酶促反应的机制

（三）酶作为工具用于科学研 究和生产
工具酶 酶标及测定，酶联免疫测定 ELISA 固定化酶
抗体酶
名词解释：
1，脂质体
2，内在蛋白（整合蛋白） 3，外周蛋白（外在蛋白） 4，脂锚定蛋白 5，米氏常数 6，竞争性抑制作用 7，非竞争性抑制作用 8，反竞争性抑制作用
论述题： 1，简述膜的流动镶嵌学说 2，简述膜蛋白的分类 3，试推导米氏方程并简述Km及Vmax的意义 4，当S=0.5Km; S=4Km; S=9Km; S=9.9Km时， 计算反应速度分别达到Vmax的百分之几？ 5，以双倒数做图法画出竞争性、非竞争性 和反竞争性抑制作用的特征曲线，并说 明各曲线中Km及Vmax的变化。
纵轴截 横轴截 距 距 1/ -1/Km Vmax Km/ -Km Vmax Vmax Vmax /Km
Vmax ～Km
v/[S]
v
[S]
二、酶浓度对反应速度的影响
随着酶浓度的增 加，反应速度成 正比变化。
三、温度对酶促反应的影响
四、pH 对酶促反应的影响
五、抑制剂对反应速度的影响
抑制剂：凡是能使酶的催化活性 下降而不引起酶蛋白变性的物质。 可逆性抑制 不可逆性抑制
第三章 酶
酶是生物催化剂 蛋白酶 酶
核酶：RNA核酶，DNA核酶
第一节 酶的分子结构与功能
酶是蛋白质，同样具有一、二、三 甚至四级结构。 单体酶：仅具有三级结构 寡聚酶：多个相同或者不同的亚基 多酶体系：有几种不同的酶聚合 多功能酶：多种不同催化功能在一 条多肽链上。
一、酶的分子组成
单纯酶：仅由多肽链构成 酶蛋白 结合酶 辅酶 辅助因子 （全酶） 金属离子 辅基 或小分子有机物
Km + [S]
当反应速度达到最大反应速度的一半 时： Km = [S]
米氏方程的推导
V0 = kcat [ES]. (2) [ES] = [E]total . （最大反应速度应该是 所有酶均与底物结合时的速度） Vmax = kcat [E]total . (3)
正反应速度为： Vf = k1 [E] · [S] 逆反应速度为： Vr= k-1 [ES] 在反应达到平衡时，正反应速度等 与逆反应速度： k1 [E] · = k-1 [ES] [S]
（一）不可逆性抑制
不可逆性抑制：抑制剂通常与酶 的活性中心上的必需基团以共价 键结合，使酶失活。 不能用透析，超滤等方法除去。
农药可使酶失活解磷定可以解毒
（二）可逆性抑制
可逆性抑制：抑制剂通常与酶 通过非共价键结合，使酶失活。 能用透析，超滤等方法除去。 竞争性抑制作用 非竞争性抑制作用 反竞争性抑制作用
1，竞争性抑制作用
竞争酶的活性中心
竞争性抑制的反应式
PABA
FH2
磺胺类药物竞争性抑制酶的活性
竞争性抑制作用
竞争性抑制的 动力学关系
竞争性抑制的双倒数作图法
竞争性抑制的 Hanes-Woolf 作图法
竞争性抑制剂存在时，Vmax 不变， Km 值增大
Dixon 作图
2，非竞争性抑制作用
二、酶的活性中心
必需基团：酶分子氨基酸侧链上一 些与酶活性密切相关的化学基团。 酶的活性中心：酶分子一些一级结 构上可能相差很远的必需基团，在 空间上互相靠近，组成具有特定空 间结构的区域，能与底物特异性结 合，并将底物催化成产物。
必需基团有两类： 结合基团：结合底物和辅酶 催化基团：影响底物的稳定性 酶的活性中心是酶分子中具有三 级结构的区域，如裂缝或凹陷， 可由疏水性氨基酸的基团组成疏 水口袋。
经整理： ∴ [ES] =
k1 · total · [E] [S] k1 · + k-1+ kcat [S] [E] total · [S] k-1+ kcat + [S] k1 k-1+ kcat k1
=
设：Km =
则： v = kcat · [ES] =
kcat · total · [E] [S]
酶原的激活：体内的酶以无活性 的酶原形式存在，在一定条件下， 水解几个肽键，使酶分子的构象 发生改变，表现出活性。 酶原的激活实际上是酶的活性中心 形成和暴露的过程。
变构酶：
催化亚基 调节亚基
变构激活剂 变构抑制剂
单底物酶与
异构酶的反
应速度曲线
肌红蛋白和血红蛋白的结构
酶的共价修饰调节：可逆性的共 价结合某些化学基团，从而改变 酶的活性。 磷酸化 脱磷酸化
二、酶含量的调节
（一）酶蛋白合成的调节 诱导 阻遏 （二）酶蛋白降解的调节
三、同工酶
