第03章 酶
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03_Enzymes
下列有关酶的概念哪一项是正确的 A．所有的蛋白质都有酶活性 B．其底物都是有机化合物 C．其催化活性都需要特异的辅助因子 D．对底物都有绝对专一性 E．酶不一定都是蛋白质
下列关于酶蛋白和辅助因子的叙述，哪一点不正确？ A．酶蛋白或辅助因子单独存在时均无催化作用
B．一种酶蛋白只与一种辅助因子结合成一种全酶
同工酶的临床意义：
同工酶谱的改
酶 活 性
心肌梗塞酶谱
变有助于对疾
病的诊断。
正常酶谱 肝病酶谱
LDH
1
2
3
4
5
心肌梗塞和肝病病人血清LDH同工酶谱的变化
同工酶是指：
A. 酶的结构相同而存在部位不同
B. 催化相同反应而酶分子的结构与理化性质不同
C. 催化不同反应而理化性质相同 D. 由同一基因编码但催化不同反应 E. 催化相同反应，理化性质亦相同，但分布不同
酶，氨基酸脱羧酶，半胱氨酸脱硫酶等的
辅酶。
Vit B6包括吡哆醇(pyridoxine)，吡哆醛(pyridoxal)和 吡哆胺(pyridoxamine)等三种形式。
5. 辅酶A（HSCoA） ——泛酸（遍多酸） CoA中的巯基可与酰基以高能硫酯键结合， 在糖、脂、蛋白质代谢中起传递酰基的 作用，因此CoA是酰化酶的辅酶。
多酶复合体
-酮脂肪 酰还原酶
-酮脂肪 酰合酶-SH
,-烯脂 肪酰水化酶
HS-ACP
脂肪酰 转移酶
,-烯脂 肪酰还原酶
长链脂肪 酰硫解酶
丙二酰单 酰转移酶
多功能酶
一、酶的分子组成中常含有辅助因子
酶可根据其化学组成的不同，分为两类：
单纯酶（全部是蛋白质） (simple enzyme)
医学生物化学 第03章 酶 习题
1. 下列有关辅酶与辅基的论述，错误的是： （ D ） 下列有关辅酶与辅基的论述，错误的是： A. 辅酶与辅基都是酶的辅助因子 B. 辅酶以非共价键与酶蛋白疏松结合 C. 辅基以共价键与酶蛋白牢固结合 D. 不论辅酶或辅基都可以用透析或超滤的方法除去 E. 辅酶和辅基的差别在于它们与酶蛋白结合的紧密程度与反应方式不同。 辅酶和辅基的差别在于它们与酶蛋白结合的紧密程度与反应方式不同。 2.关于全酶，正确的说法是： （ E ） 关于全酶， 关于全酶 正确的说法是： A. 辅酶与酶蛋白结合牢固 B.。 辅基与酶蛋白结合疏松 C. 用超滤的方法将辅酶除去后，该酶仍具有活性 用超滤的方法将辅酶除去后， D. 决定专一性的部分是辅助因子 E. 决定专一性的部分是酶蛋白 3. 关于酶活性中心的叙述，下列哪项是正确的： （ B ） 关于酶活性中心的叙述，下列哪项是正确的： A . 酶的必需基团全部位于活性中心 B. 所有的酶都具有活性中心 C. 在活性中心内只有带电氨基酸残基才参与酶的催化作用 D. 活性中心中的必需基团只有两种 E . 构成活性中心的各种基团在一级结构上都互相靠近
填空题 核酶 1. 具有特异催化活性的核糖核酸称为_________ 。 具有特异催化活性的核糖核酸称为_________ 必需基团 2. 酶分子中与其发挥催化活性密切相关的基团称为_________ 。 酶分子中与其发挥催化活性密切相关的基团称为_________ 降低活化能 3. 酶加速化学反应的机理是酶能__________________。 酶加速化学反应的机理是酶能__________________。 4. 解释酶促反应的反应速度与底物浓度关系的最合理的学说是 中间产物学说 ________________。 ________________。 4：5 ： 5. 当[S]＝4Km时，酶促反应V与Vmax之比为___________。 [S]＝4Km时 酶促反应V Vmax之比为 之比为___________。 6. 当底物浓度大大超过酶浓度时，酶促反应速度与酶浓度关系 当底物浓度大大超过酶浓度时， 正比 _________。 呈_________。
酶的结构与功能
酶的活性中心
02 The active center of an enzyme
酶
的
活
第Ⅰ类
性
酶活性中心 内的必需基团
有两类
一类是结合基团，其
中
作用是与底物相结合，
心
内
外
第Ⅱ类
的
另一类是催化基团，其 作用是催化底物发生化
必
须 学反应并将其转变成产
物。
基
因
一些必需基
团虽然不直接参 加活性中心的组 成，却为维持酶 活性中心应有的 空间构象所必需， 这些基团称为酶 活性中心外必需 基团。
02 酶的活性中心 The active center of an enzyme
必需基因
（1）各种研究证明，酶分子中只有少数氨基酸残基侧链上的基因参与底物结合及催化作用。 这些与酶活性密切
相关的基因成为酶的必需基因。
（2）常见的必需基因有丝氨酸残基的羟基、半胱氨酸残基的基、组氨酸残点基击的请咪替换唑文基字、内酸容 性氨基酸残基的
请替换文字内容，添加相关标题，修
非a-羧基等。
改文字内容，也可以直接复制你的内 容到此。
