酶和维生素 1.ppt

1、7/27/2019,每一种生物生命过程必须。,生命现象是多步反应；,生理条件下无催化剂许多反应进行的太慢或不能进行。,细胞需要生物催化剂（Biocatalysts）,7/27/2019,第三章酶与维生素(P70),7/27/2019,一.酶的概念 二.酶的发展简史 三.酶的分类 四.酶的命名,第一节 酶的概述(P70),7/27/2019,一.酶的概念：生物活细胞产生的、具有催化能力的以蛋白质为主要成分的生物催化剂（Biocatalysts ）。 二.酶的研究简史 酶的发现与提出 1878年 巴斯德 发酵是酵母细胞生命活动的结果, 出现酶的名称 1897年，Buchner兄弟 不含细胞的酵母汁

2、成功实现了发酵。提出了发酵与活细胞无关，而与细胞液中的酶有关。 1913年,Michaelis和Menten提出了酶促动力学基本原理米氏学说。 1926年，Sumner 刀豆种子脲酶结晶，首次证明酶是具有催化活性的蛋白质。 1982年，Cech对四膜虫的研究中发现RNA具有催化作用ribozyme（核酶）。,7/27/2019,三.酶的分类,国际系统分类法,1961年国际酶学委员会（Enzyme Committee, EC）根据酶催化的反应类型和机理，分成六大类：,“1”. 氧化-还原酶类 （Oxido-reductases）,主要是氢的转移或电子传递的反应。,脱氢酶类(dehydrogena

3、se),氧化酶类(Oxidase),7/27/2019,AX + B A +BX,一个底物分子的基团或原子转移到另一个底物的分子上。,“2”. 转移(移换)酶类 （Transferases）催化化合物中某些基团的转移。,根据X分成8个亚类： 转移碳基、酮基或醛基、酰基、糖基、烃基、含氮基、含磷基和含硫基的酶。,7/27/2019,“3 ”水解酶类 （hydrolases）,催化底物的加水分解反应。,“4 ”裂合（裂解）酶类 （Lyase）,催化底物分子中非水解性移去一个基团或原子形成双键的反应及其逆反应。,7/27/2019,主要包括：醛缩酶、水化酶（脱水酶）及脱氨酶等。,7/27/2019,

4、催化各种同分异构体的相互转化。,“5”. 异构酶类（ Isomerases）,常见：消旋和变旋、醛酮异构、顺反异构和变位酶类。,6-磷酸葡萄糖异构酶,即底物分子内基团或原子的重排过程。,7/27/2019,A + B + ATP + H-O-HA B + ADP +Pi,“6”合成酶类 Ligases or Synthetases,连接酶，与ATP分解反应相互偶联，催化C-C、C-O、C-N 以及C-S 键的形成反应 。,丙酮酸 + CO2 草酰乙酸,丙酮酸羧化酶,7/27/2019,乳酸脱氢酶 EC 1. 1. 1. 27,第1大类，氧化还原酶,第1亚类，氧化基团CHOH,第1亚亚类，H受体

5、为NAD+,该酶在亚亚类中的流水编号,酶学委员会缩写,酶的身份证号码编号,EC 酶大类号.亚类号（底物）.亚亚类号.序号,7/27/2019,按酶化学组成分类简单蛋白酶和结合蛋白酶按酶结构特点分类单体酶，寡聚酶，多酶体系和多功能酶,7/27/2019,1.习惯命名法 1）根据催化底物命名（蛋白酶；淀粉酶） 2）根据催化反应的性质命名（水解酶；转氨酶；裂解酶等） 3）结合上述两个原则命名（琥珀酸脱氢酶） 4）在这些命名基础上加上酶的来源或其它特点（胃蛋白酶、胰蛋白酶、碱性磷酸脂酶和酸性磷酸脂酶）。,四.酶的命名,缺点：一酶多名，一名多酶，写出反应难。,7/27/2019,2.国际系统命名法（国际

