生物化学生物化学生物化学第三章酶
第三章 生物化学课件 酶与辅酶
发展史
(1)酶是蛋白质: 1926年,James Summer由刀豆制出脲酶结晶确立 酶是蛋白质的观念，其具有蛋白质的一切性质。 (2)核酶的发现： 1981～1982年，Thomas R.Cech实验发现有催化 活性的天然RNA—Ribozyme。
酶催化进行的反应——酶促反应 底物、产物(P50)
能 量 水 平
E1
ES
E2
E+S
G
途径进行，降低反应所
需活化能，所以能加快 反应速度。
P+ E
反应过程
中间产（络合）物学说
• 第一步是酶与底物形成酶－底物中间复合 物。当底物分子在酶作用下发生化学变化 后，中间复合物再分解成产物和酶。 E + S ==== E-S P + E • 许多实验事实证明了E－S复合物的存在。E －S复合物形成的速率与酶和底物的性质有 关。 • （中间产物很不稳定，存在时间非常短暂）
酶专一性的“诱导契合学说”
三、 酶高效催化的因素
(1)临近效应、定向效应： 在酶促反应中，底物分子结合到酶的活性中心，一方面底 物在酶活性中心的有效浓度大大增加，有利于提高反应速 度； 另一方面，由于活性中心的立体结构和相关基团的诱导和 定向作用，使底物分子中参与反应的基团相互接近，并被 严格定向定位，使酶促反应具有高效率和专一性特点。 (2)“张力”和“形变” ： 底物与酶结合诱导酶的分子构象变化，变化的酶分子又使 底物分子的敏感键产生“张力”甚至“形变” ，从而促 使酶－底物中间产物进入过渡态。
消化道内几种蛋白酶的专一性
氨肽酶
（芳香） （硷性）
羧肽酶 羧肽酶
（丙）
胰凝乳 蛋白酶
胃蛋白酶
弹性蛋白酶 胰蛋白酶
生物化学第三章 酶
（四）酶的比活力（比活性） • 酶的比活力是指每单位质量样品中的酶 活力，即每毫克酶蛋白中所含的活力单 位数或每千克酶蛋白中所含的Kat数。
比活力=
酶活力单位数 酶蛋白质量（mg）
• 比活力是表示酶制剂纯度的一个重要指 标，对同一种酶而言，酶的比活力越高， 纯度越高。
七、酶促反应动力学
• 酶促反应动力学主要研究酶催化的反 应速度及影响反应速度的各种因素。 • 在探讨各种因素对酶促反应速度的影 响时，通常测定其初始速度来代表酶
单纯酶 酶→ 结合酶（全酶）→ 辅助因子→ 酶蛋白 辅酶 辅基 金属离子
●
●酶蛋白与辅助因子单独存在时均无催化活性，二 者只有结合成完整的分子时，才具有催化活性。 ●一种酶蛋白只与一种辅酶结合，组成一种全酶， 催化一种或一类底物进行某种化学反应。 ●一种辅酶可以和多种酶蛋白结合，组成多种全酶， 分别催化不同底物进行同一类反应。
（三） 诱导契合学说-关于酶作用专一性的假说 ●1890年，Emil Fischer提出“锁钥学说” ：底 物的结构和酶活性部位的结构非常吻合，就象 锁和钥匙一样，这样它们就能紧密结合形成中 间产物。
底物
+
酶
酶 –底物复合物
●1958年，Koshland提出“诱导契合学说”： 酶活性部位的结构与底物的结构并不特别 吻合，但活性部位具有一定的柔性，当底 物与酶接近时，可以诱导酶活性中心的构 象发生改 变，使之 成为能与 底物分子 密切结合 的构象 。
促反应速度，即底物转化量 <5% 时的
反应速度。
（一）酶浓度对反应速度的影响 • 当反应系统中底物的浓度足够大时， 酶促反应速度与酶浓度成正比，即 ν =k[E]。
(二) 底物浓度对反应速度的影响
生物化学I 第三章 酶学
根据国际生化协会酶命名委员会的规定，每一个酶都用 四个打点隔开的数字编号，编号前冠以EC（酶学委员会缩 写），四个数字依次表示该酶应属的大类、亚类、亚亚类 及酶的顺序号，这种编码一种酶的四个数字即是酶的标码。
例如：EC1.1.1.27（乳酸脱氢酶） 酶
乳酸：NAD＋氧化还原
u u u u
第一大类 氧化还原酶 第一亚类 —CHOH被氧化 第一亚亚类 氢受体为NAD+ 排序 顺序号为27
4. 1878年， Kü hne赋予酶统一的名称 “Enzyme”， 其意思为“在酵母中”。
Enzyme 酶
德国生物化学家
5. 1930~1936年，Northrop和Kunitz先后得到了胃蛋 白酶、胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶结晶，并用相应方法 证ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ酶是蛋白质。
为此， Northrop和Kunitz于1949年共同 获得诺贝尔奖。
（1）旋光异构专一性：
（2）顺反异构专一性：
例如：不同的酶有不同的活性中心，故对底物有严格的特异性。例如乳 酸脱氢酶是具有立体异构特异性的酶，它能催化乳酸脱氢生成丙酮酸 的可逆反应：
A、B、C分别为LDH活性中心的三个功能基团
消化道内几种蛋白酶的专一性
氨肽酶
（芳香） （硷性）
羧肽酶 羧肽酶
（丙）
Ser
His 活性中心重要基团: His57 , Asp102 , Ser195
Asp
（4）酶的活性中心与底物形状不是正好互补的。
（5）酶的活性中心是位于酶分子表面的一个裂 缝（Crevice)内。
（6）底物通过次级键较弱的作用力与酶分子结 合，这些次级键为：氢键、离子键（盐键）、 范德华力和疏水相互作用。 （7）酶的活性中心具有柔性或可运动性。
生物化学 第三章 酶(共65张PPT)
含多条肽链则为寡聚酶，如RNA聚合酶，由4种亚基构成五聚体。
(cofactor)
别构酶(allosteric enzyme):能发生别构效应的酶
9 D-葡萄糖6-磷酸酮醇异构酶 磷酸葡萄糖异构酶
esterase)活性中心丝氨酸残基上的羟基结合，使酶失活。
酶蛋白
酶的磷酸化与脱磷酸化
五、酶原激活
概念
酶原(zymogen)：细胞合成酶蛋白时或者初分 泌时,不具有酶活性的形式
酶原 切除片段 酶
（–）
（+）
酶原激活
本质：一级结构的改变导致构象改变，激活。
胰蛋白酶原的激活过程
六、同工酶
同工酶(isoenzyme)是指催化相同的化学反应， 而酶蛋白的分子结构、理化性质乃至免疫学性质 不同的一组酶。
正协同效应（positive cooperativity） 后续亚基的构象改变增加其对别构效应剂
