生物化学第五章 酶 化 学
《食品生物化学》第5章酶
辅助因子的作用
酶蛋白决定反应的 酶蛋白决定反应的特异性 决定反应的特异性 辅助因子决定反应的种类与 决定反应的种类 辅助因子决定反应的种类与性质 金属离子 稳定酶的构象（少见） 稳定酶的构象（少见） 参与催化反应，传递电子（超酸催化剂） 参与催化反应，传递电子（超酸催化剂） 在酶与底物间起桥梁作用（配位键） 在酶与底物间起桥梁作用（配位键） 中和阴离子， 中和阴离子，降低反应中的静电斥力 小分子有机化合物 在反应中起运载体的作用，传递电子、 在反应中起运载体的作用，传递电子、质 子或其它基团。 子或其它基团。
小分子有机化合物作为辅助因子
转移的基团 小分子有机化合物 (辅 酶 或 辅 基) 辅 名 称 所含的维生素 尼克酰胺（维生素 PP之一） 之一） 尼克酰胺（ 之一 尼克酰胺（维生素 PP之一） 之一） 尼克酰胺（ 之一 维生素B2 （核黄素） 核黄素） 维生素 维生素B2 （核黄素） 维生素 核黄素） 维生素B 硫胺素） 维生素 1（硫胺素） 泛酸 硫辛酸 维生素B 维生素 12 生物素 吡哆醛（维生素B 之一） 吡哆醛（维生素 6之一） 叶酸
酶具有巨大的催化能力
酶是高度专一的
一种酶仅作用于一种或一类化合物，或一定的化学 一种酶仅作用于一种或一类化合物， 催化一定的化学反应并生成一定的产物。 键，催化一定的化学反应并生成一定的产物。酶的 这种特性称为酶的特异性 专一性(specificity) 特异性或 这种特性称为酶的特异性或专一性(specificity)。 绝对特异性(absolute specificity)： 绝对特异性(absolute specificity)：只能作用于特定 结构的底物，进行一种专一的反应， 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(脲酶) 结构的产物(脲酶) 。 相对特异性(relative specificity)： 相对特异性(relative specificity)：作用于一类化合 物或一种化学键(胰蛋白酶、凝血酶) 物或一种化学键(胰蛋白酶、凝血酶)。 立体结构特异性(stereo specificity)： 立体结构特异性(stereo specificity)：作用于立体异 构体中的一种(L-精氨酸酶、延胡索酸酶) 构体中的一种(L-精氨酸酶、延胡索酸酶)。
生物化学之酶篇
一、酶1、活化能：在一定温度下1mol底物全部进入活化态所需要的自由能，单位为kJ/mol.2、酶作为生物催化剂的特点：(1)酶易失活（酶所催化反应都是在比较温和的常温、常压和接近中性酸碱条件下进行）。
(2)酶具有很高的催化效率。
用酶的转换数（TN,等于催化常数k cat)来表示酶的催化效率，是指在一定条件下每秒钟每个酶分子转换底物分子数，或每秒钟每微摩尔酶分子转换底物的微摩尔数。
转换数变化范围为1到104。
(3)酶具有高度专一性所谓高度专一性是指酶对催化反应和反应物有严格的选择性。
酶往往只能催化一种或一类反应，作用于一种或一类物质。
(4)酶活性受到调节和控制a、调节酶的浓度一种是诱导或抑制酶的合成；一种是调节酶的降解。
b、通过激素调节酶活性激素通过与细胞膜或细胞受体相结合一起一系列生物学效应，以此来调节酶活性。
c、反馈抑制调节酶活性许多小分子物质的合成是由一连串的反应组成的，催化物质生产的第一步的酶，往往被它的终产物抑制——反馈抑制。
d、抑制剂和激活剂对酶活性的调节e、其他调节方式通过别构调控、酶原激活、酶的可逆共价修饰和同工酶来调节酶活性。