6、酶学委员会1961年提出）,酶催化的反应: 丙氨酸+ -酮戊二酸 谷氨酸 + 丙酮酸,系统名称： 底物名称（构型）+反应性质+酶。 底物不止一个，全部列出，用冒号（: ）分隔。,习惯名称:谷丙转氨酶 系统名称:丙氨酸:-酮戊二酸氨基转移酶, Thoms E.Barm编,催化水解反应的酶： 一般可省去底物水，省去反应类型。,7/27/2019,第二节 酶催化作用的特性,新陈代谢不可缺少，受多种因素调节控制。,一.与一般催化剂的共性 1.用量少而催化效率高； 2.稳定底物形成过渡态，降低反应的活化能，加速反应； 3.改变化学反应的速度，不改变化学反应平衡。 4.反应前后酶本身不变化。,酶促反应（E

7、nzymatic reaction）：酶催化的生物化学反应。 底物（substrate）：由酶催化，发生化学变化的物质。,7/27/2019,1.高效性 2.专一性 3.反应条件温和 4.酶易失活 5.酶活力可调节控制 6.某些酶催化活力与辅酶、辅基及金属离子有关。 7.酶促反应无副反应,二. 生物催化剂的特性,7/27/2019,1）高效性,酶显著降低反应活化能,7/27/2019,7/27/2019,提高反应速度10 101倍（非酶催化剂）或108 1020倍（非催化反应）。,例如： 65C条件下，1克结晶-淀粉酶可催化2吨淀粉水解。 一餐饭在37 C下的消化： 无催化剂需50年；消化酶消

8、化3-4小时。,7/27/2019,概念：,2）专一性（Specificity),例如：蛋白酶催化蛋白质的水解；核酸酶催化核酸的水解。,又称特异性，是指酶在催化生化反应时对底物严格的选择性。,即酶只能催化某一种或某一类化学反应。,指一种酶只能作用于某一种或某一类（结构性质相似）特定底物。,7/27/2019,酶的专一性类型：,酶的专一性,结构专一性,立体异构专一性,相对专一性,绝对专一性,7/27/2019,. 结构专一性,A .绝对专一性（Absolute specificity),对底物要求非常严格，只作用于一个特定的底物。,脲酶,7/27/2019,B .相对专一性(Relative S

9、pecificity),酶的作用对象是一类化合物或一类化学键。,族(group)专一性：对键两端的基团要求的程度不同，只对其中一个基团要求严格。,胰蛋白酶,7/27/2019,-葡萄糖苷酶：催化由-葡萄糖所构成的糖苷水解，对糖苷另一端没有严格要求。,键(Bond)专一性：对于键两端的基团没有严格的要求。,酯酶,7/27/2019,底物具有旋光异构体时，酶只能作用于其中一种。,A .旋光异构专一性,. 立体化学（异构）专一性 Stereochemical Specificity，stereospecificity,B .几何异构专一性,淀粉酶只能选择性水解D葡萄糖形成的1，4糖苷键；L-氨基酸氧

10、化酶只能催化L-氨基酸氧化；乳酸脱氢酶只对L-乳酸专一。,酶只能选择性催化几何异构体的一种构型。,延胡索酸水合酶,7/27/2019,一般在常温、常压和接近中性的酸碱度（ pH 5-8 ）水溶液中进行，反应温度范围为20-40C。,3）反应条件温和,4）酶易失活,酶高度不稳定，凡能使蛋白质变性的因素（如强酸、强碱高温等）都能使酶破坏而完全失去活性。,7/27/2019,）酶活力可调节控制,酶和代谢物的区域化分布 酶活性的调节：,6） 某些酶催化活力与辅酶、辅基及金属离子有关。,7）酶促反应无副反应,酶原激活、共价修饰、变构调节和酶含量的调节（合成的诱导、阻遏和降解） 、 代谢物对酶活性的抑制和

11、激活、激素调节,7/27/2019,一.酶的化学本质 1.大多数酶是蛋白质,1926年 J.B.Sumner 刀豆 脲酶结晶 证明其为蛋白质，提出酶的本质是蛋白质。,m水解的产物是氨基酸 使蛋白质变性的因素也能使酶变性 酶具有两性解离和等电点性质 不能透过半透膜 和蛋白质具有相同的颜色反应,第三节酶的组成,酶是蛋白质的证据：,2. ribozyme（核酶）,1982年 T.Cech 第1个有催化活性的天然RNA，以后Altman和Pace等又陆续发现了真正的RNA催化剂。,核酶的发现不仅表明酶不一定都是蛋白质，还促进了有关生命起源、生物进化等问题的进一步探讨。,7/27/2019,单纯酶（si

