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第二章 酶学基础知识,一、酶的本质、组成、分类和命名,酶的定义：由生物体活细胞产生的能加快反应速度的蛋白质及小分子RNA，是生物催化剂。本质：传统的酶（蛋白类酶）：蛋白质参与体内广泛的 生化反应核酶（核酸类酶）：小分子RNA.参与RNA的剪接,酶的分子组成,单纯酶(simple enzyme)结构组成仅含氨基酸组分结合酶(conjugated enzyme),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,辅助因子,a 本身无催化作用b 负责运输转移电子，原子等作用有些蛋白质具此作用称蛋白辅酶c 可用透析法将辅助因子（辅酶）除去d 若辅助因子（辅基）以共价键和酶蛋白牢固结合，不易透析除去,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。辅助因子也可以是小分子有机化合物 维生素或者维生素的衍生物,某些辅酶（辅基）在催化中的作用,酶可按其所催化的反应类型进行分类,（一）催化氧化还原反应的酶属于氧化还原酶类,氧化还原酶类（oxidoreductases）包括催化传递电子和氢、以及需氧参加反应的酶。例如，脱氢酶类、加氧酶类、过氧化物酶和过氧化氢酶等。,（二）催化分子间基团转移的酶属于转移酶类,转移酶类（transferases）包括将磷酸基从ATP转到另外底物的激酶、加无机磷酸使化学键断裂的磷酸化酶，以及糖基转移酶、转氨酶等。,（三）水解酶类催化加水分解化学键,水解酶类（hydrolases）,按其所水解的底物不同,根据它们的作用部位,蛋白酶、酯酶、磷酸酶、糖苷酶、核酸酶,外切酶、内切酶,（四）裂合酶催化移出化学基团并形成双键或相反的过程,裂合酶或裂解酶类（lyases）是指催化一分子非水解地分裂成两个分子并留有双键，或相反的酶。,如：脱水酶、脱羧酶、醛缩酶,（五）催化分子异构体互变的酶类属于异构酶类,异构酶类（isomerases）：催化分子内部基团的位置互变、几何或光学异构体互变、以及醛酮互变的酶类。,如：变位酶、表构酶、异构酶。,（六）催化两分子结合成一分子并偶联有高能键的水解供能的酶类属于连接酶或合成酶类,DNA连接酶、氨基酰-rRNA合成酶、谷氨酰胺合成酶属于连接酶或合成酶类（ligases或synthetases）。,酶可按其所催化的反应类型予以命名,（一）系统名称给出酶促反应的各种信息，但较繁琐,原则：1，绝大多数依据其底物来命名。催化水解蛋白质的称为蛋白酶。2，某些酶根据其所催化的反应性质来命名。水解酶催化底物分子水解。3，有的结合上述两个原则来命名。琥珀酸脱氢酶是催化琥珀酸脱氢反应的酶。4，有的还加上酶的来源或酶的其他特点。胃蛋白酶、胰蛋白酶,系统命名法：EC:1.4.1.3 EC-enzyme mission 1.-类（氧化还原酶类）4.-亚类 1.-亚-亚类 3.-亚-亚类中的排序,系统命名法根据酶所催化的整体反应，按酶的分类对酶命名，每个酶都有一个名称和一个编号。,酶的分类与命名举例,（二）推荐名称简便而常用,由于系统名称较烦琐，国际酶学委员会还同时为每一个酶从常用的习惯名称中挑选出一个推荐名称（remended name）,系统名称：L-乳酸：NAD+氧化还原酶推荐名称：乳酸脱氢酶,(三)其它习惯归类命名法,1.单体酶和寡聚酶单体酶通常仅由一条肽链组成；体内多数酶是由相同或不同亚基组成的，称为寡聚酶。大多数寡聚酶是代谢途径的关键酶，其活性可通过多种方式进行调控。,按分子组成酶的分类：,单体酶(monomeric enzyme)：由单条肽链构成,仅具有三级结构的酶，多是水解酶。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。多功能酶或串联酶(multifunctional enzyme or 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。,(multienzyme system)：由几种不同功能的酶彼此聚合形成的多酶复合物。,多酶体系:,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。