【正文】 ： P265 圖 413 非競爭性抑制劑可使酶促反應(yīng)的 Vmax降至 Vmax/（ 1+[I]/Ki），而對 Km無影響。 ⑤可控制底物專一性。 一個干燥的酶水合： 吸附水量： 酶分子表面電荷基團： (水 /酶 ) 酶分子表面極性基團： 弱極性、非極性基團： 表面完全水化，被一層水分子包圍。 （ 2）、 活 性 有兩類影響 升高活性 降低活性 酶的超活性：高于水溶液中酶活性值的活性。 第四節(jié) 酶的作用機理 一、 專一性的機理 （一） 酶專一性類型 一般說來，一種分子能成為某種酶的底物，必須具備兩個條件： 分子上有被酶作用的化學(xué)鍵。 如：大麥芽中的麥芽糖酶只作用于麥芽糖，脲酶只催化尿素水解。 圖 立體專一性在實踐中的應(yīng)用：（ 1）藥物的構(gòu)效關(guān)系（ 2） 立體異構(gòu)性藥物和其它化合物的酶法不對稱合成或拆分。 兩種效應(yīng)對反應(yīng)速度的影響 ①使底物濃度在活性中心附近很高 甚至比溶液中高 10 萬倍，提高反應(yīng)速度。 ２９ ①親核共價催化 絲氨酸羥基、 Cys 的 SH、 His 的咪唑基。 ⑵電荷環(huán)境 在酶活性中心附近，往往有一電荷離子，可穩(wěn)定過渡態(tài)的離子，增加酶促反應(yīng)速度。 酶分子 殘基分類 （ 1）接觸殘基 它們與底物接觸，參與底物的化學(xué)轉(zhuǎn)變，此類 殘基的一個或幾個原子與底物分子中一個或幾個原子的距離都在一個鍵距離之內(nèi)（ ）。 蛋白水解酶就有幾個族： （ 1）絲氨酸蛋白酶（胰凝乳蛋白酶、胰乳蛋白酶、彈性蛋白酶、枯草桿菌蛋白酶等） （ 2）鋅蛋白酶（羧肽酶等） （ 3）巰基蛋白酶（木瓜蛋 白酶等） （ 4）羧基蛋白酶（胃蛋白酶等） 在同一族酶中，活性中心一級結(jié)構(gòu)的 順序極相似。 Ser195 由于 His57 和 Asp102 的影響而成為很強的親核基團，它是活性中心的底物結(jié)合部位， His57是活性中心的催化部位。 （ 2）反饋抑制與底物激活 催化第一步反應(yīng)的酶，大多都是別構(gòu)酶，能被全部反應(yīng)序列的最終產(chǎn)物所抑制，有時則是反應(yīng)序列分叉處的酶受到最終產(chǎn)物的抑制，稱為反饋抑制；有的被底物激活 P299 圖 445 反饋抑制與底物激活 正調(diào)節(jié)物：一般是別構(gòu)酶的底物，可以激活別構(gòu)酶。 （ 4） 別構(gòu)酶由于同位效應(yīng)和別構(gòu)效應(yīng)，不遵循米式方程，動力學(xué)曲線也不是典型的雙曲線型，而是 S 型（同位效應(yīng)為正協(xié)同效應(yīng)）和壓低的近雙曲線（同位效應(yīng)為負(fù)協(xié)同效應(yīng)）。 （ 1）、 胰凝乳蛋白酶原的激活（由胰蛋白酶激活） P314 圖 458 （ 2）、 胰蛋白酶對胰臟蛋白酶原的激活 腸激酶 胰蛋白酶原 胰蛋白酶 胰凝乳蛋白酶原 彈性蛋白酶原 胰蛋白酶 胰凝乳蛋白酶 彈性蛋白酶 羧肽酶原 羧肽酶 ３６ （四） 專一性調(diào)控蛋白（調(diào)控因子）對酶活性的調(diào)節(jié)控制 鈣調(diào)蛋白、激素結(jié)合蛋白，促進或抑制特異的酶活性 第六節(jié) 酶與抗體 —— 抗體酶 abzyme(antibody enzyme) 參閱 P293 又稱催化性抗體（ catalytic antibody），是一種具有催化功能的抗體分子。 