12、mple enzyme)：氨基酸。蛋白质结构决定活性。,二.酶的化学组成,各种水解酶：蛋白酶，脂肪酶，淀粉酶等。,全酶（holoenzyme）,酶蛋白-apoenzyme（脱辅酶-apoprotein）,结合酶(conjugated enzyme),氨基酸，主要决定酶催化专一性,辅因子-cofacor,金属离子或有机小分子化合物,常作为电子原子或某些化学基团的栽体,只有结合了辅助因子后，才表现出酶的活性。,决定酶催化的催化性。,7/27/2019,金属离子为辅助因子,金属酶：,金属离子为酶的一部分辅基。,金属激活剂。,金属离子的作用： 酶反应中的催化作用 、参与三元络合物（E-M-S）的形成、

13、稳定酶蛋白构象 氧化还原作用,金属激活酶：,羧肽酶（Zn+2）和黄嘌呤氧化酶（Mo+6）,各种激酶和核酸酶（Mg2+）,小分子有机化合物为辅助因子,辅基或辅酶的作用：传递电子、氢或基团,辅基(prosthetic group): 与酶蛋白共价紧密结合。,不容易被透析或超滤法除去，如黄素和生物素等辅基,辅酶(coenzyme):与酶蛋白非共价键疏松结合。,容易被透析或超滤法除去，如TPP、NAD等,7/27/2019,7/27/2019,1.单体酶：最高结构为三级结构。 2.寡聚酶：最高结构为四级结构。 3.多酶复合物（multienzyme system）： 功能相关，不同种类的酶非共价彼此聚

14、合形成的复合物。多酶体系。,第五节酶的结构及其催化作用机制,一.酶的结构 一般球状蛋白，具有一、二、三、四级结构。,一个连续反应链的一系列顺序反应中,催化某一底物经过一系列化学变化转变成最终产物。,4.多功能酶（multifunctional enzyme ）或串联酶（tandem enzyme）,7/27/2019,多酶复合物：EAB+EBC+ECD+EDE +EEF+EFG+EGH+EHP,游离可溶型,可溶型多酶复合体,膜结合多酶复合体,多酶复合物的进化：,7/27/2019,主要结构化的多酶复合体,丙酮酸脱氢酶系、脂肪酸合成酶复合体等。,丙酮酸脱氢酶系（E.coli）：,包括 丙酮酸脱氢

15、酶（E）、 硫辛酰转乙酰酶（E） 二氢硫辛酰脱氢酶（E）。,7/27/2019,活性中心,底物,肽链,二.酶的活性中心（active center）,7/27/2019,2.主要特征(1)相对酶整个体积，活性部位占据空间很小； (2)位于酶分子特定空间结构区域 分子表面的一部分区域 （常位于酶蛋白两个结构域或亚基之间裂隙，或蛋白质分子表面凹槽）；,1.概念：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。,7/27/2019,(3)组成：一条或几条多肽链上空间位置比较靠近的氨基酸残基或其基团。,(4)二个功能部位：,结合部位：结合底物,多通过相对弱的力； 结合特异性取决于活性部位精确原子

16、排列。,催化部位：催化底物转化为产物,包括: COOH、NH2、OH、SH和咪唑基等，辅助因子参与酶活性中心。,7/27/2019,一些酶活性中心的氨基酸残基,酶 残基总数 活性中心残基 牛胰核糖核酸酶 124 His12, His119,Lys41 溶菌酶 129 Asp52, Glu35 牛胰凝乳蛋白酶 245 His57, Asp102,Ser195 牛胰蛋白酶 238 His46, Asp90, Ser183 木瓜蛋白酶 212 Cys25, His159 弹性蛋白酶 240 His45, Asp93, Ser188 枯草杆菌蛋白酶 275 His46, Ser221 碳酸酐酶 258

