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第3章 酶 Enzyme 主讲教师：尹燕华
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酶的概念 目前将生物催化剂分为两类: 酶、核酶（脱氧核酶） 酶是一类对其特异底物具有高效催化作用的蛋白质。
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3.1 酶的分子结构与功能 酶的不同形式: 单体酶(monomeric enzyme)：仅具有三级结构的酶。
3.1 酶的分子结构与功能 酶的不同形式: 单体酶(monomeric enzyme)：仅具有三级结构的酶。 寡聚酶(oligomeric enzyme)：由多个相同或不同亚基以非共价键连接组成的酶。 多酶体系(multienzyme system)：由几种不同功能的酶彼此聚合形成的多酶复合物。 多功能酶(multifunctional enzyme)或串联酶(tandem enzyme)：一些多酶体系在进化过程中由于基因的融合，多种不同催化功能存在于一条多肽链中，这类酶称为多功能酶。
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3.1.1 酶的分子组成中常含有辅助因子 蛋白质部分：酶蛋白 (apoenzyme) 全酶 (holoenzyme) 小分子有机化合物
3.1.1 酶的分子组成中常含有辅助因子 单纯酶 (simple enzyme) 结合酶 (conjugated enzyme) 蛋白质部分：酶蛋白 (apoenzyme) 辅助因子 (cofactor) 金属离子 小分子有机化合物 全酶 (holoenzyme)
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全酶分子中各部分在催化反应中的作用: 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
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金属离子是最多见的辅助因子 金属酶(metalloenzyme) 金属离子与酶结合紧密，提取过程中不易丢失。
金属离子与酶结合紧密，提取过程中不易丢失。 金属激活酶(metal-activated enzyme) 金属离子为酶的活性所必需，但与酶的结合不甚紧密。
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金属离子的作用： 参与催化反应，传递电子； 在酶与底物间起桥梁作用； 稳定酶的构象； 中和阴离子，降低反应中的静电斥力等。
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小分子有机化合物是一些化学稳定的小分子物质，称为辅酶 (coenzyme)。
其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。 辅酶的种类不多，且分子结构中常含有维生素或维生素类物质。
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某些辅酶（辅基）在催化中的作用 转移的基团 小分子有机化合物（辅酶或辅基） 名 称 所含的维生素 氢原子（质子）
名 称 所含的维生素 氢原子（质子） NAD＋（尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸，辅酶I 尼克酰胺（维生素PP）之一 NADP＋（尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸，辅酶II FMN（黄素单核苷酸） 维生素B2（核黄素） FAD（黄素腺嘌呤二核苷酸） 醛基 TPP（焦磷酸硫胺素） 维生素B1（硫胺素） 酰基 辅酶A（CoA） 泛酸 硫辛酸 烷基 钴胺素辅酶类 维生素B12 二氧化碳 生物素 氨基 磷酸吡哆醛 吡哆醛（维生素B6之一） 甲基．甲烯基．甲炔基．甲酰基等一碳单位 四氢叶酸 叶酸
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辅酶中与酶蛋白共价结合的辅酶又称为辅基(prosthetic group)。
辅基和酶蛋白结合紧密，不能通过透析或超滤等方法将其除去，在反应中不能离开酶蛋白，如FAD、FMN、生物素等。
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3.1.2 酶的活性中心是酶分子中执行其催化功能的部位
3.1.2 酶的活性中心是酶分子中执行其催化功能的部位 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。
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酶的活性中心 (active center)
指必需基团在空间结构上彼此靠近，组成具有特定空间结构的区域，能与底物特异结合并将底物转化为产物。
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活性中心内的必需基团 活性中心外的必需基团 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 活性中心外的必需基团 位于活性中心以外，维持酶活性中心应有的空间构象和（或）作为调节剂的结合部位所必需。
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底 物 活性中心以外的必需基团 催化基团 活性中心 结合基团
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3.1.3 同工酶 定义 同工酶 (isoenzyme)是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。
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根据国际生化学会的建议，同工酶是由不同基因编码的多肽链，或由同一基因转录生成的不同mRNA所翻译的不同多肽链组成的蛋白质。
