酶与生物催化剂培训课件

酶与生物催化与生物催化剂22本章主要内容本章主要内容1.酶的概述酶的概述GeneralofEnzymes2.酶的分子结构（酶的分子结构（）MolecularStructureofEnzymes3.酶促反应动力学（酶促反应动力学（）KineticsofEnzyme-CatalyzedReaction4.酶与医学的关系酶与医学的关系EnzymesandMedicine酶与生物催化剂酶与生物催化剂33酶的概念酶的概念酶（酶（enzyme）是由活细胞产生，对其底物具有）是由活细胞产生，对其底物具有高效催化作用和高度专一性的一类生物催化剂。高效催化作用和高度专一性的一类生物催化剂。酶的化学本质酶的化学本质：第一节第一节 酶的概述酶的概述绝大多数酶是蛋白质；绝大多数酶是蛋白质；少数是少数是RNA或或DNA，如核酶和脱氧核酶。，如核酶和脱氧核酶。(WiththeexceptionofasmallgroupofcatalyticRNAmolecules,allenzymesareproteins)酶与生物催化剂酶与生物催化剂4419世纪中叶，法国科学家世纪中叶，法国科学家巴斯德（巴斯德（Louis Pasteur）研究蔗糖转化为酒精的研究蔗糖转化为酒精的发酵过程，提出发酵是由发酵过程，提出发酵是由一种活力物质一种活力物质酵素（酵素（ferment）催化的结果，并认为酵素催化的结果，并认为酵素只存在于生命体中，细胞只存在于生命体中，细胞破裂就会失去发酵作用。破裂就会失去发酵作用。LouisPasteur酶的研究简史酶的研究简史酶与生物催化剂酶与生物催化剂55布布赫赫纳纳（EdwardBchner），德德国国生生物物学学家家，1897年年发发表表无无细细胞胞的的发发酵酵论论文文，发发现现用用不不含含酵酵母母细细胞胞的的提提取取液液亦亦可可催催化化糖糖发发酵酵产产生生酒酒精精和和CO2，证证明明发发酵酵作作用用与与细细胞胞的的完完整整性性及及生生命命力力无无关关，结结束束了了长长达达半半个个世世纪纪的的有有关关发发酵酵本本质质的的生生命命力力论论和和机机械械论论的的争争论论。由由于于其其在在微微生生物物学学和和现现代代酶酶化化学学方方面面做做出出的的重重大大贡贡献献，他被授予他被授予1907年诺贝尔化学奖。年诺贝尔化学奖。无细胞发酵的发现无细胞发酵的发现酶与生物催化剂酶与生物催化剂66酶是蛋白质的证明酶是蛋白质的证明萨萨姆姆纳纳（J.Sumner），美美国国生生物物化化学学家家，1926年年首首次次从从刀刀豆豆中中得得到到尿尿素素酶酶结结晶晶，并并证证明明尿尿素素酶酶的的化化学学本本质质是蛋白质，进而提出酶可能都是蛋白质。是蛋白质，进而提出酶可能都是蛋白质。诺诺思思罗罗普普（J.H.Northrop），美美国国生生物物化化学学家家，在在19301938年年间间先先后后将将胃胃蛋蛋白白酶酶、胰胰蛋蛋白白酶酶、糜糜蛋蛋白白酶酶等等结结晶晶出出来来，并并发发现现它它们们是是蛋蛋白白质质，从从而而结结束束了了有有关关酶酶的化学本质的争论。的化学本质的争论。斯斯坦坦利利（W.M.Stanley），美美国国生生物物化化学学家家，主主要要研研究病毒及病毒蛋白酶。究病毒及病毒蛋白酶。由于他们对酶学研究的突出贡献而共同由于他们对酶学研究的突出贡献而共同获得获得1946年的诺贝尔化学奖。年的诺贝尔化学奖。酶与生物催化剂酶与生物催化剂7 T.Cech等首先发现四膜等首先发现四膜虫虫rRNA前体具有自我剪前体具有自我剪接作用接作用(1982)核酶核酶(ribozyme)的发现的发现S.Altman发现发现RNaseP中中的的RNA可催化可催化tRNA的加的加工工(1983)1989年诺贝尔化学奖年诺贝尔化学奖酶与生物催化剂酶与生物催化剂8酶的不同形式酶的不同形式单体酶单体酶(monomeric enzyme)：仅由单一肽链组成的具有仅由单一肽链组成的具有完全催化活性的酶。完全催化活性的酶。寡聚酶寡聚酶(oligomeric enzyme)：由多个相同或不同亚基以由多个相同或不同亚基以非共价键连接组成的酶。非共价键连接组成的酶。多酶体系多酶体系(multienzyme system)：由几种不同功能的酶由几种不同功能的酶彼此聚合形成的多酶复合物。彼此聚合形成的多酶复合物。多功能酶多功能酶(multifunctional enzyme)或串联酶或串联酶(tandem enzyme)：一些多酶体系在进化过程中由于基因的融合，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。功能酶。第二节第二节 酶的分子结构酶的分子结构酶与生物催化剂酶与生物催化剂99一、酶的分子组成一、酶的分子组成（一）单纯酶（一）单纯酶 simple enzyme 仅含氨基酸组分仅含氨基酸组分 蛋白酶、核糖核酸酶、脂肪酶、淀粉酶蛋白酶、核糖核酸酶、脂肪酶、淀粉酶（二）结合酶（全酶）（二）结合酶（全酶）conjugated enzyme(holoenzyme)酶蛋白酶蛋白 apoenzyme 辅助因子辅助因子 cofactor 酶与生物催化剂酶与生物催化剂10蛋白质部分：酶蛋白蛋白质部分：酶蛋白(apoenzyme)辅助因子辅助因子 (cofactor)金属离子金属离子小分子有机化合物小分子有机化合物结合酶（全酶结合酶（全酶)(holoenzyme)决定反应的特异性决定反应的特异性 决定反应的决定反应的种类和性质种类和性质 酶蛋白和辅助因子单独存在都不具有酶活性，酶蛋白和辅助因子单独存在都不具有酶活性，只有全酶具有酶活性。只有全酶具有酶活性。酶与生物催化剂酶与生物催化剂11辅助因子分类辅助因子分类（按其（按其与酶蛋白结合的紧密程度与酶蛋白结合的紧密程度）辅酶辅酶(coenzyme):与酶蛋白结合与酶蛋白结合疏松疏松，可用可用透析或超滤的透析或超滤的方法除去。方法除去。辅基辅基(prosthetic group):与酶蛋白结合与酶蛋白结合紧密紧密，不能用不能用透析或超透析或超滤的方法除去滤的方法除去。