学机制分为序列反应和乒乓反应，用动力学直线作图法可以区分。
酶促反应速率常受抑制剂影响，根据抑制剂与酶的作用方式及抑制作用是否可逆，将抑制作用分为可逆抑制作用及不可逆抑制作用。
根据可逆抑制剂与底物的关系分为竞争性抑制、非竞争性抑制及反竞争性抑制3类，可以分别推导出抑制作用的动力学方程。
竞争性抑制可以通过增加底物浓度而解除，其动力学常数Kˊm变大，Vmax不变；非竞争性抑制Km不变，Vˊmax变小；反竞争性抑制Kˊm及Vˊmax均变小。
通过动力学作图可以区分这3种类型的可逆抑制作用。
可逆抑制剂中最重要的是竞争性抑制，过度态底物类似物为强有力的竞争性抑制剂。
不可逆抑制剂中，最有意义的为专一性Ks型及kcat型不可逆抑制剂。
研究酶的抑制作用是研究酶的结构与功能、酶的催化机制、阐明代谢途径以及设计新药物的重要手段。
温度、pH及激活剂都会对酶促反应速率产生重要影响，酶反应有最适温度及最适pH，要选择合适的激活剂。
在研究酶促反应速率及测定酶的活力时，都应选择酶的最适反应条件。
习题1.当一酶促反应进行的速率为Vmax的80%时，在Km和[S]之间有何关系？[Km=0.25[S]]解：根据米氏方程：V=Vmax[S]/(Km+[S])得：0.8Vmax=Vmax[S]/(Km+[S])Km=0.25[S]2.过氧化氢酶的Km值为2.5×10-2 mol/L，当底物过氧化氢浓度为100mol/L时，求在此浓度下，过氧化氢酶被底物所饱和的百分数。
生物化学与分子生物学-第三章 酶与酶促反应
一、底物浓度对酶促反应速率的影响呈矩形双曲线
底物浓度对酶促反应速率的影响
（一）米－曼方程揭示单底物反应的动力学特性
E+S
k1
k3
ES
k2
E + P （1）
k1( [Et]－[ES] )[S]=k2[ES]+k3[ES] （2）
([Et]－[ES]) [S] k2 + k3
[ES]
=
k1
令
K m=
非竞争性抑制作用双倒数作图
3．反竞争性抑制剂的结合位点由底物诱导产生
反竞争性抑制剂双倒数方程
反竞争性抑制剂抑制特点：表观Km减小，Vmax下降
反竞争性抑制作用双倒数作图
六、激活剂可提高酶促反应速率
使酶由无活性变为有活性或使酶活性增加的物质称为酶的激活剂 1. 必需激活剂：为酶的活性所必需 2.非必需激活剂：不是酶的活性所必需
（三）酶原需要通过激活过程才能转变为有活性的酶
酶原：无活性的酶的前体 酶原激活：酶原转变为有活性的酶 激活的本质：使酶活性中心形成或暴露 酶原存在的意义：保护机体
胰蛋白酶原的激活
二、酶含量的调节是对酶促反应速率的缓慢调节
细胞也可通过改变酶蛋白合成与分解的速率来调节酶的含量， 进而影响酶促反应速率。
（一）酶对底物具有极高的催化效率
底物 苯酰胺
尿素 H2O2
某些酶与一般催化剂催化效率的比较
催化剂 H+ OH-
反应温度（℃） 52 53
α-胰凝乳蛋白酶
25
H+
62
脲酶
21
Fe2+
56
速率常速 2.4×10-6 8.5×10-6
14.9 7.4×10-7 5.0×106
生物化学反应与酶催化
05
酶催化研究的前沿与展 望
酶催化研究的方法与技术
酶的分离与纯化技术 酶的结构与功能关系研究 酶的催化机制研究 酶的定向进化技术
酶催化研究的挑战与机遇
挑战：如何提高酶催化的效率和特异性，以应用于工业生产。 机遇：随着基因组学和蛋白质组学的发展，发现新的酶催化反应的可能性增加。 挑战：如何理解酶催化的反应机制，以实现理性设计酶催化剂。 机遇：通过计算机辅助设计和模拟，可以预测和优化酶催化反应的效率和选择性。