同工酶存在于同一种属或同一个体的不同组织或同一细胞的不同亚细胞结构中，它使不同的组织．器官和不同的亚细胞结构具有不同的代谢特征。这为同工酶用来诊断不同器官的疾病提供了理论依据。
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举例1 H M LDH1 (H4) LDH2 (H3M) LDH3 (H2M2) LDH4 (HM3) LDH5 (M4)
乳酸脱氢酶的同工酶
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3.2 酶的工作原理 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；
3.2 酶的工作原理 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。
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3.2.1 酶促反应的特点 1．酶促反应具有极高的效率 酶的催化效率通常比非催化反应高108～1020倍，比一般催化剂高107～1013倍。
3.2.1 酶促反应的特点 1．酶促反应具有极高的效率 酶的催化效率通常比非催化反应高108～1020倍，比一般催化剂高107～1013倍。 酶的催化不需要较高的反应温度。 酶比一般催化剂更有效地降低反应的活化能 (activation energy) 。
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一种酶仅作用于一种或一类化合物，或一定的化学键，催化一定的化学反应并生成一定的产物。酶的这种特性称为酶的特异性或专一性。
2．酶促反应具有高度的特异性 酶的特异性 (specificity) 一种酶仅作用于一种或一类化合物，或一定的化学键，催化一定的化学反应并生成一定的产物。酶的这种特性称为酶的特异性或专一性。
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根据酶对其底物结构选择的严格程度不同，酶的特异性可大致分为以下3种类型：
根据酶对其底物结构选择的严格程度不同，酶的特异性可大致分为以下3种类型： 绝对特异性(absolute specificity)：只能作用于特定结构的底物，进行一种专一的反应，生成一种特定结构的产物 。 相对特异性(relative specificity)：作用于一类化合物或一种化学键。 立体结构特异性(stereospecificity)：作用于立体异构体中的一种。
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3．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。
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3.2.2 酶通过促进底物形成过渡态而提高反应速率 1．酶比一般催化剂更有效地降低反应活化能
3.2.2 酶通过促进底物形成过渡态而提高反应速率 1．酶比一般催化剂更有效地降低反应活化能 酶和一般催化剂一样，加速反应的作用都是通过降低反应的活化能 (activation energy) 实现的。 活化能：底物分子从初态转变到活化态所需的能量。
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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
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2．酶-底物复合物的形成有利于底物转变成过渡态
酶底物复合物 E + S E + P ES (过渡态)
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3．酶的催化机制呈多元催化作用 一般酸-碱催化作用(general acid-base catalysis)
共价催化作用(covalent catalysis) 亲核催化作用(nucleophilic catalysis)
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3.3 酶促反应动力学 酶促反应动力学：研究各种因素对酶促反应速率的影响，并加以定量的阐述。
3.3 酶促反应动力学 酶促反应动力学：研究各种因素对酶促反应速率的影响，并加以定量的阐述。 影响因素包括：酶浓度、底物浓度、pH、温度、抑制剂、激活剂等。 ※ 研究一种因素的影响时，其余各因素均恒定。
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3.3.1 底物浓度对反应速率影响的作图呈矩形双曲线
3.3.1 底物浓度对反应速率影响的作图呈矩形双曲线 在其他因素不变的情况下，底物浓度对反应速率的影响呈矩形双曲线关系。 [S] V
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研究前提： 单底物．单产物反应； 酶促反应速率一般在规定的反应条件下，用单位时间内底物的消耗量和产物的生成量来表示；
反应速率取其初速率，即底物的消耗量很小（一般在5﹪以内）时的反应速率 底物浓度远远大于酶浓度。
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E + S ES E + P 1．米－曼氏方程式揭示单底物反应的动力学特性 k1 k3 k2
解释酶促反应中底物浓度和反应速率关系的最合理学说是中间产物学说： E + S k1 k2 k3 ES E + P 中间产物
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1913年Michaelis和Menten提出反应速率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 (Michaelis equation)。