17、 His93-Zn-His95 ,His117,7/27/2019,His57,Asp102,Ser195,Cleft for binding extended substrates,催化三联体,胰凝乳蛋白酶,7/27/2019,催化三联体,7/27/2019,serine protease,胰凝乳蛋白酶：245；His57, Asp102,Ser195,胰蛋白酶：238；His46, Asp90, Ser183,弹性蛋白酶：240；His45, Asp93, Ser188,Val Val,7/27/2019,S-S,活性中心,结合部位,催化部位,7/27/2019,3.酶活性的必需基团（es

18、sential group）,概念：间接或直接与酶催化活性相关的多肽链上某些氨基酸残基的功能基团。,这些基团若经化学修饰改变，则酶活性丧失。,类型：,7/27/2019,多肽链,底物分子,酶活性中心,催化基团,结合基团,活性中心必需基团,活性中心以外必需基团,7/27/2019,酶降低化学反应所需的活化能，使活化分子数增多，加快反应速度。,酶促反应的能力学基础,三.酶的催化作用机制,(1)化学反应速率的依赖因素：,分子间碰撞频率 有效碰撞分子的百分数,(2)促使化学反应进行的途径,加热或光照，为反应体系提供能量。 使用催化剂降低反应活化能。,(3)酶的催化作用与分子活化能,7/27/2019,

19、中间产物学说,酶的催化作用机制,(1)中间产物学说,7/27/2019,酶与底物结合特点： 1）底物只与酶的活性中心结合； 2）可逆、非共价的结合； 3）酶与底物通过一种模式进行结合。,中间产物存在的证据： 同位素32P标记底物法（磷酸化酶与葡萄糖结合）； 吸收光谱法（过氧化物酶与过氧化氢结合）。,7/27/2019,1890， Fischer，酶的活性中心结构与底物的结构互相吻合，紧密结合成中间络合物。,锁,钥,(2)直接契合（direct fit）模式： 1890年,Emil Fischer“锁钥学说” 酶和底物是锁与钥匙似的刚性关系。,7/27/2019,S,E,E-S复合物,a,b,c

20、,a,b,c,(3)诱导契合（induced fit）模式：1958,Koshland 诱导契合学说,E,S,活性部位构象变化以适应底物的结合。,7/27/2019,酶活性中心结构是柔性的，当底物（激活剂或抑制剂）与酶分子结合时，底物分子诱导酶蛋白构象发生有利于与底物结合的变化，使反应所需催化基团和结合基团正确排列和定向，转入有效的作用位置，使酶与底物完全吻合，契合形成中间产物酶底物复合物。,诱导契合假说（induced-fit hypothesis）,7/27/2019,1)趋近定向效应,酶将2个底物拉近，以准确的方向碰撞。实际上是将分子间的反应变成类似于分子内的反应,(4)使酶具有高催化效

21、率的因素,酶,酶分子形成活性中心，与底物结合： 提供各种功能基团； 使分子间催化反应转变为分子内催化反应。,酶与底物结合过程中，底物分子从稀溶液中密集到活性中心，并使其催化基团与底物反应基团之间正确定向排列。,7/27/2019,稳定底物,电荷等相互作用，底物张力变形激活形成过渡态,2)“张力”与“形变”效应,酶与底物结合，酶分子使底物分子某些键键能减弱，键扭曲，底物分子变形，降低反应活化能。,7/27/2019,3)酸-碱催化,广义酸碱催化，Bronsted的酸碱定义。,通过暂时提供（或接受）一个质子，稳定过渡态，加速反应。,反应物提供质子（作为碱）或从反应物夺取质子（作为酸）。,蛋白质中酸

22、或碱性基团： 氨基、羧基、咪唑基、巯基和酚基等。,影响酸碱催化反应速度因素： 酸或碱强度（pK）； 质子传递速度。His的咪唑基最活跃。,7/27/2019,酶活性中心广义酸碱基团,7/27/2019,溶菌酶酸、碱催化反应示意图,7/27/2019,广义酸催化,广义碱催化,结合基团,7/27/2019,4)共价催化,酶分子活性基团与底物以共价键结合，形成过渡态来加速反应。,亲核催化：带有多电子的原子如O、S和N，可提供电子去攻击底物上相对带正电子的原子（如羰基碳），亲核攻击。,亲电催化：是由亲电试剂(具有接受电子对的原子)引起的催化反应,是亲核催化的反过程。,Lewis的酸碱电子理论： 酸：可