生物化学反应与酶催 化
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目录 /目录
01
生物化学反应
02
酶催化的原理
03
酶在生物化学 反应中的作用
04
酶催化的应用
05
酶催化研究的 前沿与展望
01 生物化学反应
生物化学反应的种类
氧化还原反应：物质与氧的反应，涉及电子的转移 水解反应：物质与水反应，分解成更简单的分子 聚合反应：多个小分子结合成大分子，如合成高分子材料 分解反应：大分子物质分解成小分子物质，如有机物的分解
酶的催化作用：通过降低反应的活 化能，酶能够加速化学反应的速率， 但不改变反应的平衡点。
酶促反应的动力学：研究酶促反应 速率与底物浓度、温度、pH等参 数之间的关系，有助于理解反应机 制和优化反应条件。
02 酶催化的原理
酶的分类
氧化还原酶类：催化氧化还原反应，如脱氢酶、氧化酶等。 转移酶类：催化基团转移反应，如转氨酶、磷酸酶等。 水解酶类：催化水解反应，如酯酶、蛋白酶等。 裂合酶类：催化裂合反应，如醛缩酶、脱羧酶等。
酶在代谢中的作用
酶是生物化学反应的催化剂，能够加速反应速度 酶具有高度专一性，能够选择性催化特定底物 酶的活性受到调节，可在不同生理状态下进行调控 酶在代谢中发挥重要作用，如糖酵解、三羧酸循环等
催化生化反应前后酶的性质
催化生化反应中，酶是一种蛋白质，它可以加速生化反应的进程。
酶在反应前后具有一些不同的性质。
反应前：
•酶是空间结构完整的蛋白质分子，具有三维空间结构。
•酶的活性很低，需要一定的能量才能激活。
•酶可能需要一些辅助因子，如维生素和氧化还原剂，才能正常工作。
反应后：
•酶可能会被损坏，失去活性或失去空间结构。
•酶可能会与底物或产物结合，形成酶-底物或酶-产物复合物。
•酶可能会发生变构，改变其三维空间结构，导致活性变化。
需要注意的是，酶反应前后的性质是针对具体反应而言的，一些酶在反应后可以重现活性。
酶促反应机理
使底物分子 产生应力
使底物分子 电荷变化
（三）酶促反应的可调节性
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。其中包 括三方面的调节。
对酶生成与降解量的调节 酶催化效力的调节 通过改变底物浓度对酶进行调节等
在代谢途径中调节酶活性
几个酶或十几个酶前后配合，完 成一系列代谢反应，形成一条代谢途 径。在一条代谢途径中，常常是前一 个酶促反应的底物，便是下一个酶促 反应的底物。
第二节
酶促反应的特点与机理
The Characteristic and Mechanism of Enzyme-Catalyzed Reaction
本节讲授内容
一、酶促的反应特点 二、酶的作用机理 三、酶促反应的几种机制 四、核酶与抗体酶
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。 都是通过降低反应分子的活化能来加快化学反应的速
竞争性抑制调节
有的酶在遇到一些化学结构与底 物相似的分子时，这些分子与底物 竞争结合酶的活性中心，亦会表现 出酶活性的降低（抑制）。这种情 况称为酶的竞争性抑制。
竞争性抑制剂 在结构上与 底物相似
磺胺类药物 竞争性抑制 细菌体内的酶
对氨基苯甲酸 （细菌生长因子）
对氨基苯磺酸 （磺胺药）
四、核酶与抗体酶
酶是如何降低活化能的呢 ?
