第三章 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
第三章 酶
（三）Km的求测方法
1. 双曲线法
2. 双倒数作图法
斜率=Km/Vmax
1.0
1 = v
Km . Vmax
1 1 + [S] Vmax
0.8
0.6
1/v
0.4
-1/Km
0.2
1/Vmax
0.0 -4 -2 0 2 4
-1
6
8
10
1/[S](1/mmol.L )
3.Hanes作图法
二、酶浓度对反应速度的影响
酶的活性中心：在酶分子上，必需基团在空 间结构上彼此靠近，形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，此区域称为酶的活性中心。
活性中心内的必需基团
结合基团 与底物相结合 催化基团 催化底物转变成产物
活性中心外的必需基团 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。
白结合紧密，用透析或超滤的方法不能将其除
去的称为辅基。
金属离子的作用
1.稳定酶分子构象。 2.参与催化反应或传递电子。 3.在酶与底物间起桥梁作用。
4.中和阴离子降低反应中的静电斥力。
根据金属离子与酶结合的形式不同，可将
酶分为金属酶和金属活化酶。
小分子有机物的作用
其结构中常含有维生素或维生素类物 质，以辅酶或辅基的形式参与酶的催化过
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
第二节 酶促反应的特性与催化机制
酶与一般催化剂的共同点
只能催化热力学上允许进行的化学反应。 能缩短反应达到平衡所需的时间，而不能 改变平衡点。 对可逆反应的正反两个方向都具有的催化
作用。
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。
生化第三章酶
第三章酶本章要点生物催化剂——酶：由活细胞产生的、对其底物具有高度特异性和高度催化效能的蛋白质。
一、酶的分子结构与功能1.单体酶：由单一亚基构成的酶。
（如溶菌酶）2.寡聚酶：由多个相同或不同的亚基以非共价键连接组成的酶。
（如磷酸果糖激酶-1）3.多酶复合物（多酶体系）：几种具有不同催化功能的酶可彼此聚合。
（如丙酮酸脱氢酶复合物）4.多功能酶（串联酶）：一些酶在一条肽链上同时具有多种不同的催化功能。
（如氨基甲酰磷酸合成酶Ⅱ）（一）、酶的分子组成中常含有辅助因子1.酶蛋白主要决定酶促反应的特异性及其催化机制；辅助因子主要决定酶促反应的性质和类型。
2.酶蛋白和辅助因子单独存在时均无催化活性，只有全酶才具有催化作用。
3.辅酶与酶蛋白的结合疏松，可以用透析和超滤的方法除去。
在酶促反应中，辅酶作为底物接受质子或基团后离开酶蛋白，参加另一酶促反应并将所携带的质子或基团转移出去，或者相反。
4.辅基则与酶蛋白结合紧密，不能通过透析或超滤将其除去。
在酶促反应中，辅基不能离开酶蛋白。
5.作为辅助因子的有机化合物多为B族维生素的衍生物或卟啉化合物，它们在酶促反应中主要参与传递电子、质子（或基团）或起运载体作用。
金属离子时最常见的辅助因子，约2/3的酶含有金属离子。
6.金属离子作为酶的辅助因子的主要作用①作为酶活性中心的组成部分参加催化反应，使底物与酶活性中心的必需基团形成正确的空间排列，有利于酶促反应的发生；②作为连接酶与底物的桥梁，形成三元复合物；③金属离子还可以中和电荷，减小静电斥力，有利于底物与酶的结合；④金属离子与酶的结合还可以稳定酶的空间构象。
7.金属酶：有的金属离子与酶结合紧密，提取过程中不易丢失。
8.金属激活酶：有的金属离子虽为酶的活性所必需，但与酶的结合是可逆结合。
（二）、酶的活性中心是酶分子执行其催化功能的部位1.酶的活性中心（活性部位）：酶分子中能与底物特异地结合并催化底物转变为产物的具有特定三维结构的区域。
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。
第三章 酶
※ 研究一种因素的 影响时，其余各因 素均恒定
一.底物浓度对酶促应速度的影响
v
在其他因素不变的情况下，底物浓度 对反应速度的影响呈矩形双曲线关系。
Vm 0.3
初 0.2 速 Vm 度 2 V 0.1