3、酶的化学本质：除有催化活性的RNA之外几乎都是蛋白质。
注：酶的催化活性依赖于它们天然蛋白质构象的完整性，假若一种酶被变性或解离成亚基就失活。
因此，蛋白质酶的空间结构对它们的催化活性是必需的。
4、酶的化学组成a、按化学组成分为单纯蛋白质和、缀合蛋白质两类。
单纯蛋白质酶类，除了蛋白质外，不含其他物质，如脲酶、蛋白酶、脂肪酶和核糖核酸酶等。
缀合蛋白质酶类，除了蛋白质外，还要结合一些对热稳定的非蛋白质小分子物质或金属离子。
前者称为脱辅酶，后者称为辅因子。
即全酶=脱辅酶+辅因子。
b、根据辅因子与脱辅酶结合的松紧程度可分为辅酶和辅基。
辅酶：指与脱辅酶结合比较松弛的小分子有机物，通过透析方法可以除去，如辅酶Ⅰ和辅酶Ⅱ等。
辅基：指以共价键和脱辅酶结合，不能通过透析除去，需要经过一定的化学处理才能与蛋白质分开，如细胞色素氧化酶中的铁卟啉等。
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
生物化学简明教程 第四版 第五章 酶
酶催化作用的机理
活化分子（处于过渡态的分子） 活化能
中间产物学说
降低反应所需的活化能
E+S
ES
EP
P+E
中间络合物的证据
过氧化物酶
H2O2 + AH2
A + 2H2O
E E+H2O2 E+H2O2+AH2
光谱吸收带
645 583 561 548 530 498
++
+
+
+
+
++
+
+
E：过氧化物酶
2．转移酶类（transferases）
催化基团的转移
AR+ B
A +BR
例：
谷丙转氨酶（GPT）（EC 2.6.1.2，L-丙氨酸：α—酮戊二酸氨基转移酶）
3．水解酶类（hydrolases）
AB + H2O 例：
A·OH + BH
α-葡萄糖苷酶
4．裂合酶类（lyases）
从底物移去一个基团而形成双键或逆反应
活性中心中的基团，在一级结构中可能相距较远
Active sites may include distant residues. (A) Ribbon diagram of the enzyme lysozyme with several components of the active site shown in color. (B) A schematic representation of the primary structure of lysozyme shows that the active site is composed of residues that come from different parts of the polypeptide chain.
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。
生物化学第五章 酶
9.C ， v=Vmax×80%
Vmax [ S ] Km + [ S ] = Vmax × 80%
经运算[s]= 4 km
10. B,酶原的激活过程是酶原在另一蛋白
水解酶的催化下，切除部分肽段或氨基
酸残基导致分子构象改变，进而形成或
暴露酶的活性中心。
11.B,酶蛋白分子中能与底物特异结合并发
3. B,尼克酰胺是维生素PP，又称为抗癞皮病 因子。在体内经几步反应与核糖、磷酸、
腺嘌呤组成NAD+（尼克酰胺腺嘌呤二核
苷酸，辅酶I ）和NADP +（尼克酰胺腺嘌
呤二核苷酸磷酸，辅酶Ⅱ），作为脱氢酶
的辅酶。在反应中起传递氢原子或电子作
用。
4. B,每毫克酶蛋白所含的酶单位数称为酶 的比活性。
A.
C. E.
v=
Km[ S ] Vmax + [ S ]
B.
D.