脂溶性： A、 D、 E、 K，單獨具有生理功能。 誘 導(dǎo)酶：在正常細(xì)胞中含量極少或沒有，當(dāng)細(xì)胞中加入特定誘導(dǎo)物后，誘導(dǎo)產(chǎn)生的酶，含量在誘導(dǎo)物存在下顯著增高，誘導(dǎo)物往往是該酶的底物或底物類似物。 舉例：糖原磷酸化酶 P313 圖 457 信號的級聯(lián)放大： 1 分子磷酸化酶激酶，活化生成幾千個磷酶化酶 a 1 分子磷酸化酶 a，催化生成幾千個 1PG 共價調(diào)節(jié)酶的兩種常見類型 ①磷酸化 去磷酸化 OH ATP ②腺苷酰化 脫腺苷?；? 腺苷?；?ATP 提供 （三） 酶原的激活 具有不可逆性。活性中心和別構(gòu)中心處在不同的亞基上或同一亞基的不同部位上。 可分為三種類型：可溶性的（分散性的），結(jié)構(gòu)化的（多酶復(fù)合體），在細(xì)胞結(jié)構(gòu)上有定位關(guān)系的（結(jié)構(gòu)化程度更高）。 疏水定位基團： Phe、 Tyr、 Trp （ 2）、 催化機理 ① 活性中心： Ser195— His57— Asp102，三者構(gòu)成一個氫鍵體系， His57 的咪唑基是 Ser195 的羥基和 Asp102 的羧基之間的橋梁，這個氫鍵體系稱為電荷中繼網(wǎng)（ harge relay work）。 它們可能在免疫，酶活性調(diào)節(jié)，運輸轉(zhuǎn)移，防止降解等方面起作用。 活性中心的氨基酸殘基 有七種 在酶活性中心出現(xiàn)的頻率最高，它們是 Ser、 His、 Cys、 Tyr、 Asp、 Glu、 Lys。 ②堿催化酯、酰胺水解 圖 過程：共軛堿先與 H2O 中 H 形成氫鍵，使 H2O 中氧的電負(fù)性增強，更易對＞ C=0 碳進行親核進攻，降低碳氧鍵生成的活化能。 ①酶從低活性形式轉(zhuǎn)變?yōu)楦呋钚孕问? ②底物扭曲、變形 ③底物構(gòu)象變化，變得更像過度態(tài)結(jié)構(gòu)，大大降低活化能。 誘導(dǎo)楔合模型 酶分子與底物分子接近時，酶蛋白質(zhì)受底物分子誘導(dǎo)，構(gòu)象發(fā)生有利于與底物結(jié)合的變化，酶與底物在此基礎(chǔ)上互補楔合，進行反應(yīng)。 例如： CH2OH 基能被磷酸化。 如： α— D— Glc 苷酶，不僅要求作用的鍵是 α— 糖苷鍵，且要求此鍵一端必須是 Glc 殘基，對此鍵另一端基團無要求，如此酶可水解蔗糖和麥芽糖。 競爭性抑制劑，可誘導(dǎo)酶活性中心構(gòu)象發(fā)生變化，形成一種高活性構(gòu)象，而此種構(gòu)象在除去抑制劑后，因酶在有機介質(zhì)中的高度剛性而得到保持。 a. 熱穩(wěn)定性提高 例如：豬胰脂肪酶在醇和酯中進行催化反應(yīng)，在 100℃半衰期長達 12h，其活性比 25℃時還高幾倍 b. 儲存穩(wěn)定性提高 胰凝乳蛋白酶在 20℃時，在水中半衰期只幾天。 