05第五章 酶
第五章 酶的作用和本质
第五章第1节降低化学反应活化能的酶●三维目标1.知识与技能（1）细胞代谢的概念。
（2）酶的作用和本质。
（3）酶的特性。
（4）提高学生观察、分析、判断的思维能力，提高学生的实验操作能力。
2.过程与方法（1）通过本节课教学，让学生进行有关的实验和探索，学会控制自变量，观察和检测因变量的变化，以及设置对照组和重复实验。
（2）通过让学生了解酶的发现过程，使学生体会实验在生物学研究中的作用地位；通过讨论酶在生产、生活中的应用，使学生认识到生物科学技术与社会生产、生活的关系；体会科学、技术、社会之间相互促进的关系，进而体会研究生命科学价值。
（3）在实验能力提高的基础上，提高学生运用语言表达的能力和分享信息、分享实验成果的能力。
3.情感态度与价值观（1）通过学习生物学家研究酶的本质的过程，激励学生学习科学家实事求是的科学态度和勇于探索的科学精神。
（2）通过实验探究影响酶活性的条件，培养学生的探索精神、创新精神和合作精神。
●教学重点1.比较过氧化氢酶在不同条件下分解速率快慢的实验，并引导学生得出结论——酶的高效催化作用（酶的作用）。
2.酶的本质。
3.酶的特性。
●教学难点1.酶的活化能降低的原理。
2.实验中控制变量的科学方法。
●教具准备酶活性受温度、pH影响的示意图。
●课时安排建议课时：3课时第一课时酶的作用●教学过程［课前准备］教师准备实验器材，并设计好观察记录表；学生预习实验，掌握实验的原理并设计好实验的过程。
［情境创设］人不吃饭行吗？食物进入人体内发生了怎样的变化？这些问题在现在来说都已经十分清楚了。
这些变化过程在其他生物中有没有呢？早在二百多年前科学家就对此进行了探索。
实验介绍：1783年意大利科学家斯帕兰札尼将肉块放在小巧的金属笼中，然后让鹰吞下，过了一段时间，将笼子取出，肉块不见了。
［师生互动］问：（1）为何要将肉块放在笼子中？答：排除了胃对肉块的物理性消化。
问：（2）对肉起消化作用的是什么物质？答：一定是某些物质进入到金属笼中，使肉分解。
高一生物必修一第五章酶的作用和本质知识点
高一生物必修一第五章酶的作用和本质知识点生物酶是由活细胞产生的具有催化作用的有机物，大部分为蛋白质，也有极少部分为RNA。
以下是第五章酶的作用和本质知识点，希望对大家有帮助。
一、酶在细胞代谢中的作用●基础知识1.细胞中每时每刻都进行着许多，统称为细胞代谢。
2.实验过程中可以变化的因素称为。
其中人为改变的变量称为，随着自变量的变化而变化的变量称做，除自变量外，实验过程中可能还会存在一些可变因素，对实验结果造成影响，这些变量称为。
除一个因素以外，其余因素都保持不变的实验叫做，它一般设置组和组。
3. 实验：比较过氧化氢在不同条件下的分解(1)原理：过氧化氢在或或的作用下都可分解成水和氧气。
H2O2酶分子数：Fe3+数=1：25万(2)实验过程和现象：试管编号加入物质处理现象12ml H2O2 溶液不做处理无气泡22ml H2O2 溶液32ml H2O2 溶液42ml H2O2 溶液说明变量无关变量(3)分析：1号和2号对照说明：_________ __能促进H2O2 的分解速率。
1号和3号对照说明：___________能促进H2O2 的分解速率。
1号和4号对照说明：___________能促进H2O2 的分解速率。
3号和4号对照说明：____________________________________除一个因素以外，其余因素都保持不变的实验叫做。
对照实验一般要设置对照组和实验组，上述实验中试管就是对照组，试管是实验组。
4.分子从常态转变为的活跃状态所需要的称为活化能。
同无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更，因而更高，这样细胞代谢就能在条件下快速进行。
第五章酶的作用和本质知识点的全部内容就是这些，预祝大家取得更好的成绩。
第五章酶反应动力学
rS rS ,max
当CS＜＜Km时，是一级反应，反应速率与底 物浓度成正比，其反应式：
rS
rS max Km
CS
反应最大速率：
rS ,max, K2 E0 K+2——反应常数。 E0—酶总浓度。
二、反应时间计算 1、间歇操作反应器（BSTR)
对间歇搅拌反应器，可对整个反应器做 反应组分的物料衡算为:
r c c K c max m
S0
S
S0
S
m
S
（1）平推流式反应器（CPFR)
V
0
cS
V
0
(cS
dcS)