同工酶：是指催化的化学反应相 同，但酶蛋白的分子结构，理化 性质或免疫学性质不同的一组酶 如：乳酸脱氢酶
第六节 酶与医学的关系
一、酶与疾病的关系 二、酶与疾病的诊断 三、酶与疾病的治疗
二、酶在医学上的应用
（一）酶作为试剂用于临床检验 （二）酶作为药物用于临床治疗
双倒数作图法
双倒数作图法
0
1/[S]
Hanes-Woolf 作图法
0
[S]
Eadie-Hofstee作图法 （v对v/[S]作图法）
Vmax对Km作图法
表2－1 四种作图法特征比较 作图方 式 1/v～ 1/[S] [S]/v～ [S] v～v/[S]
斜率
Km/ Vmax 1/ Vmax -Km
竞争酶的活性中心以外的必须基团
非竞争性抑制的反应式
非竞争性抑制的双倒数作图法
非竞争性抑制的 Hanes-Woolf 作图法
非竞争性抑制剂存在时，Vmax 降低， Km 值不变。
3，反竞争性抑制作用
反竞争性抑制的反应式
反竞争性抑制的双倒数作图法
反竞争性抑制 剂存在时，Vmax 降低，Km 亦 降低。
各种可逆性抑制作用的比较
结合部位
无竞争剂
Km
Km
Vmax
Vmax
竞争性抑制
非竞争性抑制
E
E , ES
增大Baidu Nhomakorabea
不变
不变
减小
反竞争性抑制
ES
减小
减小
六、激活剂对反应速度的影响
激活剂：使酶从无活性变为有 活性或使酶的活性增加的物质。 必需激活剂 非必需激活剂
第四节、酶的调节
一、酶活性的调节 酶原的激活 变构酶 酶的共价修饰调节
酶蛋白决定反应的特异性 辅助因子决定反应的种类与性质 金属离子是最多见的辅助因子。
小分子有机化合物是一些化学稳
定的小分子物质，主要作用是参
与酶的催化过程，在反应中传递
电子，质子或一些基团。
酶蛋白与辅助因子结合形成的复 合物成为全酶。 金属酶：结合紧密 金属激活酶：不甚紧密 辅酶：结合松散，可透析超滤去出 接受基团或质子后离开酶蛋白。 辅基：结合紧密，不可透析超滤去 出，不离开酶蛋白。
第二节 酶促反应的特点和机制
酶在化学反应前后质与量均未改 变，只能加速可逆反应的进程， 而不能改变反应的平衡点。
一、酶促反应的特点
（一）酶促反应具有极高的效率 降低活化能 （二）酶促反应具有高度的特异性 绝对专一性 相对专一性 立体异构专一性 （三）酶促反应的可调节性
二、酶促反应的机制
（一）酶与底物复合物的形成与 诱导契合假说 （二）酶促反应的机制 邻近效应与定向排列 多元催化 表面效应
诱导契合假说
第二节 酶促反应动力学
酶促反应动力学是研究梅促反应速 度及其影响因素的。 因素包括：酶浓度，底物浓度， pH，温度，抑制剂和激动剂等。
一、底物浓度对反应速度的影响
米氏方程的修正
[ES] 的生成速度 = k1 [E] · [S] = k1 ([E] total -[ES]) · [S] [ES] 的分解速度 = k-1 [ES] + kcat · [ES] k1 ([E] total-[ES]) · [S]=k-1[ES]+ kcat · [ES]
peptide substrate Essential groups of enzyme out of active site active site Catalytic group Binding group Essential groups of enzyme in active site
溶菌酶的活性中心
∵ Vmax = kcat · total [E] ∴v= Vmax · [S] Ks + [S] 当 [S] >> Ks 时， v ≈ Vmax 当 [S] << Ks 时， v ≈
Vmax · [S] Ks
与 [S] 成正比
Km 和Vmax 的意义
Km 1，反应速度达到最大反应速度一 半是的底物浓度 2，表示酶和底物的亲和程度 3，km是酶的特征常数之一 Vmax 是酶完全被底物饱和时的反 应速度
自由酶浓度等于总酶浓度减去结合酶 k1 ([E] total -[ES]) · = k-1 [ES] [S] ([E] total -[ES]) · [S]
[ES]
∴ [ES] =
=
k-1
k1
= Ks
[E] total · [S]
Ks + [S] kcat · total · [E] [S] v = kcat · [ES] = Ks + [S]