组成多肽的氨基酸在 相互结合时，由于其 部分基团参与了肽键 的形成而失去一分子 水，因此把多肽中的 氨基酸单位称为氨基 酸残基。
组氨酸是一种α-氨基酸， 化学sC6H9N3O2，分 子量为155，是一种人 类必需的氨基酸，主要 是儿童。
酶活性中心 外的必需基团
2021 THANK YOU
感谢聆听，批评指导
汇报人：xxx
02 酶的活性中心 The active center of an enzyme
酶的活 性中心
酶分子中必需基团比较 集中，具有特定的空间构象， 能与底物特异地结合并催化底 物转变为产物的区域称为酶的 活性中心。
第03章酶催化作用机制
V
Vmax
[S]
随着底物浓度的增高 反应速度不再成正比例加速。
V
Vmax
[S]
当底物浓度高达一定程度 反应速度不再增加，达最大速度，说明酶已 经被底物所饱和。
1. 米氏方程
第 三 章 酶 催 化 作 用 机 制
1913年，米彻利斯(Michaelis)和曼吞 （Menton)在前人研究的基础上，推导出 著名的米氏方程： v——反应速度； S——底物浓度； v m —— 最大反应速度； K m —— 米氏常数，为 酶催化反应速度等于最大反应速度一半时 的底物浓度。
(一)酶的刚性与“琐和钥匙”学说
第 三 章 酶 催 化 作 用 机 制
1890年，德 国化学家费舍 尔（Fisher） 提出了著名的 “琐和钥匙” 此学说认为：酶与底物都是刚性的，二者 学说。 结构间天然存在互补的关系，就像锁和钥
匙一样。此学说较好的解释了酶对底物选 择的专一性，但不能解释酶能够高效催化 反应的原因。
中间产物学说
中间产物
第 三 章 酶 催 化 作 用 机 制
酶促反应速度与底物浓度的关系，可以用 中间产物学说加以解释。 酶促反应模式——中间产物学说
E+S
k1 k2
ES
k3
E+P
推导过程
米－曼氏方程式推导基于两个假设：
第 三 章 酶 催 化 作 用 机 制
E与S形成ES复合物的反应是快速平衡反应，
Dixon plot
Cornish-Bowden plot
酶的转换数
定义 — 当酶被底物充分饱和时，单位时间内 （每秒钟）每个酶分子催化底物转变 为产物的分子数（微摩尔数）。 意义 — 可用来比较每单位酶的催化能力。
03章：药物代谢动力学
---是指体内药物或其代谢物排出体外 的过程，它与生物转化统称为药物消 除（elimination）。
排
（一）肾脏排泄 ：
泄 途 径
1.排泄方式
（1）肾小球滤过。
（2）肾小管被动重吸收，在远曲小管
（3）肾小管主动分泌，近曲小管（同时主动重吸 收营养物质）． 2.肾排泄药物的特点 （1）尿药浓度高，有利也有弊
无吸收 过程
肌内注射（intramuscular injection，im） 。 2. 从鼻黏膜、支气管或肺泡吸收
气体、挥发性液体药物（如吸入麻醉药）或分散在空 气中的固体药物（如气雾剂） 4.从直肠吸收
给药方式与血药浓度的关系
二 .分
布
• 分布（distribution）是指吸收入血的药 物随血流转运至组织器官的过程 • 药物的分布速率主要取决于药物的理化性 质、各器官组织的血流量与对药物的通透 性以及药物在组织与血浆的分配比。
药物在血液中的分布
1. 与血细胞结合 2. 与血浆蛋白结合 成为结合型药物
（bound drug），血浆白蛋白是最重要的
结合蛋白。药物与血浆蛋白结合是可逆的，
游离型药物与结合型药物经常处在平衡状
态之中 。
药物与血浆蛋白结合的特点
• 暂时失活性：结合后药理活性暂时消失，暂 时“储存”于血液中 • 可逆性
体内药量变化的时间过程
时量关系（time-concentration relationship）是指血浆药物浓度 （Ｃ）随时间（t）的改变而发生变化 的规律。
曲线下面积（AUC)
坐标轴与时量曲线围成的面积 反应进入体循环药物的相对量
生物利用度 （bioavailability，F）
生物化学03第三章 酶
三、 酶的命名与分类
(一)酶的命名
1.习惯命名法——推荐名称
通常以酶催化的底物、反应的性质以及酶的来源命名。 (1) 依据酶所催化的底物命名，如淀粉酶等。 (2) 依据催化反应类型命名，如脱氢酶、转氨酶等。 (3) 综合上述两项原则命名，如乳酸脱氢酶等。 2. 系统命名法——系统名称 规定各种酶名称要明确标示酶的底物与反应类型，如 果一种酶催化两个底物，应在酶系统名称中同时写入 两种底物的名称，用“：”把它们分开，如果底物之 一是水，则水可省略不写。
底物
反应总能量改变
产物 应 过 程
酶促反应活化能的改变
反
一、酶的活性中心(active center)
(一)什么是活性中心（活性部位）
指在整个酶分子中，只有一小部分区域 的aa残基参与对底物的结合和催化作用，这
些特异的aa残基比较集中的区域称为酶的活
性中心或称活性部位。
(二)酶活性中心的组成
结合部位：酶分子中与结合底物有关的部位。
1. 结合酶的酶蛋白与辅助因子协同作用才能发挥 催化作用。