Ｖ Vmax[S] Km + [S] ＝ ── [S]：底物浓度 V：不同[S]时的反应速率 Vmax：最大反应速率(maximum velocity) Ｋm：米氏常数(Michaelis constant)
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2．Km与Vm是有意义的酶促反应动力学参数
Km与Vmax的意义
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V Vmax[S] Vmax Vmax = 2 Km + [S] Vmax/2 Km = [S] Km [S] Km值的推导
当反应速率为最大反应速率一半时： Vmax V [S] Km Vmax/2 Km = [S] 2 = Km + [S] Vmax Vmax[S] Km值等于酶促反应速率为最大反应速率一半时的底物浓度，单位是mol/L。
![V Vmax[S] Vmax Vmax = 2 Km + [S] Vmax/2 Km = [S] Km [S] Km值的推导](http://slidesplayer.com/slide/16333808/95/images/33/V+Vmax%5BS%5D+Vmax+Vmax+%3D+2+Km+%2B+%5BS%5D+Vmax%2F2+Km+%3D+%5BS%5D+Km+%5BS%5D+Km%E5%80%BC%E7%9A%84%E6%8E%A8%E5%AF%BC.jpg "当反应速率为最大反应速率一半时： Vmax. V. [S] Km. Vmax/2 Km = [S] 2. = Km + [S] Vmax. Vmax[S] Km值等于酶促反应速率为最大反应速率一半时的底物浓度，单位是mol/L。")
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Km是酶的特征性常数之一，只与酶的结构．底物和反应环境（如，温度．pH．离子强度）有关，与酶的浓度无关。
Km与Vmax的意义 Km值 定义：Km等于酶促反应速率为最大反应速率一半时的底物浓度。 意义： Km是酶的特征性常数之一，只与酶的结构．底物和反应环境（如，温度．pH．离子强度）有关，与酶的浓度无关。 Km可近似表示酶对底物的亲和力； 同一酶对于不同底物有不同的Km值。
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Vmax 定义：Vm是酶完全被底物饱和时的反应速率，与酶浓度成正比。 意义：Vmax=k3 [E] 如果酶的总浓度已知，可从Vmax计算酶的转换数(turnover number)，即动力学常数k3。
![Vmax 定义：Vm是酶完全被底物饱和时的反应速率，与酶浓度成正比。 意义：Vmax=k3 [E] 如果酶的总浓度已知，可从Vmax计算酶的转换数(turnover number)，即动力学常数k3。](http://slidesplayer.com/slide/16333808/95/images/35/Vmax+%E5%AE%9A%E4%B9%89%EF%BC%9AVm%E6%98%AF%E9%85%B6%E5%AE%8C%E5%85%A8%E8%A2%AB%E5%BA%95%E7%89%A9%E9%A5%B1%E5%92%8C%E6%97%B6%E7%9A%84%E5%8F%8D%E5%BA%94%E9%80%9F%E7%8E%87%EF%BC%8C%E4%B8%8E%E9%85%B6%E6%B5%93%E5%BA%A6%E6%88%90%E6%AD%A3%E6%AF%94%E3%80%82+%E6%84%8F%E4%B9%89%EF%BC%9AVmax%3Dk3+%5BE%5D+%E5%A6%82%E6%9E%9C%E9%85%B6%E7%9A%84%E6%80%BB%E6%B5%93%E5%BA%A6%E5%B7%B2%E7%9F%A5%EF%BC%8C%E5%8F%AF%E4%BB%8EVmax%E8%AE%A1%E7%AE%97%E9%85%B6%E7%9A%84%E8%BD%AC%E6%8D%A2%E6%95%B0%28turnover+number%29%EF%BC%8C%E5%8D%B3%E5%8A%A8%E5%8A%9B%E5%AD%A6%E5%B8%B8%E6%95%B0k3%E3%80%82.jpg "Vmax 定义：Vm是酶完全被底物饱和时的反应速率，与酶浓度成正比。 意义：Vmax=k3 [E] 如果酶的总浓度已知，可从Vmax计算酶的转换数(turnover number)，即动力学常数k3。")
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Vmax[S] Km+[S] V = （林－贝氏方程） + 1/V= Km Vmax 1/Vmax 1/[S]
3．Ｋm值与Ｖmax值可以通过作图法求取 1）双倒数作图法(double reciprocal plot)，又称为 林-贝氏(Lineweaver- Burk)作图法 Vmax[S] Km+[S] V = （林－贝氏方程） + 1/V= Km Vmax 1/Vmax 1/[S] 两边同取倒数 -1/Km 1/Vmax 1/[S] 1/V
![Vmax[S] Km+[S] V = （林－贝氏方程） + 1/V= Km Vmax 1/Vmax 1/[S]](http://slidesplayer.com/slide/16333808/95/images/36/Vmax%5BS%5D+Km%2B%5BS%5D+V+%3D+%EF%BC%88%E6%9E%97%EF%BC%8D%E8%B4%9D%E6%B0%8F%E6%96%B9%E7%A8%8B%EF%BC%89+%2B+1%2FV%3D+Km+Vmax+1%2FVmax+1%2F%5BS%5D.jpg "3．Ｋm值与Ｖmax值可以通过作图法求取. 1）双倒数作图法(double reciprocal plot)，又称为 林-贝氏(Lineweaver- Burk)作图法. Vmax[S] Km+[S] V = （林－贝氏方程） + 1/V= Km. Vmax 1/Vmax 1/[S] 两边同取倒数. -1/Km. 1/Vmax 1/[S] 1/V.")