的亲和力，使效应剂与酶的结合越来越容易。
负协同效应（negative cooperativity） 后续亚基的构象改变降低酶对别构效应剂
的亲和力，使效应剂与酶的结合越来越难。
协同效应
正协同效应的底物浓度-反应速率曲线为S形曲线
/ 即： Vmax = k3 [Et]
Km 和 Vmax 的测定
双倒数作图法 Lineweaver-Burk作图
将米氏方程式两侧取倒数
1/v = Km/Vmax[S] + 1/Vmax = Km/Vmax •1/ [S] + 1/Vmax 以 1/v 对 1/[S] 作图, 得直线图
斜率为 Km/Vmax
生物化学03 酶
1、酶的别构（变构）效应 •概念：有些酶分子表面除了具有活性中心外，还存在被称为调节位
点（或变构位点）的调节物特异结合位点，调节物结合到调 节位点上引起酶的构象发生变化，导致酶的活性提高或下降， 这种现象称为别构效应，具有上述特点的酶称别构酶。
效应剂
别
构 中
活性 中心
心
2、酶的多种分子形式——同工酶
最适 温度
温度
4、pH对酶促反应速度的影响
v
•过酸过碱导致酶蛋白变性
•酶的最适pH不是一个固定 不变的常数
最
pH
适
pH
5、激活剂对酶作用的影响
凡是能提高酶活力的物质，称为酶的激活剂。
类别
金属离子：K+、Na+、 Mg2+、Cu2+、Mn2+、Zn2+、Se3+ 、 Co2+、Fe2+ 阴离子： Cl-、Br有机分子 抗坏血酸、半胱氨酸、谷胱甘肽
v
Vm axS K m S
PE
（2）米氏常数Km的意义
① 当v=Vmax/2时，Km=[S]（ Km的单位为浓度单位） ②是酶在一定条件下的特征物理常数，通过测定Km的数值，可
鉴别酶。 ③可近似表示酶和底物亲合力，Km愈小，E对S的亲合力愈大，
Km愈大，E对S的亲合力愈小。 ④在已知Km的情况下，应用米氏方程可计算任意[s]时的v，或
相对专一性：要求底物具有一定的化学键，且对键的某 一端所连的基团也有一定的要求，如胰蛋白酶。
键专一性：只作用于一定的键，而对键两端的基团并无 严格要求，如二肽酶。
2、 立体异构专一性 只能催化一种立体异构体，对另一种立体异构体无
作用，如乳酸脱氢酶能催化L-乳酸，而不能催化D-乳酸。
生物化学 第3章 酶
第三章酶一、填空题：1、组成酶的蛋白质叫，其酶蛋白与辅助因子结合后所形成的复合物称为。
2、酶的活性中心有两个功能部位，即___部位和_ __部位。
3、酶分子中具有催化功能的亲核基团主要有：组氨酸的基，丝氨酸的基及半胱氨酸的。
4、丙二酸是酶的性抑制剂。
5、米氏常数的求法有和方法，其中最常用的方法是。
6、1／km可近似地表示酶与底物的大小，Km越大，表明。
7、酶活性中心的特点：、、。
8、酶的结合部位决定，而催化部位决定。
9、酶活性中心往往处于酶分子表面的中，形成区，从而使酶与底物之间的作用加强。
10、同一种酶有几种底物，就有个Km值，其中Km值最的底物，便为该酶的底物。
11、加入竞争性抑制剂，酶的最大反应速度将，Km值将。
12、表示酶量的多少常用表示。
13、酶原激活的本质是的形成和暴露的过程。
14、酶催化的反应具有两个明显的特征：即和。
15、全酶包括和。
16、在某一酶溶液中加入GSH能提高此酶活力，那么可以推测基团可能是酶活性中心的必需基团。
17、酶是由产生的，具有催化能力的。
18、L-精氨酸酶只作用于L-精氨酸，而对D-精氨酸无作用，因此此酶具有专一性。
19、抑制剂不改变酶促反应的Vmax，而抑制剂不改变酶促反应Km。
20、同工酶是一类相同、不同的一类酶。
21、维生素B2又叫，做为某些酶的辅基形式为、两种。
22、泛酸在生物体内主要作为、的组成成分存在，其组成物的功能基因是，可传递。
23、NAD、FAD、COA的相同之处在于三者均有作为其成分。
24、BCCP的中文名称为。
25、人类若缺乏维生素，即产生脚气病。
26、生物素是由噻吩环与尿素结合成的一个化合物，它是辅酶，它的生化作用是。
27、维生素B6在生物体内的功能形式是_ 和_，它可做为酶的辅酶。
28、叶酸以作辅酶，有和两种形式，生化功能是。
29、硫辛酸的6—8位上有键，它的生化功能是。
二、选择题(只有一个最佳答案)：1、关于米氏常数(Km)下列说法哪一项是正确的( )A、酶促反应达到最大反应速度时的底物浓度B、Km随底物浓度的增大而增大C、它是酶促反应的特征性常数D、随酶浓度的增大而减少2、当反应速度是最大反应速度的90％时，其Km值等于( )A、1／9[S]B、1／6[S]C、1／3[S]D、1／2[S]3、一个酶的竞争性抑制剂产生下列哪种动力学效应( )A、Km增大，Vmax不变B、Km不变，Vmax减小C、Km减小，Vmax不变D、Km不变，Vmax增大4、变构酶是一种( )A、诱导酶B、单体酶C、寡聚酶D、多酶体系5、有机磷杀虫剂其杀虫机制是有机磷化合物与乙酰胆碱酯酶活性中心的哪一个基团发生反应( )A、巯基B、羧基C、羟基D、咪唑基6、酶保持催化活性必须( )A、酶分子的完整无缺B、有金属离子参加C、有辅酶参加D、有特定构象的活性中心及必需基团7、当酶与底物结合形成ES复合物时( )A、酶和底物的构象都发生改变B、主要是酶构象发生改变C、主要是底物构象发生改变D、主要是辅酶构象发生改变8、关于竞争性抑制剂作用，哪项是错误的( )A、抑制剂与底物结构类似B、抑制剂与底物一样，与酶活性中心进行可逆结合C、抑制剂与酶结合，但不被酶催化形成产物D、抑制作用不能用提高底物浓度解除9、关于酶催化反应机制的叙述哪项是错误的( )A、ES复合物形成是催化反应的先决条件。
生物化学 第3章 酶
生物化学第3章酶生物化学第3章酶第3章酶自学建议1.掌握酶及所有相关的概念、酶的结构与功能的关系、酶的工作原理、酶促反应动力学特点、意义及应用。
2.熟识酶的分子共同组成与酶的调节。
3.了解酶的分类与命名及酶与医学的关系。
基本知识点酶是对其特异底物起高效催化作用的蛋白质。
单纯酶是仅由氨基酸残基组成的蛋白质，融合酶除所含蛋白质部分外，还所含非蛋白质辅助因子。
辅助因子就是金属离子或小分子有机化合物，后者称作辅酶，其中与酶蛋白共价紧密结合的辅酶又称辅基。