酶蛋白
(无催化活性)
+ 辅助因子
(无催化活性)
全酶
(有催化活性)
2.全酶各部分在催化反应中的作用
(1)酶蛋白决定反应的特异性。 (2)辅助因子决定反应的种类与性质。
3.辅酶：属于有机分子类型的辅因子；辅酶又可
分为一般的辅酶和辅基两类（按其与酶蛋白结合
酶的调节部位可以与某些化合物可逆地非共价结 合，使酶发生结构的改变，进而改变酶的催化活性， 这种酶活性的调节方式称~。
别构酶：多为寡聚酶
正效应物（别构激活剂） 负效应物（别构抑制剂）
效应物（别构效应剂） （多为小分子化合物）
03第三章 普通生物化学第四版酶化学
注意：六大酶类的顺序不能搞错，也不能 颠倒位置，否则就不符合国际分类法。
编号：
在每一大类酶中，又可根据不同的原则，分为 几个亚类，每个亚类再分为几个亚亚类。然后再把 原于这一亚亚类的酶按顺序排好，这样就把已知的 酶分门别类地排列一个表，叫做酶表。每一种酶在 此表中的位置均可用一个统一的编号来表示，这种 编号包括四个数字。
⑤ 酶催化反应无副产物，且自身在不断的自我更新。 ⑥ 酶的催化活性是受调节控制的。
二、酶的化学组成、分类及命名
(一) 酶的化学本质——蛋白质
酶的化学本质问题在历史上曾引起长时间的激烈争论。 J.H.Northrop和J.B.sumner这两位美国科学家作出了卓越的贡 献。Sumner于1926年首次结晶出脲酶(Vrease)，Northrop于 1930年结晶出胃蛋白酶(Pepsin)，后来几年里又结晶出了胰蛋 白酶(Trgpsin)和胰凝蛋白酶(Chymotrypisn),并以确凿的证据证 明了酶是蛋白质。直到1934年以后，人们才真正确立酶的本 质。争论才宣告结束，二位学者也因此获得1949年诺贝尔化 学奖。
5 1
α-葡萄糖 OH 苷酶 OH
5
O
O
1
O R
+H2O
OH
OH
+ ROH
OH
OH OH
3、立体异构专一性
酶对底物要求特定的立 体结构方能起催化作用。这种对 底 物空间结构具有高度的选择性与专一性称立体异构专一性。 实际上也是一种绝对专一。
如：延胡索酸酶只能催化反丁烯二酸加水转化成苹果酸,对顺 丁烯二酸不起作用。L-AA氧化酶只能催化L-AA而D-AA无作用。
6/29/2014 2
一、酶的概念及生物学特性
第03章药物代谢动力学-参考
组织学组成：① 毛细血管内皮间的紧密联结 ② 基底膜 ③ 星形胶质细胞
血-------------脑 血---------脑脊液 脑脊液---------脑
由此三种屏障组成 血液，脑脊液，中枢神经组织
之间关系密切
37
脑脊液（CFS）主要由脉络丛生成，不断分泌并进入脑室， 经蛛网膜下腔及硬脑膜窦，回到静脉系统。
2
Definition
药物体内处置 (Disposition)
吸收 (Absorption) 分布 (Distribution) 代谢 (Metabolism) 排泄 (Excretion)
体内药物浓 度随时间变化的 动力学规律。
3
一.药物的跨膜转运
跨膜转运的方式主要有被动转运（简单扩散、 滤过、易化扩散）、主动转运和膜动转运。
多数药物是弱有机酸或碱，药物在体液中可部分 解离。 解离型：极性大，脂溶性小，难以扩散。 非解离型：极性小，脂溶性大，易扩散。
10
pH和pKa决定药物分子解离多少
酸性药 (Acidic drug): HA H+ + A
碱性药 (Basic drug): BH+ H+ + B (分子型)
20
二.药物的吸收和影响因素 （一）药物的吸收
吸收（Absorption）：指药物自用药部位进入血液循 环的过程。
1 消化道吸收 （1）主要为被动吸收 （2）分子量越小，脂溶性越大，
越易吸收 （3）非解离型，比解离型易吸收
21
胃：主要被动转运。 pH值范围窄（0.9~1.5） 吸收面积小 药物滞留时间短 弱酸性药物可吸收
药物的储库。
例：硫喷妥钠
脑
血-------------脑 血---------脑脊液 脑脊液---------脑
由此三种屏障组成 血液，脑脊液，中枢神经组织
之间关系密切
37
脑脊液（CFS）主要由脉络丛生成，不断分泌并进入脑室， 经蛛网膜下腔及硬脑膜窦，回到静脉系统。
2
Definition
药物体内处置 (Disposition)
吸收 (Absorption) 分布 (Distribution) 代谢 (Metabolism) 排泄 (Excretion)
体内药物浓 度随时间变化的 动力学规律。
3
一.药物的跨膜转运
跨膜转运的方式主要有被动转运（简单扩散、 滤过、易化扩散）、主动转运和膜动转运。
多数药物是弱有机酸或碱，药物在体液中可部分 解离。 解离型：极性大，脂溶性小，难以扩散。 非解离型：极性小，脂溶性大，易扩散。
10
pH和pKa决定药物分子解离多少
酸性药 (Acidic drug): HA H+ + A
碱性药 (Basic drug): BH+ H+ + B (分子型)
20