由单肽链构成的，含有若干个酶活性的结构域,多功能酶或串联酶(multifunctional or tandem enzyme)：,2.恒态酶和调节酶恒态酶是指构成代谢途径和物质转化体系基本组成成分的酶，其在细胞内的含量相对恒定，活性仅受基本反应动力学及组成因素的调节。调节酶是指在代谢途径和物质转化体系中，起调节作用的关键酶，其含量与组成常因机体的机能状况而改变，活性受多方调控。,3.组成酶与诱导酶组成酶是细胞中天然存在的酶，其合成速度恒定，与环境变化及诱导物无关。诱导酶是天然条件下酶的合成速度较低，一旦在底物或衍生物等诱导物存在时，酶蛋白的合成速度激增，以适应环境的改变和需要。,二、酶的结构与功能,酶的活性中心酶的必需基团酶原与酶的激活同工酶,酶的活性中心,酶的活性中心,或称活性部位(active site)，指必需基团在一级结构上可能相距遥远，但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。,酶的活性中心(active center),1酶的活性中心由许多必需基团组成,必需基团(essential group)酶分子中氨基酸残基侧链的化学基团中，与酶活性密切相关的化学基团。,活性中心内的必需基团,位于活性中心以外，维持酶活性中心应有的空间构象所必需。,活性中心外的必需基团,底 物,活性中心以外的必需基团,结合基团,催化基团,活性中心,2酶的活性中心是酶分子中具有三维结构的很小区域,组成酶活性中心的必需基团在一级结构上可能相距很远，但在形成三级结构时相互接近，形成具有三维结构的区域，且多是酶分子中的裂隙或凹陷所形成的疏水口袋。,溶菌酶的活性中心,酶原与酶原的激活,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。,酶原激活的机理,胰蛋白酶原的激活过程,酶原激活的生理意义,消化道内的蛋白酶原：避免细胞的自身消化，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。凝血系统和纤维蛋白溶解酶：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。,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。,同工酶,同工酶一级结构的差异(1)分子量不同,氨基酸组成相差悬殊(2)分子量相近,氨基酸组成及水解后肽谱不同,免疫性质不同(3)分子量相近,氨基酸组成类似,水解后肽谱也较接近,免疫性质不同同工酶与基因(1)单基因决定的同工酶(2)多基因决定的同工酶(3)复等位基因决定的同工酶,同工酶主要由于基因倍增（duplication）和趋异（divergence）所致。,*举例：乳酸脱氢酶(LDH1 LDH5),同工酶在生物体中的分布与表达具有时空特异性:存在于同一种属的不同个体，同一个体的不同组织、同一细胞的不同亚细胞结构，以及同一组织、细胞的不同发育阶段。,人体各组织器官LDH同工酶谱（活性%）,检测组织器官同工酶的变化有重要的临床意义,在代谢调节上起着重要的作用；用于解释发育过程中阶段特有的代谢特征；同工酶谱的改变有助于对疾病的诊断；同工酶可以作为遗传标志，用于遗传分析研究。,三、酶作用的机理,、酶具有与一般催化剂相似的工作原理,（一）酶与一般催化剂均降低反应的活化能,活化能：底物分子从初态转变到活化态所需的能量。,活化能的降低可使反应速率呈指数上升,（二）酶与一般催化剂均可加速反应到达反应平衡点,酶与一般催化剂一样，只能加快反应速率，使其缩短到达反应平衡的时间，而不能改变反应的平衡点。,反应达到平衡时自由能的变化仅取决于底物与产物的自由能之差。,任何催化剂都不能改变底物和产物自身的自由能。,二、酶促反应具有高效率,（一）酶活性中心是酶与底物结合并将底物转化为产物的部位,（二）酶-底物相互作用在过渡态达到最优化,1酶与底物结合时相互诱导发生构象改变,诱导契合假说（induced-fit hypothesis）,酶-底物复合物,酶与底物相互接近时，其结构相互诱导、相互变形和相互适应，进而相互结合。这一过程称为酶-底物结合的诱导契合假说。,羧肽酶的诱导契合模式,2形成酶-底物过渡态复合物过程中释放结合能,底物与酶的活性中心相互诱导契合形成过渡态化合物，过渡态与酶的活性中心以次级键(氢键、离子键、疏水键)相结合，这一过程是释能反应，所释放的能量称为结合能(binding energy)。