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[S]/V=Km/Vmax + [S]/Vmax
2）Hanes作图法 在林－贝氏方程基础上，两边同乘[S] [S] [S]/V -Km Km/Vm 1/Vmax [S]/V=Km/Vmax + [S]/Vmax
![[S]/V=Km/Vmax + [S]/Vmax](http://slidesplayer.com/slide/16333808/95/images/37/%5BS%5D%2FV%3DKm%2FVmax+%2B+%5BS%5D%2FVmax.jpg "2）Hanes作图法. 在林－贝氏方程基础上，两边同乘[S] [S] [S]/V -Km Km/Vm 1/Vmax [S]/V=Km/Vmax + [S]/Vmax")
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当[S]>>[E]时，Vmax = k3 [E]
3.3.2 底物足够时酶浓度对反应速率的影响呈直线关系 0 V [E] 当[S]＞＞[E]，酶可被底物饱和的情况下，反应速率与酶浓度成正比。 关系式为：V = k3 [E] 当[S]>>[E]时，Vmax = k3 [E] 酶浓度对反应速率的影响
![当[S]>>[E]时，Vmax = k3 [E]](http://slidesplayer.com/slide/16333808/95/images/38/%E5%BD%93%5BS%5D%3E%3E%5BE%5D%E6%97%B6%EF%BC%8CVmax+%3D+k3+%5BE%5D.jpg "3.3.2 底物足够时酶浓度对反应速率的影响呈直线关系. 0 V. [E] 当[S]＞＞[E]，酶可被底物饱和的情况下，反应速率与酶浓度成正比。 关系式为：V = k3 [E] 当[S]>>[E]时，Vmax = k3 [E] 酶浓度对反应速率的影响.")
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3.3.3 温度对反应速率的影响具有双重性 温度对酶促反应速率具有双重影响。
3.3.3 温度对反应速率的影响具有双重性 温度对酶促反应速率具有双重影响。 酶促反应速率最快时反应体系的温度称为酶促反应的最适温度(optimum temperature)。 酶的最适温度不是酶的特征性常数，它与反应进行的时间有关。 酶的活性虽然随温度的下降而降低，但低温一般不使酶破坏。温度回升后，酶又恢复其活性。 温度对淀粉酶活性的影响
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3.3.4 pH通过改变酶和底物分子解离状态影响反应速率
酶催化活性最高时反应体系的pH称为酶促反应的最适pH (optimum pH)。 最适pH不是酶的特征性常数，它受底物浓度．缓冲液种类与浓度．以及酶纯度等因素的影响。 pH对某些酶活性的影响
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3.3.5 抑制剂可逆地或不可逆地降低酶促反应速率 酶的抑制剂(inhibitor)
3.3.5 抑制剂可逆地或不可逆地降低酶促反应速率 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。 酶的抑制区别于酶的变性： 抑制剂对酶有一定选择性 引起变性的因素对酶没有选择性
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抑制作用的类型 根据抑制剂和酶结合的紧密程度不同，酶的抑制作用分为： 不可逆性抑制 (irreversible inhibition)
根据抑制剂和酶结合的紧密程度不同，酶的抑制作用分为： 不可逆性抑制 (irreversible inhibition) 可逆性抑制 (reversible inhibition) 竞争性抑制 (competitive inhibition) 非竞争性抑制 (non-competitive inhibition) 反竞争性抑制 (uncompetitive inhibition)
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1．不可逆性抑制剂主要与酶共价结合 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
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)
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有机磷化合物 羟基酶 失活的酶 酸 路易士气 巯基酶 失活的酶 酸 失活的酶 BAL 巯基酶 BAL与砷剂结合物
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2．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
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1）竞争性抑制作用的抑制剂与底物竞争结合酶的活性中心