二.药物的吸收和影响因素 （一）药物的吸收
吸收（Absorption）：指药物自用药部位进入血液循 环的过程。
1 消化道吸收 （1）主要为被动吸收 （2）分子量越小，脂溶性越大，
越易吸收 （3）非解离型，比解离型易吸收
21
胃：主要被动转运。 pH值范围窄（0.9~1.5） 吸收面积小 药物滞留时间短 弱酸性药物可吸收
药物的储库。
例：硫喷妥钠
脑
2017-03第三章 酶的命名和分类
2. 转移酶类 2.1 转一碳基团的酶 2.2 转醛基和酮基的酶 2.3 转酰基的酶 2.4 转糖苷的酶 2.5 转甲基以外的烷基及芳香基 2.6 含N基团转移酶 2.7 含磷酸基团转移酶 2.8 含硫基团转移酶
3. 水解酶类 3.1 作用于酯键 3.2 作用于糖苷键 3.3 作用于醚键 3.4 作用于肽键 3.5 作用于肽键以外的C-N键 3.6 作用于酸酐键 3.7 作用于-C-C-键 3.8 作用于卤化物 3.9 作用于P-N键 3.10 作用于S-N键 3.11 作用于C-P键
如EC 3.1.3.1代表 Enzyme Commission
第三大类酶- 水解酶类; 第三大类中的第一亚类：作用于酯键的酶 该亚类中的第三次亚类：磷酸单酯 该次亚类中的第一号酶：碱性磷酸酶
第二节：六大类酶的催化反应性质：
氧化还原酶类:Oxido-reductases [O] 催化氧化还原反应
AH2 + B
[H]
A + BH2
其中：AH 2为还原剂，起氧化反应，被B氧 化，B为氧化剂，起还原反应，被AH2还原 例如：乳酸脱氢酶(EC. 1.1.1.27) L-乳酸：NAD＋氧化反应酶
CH3 OHCH COOH + NAD+ CH3 C
O
+
NADH + H+
COOH
转移酶类:Transferases 催化功能基团的转移反应
第二章 酶的命名和分类
第一节 酶的命名原则： 一、习惯命名法： 1. 依底物命名: 如淀粉酶、蛋白酶 2. 依反应性质命名: 转氨酶、水解酶 3. 依底物及反应性质命名: 琥珀酸脱氢酶 4. 附加其它条件性质: 胃蛋白酶、胰蛋白酶； 碱性磷酸酶、 酸性磷酸酶
03第三章 消毒与灭菌
分类： 第一类：低温维持巴氏消毒法，在63-65℃保持 30min。
第二类：高温瞬时巴氏消毒法，在71-72℃保持15s。
第三类：超高温巴氏消毒法，在132℃ 保持1-2s。
加热消毒后需迅速冷却至10 ℃以下，称为冷击。
3）流通蒸汽灭菌法 ：利用蒸汽在蒸笼或 流通蒸汽灭菌器内进行灭菌的方法，也称 间歇灭菌法。灭菌后需保温过夜再灭菌， 以达到完全灭菌的目的。
髓、尾鞘、尾板、尾刺、尾丝组成。
不同的噬菌体示意图
（二）抗原性及抵抗力 1、抗原性：能刺激机体产生特异性抗体。
特性：该抗体能抑制相应噬菌体侵袭敏感 细菌，但对已吸附或已进入宿主菌的噬菌体 不起作用。 2、抵抗力：对理化因素的抵抗力较强，较 耐热、耐低温和冰冻，但对紫外线和Ｘ射线 敏感；大多数能抵抗乙醚、氯仿和乙醇，在 0.5%升汞或苯酚中经3—7天不丧失活性。在 饱和NaCl溶液中保持活力数年。
可见光线对微生物一般无多大影响，但长时 间作用也能妨碍微生物的新陈代谢与繁殖，故培 养细菌和保存菌种，均应置于阴暗处。 （二）阳光：直射日光有强烈的杀菌作用，紫外 线是日光杀菌作用的主要因素。
（三）紫外线：紫外线中波长200-300nm部分具有 杀菌作用，以265-266nm波长段的杀菌力最强。一 般实验室常用253.7nm，杀菌力强而稳定，照射1015min即可。 特点：穿透力很差，即使是很薄的玻璃也不能透 过。 适用范围：常用于微生物实验室、无菌室、手术室、 传染病房、种蛋室等的空气消毒，或用于不能用高 温或化学药品消毒的物品表面消毒。
二、消毒剂的种类及其应用
消毒剂的种类很多，一般可根据用途与消毒剂特点选择使用。 理想的消毒剂 杀菌力强、无腐蚀性、能长期保存、对动 物毒性很小、无残留污染、价格低等。 消毒剂的分类 （1）使菌体蛋白质变性 如酚类、醇类、重金属盐类、酸碱类、 醛类； （2）损伤胞浆膜 如酚类(低浓度)、表面活性剂、醇类等脂 溶剂；
第二类：高温瞬时巴氏消毒法，在71-72℃保持15s。
第三类：超高温巴氏消毒法，在132℃ 保持1-2s。
加热消毒后需迅速冷却至10 ℃以下，称为冷击。
3）流通蒸汽灭菌法 ：利用蒸汽在蒸笼或 流通蒸汽灭菌器内进行灭菌的方法，也称 间歇灭菌法。灭菌后需保温过夜再灭菌， 以达到完全灭菌的目的。
髓、尾鞘、尾板、尾刺、尾丝组成。
不同的噬菌体示意图
（二）抗原性及抵抗力 1、抗原性：能刺激机体产生特异性抗体。
特性：该抗体能抑制相应噬菌体侵袭敏感 细菌，但对已吸附或已进入宿主菌的噬菌体 不起作用。 2、抵抗力：对理化因素的抵抗力较强，较 耐热、耐低温和冰冻，但对紫外线和Ｘ射线 敏感；大多数能抵抗乙醚、氯仿和乙醇，在 0.5%升汞或苯酚中经3—7天不丧失活性。在 饱和NaCl溶液中保持活力数年。