酶分子中一些在一级结构上可能相距很远的必需基团，在空间结构上彼此靠近，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，这一区域称为酶的活性中心。
同工酶就是指催化剂相同化学反应，酶蛋白的分子结构、化学性质乃至免疫学性质相同的一组酶，就是由相同基因编码的多肽链，或同一基因mRNA分解成的相同mrna所译者的相同多肽链共同组成的蛋白质。
酶促反应具有高效率、高度特异性和可调节性。
酶与底物诱导契合形成酶-底物复合物，通过邻近效应、定向排列、表面效应使底物容易转变成过渡态。
酶通过多元催化发挥高效催化作用。
酶促反应动力学研究影响酶促反应速率及其影响因素，后者包括底物浓度、酶浓度、温度、ph、抑制剂和激活剂等。
底物浓度对反应速率的影响可用米氏方程表示。
v?vmax[s]km?[s]其中，km为米氏常数，其值等同于反应速率为最小反应速率一半时的底物浓度，具备关键意义。
vmax和km需用米氏方程的双倒数作图去求得。
酶在拉沙泰格赖厄县ph和拉沙泰格赖厄县温度时催化活性最低，但拉沙泰格赖厄县ph和拉沙泰格赖厄县温度不是酶的特征性常数，受到许多因素的影响。
酶的抑制作用包含不可逆遏制与对称遏制两种。
对称遏制中，竞争抑制作用的表观km值减小，vmax维持不变；非竞争抑制作用的km值维持不变，vmax增大，反竞争抑制作用的km值与vmax均增大。
在机体内酶活性与含量的调节是代谢调节的重要途径。
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）
《生物化学》第三章酶化学与辅酶及答案
第三章酶化学与辅酶一、选择题（在备选答案中只有一个是正确的）1．关于酶的叙述哪项是正确的？A．所有的酶都含有辅基或辅酶B．只能在体内起催化作用C．大多数酶的化学本质是蛋白质D．能改变化学反应的平衡点加速反应的进行E．都具有立体异构专一性（特异性）2．酶原所以没有活性是因为：A．酶蛋白肽链合成不完全B．活性中心未形成或未暴露C．酶原是普通的蛋白质D．缺乏辅酶或辅基E．是已经变性的蛋白质3．磺胺类药物的类似物是：A．四氢叶酸B．二氢叶酸C．对氨基苯甲酸D．叶酸E．嘧啶4．关于酶活性中心的叙述，哪项不正确？A．酶与底物接触只限于酶分子上与酶活性密切有关的较小区域B．必需基团可位于活性中心之内，也可位于活性中心之外C．一般来说，总是多肽链的一级结构上相邻的几个氨基酸的残基相对集中，形成酶的活性中心D．酶原激活实际上就是完整的活性中心形成的过程E．当底物分子与酶分子相接触时，可引起酶活性中心的构象改变5．辅酶NADP+分子中含有哪种B族维生素？A．磷酸吡哆醛B．核黄素C．叶酸D．尼克酰胺E．硫胺素6．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C．一种辅助因子只能与一种酶蛋白结合成一种全酶D．酶蛋白决定结合酶蛋白反应的专一性E．辅助因子直接参加反应7．如果有一酶促反应其〔8〕=1/2Km，则v值应等于多少Vmax？A．0.25 B．0.33 C．0.50 D．0.67 E．0.758．有机磷杀虫剂对胆碱酯酶的抑制作用属于：A．可逆性抑制作用B．竞争性抑制作用C．非竞争性抑制作用D．反竞争性抑制作用E．不可逆性抑制作用9．关于pH对酶活性的影响，以下哪项不对？A．影响必需基团解离状态B．也能影响底物的解离状态C．酶在一定的pH范围内发挥最高活性D．破坏酶蛋白的一级结构E．pH改变能影响酶的Km值10．丙二酸对于琥珀酸脱氢酶的影响属于：A．反馈抑制B．底物抑制C．竞争性抑制D．非竞争性抑制E．变构调节二、填空题1．结合蛋白酶类必需由__________和___________相结合后才具有活性，前者的作用是_________，后者的作用是__________。
生物化学酶
活化能阈:低能分子转变 为高能分子所需要的 最低能量。
酶
活化能阈
活化分子相对数量 反应速度
2.高度的特异性（专一性）
酶的特异性
酶对底物的选择性。
酶对底物具有严格的选择性。即一种酶只能作用于一
种或一类底物，或一定的化学键，催化一定的反应，得到
一定的产物。
（1）绝对特异性
指某些酶只能作用于一种
特定的底物，进行一种反应，生成特定的产物的
碳酸酐酶、羧肽酶
Mg2+
激酶类、磷氨酸酶
Mn2+
精氨酸酶、超氧化物歧化酶
Na+
质膜 ATP 酶 (也需K+和Mg2+)
K+
丙酮酸激酶 (也需Mg2+和Mn2+ )
维生素(vitamin) ---------机体维持正常生理功能所必需，但在人体 内不能合成或合成量很少，必须由食物供给的一 组低分子有机物质。
酶所具有的催化能力
。酶失活
酶失去了催化能力
。
二、酶作用的特点 （一）共同点
1.只能进行热力学上允许进行的反应； 2.缩短化学反应到达平衡的时间，而不 改变反应的平衡点； 3.反应前后没有质和量的改变。
（二）酶作用的特点
1.高度的催化效率
通常要高出非生物催化剂催化活性的 106~1020倍
酶与一般催化剂催化效率的比较
维生素的分类与命名：
脂溶性维生素 维生素A、D、E、K 按溶解性
分为
水溶性维生素
B族维生素：B1、B2、PP、 泛酸、B6、叶酸、生物素、B12 、
B族维生素的主要作用：维构生成素酶C、的硫辅辛酶酸 或辅基参与体内物质代谢。
特点：
生物化学：第三章 酶学
为Tyr 248 为Arg 145
Zn
为Glu 270 为底物
R
R R
A.非差 示标记
差 示 标 记 法 图 解
B. 差示 标记
(底物)
R
R
R
Hale Waihona Puke R*RR*
亲和标记法
根据酶与底物特异结合的性质，设计或合成一种含有反应基团的底物类似
物作为活性部位基团的标记试剂。这种试剂象底物一样进入活性部位，接
近结合位点，并以其活泼的化学基团与活性部位的某一基团共价结合，而 指示出酶活性部位的特征。
“锁钥学说”
(lock and key thoery)：
Fischer， (1890）：酶 的活性中心 结构与底物 的结构互相 吻合，紧密 结合成中间 络合物。
诱导嵌合学说 (induced-fit hypothesis)： Koshland，(1958）： 酶活性中心的结构有 一定的柔性，当底物 （激活剂或抑制剂） 与酶分子结合时，酶 蛋白的构象发生了有 利于与底物结合的变 化，使反应所需的催 化基团和结合基团正 确地排列和定向，转 入有效的作用位置， 这样才能使酶与底物 完全吻合，结合成中 间产物。