金属离子金属离子酶与生物催化剂酶与生物催化剂12辅酶辅酶/辅基的作用特点辅基的作用特点辅酶在催化反应过程中，直接参加了反应。辅酶在催化反应过程中，直接参加了反应。每每一一种种辅辅酶酶都都具具有有特特殊殊的的功功能能，可可以以特特定定地地催催化化某某一一类类型型的的反反应应。在在反反应应中中起起运运载载体体的的作用，传递电子、质子或其它基团。作用，传递电子、质子或其它基团。同同一一种种辅辅酶酶可可以以和和多多种种不不同同的的酶酶蛋蛋白白结结合合形形成不同的全酶。成不同的全酶。一一般般来来说说，全全酶酶中中的的辅辅酶酶决决定定了了酶酶所所催催化化的的类类型型（反反应应专专一一性性），而而酶酶蛋蛋白白则则决决定定了了所所催化的底物类型（底物专一性）。催化的底物类型（底物专一性）。酶与生物催化剂酶与生物催化剂13辅辅酶酶A(CoA-SH)A(CoA-SH)是是生生物物体体内内代代谢谢反反应应中中乙乙酰酰化化酶酶的的辅辅酶酶，它它是是含含泛泛酸酸的的复复合合核核苷苷酸酸。它它的的重重要要生生理理功功能能是是传传递递酰酰基，是形成代谢中间产物的重要辅酶。基，是形成代谢中间产物的重要辅酶。酶与生物催化剂酶与生物催化剂14NADNAD+(烟烟酰酰胺胺-腺腺嘌嘌呤呤二二核核苷苷酸酸，又又称称为为辅辅酶酶I)I)和和NADPNADP+(烟烟酰酰胺胺-腺腺嘌嘌呤呤磷磷酸酸二二核核苷苷酸酸,又又称称为为辅辅酶酶II II)是是维维生生素素烟烟酰酰胺胺的的衍衍生生物物，它它们们是是多多种重要脱氢酶的辅酶。种重要脱氢酶的辅酶。尼克酸尼克酸尼克酰胺尼克酰胺NADNAD+和和NADPNADP+酶与生物催化剂酶与生物催化剂15FAD(黄素黄素-腺嘌呤二核苷酸腺嘌呤二核苷酸)和和FMN(黄素单核苷酸黄素单核苷酸)是是核黄素核黄素(维生素维生素B2)的衍生物。的衍生物。它们在脱氢酶催化的氧化它们在脱氢酶催化的氧化-还原反应中，起着电子和质还原反应中，起着电子和质子的传递体作用。子的传递体作用。核黄素核黄素(维生素维生素B2)酶与生物催化剂酶与生物催化剂16焦磷酸硫胺素焦磷酸硫胺素(TPP)(TPP)是脱羧酶的辅酶，催化丙酮是脱羧酶的辅酶，催化丙酮酸或酸或酮戊二酸的氧化脱羧反应，所以又称为羧酮戊二酸的氧化脱羧反应，所以又称为羧化辅酶。化辅酶。焦磷酸硫胺素焦磷酸硫胺素(TPP)维生素维生素B1(硫胺素硫胺素)酶与生物催化剂酶与生物催化剂17维生素维生素B B6 6包括吡哆醇、吡哆醛和吡哆胺。包括吡哆醇、吡哆醛和吡哆胺。维生素维生素B B6 6在体内经磷酸化作用转化为相应的磷酸脂，参在体内经磷酸化作用转化为相应的磷酸脂，参加代谢的主要的是磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺。磷酸吡哆加代谢的主要的是磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺。磷酸吡哆醛是氨基酸转氨作用、脱羧作用和消旋作用的辅酶。醛是氨基酸转氨作用、脱羧作用和消旋作用的辅酶。酶与生物催化剂酶与生物催化剂18生物素生物素是是B B族维生素族维生素B B7 7，它是多种羧化酶，它是多种羧化酶的辅酶。的辅酶。生物素的功能是作为生物素的功能是作为COCO2 2的递体，在生物的递体，在生物合成中起传递和固定合成中起传递和固定COCO2 2的作用。的作用。酶与生物催化剂酶与生物催化剂19维生素维生素B B1111又称又称叶酸叶酸，作为辅酶的是叶酸加氢的，作为辅酶的是叶酸加氢的还原产物四氢叶酸。还原产物四氢叶酸。四四氢氢叶叶酸酸的的主主要要作作用用是是作作为为一一碳碳基基团团，如如-CH-CH3 3,-CH-CH2 2-,-CHO-,-CHO 等的载体，参与多种生物合成过程。等的载体，参与多种生物合成过程。酶与生物催化剂酶与生物催化剂20硫辛酸硫辛酸是少数不属于维生素的辅酶。硫辛酸是是少数不属于维生素的辅酶。硫辛酸是6,8-6,8-二二硫辛酸，有两种形式：即硫辛酸（氧化型）和二氢硫硫辛酸，有两种形式：即硫辛酸（氧化型）和二氢硫辛酸（还原型）。辛酸（还原型）。辅酶辅酶Q Q又称为泛醌，广泛存在与动物和细菌的线粒又称为泛醌，广泛存在与动物和细菌的线粒体中。其活性部分是它的醌环结构，主要作为线粒体中。其活性部分是它的醌环结构，主要作为线粒体呼吸链氧化体呼吸链氧化-还原酶的辅酶，在酶与底物分子之还原酶的辅酶，在酶与底物分子之间传递氢。间传递氢。酶与生物催化剂酶与生物催化剂21小分子有机化合物在催化中的作用小分子有机化合物在催化中的作用 酶与生物催化剂酶与生物催化剂22酶分子中的金属离子酶分子中的金属离子根据金属离子与酶蛋白结合程度，可分为两类：金根据金属离子与酶蛋白结合程度，可分为两类：金属酶和金属激活酶。属酶和金属激活酶。金属酶金属酶(metalloenzyme)(metalloenzyme)：酶蛋白与金属离子结合紧酶蛋白与金属离子结合紧密。如密。如 FeFe2+2+/Fe/Fe3+3+、CuCu+/Cu/Cu3 3、ZnZn2+2+、MnMn2+2+、CoCo2 2 等。等。金属激活酶金属激活酶(metal-activated enzyme)(metal-activated enzyme)：金属离子金属离子为酶的活性所必需，但与酶的结合不紧密。为酶的活性所必需，但与酶的结合不紧密。金属离子的作用：金属离子的作用：稳定酶的构象；稳定酶的构象；参与催化反应，参与催化反应，传递电子；在酶与底物间起桥梁作用；中和阴离子，传递电子；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。降低反应中的静电斥力。