1）竞争性抑制作用的抑制剂与底物竞争结合酶的活性中心 定义 有些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。这种抑制作用称为竞争性抑制作用。
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+ I EI E + S E + P ES S 反应模式 + E S I ES EI P
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1/V 无抑制剂 1/[S] 特点 抑制剂↑ I与S结构类似，竞争酶的活性中心； 抑制程度取决于抑制剂与酶的相对亲和力及底物浓度；
抑制程度取决于抑制剂与酶的相对亲和力及底物浓度； 抑制剂↑ 无抑制剂 1/V 1/[S] 动力学特点：Vmax不变，表观Km增大。
![1/V 无抑制剂 1/[S] 特点 抑制剂↑ I与S结构类似，竞争酶的活性中心； 抑制程度取决于抑制剂与酶的相对亲和力及底物浓度；](http://slidesplayer.com/slide/16333808/95/images/48/1%2FV+%E6%97%A0%E6%8A%91%E5%88%B6%E5%89%82+1%2F%5BS%5D+%E7%89%B9%E7%82%B9+%E6%8A%91%E5%88%B6%E5%89%82%E2%86%91+I%E4%B8%8ES%E7%BB%93%E6%9E%84%E7%B1%BB%E4%BC%BC%EF%BC%8C%E7%AB%9E%E4%BA%89%E9%85%B6%E7%9A%84%E6%B4%BB%E6%80%A7%E4%B8%AD%E5%BF%83%EF%BC%9B+%E6%8A%91%E5%88%B6%E7%A8%8B%E5%BA%A6%E5%8F%96%E5%86%B3%E4%BA%8E%E6%8A%91%E5%88%B6%E5%89%82%E4%B8%8E%E9%85%B6%E7%9A%84%E7%9B%B8%E5%AF%B9%E4%BA%B2%E5%92%8C%E5%8A%9B%E5%8F%8A%E5%BA%95%E7%89%A9%E6%B5%93%E5%BA%A6%EF%BC%9B.jpg "抑制程度取决于抑制剂与酶的相对亲和力及底物浓度； 抑制剂↑ 无抑制剂. 1/V 1/[S] 动力学特点：Vmax不变，表观Km增大。")
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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 FAD FADH2 延胡索酸
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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
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2）非竞争性抑制作用的抑制剂不改变酶对底物的亲和力
2）非竞争性抑制作用的抑制剂不改变酶对底物的亲和力 定义 有些抑制剂与酶活性中心外的必需基团相结合，不影响酶与底物的结合，酶和底物的结合也不影响酶与抑制剂的结合。底物和抑制剂之间无竞争关系。但酶-底物-抑制剂复合物(ESI)不能进一步释放出产物。这种抑制作用称作非竞争性抑制作用。
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E+S ES E+P + I EI+S EIS 反应模式 + S － S + ESI EI E ES P
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1 / V 1/[S] 特点 抑制剂↑ 无抑制剂 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； 抑制剂↑ 1 / V 1/[S] 无抑制剂 抑制程度取决于抑制剂的浓度； 动力学特点：Vmax降低，表观Km不变。
![1 / V 1/[S] 特点 抑制剂↑ 无抑制剂 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；](http://slidesplayer.com/slide/16333808/95/images/53/1+%2F+V+1%2F%5BS%5D+%E7%89%B9%E7%82%B9+%E6%8A%91%E5%88%B6%E5%89%82%E2%86%91+%E6%97%A0%E6%8A%91%E5%88%B6%E5%89%82+%E6%8A%91%E5%88%B6%E5%89%82%E4%B8%8E%E9%85%B6%E6%B4%BB%E6%80%A7%E4%B8%AD%E5%BF%83%E5%A4%96%E7%9A%84%E5%BF%85%E9%9C%80%E5%9F%BA%E5%9B%A2%E7%BB%93%E5%90%88%EF%BC%8C%E5%BA%95%E7%89%A9%E4%B8%8E%E6%8A%91%E5%88%B6%E5%89%82%E4%B9%8B%E9%97%B4%E6%97%A0%E7%AB%9E%E4%BA%89%E5%85%B3%E7%B3%BB%EF%BC%9B.jpg "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； 抑制剂↑ 1 / V 1/[S] 无抑制剂 抑制程度取决于抑制剂的浓度； 动力学特点：Vmax降低，表观Km不变。")