r
S
dV
R
dcS
dt
dV
R
连续稳态操作时， dcS 0 ,于是 dt
V 0dcS rS dVR
• 对整个反应器有，有
dc cSf
S VR 1
r dV cS0
对底物的物料衡算式有：
V
0
cS
0
V
0
cS
r
SV
R
dcS
dt
V
R
V 0 ——物料流量
c c、 S0 S
——进料、反应器中的底物浓度
V R ——反应器有效体积
在连续稳态时，dcS 0 ，并由上式可得： dt
V c c R S0 S
V m 0
rS
均相酶反应，符合M-M方程反应：
c c ( )
暂存罐 泵
淀粉糖生产的糖化罐
无菌空气
螺旋板换热器
糖化罐
对产物抑制酶反应，由于在CSTR中维持了比CPFR 中较高的产物浓度，因而在CSTR中产物的抑制作 用较大，此时显然应采用CPFR 更为有利于。
第五章-酶化学
姓名______________学号________________ 成绩_____________第五章酶化学一、是非题1.所有具有催化作用的物质都是酶。
2.核酶是核糖核酸酶的简称。
3.酶能加快化学反应达到平衡的速度，但不改变反应的平衡点。
4.酶的化学本质是蛋白质。
5.核酶只能以RNA为底物进行催化反应。
6.酶蛋白和蛋白质虽然称呼不同，其基本功能是相同的。
7.酶制品的纯度越高，活性越高。
8.表示酶量，不能用重量单位，要用活力单位表示。
9.酶可以促进化学反应向正或反反应方向转移。
10.对于可逆反应而言，酶既可以改变正反应速度，也可以改变逆反应速度。
11.有1g 粗酶制剂经纯化后得到10mg 电泳纯的酶制剂，那么酶的比活力较原来提高了100 倍。
12.辅酶与辅基的区别只在于他们与蛋白质结合的牢固程度不同，并无严格的界限。
13.利用过渡态类似物为半抗原，免疫动物获得抗体，从抗体中筛选具有催化活性的免疫球蛋白，这是迄今为止获得抗体酶的唯一方法。
14.酶促反应的初速度与底物浓度无关。
15.某些酶的Km由于代谢产物存在而发生改变，而这些代谢产物在结构上与底物无关。
16.一种酶有几种底物就有几种Km值。
17.当[S]>>Km时，V趋向于Vmax，此时只有通过增加[E]来增加V。
18.酶的最适pH值是一个常数，每一种酶只有一个确定的最适pH值。
19.增加不可逆抑制剂的浓度，可以实现酶活性的完全抑制。
20.酶促反应速度取决于酶-底物复合物分解形成产物和酶的速度。
21.酶的抑制剂可引起酶活力下降或消失，但并不引起酶变性。
22.用增加底物浓度的方法可部分或全部解除酶的非竞争性抑制。
23.竞争性抑制剂与酶的结合位点同底物与酶的结合位点相同。
24.反竞争性抑制剂不会改变酶的最大反应速度。
25.酶的转换数可以反应酶的催化效率。
26.Km 值是酶的特征常数，有的酶虽然有几种底物，但Km 值是固定不变的。
27.Km 是酶的特征常数，与酶的底物、底物浓度以及温度等因素无关。
高一生物必修一第五章酶的特性知识点
高一生物必修一第五章酶的特性知识点
酶的特性主要四点：
1、酶具有高效率的催化能力;其效率是一般无机催化剂的10的7次幂~~10的13次幂。
2、酶具有专一性;(每一种酶只能催化一种或一类化学反应。
)
3、酶在生物体内参与每一次反应后，它本身的性质和数量都不会发生改变(与催化剂相似);
4、酶的作用条件较温和。
(1)酶所催化的化学反应一般是在比较温和的条件下进行的。
(2)在最适宜的温度和PH条件下，酶的活性最高。
温度和PH偏高或偏低，酶活性都会明显降低。
一般来说，动物体内的酶最适温度在35~40℃之间;植物体内的酶最适温度
在40~50℃之间;动物体内的酶最适PH大多在6.5~8.0之间，但也有例外，如胃蛋白酶的最适PH为1.5;植物体内的酶最适PH大多在4.5~6.5之间。
(3)过酸、过碱或温度过高，会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。
0℃左右时，酶的活性很低，但酶的空间结构稳定，在适宜的温度下酶的活性可以升高。
酶对化学反应的催化效率称为酶活性。
5、活性可调节性。
6、有些酶的催化性与辅因子有关。
7、易变性：大多数酶都是蛋白质，因而会被高温、强酸、强碱等破坏。
第五章酶的特性知识点的全部内容就是这些，预祝大家取得更好的成绩。
第五章酶的概念本质命名分类作用特点专一性结构与功能关系
3. 酶的活性部位并不是和底物的形状正好互补的，而是 需动态诱导契合（induced-fit）.