当ΔG＜0，反应能自发进行。 活化能：分子由常态转变为活化状态所需的能量。 是指在一定温度下，1mol 反应物全部进入活化 状态所需的自由能。
化学反应要能够 发生，关键的是反应 体系中的分子必须分 子处于活化状态，活 化分子比一般分子多 含的能量就称为活化 能。反应体系中活化 分子越多，反应就越 快。增加反应体系的 活化分子数有两条途 径:一是向反应体系 中加入能量 ，另一 途径是降低反应活化 能。酶的作用就在于 降低化学反应活化能。
活酶的专一性研究 酶分子的化学修饰：差示标记法，亲和标记法 X-射线衍射法
人民卫生出版社《生物化学》第三章 酶与酶促反应
部分辅酶/辅基在催化中的作用
辅酶或辅基 NAD+或NADP+
FMN或FAD TPP
磷酸吡哆醛 辅酶A 生物素
四氢叶酸 甲基钴胺素/5'-脱氧腺苷钴胺素
转移的基团 氢原子和电子 氢原子和电子
醛基 氨基 酰基 CO2 一碳单位 甲基/相邻碳原子上氢原子、烷基、 羧基的互换
的空间构象所必需。
活性中心以外 的必需基团
结合基团
底物 催化基团
活性中心
溶菌酶的活性中心
* 谷氨酸35和天冬氨酸 52是催化基团；
* 色氨酸62和83、天冬 氨酸101和色氨酸108是 结合基团；
* A~F为底物多糖链的 糖基，位于酶的活性中 心形成的裂隙中。
三、同工酶催化相同的化学反应
同工酶 (isoenzyme)是指催化相同的化学反应，而酶蛋白 的分子结构、理化性质乃至免疫学性质不同的一组酶。
辅基 (prosthetic group): 与酶蛋白结合紧密（共价键），不能用透析或超 滤的方法除去。
常见的辅助因子：
小分子有机化合物： 多是B族维生素或其衍生物，在反应中起转运
载体的作用，传递电子、质子或其它基团。P56
金属离子： ➢ 金属酶：金属离子与酶结合紧密，提取过程 中不易丢失。（羧肽酶）
同工酶存在于同一种属或同一个体的不同组织或同一细胞的 不同亚细胞结构中，它使不同的组织、器官和不同的亚细胞结构 具有不同的代谢特征。这为同工酶用来诊断不同器官的疾病提供 了理论依据。
三、同工酶催化相同的化学反应
举例：乳酸脱氢酶(LDH1～ LDH5)
乳酸
丙酮酸
生物化学第三章酶化学
金属离子催化 提高水的亲核性能
五 几种酶结构事例（略）
第五节 酶促反应的动力学
有哪些因素影响酶促反应呢？ 酶浓度、底物浓度、温度、pH、激活剂、抑制剂 一 酶浓度的影响
底物浓度足够的情况下： v=k[E] V=k[Et]
5、异构酶类 催化同分异构体之间的相互转化。
通式：A→B 其中：A、B为同分异构
包括消旋酶、异构酶、变位酶等。共6个亚 类。
6、合成酶类 催化由两种物质合成一种物质，必须与ATP
分解相偶联。也叫连接酶，如DNA连接酶。
通式：A+B+ATP→AB+ADP+Pi
或 A+B→AB+AMP+PPi
第一节 通论（General Introduction）
一 酶是生物催化剂 1 酶的概念：酶是活细胞产生的具有催化作用的蛋白质。它
具有高度的专一性、高效的催化性、活性的可调性和代谢 性等催化特点。 2 酶概念的提出及目前的内涵问题（Enzyme/Ribozyme） 1982年，Cech首先发现RNA也具有酶的催化活性，并提 出核酶（ribozyme）的概念。 2019年Cuenoud等发现DNA也有酶的活性。 3 酶是蛋白质的证据（酶的化学本质） 遇热、两性、变性、胶体性质、蛋白酶降解、测序、合成
生成速率与分解速率相等。 ②酶促反应中[S]大大高于[E]，因此[S]的
变化在反应过程可忽略不计。
（三）Km和Vmax的意义 1.当反应速率为最大速率一半时，米氏方 程为：
V = Vmax 2
Vmax 2
＝Vmax [S] Km+[S]
生物化学第三章酶(以修改) (1)
生物化学第三章酶1. 关于酶活性中心的叙述，正确的是A．酶原有能发挥催化作用的活性中心B．由一级结构上相互邻近的氨基酸组成C．必需基团存在的唯一部位D．均由亲水氨基酸组成E．含结合基团和催化基团2. 下列有关酶的叙述，正确的是A．生物体内的无机催化剂B．催化活性都需要特异的辅酶C．对底物都有绝对专一性D．能显著地降低反应活化能E．在体内发挥催化作用时，不受任何调控3. 辅酶在酶促反应中的作用是A．起运载体的作用B．维持酶的空间构象C．参加活性中心的组成D．促进中间复合物形成E．提供必需基团4. 有关酶竞争性抑制剂特点的叙述，错误的是A．抑制剂与底物结构相似B．抑制剂与底物竞争酶分子中的活性中心C．当抑制剂存在时，Km 值变大D．抑制剂恒定时，增加底物浓度，能达到最大反应速度E．抑制剂与酶分子共价结合5. 含有唾液淀粉酶的唾液透析后，水解能力下降，其原因是：A．酶蛋白变性B．失去Cl-C．失去Hg2+D．失去酶蛋白E．酶含量减少6. 酶促反应速度达到最大速度的80％时，Km等于：A．[S]B．1/2 [S] C．1/3 [S]D．1/4 [S]E．1/5 [S]7. 酶促反应速度与酶浓度成正比的条件是：A．底物被酶饱和B．反应速度达最大C．酶浓度远远大于底物浓度D．底物浓度远远大于酶浓度E．以上都不是8. v＝Vmax后再增加[S]，v不再增加的原因是：A．部分酶活性中心被产物占据B．过量底物抑制酶的催化活性C．酶的活性中心已被底物所饱和D．产物生成过多改变反应的平衡常数E．以上都不是9. 温度与酶促反应速度的关系曲线是：A．直线B．矩形双曲线C．抛物线D．钟罩形曲线E．S形曲线10. 关于pH与酶促反应速度关系的叙述正确的是：A．pH与酶蛋白和底物的解离无关B．反应速度与环境pH成正比C．人体内酶的最适pH均为中性即pH＝7左右D．pH对酶促反应速度影响不大E．以上都不是11. 可解除Ag2+、Hg2+等重金属离子对酶抑制作用的物质是：A．解磷定B．二巯基丙醇C．磺胺类药D．5FUE．MTX12. 可解除敌敌畏对酶抑制作用的物质是：A．解磷定B．二巯基丙醇C．磺胺类药物D．5FUE．MTX13. 磺胺类药物抑菌或杀菌作用的机制是：A．抑制叶酸合成酶B．抑制二氢叶酸还原酶C．抑制二氢叶酸合成酶D．