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第四章 酶化学 第四章 酶化学 4.1 酶——生物催化剂 4.2 酶的非蛋白组分——辅酶和金属离子 4.3 酶促反应的速率和影响因素 4.4 酶的结构和酶的催化作用机制 4.5 酶的抑制作用和抑制剂 4.6 人工合成酶的新进展 4.7 酶在化学研究中的应用 4.8 非水溶剂中的酶促反应 4.9 酶工程 4.5 酶的抑制作用和抑制剂 有些物质能与酶分子上某些必需基团结合（作用）,使酶的活性中心的化学性质发生改变，导致酶活力下降或丧失，这种现象称为酶的抑制作用。 能够引起酶的抑制作用的化合物则称为抑制剂。? 抑制作用与变性作用是不同的。抑制剂只能使酶的催化活性降低或丧失，而不引起酶蛋白变性。酶蛋白变性而引起酶活力丧失的作用称为变性作用。? 酶的抑制剂一般具备两个方面的特点： a.?在化学结构上与被抑制的底物分子或底物的过渡状态相似。 b.?能够与酶的活性中心以非共价或共价的方式形成比较稳定的复合体或结合物。 4.5 酶的抑制作用和抑制剂 4.5.1 抑制剂的作用方式 不可逆的抑制作用：这一类抑制剂通常以比较牢固的共价键与酶蛋白中的基团结合，而使酶分子失活。不能用透析、超滤等物理方法除去抑制剂而恢复酶活性。 可逆的抑制作用：这类抑制剂与酶蛋白的结合是可逆的,可用透析、超滤等物理方法除去抑制剂而恢复酶活性。 – 竞争性抑制(competitive inhibition) – 非竞争性抑制(noncompetitive inhibition) 不可逆的抑制作用 有机磷化合物：与胆碱酯酶结合，使乙酰胆碱不能分解为乙酸和胆碱，引起神经中毒，称为神经毒剂。 对硫磷、敌百虫、敌敌畏 2. 有机汞、有机砷化合物：与含巯基的酶或含硫辛酸辅酶的酶结合，从而使酶失活。 氯汞苯甲酸、路易斯毒气（CHCl＝CHAsCl2） 3. 重金属盐(Ag＋, Pb2＋, Hg2＋)：使酶蛋白失活。 4. 烷化剂：使酶中-SH 烷化，失活。 碘乙酸、2、4－二硝基氟苯 5. 氰化物、硫化物和CO：与酶中的金属离子络合。 氰化物与铁卟啉中的Fe 2+络合，阻抑细胞呼吸。 6.青霉素：与糖肽转肽酶的Ser结合，使酶失活。 可逆的抑制作用 竟争性抑制 某些抑制剂的化学结构与底物相似，因而能与底物竟争与酶活性中心结合。当抑制剂与活性中心结合后，底物被排斥在反应中心之外，其结果是酶促反应被抑制了。 竟争性抑制通常可以通过增大底物浓度，即提高底物的竞争能力来消除。 可逆的抑制作用 磺胺类药物作用机理 某些药物或体内代谢物对酶的竞争性抑制作用 抑制剂与药物开发 不可逆抑制剂的专一性程度很强，前景广阔 底物类似物型的竞争性抑制剂最易开发 过渡态底物类似物型药物最具价值(高效\特异) 过渡态底物类似物型药物 可逆的抑制作用 非竟争性抑制 酶可同时与底物及抑制剂结合，引起酶分子构象变化，并导至酶活性下降。由于这类物质并不是与底物竞争与活性中 心的结合，所以称为非竞争性抑制剂。 底物和抑制剂可以同时与酶结合，但是，中间的三元复合物ESI不能进一步分解为产物，因此，酶的活性降低。 抑制剂与酶活性中的以外的基团结合，其结构可能与底物无关 不能通过增加底物的浓度的办法来消除非竞争性抑制作用 可逆的抑制作用 4.5.2 可逆抑制作用的动力学特征 竞争性抑制作用的动力学特征 竞争性抑制作用的动力学特征 非竞争性抑制作用的动力学特征 4.6 人工合成酶的新进展 抗体酶 杂化酶 酶模型 4.6.1 抗体酶 抗体酶又称催化抗体, 是由与酶反应中底物过渡态类似物作为半抗原刺激免疫系统产生的一类能够专一识别和催化酶反应中的底物反应过渡态的一类抗体。 抗体酶是一种具有催化功能的抗体分子，在其可变区赋予了酶的属性，是抗体的高度选择性和酶的高效催化能力巧妙结合的产物。 抗体酶是一种新型人工酶制剂，是利用现代生物学与化学的理论与技术交叉研究的成果， 4.6.1 抗体酶 抗体的概念 免疫系统是由中枢免疫组织（骨髓、胸腺、消化系统免疫组织）和外周淋巴组织（淋巴结和脾脏）的免疫活性细胞（B淋巴细胞、浆细胞），以及由它们产生的多种淋巴因子和抗体所组成。 当外源物性物质，如蛋白质、毒素、糖蛋白、脂蛋白、核酸、多糖、颗粒（细菌、细胞、病毒）进入人或动物体内时，机体的免疫系统便产生相应的免疫球蛋白，并以之结合，以消除异物的毒害。此反应称为免疫反应，此异物便是抗原，此球蛋白便是抗体。 4.6.1 抗体酶 抗体的概念 完全抗原是指能够直接诱导机体产生特异性免疫应答的一类物质。 半抗原能与抗体特异性结合，但不能激发机体产生抗体，必须与蛋白质（载体）结合后进入机体，才能