4. 位于酶分子表面的一个裂隙（crevice）内.裂隙内是一 个相当疏水的环境，从而有利于同底物的结合。
5. 底物靠许多弱的键力与酶结合。
O
NH2
二、 酶的分类
（一）国际系统分类法
1. 氧化-还原酶类 Oxido-reductases
催化氧化-还原反应。 主要包括脱氢酶(dehydrogenase)和氧化酶
(Oxidase)。 如，乳酸(Lactate)脱氢酶催化乳酸的脱氢反应。
CH3CHCOOH NAD+ OH
CH3CCOOH NADH H+ O
His12, His119, Lys41
溶菌酶
129
Asp52, Glu35
胰凝乳蛋白酶
241
His57, Asp102, Ser195
胃蛋白酶
348
Asp32, Asp215
木瓜蛋白酶
212
Cys25, His159
羧肽酶A
307 Arg127, Glu270,Tyr248,Zn2+
酶活性中心的结构特点
酶活性中心示意图
牛胰蛋白酶
第四节、酶作用的专一性
酶的底物专一性即特异性（substrate specificity）一种酶只能作用于某一种或某 一类结构性质相似的物质。 类型： 结构专一性和立体化学专一性。
１. 结构专一性
（１）绝对专一性（Absolute specificity)
只作用于一个特定的底物。这种专一性称为绝 对专一性（Absolute specificity)。
生物化学05.第五章 酶
时，酶原适时地转变成有活性的酶，发挥其催
化作用。
3.胃、肠黏膜及肠道寄生虫均有抵抗消化酶
的抗酶物质。
三、酶促反应的机制
(一)活化分子与活化能
1.活化能：底物分子从基态转变到活化态所需的能量。 2.活化分子：从基态转变到活化态的底物分子。
能 量 非催化反应活化能
一般催化剂催 化反应的活化能 酶促反应 活化能
底物 反应总能量改变 产物 应 过 程
反
酶促反应活化能的改变
(二)诱导契合假说
酶底物复合物
E+S
ES
E+P
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 。
酶的诱导契合动画
(三)邻近效应与定向排列
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。
活性中心以外 的必需基团 底物
+ +
催化基团
结合基团
活性中心
二、酶原与酶原的激活
(一)酶原
有些酶在细胞 内合成或初分泌时 无活性，此无活性 前体称为酶原。
(三)激活过程
酶原
在特定 条件下
特定的肽链水解 分子构象发生改变 酶的活性中心形成
(二)酶原的激活
一些代谢物可与某些酶分子活性中心外的 某部分可逆地结合，使酶构象改变，从而改变 酶的催化活性，此种调节方式称变构调节。
1.变构酶 (allosteric enzyme) 2.变构部位 (allosteric site) 3.变构效应剂 (allosteric effector)
变构激活剂
变构抑制剂
(二) 共价修饰调节
《生物化学》-第五章 酶化学
—CH2—·O·：
H
底物中典 型的亲电 中心包括：
磷酰基
Cys-SH
—CH2—·S·：
H
脂酰基 糖基
His-咪唑基
—CH2—C=CH
HN N：
CH
（五）金属离子催化
金属离子作为酶的辅助因子起作用的方式：
1.与酶蛋白紧密结合稳定酶的天然构象，亲电催化 2.与酶结合较弱，作为激活剂存在。 3.通过价态的可逆变化，参与氧化还原反应。
其他成分的酶：
核酶（ribozyme） ：具有催化活性的天然RNA。 近年还有DNA分子具有催化活性报道。
酶的概念： 酶是生物催化剂。由活细胞产生的具有高效催化能力 和催化专一性的蛋白质、核酸或其复合体。
脲酶：专一性水解尿素。
