第二章 酶

3.水解酶类 催化水解反应。有些蛋白酶也称为激酶。这类 酶包括淀粉酶、核酸酶、蛋白酶及酯酶等。
AB + H2O←→AOH + BH 4．裂合酶类
催化从底物上移去一个基团并形成双键的反应或 其逆反应。这类酶包括醛缩酶、水合酶、脱羧酶 及脱氨酶等。
AB ←→A + B
5．异构酶类 催化各种同分异构体之间的相互转变。包括消旋酶、
异构酶、变位酶等。 A ←→B
6．合成酶(或称连接酶) 催化一切必须与ATP分解相偶联，并由2种物质(双分
子)合成1种物质的反应。如羧化酶、氨酰-tRNA合 成酶、天冬酰胺合成酶等。
A + B + ATP ←→ AB + ADP + Pi
四、酶的命名
(一) 习惯名命名法： 1.以底物名称命名：如水解蛋白质的酶为蛋白酶。 2.以反应性质命名：如水解酶催化底物分子水解。 3.结合1,2命名：如琥珀酸脱氢酶是催化琥珀酸脱氢反应的酶。 4.在上述命名的基础上再加上酶的来源或酶的其他特点以区别 同一类酶；e.g 胰蛋白酶,胃蛋白酶。
酶所催化的反应称作酶促反应，发生化学反 应前的物质称底物（substrate），而反应后生 成的物质称产物（product）。
二 酶的作用特点 (一) 酶和一般催化剂的比较 共性： 1．用量少而催化效率高 2．只能催化热力学允许的化学反应 3．不改变化学反应的平衡点仅改变反应速度,
可降低反应的活化能
米氏常数的意义
a.Km是酶的特征性常数之一；其大小只与酶的 性质有关，与酶浓度无关；但Km值随测定的 底物、反应的温度、pH及离子强度而改变。
b.Km是酶与底物亲和力的量度，Km越大，亲和 力越小。
c.可帮助推断代谢反应的方向和途径；在多途径 反应中，Km值小的酶反应占优势。
（二） 酶浓度的影响 当[S]>>[E]反应速度与酶的浓度成正比,V对[E]
(二) 按分子结构分 1.单体酶 一条多肽链；多是催化水解反应的酶,如胰蛋白酶等。 2.寡聚酶：
由几个或多个亚基组成；亚基间不是共价结合。 3.多酶复合体：
a. 由几种酶非共价嵌合形成的复合体 b. 流水作业，有利于一系列反应的连续进行 c. 相对分子量很高， 如脂肪酸合成酶复合体、丙 酮酸脱氢酶复合体。
这类属于结合蛋白质。
全酶＝酶蛋白 + 辅助因子
决定酶反应的专一性←┘
源自文库
└→传递电子、质子
或化学基团
辅助因子分类： （按其与酶蛋白质结合的紧密程度） 辅酶——与酶蛋白结合较松弛,小分子有机物
可用透析法将辅酶除去。
辅基— 与酶蛋白结合较紧密，常以共价键结合， 不能透析除去 。
许多的辅酶和辅基都由维生素衍生而来，所 以，长期缺乏维生素会因为辅酶和辅基的供应不 足而使酶活性下降，从而影响物质代谢和能量代 谢，出现维生素缺乏病。
(二) 酶作为生物催化剂的特性： 1．催化效率高：比其它催化剂高出107-1013倍。 2．高度专一性。 3．催化反应条件温和，但稳定性差。 4，酶活力受调节控制。
三 酶的分类
(一) 按酶的组成分类： 1.单成分酶：酶的活性仅决定于其蛋白质结构，该
酶属于单纯蛋白质。 2.双成分酶：酶+非蛋白(辅助因子)表现出酶的活性，
有机小分子： 一些还原剂，如抗坏血酸、半胱氨酸，使含-SH 的酶处于还原态。 金属螯合剂，如EDTA(乙二胺四乙酸)，可络合 一些重金属杂质，解除它们对酶的抑制，从而使 酶活升高。
（六） 酶的抑制作用
1.概述：
失活作用－－酶是蛋白质，凡是可使酶蛋白变性 而引起酶活力丧失的作用，称失活作用。
抑制作用－－引起酶的活性中心或必需基团的化 学性质发生改变，从而使酶活力下降或丧失，但 并不引起酶蛋白变性的作用，称抑制作用。 失活作用≠抑制作用
答案 1 D ; 2 B
3.竞争性抑制剂作用特点是： A．与酶的底物竞争激活剂 B．与酶的底物竞争酶的活性中心 C．与酶的底物竞争酶的辅基 D．与酶的底物竞争酶的必需基团； E．与酶的底物竞争酶的变构剂
4．竞争性可逆抑制剂抑制程度与下列那种因素无关： A．作用时间 B．抑制剂浓度 C．底物浓度 D．酶与抑制剂的亲和力的大小 E．酶与底物的亲和力的大小
抑制剂:直接与酶作用,降低其催化活性的物质。
2.酶抑制作用的主要类型 （1）不可逆的抑制作用 （2）可逆的抑制作用
1) 竞争性抑制作用 2) 非竞争性抑制作用 3) 反竞争性抑制作用
1）竞争性抑制作用
抑制剂和底物竞争与酶的活性位点可逆地结合，减少酶 与底物结合机会，从而降低酶的活性，这种抑制作用叫 （可逆的）竞争性抑制作用.