结合能可以抵消一部分活化能，是酶反应降低活化能的主要能量来源。酶不能使底物形成过渡态，则没有结合能的释放，也就不能催化反应的进行。,3邻近效应、定向排列和表面效应有利于底物形成过渡态,邻近效应（proximity effect）和定向排列（orientation arrange）将分子间的反应变成类似分子内的反应，使反应速率显著提高。有些学者认为是底物的反应基团与酶的催化基团靠近。,在疏水环境中进行酶反应有很大的优越性，此现象称为表面效应（surface effect）。,酶的活性中心多位于其分子内部的疏水“口袋”中，酶反应在酶分子内部的疏水环境中进行。疏水环境可使底物分子脱溶剂化（desolvation），排除周围大量水分子对酶和底物分子中功能基团的干扰性吸引或排斥，防止二者之间形成水化膜，利于底物和酶分子之间的直接密切接触和相互结合。,（三）酶活性中心催化基团通过多种途径催化产物的生成,酶是两性解离的蛋白质，酶活性中心上有些基团是质子供体（酸），有些是质子接受体（碱）。,这些基团在酶活性中心的准确定位有利于质子的转移，这种一般酸-碱催化（general acid-base catalysis）可以使反应速率提高102105倍。,1酸碱催化：质子转移反应都包含一般酶-碱催化反应,酶分子中具有酸-碱催化作用的基团,2共价催化:酶可与底物形成瞬时共价键,很多酶在催化过程中，与底物形成瞬时共价键，底物与酶形成共价键后被激活（转变态，活化能降低），并很容易进一步水解形成产物和游离的酶。这种催化机制称为共价催化（covalent catalysis）。,AB+E：AE+BH2OAE A+E：+B,酶的亲核基团与底物共价结合,3亲核催化:酶可通过亲核催化或亲电子催化加速反应,酶活性中心有的催化基团属于亲核基团，可以提供电子给带有部分正电荷的过渡态底物，形成瞬间共价键。这种催化作用称为亲核催化（nucleophilic catalysis）。,亲电子催化（electrophilic catalysis）可使酶活性中心的阳离子亲电子基团与富含电子的底物形成共价键。,三、酶对底物有高度的选择性,酶的特异性或专一性（specificity）,酶对其所催化的底物和反应类型具有严格的选择性，一种酶只作用于一种化合物，或一类化学键，催化一定的化学反应并产生一定结构的产物的现象。,（一）有的酶对其底物和反应类型具有极其严格的选择性,有的酶仅对一种特定结构的底物起催化作用，产生具有特定结构的产物。酶对底物的这种极其严格的选择性称为绝对特异性（absolute specificity）。,脲酶仅水解尿素，对甲基尿素则无反应。,（二）多数酶具有相对特异性,多数酶可对一类化合物或一种化学键起催化作用，这种对底物分子不太严格的选择性称为相对特异性（relative specificity）。,脂肪酶不仅水解脂肪，也可水解简单的酯。,胰蛋白酶水解由碱性氨基酸（精氨酸和赖氨酸）的羧基所形成的肽键。作用于大分子的酶的绝对和相对特异性的理解：例如核酸内切酶,人体内有多种蛋白激酶，它们均催化底物蛋白质丝氨酸（或苏氨酸）残基上羟基的磷酸化,（三）有些酶仅对底物分子的某种构型起催化作用,酶对空间构型所具有的特异性要求称为空间异构特异性（stereospecificity）,延胡索酸酶仅对延胡索酸(反丁烯二酸)起催化作用，将其加水生成苹果酸，对顺丁烯二酸则无作用,旋光异构特异性：例如：L-乳酸脱氢酶 丙酮酸 L-乳酸 D-乳酸脱氢酶 丙酮酸 D-乳酸,C,CH3,OH,COOH,H,C,CH3,OH,COOH,H,L(+)乳酸 D(-)乳酸,酵母中的酶D-型葡萄糖 发酵 酵母中的酶L-型葡萄糖 发酵 L-精氨酸酶L-精氨酸 L-鸟氨酸+尿素D-精氨酸,几何异构特异性 延胡索酸酶 反丁烯二酸 苹果酸 延胡索酸酶 顺丁烯二酸,三、酶的可调节性,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。如温度、pH、底物浓度、抑制剂、激活剂以及反应底物和产物对酶活性的调节；诱导剂或者阻遏剂对酶含量的调节等,四、酶活性测定原则,酶活性或反应分析都需测定酶反应速率,（一）酶反应速率通常用单位时间内底物减少量或产物增加量来表示,酶的活性:以国际单位（international unit,IU）表示。