第一个被分离提取的酶，并证明其化学本质为蛋白质。 抗体酶：是用化学反应的过渡态类似物作免疫原产生 的催化性抗体，是一种具有催化能力的蛋白质，其本 质上是免疫球蛋白。
（6）对于结合酶，辅酶、辅基往往参与酶活中心的 组成。
第二节 酶催化作用的机制
一、酶与底物的结合——中间复合物学说
该学说认为，在酶促反应中，酶（E）总是先和底 物（S）结合生成不稳定的中间复合物（ES），再 分解成产物（P），并释放出酶（E）。 ——中间复合物学说能较好的解释酶为什么能降 低反应的活化能。
实际上，底物与酶结合是一种相互作用的过程， 底物可诱导蛋白质构象改变，蛋白质必需基团也可使 底物敏感键发生变化，更好“契合” 。 3.“三点附着”模型：该模型认为底物与酶活中心的 结合有三个结合位点，只有当这三个位点都匹配的时 候，酶才会催化相应的反应。
二、酶作用高效率机制
（一）底物与酶的邻近、定向效应
1）绝对专一性
生物化学第五章酶
第二节 酶的命名和分类
1、习惯命名 2、国际系统命名法 3、国际系统分类法及酶的编号
1、习惯命名：
根据酶的底物命名：如：淀粉酶、蛋白酶； 根据酶所催化的反应性质命名：如：转氨酶； 综合上述两原则命名：如：乳酸脱氢酶； 上述命名加酶来源或酶的其它特点：胃蛋白酶、胰蛋白酶。
2、国际系统命名法
以酶所催化的整体反应为基础，规定每种酶的名称应当明 确标明酶的底物及催化反应的性质。如果一种酶催化两个底物 起反应，应在他们的系统名称中包括两种底物的名称，并以 “:”将他们隔开，若底物中有水可以略去不写。
（3）X-衍射直接探明活性中心。
1、活性中心的实质
活性中心即酶分子中在三维结构上相互靠近的 几个aa残基或其上的某些基团。 实例：胰凝乳蛋白酶
实验：酶蛋白经水解切去部分肽链后，残留部分仍有活性。 说明：参与催化反应的只是其中一小部分，即活性中心。
胰 凝 乳 蛋 白 酶 的 活 性 中 心
Ser
His 活性中心重要基团: His57 , Asp102 , Ser195
第五章 酶 (Enzyme)
主要内容：介绍酶的概念、作用特点 和分类、命名，讨论酶的结构特征和催化
功能以及酶专一性及高效催化的策略，进
而讨论影响酶作用的主要因素 。 对酶工程 和酶的应用作一般介绍。
思考题？
目
录
第一节 酶的概念及作用特点 第二节 酶的命名和分类 第三节 酶活力测定和分离纯化 第四节 酶催化作用的结构基础和高效催化的策略 第五节 酶促反应的动力学 第六节 重要的酶类及酶活性的调控 第七节 酶工程简介
习惯单位（U）:一定时间内将一定量的底物转化为产物所需 的酶量
国际单位（IU）：最适反应条件下（25℃），在1分钟内把
5酶
1)用量少而催化效率高，只参加化学反应速度，不 参加化学反应 2)它能够改变化学反应的速度，但是不能改变化学 平衡常数 3)酶只能够本身能够发生的反应进行，反之则不行
二、酶的生物催化特点
（一）高效性
酶的催化作用可使反应速度比非催化反应提高107 -1020 倍。比其他催化反应高107 -1要内容
酶的一般概念 酶的组成与辅酶 酶结构与功能的关系 酶催化机理 酶促反应动力学 酶活性调节
第一节 酶的一般概念
酶的概念 酶的分类和命名 酶催化活性表示法 酶的特征
一、酶的概念
什么是酶（enzyme）？
酶是生物催化剂。绝大部分酶是蛋白质，还有一些核 糖核酸RNA具有催化作用，称为核酶（ribozyme）。
酶的转换数：Kat指每秒钟每个酶分子转换底物的
mmol数，代表酶的催化效率。
酶的活力单位（U）：酶活力的度量单位。1961年国
际酶学委员会规定：1个酶活力单位是指特定条件下，在1 分钟内能转化1umol底物的酶量。
酶比活性（enzyme specific activity）:每毫克酶
制剂所含的酶的国际单位数。用于比较每单位重量酶蛋白 的催化能力。比活性愈高表明酶愈纯
第二节 酶的组成和辅酶
一、简单酶（ simple enzyme）单纯由氨基酸组