酶与生物催化剂酶与生物催化剂23一种酶蛋白只能与一种辅助因子结合一种酶蛋白只能与一种辅助因子结合一种辅助因子可与多种酶蛋白结合成不同的全一种辅助因子可与多种酶蛋白结合成不同的全酶，催化不同反应：酶，催化不同反应：如如NADNAD+L L乳酸脱氢酶、乳酸脱氢酶、L L谷氨酸脱氢酶、谷氨酸脱氢酶、3 3磷酸甘油醛脱氢酶等磷酸甘油醛脱氢酶等决定酶高度专一性和高效率的是酶蛋白决定酶高度专一性和高效率的是酶蛋白辅助因子参与酶蛋白催化，决定反应性质和反应类型辅助因子参与酶蛋白催化，决定反应性质和反应类型酶蛋白与辅助因子的关系：酶蛋白与辅助因子的关系：酶与生物催化剂酶与生物催化剂2424二、酶的活性中心二、酶的活性中心(active center)必需基团必需基团 (essential group)酶分子中与酶的催化活性密切相关、不可缺少的化学基团。酶分子中与酶的催化活性密切相关、不可缺少的化学基团。活性中心内的必需基团：催化基团、结合基团活性中心内的必需基团：催化基团、结合基团 活性中心外的必需基团：维持酶空间构象活性中心外的必需基团：维持酶空间构象 调节剂的结合部位调节剂的结合部位 活性中心活性中心 酶分子中能与底物特异结合，并催化底物转变为产物的酶分子中能与底物特异结合，并催化底物转变为产物的 具有特定三维空间结构的区域。具有特定三维空间结构的区域。酶与生物催化剂酶与生物催化剂25亲核性基团：亲核性基团：丝丝氨酸的羟基，半氨酸的羟基，半胱氨酸的巯基和胱氨酸的巯基和组氨酸的咪唑基组氨酸的咪唑基常见酶活性中心的基团常见酶活性中心的基团酶与生物催化剂酶与生物催化剂26酸碱性基团：酸碱性基团：门冬氨酸和谷门冬氨酸和谷氨酸的羧基，氨酸的羧基，赖氨酸的氨基，赖氨酸的氨基，酪氨酸的酚羟酪氨酸的酚羟基等。基等。酶与生物催化剂酶与生物催化剂27酶分子中存在着一些可以与其他分子发生某酶分子中存在着一些可以与其他分子发生某种程度的结合的部位，从而引起酶分子空间种程度的结合的部位，从而引起酶分子空间构象的变化，对酶起激活或抑制作用。构象的变化，对酶起激活或抑制作用。活性中心外的必需基团活性中心外的必需基团酶与生物催化剂酶与生物催化剂2828底底 物物 活性中心以外的活性中心以外的必需基团必需基团结合基团结合基团催化基团催化基团 活性中心活性中心 活性中心内活性中心内的必需基团的必需基团酶与生物催化剂酶与生物催化剂2929三、同工酶三、同工酶 isoenzyme催化相同的化学反应，但酶蛋白的分子结构、理化性质催化相同的化学反应，但酶蛋白的分子结构、理化性质和免疫学性质不同的一组酶。和免疫学性质不同的一组酶。乳酸脱氢酶乳酸脱氢酶LDH1 LDH2 LDH3 LDH4 LDH5 H4 H3M H2M2 HM3 M4心心 肌肌骨骼肌骨骼肌+NAD+CH3C=O COOH丙酮酸丙酮酸+NADH +H+CH3CHOH COOH乳酸乳酸乳酸脱氢酶乳酸脱氢酶LDH酶与生物催化剂酶与生物催化剂3030意义意义 不同组织、细胞有不同的代谢特点。不同组织、细胞有不同的代谢特点。v心肌中以心肌中以LDH1(H4)含量最多含量最多 LDH1对对乳乳酸酸的的亲亲和和力力较较高高，因因此此它它的的主主要要作作用用是是催催化化乳乳酸酸转转变变为为丙丙酮酮酸酸再再进进一一步步氧氧化化分分解解，以以供供应应心心肌肌的能量。的能量。v骨骼肌中含量最多的是骨骼肌中含量最多的是LDH5 (M4)LDH5对对丙丙酮酮酸酸的的亲亲和和力力较较高高，因因此此它它的的主主要要作作用用是是催化丙酮酸转变为乳酸，以促进糖酵解的进行。催化丙酮酸转变为乳酸，以促进糖酵解的进行。临床应用临床应用 急性心梗病人血清急性心梗病人血清LDH1增加增加酶与生物催化剂酶与生物催化剂31G生理及临床意义生理及临床意义J在代谢调节上起在代谢调节上起着重要的作用；着重要的作用；J用于解释发育过用于解释发育过程中阶段特有的代谢程中阶段特有的代谢特征；特征；J同工酶谱的改变同工酶谱的改变有助于对疾病的诊断；有助于对疾病的诊断；J同工酶可以作为同工酶可以作为遗传标志，用于遗传遗传标志，用于遗传分析研究。分析研究。心肌梗死和肝病病人血清心肌梗死和肝病病人血清LDHLDH同工酶谱的变化同工酶谱的变化1 1酶酶活活性性心肌梗死酶谱心肌梗死酶谱正常酶谱正常酶谱肝病酶谱肝病酶谱2 23 34 45 5酶与生物催化剂酶与生物催化剂32遵循一般催化剂的共同性质遵循一般催化剂的共同性质1 1 只需微量即可催化化学反应；只需微量即可催化化学反应；2 2 催化前后不发生质和量的变化；催化前后不发生质和量的变化；3 3 催化热力学上允许的化学反应，但不能产生催化热力学上允许的化学反应，但不能产生新反应；新反应；4 4 可加速达到反应平衡点，但不能改变一个反可加速达到反应平衡点，但不能改变一个反应的平衡点应的平衡点 第三节第三节 酶的工作原理酶的工作原理酶与生物催化剂酶与生物催化剂33酶与一般催化与一般催化剂催化效率的比催化效率的比较底物底物催化催化剂反反应温度温度反反应速度常数速度常数尿素尿素 H+62 7.4 10-7 脲酶脲酶 21 5.0 106过氧化氢过氧化氢 Fe 2+22 56 过氧化氢酶过氧化氢酶 22 3.5 107 与不加催化剂相比提高与不加催化剂相比提高1081020，与普通催化剂相比提高，与普通催化剂相比提高1071013(一一)催化效率极高催化效率极高一、酶促反应特点一、酶促反应特点酶与生物催化剂酶与生物催化剂34一般催化剂一般催化剂一般催化剂一般催化剂反应活化能反应活化能反应活化能反应活化能反应总能量变化反应总能量变化反应总能量变化反应总能量变化酶促反应活化能酶促反应活化能酶促反应活化能酶促反应活化能非催化反应活化能非催化反应活化能非催化反应活化能非催化反应活化能初初初初 态态终终 态态能能 量量 改改 变变活活 化化 过过 程程过渡渡态酶促反应大大降低反应所需的活化能酶促反应大大降低反应所需的活化能酶与生物催化剂酶与生物催化剂35酶和底物相互接近时，其结构相互诱导、相互酶和底物相互接近时，其结构相互诱导、相互变形和相互适应，进而相互结合。这一过程称变形和相互适应，进而相互结合。这一过程称为酶为酶-底物结合的诱导契合底物结合的诱导契合(induced-fit)(induced-fit)。1.