在规定的实验条件下（如温度、pH的限定和足够的底物浓度等），每分钟催化1mol底物转变成产物所需要的酶量为1个国际单位（IU）。,催量（Katal）,1IU16.67109 Kat,1催量是指在特定条件下，每秒钟将1mol底物转化成产物所需的酶量,酶活力测定方法,步骤：（1）配制底物溶液 _保证底物的纯度和浓度(5Km)，及新鲜度（2）确定反应条件 _温度：25、37、最适温度及其他 _pH：最适pH（合适的缓冲液）_其他：适当添加激活剂。（3）反应开始，记时间（4）测定产物的生产量或底物的减少量,终止反应的方法：放入沸水浴，使得酶失活加入适宜的酶的变性剂，如三氯醋酸等加入酸或碱溶液，是pH迅速偏离最适pH将反应液放入冰箱（10）。,（二）有三类方法对底物和产物的变化量进行检测,1直接测定法：是对底物或产物的含量变化进行直接检测,有些酶促反应可在反应进行一定时间后，不用任何辅助反应便可直接测定反应液中底物或产物的浓度。这类测定方法称为直接测定法（direct assay）。,还原型（Fe2+）细胞色素c在波长550nm处有明显的吸收峰，而氧化型（Fe3+）则无；细胞色素c氧化酶对细胞色素c的氧化反应，可以直接在波长550nm处检测一定时间内还原型细胞色素c的减少过程。还原型cytC 氧化型cytC（Fe2+）（Fe3+）,550下降,有些酶促反应的底物和产物不能直接进行检测，必须增加一些辅助试剂来达到检测的目的，这种方法称为间接测定法（indirect assay）,2间接测定法：利用非酶辅助反应对底物或产物的变化进行间接检测,二氢乳清酸脱氢酶二氢乳清酸+泛醌 乳清酸+泛醇泛醇+2,6-二氯酚靛酚（氧化型）泛醌+2,6-二氯酚靛酚（还原型）（亮蓝色，在610nm处有吸收峰）（在610nm处无吸收峰）,3偶联测定法：不直接涉及原始反应的底物或产物,许多酶促反应的底物和产物虽然不能直接检测，但可以与另外的酶反应相偶联，偶联的酶以第一个酶的产物为底物，或以此类推，以最后的酶反应产物可以直接检测为目的。这种通过偶联其他酶并对此酶促产物进行直接检测，间接地反映待测酶反应的底物或产物变化量的方法称为酶偶联测定法（enzyme coupled assay）,外加的酶称为工具酶或辅助酶（auxiliary enzyme）,产物可直接检测的酶称为指示酶（indicator enzyme）,丙氨酸转氨酶丙氨酸+-酮戊二酸 丙酮酸+谷氨酸 乳酸脱氢酶丙酮酸+NADH+H+乳酸+NAD+（在340nm处有吸收峰）（在340nm处无吸收峰）,（三）酶联免疫分析测定蛋白质是酶分析的发展,酶联免疫分析又称酶联免疫吸附测定（enzyme-linked immunosorbent assays,ELISA）,是利用酶的快速、灵敏、可定量检测的优点和免疫学方法中抗原-抗体特异性结合的优点，将指示酶与抗体偶连，对抗原进行检测的一种方法。,常用的方法,将辣根过氧化物酶与抗体偶联，通过显色测定酶的活性，进而计算出与酶偶联抗体所结合的抗原的量。,五、酶促反应动力学,一、采用酶促反应初速率来研究酶促反应动力学,概念研究各种因素对酶促反应速率的影响，并加以定量的阐述。影响因素包括有酶浓度、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。,单底物、单产物反应；酶促反应速率（velocity，V）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；不考虑逆反应底物浓度远远大于酶浓度。,研究前提,二、酶促反应速率受底物浓度的影响,（一）酶促反应的底物浓度曲线是矩形双曲线,在酶浓度和其他反应条件不变的情况下，反应速率V对底物浓度S作图呈矩形双曲线。,当底物浓度较低时,反应速度与底物浓度成正比；反应为一级反应。,随着底物浓度的增高,反应速度不再成正比例加速；反应为混合级反应。,当底物浓度高达一定程度,反应速度不再增加,达最大速度;反应为零级反应,酶被底物饱和,底物对酶促反应的饱和现象：,（二）底物浓度与反应速率的关系可用米氏方程式表示,1米氏方程式可以很好地解释底物浓度曲线,中间产物,酶促反应模式中间产物学说,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)。