成。如脲酶、胃蛋白酶、淀粉酶等
二、结合酶（conjugated enzyme）
结合酶（全酶）= 蛋白质部分（酶蛋白）+ 非蛋白质部分（辅因子）
酶的辅助因子: 本身无催化作用，在酶促反应中起 运
输电子、原子或某些功能基团的作用，包括金属离子和辅 酶（基）
一）酶的命名
1 习惯命名——依据所催化的底物（substrate）、反应的 性质、酶的来源等命名。例如淀粉酶，胃蛋白酶、碱性磷 酸酶。
第五章-5 酶
Ab=Ig,Ig≠Ab；Ab是功能描述，Ig是化学结构描述；
对同一种酶来说，比活力越高，表明酶越纯。
4、催化中心活性(转换数turnover number)∶
是指酶在底物饱和时，每分钟催化中心 所转换底物的分子数。
κcat：每秒钟每个酶分子转化底物的微摩 尔数，在数值上κcat＝ k3
几种酶的最大转换数
κcat
二、酶活力测定法
常规测定酶活力的操作程序为： [1]、样品酶液适当稀释。 [2]、在最适条件下进行酶促反应，并通过化学分析或 仪器分析的方法测定反应物的消耗量或产物的生成量。 [3]、根据酶单位定义和实验数据计算出酶活力。
这个催化反应是在完全没有任何蛋白质的存 在下发生的，称之为自我剪切，证明了RNA 具有催化功能。为了区别于传统的蛋白质催 化剂，Cech给这种具有催化活性的RNA定 名为ribozyme（ribonucleic acid enzyme）
抗体酶 (abzyme)
20世纪80年代后期才出现的一种具有催化活 力的蛋白质，其本质上是免疫球蛋白，但在易 变区赋予了酶的属性，所以又称为‘催化性抗 体’（catalytic antibody）。
2、酶活力的单位(activity unit)
1961年国际生化学会酶学委员会规定：
在酶作用的最适条件下（最适底物、最适 pH、最适缓冲液的离子强度及25 ℃）下，每 分钟内催化1.0微摩尔底物转化为产物底酶量为
一个国际酶活力的单位。
生物化学第五章 酶
第五章酶第一节概述一、酶的概念酶是由活性细胞产生的、具有高效催化能力和催化专一性的蛋白质，又叫生物催化剂。
酶(enzyme) 是由生物细胞合成的,以蛋白质为主要成分的生物催化剂。
不同生物体所含的酶在种类和数量上各有不同，这种差异决定了生物的代谢类型。
二、酶催化作用的特点1、酶与非生物催化剂的共性：1) 用量少、催化效率高。
2) 都能降低反应的活化能。
3) 能加快反应的速度，但不改变反应的平衡点。
4) 反应前后不发生质与量的变化。
2、酶作为生物催化剂的特性1) 催化效率极高（immense catalytic power ）可用分子比（molecular ratio)来表示，即每摩尔的酶催化底物的摩尔数。
酶反应的速度比无催化剂高108－1020倍，比其他催化剂高107－1013倍酶作为催化剂比一般催化剂更显著地降低活化能，催化效率更高。
通常用酶的转换数(turnover number,TN，或催化常数K cat)来表示酶的催化效率。
它们是指在一定条件下，每秒钟每个酶分子转换底物的分子数，或每秒钟每微摩尔酶分子转换底物的微摩尔数。
Kcat:103～1062) 高度的专一性(highly specific ）∶所谓酶的专一性是酶对反应物(底物)的选择性绝对专一性：一种酶只能作用于特定的底物。
发生特定的反应，对其他任何物质都没有作用。
相对专一性：有些酶的专一性较低，对具有相同化学键或成键基团的底物都具有催化性能。
立体异构专一性（光学专一性）：几乎所有酶对立体异构物的作用都具有高度专一性。