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3）反竞争性抑制作用的抑制剂仅与酶-底物复合物结合
3）反竞争性抑制作用的抑制剂仅与酶-底物复合物结合 定义 抑制剂仅与酶和底物形成的中间产物(ES)结合，使中间产物ES的量下降。这样，既减少从中间产物转化为产物的量，也同时减少从中间产物解离出游离酶和底物的量。这种抑制作用称为反竞争性抑制作用。
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反应模式 E+S E+P ES + I ESI + E S ES ESI P
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• 1/V 1/[S] 特点： 抑制剂↑ 无抑制剂 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；
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； 抑制剂↑ 1/V 1/[S] 无抑制剂 动力学特点：Vmax降低，表观Km降低。
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各种可逆性抑制作用的比较 动力学参数 表观 Km K 增大 不变 减小 最大速度 V 降低 林 - 贝氏作图 斜率 / 纵轴截距 1/V
各种可逆性抑制作用的比较 动力学参数 表观 Km K m 增大 不变 减小 最大速度 V max 降低 林 - 贝氏作图 斜率 / 纵轴截距 1/V 横轴截距 1/K 与 I 结合的组分 E ． ES 作用特征 无抑制剂 竞争性抑制 非竞争性抑制 反竞争性抑制
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3.3.6 激活剂可加快酶促反应速率 定义 使酶由无活性变为有活性或使酶活性增加的物质称为激活剂(activator)。 种类
3.3.6 激活剂可加快酶促反应速率 定义 使酶由无活性变为有活性或使酶活性增加的物质称为激活剂(activator)。 种类 必需激活剂 (essential activator) 非必需激活剂 (non-essential activator)
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3.4 酶的调节 调节对象：关键酶 调节方式 酶活性的调节（快速调节） 酶含量的调节（缓慢调节）
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3.4.1 调节酶实现对酶促反应速率的快速调节 变构激活剂 变构抑制剂 1．变构酶通过变构调节酶的活性
3.4.1 调节酶实现对酶促反应速率的快速调节 1．变构酶通过变构调节酶的活性 变构调节 (allosteric regulation) 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。 变构酶 (allosteric enzyme) 变构部位 (allosteric site) 变构激活剂 变构抑制剂 变构效应剂 (allosteric effector)
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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 酶的变构调节是体内代谢途径的重要快速调节方式之一。
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2．酶的化学修饰调节是通过某些化学基团与酶的共价结合与分离实现的
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。
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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
酶的化学修饰是体内快速调节的另一种重要方式。
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ATP ADP 蛋白激酶 Thr Ser Tyr -O-PO32- 酶蛋白 -OH Thr Ser Tyr 酶蛋白 H2O Pi
磷蛋白磷酸酶 酶的磷酸化与脱磷酸化
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3．酶原的激活使无活性的酶原转变成有催化活性的酶
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。 酶原的激活 在一定条件下，酶原向有活性酶转化的过程。
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一个或几个特定的肽键断裂，水解掉一个或几个短肽
