第六章 酶

（二）酶的分子组成
1、单纯酶（simple enzyme）：完全由蛋白 质组成 2、结合酶（conjugated enzyme）：由蛋白 质和辅助因子组成。二者作用不同 酶蛋白（apoenzyme）：决定反应的特异性 辅助因子（cofactor）：决定反应的种类与性 质
（辅助因子）小分子有机化合物 的分类及作用
与酶有关的基本概念：
底物（Substrate，S）：酶作用的物质。 产物（Product，P）：反应生成的物质。 酶促反应：酶催化的反应。 酶活性：酶催化化学反应的能力。
二、 酶的化学本质 （一）大多数酶的化学组成是蛋白质（了解） 大多数酶的化学组成是蛋白质（了解） 实验证据： 实验证据： 1、 酶对热不稳定 、 2 、酶是两性电解质 3 、引起酶变性的因素也是引起蛋白质变性的因素 4、 酶具有胶体物质的特征 、 5、 许多酶受蛋白水解酶的作用而丧失活性 、 6 、已经制得结晶的酶，经重结晶后，其均一性和活 已经制得结晶的酶，经重结晶后， 力也不改变 7 、许多酶的氨基酸序列已被陆续测定 因此， 因此，可以确认酶是蛋白质 另外，通过实验证明核酸 核酸也具有酶的催化作用 另外，通过实验证明核酸也具有酶的催化作用
五、 酶的作用机制
活化能
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
（一）酶的活性部位和必需基团 必需基团：酶分子中氨基酸残基侧链的化 必需基团 学基团中，一些与酶活性密切相关的基团。 必需基团的作用：指必需基团在空间上彼 必需基团的作用： 作用 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。 酶的活性部位/活性中心：指酶分子中直接 和底物结合，并和酶催化作用直接有关的 部位。
四、 酶促反应的特点
（一） 酶与一般催化剂的共同点： 1、在反应前后没有质和量的变化 2、只能催化热力学允许的化学反应 3、只能加速可逆反应的进程，而不改变反应 的平衡点。
（二）酶与一般催化剂的不同点：
1、高效：降低活化能 2、特异：（绝对、相对、立体异构）特异 3、易失活： 4、受调控： 5、活力与辅助因子有关：
三、 酶的分类与命名（了解） 酶的分类与命名（了解）
1、酶的分类：主要根据催化反应的性质分为六大 酶的分类： 酶的分类 类 2、酶的命名： 、酶的命名： 惯用名：由发现者命名，常以底物名、 惯用名：由发现者命名，常以底物名、反应性质和 酶的来源命名。 酶的来源命名。 系统名： 年国际酶学委员会确定）， 系统名：（1961年国际酶学委员会确定），要求确 年国际酶学委员会确定），要求确 切表明底物的化学性质和酶的催化性质， 切表明底物的化学性质和酶的催化性质，因此包括 两部分， 两部分，即底物名称和反应性质
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
2、酶促反应具有高度的特异性 、酶促反应具有高度的特异性
酶的特异性（specificity） 一种酶仅作用于一种或一类化合物，或一定 的化学键，催化一定的化学反应并生成提到 的产物。酶的这种选择性称为酶的特异性或 专一性。 绝对特异性（absolute specificity） 相对特异性（relative specificity） 立体异构特异性（stereo specificity）
※
中间产物学说： 中间产物学说：
米氏方程
1913年Michaelis和 Menten提出反应速度 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（ Michaelis Menten ）。 Vmax[S] v= Km + [S] 米氏方程式表明已知Km和Vmax时，酶促 反应速率与底物浓度之间的定量关系，若 以fANy速率对底物浓度作图，将得到一条
酶促反应的特点： 酶促反应的特点：
1、酶促反应具有极高的催化效率 酶的催化效率通常比非催化反应高108~ 1020倍，比一般催化剂高107-1013倍。 酶加快反应速度的机理是降低反应的活化能 （activation energy）。 活化能：底物分子从初态转变到活化态所需的 活化能 能量
活化能
酶的活性部位的共同特点 （P151-152）
1、酶的活性部位在酶分子整体结构中只占很 小的部分 2 2、酶的活性部位具有三维立体结构（酶的活 性部位的形成，图6-7，P151） 6-7 P151 3、酶的活性部位含有特定的催化基团 4、酶的活性部位具有柔性（见诱导契合假说） 5、酶的活性部位通常是酶分子上的一个裂缝
P(163) 图6-17（a）
根据米氏方程可推导出一些规律：