v=
Vmax [ S ] Km + [ S ]
v=
Vmax[ S ] Km+ Vmax
v = Km v + V [ S ] max
v=
Vmax[ S ] 2Vmax+[ S ]
23.一个酶促反应最大反应速率是： A.酶完全被底物饱和时的反应速率 B.体系中的杂质并不影响Vmax C.酶的特征性常数 D.Km=2[S]时的反应速率 E.它随底物浓度的改变而改变
4.酶的比活性是指： A. 每秒钟每个酶分子转换底物的微摩尔 数 B. 每毫克酶蛋白所含的酶活性单位数 C. 一定重量的酶制剂所具有的酶单位数 D. 在特定条件下，1分钟内催化形成 1μmol产物的酶量 E. 一定体积的酶制剂所具有的酶单位数
生物化学(董晓燕第三版)酶化学总结及练习
本章介绍了酶的特点、酶催化反应的类型，阐明了影响酶活性与催化高效性的主要因素及机理，并简单讨论了酶的应用。
酶是生物催化剂，具有专一性和高效性等特点。
绝大多数酶的化学本质是蛋白质，但也有以RNA为主要成分的核酶和具有催化活性的抗体酶。
酶蛋白与辅因子结合形成全酶，酶反应的专一性和高效性取决于脱辅基酶蛋白，而辅因子决定着酶催化反应的类型和性质。
酶可以用习惯命名法和国际系统命名法来命名，根据酶促反应性质不同，酶被分为六大类。
酶的活性部位由结合部位和催化部位组成，结合部位决定酶的专一性，催化部位决定酶的催化活性和效率，因而酶的活性部位是酶行使催化功能的结构基础。
酶的激活可以通过打断一个或几个特殊的肽键，使酶形成具有催化活性的三维结构，例如酶原的激活；也可采用别构剂的作用改变酶的构象，进而调节酶的活性，称为别构效应；有些酶可在其他酶的作用下，将酶结构进行共价修饰，使酶活性发生改变；在不同组织或器官中，可以通过同工酶催化相同的化学反应。
酶分子可以利用化学或分子生物学方法进行修饰。
酶分子的化学修饰包括酶蛋白侧链的修饰、酶的亲和修饰和酶的化学交联；酶分子的遗传改造分为酶分子的非理性设计和理性设计两种。
酶催化作用高效性的本质是降低了反应的活化能，其催化机理有酸碱催化、共价催化、邻近效应和定向效应、金属离子催化、静电催化及底物的形变和诱导契合。
解释酶专一性的学说有三种，其中“诱导契合”学说认为酶分子具有一定的柔软性，较好地解释了酶作用专一性的特点。
酶促反应受酶浓度、底物浓度、温度、pH值、激活剂和抑制剂的影响。
其中米氏方程是反映底物浓度与酶反应速率之间关系的动力学方程，Km是酶的特征性物理常数。
酶会发生可逆或不可逆抑制，其中竞争性抑制作用、非竞争性抑制作用和反竞争性抑制作用是常见的可逆抑制作用。
酶活力是指酶催化一定反应的能力，其单位为“IU”或“U”，可通过分光光度法、荧光法、同位素测定法等方法测定。
酶的一般分离纯化过程为：细胞破碎、酶的抽提、浓缩和纯化。
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。
2021年酶类王镜岩生物化学第三版笔记打印版
第五章酶类提纲一.概述酶特性酶分类二.酶构造单纯酶结合酶辅酶与辅基单体酶寡聚酶多酶体系活性中心同工酶三.酶催化机制诱导契合假说酶加快反映速度因素四.酶促发应动力学米氏方程米氏常数及意义bi-bi反映影响酶促反映因素激活剂抑制剂竞争性抑制非竞争性抑制五.酶调节变构调节共价修饰调节酶原酶原激活第一节概述一、定义酶是一种生物催化剂，是有催化功能蛋白质。
二、人们对酶结识过程1833年佩延（Payen）和Persoz从麦芽中抽提出一种对热敏感物质，这种物质能将淀粉水解成可溶性糖，被称为淀粉糖化酶（diastase），意思是“分离”。
所后来人命名酶时常加词尾-ase。
由于她们用乙醇沉淀等办法提纯得到了无细胞酶制剂，并发现了酶催化特性和热不稳定性，因此普通以为她们一方面发现了酶。
19世纪西方对发酵现象研究推动了对酶进一步研究。
巴斯德提出“酵素”一词，以为只有活酵母细胞才干进行发酵。
当前日本还经常使用“酵素”一词（ferment）。
1878年德国人库恩（Kuhne）提出“Enzyme”一词，意为“在酵母中”。