抑制四氢叶酸还原酶E．抑制四氢叶酸合成酶14. 含LDH5丰富的组织是：A．肝B．心肌C．红细胞D．肾E．脑15. 关于竞争性抑制作用特点的叙述错误的是：A．抑制剂与底物结构相似B．抑制剂与酶的活性中心结合C．增加底物浓度可解除抑制D．抑制程度与[S]和[I]有关E．以上都不是16. 下列哪项不是影响酶促反应速度的因素：A．底物浓度B．酶浓度C．反应环境的温度D．反应环境的pHE．酶原浓度17. 下列关于酶促反应调节的叙述，正确的是A．底物饱和时，反应速度随酶浓度增加而增加B．反应速度不受酶浓度的影响C．温度越高反应速度越快D．在最适PH下，反应速度不受酶浓度的影响E．反应速度不受底物浓度的影响18. 酶作为一种生物催化剂,具有下列哪种能量效应A.降低反应活化能B.增加反应活化能C.增加产物的能量水平D.降低反应物的能量水平E.降低反应的自由能变化19. 酶促反应中,决定反应专一性的是:A.酶蛋白B.辅酶或辅基C.底物D.金属离子E.变构剂20.酶加速化学反应的根本原因是:A.降低底物的自由能B.降低反应的自由能变化C.降低反应的活化能D.降低产物的自由能E.生物体内有良好的调节系统21. 酶的辅酶是A.与酶蛋白结合紧密的金属离子B.分子结构中不含维生素的小分子有机化合物C.在催化反应中不与酶的活性中心结合D.在反应中作为底物传递质子,电子或其它基团E.与酶蛋白共价结合成多酶体系22. 关于同工酶A.它们催化相同的化学反应B.它们的分子结构相同C.它们的理化性质相同D.它们催化不同的化学反应E.它们的差别是翻译后化学修饰不同的结果23. 磺胺类药物的类似物是:A.四氢叶酸B.二氢叶酸C.对氨基苯甲酸D.叶酸E.嘧啶24. 酶原所以没有活性是因为:A.酶蛋白肽链合成不完全B.活性中心未形成或未暴露C.酶原是普通的蛋白质D.缺乏辅酶或辅基E.是已经变性的蛋白质25. 哺乳动物有几种乳酸脱氢酶同工酶?A.2种B.3种C.4种D.5种E.6种26. 解释酶专一性的较合理的学说是：A.锁-钥学说B.化学渗透学说C.化学偶联学说D.诱导契合学说E.中间产物学说27. 关于Km值的叙述，下列哪项是正确的？A.是当速度为最大反应速度一半时的底物浓度B.是当速度为最大反应速度一半时的酶浓度C.是指酶—底物复合物的解离常数D.与底物的种类无关E.与温度无关28. 有关酶的叙述哪项是正确的A.酶的本质是蛋白质，因此蛋白质都有催化活性B.体内具有催化作用的物质都是核酸C.酶是由活细胞内产生的具有催化作用的蛋白质D.酶能改变反应的平衡常数E.酶只能在体内起催化作用29. 全酶的叙述正确的是A.全酶是酶与底物的复合物B.酶与抑制剂的复合物C.酶与辅助因子的复合物D酶的无活性前体E 酶与变构剂的复合物30. 作为辅助因子的金属离子不起作用的是A.作为活性中心的必需基团，参与催化反应B.作为抑制剂，使酶促反应速度减慢C.作为连接酶与底物的桥梁，便于酶发挥作用D.稳定酶的空间结构所必需E.中和阴离子，减少静电斥力31. 某一酶促反应的初速度为最大反应速度的60%时，Km等于A.[S]B.1/2[S]C.1/3[S]D.1/4[S]E.2/3[S]32. 关于温度对酶促反应速度的影响，哪项叙述是错误的A.温度高于50—60℃，酶开始变性失活B.温度对酶促反应速度是双重影响C.高温可灭菌D.低温使酶变性失活E.低温可保存菌种33. 有关PH对酶促反应速度的影响错误的是A.PH改变可影响酶的解离状态B.PH改变可影响底物的解离状态C.PH改变可影响酶与底物的结合D.酶促反应速度最高时的PH为最适PHE.最适PH是酶的特征性常数34. 对可逆性抑制剂的描述，正确的是A.使酶变性的抑制剂B.抑制剂与酶共价结合C.抑制剂与酶非共价结合D.抑制剂与酶共价结合后用透析等物理方法不能解除抑制E.抑制剂与酶的变构基团结合，使酶的活性降低35. 酶原激活通常是使酶原的那种键断裂：A.氢键B 疏水键C 离子键D 肽键E 二硫键36. 关于酶促反应机制的论述错误的是；A.邻近效应和定向排列B.多元催化C 酸碱催化D 表面效应E 以上都不是37. 关于酶的最适温度下列哪项是正确的A.是酶的特征性常数B.是指反应速度等于50%最大速度时的温度C.是酶促反应速度最快时的温度D.是一个固定值与其它因素无关E.与反应时间无关38. 关于酶概念的叙述下列哪项是正确的？A.所有蛋白质都有酶的活性B.其底物都是有机化合物C.其催化活性都需特异的辅助因子D.体内所有具有催化活性的物质都是酶E.酶是由活细胞合成具有催化作用的蛋白质39. 关于酶性质的叙述下列哪项是正确的？A.酶的催化效率高是因为分子中含有辅酶或辅基B.酶使化学反应的平衡常数向加速反应的方向进行C.酶能提高反应所需的活化能D.酶加快化学反应达到平衡的速度E.酶能改变反应的平衡点40. 关于酶活性中心的叙述下列哪项是正确的？A.所有酶的活性中心都有金属离子B.所有的抑制剂都作用于酶的活性中心C.所有的必需基团都位于酶的活性中心D.所有酶的活性中心都含有辅酶E.所有的酶都有活性中心41. 酶加速化学反应的根本原因是：A.升高反应温度B.增加反应物碰撞频率C.降低催化反应的活化能D.增加底物浓度E.降低产物的自由能42. 关于辅酶的叙述正确的是：A.在催化反应中传递电子、原子或化学基团B.与酶蛋白紧密结合C.金属离子是体内最重要的辅酶D.在催化反应中不于酶活性中心结合E.体内辅酶种类很多，其数量与酶相当43. 全酶是指：A.酶与底物复合物B.酶与抑制剂复合物C.酶与辅助因子复合物D.酶的无活性前体E.酶与变构剂的复合物44. 关于结合酶的论述正确的是：A.酶蛋白与辅酶共价结合B.酶蛋白具有催化活性C.酶蛋白决定酶的专一性D.辅酶与酶蛋白结合紧密E.辅酶能稳定酶分子构象45. 金属离子作为辅助因子的作用错误的是：A.作为酶活性中心的催化基团参加反应B.与稳定酶的分子构象无关C.可提高酶的催化活性D.降低反应中的静电排斥E.可与酶、底物形成复合物46. 关于酶的必需基团的论述错误的是：A.必需基团构象改变酶活性改变B.酶原不含必需基团，因而无活性C.必需基团可位于不同的肽段D.必需基团有催化功能E.必需基团有结合底物的功能47. 关于酶原激活的叙述正确的是：A.通过变构调节B.通过共价修饰C.酶蛋白与辅助因子结合D.