23、接受电子对物质，亲电物质。 碱：可提供电子对物质，亲核物质。,共价催化又称亲核或亲电子催化。 实际上也是酸碱催化。,7/27/2019,Ser-OH,Cys-SH,His-咪唑基,亲核物质,亲电物质,7/27/2019,5)表面效应 或 疏水性“口袋”效应,疏水口袋,肽链,底物,7/27/2019,酶与底物过渡态互补,酶与底物过渡态互补，亲合力最强，释放出结合能使ES过渡态能级降低，有利于底物分子跨越能垒，加速酶促反应速度。,酶的多元催化作用： 多个基元催化形式的协同作用。,7/27/2019,His57,Asp102,Ser195,Cleft for binding extended sub

24、strates,245；His57, Asp102,Ser195,胰凝乳蛋白酶,7/27/2019,胰凝乳蛋白酶,7/27/2019,敏感键羰基C定向接近Ser195羟基O,7/27/2019, His57夺走Ser195羟基H，Ser195羟基O亲核攻击敏感键羰基C形成带氧阴离子的四面体中间物（转换态）。氧阴离子洞，氧阴离子与Ser195，Gly193酰胺H形成氢键使转换态稳定。,7/27/2019,His57作为酸催化剂为敏感键提供质子，肽键断裂，胺释放，生成酰基酶中间物。,7/27/2019,Water ，the second substrate then enters the acti

25、ve site.,水为His57提供质子，羟基亲核攻击羰基形成带氧阴离子的四面体中间物。氧阴离子洞，氧阴离子与Ser195，Gly193酰胺H形成氢键使之稳定。,7/27/2019,7/27/2019,His57作为酸催化剂为Ser195羟基O提供质子，四面体中间物键断裂，生成羧酸化合物。,7/27/2019,游离酶重新形成,7/27/2019,四.双底物反应,AB,PQ,2个底物2个产物称“BiBi”反应。,二种类型：,序列反应：有序；随机,乒乓反应,7/27/2019,序列反应,7/27/2019,乒乓反应,7/27/2019,乒乓反应,7/27/2019,7/27/2019,酶促反应动力

26、学：研究酶促反应速度及其影响因素。,第六节 酶促反应动力学,7/27/2019,产物,0 时 间,酶促反应速度逐渐降低,酶促反应的时间进展曲线,反应速度：单位时间内底物减少或产物增加的速度，常用初速度来衡量。,初速度,7/27/2019,影响酶促反应速度的因素：,底物浓度S 酶浓度E 反应温度 pH 值 激活剂 抑制剂,7/27/2019,一.底物浓度对酶促反应速度的影响,当S很低时，S与v成比例- 一级反应 当S较高时，S与v不成比例-混合级反应 当S很高时，S，v不变-零级反应,Vm,v,S,1 .矩形双曲线,7/27/2019,底物饱和现象：底物浓度较高时，反应速度不再随底物浓度增加而增

27、加， 达到最大反应速度。,中间产物学说解释：,在酶浓度和其它条件不变情况下： 增加底物浓度可增加反应速度；当底物浓度较高时出现底物饱和现象。,底物浓度很低时，中间产物浓度不断增高。,底物浓度较高时，不会生成更多中间产物。,有多余酶与底物结合，随底物浓度增加，中间产物浓度不断增高。,溶液中所有酶的活性中心被底物占据，酶全部与底物结合成中间产物，虽增加底物浓度也不会生成更多中间产物。,7/27/2019,S,v,Km,v =（Vm/Km） S,v=Vm=K2E,2 .米曼氏方程 （Michaelis-Menten equation）,7/27/2019,(1)米-曼氏方程解释： 当SKm时，v=(

