酶

• 按此分类法，任何一个酶都可以得到一个适当的编号。 如EC2.6.1.2就是丙氨酸：酮戊二酸氨基转移酶。
2、国际系统分类法
1.氧化还原酶类：脱氢酶、氧化酶、过氧化物酶、加氧酶。
2.转移酶类：转氨酶。
3.水解酶：淀粉酶、酯酶、蛋白酶、核酸酶、ATP酶。 4.裂合酶类：又称裂解酶。水化酶、脱氨酶、醛缩酶。 5.异构酶：6-P-葡萄糖异构酶。 6.合成酶：能催化一切必须与ATP分解相偶联，并由两种物
1、根据蛋白质的组成成分，酶分属为：
• 简单蛋白质：酶的活性只决定于蛋白 质的结构。如脲酶、蛋白酶、淀粉酶、 核糖核酸酶等； • 结合蛋白质：酶只有结合非蛋白组分 （辅助因子）后，才表现出酶的活性。 酶蛋白与辅助因子结合后所形成的复 合物称为全酶。 K+, 丙酮酸激酶
Na+ , 质膜ATP酶
2、根据酶蛋白分子的特点可将酶分为： • 单体酶：只有一条多肽链。这类酶很 少，一般催化水解反应。如溶菌酶、 胰蛋白酶； • 寡聚酶：由几个甚至几十个亚基组成， 这些亚基可以是相同的多肽链，也可 以是不同的多肽链。亚基之间不是共 价结合，很容易分开。如磷酸化酶a。
• 1930年，美国Northrop获得多种结晶酶，并证明这 些结晶都是蛋白质。 • 1963年，牛胰核糖核酸酶A的一级结构被报道。 • 1965年，Blake对溶菌酶的结晶进行了X-射线衍射分 析，三级结构被阐明，为阐明溶菌酶活性中心的催 化机理获得了直接而具体的实验证据-诱导锲合学说。 • 1969年，用有机合成法制备了核糖核酸酶，证明酶 与无机催化剂杂本质上是相同的。
可降低反应的活化能
活化能：在一定温度下一摩尔底物全部进入活化 态所需要的自由能。单位：焦耳/摩尔。
2、酶作为生物催化剂的特性
催化效率高；
酶的作用具有高度专一性；
酶活力可以调控； 酶催化与辅酶、辅基、金属离子有关。 易失活；
Hale Waihona Puke （二）、酶的蛋白质本质 绝大多数的酶是蛋白质
具有一切蛋白质的性质
酶——生命的催化剂
一、酶的发展史
• 生产与生活实践： •4000年前，酿酒，应用酵母发酵 •1000年前，制酱，豆类蛋白水解 • • 制饴，淀粉降解为麦芽糖 治病，曲，富含酶和维生素
• 1684年，比利时医生赫尔蒙特把发酵中引起物质变 化的因素称为“酵素”（Ferment）。
• 1833年，Payen和Persoz从麦芽抽提液中得到最早 的淀粉酶制剂—淀粉酵素。 • 1839年，德国化学家李比希提出发酵过程中酵母起 着机械作用。 • 1850年，巴斯德认为酒精发酵是酵母活动的结果。
1、底物浓度对酶促反应速度的影响
2、pH对酶反应速度的影响
在某一pH下，反应速度可达到最大，这一称为酶的最适 pH。
pH影响酶活力的原因可能有以下几个方面： 1、过酸、过碱会影响酶蛋白的构象，甚至使酶变性而
失活。 2、当 pH改变不很剧烈时，酶虽不变性，但活力受影 响。因为pH会影响底物分子的解离状态（影响程度取 决于底物分子中与酶结合的那些功能基的PK值）；也 会影响酶分子的解离状态，最适pH与酶活力中心结合 底物的基团及参与催化的基团的pK值有关，往往只有 一种解离状态最有利于与底物结合，在此pH下酶活力 最高。 3、pH影响分子中另一些基因的解离，这些基团的离 子化状态与酶的专一性及酶分子中活力中心的构象有 关。
• 现在已鉴定出8000多种酶。
二、酶的基本概念
酶是细胞合成的能加速生物化学反应，但在
反应前后保持不变的的生物大分子。
已知的酶主要是蛋白质。
某些小分子RNA能催化RNA水解。具有酶作用
的RNA称为核酶。
（一）、酶是生物催化剂
1、与一般催化剂的共性 用量少而催化效率高
仅改变反应速率，不改变反应平衡
3、酶原的激活 有些酶在生物体内首先合成出来的只是 它的无活性的前体，称为酶原。这些酶 原必须要在一定的条件下，去掉一个或 几个特殊的肽键，从而使酶的构象发生 一定的变化，才有活性，此过程叫酶原 的激活。
2）测一定时间内反应产物的生成量