首先需要酶与底物分子结合，酶蛋白结构 中有底物结合中心/活性中心。
然后，酶蛋白分子以各种方式，作用于底 物分子，使底物分子活化起来。
酶与底物的专一结合，又是酶促反应专一 性的体现。
酶分类之不可逆抑制剂
不可逆抑制剂酶的不可逆抑制是指酶抑制剂与酶的活性中心发生了化学反应抑制剂共价地连接在酶分子的必需基团上，阻碍了底物的结合或破坏了酶的催化基团。
这种抑制不能用透析或稀释的方法使酶恢复活性。
通常将其分为非专一性不可逆抑制剂和专一性不可逆抑制剂。
抑制剂与酶分子上不同类型的基团都能发生化学修饰反应，这类抑制称为非专一性的不可逆抑制。
虽然缺乏基团专一性，但在一定条件下，也有助于鉴别酶分子上的必需基团。
由于非专一性的不可逆抑制剂通常可作用于酶分子中的几类基团。
但不同基团与抑制剂的反应性不同，故某一类基团常首先或主要地受到修饰。
如被修饰的基团中包括必需基团，则可导致酶的不可逆抑制。
随着蛋白质一级结构和功能的研究，目前已发现或合成了氨基酸侧链基团的修饰剂。
这些化学试剂主要作用于某类特定的侧链基团，如氨基、巯基、胍基和酚基等。
但绝大多数试剂都不是专一性的，可借副反应而同时修饰其他类型的基团。
专一性的不可逆抑制作用有KS型和Kcat型两类。
KS型不可逆抑制又称亲和标记试剂，结构与底物类似，但同时携带一个活泼的化学基团，对酶分子必需基团的某个侧链进行共价修饰，从而抑制活性。
Kcat型不可逆抑制剂又称酶的自杀性底物。
这类抑制剂也是底物的类似物，但其结构中潜在着一种活性基团，在酶的作用下，潜在的化学活性基团被激活，与酶的活性中心发生共价结合，不能再分解，酶因此失活。
KS型不可逆抑制剂是根据底物的化学结构设计的：1、它具有和底物类似的结构，2、可以和靶酶结合，3、同时还带有一个活泼的化学基团可以和靶酶分子中的必需基团起反应，4、该活泼化学基团能对靶酶的必需基团进行化学修饰，从而抑制酶的活性。
卤酮是使用最早也是最经典的亲和标记试剂。
其中以溴酮及氯酮较佳。
例：胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶是两种专一性不同的内肽酶，分别水解碱性氨基酸或芳香氨基酸的羧基所形成的肽键，也可以分别水解这两类氨基酸的酯类，但其氨基酸必须被阻断而成非游离状态。
Kcat型不可逆抑制剂即酶的自杀性底物，也是底物的类似物，但其结构中潜在着一种活性基团，在酶的作用下被激活，与酶的活性中心发生共价结合，使酶失活。
酶促反应
• 底物浓度对酶反应速度的影响 • 底物浓度的改变，对酶反应速度的影响比较 复杂。在一定的酶浓度下当底物浓度较低时 • （底物浓度从0逐渐增高），反应速度与底物浓度 的关系呈正比关系；随着底物浓度的增加，反应 速度不再按正比升高；如果再继续加大底物浓度 ，反应速度却不再上升，趋向一个极限。
• 酶浓度对酶促反应速度的影响】 在一定的温 度和pH条件下，当底物浓度足以使酶饱和的
• 温度对酶促反应速度的影响在临床实践中具有指 导意义。低温条件下，酶的活性下降，但低温一 般不破坏酶，温度回升后，酶又恢复活性。所以 在管理技术操作中对酶制剂和酶检测标本（如血 清等）应放在冰箱中低温保存，需要时从冰箱取 出，在室温条件下等温度回升后再使用或检测。 温度超过80℃后，多数酶变性失活，临床应用这 一原理进行高温灭菌。 酶的最适温度与反应 所需时间有关，酶可以在短时间内耐受较高的温 度，相反，延长反应时间，最适温度便降低。据 此，在生化检验中，可以采取适当提高温度，缩 短时间的方法，进行酶的快速检测。
• 体内多数酶的最适pH值接近中性，但也有例外， 如胃蛋白酶的最适pH约1.8，肝精氨酸酶最适pH约 为9.8。溶液的pH值高于和低于最适pH时都会使酶 的活性降低，远离最适pH值时甚至导致酶的变性 失活（图）。所以测定酶的活性时，应选用适宜 的缓冲液，以保持酶活性的相对恒定。临床上根 据胃蛋白酶的最适PH偏酸这一特点，配制助消化 的胃蛋白酶合剂时加入一定量的稀盐酸，使其发 挥更好的疗效。 pH影响酶活性的主要原因： 过酸、过碱影响了酶分子的结构，甚至使酶变性 失活。
