第二章 酶学基础考试

降低是由于酶分子数量的减少，每分子酶
的催化效力并无变化.
二．抑制程度的表示
一般用反应速度的变化来表示。若以不加抑 制剂时的反应速度为 Vo，加入抑制剂后的 反应速度为Vi，则酶的抑制程度有下列几 种表示方法：
二．抑制程度的表示
1． 相对活力分数（残余活力分数） a=Vi/Vo 2． 相对活力百分数（残余活力百分数） a%==Vi/Vo*100% 3． 抑制分数 指被抑制而失去活力的分数i=1-a=1-Vi/Vo 4． 抑制百分数 i%=(1-a)*100%==(1-Vi/Vo)*100% 通常所谓抑制率是指抑制分数或 抑制百分数。
与酶蛋白结合得比较松的小分子有机物。 与膜蛋白结合得紧密的小分子有机物。
金属激活剂 金属离子作为辅助因子。 酶的催化专一性主要决定于膜蛋白部分。辅因 子通常是作为电子、原子或某些化学基团的载 体。
单体酶、寡聚酶和多酶复合物
1.单体酶（monomeric enzyme)：仅有一条具有活性部位的 多肽链，全部参与水解反应。 2.寡聚酶 (oligomeric enzyme)：由几个或多个亚基组成， 亚基牢固地联在一起，单个亚基没有催化活性。亚基之间以 非共价键结合。 3.多酶复合物 (multienzyme system)：几个酶镶嵌而成的 复合物。这些酶催化将底物转化为产物的一系列顺序反应。
丙酮酸脱氢酶系（E.coli）：丙酮酸脱氢酶（EⅠ）、 硫辛酰转乙酰酶（EⅡ）和二氢硫辛酰脱氢酶（EⅢ）。 EⅠ EⅡ EⅢ
碱性
EⅠ
+ EⅡ EⅢ
脲
EⅡ
+ EⅢ
活性部位和必需基团
必需基团：这些基团若经化学修饰使其改变，则 酶的活性丧失。 活性部位：酶分子中直接与底物结合，并和酶 催化作用直接有关的部位。
• 1 对甲苯磺酰-L-苯丙氨酰氯甲酮抑制胰凝乳蛋白 酶 2 对甲苯磺酰-L-赖氨酰氯甲酮抑制胰蛋白酶
2． Kcat型催化型不可逆抑制剂（自杀底物）
• 抑制剂能专一地与某种酶结合并发生催化反应，而反应 的产物中含有一个基团可以与酶分子活性中心的基团共 价结合，导致酶分子不可逆地丧失催化活性。
小结（四）
转移酶、脱羧酶或异构酶---氨基（转氨酶、某些激酶）
2． 酶与底物的结合模型
a． 锁和钥匙模型 b ．诱导锲合模型
a． 锁和钥匙模型
b ．诱导锲合模型
1958年Koshland 提出
3 ．酶的催化作用
（1）催化机理
（2）研究方法 （3）影响酶的催化作用
• 酶的催化机理是降低活化能 • 1946年,诺贝尔奖二次得主美国化学家Linus Pauling提出酶催化反应的过渡态理论： 酶催化化学反应的机制在于酶与高能、短寿 命的过渡态（激发态）相结合，在这个处于反应 底物和产物之间的过渡态构型中,某些键断裂而另 一些键形成，从而大大降低了化学反应的活化能 证明：①人工合成了过渡态类似物； ②用过渡态类似物制备出抗体酶。
•亲核试剂：就是一种试剂具有强烈供 给电子的原子中心。
c. 邻近效应及定向效应
• 所谓邻近效应就是底物的反应基团与酶的 催化基团越靠近，其反应速度越快。
• 定向效应：底物分子的反应基团和酶分子上 的催化基团严格的排列与“定向”
d. 变形或张力
e. 酶的活性中心为疏水区域
• 酶的活性中心为酶分子的凹穴
• HA（酸）+A=AXH（酸催化） • AXH+B-（碱）=Y+BH+A-（碱催化）
氨基、羧基、巯基、酚羟基、咪唑基
b. 共价催化
• 底物与酶以共价方式形成中间物。这种中
间物可以很快转变为活化能大为降低的转
变态，从而提高催化反应速度
b. 共价催化
•亲电试剂：一种试剂具有强烈亲和电 子的原子中心。
第三节 酶抑制作用的概念和分类
一、 概念
二 、抑制程度的表示 三 、抑制作用的分类
四、 抑制作用的定义
一 概念：能降低酶催化反应速度的 因素
1. 失活作用 2. 抑制作用 3. 去激活作用 4. 阻遏作用
1. 失活作用
• 失活作用是指由于一些物理因素和化学试 剂部分或全部破坏了酶的三维结构，即引 起酶蛋白变性，导致部分或全部丧失活性。
• 非专一性的不可逆抑制 ▲ 也能与活性部位以外的基团反应（如烷化硫基的碘 代乙酸） • 实际效应是减低系统中酶的有效浓度。
（这种区别不是绝对的，因作用条件及对象不同，某 些非专一性抑制剂有时会转化，产生专一性不可逆抑 制作用。）
1． Ks型结合型专一性不可逆抑制剂
• 抑制剂只能专一地与某种酶结合而引起的不可逆 抑制作用 • 举例：
该学说认为： （1）、当酶催化一化学反应时，首先 E和 S结合形成中间产物 ES，然后它再分解 成产物P并释放酶E。
S + E→ ES → E + P
（2）、中间产物比底物需较少的活化 能就可分解成产物并放出酶。
（3）、中间络合物结合 方式的特点： 大多通过短程的非共 价键结合，反应产物易 于同酶-底物复合物分 开。 从酶作用的立体特异性 说明酶和底物的结合至 少有三点，否则就不能 产生立体特异性。
在竞争性抑制中，底物 或抑制剂与酶的结合都 是可逆的，各存在一个 平衡。
KI为抑制剂常数；Km 为ES解离常数. 当底物过量时则：
4．过渡态的类似物作为竞争性的抑 制剂
• 所谓过渡态底物是指底物和酶结合成中间 复合体后被活化的过渡形式，一般用S*表 示，由于其能障小，和酶结合就紧密得多。
二. 反竞争性抑制
1．竞争性抑制的含义 2．竞争性抑制的机理 3．竞争性抑制举例 4．过渡态的类似物作为竞争性的抑制 1．概念 2．举例 1． 部分抑 制 2． 底物抑 制 3． 产物抑 制
• 其他可逆抑制
第五节
不可逆抑制作用的分类
• 专一性的不可逆抑制 ▲ 仅仅和活性部位的有关基团反应（如DFP） ▲ 在研究酶的结构与功能上有重要意义，常用以确定 酶的必需基团，用来探测酶的构象。
– 底物结合部位：指与底物特异结合的有 关部位，也叫特异性决定部位。
实验表明：