酶原激活的实质是活性中心形成和暴露的过程E.酶原激活的过程是酶完全被水解的过程48. 活化能的概念是指：A.底物和产物之间能量的差值B.参与反应的分子所需的总能量C.分子由一般状态转变成活化态所需能量D.温度升高时产生的能量E.以上都不是49. 关于酶特异性的论述正确的是：A.酶催化反应的机制各不相同B.酶对所催化的底物有特异的选择性C.酶在分类中各属于不同的类别D.酶在细胞中的定位不同E.酶与辅助因子的特异结合50. 关于酶促反应机制的论述错误的是：A.邻近效应与定向排列B.多元催化C.酸碱催化D.表面效应E.以上都不是51. 初速度是指：A.在速度与底物浓度作图曲线中呈直线部分的反应速度B.酶促反应进行5分钟内的反应速度C.当[S]=Km时的反应速度D.在反应刚刚开始底物的转换率小于5%时的反应速度E.反应速度与底物浓度无关的反应速度52. 酶促反应动力学所研究的是：A.酶的基因来源B.酶的电泳行为C.酶的诱导契合D.酶分子的空间结构E.影响酶促反应速度的因素53. 米氏酶的动力学曲线图为：A.直线B.矩形双曲线C.S型曲线D.抛物线E.以上都不是54. 当底物浓度达到饱和后，如再增加底物浓度：A.酶的活性中心全部被占据，反应速度不在增加B.反应速度随底物的增加而加快C.形成酶—底物复合物增多D.随着底物浓度的增加酶失去活性E.增加抑制剂反应速度反而加快55. 关于Km的意义正确的是：A.Km为酶的比活性B.1/Km越小，酶与底物亲和力越大C.Km的单位是mmol/minD.Km值是酶的特征性常数之一E.Km值与酶的浓度有关56. 关于Km的叙述，下列哪项是正确的？A.通过Km的测定可鉴定酶的最适底物B.是引起最大反应速度的底物浓度C.是反映酶催化能力的一个指标D.与环境的pH无关E.是酶和底物的反应平衡常数57. 当[E]不变，[S]很低时，酶促反应速度与[S]：A.成正比B.无关C.成反比D.成反应E.不成正比58. 当酶促反应速度等于Vmax的80%时，Km与[S]关系是：A.Km=0.1[S]B.Km=0.25[S]C.Km=0.22[S]D.Km=0.40[S]E.Km=0.50[S]59. 关于酶的最适温度下列哪项是正确的？A.是酶的特征性常数B.是指反应速度等于50%Vmax时的温度C.是酶促反应速度最快时的温度D.是一个固定值与其它因素无关E.与反应时间无关60. 关于酶的最适pH，下列哪项是正确的？A.是酶的特征性常数B.不受底物浓度、缓冲液种类与浓度的影响C.与温度无关D.酶促反应速度最快时的pH是最适pHE.最适pH是酶的等电点61. 竞争性抑制剂的特点是：A.抑制剂以共价键与酶结合B.抑制剂的结构与底物不相似C.当抑制剂的浓度增加时，酶变性失活D.当底物浓度增加时，抑制作用不减弱E.抑制剂和酶活性中心外的部位结合62. Km值大小与：A.酶的浓度有关B.酶作用温度有关C.酶的性质有关D.酶作用环境pH有关E.酶作用时间有关63. 化学毒气路易士气中毒时，下列哪种酶受抑制：A.碳酸苷酶B.琥珀酸脱氢酶C.3-磷酸甘油醛脱氢酶D.含巯基酶E.胆碱脂酶64. 酶受非竞争性抑制时，动力学参数必须为：A.Km↑，Vmax不变B.Km↓，Vmax↓C.Km不变Vmax↓D.Km↓，Vmax不变E.Km↓，Vmax↑65. 酶受反竞争性抑制时动力学参数表现为：A.Km↑，Vmax不变B.Km↓，Vmax↓C.Km不变，Vmax↓D.Km↓，Vmax不变E.Km↓，Vmax↑66. 当酶促反应速度等于70%Vmax时，[S]为：A.1KmB.2KmC.3KmD.4KmE.5Km67. 下列哪种离子可增强唾淀粉酶的活性A.K+B.Na+C.Cu2+D.Cl－E.Mg2+68. 琥珀酸脱氢酶催化琥珀酸脱氢反应时Km=1/4[S]，反应速度应是Vmax的：A.20%B.40%C.60%D.80%E.90%69. 关于酶原激活的概念正确的是：A.所有酶在初合成时均为酶原B.酶原激活时无构象变化C.激活过程是酶完全被水解过程D.酶原因缺乏必需基团而无活性E.激活过程是酶活性中心形成和暴露过程70. 126．在消化道的酶中，下列哪一种不以酶原为前体？A.胰蛋白酶原B.肠激酶C.胰凝乳蛋白酶D.弹性蛋白酶E.羧基肽酶71. 关于变构调节的论述不正确的是：A.变构效应剂结合于酶的变构部位B.变构效应剂与酶以非共价键结合C.变构酶活性中心可结合底物D.变构酶动力学曲线呈S型E.变构调节是属于一种慢调节72. 关于乳酸脱氢酶同工酶的叙述正确的是：A.由H亚基和M亚基以不同比例组成B.H亚基和M亚基单独存在时均有活性C.H亚基和M亚基的一级结构相同，但空间结构不同D.5种同工酶的理化性质相同E.5种同工酶的电泳迁移率相同73. 国际酶学委员会主要根据什么把酶分为六大类。
《生物化学》第三章
- 14 -
第一节 酶的结构与功能
三、酶的特性与作用机制
4．表面效应
酶的活性中心多由氨基酸残基 的疏水基团组成，构成相对稳定的 疏水环境。底物与酶在酶活性中心 内部的疏水环境中结合，可防止底 物与酶之间形成水化膜，有利于两 者之间的接触反应。
- 15 -
第一节 酶的结构与功能
四、酶活性的调节
酶原与酶原激活
现已发现有数种同工酶，如6-磷酸葡萄糖脱氢酶、乳酸脱氢酶、肌酸磷酸激 酶、核糖核酸酶等。其中乳酸脱氢酶（lactate dehydrogenase，LDH）是最早 发现的同工酶。不同类型的LDH同工酶在不同组织中的比例不同，心肌中以 LDH1及LDH2较为丰富，骨骼肌及肝中含LDH4及LDH5较多，这种分布与 各器官的生理功能相关。LDH同工酶相对含量的改变在一定程度上更敏感地 反映了某些脏器的功能状况。
一、酶的分子组成
现知大多数维生素是组成许多酶的辅酶或辅基的 成分（详见第十五章）。体内酶的种类很多，而辅酶 （基）的种类却较少，通常一种酶蛋白只能与一种辅 酶结合，成为一种特异的酶，但一种辅酶往往能与不 同的酶蛋白结合构成许多种特异性酶。
-6-
第一节 酶的结构与功能
二、酶的活性中心
生物化学——第三章酶
2）高度专一性
• 酶的专一性 （Specificity）(特异性)
指酶在催化生化反应时对底物的选择性。
3）反应条件温和,对环境变化敏感
• 酶促反应一般在pH 5-8 水溶液中进行，反应温度范