可见光线对微生物一般无多大影响，但长时 间作用也能妨碍微生物的新陈代谢与繁殖，故培 养细菌和保存菌种，均应置于阴暗处。 （二）阳光：直射日光有强烈的杀菌作用，紫外 线是日光杀菌作用的主要因素。
（三）紫外线：紫外线中波长200-300nm部分具有 杀菌作用，以265-266nm波长段的杀菌力最强。一 般实验室常用253.7nm，杀菌力强而稳定，照射1015min即可。 特点：穿透力很差，即使是很薄的玻璃也不能透 过。 适用范围：常用于微生物实验室、无菌室、手术室、 传染病房、种蛋室等的空气消毒，或用于不能用高 温或化学药品消毒的物品表面消毒。
二、消毒剂的种类及其应用
消毒剂的种类很多，一般可根据用途与消毒剂特点选择使用。 理想的消毒剂 杀菌力强、无腐蚀性、能长期保存、对动 物毒性很小、无残留污染、价格低等。 消毒剂的分类 （1）使菌体蛋白质变性 如酚类、醇类、重金属盐类、酸碱类、 醛类； （2）损伤胞浆膜 如酚类(低浓度)、表面活性剂、醇类等脂 溶剂；
Y03药物化学第三章—药物代谢反应
9
四、水解酶
水解酶主要参与羧酸酯和酰胺类药物的水解代谢，这 些非特定的水解酶大多存在于血浆、肝、肾和肠中， 因此大部分酯和酰胺类药物在这些部位发生水解。 酯水解酶包括酯酶、胆碱酯酶及许多丝氨酸内肽酯酶。 其他如芳磺酸酯酶、芳基磷酸二酯酶、β-葡萄糖苷酸 酶、环氧化物水解酶(epoxide hydrolase)等，它们和酯 水解酶的作用相似。 通常酰胺类化合物比酯类化合物稳定而难水解，水解 速度较慢，因此大部分酰胺类药物是以原型从尿中排 出。
20
长碳链的烷烃常在碳链末端甲基上氧化生成羟基， 羟基化合物可被脱氢酶进一步氧化生成羧基，称 为ω-氧化；氧化还会发生在碳链末端倒数第二位 碳原子上，称ω-1 氧化。
21
含有脂环和杂环的药物，容易在环上发生羟基化。 如口服降糖药醋磺已脲的主要代谢产物是反式4-羟 基醋磺环已脲。
O2 S O CH 3
10
第三节 第Ⅰ相的生物转化 (Phase Ⅰ Biotransformation)
1
2
3
4
氧化作用
Oxidation
还原作用
Reduction
脱卤素反应
Dehalogenation
水解作用
Hydrolysis
11
一、氧化反应（Oxidations）
药物代谢中的氧化反应包括失去电子、氧化反 应、脱氢反应等，是在CYP-450酶系、单加氧 酶、过氧化物酶等酶的催化下进行的反应。
3
一、细胞色素P-450酶系
细胞色素P-450酶系是主要的药物代谢酶系，在药物代 谢、其他化学物质的代谢、去毒性中起到非常重要的作 用。 CYP-450存在于肝脏及其他肝脏外组织的内质网中，是 一组血红素耦联单加氧酶，需辅酶NADPH和分子氧共 同参与，主要进行药物生物转化中的氧化反应(包括失 去电子、脱氢反应和氧化反应)。
名词解释酶的组成表达
名词解释酶的组成表达酶是一类高度机械特异性的蛋白质生物催化剂，广泛存在于生物体内。
它们在生物体的代谢过程中起着至关重要的作用。
酶能够加快化学反应的速率，在细胞内起着调节和控制代谢产物生成的关键作用。
本文将探讨酶的组成和表达。
一、酶的结构酶通常由一个或多个蛋白质组成。
蛋白质是由氨基酸通过肽键连接而成的长链，而酶则是由一种或多种蛋白质组成的复合物。
酶的复合物结构决定了它的催化效率和特异性。
酶的结构可分为四个层次：初级结构、二级结构、三级结构和四级结构。
初级结构指的是酶分子链上氨基酸的线性排列方式，由酶基因所编码。
二级结构是指氨基酸链通过氢键等非共价键相互作用而形成的α螺旋和β折叠等空间结构。
三级结构是指酶分子在溶液中因氨基酸侧链相互作用而形成的立体结构。
四级结构是指由多个蛋白质链聚合而成的酶复合物的结构。
二、酶的基因表达酶的基因表达是指基因通过转录和翻译过程转化为蛋白质的过程。
在细胞内，基因是DNA分子的一部分，通过DNA复制自我复制，并通过RNA分子传递信息。
酶的基因表达过程分为三个主要阶段：转录、RNA加工和翻译。
转录是指DNA链上的信息通过RNA合成酶的作用转写成RNA分子的过程。
在转录过程中，RNA聚合酶识别启动子序列，并从DNA模板链上合成RNA分子。
RNA加工是指在转录后对RNA分子进行修饰，包括剪接、剪切和修饰等。
翻译是指RNA分子通过核糖体的作用将信息转译成蛋白质的过程。
在翻译过程中，RNA分子被带有特定氨基酸的转移RNA分子识别，并将氨基酸按照编码方式连接在一起，形成蛋白质链。
三、酶的功能酶的功能主要有两个方面：催化和调控。
催化是酶最重要的功能之一。
酶能够加快化学反应速率，降低活化能，使生物体能够在一定的温度和压力下进行正常的新陈代谢。
不同的酶对应不同的化学反应，比如水解酶能够加速水解反应，合成酶能够加速合成反应等。
调控是指酶能够根据细胞内环境变化而改变其活性。
酶的活性受到诸多因素的影响，比如温度、pH值和底物浓度等。
生化反应工程试题库