1、当[S] ＜＜Km 时，则该方程式变为 V=Vmax[S]/ Km , 由于Vmax 和Km为常数，二者 的比值可用常数K表示，所以V= K[S]，表明底物 浓度很小时，反应速率与底物浓度呈正比，其关 系符合一级反应动力学。 2、当[S] ＞＞Km 时，则该方程式变为V=Vmax， 表明底物浓度远远过量时，反应速率达到最大值， 其关系符合零级反应动力学。
（补充）米氏常数（Km）的实际 意义
1、是酶的特征常数，其大小与酶的性质有关， 而与酶的浓度无关。 Km值随测定的底物、反应的温度、pH及离子 强度而改变。因此， Km值作为常数只是对一 定的底物、温度、pH及离子强度等条件而言。 故对某一酶促反应而言，在一定条件下都有特 定的Km值，可用来鉴别酶。
金属酶和金属激活酶（了解） 金属酶和金属激活酶（了解）
1、金属酶（metalloenzyme） 金属离子与酶结合紧密，提取过程中不易丢 失 2、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。
（三）酶的类型
1、单体酶：只有一条肽链的酶 2、寡聚酶：由几个或多个亚基组成的酶 3、多酶复合物：由几个酶嵌合而成的复合物 4、多功能酶 ：具有多种功能的酶
分类： 辅酶（coenzyme）：与酶蛋白结合较疏松， 可用透析、超滤等方法除去 辅基（prosthetic group）：与此相反 二者的区别： 金属离子： 作用： 参与酶的催化过程，在反应中起传递电子、质子 或一些基团的作用
金属离子的作用
1、参与催化反应，传递电子 2、在酶与底物间起桥梁作用 3、稳定酶的构象 4、中和阴离子，降低反应中的静电斥力等
思考题：
当[S]=3Km时，其反应速率（v）为Vmax的 多少？
2）Km值与 Vmax的测定
双倒数作图法
P163 图6-17（b） （ ）
七、影响酶促反应速度的因素
1、酶浓度的影响 酶浓度的影响 ＞＞[E]，反应速度与酶浓度成正比。 当[S]＞＞ ，反应速度与酶浓度成正比。 ＞＞ 关系式：V=k[E]
2、 从Km值可以判断酶的专一性和天然底物。 Km最小的底物，通常就是该酶的最适底物， 也就 是天然底物。 3、 1/Km值可近视地表示酶和底物亲和力的大小。 1/Km 越大，亲和力越大，然而，Km值越小， 亲和力越大，反之亦然。 4、根据Km值，可以计算出在某一底物浓度时， 其 反应速率相当于Vmax的百分率。
3、当[S] = Km 时，该方程式变为V=Vmax/2， 表明二者相等时，反应速率为最大反应速率 的一半。 由此看出：Km值的物理意义：相当于酶促反 应速度为最大反应速度一半时的底物浓度， Km单位是mol/L。 即：当v=1/2V时，则有Km=[S]
米氏常数的物理意义（示意 图）
V Vmax Vmax/2 Km [S]
第六章 酶
酶学研究历史（了解） 公元前两千多年，我国已有酿酒记载 一百余年前，Pasteur认为发酵是酵母细胞生 命活动的结果 1877年，Kuhen首次提出Enzyme一词 1897年，Buchner兄弟用不含细胞的酵母提 取液，实现了发酵
一、 酶的概念
生物催化剂（biocatalyst） 1、酶：是一类由活细胞产生的，对其特异底 物具有高效催化作用的生物大分子，它包括 蛋白质和核酸。 2、核酶（ribozyme）：具有高效、特异催化 作用的核酸，主要参与RNA的剪接。 几个有关名词
六、 酶促反应速、单位时间内底物的消耗量 2、单位时间内产物的生成量（主要方法）
六、酶促反应动力学
酶促反应动力学（kinetics of enzymecatalyzed reactions）:指研究每促反应的速率 及影响酶促反应速率的各种因素的科学。
（一）酶促反应速率的概念 （P159）
研究酶活性部位的方法：
1、酶分子侧链基团的化学修饰法 1）非特异性共价修饰 2）特异性共价修饰 3）亲和标记（affinity labeling 3 affinity labeling）法 2、动力学参数测定法 3、X射线晶体测定法 4、定点导变法
活性中心内的必需基团
结合基团 （binding group）：与底物相结 合变成产物的基团。 催化基团（catalytic group）：催化底物转 变成产物的基团。
影响最适PH的因素
酶的纯度： 底物的种类和浓度： 缓冲液的种类和浓度：
PH影响酶活力的机制
1、环境过酸、过碱能使酶本身变性失活。 2、PH改变能影响酶分子活性部位上有关基 团的解离。 3、PH能影响底物的解离。
3、温度对酶作用的影响 、 （P166 图 6-19） ）
生物体内酶的最适温度
动物体内酶的最适温度在37-50℃ ℃ 动物体内酶的最适温度在 植物体内酶的最适温度在50-60℃ 植物体内酶的最适温度在 ℃
2、 PH对酶作用的影响（P166、 对酶作用的影响（ 对酶作用的影响 167 图6-20） ）
生物体内酶的最适PH
不同生物体内酶的最适PH： 1、植物和微生物体内的酶，最适PH在 4.5-6.5 2、动物体内的酶，最适PH多在6.5-8,但 有例外,如胃蛋白酶最适PH为1.9,胰 蛋白酶最适PH为8.1