诱导契合作用诱导契合作用使酶和底物密切结合使酶和底物密切结合酶与生物催化剂酶与生物催化剂3636 2.邻近效应与定向排列邻近效应与定向排列使诸底物正确定位于酶的活使诸底物正确定位于酶的活 性中心性中心；使分子间的反应变为类似于分子内的反应。；使分子间的反应变为类似于分子内的反应。4.酶的催化机制呈现多元催化作用酶的催化机制呈现多元催化作用 酸酸-碱催化；共价催化；亲核催化碱催化；共价催化；亲核催化3.表面效应表面效应使底物分子去溶剂化；使底物分子去溶剂化；酶与生物催化剂酶与生物催化剂37 酶对其所催化的底物具有严格的选择性。酶对其所催化的底物具有严格的选择性。一一种酶只能催化一种或一类化合物，或一定的种酶只能催化一种或一类化合物，或一定的化学键，促进一定的化学反应，生成一定的化学键，促进一定的化学反应，生成一定的产物。产物。特异性分类：特异性分类：绝对特异性绝对特异性 相对特异性相对特异性 立体异构特异性立体异构特异性（二）高度特异性（二）高度特异性(specificity)酶与生物催化剂酶与生物催化剂38绝对特异性绝对特异性 只能作用于一种化合物，催化只能作用于一种化合物，催化一种反应一种反应CNH2NH2O脲酶脲酶H2OCO2+2NH3相对特异性相对特异性 催化一类化合物或化学键催化一类化合物或化学键PROO-OO磷酸酶磷酸酶HOHROHHOPO-OO-酶与生物催化剂酶与生物催化剂39立体异构特异性立体异构特异性一种酶只能催化一种异构体的反应或催化产物一种酶只能催化一种异构体的反应或催化产物只能产生一种异构体，称。只能产生一种异构体，称。如如 L L乳酸脱氢酶只能催化乳酸脱氢酶只能催化 L L乳酸脱氢但不乳酸脱氢但不能催化能催化 D D乳酸脱氢。乳酸脱氢。延胡索酸酶：作用于延胡索酸酶：作用于反式反式的丁烯二酸的丁烯二酸酶与生物催化剂酶与生物催化剂4040（四）酶的不稳定性（四）酶的不稳定性大多数酶的化学本质是蛋白质，易变性，使酶活性丧失。大多数酶的化学本质是蛋白质，易变性，使酶活性丧失。酶活性的测定及酶的保存应注意勿使酶变性酶活性的测定及酶的保存应注意勿使酶变性（三（三)酶促反应的可调节性酶促反应的可调节性酶与代谢物的区域化分布，各种同工酶酶与代谢物的区域化分布，各种同工酶酶原的激活酶原的激活酶活性的快速调节：抑制、激活和共价修饰酶活性的快速调节：抑制、激活和共价修饰酶活性的长期调节：酶的合成与降解酶活性的长期调节：酶的合成与降解 酶与生物催化剂酶与生物催化剂4141第四节第四节 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度的影响及其反应规律研究各种因素对酶促反应速度的影响及其反应规律酶促反应速度酶促反应速度酶活性酶活性酶促反应动力学酶促反应动力学酶催化反应进行的快慢。在适宜的条件下，可用单酶催化反应进行的快慢。在适宜的条件下，可用单位时间底物的消耗量或产物的生成量来表示。是衡位时间底物的消耗量或产物的生成量来表示。是衡量酶活性的标准（一般采用反应初速度）。量酶活性的标准（一般采用反应初速度）。催化化学反应的能力。酶活性高，即催化化学反应催化化学反应的能力。酶活性高，即催化化学反应的能力强，则化学反应的速度快。反之，酶活性低，的能力强，则化学反应的速度快。反之，酶活性低，则化学反应的速度慢。则化学反应的速度慢。酶与生物催化剂酶与生物催化剂42酶促反应速度的影响因素酶促反应速度的影响因素底物浓度底物浓度酶浓度酶浓度温度温度pHpH激活剂激活剂抑制剂抑制剂 研究一种因素的影响时，其余各因素均恒定。研究一种因素的影响时，其余各因素均恒定。酶与生物催化剂酶与生物催化剂4343一、底物浓度对反应速度的影响呈矩形双曲线一、底物浓度对反应速度的影响呈矩形双曲线当当其它条件其它条件不变情况时：不变情况时：vVmaxS S较低时较低时,v与与S呈正比呈正比,即呈直线关系即呈直线关系 当当S增加至一定程度时增加至一定程度时,v随随S增加而提高，增加而提高，但不呈直线关系但不呈直线关系 S再增加，再增加，v达到最大达到最大Vmax，S再增加再增加V也不会提高。也不会提高。酶与生物催化剂酶与生物催化剂4444当底物浓度较低时当底物浓度较低时：反应速度与底物浓度成正比；反应速度与底物浓度成正比；反应为一级反应。反应为一级反应。V随随S增高而呈直线上升增高而呈直线上升SSV VVmaxVmax较低的底物浓度较低的底物浓度酶与生物催化剂酶与生物催化剂4545随着底物浓度的增高随着底物浓度的增高：反应速度不再成正比例加速反应速度不再成正比例加速;反应为混合级反应。曲线上升趋缓反应为混合级反应。曲线上升趋缓SSV VVmaxVmax中等的底物浓度中等的底物浓度酶与生物催化剂酶与生物催化剂4646当底物浓度高达一定程度当底物浓度高达一定程度：反应速度不再增加，达最大速度反应速度不再增加，达最大速度反应为零级反应，曲线平坦反应为零级反应，曲线平坦酶的活性中心被底物饱和。酶的活性中心被底物饱和。SSV VVmaxVmax较高的底物浓度较高的底物浓度酶与生物催化剂酶与生物催化剂47中间产物学说：中间产物学说：E+SE+S k k1 1k k2 2k k3 3ESESE+PE+P（一）米（一）米-曼氏方程式曼氏方程式解释酶促反应中底物浓度和反应解释酶促反应中底物浓度和反应速度关系的最合理学说速度关系的最合理学说中间产物中间产物1.1.在酶催化的反应中，第一步是酶与底物形成在酶催化的反应中，第一步是酶与底物形成酶底物酶底物中间复合物中间复合物。当底物分子在酶作用下发生化学变化后，。当底物分子在酶作用下发生化学变化后，分解成产物和酶。分解成产物和酶。2.许多实验事实证明了许多实验事实证明了E ES S复合物的存在。复合物的存在。酶与生物催化剂酶与生物催化剂48v1913年年Michaelis和和Menten提提出出反反应应速速度度与与底底物物浓浓度度关关系系的的数数学学方方程程式式，即即米米曼曼氏氏方方程程式，简称米氏方程式式，简称米氏方程式(Michaelis equation)。