,S：底物浓度V：不同S时的反应速率Vmax：最大反应速率(maximum velocity)m：米氏常数(Michaelis constant),当 V=Vmax/2 时,Km值的推导,KmS,Km值等于酶促反应速度为最大反应速度一半时的底物浓度，单位是mol/L。,（二）Km的意义,Km值 Km等于酶促反应速度为最大反应速度一半时的底物浓度。意义：a)Km是酶的特征性常数之一；b)Km可近似表示酶对底物的亲和力（反比）c)同一酶对于不同底物有不同的Km值。确定最合适底物或天然底物,Km是酶的特征性常数,在酶的结构、溶液pH、温度等条件不变的情况下，酶促反应底物的Km不因反应中酶浓度的改变而不同。,同一酶对其所催化的不同底物有不同的Km；不同酶对同一底物也有其各自的Km。,Km的范围多在10-610-2mol/L之间。,Km 只与酶的性质有关,与酶的浓度无关,A：底物浓度曲线，其中，E1 E2 E3。从图中可知，E的变化不影响酶促反应的Km。,B：反应速率对酶浓度作图，V与E呈直线关系。,一些酶的底物的Km,Km在一定条件下可表示酶对底物的亲和力,Km越大，表示酶对底物的亲和力越小；Km越小，表示酶对底物的亲和力越大。,Km最小的底物大多数是此酶的天然底物 如：己糖激酶对葡萄糖的Km 1.5mmol/L 对果糖的Km 28mmol/L 所以葡萄糖为最适底物一种酶对每一种底物都各有一个特定的Km,（三）酶促反应动力学参数可用作图法求得,1双倒数作图法是求取Vmax和Km的最常用方法,林-贝方程式（Lineweaver-Burk equation）,将米氏方程式两边取倒数，并加以整理，则得出米氏方程式的双倒数形式：,直线在纵轴的截距等于1/Vmax，而在横轴上的截距为1/Km,2其他一些作图法也可较准确地求取Vmax和Km,直线的斜率等于1/Vmax，横轴截距为-Km,伊迪-霍夫斯蒂作图法（Eadie-Hofstee plot）,米氏方程式两边均除以S,直线的斜率为-Km，直线的纵轴截距为Vmax,二、酶浓度对反应速度的影响,当SE，酶可被底物饱和的情况下，反应速度与酶浓度成正比。关系式为：V=K3 E,0,V,E,当SE时，Vmax=k3 E,酶浓度对反应速度的影响,双重影响温度升高，酶促反应速度升高；温度升高10oC,反应速度增加一倍由于酶的本质是蛋白质，温度升高，可引起酶的变性，从而反应速度降低。,三、温度对反应速度的影响,哺乳动物组织中酶的最适温度多在3540之间,Taq DNA聚合酶最适温度为72,*低温的应用,一般的酶在低温下活性降低，但酶本身不被破坏，其活性可随温度的回升而恢复。,低温保存酶和菌种等生物制品,低温麻醉：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,四、pH对反应速度的影响,解离状态：蛋白质的极性基团 辅助因子的荷电状态 底物的解离状态,而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,从而改变酶的活力,最适pH(optimum pH)：酶催化活性最大时的环境pH。多数酶：7.0左右胃蛋白酶：1.8肝精氨酸酶：9.8,选择合适的缓冲液保持酶的相对稳定和保持高活性,五、激活剂可加速酶促反应速率,必需激活剂（essential activator）为酶促反应所必需，如缺乏则测不到酶的活性。,Mg2+为己糖激酶的必需激活剂,非必需激活剂（non-essential activator）可以提高酶的催化活性，但不是必需的。,Cl-对唾液淀粉酶的激活作用,六、酶活性可被许多抑制剂可逆地或不可逆地抑制,（一）可逆性抑制剂与酶非共价结合,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。,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,（一）不可逆性抑制剂与酶共价结合,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，使酶失活不可逆性抑制作用的抑制剂,基团特异性抑制剂（group-specific inhibitor）底物类似物（substrate analog）自杀性抑制剂（suicide inhibitor）,1基团特异性抑制剂与酶分子中特异的基团共价结合,半胱氨酸残基上的巯基是许多酶的必需基团。低浓度的重金属离子(Hg2+、Ag2+、Pb2+等)及As3+等可与巯基酶分子中的巯基结合，使酶失活。