二、酶活力与比活力 酶活力（enzyme activity）：酶催化一
定化学反应的能力。酶活力通常以在一定条件下， 酶所催化的化学反应的速率来确定。
酶活力单位（active unit；U）：酶活
力单位是根据某种酶在最适条件下，单位时间内 酶作用的底物的减少量或产物的生成量来规定的。 U/ml；U/g（酶制剂）；U/mg（酶制剂） α -淀粉酶的活力单位规定为：在60℃、pH6.2的 条件下，每小时可催化1g可溶性淀粉液化所需要 的酶量为一个活力单位，或是每小时催化1ml 2 ％的可溶性淀粉液化所需要的酶量为一个活力单 位。可见，各种酶的活力单位是不同的。
立体异 构专一 性 光学专一性：L或D型
H COOH H COOH
几何专一性：
C C
HOOC H H
C C
COOH
结构 专一 性
相对专一性：酶可作用于一类化合物或一种化学键如酯酶，
只水解
O R C O R’
绝对专一性：对键和键两侧的基团都要求严格的正确，只能
催化一种或两种结构极其相似的化合物。如脲酶只能催化尿素 水解，尿素衍生物不能被催化。
状有机小分子。
辅助因子是辅酶、辅基和金属离子的总称。辅酶与酶
蛋白结合比较疏松，可以通过透析方法除去。（如酵 母提取物与辅酶I） ；辅基与酶蛋白结合较紧密，不 能用透析方法除去。（如细胞色素氧化酶与铁卟啉辅 基的结合）。
（四）、酶的活性部位
酶分子执行催化功能的区域称为酶的活性部位（或称 活性中心）。
质合成一种物质的反应。乙酰-SCoA合成酶。
四、酶的专一性
1、反应专一性
酶一般只能选择性地催化一种或一类相同类型的化学反 应。如，蛋白水解酶能选择性水解肽键。 2、底物专一性 一种酶只能作用于某一种或某一类结构或性质相似的物 质。 酶对底物的专一性取决于酶蛋白本身，酶的辅因子决定 反应的专一性。
底物专一性
4、酶浓度对酶反应速度的影响
在酶促反应中，如果底物浓度足够大，足以使酶
饱和，则反应速度与酶浓度成正比 。 须注意的是，上述成正比的关系是有条件的，一 是底物浓度足够大，二是使用的酶必须是纯酶制 剂或不含抑制剂、激活剂或失活剂的粗酶制剂。
七 酶活力的测定
一、酶活力的测定方法
1）测一定量底物反应完全所用的时间 如α-淀粉酶活力测定时，可以测定其达到终点 色所需要的时间，因此，从淀粉的用量、达到 终点色所需要的时间和样品稀释倍数就可以计 算出酶的活力单位数。
3、温度对酶反应速度的影响
每一种酶，在一定条件下，只有在某一个温度下才表 现出最大活力，这个温度称为该酶作用的最适温度。
温度对酶促反应速度的影响：一方面是当温度
升高时，反应速度也加快。这与一般化学反应 一样。另一方面，随温度升高而使酶逐步变性， 即通过减少有活性的酶而降低酶的反应速度。 酶反应的最适温度就是这两种过程平衡的结果， 在低于最适温度时，前一种效应为主，在高于 最适温度时，则后一效应为主，因而酶活性迅 速丧失，反应速度很快下降。大部分酶在 60℃ 以上变性，少数酶能耐受较高的温度，如牛胰 核糖核酸酶加热到100℃仍不失活。
为了便于比较和统一活力标准，1961年国际酶学
委员会（Enzyme Commission，简写为EC）曾作 过统一规定：在标准条件下，一分钟内转化 lμmol底物的酶量定义为一酶活力单位，亦即国 际单位（IU）。上述“标准条件”是指温度25℃， 以及被测酶的最适条件，特别是最适pH及最适底 物浓度。 1972年国际酶学委员会又推荐一个新的酶活力国 际单位，即Katal（Kat）单位。1Katal单位定义 为：在最适条件下，每秒钟可使lmol底物转化的 酶量；同理，可使lμmol底物转化的酶量为μKat 单位。两种国际单位的换算关系如下： 1kal = 6×107U 1U = 16.67nkal
一种别构效应形成的新构象大大地有利于后续
分子与酶的结合，大大地促进酶对后续的底物 分子域效应物）的亲合性。这便是“正协同效 应”。这种别构酶称为具有正协同效应的别构 酶。
2、可逆共价修饰调
控