（三）按反应性质分 1.氧化还原酶类
催化氧化还原反应，以催化脱氢为主加氧为次(包括 其逆反应：即加氢脱氧)。如脱氢酶、氧化酶、过氧 化物酶、加氧酶等。
A•2H + B ←→ A + B·2H 2.转移酶类 催化功能基团的转移反应，多需要辅酶，但反应不易
测定。如谷丙转氨酶、已糖激酶等 A•X + B ←→ A + B•X
（一）底物浓度的影响
1. 酶反应速度与底物浓度的关系曲线：矩形双曲线
v
酶被底物饱和
Vmax
零级反应
混合级反应 该曲线用米氏方程描述 一级反应
0
[S]
2. 米氏方程 米氏方程：表示整个反应过程中底物浓
度与反应速率关系的方程式；前提：酶 与底物反应的“快速平衡说”。
米氏常数(Km)：反应速度为最大反应速率 一半时的底物浓度。
（二）系统名命名法： 准确标明底物及催化反应的性质。e.g：L-丙氨酸：a-酮戊二
酸(底物)氨基转移(反应性质)酶。若底物之一是水时，水可
略去不写。
酶的编号：
国际酶学委员会规定，每个酶都有唯一的特定编号， 其书写方式是：
EC 数字.数字.数字.数字
酶亚 亚 顺
的类 亚 序
分
类号
类 乙醇脱氢酶的编码是： EC1.1.1.1
第三节 酶促动力学
一 概念 二 影响酶促反应速率的因素
一、酶动力学概念
研究各种因素对酶促反应速率的影响，并加以 定量的阐述。
影响因素包括：底物浓度、酶浓度、pH、温度、 抑制剂、激活剂等。
二、影响酶促反应速率的因素
（一）底物浓度对酶促反应的影响 （二）酶浓度对酶促反应的影响 （三）pH对酶促反应的影响 （四）温度对对酶促反应的影响 （五）激活剂对酶促反应的影响 （六）抑制剂对酶促反应的影响
答案 3 B; 4 A
5.哪一种情况可用增加[S]的方法减轻抑制程度： A．不可逆抑制作用 B．竞争性可逆抑制作用 C．非竞争性可逆抑制作用 D．反竞争性可逆抑制作用 E．无法确定
6.下列常见抑制剂中，除哪个外都是不可逆抑制剂：
A 有机磷化合物
B 有机汞化合物
C有
机砷化合物
D 氰化物
E 磺胺类药物
答案 5 B; 6 E
特点: 1.抑制剂与底物的结构不同,与酶活性位点以外的部位结合; 2.酶可与底物或抑制剂结合,也可同时与二者结合; 3.不能用增加底物浓度的方式消除这种作用; 4. Vmax减小,Km值不变;
(c) noncompetitive(Mixed) inhibition
1. 酶的活性中心是指： A．酶分子上含有必需基团的肽段 B．酶分子与底物结合的部位 课 C．酶分子与辅酶结合的部位 堂 D．酶分子发挥催化作用的关键性结构区 练 E．酶分子有丝氨酸残基、二硫键存在的区域 习 2．酶催化作用对能量的影响在于： A．增加产物能量水平 B．降低活化能 C．降低反应物能量水平 D．降低反应的自由能 E．增加活化能
即 ES+I → ESI → P
特点： 1 酶只有在与底物结合后，才能与抑制剂结合; 2 常见于多底物反应中； 3 Vmax和Km都减少
3）非竞争性抑制作用
抑制剂和底物在不同位点同时与酶可逆地结合,引起酶的 构象发生变化,使形成的酶-底物-抑制剂三元复合物(ESI) 不能分解释放产物,从而使酶的活性降低,这种抑制作用 叫(可逆的)非竞争性抑制作用。
第二章 酶
第一节 酶 通 论 第二节 酶的作用机制 第三节 酶促反应动力学
第一节 酶 通 论
一、酶的概念 二、酶的作用特点 三、酶的分类 四、酶的命名
一 酶的概念 酶（enzyme） 是由生物活细胞产生的以蛋 白质为主要成分的对其特异底物具有高效 催化作用的一类生物催化剂。
目前将生物催化剂分成2类： 酶与核酶（脱氧核酶）
（四） 温度的影响 1. 在较低的温度范围内，随着温度的升高反应速