S：底物浓度：底物浓度V：不同：不同S时的反应速度时的反应速度Vmax：最大反应速度：最大反应速度(maximum velocity)m：米氏常数：米氏常数(Michaelis constant)VmaxS Km+S 酶与生物催化剂酶与生物催化剂4949（二）（二）Km的意义的意义当当v=1/2Vmax时：时：Vmax/2=Vmax SKm+S1/2=SKm+SKm=Sv=Vmax SKm+S1.Km是当酶促反应速度为最大是当酶促反应速度为最大 反应速度一半时的底物浓度，反应速度一半时的底物浓度，单位是单位是mol/L。vVmaxS1/2VmaxKm酶与生物催化剂酶与生物催化剂5050Km值只与酶的结构、底物和反应环境有关，值只与酶的结构、底物和反应环境有关，与酶的浓度无关。不同的酶与酶的浓度无关。不同的酶Km值不同。值不同。2.Km值近似等于值近似等于ES的解离常数，可以表示酶与底物的亲和力的解离常数，可以表示酶与底物的亲和力Km值越大，酶与底物的亲和力越小值越大，酶与底物的亲和力越小Km值越小，酶与底物的亲和力越大值越小，酶与底物的亲和力越大3.Km值是酶的特征性常数值是酶的特征性常数4.由若干酶催化一个连续代谢过程时，由若干酶催化一个连续代谢过程时，Km值最大的一步值最大的一步 反应为限速反应，该酶为限速酶（关键酶）反应为限速反应，该酶为限速酶（关键酶）ABDCE(1)(3)(2)(4)酶与生物催化剂酶与生物催化剂51V Vm m是酶完全被底物饱和时的反应速度，与酶浓是酶完全被底物饱和时的反应速度，与酶浓度成正比。度成正比。Vmax=KVmax=K3 3 E E，如果酶的总浓度已知，可从，如果酶的总浓度已知，可从VmaxVmax计算计算酶的转换数酶的转换数，即动力学常数，即动力学常数K K3 3。酶的转换数酶的转换数(turnover number):(turnover number):当酶被底物充当酶被底物充分饱和时，单位时间内每个酶分子催化底物转变分饱和时，单位时间内每个酶分子催化底物转变为产物的分子数。为产物的分子数。酶的转换数可用来比较每单位酶的催化能力酶的转换数可用来比较每单位酶的催化能力V Vmaxmax的意义的意义酶与生物催化剂酶与生物催化剂5252 1/S1/v 1/Vmax-1/KmKmVmax（三）（三）Km和和Vmax的测定的测定双倒数作图法双倒数作图法（Lineweaver-Burk作图法，林作图法，林-贝氏作图法）贝氏作图法）v=Vmax SKm+S 1S 1Vmax+=1vKmVmaxy=ax+b酶与生物催化剂酶与生物催化剂5353 1/S1/v 1/Vmax-1/KmKmVmax 1S 1Vmax+=1vKmVmaxy=ax+b横轴截距横轴截距 当当 y=0时，时，x=?1/S=-1/Km纵轴截距纵轴截距 当当 x=0时，时，y=?1/v=1/Vmax横轴截距增大（如横轴截距增大（如-3-3变为变为-2-2），），KmKm？纵轴截距增大，纵轴截距增大，VmaxVmax？酶与生物催化剂酶与生物催化剂5454二、酶浓度对反应速度的影响二、酶浓度对反应速度的影响vE当底物浓度当底物浓度 酶浓度，并且无抑制剂存在时，酶浓度，并且无抑制剂存在时，酶促反应速度与酶浓度成正比，即酶促反应速度与酶浓度成正比，即VE。酶与生物催化剂酶与生物催化剂55酶的最适温度酶的最适温度：温度既温度既不过高引起酶的变性，也不过高引起酶的变性，也不过低延缓化学反应的进不过低延缓化学反应的进行，酶促反应速度最快时行，酶促反应速度最快时反应体系的温度即为。反应体系的温度即为。不是酶的特征性常数。不是酶的特征性常数。恒温动物：恒温动物：3740oCTaqDNA聚合酶：聚合酶：可耐受可耐受100高温，用于高温，用于PCR反应反应三、温度对反应速度的影响三、温度对反应速度的影响酶与生物催化剂酶与生物催化剂5656低温贮存生物制品、菌种等低温贮存生物制品、菌种等 v 低温时由于活化分子数目减少，反应速度降低，低温时由于活化分子数目减少，反应速度降低，但温度升高后，酶活性又可恢复。但温度升高后，酶活性又可恢复。临床上的低温麻醉临床上的低温麻醉v 减少组织细胞的代谢程度，使机体耐受手术时氧减少组织细胞的代谢程度，使机体耐受手术时氧 和营养物质的缺乏和营养物质的缺乏 应用应用酶与生物催化剂酶与生物催化剂57解离状态：解离状态：解离状态：解离状态：蛋白质的极性基团蛋白质的极性基团(活性中心活性中心)辅助因子的荷电状态辅助因子的荷电状态 底物的解离状态底物的解离状态不同的解离状态或直接影响酶与底物的结合不同的解离状态或直接影响酶与底物的结合,或影响酶的空间结构或影响酶的空间结构,从而改变酶的从而改变酶的活性。活性。四、四、pH对反应速度的影响对反应速度的影响酶与生物催化剂酶与生物催化剂58pH v胃蛋白酶胃蛋白酶pH 1.5,精氨酸酶精氨酸酶pH 9.8最适最适pH1.57.09.8酶的最适酶的最适酶的最适酶的最适pHpHpHpH:酶催化活性最高时酶催化活性最高时酶催化活性最高时酶催化活性最高时反应体系反应体系反应体系反应体系的的的的pHpHpHpH。酶与生物催化剂酶与生物催化剂59&激活剂激活剂:凡能使酶由无活性变为有活性或使凡能使酶由无活性变为有活性或使酶活性增加的物质。如：酶活性增加的物质。如：金属离子：金属离子：Mg 2+、K+、Mn2+阴离子：阴离子：Cl-有机物：有机物：胆汁酸盐胆汁酸盐&分类：分类：?必需激活剂：如，必需激活剂：如，Mg 2+对己糖激酶对己糖激酶?非必需激活剂：如，非必需激活剂：如，Cl-对淀粉酶对淀粉酶五、激活剂对酶促反应速度的影响五、激活剂对酶促反应速度的影响 酶与生物催化剂酶与生物催化剂6060酶的抑制剂酶的抑制剂(inhibitor)凡能使酶的催化活性下降或消失，但又不引起酶蛋白凡能使酶的催化活性下降或消失，但又不引起酶蛋白变性的物质称为酶的抑制剂。变性的物质称为酶的抑制剂。