内肽酶胃蛋白酶R1，R1：芳香族氨基酸及其他疏水氨基酸（NH2端及COOH端胰凝乳蛋白酶R1：芳香族氨基酸及其他疏水氨基酸（COOH端）弹性蛋白酶R2：丙氨酸，甘氨酸，丝氨酸等短脂肪链的氨基酸（COOH端胰蛋白酶R3：碱性氨基酸（COOH端)外肽酶羧肽酶A R m：芳香族氨基酸羧肽末端的肽键羧肽酶B Rm：碱性氨基酸羧肽末端的肽键氨肽酶氨肽末端的肽键二肽酶要求相邻两个氨基酸上的α-氨基和α-羧基同时存在3) 反应条件温和4) 酶的催化活性是受调节控制的5) 酶不稳定，容易失活2. 酶的分类(1) 氧化-还原酶Oxidoreductase氧化-还原酶催化氧化-还原反应。
05第五章：酶活力测定法
第五章：酶活力测定法
第一节、酶活力测定 一、一般原则： d[S ] 酶活力 v dt 反应速度 二、初速度 [P] initial velocity
b time
d [ P] dt
a
V = a/b
酶反应的速度曲线
三、测定物质的选择： 底物的减少量、产物的增加量 四、动力学因素的影响： pH、温度、离子强度、效应物浓度、E浓度、底物 浓度 第二节：酶活力单位： 一、 一个酶活力单位(Active Unit) 定义：在特定条件下， 一分钟内催化1mole底物反应的酶活力定义：每毫克酶蛋白所含酶活力单位数
三、转换数 Turnover number T.N.值 分子活力、克分子活力 定义：1克分子酶在最适条件下，1分钟转化底物的 克分子数； 举例说明计算方法： 第三节、酶活力测定的主要方法 一、化学法：终止反应法： 方法、优点、缺点 二、光学法：连续反应测定法 1.紫外、可见光吸收测定法 2. 荧光测定法 三、电化学测定法：连续分析法 1.离子选择性电极测定法、2.氧电极测定法 3.电流测定法
四、放射化学测定法： 同位素标记： 14C、 32P 、35 S 、 131I 五、酶偶联分析法： 酶偶联法是应用过量、高度专一的“偶联工具酶”使 被测定的酶反应能继续进行到某一个可以直接、连续、 简便、准确测定阶段的方法 例如：己糖激酶(HK)活力测定： HK G + ATP G-6-P + ADP G6PDH G-6-P + NADP+ NADPH + G-6-P-O G + ATP + NADP+ G-6-P-O +ADP + NADPH
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拷贝法
（3）抗体酶的研究和应用前景
催化抗体的出现不仅为人们开创了一条人工设计酶的新方
法，也使人们对催化过程中催化剂的作用机理、催化剂和底物
的相互识别有了进一步认识。 目前已经发现在生物体内存在具有催化作用的自身抗体，
其功能不仅和疾病相关，可能还参与了生物体内的某些或基本
的生物学反应。有可能成为抗体酶研究的新热点。 充分利用抗体的种类繁多以及抗体酶可诱导、可改造的特 点，可望制备出具有治疗和辅助治疗某些疾病或催化某类具有 特殊意义反应的抗体酶。 抗体酶的研究无疑会对化学、生物学、医学等领域产生深 远影响。
1mol过氧化氢酶 5×106molH2O2/ S
1mol离子铁
6×10-4molH2O2/ S
转换数（turnover number, kcat） ：一定条件下每秒钟每个酶分子 转换底物的分子数，或每秒钟每微摩尔酶分子转换底物的微摩尔数。
（2）专一性：酶对底物具有严格的选择性。
（3）酶活力受调节控制
（三）有些DNA也有催化活性
1995年Cuenoud 等报道一长47 bp 的小分子单链 DNA(E47) 能催化两个不同的DNA 片段之间形成新的磷酸 酯键，从而将它们连接起来。E47 是一种Zn2+/Cu2 +依赖 性的DNA连接酶，1 个E47 分子可催化多个新磷酸酯键的 形成。 近年来发现，不少结构特殊的DNA 分子分别具有剪切 RNA 分子或DNA 分子、T4 聚核苷酸激酶样活性、DNA 连接酶样活性以及催化卟啉金属离子化等多种生物催化功 能，这些DNA 分子被称为脱氧核酶或酶性DNA。 它们在 用作RNA 和DNA 工具酶、基因分析和诊断手段以及基因 治疗药物等方面的潜力引人注目。