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
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甘 异 赖 缬 天 组 丝 甘 异 缬 组 丝 赖 缬 天 胰蛋白酶原的激活过程
肠激酶 胰蛋白酶 甘 异 赖 缬 天 组 丝 S 46 183 活性中心 甘 异 缬 组 丝 S 赖 缬 天 胰蛋白酶原的激活过程
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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，并使酶在特定的部位和环境中发挥作用，保证体内代谢正常进行。
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。
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3.4.2 酶含量的调节包括对酶合成与分解速率的调节
3.4.2 酶含量的调节包括对酶合成与分解速率的调节 1．酶蛋白合成可被诱导或阻遏 诱导作用(induction) 阻遏作用(repression)
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2．酶降解的调控与一般蛋白质降解途径相同 溶酶体蛋白酶降解途径（不依赖ATP的降解途径）
2．酶降解的调控与一般蛋白质降解途径相同 溶酶体蛋白酶降解途径（不依赖ATP的降解途径） 非溶酶体蛋白酶降解途径（又称依赖ATP和泛素的降解途径）
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3.5 酶的命名与分类 3.5.1 酶可根据其催化的反应类型予以分类 根据酶反应的类型，酶可分为六大类，其排序如下:
3.5 酶的命名与分类 3.5.1 酶可根据其催化的反应类型予以分类 根据酶反应的类型，酶可分为六大类，其排序如下: 氧化还原酶类 (oxidoreductases) 转移酶类 (transferases ) 水解酶类 (hydrolases) 裂解酶类 (lyases) 异构酶类 (isomerases) 合成酶类 (synthetases, ligases)
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3.5.2 每一种酶均有其系统名称和推荐名称 系统名称 (systematic name) 推荐名称 (recommended name)
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一些酶的分类与命名 酶的分类 催化的化学反应举例 系统名称 EC编号 推荐名称 氧化还原 酶类 乙醛 + NADH + H+
乙醇脱氢酶 转移酶类 草酰乙酸 +L-谷氨酸 L-天冬氨酸：-酮戊二酸 氨基转移酶 EC 天冬氨酸转氨酶 水解酶类 D-葡萄糖 + H3PO4 D-葡糖-6-磷酸水解酶 EC 葡糖6-磷酸酶 裂解酶类 磷酸二羟丙酮 + 醛 酮糖-1-磷酸裂解酶 EC 醛缩酶 异构酶类 D-果糖-6-磷酸 D-葡糖-6-磷酸 酮-醇异构酶 EC 磷酸果糖异构酶 连接酶类 L-谷氨酰胺 + ADP + 磷酸 L-谷氨酸：氨连接酶 EC 谷氨酰胺合成酶
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3.6 酶与医学的关系 酶的测定有助于对许多疾病的诊断 1．酶活性测定和酶活性单位是定量酶的基础
3.6 酶与医学的关系 酶的测定有助于对许多疾病的诊断 1．酶活性测定和酶活性单位是定量酶的基础 酶的活性是指酶催化化学反应的能力，其衡量的标准是酶促反应速率。 酶促反应速率可在适宜的反应条件下，用单位时间内底物的消耗或产物的生成量来表示。 酶的活性单位是衡量酶活力大小的尺度，它反映在规定条件下，酶促反应在单位时间（s、min或h）内生成一定量（mg、μg、μmol等）的产物或消耗一定数量的底物所需的酶量。
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国际单位(IU) 催量单位(katal) 在特定的条件下，每分钟催化1μmol底物转化为产物所需的酶量为一个国际单位。
１催量(kat)是指在特定条件下，每秒钟使１mol底物转化为产物所需的酶量。 kat与IU的换算： 1 IU=16.67×10-9 kat
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2．血清酶对某些疾病的诊断具有更重要的价值
2．血清酶对某些疾病的诊断具有更重要的价值 血清酶 酶水平的改变 病毒性肝炎 胆管阻塞 肌营养不良 急性心肌梗死 急性胰腺炎 肿瘤转移到 其他 肝 骨 胆碱酯酶 或 有机磷化合物中毒 丙氨酸转氨酶 或 或 天冬氨酸转氨酶 碱性磷酸酶 骨疾病，骨折 酸性磷酸酶 或 前列腺癌 乳酸脱氢酶 巨幼红细胞性贫血 肌酸激酶 脂酶 小肠穿孔小肠穿孔 淀粉酶 -谷氨酰转移酶
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