与酶的变性的区别与酶的变性的区别 抑制剂对酶有一定的选择性抑制剂对酶有一定的选择性 引起变性的因素对酶没有选择性引起变性的因素对酶没有选择性六、抑制剂对反应速度的影响六、抑制剂对反应速度的影响酶与生物催化剂酶与生物催化剂61不可逆性抑制剂不可逆性抑制剂竞争性抑制剂竞争性抑制剂非竞争性抑制剂非竞争性抑制剂反竞争性抑制剂反竞争性抑制剂抑制剂抑制剂可逆性抑制剂可逆性抑制剂抑制剂多与酶活性中心内、外的必需基团结合，从而抑制抑制剂多与酶活性中心内、外的必需基团结合，从而抑制酶的催化活性。酶的催化活性。抑制作用的类型：抑制作用的类型：根据能否用透析、超滤等物理方法除去抑制剂，根据能否用透析、超滤等物理方法除去抑制剂，使酶活性恢复来分类。使酶活性恢复来分类。共价结合共价结合非共价结合非共价结合酶与生物催化剂酶与生物催化剂6262（一）不可逆性抑制（一）不可逆性抑制 irreversible inhibition 这类抑制剂通常与酶活性中心内、外的必需基团这类抑制剂通常与酶活性中心内、外的必需基团共价共价结结合，使酶失活。此类抑制剂不能用透析、超滤等方法去除。合，使酶失活。此类抑制剂不能用透析、超滤等方法去除。w均为均为剧毒剧毒物质物质w 有机磷、重金属离子（有机磷、重金属离子（Hg 2+,Ag+等）、等）、As 3+酶与生物催化剂酶与生物催化剂63路易士气路易士气失活的酶失活的酶巯基酶巯基酶失活的酶失活的酶酸酸BAL巯基酶巯基酶BAL与砷剂结合物与砷剂结合物解毒解毒 -二巯基丙醇二巯基丙醇(BAL):(BAL):酶与生物催化剂酶与生物催化剂6464这类抑制剂以非共价键与酶结合，使酶活性降低或丧这类抑制剂以非共价键与酶结合，使酶活性降低或丧失。采用透析或超滤等方法可以去除，由它引起的抑失。采用透析或超滤等方法可以去除，由它引起的抑制作用称可逆性抑制作用。制作用称可逆性抑制作用。w竞争性抑制竞争性抑制(competitive inhibition)w非竞争性抑制非竞争性抑制（non-competitive inhibition）w反竞争性抑制反竞争性抑制（uncompetitive inhibition）（二）（二）可逆性抑制可逆性抑制 reversible inhibition分类：分类：酶与生物催化剂酶与生物催化剂6565Ki：EI的解离常数，抑制常数的解离常数，抑制常数EI不能转变成产物不能转变成产物1.竞争性抑制竞争性抑制 competitive inhibition酶与生物催化剂酶与生物催化剂66竞争性抑制的特点：竞争性抑制的特点：抑制剂与底物结构相似，或部分相似，与底物分子抑制剂与底物结构相似，或部分相似，与底物分子竞争竞争结合酶的活性中心。当抑制剂与活性中心结合后，结合酶的活性中心。当抑制剂与活性中心结合后，底物被排斥底物被排斥在反应中心之外在反应中心之外，其结果是酶促反应被抑制了。，其结果是酶促反应被抑制了。E+S ES E+PEI+IKi酶与生物催化剂酶与生物催化剂6767 抑制程度取决于抑制剂与酶的相对亲和力和与底物浓度的抑制程度取决于抑制剂与酶的相对亲和力和与底物浓度的相对比例，即相对比例，即I/S 值值=COOHCH2CH2COOH琥珀酸琥珀酸脱氢酶脱氢酶COOHCH2COOHHOOC CHHC COOH丙二酸丙二酸 例：例：琥珀酸琥珀酸延胡索酸延胡索酸可以通过增大底物浓度，即提高底物的竞争能力来消除。可以通过增大底物浓度，即提高底物的竞争能力来消除。酶与生物催化剂酶与生物催化剂68红色曲线：加入竞争红色曲线：加入竞争性抑制剂性抑制剂V=Vmax*SKm*(1+I/ki)+S酶与生物催化剂酶与生物催化剂69691V 1S1/Vmax动力学特点动力学特点:Vmax不变，表观不变，表观Km增加，酶促反应速增加，酶促反应速度减小。度减小。Km I 1 11/V=-(1+-)-+-Vmax Ki S Vmax-1/Km(1+I/Ki)酶与生物催化剂酶与生物催化剂7070应用：应用：磺胺类药物的抑菌作用机理磺胺类药物的抑菌作用机理NH2SO2 NHRNH2COOH（对氨基苯甲酸，合成（对氨基苯甲酸，合成 二氢叶酸的底物）二氢叶酸的底物）（磺胺类药物）（磺胺类药物）细菌细菌对氨基对氨基苯甲酸苯甲酸二氢叶酸合成酶二氢叶酸合成酶叶酸叶酸核苷酸核苷酸磺胺类药物磺胺类药物人体人体可从食物摄取叶酸，核酸的合成不受磺胺药物影响。可从食物摄取叶酸，核酸的合成不受磺胺药物影响。酶与生物催化剂酶与生物催化剂71712.非竞争性抑制非竞争性抑制 noncompetitive inhibition酶与生物催化剂酶与生物催化剂7272非竞争性抑制的特点非竞争性抑制的特点 抑制剂与酶活性中心抑制剂与酶活性中心外外必需基团结合，不影响酶与必需基团结合，不影响酶与 底物的结合，酶与底物的结合也不影响酶与抑制剂底物的结合，酶与底物的结合也不影响酶与抑制剂 的结合的结合。底物和抑制剂之间无竞争关系底物和抑制剂之间无竞争关系，但酶但酶-底物底物-抑抑 制剂复合物（制剂复合物（ESI）不能进一步释放出产物）不能进一步释放出产物。抑制程度取决于抑制剂的浓度抑制程度取决于抑制剂的浓度E+S ES E+P+I I Ki KiEI +S ESI酶与生物催化剂酶与生物催化剂73特点：不能通过增加底物的浓度消除抑制剂的影响。特点：不能通过增加底物的浓度消除抑制剂的影响。是一种互不干扰、旁若无人式的抑制。是一种互不干扰、旁若无人式的抑制。红色曲线：加入非红色曲线：加入非竞争性抑制剂竞争性抑制剂V=S*(1+I/ki)VmaxKm+S酶与生物催化剂酶与生物催化剂7474 Km I 1 1 I1/V=-(1+-)-+-（1+-）Vmax Ki S Vmax Ki动力学特点：动力学特点：Vmax减小，减小，Km不变，酶促反应速度降低。不变，酶促反应速度降低。-1/Km1/s1/V1/Vmax(1+I/Ki)/Vmax酶与生物催化剂酶与生物催化剂75753.反竞争性抑制反竞争性抑制 uncompetitive inhibition酶与生物催化剂酶与生物催化剂76反竞争性抑制特点：反竞争性抑制特点：抑制剂只与酶抑制剂只与酶-底物形成的中间产物（底物形成的中间产物（ES）结合，不与游离）结合，不与游离酶结合。