优越性：所有反应依次连接，有利于一系列反应的连续
进行。
四、酶的结构与功能的关系
（一）活性部位和必需基团 必需基团：这些基团若经化学修饰使其改变，则酶的活 性丧失。 活性部位：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。 结合基团 活性部位 必需基团 专一性
催化基团
维持酶的空间结构
催化性质
（4）酶易失活 （5）常需要辅助因子
高效率、专一性以及温和的作用条件使酶在生物 体内新陈代谢中发挥强有力的作用，酶活力的调控使 生命活动中各个反应得以有条不紊地进行。
所以，酶也就是生物催化剂。
二、酶的分类与命名
1961年国际酶学委员会（Enzyme Committee, EC）根据 酶所催化的反应类型和机理，把酶分成6大类： 1. 氧化还原酶类：主要是催化氢的转移或电子传递的氧化 还原反应。这类酶通常都需要辅酶，辅酶有下列几种：NAD、NADP、FAD、
（3）在活性中心，底物以弱键与酶结合，有利于产物的形成。
（二）酶原的激活
没有活性的酶的前体称为酶原。酶原转变成有
活性的酶的过程称为酶原的激活。这个过程实质上
是酶活性部位形成和暴露的过程。 在组织细胞中，某些酶以酶原的形式存在，可 保护分泌这种酶的组织细胞不被水解破坏。
（三）同工酶(isoenzyme)
第五章
酶的概念 酶的分类与命名 酶的化学本质 酶的结构与功能的关系
酶
酶作用的专一性
酶作用的机理 酶促反应的速度和影响酶促反应速度的因素 酶活力的测定 酶的制备
酶的应用
一、酶的概念
定义：酶是生物体内进行新陈代谢不可缺少的受多种 因素调节控制的具有催化能力的生物催化剂。 1. 酶和一般催化剂比较有以下共性：
丙酮酸 + NADH + H+
（2）系统命名法 酶与名一一对应，要求标名所有底物的名称以及反应 的性质。 例：乳酸：NAD+氧化还原酶 优点：明确； 缺点：罗嗦 乳酸 + NAD+ 丙酮酸 + NADH + H+
乳酸：NAD+氧化还原酶
三、酶的化学本质
（一）大多数酶是蛋白质
酶是蛋白质的证据：
1、酶对热不稳定； 2、酶是两性电解质； 3、其他引起蛋白质变性的化学及物理因素，同样也能使酶丧失活性；
单体酶：一般由一条肽链组成，如溶菌酶、羧肽酶A等； 例外：胰凝乳蛋白酶，3条肽链，链间二硫键连接。
种类较少，多为催化水解反应的酶类。
寡聚酶：由两个或两个以上的亚基组成的酶，亚基可以相同，也 可以不同；如苹果酸脱氢酶、丙酮酸激酶等； 对大多数寡聚酶而言，其聚合形式是活性型；解聚形式 为失活型。 多酶复合体：由几种酶靠非共价键彼此嵌合而成。如脂肪酸合成 酶，含7种酶和一个酰基携带蛋白；
H M M H H H MH3 M M H H M 2 H2 M M M H M3 H M M
H H H H H4
M M M4
五、酶作用的专一性
酶的催化活性具有高度的专一性
酶的专一性：指酶对底物及催化的反应的选择性。一种酶 仅能作用于一种物质或一类结构相似的物质，促其发生一 定的化学反应。 族（基团）专一性 结构专一性
经筛选和纯化，得抗体酶。
诱导法制备具有酯酶活性的抗体
O
A、酯酶的底物–酯
C
B、酯的羧基碳原子受到亲 核攻击形成四面体过渡态
C、设计的磷酸酯类似物,作 为抗原去免疫实验动物
磷酸酯类似物 (半抗原)
免疫
免疫反应
对酯水解反应有催化 作用的单克隆抗体
Back
2）拷贝法
用酶作为抗原免疫动物得到抗酶的抗 体，再将此抗体免疫动物并进行单克隆化， 获得单克隆的抗抗体。对抗抗体进行筛选， 获得具有原来酶活性的抗体酶。
尔化学奖。
核酶（Ribozyme）：指具有催化活性的RNA。
Thomas Cech University of Colorado at Boulder, USA