因此，可把有機 介質(zhì)中酶促反應(yīng)理解為宏觀上是在有機介質(zhì)中，而在微觀上仍是水中的酶促反應(yīng)。 ③能催化在水中不能進行的反應(yīng)。 D. [I]=Ki時，所作雙倒數(shù)圖直線的斜率加倍。 非競爭性抑制劑多是與酶活性中心之外的巰基可逆結(jié)合，包括某些含金屬離子的化合物（ Cu2+、Hg2+、 Ag+）和 EDTA?？梢酝ㄟ^增加底物濃度而解除此種抑制。 舉例 1： β 羥基癸酰硫酯脫水酶的 Kcat型不可逆抑制劑： CH3(CH2)5C=CCH2COSR 此酶催化的反應(yīng)： P260 反應(yīng)式 當(dāng)有 Kcat抑制劑時，此抑制劑被催化生成連丙二烯結(jié)構(gòu)，連丙二烯易與 His 咪唑反應(yīng)，使酶失 ２１ 活。 ２０ （ 6）、 含活潑雙鍵試劑（與 — ＳＨ、 — ＮＨ ２ 反應(yīng)） Ｎ — 乙基順丁烯二酰亞胺 圖 （ 7）、 親電試劑 四硝基甲烷，可使 Tyr 硝基化。它們不但能和酶分子中的必需 基團作用，同時也能和相應(yīng)的非必需基團作用。 （ 2） 不同離子之間有拮抗作用，如 Na+與 K+、 Mg+與 Ca+，但 Mg+與 Zn+常可替代。 Vmax = K3 [E] ][ ][max SK SVV m??][][ ][][][][33ESK SKSKSEKVmm????? １８ [S]過量且不變時， v∝ [E]。 溫血動物的酶，最適溫度 35℃ — 40℃，植物酶最適溫度 40℃ — 50℃，細(xì)菌 Taq DNA聚合酶 70℃。 曲線 B 說明，在 ~8 及 5~ 范圍內(nèi)反應(yīng)速度的降低，不是由于酶蛋白變性失 活造成的，而是由于酶或底物形成了不正常的解離，而在 pH ＞ 8 和 pH＜ 5 范圍，則是由兩種因素共同作用的結(jié)果。 P252 如糖原磷酸化酶 乒乓反應(yīng)機理 先結(jié)合第一個底物 A，釋放第一個產(chǎn)物 P，酶的構(gòu)象發(fā)生變化，結(jié)合第二個底物 B，釋放第二個產(chǎn)物 Q。 如當(dāng) Km=1 105mol/L時，實驗所取底物濃度范圍應(yīng)在 105－ 105mol/L。 Km、 Ks 與底物親和力 Km稱米式常數(shù)， Km=（ K2+K3）／ K1 ，從某種意義上講， Km是 ES 分解速度（ K2+K3）與形成速度（ K1）的比值，它包含 ES 解離趨勢（ K2／ K1）和產(chǎn)物形成趨勢（ K3／ K1） 。 單位：與底物濃度的單位一致， mol ② 游離的酶與底物形成 ES 的速度極快， E + S ES，而 ES 形成產(chǎn)物的速度極慢， ES分解成產(chǎn)物 P 對于 [ES]濃度的動態(tài)平衡沒有影響，不予考慮。 二、 底物濃度對酶促反 應(yīng)速度的影響 單底物酶促反應(yīng)，包括異構(gòu)酶、水解酶及大部分裂合催化的反應(yīng)。酶的比活力是分析酶的純度是重要指標(biāo)。 如 ：限制性核酸內(nèi)切酶 用粘度法測活性：定義為 30℃， 1 分鐘，使底物 DNA 溶液的比粘度下降 25%的酶量為 1 個酶單位。 