酶结合。抑制程度取决于抑制剂的浓度。抑制程度取决于抑制剂的浓度。E+S ES E+P +I Ki ESI 酶与生物催化剂酶与生物催化剂77红色曲线：加入了红色曲线：加入了反竞争性抑制剂反竞争性抑制剂V=S*(1+I/ki)Vmax（1I/ki)KmS酶与生物催化剂酶与生物催化剂7878 动力学特点：动力学特点：斜率不变，斜率不变，V max减小，减小，Km 减小减小 1 Km 1 1 (1 I)V Vmax S Vmax Ki+.+=1/s1/V1/Vmax-1/Km酶与生物催化剂酶与生物催化剂7979 各种可逆性抑制作用的比较各种可逆性抑制作用的比较作用特征作用特征 无抑制剂无抑制剂 竞争性抑制竞争性抑制 非竞争性抑制非竞争性抑制 反竞争性抑制反竞争性抑制与与I 结合的组分结合的组分 E E、ES ES动力学参数动力学参数 表观表观Km Km 增大增大 不变不变 减小减小 最大速度最大速度 Vmax 不变不变 降低降低 降低降低林林-贝氏作图贝氏作图 斜率斜率 Km/Vmax 增大增大 增大增大 不变不变 纵轴截距纵轴截距 1/Vmax 不变不变 增大增大 增大增大 横轴截距横轴截距 -1/Km 变小变小 不变不变 增大增大酶与生物催化剂酶与生物催化剂80（一）变构酶（别构酶）（一）变构酶（别构酶）allosteric enzymeallosteric enzyme 一些小分子物质能够与酶的调节亚基以非共价键形一些小分子物质能够与酶的调节亚基以非共价键形式结合，使酶的构象发生改变，使酶的活性增强或减弱，式结合，使酶的构象发生改变，使酶的活性增强或减弱，从而调控代谢反应，这种现象称为从而调控代谢反应，这种现象称为变构调节，变构调节，受变构调受变构调节的酶称为节的酶称为变构酶。变构酶。意义意义快速调节酶活性，在代谢调节中具有重要意义。快速调节酶活性，在代谢调节中具有重要意义。反应底物反应底物 变构酶变构酶 反应产物反应产物变构激活剂变构激活剂变构抑制剂变构抑制剂第四节第四节 酶的调节酶的调节一、调节酶实现对酶促反应速度的快速调节一、调节酶实现对酶促反应速度的快速调节酶与生物催化剂酶与生物催化剂81vS变构酶的变构酶的S形曲线形曲线变构抑制变构抑制变构酶变构酶变构激活变构激活酶与生物催化剂酶与生物催化剂82ATP、柠檬酸柠檬酸（）AMP、ADP 2,6-二磷酸果糖二磷酸果糖 1,6-二磷酸果糖二磷酸果糖(+)6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1的变构调节的变构调节酶与生物催化剂酶与生物催化剂83蛋白激酶蛋白激酶A A (无活性无活性)蛋白激酶蛋白激酶A A (有活性有活性)cAMPCCCCRRRR蛋白激酶蛋白激酶A的激活的激活变构调节：变构调节：cAMPcAMP的作用机理的作用机理酶与生物催化剂酶与生物催化剂8484（二）酶的化学修饰调节（二）酶的化学修饰调节酶的化学修饰：酶的化学修饰：酶蛋白肽链上的一些基团可与某种化学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，此过程基团发生可逆的共价结合，从而改变酶的活性，此过程称为酶的化学修饰。称为酶的化学修饰。在化学修饰过程中，酶发生在化学修饰过程中，酶发生无活性无活性（或低活性或低活性）与）与有活有活性性（或高活性或高活性）两种形式的互变。这种互变是由两种催）两种形式的互变。这种互变是由两种催化不可逆反应的酶所催化的。它们又受激素的调控。化不可逆反应的酶所催化的。它们又受激素的调控。化学修饰的种类：化学修饰的种类：磷酸化与脱磷酸化（最常见）磷酸化与脱磷酸化（最常见）乙酰化和脱乙酰化乙酰化和脱乙酰化乙酰化和脱乙酰化乙酰化和脱乙酰化甲基化和脱甲基化甲基化和脱甲基化甲基化和脱甲基化甲基化和脱甲基化腺苷化和脱腺苷化腺苷化和脱腺苷化腺苷化和脱腺苷化腺苷化和脱腺苷化SHSHSHSH与与与与S S S SS S S S互变互变互变互变酶与生物催化剂酶与生物催化剂85 酶的磷酸化与脱磷酸化酶的磷酸化与脱磷酸化 -OHThrSerTyr酶蛋白酶蛋白H2OPi磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸酶 ATPADP蛋白激酶蛋白激酶ThrSerTyr-O-PO32-酶蛋白酶蛋白酶与生物催化剂酶与生物催化剂8686（三）酶原和酶原的激活（三）酶原和酶原的激活 酶原酶原(zymogen，或，或proenzyme)：在细胞内合成或初分泌时没有活性的酶的前体分子在细胞内合成或初分泌时没有活性的酶的前体分子如蛋白水解酶、凝血因子等如蛋白水解酶、凝血因子等 酶原激活的机制：酶原激活的机制：酶原分子内部一个或多个肽键断裂，酶原分子内部一个或多个肽键断裂，引起分子构象改变，从而暴露或形成酶的活性中心。引起分子构象改变，从而暴露或形成酶的活性中心。酶原激活：酶原激活：由无活性酶原转变为有活性的酶的过程。由无活性酶原转变为有活性的酶的过程。酶与生物催化剂酶与生物催化剂8787胰蛋白酶原的激活胰蛋白酶原的激活酶与生物催化剂酶与生物催化剂8888保护合成酶的器官本身不被酶水解破坏；保护合成酶的器官本身不被酶水解破坏；保证合成的酶在特定环境和部位发挥作用；保证合成的酶在特定环境和部位发挥作用；酶的一种储存形式。酶的一种储存形式。酶原存在及激活的意义酶原存在及激活的意义胰蛋白酶原胰蛋白酶原胰蛋白酶胰蛋白酶肠激酶肠激酶糜蛋白酶原糜蛋白酶原糜蛋白酶糜蛋白酶弹性蛋白酶原弹性蛋白酶原弹性蛋白酶弹性蛋白酶羧基肽酶原羧基肽酶原羧基肽酶羧基肽酶酶与生物催化剂酶与生物催化剂89急性胰腺炎的发病机理急性胰腺炎的发病机理胰腺分泌的胰蛋白酶原被就地激活。胰腺分泌的胰蛋白酶原被就地激活。凝血酶原的激活凝血酶原的激活生理情况下，凝血酶原不被激活，保证血流畅生理情况下，凝血酶原不被激活，保证血流畅通；血管破损时，凝血酶原被激活，产生血凝通；血管破损时，凝血酶原被激活，产生血凝块，阻止大量失血。