Sidney Altman Yale University New Haven, CT, USA
建议的L19 RNA催化机理
核酶在医学上的应用探索
1930年Northrop等得到了胃蛋白酶、胰蛋白酶和胰凝乳蛋 白酶的结晶，并进一步证明了酶是蛋白质。
J.B.Sumner
J.H.Northrop
共同获得1946 年度诺贝尔化学奖
20世纪80年代发现某些RNA有催化活性，还有一些抗体 也有催化活性，甚至有些DNA也有催化活性，使酶是蛋白质 的传统概念受到很大冲击。 （二）Ribozyme的化学本质是RNA 1982年Cech等发现四膜虫细胞大核26S rRNA前体具有 自我剪接功能，并于1986年证明其内含子L-19 IVS具有多 种催化功能。1984年Altman等发现RNase P的核酸组分M1 RNA具有该酶的活性，而该酶的蛋白质部分C5蛋白并无酶 活性。Cech和Altman因发现Ribozyme而获得1989年度诺贝 天知道哪天又会改变
常见的有消旋和变旋、醛酮异构、顺反异构和变位酶类。
6. 合成酶类：催化有ATP参加的合成反应。
A + B + ATP A· + ADP +Pi B
氧转水，裂亦合
六大类酶的记忆诀窍：O2 + H2 ←→ H2O
每一种酶在酶表中的位置可用一个统一的编号来表示，这种编 号包括四个数字，第1个数字表示此酶所属的大类，第2个数字表示 此大类中的某一亚类，第3个数字表示亚类中的某一亚亚类，第4个 数字表示此酶在此亚亚类中的顺序号。用EC表示酶学委员会。 例：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受体为NAD+ 该酶在亚亚类中的流水编号
酶的命名有两种方法：系统名、惯用名 （1）习惯命名法 a. 根据酶的底物命名 b. 根据酶催化的反应性质命名 c. 结合上述两个原则来命名 d. 在上述命名基础上，加上酶的来源或酶的其它特点 缺点：规律性不强，抢先原则，比较乱，会出现一酶多名 或一名多酶 优点：简单明了 乳酸 + NAD+
乳酸脱氢酶
4、酶具有胶体物质的一系列特性；
5、许多酶受蛋白水解酶作用而丧失活性； 6、已经制得结晶的酶，均证明其催化活性与其蛋白质本性密切联系在 一起，虽经多次重结晶，它们的均一性和活力也不改变； 7、许多酶的氨基酸序列已被陆续测定。 8、1969年人工合成了牛胰核糖核酸酶
1926年美国Sumner 脲酶的结晶，并指出酶是蛋白质
FMN
AH2 + B（O2）
A + BH2（H2O2，H2O）
2. 转移酶类：催化化合物中某些基团的转移。 A· + B X A +B· X
3. 水解酶类：催化加水分解作用。 AB + H2O AOH + BH
4. 裂解酶类：催化非水解性地除去基团而形成双键的反应 或逆反应。 AB A+B
5. 异构酶：催化 各种异构体之间的互变。 A B
酶活性中心的结构特征
（1）酶活性中心是酶分子表面的一个凹穴，有一定的大小和结构的构
象，在与底物接触时表现一定的柔性。
（2）构成活性中心的大多数Aa残基为疏水性的，使此小区形成一个 非极性的微环境，有利于与底物作用。在活性中心内仅有少数极性Aa
残基以其功能基团直接与底物作用。
活性中心的Aa在一级结构上相距可能很远或不在一条肽链上，但 在三级结构上比较靠近。
（1）用量少而催化效率高
（2）不改变化学反应的平衡点
（3）可降低反应的活化能
活化能（activation energy）：在一定温度下1 mol底物全部
进入活化态所需的自由能（free energy），单位：J/mol。
2. 酶和一般催化剂的不同之处： （1）高效性：通常要高出非生物催化剂催化活性的 106~1013倍。 2H2抗体酶（abzyme）药
1986年美国Schultz和Lerner两个实验室同时在Science上发表论文，报道