1896年德国人巴克纳（Buchner）兄弟用石英砂磨碎酵母细胞，得到了能催化发酵无细胞滤液，证明发酵是一种化学反映，与细胞活力无关。
这项发现涉及到了酶本质，有人以为这是酶学研究开始。
19米凯利斯（Michaelis）和门顿（Menten）运用物理化学办法提出了酶促反映动力学原理—米氏学说，使酶学可以定量研究。
1926年美国人J.B.Sumner从刀豆中结晶出脲酶（第一种酶结晶），并提出酶是蛋白质观点。
日后陆续得到各种酶结晶，证明了这种观点，萨姆纳因而获得1947年诺贝尔奖。
此后各种酶被发现、结晶、测定构造，并产生了酶工程等分支学科。
进入80年代后，核糖酶（ribozyme）、抗体酶、模仿酶等相继浮现，酶老式概念受到挑战。
1982年Cech等发现四膜虫26SrRNA前体具备自我剪接功能，并于1986年证明其内含子L-19IVS具备各种催化功能。
生物化学-酶化学
第五章酶化学一：填空题1. ____________________ 全酶由____________ 和组成，在催化反应时，二者所起的作用不同，其中_________________ 决定酶的专一性和高效率，___________________ 起传递电子、原子或化学基团的作用。
2. ___________________________ 辅助因子包括______ ，_______________ 和_______________________ 等。
其中____________________________________ 与酶蛋白结合紧密，需要 __________________ 除去，_________________ 与酶蛋白结合疏松，可用___________________ 除去。
3. ____________________ 酶是由__________________________________ 产生的，具有催化能力的。
4•酶活力的调节包括酶___________________ 的调节和酶_________________ 的调节。
5. _____________________________________________ T.R.Cech和S.AItman因各自发现了而共同获得1989年的诺贝尔奖（化学奖）。
6.1986年，R.A.Lerner和P.GSchultz等人发现了具有催化活性的____________________ ，称_________________ 。
7. 根据国际系统分类法，所有的酶按所催化的化学反应的性质可以分为六大类_________________ ，_______________ ， ______________ ， _______________ ，_______________ 和_________________ 。
8. 按国际酶学委员会的规定，每一种酶都有一个唯一的编号。
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广义酸基团 （质子供体）
广义碱基团 （质子受体）
+
-COOH, -NH 3, -SH,
-COO -,
..
-NH 2,
-S ,-
+
OH HN N H
O- :N NH
n 微环境效应
酶的活性中心通常位于其疏水裂隙中，其催化基团 被低介电环境所包围。这样，底物分子的敏感键和 酶的催化基团之间就会有很大的反应力，从而有助 于加速酶的反应。
有些酶分子中存在着一些可以与非底物的化学物质结合的部位，这些 物质可引起酶分子空间构象的变化，从而影响酶促反应速率，对酶起 激活或抑制作用，这些部位称为调控部位，也称别构（变构）部位。
调节亚基 催化亚基 非活性
催化部位 活性
5.2.3 酶的催化机制—与底物专一性结合、加速催化
①酶与底物专一性结合—两种学说 锁钥结合学说 1894年 Fischer 提出