,2底物类似物可共价地修饰酶的活性中心,与基团特异性抑制剂不同，底物类似物与底物的结构相似，可特异地与酶的活性中心共价结合，不可逆地抑制酶的活性。此类抑制剂可作为亲和标记物，用来定性酶活性中心的功能基团。,TPCK(甲苯磺酰苯丙氨酰氯甲酮)对胰凝乳蛋白酶活性中心组氨酸咪唑环的亲和标记,酶的自杀性抑制剂可以作为酶的底物与酶活性中心相结合，生成酶-底物复合物，并接受酶的催化作用。然而，经催化后的中间产物不游离出产物，而是转化为酶的抑制剂，进一步与酶活性中心共价结合，对酶产生抑制作用。,3自杀性抑制剂是经过修饰的酶的底物,+,酶-底物复合物 无活性酶中 被修饰的FAD,N，N-二甲基丙炔酰胺,自杀性抑制剂N,N-二甲基丙炔酰胺在被单胺氧化酶氧化后，由于填加1个质子，使之与酶的辅基FAD结合生成稳定的烷化物，从而酶被抑制。,单胺氧化酶通过其辅基FAD氧化N,N-二甲基丙炔酰胺(N,N-dimethylpropargyl amine)：,（二）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。,竞争性抑制非竞争性抑制反竞争性抑制,*类型,.竞争性抑制作用,反应模式,定义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，使酶的活性降低。这种抑制作用称为竞争性抑制作用。过渡态的类似物也可以发挥竞争性抑制作用,特点,无抑制剂,竞争性I往往是酶的底物结构类似物；抑制剂与酶的结合部位与底物与酶的结合部位相同 酶的活性中心 抑制作用可以被高浓度的底物减低以致消除；(表观）Km值增大，Vm值不变,*举例,丙二酸与琥珀酸竞争琥珀酸脱氢酶,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,人体细胞的叶酸由食物获得，不受磺胺类药物的抑制,2.非竞争性抑制,*反应模式,I与酶的活性中心外的位点结合,非竞争性抑制的特点：抑制剂与酶的活性中心外的位点结合；抑制剂对酶与底物的结合无影响，故底物浓度的改变对抑制程度无影响；抑制程度取决于抑制剂的浓度动力学参数：Km值不变，Vm值降低。,3反竞争性抑制剂只与酶-底物复合物结合,*反应模式,必须有S存在，I才能对酶产生抑制作用,抑制程度取决与S及I,反竞争性抑制的特点：抑制剂与底物可同时与酶的不同部位结合；必须有底物存在，抑制剂才能对酶产生抑制作用；抑制程度随底物浓度的增加而增加；抑制程度取决与抑制剂的浓度及底物的浓度动力学参数：Km减小，Vm降低。,各种可逆性抑制作用的比较,底物的抑制：,有些酶促反应，由于底物浓度增大反而引起的反应速率的下降，这种作用称为底物抑制作用SES是不能分解为产物的三元复合物,六、多底物反应的动力学,一、多底物反应有其特定的表示法,双底物和多底物反应的表示法与前述的单底物反应不同，用A、B、C表示底物，用P、Q、R表示产物。双底物和多底物反应用单(uni)、双(bi)、三(ter)等表示底物和产物的数量。,酶促反应的一般名称举例,一般而言，两个底物与酶同时形成复合物可能性不大，通常有下列方式顺序机制随机机制乒乓机制,二、双双反应可按底物与酶结合和产物释放的顺序进行分类,（一）有序序列双双反应中底物结合和产物释放有严格的先后次序,有些酶促双双反应中，两底物与酶的结合和两产物从酶-底物复合物中的释放有其严格次序，这类双双反应称为有序序列双双反应(pulsory ordered bi bi reaction)，或称有序序列机制(pulsory ordered mechanism)。,乳酸脱氢酶催化的反应,丙酮酸+NADH+H+乳酸+NAD+,（二）随机序列双双反应的底物结合和产物释放没有严格的先后次序,有些酶促双双反应中，两底物与酶结合和两产物释放的次序是随机的，这类双双反应称为随机序列双双反应(random ordered bi bi reaction)，或称随机序列机制(random ordered mechanism)。,（三）乒-乓双双反应的两底物尚未全部与酶结合便有产物释放,有些酶促双双反应中，两底物与酶的结合和两产物从酶-底物复合物的释放是交替进行的，这类双双反应称为乒-乓双双反应(Ping-Pong bi bi reaction)，或双置换机制(double displacement mechanism)。,