这种调控作用由共价调 节 酶 （ covalently modulated enzyme）起 作用。共价调节酶的催 化性质因受到一个小基 团的共价修饰而发生显 著变化，使其从有活性 到无活性或相反。
三、酶的命名
（一）、习惯名或常用名
1、绝大多数酶依据底物来命名： 淀粉酶、蛋白酶 2、有些酶依据反应性质命名： 转氨酶、水解酶 3、有的酶结合以上两原则命名： 琥珀酸脱氢酶 4、在这些命名的基础上，有时加上酶的来源或酶 的其他特点： 胃蛋白酶、木瓜蛋白酶、碱性磷酸酯酶
（二）、国际系统分类命名法
1、国际系统命名法 规定每一种酶有一个系统名称，命名原则如下： 名称由两部分组成； 前面为底物名，如有两个底物则都写上，并用“：” 分开，若底物之一是水，水可以略去不写。后面为所 催化的反应名称。 不管酶催化正反应还是逆反应，都用同一名称。 （DH2+NAD+ 还原酶。 D+NADH+H+） 命名为DH2：NAD+ 氧化
分类法规定，每个酶都有一个编号，前面冠以EC（Enzyme
Commision，酶学委员会）。
• 编号由四个阿拉伯数字组成，每个数字之间由“.”隔开。 • 第一个数字代表酶所属的大类。 • 第二个数字表示大类下的亚类，各大类下的亚类含义不同。 • 第三个数字表示各亚类下的亚亚类，更精确地表明底物或反应物 的性质。 • 第四个数字表示亚亚类下具体的个别的酶的顺序号，一般按酶发 现时间的先后排列。
关于酶催化反应专一性的假说
1.锁钥假说
底物
酶
2.三点附着假说
3.诱导锲合假说
五、酶催化作用机理
1.底物 “靠近”和“定向”于酶的活性 部位；
2.底物分子的敏感键发生变形，更易断裂 和促使新键形成； 3.共价催化：底物与酶形成一个反应活性 很高的共价中间物，这个中间物很易变成 过渡态。
六 酶促反应动力学

活性中心是由酶蛋白分子在三维结构上比较靠近的少 数氨基酸残基或是这些残基上的某些基团构成的。它们 在一级结构上可能相距甚远，甚至位于不同的肽链上， 但通过肽链的盘绕、折叠而在空间构象上相互靠近。

对于需要辅助因子的酶来说，辅助因子或其一部分往 往是活性中心的组成部分。

活性中心有两个功能部位，结合部位和催化部位。
•多酶体系：由几种酶彼此嵌合形成的复 合体。它有利于一系列反应的连续进行。 如脂肪酸合成酶体系。
（三）、酶的辅助因子
酶是大分子，但是许多酶必须结合某种有机小分子或
金属，如果失去他们，酶就不能工作，这类有机小分 子或金属就是酶的辅助因子。辅助因子直接对电子、 原子或某些化学基团起传递作用。
常见的辅助因子有Zn、Mn等金属原子和含有金属的环
• 1878年，德国科学家库恩提出了酶(Enzyme)的概念。 • 1897年，布赫涅尔（Buchner)兄弟发现酵母的无细 胞提取物同样可以引起酒精发酵，证明发酵与细胞活 动无关。酶的概念作为科学上的专门术语正式得到承 认。 • 1898年，Duelaux提出引用“diastase”一词的最后 3个字母“-ase”，将它作为新发现酶的英文名称后缀。 • 1913年，Michaelis、Menten提出了酶促反应动力 学原理—米氏方程。 • 1926年，美国康乃尔大学的Sumner第一次从刀豆中 提出脲酶结晶。
酶的比活力（specific activity）
每毫克蛋白具有的酶活力， U/mg（蛋白质）。 比活力是在酶学研究和提纯酶 时常用到的表示酶制剂纯度的一 个指标。
八 酶活性的调控
1、别构效应的调控 此种调节控制作用是由别构酶（allosteric enzyme） 来调节的。别构酶也称为变构酶，它是一种可以通 过与效应物的作用，使自己构象发生改变，从而活 性发生变化。其酶分子上除了有活性中心（active site）外，还有别构中心(allosteric site)。 调节物（或效应物）与酶分子中的别构中心（调节 中心或控制中心）结合后，诱导出或稳定住酶分子 的某种构象，使酶活动中心对底物的结合与催化作 用受到影响，从而调节酶的反应速度及代谢过程， 此效应称为酶的“别构效应”。