在一些酶的催化反应中，酶与底物以共价键（酶亲核基团和底物亲 电子基团）形成了一个反应活性很高的酶－底物中间复合物，从而 使反应活化能大大降低，反应速度加快。
n 酸碱催化—广义的酸碱催化
H+和OH-浓度可显著加快一般有机反应。 酶活性中心的某些基团作为质子供体（广义的酸）或质子受 体（广义碱），对底物进行催化，使敏感键断裂的机制称酸
n 化学反应的发生，必须使反应物分子由基态 变为激活态。二者之间的能量差为活化能。
n 酶能降低底物分子的活化能而促进反应—— 中间产物学说
中间产物学说：在酶促反应中，酶与底物 先络合成一个中间物（不稳定），然 后中间物再进一步分解，成为产物和 游离态酶。
E + S →ES →E + P
不稳定的 激活状态
v=
vmax [S] Km + [S]
n 两种不同模式的双底物反应—反应速度方程较复杂 序列反应(sequential)
随机结合
随机释放
有严格结合顺序
乒乓反应(ping-pong)
随机反应
有序反应
有严格释放顺序
5.3.2 酶浓度的影响
在底物浓度足够过量、其他条件固定、且反应系统中不含有抑制酶 活性的物质及其它不利于酶发挥作用的因素时，则酶促反应速度与 酶浓度成正比。
②酶的作用具有高度专一性
化学结构和立体结构
旋光异构专一性 D或DL或型L型 几何异构专一性 顺式或反式（含双键）
顺式或反式（含双键）
对称分子中两个等同基团的区分—甘油
一种底物 （化学键和两端基团）
化学结构
化学键+两端基团之一 化学键
立体构型专一性： ü旋光异构专一性，如L-氨基酸氧化酶； ü几何异构专一性，如延胡索酸水化酶（反－丁烯二酸）
小的底物称为该酶的最适底物、最适应物或天然底物。
⑤ 通过Km来确定酶反应要达到某种速度应使用的底物浓度。
v=
vmax [S] Km + [S]
[S]
＞＞
Km ,
v=
vmax Km
[S]
[S] ＞＞ Km , v =
vmax[S] [S]
= vmax
低
酶被底物饱和
一级 混合级 零级级 零级级
米氏常数的求法—双倒数作图法（Lineweaver-Burk法）
↙
↘
酶催化反应的类型 底物中被作用的基团或键的特点
乳酸脱氢酶 分类号： 如: EC1.1.1.27
②根据酶的组成分类
单体酶或单成分酶，分子中只含有氨基酸。如胃蛋白酶等 在催化反应中，酶反应的专一性 及高效率取决于酶蛋白。
辅助因子的作用
n 参与酶的活性中心，维持酶分子发挥催化作用所必需的构象 n 在酶蛋白与底物之间起桥梁作用 n 中和阴离子，降低反应中的静电斥力 n 传递电子、质子或一些基团
③ 酶与底物的结合取决于活性中心原子的精致排列，活性中心的 构象不是刚性的，与底物结合时可发生变化，变得与底物互补；
④ 底物靠许多弱键与酶活性中心结合；
⑤ 活性中心处于酶表面的一凹穴中，形成疏水区，底物分子大多 结合在这一凹穴中。
5.2.2.2 酶的必需基团
必需基团：酶表现催化所必需的部分。
5.2.2.3 调控部位
酶促反应速度(V)
v=
vmax [S] Km + [S]
米氏常数
v=
1 2
vmax
底物浓度[S0]
vmax 2
=
vmax [S] Km + [S]
Km = [S]
◆米氏常数是反应速度为最大值的一半时的底物浓度 ◆米氏常数的单位为mol/L。
米氏常数（Km）的意义和应用
① 在底物确定、条件一定时，Km值是酶的特征常数； ② 不同的酶，Km值不同,一般在1×10-8～10-1 mol/L； ③ 判断酶和底物的亲和力的大小：Km值越大，酶和底物的亲和力越小。 ④ 判断最适底物：同一种酶，有几种底物就有几个Km值，其中，Km值最
底物浓度、酶浓度、pH、温度、激活剂、抑制剂等。
5.3.1 底物浓度对酶促反应速率的影响——酶浓度、温度、pH恒定
n 单底物反应
酶被饱和
酶促反应速度(V)
底物浓度[S0]
E+S
k1 k2
ES
k3 k4
P+E
Michaelis和Menten根据中间产物学说，推导出酶促反应中底物浓度对反应 速率影响的米氏方程：
第五章 酶 化 学
5.1 酶的概述