围为20-40C。 • 高温或其它苛刻的物理或化学条件，将引起酶的失活。
4) 酶的催化活力受调控
如抑制剂调节、共价修饰调节、反馈调节、酶原激活 及激素控制等。
结构专一性 键专一
基团专一
1）绝对专一性
（结构专一性）
• 酶对底物的要求非常严格，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)。
• 例：脲酶、
O
2HN-C-NH2
• 精氨酸酶
2)相对专一性(Relative Specificity)
• 酶的作用对象不是一种底物，而是一类化合物或
+ E
酶 与 中 间 产 物
3、决定酶专一性的机制
（a）锁钥学说：认为整个酶分子的天然构象是具有刚
性结构的，酶表面具有特定的形状。酶与底物的结合如
同一把钥匙对一把锁一样
（b）诱导契合学说：
酶表面并没有一种与底物互补的固定形状，但酶的活性 中心具有一定的柔性，两者相遇底物诱导酶构象发生变 化，才形成了互补形状。
(2)酸碱性基团：
CH2 H2N CH2 C
• Asp和Glu的羧基
• Lys的氨基
OH H2N
• Tyr的酚羟基
• His的咪唑基 • Cys的巯基等
活性中心的结构特点
• 只占酶分子总体积的很小一部分 • 具有三维空间结构
• 酶的活性部位和底物的辨认和结合过程，称
为诱导契合（induced-fit）
(完整版)生物化学酶
第三章酶与辅酶一、知识要点在生物体的活细胞中每分每秒都进行着成千上万的大量生物化学反应，而这些反应却能有条不紊地进行且速度非常快，使细胞能同时进行各种降解代谢及合成代谢，以满足生命活动的需要。
生物细胞之所以能在常温常压下以极高的速度和很大的专一性进行化学反应，这是由于生物细胞中存在着生物催化剂——酶。
酶是生物体活细胞产生的具有特殊催化能力的蛋白质。
酶作为一种生物催化剂不同于一般的催化剂，它具有条件温和、催化效率高、高度专一性和酶活可调控性等催化特点。
酶可分为氧化还原酶类、转移酶类、水解酶类、裂解酶类、异构酶类和合成酶类六大类。
酶的专一性可分为相对专一性、绝对专一性和立体异构专一性，其中相对专一性又分为基团专一性和键专一性，立体异构专一性又分为旋光异构专一性、几何异构专一性和潜手性专一性。
影响酶促反应速度的因素有底物浓度（S）、酶液浓度（E）、反应温度（T）、反应pH值、激活剂（A）和抑制剂（I）等。
其中底物浓度与酶反应速度之间有一个重要的关系为米氏方程，米氏常数（K m）是酶的特征性常数，它的物理意义是当酶反应速度达到最大反应速度一半时的底物浓度。
竞争性抑制作用、非竞争性抑制作用和反竞争性抑制作用分别对Km 值与V max的影响是各不相同的。
酶的活性中心有两个功能部位，即结合部位和催化部位。
酶的催化机理包括过渡态学说、邻近和定向效应、锁钥学说、诱导楔合学说、酸碱催化和共价催化等，每个学说都有其各自的理论依据，其中过渡态学说或中间产物学说为大家所公认，诱导楔合学说也为对酶的研究做了大量贡献。
胰凝乳蛋白酶是胰脏中合成的一种蛋白水解酶，其活性中心由Asp102、His57及Ser195构成一个电荷转接系统，即电荷中继网。
其催化机理包括两个阶段，第一阶段为水解反应的酰化阶段，第二阶段为水解反应的脱酰阶段。
同工酶和变构酶是两种重要的酶。
同工酶是指有机体内能催化相同的化学反应，但其酶蛋白本身的理化性质及生物学功能不完全相同的一组酶；变构酶是利用构象的改变来调节其催化活性的酶，是一个关键酶，催化限速步骤。
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J.B.Sumner
J.H.Northrop
证明了酶是蛋白质
6
*某些RNA有催化活性（ ribozyme，核酶）
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Thomas Cech University of Colorado at Boulder, USA
模拟生物催化剂：
8
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二、酶的催化作用特点
(一)、酶与一般催化剂的共性
1、只能催化热力学上允许的反应，降低反应的活化能 2、不改变化学反应平衡常数 3、反应前后酶没有质和量的改变
9
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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（二）、酶作为生物催化剂的特点
1、高效性
*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。 *酶加速反应的机理是降低反应的活化能。
12
绝对专一性
酶只作用于特定结构的底物，进行一种专一的反 应，生成一种特定结构的产物 。
如：
N 2H 脲 酶
O C + H 2 O
2 N H 3 + C O 2
N 2H 尿 素
N C H 3H 脲 酶
O C
+ H 2 O
N 2H 甲 基 尿 素
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立体异构专一性
乳酸脱氢酶（Lactate dehydrogenase）
对同一种酶来讲，比活力愈高则表示酶的纯度越高（含 杂质越少）。
比活力是评价酶纯度高低的一个指标。
22
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问题？
现有1g淀粉酶制剂，用水稀释1000mL,从中吸取0.5mL 测定该酶的活力，得知5分钟分解0.25g淀粉。计算每 克酶制剂所含的淀粉酶活力单位数。 （淀粉酶活力单位规定为：在最适条件下，每小时分 解1g淀粉的酶量为1个火力单位。）
19
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五、酶的活性和活性单位
1、酶活力:又称为酶活性，指酶催化一定化学 反应的能力。 2、酶活力单位U （Unit）：又称酶单位，在规 定条件（最适条件）下，一定时间内催化完成一 定化学反应量所需的酶量。