试题库结构章节 试题分布名词解释 数学表达式 简答题图形题推导题判断题 计算题合计第一章 0 0 9 0 0 0 0 9 第二章 0 0 11 0 0 0 2 13 第三章 1 3 9 3 11 4 2 33 第四章 1 11 6 7 1 11 14 51 第五章 3 1 7 8 2 0 13 34 第六章 6 0 6 2 0 0 0 14 第七章 2 2 2 2 0 0 13 21 第八章 0 0 36 0 0 0 2 38 合计 13 17 86 22 14 15 46 213一、名词解释[03章酶促反应动力学]酶的固定化技术：[04章微生物反应动力学]有效电子转移：[05章微生物反应器操作]流加式操作：连续式操作：分批式操作：[06章生物反应器中的传质过程]粘度：牛顿型流体：非牛顿型流体塑性流体假塑性流体胀塑性流体[07章生物反应器]返混：停留时间：二、写出下列动力学变量（参数）的数学表达式[03章酶促反应动力学]1. Da准数：2. 外扩散效率因子：3. 内扩散效率因子：[04章微生物反应动力学]1. 菌体得率：2. 产物得率：3. 菌体得率常数：4. 产物得率常数：5. 生长比速：6. 产物生成比速：7. 基质消耗比速：8. 生长速率：9. 产物生成速率：10. 基质消耗速率：11. 呼吸商：[05章微生物反应器操作]1. 稀释率：[07章生物反应器]1. 停留时间：2. 转化率：三、简答题：[01章绪论]1．什么是生物反应工程、生化工程和生物技术？2．生物反应工程研究的主要内容是什么？3．生物反应工程的研究方法有哪些？4．解释生物反应工程在生物技术中的作用。
5. 为什么说代谢工程是建立在生化反应工程与分子生物学基础之上的？6. 何为系统生物学？7. 简述生化反应工程的发展史。
8. 如何理解加强“工程思维能力”的重要性。
9. 为什么在当今分子生物学渗入到各生物学科领域的同时，工程思维也成为当今从事生物工程工作人员共同关注的话题？[02章生物反应工程的生物学与工程学基础]1. 试说明以下每组两个术语之间的不同之处。
细胞生物学第三章2
• 作用：水解大分子物质供细胞再利用。
• 溶酶体膜一旦破裂→组织自溶。
• 如：蛙尾的消失。
（二）分类：根据形成过程和功能状态分为：
（三）残质体(residue body)
• 定义：吞噬性溶酶体到达终末阶段，水 解酶的活性下降还残留一些未被消化和 分解的物质，形成在电镜下电子密度高、 色调较深的残余物。
• B基体：基本结构与中心粒一样呈“9+0”排列， 9组三联管，无中央微管。轴丝由基体作为 MTOC组装而成。
二． 微丝（microfilament）
• 实心纤维，运动功能的细胞尤为发达，可 成束成网或散在于细胞质中主要由肌动蛋 白(actin)构成故称肌动蛋白丝(actin
filament)。
作用：将tRNA由A位移至P位。 （5）E部位(E site)：新生多肽链的出口
(exit site)
第五节 细胞骨架 (cytoskeleton)
黄红 色色 ：： 微微 管丝
• 细胞骨架：细胞内蛋白质成分组成的一 个复合网架系统，包括：微管，微丝， 和中间丝
• 形态结构：具有弥散性整体性和变动性 等特点。
1．微丝的结构和分子组成：
• 微丝结构：G—肌动蛋白→聚合成纤维 状多聚体→F—肌动蛋白。
• 内含物：尿酸氧化物（人和鸟类无此酶） D—氨基酸氧化酶和过氧化氢酶。
• 作用：肝、肾细胞的解毒作用。
• 底物—氧—化酶—过氧化氢—过—氧—化—氢—酶—H2O+O2
第三节 线粒体(mitochondrion)：
细胞生命活动的80%能量来源于线粒体。故称“动力工厂”。
一、结构
• 1、形态：在光镜下呈杆、线、粒状而得名。 • 2、数量：有的细胞只含1个，多的可达50万个。
• 溶酶体膜一旦破裂→组织自溶。
• 如：蛙尾的消失。
（二）分类：根据形成过程和功能状态分为：
（三）残质体(residue body)
• 定义：吞噬性溶酶体到达终末阶段，水 解酶的活性下降还残留一些未被消化和 分解的物质，形成在电镜下电子密度高、 色调较深的残余物。
• B基体：基本结构与中心粒一样呈“9+0”排列， 9组三联管，无中央微管。轴丝由基体作为 MTOC组装而成。
二． 微丝（microfilament）
• 实心纤维，运动功能的细胞尤为发达，可 成束成网或散在于细胞质中主要由肌动蛋 白(actin)构成故称肌动蛋白丝(actin
filament)。
作用：将tRNA由A位移至P位。 （5）E部位(E site)：新生多肽链的出口
(exit site)
第五节 细胞骨架 (cytoskeleton)
黄红 色色 ：： 微微 管丝
• 细胞骨架：细胞内蛋白质成分组成的一 个复合网架系统，包括：微管，微丝， 和中间丝
• 形态结构：具有弥散性整体性和变动性 等特点。
1．微丝的结构和分子组成：
• 微丝结构：G—肌动蛋白→聚合成纤维 状多聚体→F—肌动蛋白。
• 内含物：尿酸氧化物（人和鸟类无此酶） D—氨基酸氧化酶和过氧化氢酶。
• 作用：肝、肾细胞的解毒作用。
• 底物—氧—化酶—过氧化氢—过—氧—化—氢—酶—H2O+O2