度加快。 2. 温度超过一定的范围后, 破坏维系其三维结构
的非共价相互作用, 改变分子及活性位点的构 象,使反应速度下降。
最适温度:酶表现最大活力 时的温度。
（五） 激活剂的影响
激活剂：能提高酶活性的物质。
主要的激活剂有：
无机离子： 主要是金属离子，它们有的本身就是酶的辅 助因子，有的是酶的辅助因子的必要成分。 如，激酶需要Mg2+激活，唾液淀粉酶需要Cl激活。
序 乳酸脱氢酶的编码是： EC1.1.1.27
号
第二节 酶的作用机制
一 活性部位 二 解释酶的专一性和高效性的主要理论
一、 活性部位
1.概念：酶分子中参与底物结合和催化作用的 少数特异氨基酸残基集中区域叫活性部位(活 性中心），即与酶活力直接相关的区域。
（2）2有.酶关活酶性活中性心中的心结的构几组个成术：语 结合部位：决定酶专一性，负责底物的结合。一个酶 的结合部位又可以分为各种亚位点，分别与底物的不 同部位结合。 催化部位：决定酶催化能力，底物的敏感键在此被打 断或形成新的键，从而发生一定的化学反应。一个酶 的催化部位可以不止一个。
(1) 锁钥学说：酶的活性中心的构象与底物的结构 （外形）正好互补，就像锁和钥匙一样是刚性匹配 的，这里把酶的活性中心比作钥匙，底物比作锁。
(2)缺陷：酶促反应多数是可逆反应，S←→P，这就 产生了一只钥匙开2把锁的情况，是荒唐的。
3.诱导锲合理论
这是为了修正锁钥学说的不足而提出的一种理论。
酶的活性中心与底物的结构不是刚性互补而 是柔性互补。当酶与底物靠近时，底物能够诱导 酶的构象发生变化，使其活性中心变得与底物的 结构互补。就好像手与手套的关系一样。该理论 已得到实验上的证实，电镜照片证实酶“就像是 长了眼睛一样”。
特 点： 1. 抑制剂与底物的结构类似,都可与酶的活性位点结合; 2. 酶可与底物或者抑制剂结合,但不能同时与二者结合; 3. 增大底物浓度可消除这种抑制作用; 4. Vmax不变,Km值增大;
许多药物作为酶的竞争性抑制剂起作用;
2）反竞争性抑制作用
酶只有在与底物结合后，才能与抑制剂结合，形 成酶－底物－抑制剂三元复合物，从而使酶的活性降 低,这种抑制作用叫(可逆的)反竞争性抑制作用。
作图时得一条直线。
V
前提:[S]饱和(过量)
且反应系统中没有影
响酶活性的因素存在。
[E]
（三） pH的影响 最适pH: 酶表现最大活性时的pH值;
影响机制: 1. 稍微偏离最适pH时影响酶活性位点(和底物
分子)基团的解离。
2. 较大偏离最适pH时,破坏酶分子内的多种弱 的非共价键,引起酶蛋白变性。
（5） 酶的活性部位并不是和底物的几何图形正好吻合， 而是在酶与底物结合的过程中，底物分子或酶分子或它们 两者的构象同时发生一定变化后才相互契合，这时催化基 团的位置也正好处于所催化底物的敏感化学键部位 。
二 解释酶专一性和高效性的主要理论
（一）解释高效性的理论，即酶为什么能催化生化反应
中间复合物学说
（二）解释专一性的理论
锁钥学说 诱导锲合理论
1.中间复合物学说又叫过渡态学说
内容:(以单底物单产物的生化反应为例:S←→P)， 酶先与底物形成过渡态的中间复合物，进而分 解成为产物和酶，从而降低了反应的活化能。 用方程式表示为： E+S←→［ES］←→E+P
2.锁钥学说(解释酶专一性理论，已经过时，但很形象)
3.酶活性中心的特点
（1） 活性中心在酶分子总体积中只占相当小的部分 （约1%2%）。 （2） 都是酶分子表面的一个凹穴，有一定的大小 和形状，具有一定的柔性。
（3） 活性中心为非极性的微环境，有利于与底物的结合。
（2）酶活性中心的特点
（4） 底物与酶通过形成较弱键力的次级键相互作用并 结合到酶的活性中心 。