• 胰蛋白酶 大部分酶的活力受其环境pH的影响，在 一定pH下，酶促反应具有最大速度，高于或低于 此值，反应就会下降，通常称此pH为酶的最适pH 。不同酶的最适pH不同。 • 例如：胃蛋白酶的最适pH为1.5~2.2， • 胰蛋白酶的最适pH为8.0~9.0， • 唾液淀粉酶的最适pH为6.8等。 • 动物酶多在pH6.5~8.0之间， • 植物及微生物多在pH4.5~6.5之间，但也有例外。
酶促反应对化学平衡的影响分析论文
酶促反应对化学平衡的影响分析论文酶促反应对化学平衡的影响分析论文酶的结构和功能是生物化学的核心问题之一。
对于酶催化的化学反应，人们的一般认识是酶通过与底物的相互作用改变反应途径和活化能同等程度地催化正向与逆向反应，不能改变化学平衡的方向和程度[1，2].然而，由于酶结构和功能的多样性与复杂性，酶促反应的化学平衡问题也是复杂的[3，4].现代生物化学研究表明，酶可以通过自身与小分子的结合能改变在酶分子内部的化学平衡，可以通过反应耦合改变外部化学平衡，可以通过动力学控制得到热力学上不利的产物。
因此，“酶促反应不能改变化学平衡的方向和程度”的说法失之过简，在生物化学教学中应适当扩充。
同时，认识酶促反应中的化学平衡细节，有助于深入理解酶催化的本质，并指导药物化学设计或构建人工催化体系[5，6].本文结合生物化学和物理有机化学理论，通过若干实例对酶促反应对化学平衡的影响进行分析，以期对教学和研究提供新的思考。
1 酶促反应的内部化学平衡一个典型的酶促反应经历了以下步骤：酶分子E与底物S结合为复合物E?S；复合物E?S在酶催化下经过过渡态[TScat]≠生成复合物EP；复合物ES解离为酶分子E和产物P.ΔG是S生成P的化学反应在没有酶催化条件下的化学反应Gibbs自由能变，对应于外部平衡常数K；ΔGint是酶分子内部S生成P的化学反应Gibbs自由能变，对应于内部平衡常数Kint；结合和解离步骤的Gibbs自由能变分别记为ΔGS和ΔGP；无酶参与时的过渡态[TS]≠与酶结合地过渡态[TScat]≠间的Gibbs自由能差记为ΔGTS.无酶参与的反应活化能记为Ea，酶促反应决速步的活化能记为Eacat，结合和解离步骤的活化能分别记为EaS和EaP.上述各能量之间的关系如图1所示。
根据诱导契合假说[7]，酶促反应的基本原理是通过酶与反应决速步的过渡态[TS]≠的结合将其稳定化为能量更低的[TScat]≠，从而达到降低活化能、提高反应速率的目的。
酶促反应的特点与机制.pptx
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碱催化
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酸催化
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有些酶的作用对象不是一种底物，而是一类化合物或一类化学键。这种专一性称为相对专一性(Relative Specificity)。键(Bond)专一性，只对作用的键有选择性。如酯酶催化酯的水解，对于酯两端的基团没有严格的要求。族(group)专一性，对键和该键一端或两端的基团都有选择性。如-葡萄糖苷酶，催化由-葡萄糖所构成的糖苷水解，但对于糖苷的另一端没有严格要求。
中间物
活化能
特异性
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第二节 酶促反应的特点与机制
酶促反应的机制邻近效应、定向效应、酸碱催化多元催化
特点
机制
高效性
中间物
活化能
机制
特异性
羧肽酶催化中的电子云形变
定向极性专一性契合区
H2+N＝C精氨酸
＋
C＋=O－
第二节 酶促反应的特点与机制
酶与一般催化剂相比的共性用量少而催化效率高；能催化热力学上允许进行的化学反应，而不能实现那些热力学上不能进行的反应；能缩短反应达到平衡所需的时间，而不能改变平衡点；一般情况下，对可逆反应的正反两个方向的催化作用相同。反应前后没有质和量的改变。
特点
机制
共性
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特点
机制
特点
可调节
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第二节 酶促反应的特点与机制