酶（enzyme）：是一类由生物细胞产生的，绝大部分是以蛋白 质为主要成分的生物催化剂。
n 1878年，Kuhne提出“酶”这个名称。 n 1897年，Hans Buchner和Eduard Buchner 成功地用不含细胞的酵母提
取液实现了发酵。 n 1926年，Sumner第一次从刀豆中提出了脲酶结晶，并证明具有蛋白质
NH2 Ala
O -KG
CH3CCOOH HOOCCH2CH2CHCOOH
O PA
NH2 Glu
c. 水解酶 （hydrolase） 如:脂肪酶(Lipase)催化的脂的水解反应
R COROCCHO2CROHC3HC2HOC2OHOCR3 HH2RC2COOHO3OOCHHR2C2OCOHOC3HRHCH3CO2OHORC2HOHH3CRCCOHOC2OHOCH3HC2HC2HOC3HHH3C2OH2OHR
n 金属离子效应
需要金属离子的酶： 金属酶（酶和金属离子结合紧密） 金属激活酶（酶和金属离子结合松散）
金属离子参与催化的方式： n与底物结合，使其正确定向； n通过自身氧化态的改变进行氧化还原反应； n通过静电作用隐蔽负电荷，降低反应中的静电斥力。
5.3 酶促反应速率及其影响因素
酶促反应速率：单位时间内底物被分解的量或产物的增加量。 影响酶反应速率的因素：
性质。 n 1982年，Cech发现RNA有催化功能(核酶）。 n 1986年，Lernen等得到具有酶催化活性的抗体－抗体酶。 n 1995年，Jack W. Szostak研究室首先报道了具有DNA连接酶活性的
DNA片段，称为脱氧核酶(deoxyribozyme)。
5.1.1 酶的命名
①习惯命名法
H O O C C H =C H C O O H H 2O
H O O C C H 2C H C O O H OH
ü酶能区分从有机化学观点来看属于对称分子中的两个等同的基团，只催化 其中的一个基团。
CH 2 OH HO CH
1 4CH 2 OH
+ ATP
甘油激酶
CH 2 O HO CH
1 4CH 2 OH
酶促反应有最适温度。
温度对酶反应速率的影响： n 影响酶的稳定性； n 影响酶或底物反应基团的解离，从而影响ES的形成； n 影响ES的分解
n 另一方面，由于活性中心催化基团的诱导和定向作用，使底物 分子反应基团被严格定向定位，使酶促反应具有高效率和专一 性特点。——轨道定向
n 底物构象改变学说（底物形变或张力学说）
p 酶构象改变，结合底物； p 底物构象也改变，敏感键易断裂，加速反应。
活性 部位
过渡态构象
n 共价催化（共价中间产物学说）
5.2.2.1 酶的活性部位
即酶的活性中心，指酶分子中能同底物结合并起催化 反应的空间部位。
、 促使底物发生化学变化的部位。 n 结合部位决定酶的专一性， n 催化部位决定酶所催化反应的性质。
酶活性中心的共同特点：
① 活性中心只占酶体积很小一部分；
② 是一个具有特定三维空间结构的实体，这样才能使构成活性中 心的氨基酸在空间结构上相互靠近（氨基酸残基可能位于不同肽 链或同一肽链不同部位）；
某些辅酶或辅基在催化中的作用
多与 核苷酸 和 维生素 相关
③根据酶分子的特点分为三类
n 单体酶：一般由一条多肽链组成。一般都是催化
水解反应的酶，如溶菌酶、胰蛋白酶等。
n 寡聚酶：由两个或两个以上亚基组成，亚基间通
过非共价键相连。如磷酸化酶等。
n 多酶复合物：由几种酶彼此嵌合形成的复和体。
如脂肪酸合成酶复合体。
d. 裂合酶 （裂解酶，Lyase）
AB
A+B
如脱氨酶、脱羧酶等。
e. 异构酶 （Isomerase） 如:6-磷酸葡萄糖异构酶催化的反应
P O C H2 HH OH OH H
OH
PO
H O H磷酸葡萄糖 异构酶
OH
C H2 O
H H
OH
C H2O H OH
H
H
G-6-P
F-6-P
f. 连接酶（合成酶）（Ligase or Synthetase）
n 习惯名称：谷丙转氨酶 n 系统名称：L-丙氨酸：α-酮戊二酸氨基转移酶