28、Vmax/Km) S, 即v 正比于S 当SKm时，v Vmax, 即S而v不变,(2)米-曼氏方程成立条件：初速度为标准单底物稳态（steady state）,7/27/2019,游离酶浓度=EESES生成速度=k1（EES） SES分解速度=k2ES+ k3ES当稳态时： ES生成速度=ES分解速度k1（EES）S= k2ES+ k3ES,(3)推导方程：,7/27/2019,=,= Km,v =,=,因v=k3ES，当所有E被S饱和时，即达到最大速度，此时ES=E，Vmax=k3 E代入上式：,k1,K2+ k3,7/27/2019,(1)Km的意义 1)Km值等于最大反应速度一半时的底

29、物浓度 2)Km值是酶的特征性常数之一,Km值范围在10-6 10-2 mol/L3)k2k3时Km可用来表示酶对底物的亲和力大小， Km与酶对底物亲和力大小成反比,3 .Km的意义,7/27/2019,当反应速度达到最大反应速度的90%，则,90%V =100%VS/(km +S),即 S = 9km,在进行酶活力测定时，通常用4km的底物浓度即可。,4)从km的大小，推测正确测定酶活力时所需的底物浓度,7/27/2019,5)km推断某一代谢物在体内可能的代谢途径。,丙酮酸,乳酸,乙酰CoA,乙醛,乳酸脱氢酶（1.710-5）,丙酮酸脱氢酶（1.310-3）,丙酮酸脱羧酶（1.010-3）

30、,当丙酮酸浓度较低时，代谢走哪条途径决定于km最小的酶。,7/27/2019,根据实验数据作图直接求得：先测定不同底物浓度的反应初速度（v） ，从v与S的关系曲线求得Vm，然后再从1/2Vm求得相应的S即为km（近似值）。,4.Km值与 Vmax值测定,v,0 1 2 3 4 5 6 7 8 10-6,Km值,Vm,S,7/27/2019,双倒数作图法：林-贝氏(Lineweaver-Burk)作图法（1934）,1/V,-1/Km,斜率= Km/ Vmax,1/Vmax,1/S,0,7/27/2019,二.酶浓度对反应速度的影响,当SE,式中Km可以忽略不计。,=k2E,在有足够底物和其他条

31、件不变的情况下：v = k E反应速度与酶浓度成正比,7/27/2019,三.温度对酶促反应速度的影响,温度对唾液淀粉酶活性的影响,酶的最适温度: 酶活性最高时的温度, 也即酶的催化效率最高, 酶促反应速度最大时的温度。 植物：4050 动物：3540 嗜热细菌：TaqDNA聚合酶70，93不失活用于PCR。,两种影响： 1.最适温度前，温度升高，活化分子数增多，反应速度加快； 2.最适温度后，温度升高，热变性速度加快。,最适温度,7/27/2019,四.pH对酶促反应速度的影响,最适pH（optimum pH）,1.最适pH：表现出酶最大活性的pH值。 2.偏离最适pH，酶活性降低，过酸、过

32、碱酶变性失活。 3. pH稳定性 在一定的pH范围内酶是稳定的。,7/27/2019,pH对酶作用的影响机制： 1.影响酶活性基团的解离；影响底物的解离； 2. 环境过酸、过碱使酶变性失活。,最适温度，最适pH不是酶的特征常数，会受到酶的浓度、底物以及缓冲液的种类等因素的影响。,7/27/2019,五.激活剂对酶促反应速度的影响,1、激活剂: 凡能使酶由无活性变为有活性或使酶活性增加的物质。如： 金属离子： Mg 2+ 、 K+、 Mn2+ 阴离子： Cl-有机物： 胆汁酸盐 2、分类： 必需激活剂:使酶活性由无变有 例如:Mg 2+ 对己糖激酶 非必需激活剂 :使酶活性显著增加例如: Cl-

33、 对淀粉酶,7/27/2019,使酶必需基团或活性部位基团化学性质改变 而降低酶活力甚至使酶失活。,六.抑制剂对酶促反应速度的影响,抑制作用: 间接或直接地影响酶的活性中心,使酶活性降低或丧失。,抑制剂（I） ：,降低酶活性而不引起酶蛋白变性的物质。,7/27/2019,+I EI,7/27/2019,不可逆抑制剂的作用,可逆抑制剂的作用,抑制程度是由酶与抑制剂之间的亲和力大小、抑制剂的浓度以及底物的浓度决定。,7/27/2019,抑制剂与酶必需基团以牢固共价键结合，使酶丧失活性，不能用透析超滤等物理方法除去抑制剂使酶恢复活性。,1.不可逆抑制（irreversible inhibition）