块，阻止大量失血。例：例：酶与生物催化剂酶与生物催化剂90二、酶含量的调节二、酶含量的调节（一）酶蛋白合成的诱导或阻遏（一）酶蛋白合成的诱导或阻遏 酶基因表达（转录水平上）的调节酶基因表达（转录水平上）的调节（二）酶的降解（二）酶的降解 溶酶体蛋白质降解途径：不依赖溶酶体蛋白质降解途径：不依赖ATP 非溶酶体蛋白质降解途径：依赖非溶酶体蛋白质降解途径：依赖ATP和泛素的降解途径和泛素的降解途径 酶与生物催化剂酶与生物催化剂91酶的分类酶的分类 按酶促反应性质分为六大类按酶促反应性质分为六大类 1.1.氧化还原酶类氧化还原酶类(oxidoreductase)(oxidoreductase)2.2.转移酶类转移酶类(transferase)(transferase)3.3.水解酶类水解酶类(hydrolase)(hydrolase)4.4.裂合酶类裂合酶类(lyase)(lyase)5.5.异构酶类异构酶类(isomerase)(isomerase)6.6.合成酶类合成酶类(或连接酶类，或连接酶类，ligase)ligase)第五节第五节 酶的分类和命名酶的分类和命名酶与生物催化剂酶与生物催化剂92习惯命名法习惯命名法1.1.根据其催化底物来命名：磷酸酶根据其催化底物来命名：磷酸酶2.2.根据所催化反应的性质来命名：脱氢酶、脱根据所催化反应的性质来命名：脱氢酶、脱羧酶、聚合酶等羧酶、聚合酶等3.3.结合上述两个原则来命名：乳酸脱氢酶结合上述两个原则来命名：乳酸脱氢酶4.4.有时在这些命名基础上加上酶的来源或其它有时在这些命名基础上加上酶的来源或其它特点：如胃蛋白酶特点：如胃蛋白酶 /胰蛋白酶，胰蛋白酶，酸性酸性 /碱性磷酸酶碱性磷酸酶酶与生物催化剂酶与生物催化剂94I 系统名系统名：包括所有底物的名称和反应类型。：包括所有底物的名称和反应类型。乳酸乳酸+NAD+丙酮酸丙酮酸+NADH+H+乳酸：乳酸：NAD+氧化还原酶氧化还原酶I 惯用名惯用名：只取较重要的底物名称和反应类型。：只取较重要的底物名称和反应类型。乳酸：乳酸：NAD+氧化还原酶氧化还原酶乳酸脱氢酶乳酸脱氢酶对于催化水解反应的酶一般在酶的名称上对于催化水解反应的酶一般在酶的名称上省去反应类型。省去反应类型。酶与生物催化剂酶与生物催化剂95第六节第六节 酶与医学的关系酶与医学的关系v酶与疾病的发生酶与疾病的发生v酶与疾病的诊断酶与疾病的诊断v酶与疾病的治疗酶与疾病的治疗一、酶与疾病的关系一、酶与疾病的关系酶与生物催化剂酶与生物催化剂96 酶与疾病的发生酶与疾病的发生有些疾病的发病机制与酶的缺乏或异常有关有些疾病的发病机制与酶的缺乏或异常有关异常的酶异常的酶相关疾病相关疾病苯丙氨酸羟化酶苯丙氨酸羟化酶 苯丙酮酸尿症苯丙酮酸尿症酪氨酸酶酪氨酸酶 白化病白化病6-6-磷酸葡萄糖脱氢酶磷酸葡萄糖脱氢酶 蚕豆病蚕豆病细胞色素氧化酶细胞色素氧化酶 氰化物中毒氰化物中毒胆碱酯酶胆碱酯酶 有机磷中毒有机磷中毒酶与生物催化剂酶与生物催化剂97白化病（缺乏酪白化病（缺乏酪 氨酸酶）氨酸酶）皮肤乳白色，毛发淡皮肤乳白色，毛发淡黄或银白色，瞳孔淡黄或银白色，瞳孔淡红，虹膜淡灰或淡红，红，虹膜淡灰或淡红，半透明视网膜缺乏色半透明视网膜缺乏色素。素。酶与生物催化剂酶与生物催化剂98苯丙氨酸羟化酶缺陷苯丙氨酸羟化酶缺陷苯丙酮酸尿症苯丙酮酸尿症智力低下，智力低下，60%60%患儿患儿有脑电图异常，头发有脑电图异常，头发细黄，皮肤色淡和虹细黄，皮肤色淡和虹膜淡黄色，惊厥，尿膜淡黄色，惊厥，尿有有“发霉发霉”臭味或鼠臭味或鼠尿味。尿味。酶与生物催化剂酶与生物催化剂99 酶与疾病的诊断酶与疾病的诊断血清酶活性测定血清酶活性测定 辅助诊断、观察预后辅助诊断、观察预后临床上许多组织器官的疾病表现为血液等体液中酶活性异常临床上许多组织器官的疾病表现为血液等体液中酶活性异常ALT（GPT）肝脏疾患肝脏疾患LDH同工酶谱同工酶谱心肌梗塞、肝癌等心肌梗塞、肝癌等碱性磷酸酶碱性磷酸酶骨与肝脏疾患骨与肝脏疾患酸性磷酸酶酸性磷酸酶前列腺转移癌前列腺转移癌肌酸激酶肌酸激酶心肌梗塞、肌肉疾患心肌梗塞、肌肉疾患酶与生物催化剂酶与生物催化剂100100酶活性的测定与酶活性单位酶活性的测定与酶活性单位酶活性：指酶催化化学反应的能力。在适宜的反应条件下，酶活性：指酶催化化学反应的能力。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表示。用单位时间内底物的消耗或产物的生成量表示。国际单位（国际单位（IU）：）：在特定条件下，每分钟催化在特定条件下，每分钟催化1mol底物底物 转化为产物所需的酶量。转化为产物所需的酶量。（国际生化学会（国际生化学会IUB，1976）酶的活性单位酶的活性单位催量单位（催量单位（katal）：）：在特定条件下，每秒钟使在特定条件下，每秒钟使1mol底物底物转化为产物所需的酶量。转化为产物所需的酶量。（国际生化学会（国际生化学会IUB，1979）1kat=6 107IU酶与生物催化剂酶与生物催化剂101替代治疗：消化不良：胃蛋白酶、胰蛋白酶、替代治疗：消化不良：胃蛋白酶、胰蛋白酶、淀粉酶淀粉酶抗菌治疗：磺胺类药物：竞争抑制二氢叶酸合成酶。抗菌治疗：磺胺类药物：竞争抑制二氢叶酸合成酶。抗癌治疗：氨甲碟呤：抑制四氢叶酸的合成。抗癌治疗：氨甲碟呤：抑制四氢叶酸的合成。对症治疗：链激酶、尿激酶对症治疗：链激酶、尿激酶促血栓溶解促血栓溶解调整代谢，纠正紊乱：调整代谢，纠正紊乱：精神抑郁症患者精神抑郁症患者单胺氧化酶抑制剂单胺氧化酶抑制剂增加兴奋增加兴奋 性神经递质。维持平衡。性神经递质。维持平衡。酶与疾病的治疗酶与疾病的治疗酶与生物催化剂酶与生物催化剂102二、酶在医学上的其他应用二、酶在医学上的其他应用1、酶作为试剂用于、酶作为试剂用于临床检验临床检验和和科学研究科学研究 （1）酶法分析：）酶法分析：即酶偶联测定法即酶偶联测定法(