第三节 线粒体(mitochondrion)：
细胞生命活动的80%能量来源于线粒体。故称“动力工厂”。
一、结构
• 1、形态：在光镜下呈杆、线、粒状而得名。 • 2、数量：有的细胞只含1个，多的可达50万个。
第03章 物理图绘制
3选择限制酶缓冲液酶浓度酶解时间4加入05edta溶液终止酶解琼脂糖包埋法1分离纯化细胞核2将收集的细胞核包埋在琼脂糖凝胶薄片中3蛋白酶消化处理细胞核酶切大分子dna的分离载体制备与插入dna连接1yac载体制备过程与一般质粒载体相同2bac载体低拷贝载体大量制备超离心纯化3酶切释放接头接头去磷减少自连4连接方法1将含有大分子dna的琼脂糖薄片与载体混合按重量比1
大分子DNA的分离技术
脉冲交变电场电泳
均 一 脉 冲 电 场 电 泳
采用大分子DNA技术绘制 E.coli基因组物理图
大肠杆菌基因组物理图绘制
大 肠 杆 菌 基 因 组 遗 传 图
大肠 杆菌 基因 组 遗传 图 与 物理 图 整合
克隆作图---大分子DNA的克隆
根据克隆的DNA片段之间的重 叠顺序构建叠连群(Contig), 绘 制物理连锁图。
辐射杂种连锁分析
人类21号染色体辐射杂种图
一段人类染色体DNA的辐射杂种图
染色体 物理长度（Mb）cM/cR
人 类 基 因 组 辐 射 杂 种 图 距
————————————————————————————————
kb/cR 197 225 233 256 272 243 229 271 305 253 270 234 179 208 203 201 147 172 110 191 151 185 231 208
1) 2) 3) 4) 5) 目标基因组大分子DNA的制备 载体制备 载体和插入DNA的连接 转化 转化子鉴定
目标基因组大分子DNA的制备
1) 动物细胞: 样品洗涤→低溶点琼脂糖包埋→蛋白酶 消化→洗涤→限制酶部分酶解 2) 植物细胞: 样品(叶片)→洗涤吸干水分→液氮冷冻 →碾碎→离心收集细胞核→低融点琼脂 糖包埋→蛋白酶消化→洗涤→限制酶部 分酶解
大分子DNA的分离技术
脉冲交变电场电泳
均 一 脉 冲 电 场 电 泳
采用大分子DNA技术绘制 E.coli基因组物理图
大肠杆菌基因组物理图绘制
大 肠 杆 菌 基 因 组 遗 传 图
大肠 杆菌 基因 组 遗传 图 与 物理 图 整合
克隆作图---大分子DNA的克隆
根据克隆的DNA片段之间的重 叠顺序构建叠连群(Contig), 绘 制物理连锁图。
辐射杂种连锁分析
人类21号染色体辐射杂种图
一段人类染色体DNA的辐射杂种图
染色体 物理长度（Mb）cM/cR
人 类 基 因 组 辐 射 杂 种 图 距
————————————————————————————————
kb/cR 197 225 233 256 272 243 229 271 305 253 270 234 179 208 203 201 147 172 110 191 151 185 231 208
1) 2) 3) 4) 5) 目标基因组大分子DNA的制备 载体制备 载体和插入DNA的连接 转化 转化子鉴定
目标基因组大分子DNA的制备
1) 动物细胞: 样品洗涤→低溶点琼脂糖包埋→蛋白酶 消化→洗涤→限制酶部分酶解 2) 植物细胞: 样品(叶片)→洗涤吸干水分→液氮冷冻 →碾碎→离心收集细胞核→低融点琼脂 糖包埋→蛋白酶消化→洗涤→限制酶部 分酶解
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19:46
（二） 可逆性抑制作用 抑制剂通常以非共价键与酶或酶-底 物复合物可逆性结合，使酶的活性降低 或丧失；抑制剂可用透析、超滤等方法 除去。
竞争性抑制 非竞争性抑制 反竞争性抑制
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１. 竞争性抑制作用
反应模式
E+S
ES
E+P
+
I EI 抑制剂竞争结合 酶的活性中心
Vmax不变，Km增大
乳酸脱氢酶的同工酶
19:46
人体各组织器官中LDH同工酶分布
同 工 酶 百 分 比 组织器官 心肌 肾 肝 骨骼肌 血清 LDH1 LDH2 LDH3 LDH4 LDH5
67
52 2 4 27
29
28 4 7 38
4
16 11 21 22
<1
4 27 27 9
<1
<1 56 41 4
19:46
•生理及 临床意 义
酶原激活的机理 酶 原 在特定条件下 一个或几个特定的肽键断裂，水解 掉一个或几个短肽
分子构象发生改变 形成或暴露出酶的活性中心
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酶原激活的生理意义 • 避免细胞产生的酶对细胞进行自身消化， 并使酶在特定的部位和环境中发挥作用， 保证体内代谢正常进行。 • 有的酶原可以视为酶的储存形式。在需要
H 2N COOH
H2N
SO2NHR
磺胺类药物
19:46
2.