34、,抑制剂与酶的结合是不可逆的。,无I,不可逆抑制剂,7/27/2019,例1： 巯基酶的抑制,SH S E + Hg2+ E Hg + 2H+SH S,SH Cl S E + As-CH=CHCl E As-CH=CHCl + 2HClSH Cl S,路易士气,7/27/2019,S E Hg +S,COONa CHSH CHSH COONa,SH E + HgSH,COONa CHS CHS COONa,二巯基丁二酸钠,解毒方法：,7/27/2019,有机磷化合物 羟基酶 磷酰化酶(失活),RO O RO O RO X RO OE,P + EOH P + HX,例2： 羟基酶的抑制,羟基酶:

35、 丝氨酸侧链羟基为必需基团。,敌百虫、敌敌畏、对硫磷,7/27/2019,常见不可逆抑制剂： 有机磷化合物，有机汞、砷化合物，重金属盐，烷化试剂，氰化物、等,7/27/2019,2.可逆抑制(reversible inhibition),抑制剂与酶以非共价键疏松结合引起酶活性的降低或丧失，能够通过透析、超滤等物理方法使酶恢复活性。,抑制剂与酶的结合是可逆的。,无I,可逆抑制剂,7/27/2019,琥珀酸脱氢酶 + FAD + FADH2,COOHCH2CH2COOH,COOHCHCHCOOH,琥珀酸 延胡索酸,丙二酸（）,（1）竞争性抑制(competitive inhibition),7/2

36、7/2019,E + P,Ki,竞争性抑制作用过程,竞争性抑制,7/27/2019,1）概念：竞争性抑制剂结构与底物结构相似，与底物竞争同一种酶的活性中心，从而影响E与S的结合。,2）竞争性抑制的底物浓度曲线,7/27/2019,竞争性抑制的动力学方程:,竞争性抑制的特征曲线：, I ,正常,ki = EI/EI,7/27/2019,竞争性抑制的特点： I与S分子结构相似； 抑制剂和底物竞争酶的活性中心结合部位 Vmax 不变，表观Km增大； 抑制程度取决于I与E的亲和力 ，以及I和S的相对浓度比例。增加S浓度可以解除抑制.,小结,7/27/2019,应用,7/27/2019,1）概念 抑制剂

37、与酶分子活性中心以外的其它部位结合而抑制酶活性，I和S与酶结合不存在竞争关系。,E + P,I,I,Ki,Ki,（2）非竞争性抑制（non-competitive inhibition）,非竞争性抑制作用过程：,底物和抑制剂同时与酶结合，但形成的EIS不能进一步转变为产物。,7/27/2019,非竞争性抑制的动力学方程:,非竞争性抑制的特征曲线,正常, I,2）非竞争性抑制的S与v的关系,7/27/2019,非竞争性抑制的特点：,、I与S分子结构不同； 、Vmax 减小，表观Km不变； 、抑制程度取决于I大小。,例：,1、Ag 1+、 Cu 2+、 Hg 2+和 Pb 2+对酶的抑制 2、质子

38、化的叔胺（R3NH+）对乙酰酯酶的抑制,小结,7/27/2019,1）概念 抑制剂（I）仅与酶底物中间复合物（ES）结合而抑制酶活性。,E + P,Ki,I,（3）反竞争性抑制（uncompetitive inhibition）,反竞争性抑制作用过程,抑制剂必须在酶与底物结合后才能进一步形成ESI复合物。,7/27/2019,反竞争性抑制的动力学方程:,反竞争性抑制的特征曲线：, I ,正常,2）反竞争性抑制的S与v的关系,7/27/2019,、I与S分子结构不同,I只与ES结合 、Vmax 和表观Km都减小； 、抑制程度取决于I和ES二者的浓度。,例：,肼对芳香硫酸酯酶的抑制,反竞争性抑制的特点：,小结,7/27/2019,可逆抑制作用的动力学比较,