一、 酶的量度 酶的含量不能直接用重量和摩爾數(shù)表示（不純、失活、分子量不知），而采用酶的活力單位表示 酶活力與酶促反應(yīng)速度 酶活力：用在一定條件下，酶催化某一反應(yīng)的反應(yīng)速度表示。 亮氨酸氨基肽水解酶（ ）， 習(xí)慣名： Ile 氨肽酶。 如：草酸氧化酶（習(xí)慣名），系統(tǒng)名稱： 草酸：氧氧化酶 又如：谷丙轉(zhuǎn)氨酶（習(xí)慣名），系統(tǒng)名： 丙氨酸：α 酮戊二酸氨基轉(zhuǎn)移酶 反應(yīng)：丙氨酸 +α 酮戊二酸→ Glu+丙酮酸 三、 國際系統(tǒng)分類法及編號（ EC 編號） 原則：將所有酶促反應(yīng)按性質(zhì)分為六類，分別用 6 表示 。 例如：大腸桿菌丙酮酸脫氫酶復(fù)合體由三種酶組成 ①丙酮酸脫氫酶（ E1） 以二聚體存在 2 9600 ②二氫硫辛酸轉(zhuǎn)乙酰基酶（ E2） 70000 ③二氫硫辛酸脫氫酶（ E3） 以二聚體存在 2 56000 復(fù)合體： 12 個 E1二聚體 24 96000 24 個 E2單體 24 70000 6 個 E3二聚體 12 56000 總分子量 560 萬 多酶融合體 一條多肽鏈上含有兩種或兩種以上催化活性的酶，這往往是基因融合的產(chǎn)物。 （二） ribozyme 核酶（具有催化功能的 RNA） 1980 以前，已知所有的生物催化劑，其化學(xué)本質(zhì)都是蛋白質(zhì)。 酶的蛋白質(zhì)組成 有些酶僅由蛋白質(zhì)組成，例如，脲酶、溶菌酶、淀粉酶、脂肪酶、核糖核 酸酶等 ３ 有些酶不僅含有蛋白質(zhì)（酶蛋白），還含有非蛋白質(zhì)成分（輔助因子），只有酶蛋白與輔助因子結(jié)合形成復(fù)合物（全酶）才表現(xiàn)出酶活性，如超氧化物歧化酶 Cu2+、 Zn2+）、乳酸脫氫酶（ NAD+） 酶的專一性由酶蛋白的結(jié)構(gòu)決定，輔助因子傳遞電子或某些化學(xué)基團。 （ 3）、 反應(yīng)條件溫和 溫度低于 100℃，正常大氣壓，中性 pH 環(huán)境。 1969 化學(xué)合成核糖核酸酶。 1957 巴斯德提出酒精發(fā)酵是酵母細(xì)胞活動的結(jié)果。 ribozyme ， deoxyribozyme 5’—— GAATTC—— 3’ 3’—— CTTAAG—— 5’ 限制作用 修飾作用 5’—— GAATTC—— 3’ 5’—— GAATTC—— 3’ 3’—— CTTAAG—— 5’ 3’—— CTTAAG—— 5’ 第一節(jié) 酶學(xué)概論 一、 酶的生物學(xué)意義 大腸桿菌生命周期 20 分鐘，生物體內(nèi)化學(xué)反應(yīng)變得容易和迅速進行的根本原因是體內(nèi)普通存在生物催化劑 — 酶。 ②不改變化學(xué)反應(yīng)平衡點。 輔基：與酶蛋白結(jié)合較緊。 寡聚酶 由兩個或兩個以上亞基組成的酶，亞基可以相同或不同，一般是偶數(shù)，亞基間以非共價鍵結(jié)合。 ５ 1. 分布于細(xì)胞核的酶 核被膜 酸性磷酸酶 染色質(zhì) 三磷酸核苷酶 核仁 核糖核酸酶 核內(nèi)可溶性部分 酵解酶系、乳酸脫氫酶 2. 分布于細(xì)胞質(zhì)的酶