《张华生物化学总论》课件.pptVIP

*************************************酶促反应动力学底物浓度[S](mM)反应速率v(μmol/min)米氏方程是描述酶促反应动力学的基础方程，由Michaelis和Menten于1913年提出。该方程表达了酶促反应速率（v）与底物浓度（[S]）之间的关系：v=Vmax×[S]/(Km+[S])。其中，Vmax是最大反应速率，当所有酶分子都与底物结合时达到；Km是米氏常数，等于使反应速率达到Vmax一半时的底物浓度，反映了酶与底物的亲和力。Km和Vmax是酶的重要动力学参数，可通过Lineweaver-Burk双倒数作图等方法测定。Km值越小，表示酶与底物亲和力越高；Vmax与酶的总量和转换数（kcat，单位时间内每个活性中心转化的底物分子数）有关。酶活性通常用国际单位（U）表示，1U定义为在标准条件下每分钟转化1μmol底物所需的酶量。现代酶学还引入了kcat/Km作为衡量酶催化效率的参数，接近扩散限制的酶具有最高的催化效率。影响酶活性的因素温度影响酶活性的双重效应：随温度升高，分子热运动加剧，碰撞频率增加，反应速率上升；但过高温度会导致酶蛋白变性，活性下降。大多数人体酶的最适温度接近37°C，而某些极端环境微生物的酶可在高温或低温下保持活性。pH对酶活性的影响主要通过改变酶蛋白和底物的离子化状态，影响它们的相互作用和催化活性。底物浓度影响酶促反应的速率，遵循饱和动力学：低浓度时，速率随浓度增加而近似线性增加；高浓度时，速率逐渐接近最大值Vmax。酶浓度的增加通常导致反应速率成比例增加，但可能受产物抑制等因素限制。抑制剂通过与酶或酶-底物复合物结合，降低酶活性，如许多药物和毒素都是酶抑制剂。活化剂则通过稳定过渡态、提供有利结合位点等方式增强酶活性。酶的抑制竞争性抑制竞争性抑制剂与底物竞争酶的活性中心，结构通常与底物相似。抑制剂结合时阻止底物结合，但不影响未被占据的酶分子的催化活性。这种抑制可通过增加底物浓度来克服，因为高浓度底物会增加底物与抑制剂的竞争优势。在动力学上表现为Vmax不变，而表观Km增大。许多药物如他汀类降胆固醇药物就是竞争性抑制剂。非竞争性抑制非竞争性抑制剂不与底物竞争，而是结合在酶的其他位点，改变酶的构象，降低其催化活性。这种抑制不能通过增加底物浓度克服，因为抑制剂和底物可以同时与酶结合，形成无活性的酶-底物-抑制剂复合物。在动力学上表现为Vmax降低，而Km不变。重金属离子（如汞、铅）对含巯基的酶的抑制通常属于这类。反馈抑制反馈抑制是一种重要的代谢调控机制，代谢途径的最终产物抑制该途径中的关键酶。这种机制多通过变构效应实现：产物（效应物）结合在酶的变构位点，引起酶构象变化，降低催化活性。反馈抑制能防止代谢产物过度积累，实现按需生产，是生物体内稳态调控的重要方式，如谷氨酰胺合成酶受谷氨酰胺反馈抑制。酶的调节1酶原激活不可逆激活，如蛋白水解酶前体的活化2共价修饰磷酸化、甲基化等可逆修饰改变酶活性3别构调节效应物结合引起构象变化，调节酶活性别构调节是一种重要的酶活性调节机制，基于效应物结合引起的蛋白质构象变化。别构酶通常具有多个亚基和多个配体结合位点，效应物结合在远离活性中心的别构位点，通过诱导构象变化影响活性中心的结构和功能。别构效应可以是激活性的（正效应）或抑制性的（负效应），提供了精细调节酶活性的机制。共价修饰是调节酶活性的另一重要机制，涉及氨基酸侧链的化学修饰。最常见的是蛋白质磷酸化，由蛋白激酶催化，将ATP的磷酸基团转移到丝氨酸、苏氨酸或酪氨酸残基上。去磷酸化则由蛋白磷酸酶催化。其他共价修饰包括乙酰化、甲基化、泛素化等。酶原激活是蛋白酶等水解酶特有的调节方式，酶以无活性前体（酶原）形式合成，通过限制性蛋白水解切除肽段后获得活性，如胰蛋白酶原激活为胰蛋白酶。维生素与辅酶维生素辅酶形式参与的代谢过程缺乏症状硫胺素(B?)硫胺素焦磷酸(TPP)脱羧反应，如丙酮酸脱氢酶复合体脚气病，神经炎核黄素(B?)黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD)氧化还原反应，如脂肪酸β-氧化口角炎，舌炎烟酰胺(B?)烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD?)氧化还原反应，如糖酵解糙皮病泛酸(B?)辅酶A(CoA)酰基转移反应，如脂肪酸合成疲劳，抵抗力下降维生素B?吡哆醛磷酸(PLP)氨基转移反应，转氨酶皮炎，神经炎叶酸四氢叶酸(THF)一碳单位转移，核酸合成巨幼红细胞性贫血维生素B??腺苷钴胺甲基转移，异构化反应恶性贫血，神经损伤维生素是人体必需但不能或不能充分合成的一类有机化合物，必须从食物中获取。根据