活性中心上有7种氨基酸的频率最高，分别是：
Ser,His,Cys,Tyr,Asp,Glu,Lys
同类酶活性中心一级结构的氨基酸顺序十分相似；

催化各类反应的酶，其活性中心的基团常有一定的特征；
如：蛋白酶---丝氨酸、组氨酸（胰凝乳蛋白酶、胰蛋白酶） 半胱氨酸（胃蛋白酶、木瓜蛋白酶） 脱氢酶---络氨酸（苹果酸脱氢酶等）
别构调节机制：
当调节物与酶分子中的别构中心结合后 诱导出或稳定住酶分子的某种构象，使酶 活性部位对底物的结合与催化受到影响， 从而调节酶的反应速度及代谢过程，此效 应称为酶的别构调节或别构效应。
反 馈 抑 制 的 类 型
小结（三）
• 竞争性抑制作用 • 反竞争性抑制 • 非竞争性抑制 • 混合型抑制
酶学基础
酶的分类：
1．氧化还原酶 2．转移酶 3．水解酶 4．裂合酶 5．异构酶 6．连接酶（合成酶）
核酸酶（催化核酸） Ribozyme
• 核酸酶是唯一的非蛋白酶。它是一类特殊
的RNA，能够催化RNA分子中的磷酸酯键的
水解及其逆反应。
酶的组成
单纯酶 酶 结合酶 （全酶）= 辅酶 辅因子 辅基 酶蛋白 + 辅因子
酰化剂 烃基化剂 含活泼双键的试剂 亲电试剂 氧化剂 还原剂
• 非专一性的不可逆抑 制作用
• 专一性不可逆抑制剂 的类型
Ks型专一性不可逆抑制剂
Kcat型不可逆抑制剂（自杀底物）
部分抑制：假如混合型抑制中ESI复合物也 能释放产物即为部分抑制。
3． 产物抑制
• 产物抑制：产物对酶反应的抑制作用在生 物体中较为常见，在细胞内，酶反应的产 物虽然不断被另外的酶作用，但S和P总是 同时存在的，因此，考虑产物对反应速度 的影响，可能具有一定的意义。
反馈调节(别构调节) 早已发现，许多物质 合成代谢途径的一连串 反应中，催化第一步反 应的酶或者是序列交叉 处的酶大多能被全部序 列的最终产物控制—— 反馈抑制。 催化第一部反应的酶 或分叉处的酶即属于别 构酶。
2. 反竞争性抑制举例
2．举例： • 单底物酶：如芳香基硫酸基的肼解 氰化物抑制芳香硫酸酯酶的作用 • 多底物：如双底物乒乓机制中，任何一个 底物的竞争性抑制剂也是另一底物的反竞 争性抑制剂。
三. 非竞争性抑制． 部分抑制 2． 底物抑制 3． 产物抑制
1． 部分抑制
结合基团 活性部位 必需基团 专一性
催化基团
维持酶的空间结构
催化性质
酶的作用机制
1． 酶的作用过程
2． 酶与底物的结合模型 3 ．酶的催化作用
1． 酶的作用过程
• 活性中心的本质 • 活性中心的特点 • 活性中心的组成
活性中心的本质
• 活性中心是酶分子 中与催化功能直接 有关并在三维结构 上相互靠近的少数 几个aa残基或其上 的某些基团按照特 定立体构象组成的 活性结构区域.（ 是与底物结合并催 化反应的场所）
（4）、[ES] 决定酶促 反应速度。
（3）影响酶的催化作用
a.广义的酸碱催化
b. 共价催化 c. 邻近效应及定向效应
d. 变形或张力 e. 酶的活性中心为疏水区域
a. 广义的酸碱催化
• 能供给质子的物质即为酸，能接受质子的 物质即为碱 • HA=A-+H HA为酸，A-为碱
酶分子中具有各种酸性或碱性氨基酸侧链，酸碱 催化是通过瞬时地向反应物提供质子或从反应 物中汲取质子，以稳定过渡态、加速反应
酶的催化作用
广义的酸碱催化 共价催化 邻近效应及定向效应 变形或张力 酶的活性中心为疏水区 域
小结（二）
酶 作 为 催 化 剂 的 显 著 特 点
• 催化能力