20
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3、酶活力的表示方法
（1）国际单位IU：1961年，在最适条件下每分钟转化1μmol 底物所需要的酶量为一个酶活力单位。
即 1IU= 1μmol/min
（2）国际单位Kat：1972年，指在最适条件下1秒钟内转化 1mol底物所需的酶量。
即 1 Kat=1mol/s
Kat和IU的换算关系：1 Kat=6×107 IU，
1 IU =16.67n Kat
21
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(3)比活力（specific activity） 酶的比活力（比活性）：每单位（一般是mg）蛋白质中的酶 活力单位数（酶单位/mg蛋白）。
Sidney Altman Yale University New
Haven, CT, USA
2人共同获1989年诺贝尔化学奖。
7
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酶及生物催化剂概念的发展
蛋白质类： Enzyme
克隆酶、遗传修饰酶 蛋白质工程新酶
(天然酶、生物工程酶)
生物催化剂 核酸类：Ribozyme ; Deoxyribozyme （Biocatalyst） 抗体酶：（abzyme）
3
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第一节、酶通论
General Disscusion of Enzyme
4
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一、酶的研究历史
*公元前两千多年，我国已有酿酒记载。
*1857年 Pasteur提出酒精发酵是酵母细胞活动的 结果。 *1897年 Buchner兄弟证明不含细胞的酵母汁也能 进行乙醇发酵。
5
*1926年 Sumner首次从刀豆中提出脲酶结晶。
10
活化能(activation energy) ： 底物分子从初态转变到活化态所需的能量。
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能 量
一般催化剂催 化反应的活化能
底物
非催化反应活化能
酶促反应 活化能
反应总能量改变
产物
反应过程
酶促反应活化能的改变
11
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2、专一性(specificity)
绝对专一性(absolute specificity) ： 相对专一性(relative specificity) ： 立体异构专一性(stereo specificity)：
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第三章 酶 Enzyme
1
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酶的概念
目前将生物催化剂（biocatalyst）分为两类： * 酶（ Enzyme）： * 核酶（ Ribozyme ）：RNA或DNA
2
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本章主要内容：
第一节、酶通论 第二节、酶促反应动力学 第三节、酶促反应的机理 第四节、酶的调节 第五节、维生素与辅酶
CH3CHCOOH NAD+ OH
CH3CCOOH NADH H+ O
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14
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3、反应条件温和
*酶促反应一般在常温、常压、中性pH 条件下进行。 *强酸、强碱、高温条件下条件，将引起酶的失活。
4、酶的催化活性可调节控制
*对酶生成与降解量的调节 *对酶活性的调节
15
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三、 酶的分子组成
23
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第二节、酶促反应动力学
The Kinetics of Enzyme-Catalyzed Reaction
24
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*概念 研究各种因素对酶促反应速度的影响，并
加以定量的阐述。
*影响因素包括有 酶浓度、底物浓度、pH、温度、 抑制剂、激活剂等。
*单纯酶 (simple enzyme) *结合酶 (conjugated enzyme)
全酶 (holoenzyme)
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
16
辅助因子(cofactor)
金属离子 小分子有机化合物
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17
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辅助因子按其与酶蛋白结合的紧密程度分为
辅酶 (coenzyme): 结合疏松，可用透析或超滤的方法除去。
辅基 (prosthetic group): 与酶蛋结合紧密，不能用透析或超滤的方法除去。
酶蛋白和辅助因子单独存在均无催化活性，只有结合 为全酶才有催化活性。
18
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四、酶的分类
1、氧化还原酶类(oxidoreductases) 2、转移酶类 (transferases ) 3、水解酶类 (hydrolases) 4、裂解酶类 (lyases) 5、异构酶类( isomerases) 6、合成酶类 (ligases,synthetases)