非竞争性抑制
反应模式
E+S
ES
E+P
+ I EI+S
抑制剂结合活 性中心外必需 EIS 基团
+ I
Vmax下降，Km不变
19:46
3.反竞争性抑制
反应模式 E+S ES E+P + I ESI
抑制剂结合酶-底物复合物
Vmax下降，Km减小
辅酶(疏松)
辅基(紧密)
全酶= 酶蛋白 + 辅助因子
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• 全酶分子中各部分作用 酶蛋白：决定反应的特异性
辅助因子：决定反应的性质和类型
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• 根据酶蛋白的分子特点，又可以将酶分为 单体酶（monomeric enzyme） 寡聚酶（oligomeric enzyme）
多酶复合体（multienzyme complex）
• 酶所催化的化学反应——酶促反应； • 反应物——底物(S)； • 生成物——产物(P)；
• 酶所具有的催化能力——酶活性；
• 酶丧失它的活性——酶失活。
19:46
二、酶促反应的特点 1.高度的催化效率 例如：反应2H2O2→2H2O+O2 • 1mol H2O2酶能催化5×10 mol H2O2的分解 • 1mol Fe 只能催化6×10 mol H2O2的分解
19:46
第5 节
酶与医学的关系
19:46
• 酶与疾病的发生 白化病
• 酶与疾病的诊断 乳酸脱氢酶 • 酶作为药物
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二、酶的活性中心 1、酶的必需基团 在酶分子中一些与酶的活性密切相关的化 学基团
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2、酶的活性中心 指酶分子表面，由必需基团组成，能与 底物结合，并使底物转化为产物的具有特 定空间结构的区域。
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酶活性中心是 酶分子中具有三 维结构的区域， 或为裂缝，或为 凹陷，深入到酶 分子内部
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二、中间产物学说
E+S
ES
酶底物复合物
E+P
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三、相互诱导契合假说
酶与底物相互接近时，其结构相互诱导、
相互适应，形成酶-底物复合物，进而催化 底物生成产物。
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第4 节 影响酶促反应速度的因素
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影响因素包括有 酶浓度
底物浓度
pH
温度
抑制剂
• 研究一种因素 的影响时，其余 各因素均恒定。
3+ -4 6
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2.高度的特异性： • 绝对特异性 • 相对特异性
催化一种底物 催化一类化合物或化学键
• 立体异构特异性
对立体构型有选择
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3.高度的不稳定性 4.可调节性：
• 改变酶的结构
• 改变酶的含量
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三、酶的命名与分类
（一）酶的命名
习惯命名法: 根据底物
根据反应性质
Vmax
[S]
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• 米氏方程
Ｖ ＝ ── K + [S]
m
Vmax[S]
V：不同[S]时的反应速度
Vmax：最大反应速度
Ｋm：米氏常数
当V等于Vmax/2时 Km=[S]
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Ｋm意义 Km等于酶促反应速度为最大反应速度一半时的底
物浓度。
Km可反映酶对底物的亲和力。
Km值越小，亲和力越大
国际系统命名法
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（二）酶的分类 根据酶催化的反应类型，将酶分 为6大类： 1.氧化还原酶类 2.转移酶类 3.水解酶类 4.裂解酶类 5.异构酶类 6.合成酶类
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第2 节 酶的结构与功能
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一、酶的分子组成
单纯酶
酶 结合酶 辅助因子 酶蛋白 金属离子
成份 小分子（维生素） 按结合程度
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•抑制作用的类型
不可逆性抑制
可逆性抑制
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(一) 不可逆性抑制作用 抑制剂与酶的活性中心上的必需基 团以共价键结合，使酶失去活性； 抑制剂不能用透析、超滤等物理方 法去除。
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举例： • 有机磷化合物 胆碱酯酶
解毒 -- -- -- 解磷定/氯磷定 • 青霉素 糖肽转肽酶 抗菌
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结合基团
活性中心内必需基团
• 必需基团 活性中心外必需基团 催化基团
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三、酶原与酶原的激活 • 酶原 有些酶在细胞内合成或初分泌时只是酶的 无活性前体，此前体物质称为酶原。 • 酶原的激活 在一定条件下，酶原转变为有活性的酶。 实质：酶活性中心形成或暴露的过程。
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激活剂
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一、酶浓度对反应速度的影响 • 当[S]＞＞[E]， 酶可被底物饱和 的情况下，反应 速度与酶浓度成 正比。
0 [E] V
当[S]>>[E]时
酶浓度对反应速度的影响
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二、底物浓度对反应速度的影响
•在其他因素
V
不变的情况下， 底物浓度对反 应速度的影响 呈矩形双曲线 关系。
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第3 节 酶的作用机制
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一、大幅度降低反应的活化能 反应物分子从常态转
变为容易发生化学反应
的活跃状态所需要的能 量称为活化能 。
•
酶能显著降低反应所需活化能
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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
反 应 过 程
酶促反应活化能的改变
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酶
Enzyme
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• 酶的意义 酶是细胞赖以生存的基础。细胞新 陈代谢包括的所有化学反应几乎都是 在酶的催化下进行的。
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第1节
概 述
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一、酶的概念 酶（enzyme，E）是由生物体内活细胞 产生的具有催化作用的蛋白质。
酶 生物催化剂 核酶 具有催化作用的核酸
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化，进而改变酶的活性。
•变构剂
引起变构调节的小分子化合物 变构激活剂/变构抑制剂
•变构酶
受变构调节的酶
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2.化学修饰调节
在另一种酶的作用下，酶蛋白多肽链上
的某些基团可以发生可逆的共价改变，从
而改变酶的活性。
磷酸化/去磷酸化
乙酰化/去乙酰化
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（二）酶含量的调节 • 酶蛋白的合成可被诱导或被阻遏 • 酶的降解与一般蛋白质降解途径相同
酶 活 性
心肌梗死酶谱
正常酶谱
肝病酶谱
12Leabharlann 345心肌梗死和肝病病人血清LDH同工酶谱的变化
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五、酶活性的调节 调节对象 关键酶
关键酶：催化单向不可逆反应，反应速度最慢， 又称为限速酶
调节方式 酶活性的调节 酶含量的调节
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（一）酶活性的调节
1.变构调节
某些小分子化合物能与酶活性中心以外的某 一部位特异性结合，引起酶分子空间构象的变
时，酶原适时地转变成有活性的酶，发挥
其催化作用。
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四、同工酶
催化相同的化学反应，而酶蛋白的分子
结构、理化性质和免疫学性质各不相同
的一组酶。
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举例：乳酸脱氢酶(LDH1～ LDH5)
H H H H LDH1 (H4) H H H M LDH2 (H3M) H H M M LDH3 (H2M2) H M M M LDH4 (HM3) M M M M LDH5 (M4)
酶催化活性 最大时的环 境pH。
0
2
4
6
8
10
pH对某些酶活性的影响
pH
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五、激活剂对反应速度的影响 激活剂(activator) 使酶由无活性变为有活性或使酶活 性增加的物质。
必需激活剂
非必需激活剂
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六、抑制剂对反应速度的影响 • 酶的抑制剂
能降低酶活性但不引起酶蛋白变
性的物质
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举例：
• 丙二酸与琥珀酸竞争琥珀酸脱氢酶
琥珀酸脱氢酶