[S]与v关系： 当[S]很低时，[S]与v成比例,呈一级反应 当[S]较高时，[S]与v不成比例 当[S]很高时，[S]，v不变,呈零级反应
（二）Km与Vmax的意义
1.Km的推导
V= Vmax [S] Km + [S]
V Vmax Vmax/2 Km [S]
Vmax 2
Vmax[S] ＝ Km + [S] Km＝[S]
当反应速度等于最大速度一半时, 即V = 1/2 Vmax, Km = [S]
2.Km值的定义:
Km是酶-底物复合物(ES)稳定性的量度,等于 复合物的分解速率与生成速率的比值,其值等于 酶促反应速度为最大速度一半时的底物浓度，单 位是mol/L或mmol/L K2+K3 Km= K1 Km值的意义： Km可近似表示酶对底物的亲和力。 同一酶对于不同底物有不同的Km值。 Km是酶的特征性常数之一,可确定最适底物。
（1）表示酶与底物亲和力：
Km越大，表示E与S的亲和力越小，Km越小， 表示E与S的亲和力越大。
K1 E+S K2 ES
K3
E+P
Km=
K2+k3 K1 Km=
，当K2>>K3时，K3可忽略不计，
K2
K1
[E][S] = =Ks [ES]
（2）Km值是酶的一种特征性常数
Km值的大小与酶的结构、底物的种类及反应 条件有关，而与酶的浓度无关，即不同的酶Km 值不同，可用于鉴别酶。
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）
第三章 酶
酶与非生物催化剂的共性
1．都能降低反应能阈 2．能加快反应速度，但不能改变反应的平衡 点 3．反应前后不发生质与量的变化
酶作为生物催化剂的特点
1. 酶催化效率极高 2．酶的催化作用具有高度的专一性 3．反应条件温和 4．酶的催化活性是受调节和控制的
酶的催化作用具有高度的专一性
一、单成分酶和双成分酶
单纯蛋白质酶：本身就是具有催化活性的单纯 蛋白质分子，如胰蛋白酶等。 结合蛋白质酶：除蛋白质外，还含有非蛋白质 部分。蛋白质部分称为酶蛋白，非蛋白质部分 称为辅助因子。酶蛋白与辅助因子单独存在时 均无催化活性，只有这两部分结合起来组成复 合物才能显示催化活性。此复合物称为全酶： 全酶＝酶蛋白+辅助因子
第三章 酶
第一节 概述
酶的概念 酶是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，又叫做生物催化剂。
没有酶就没有新陈代谢，也就没有生命。 发酵生产，归根结底就是利用活细胞产生 的酶系将原料转化为人们所需的种种产物。
第二节 酶催化作用的特点
一、酶与非生物催化剂的共性 二、酶作为生物催化剂的特点
蛋白质的空间结构
一级结构：构成蛋白质的单元氨基酸通过肽键连 接形成的线性序列，多为肽链。 二级结构：一级结构中部分肽链的弯曲或折叠产 生二级结构。包括α-螺旋、β-折叠、β-转角、无 规则卷曲。 三级结构：在二级结构基础上进一步折叠成紧密 的三维形式。 四级结构：多亚基蛋白质分子中各个具有三级结 构的多肽链，以适当的方式聚合所形成的蛋白质 的三维结构。
一、单成分酶和双成分酶
同一种辅酶往往能与多种不同的酶蛋白结合， 但每一种酶蛋白只能与特定的辅酶结合成一种 全酶。
第三章-酶
第三章酶化学（一）名词解释1.米氏常数；2.寡聚酶；3.比活力(specific activity)4.变构酶；5.同工酶；6.活性中心；7. 竞争性抑制作用；8. 非竞争抑制作用；9. 反竞争性抑制作用10.酶的专一性；11. 酶原的激活；12. 别构效应；13. 正协同效应；14. 共价修饰调节；15. 酶活力；16. 不可逆抑制作用；17. 可逆抑制作用。
1.变构酶活性中心外还有___________，当以v对[S]作图时，它表现出______型曲线，而不是典型的米氏酶所具有的_______曲线。
2.酶活性的国际单位（I.U.）定义为在最适条件下，将底物转化为产物的速度为_______的酶量。
3.对于符合米氏方程的酶，v-[S]曲线的双倒数作图（Lineweaver-Burk作图法）得到的直线，在横轴的截距为___________，纵轴上的截距为____________。
4.若同一种酶有n个底物就有________个K m值，其中K m值最________的底物，一般为该酶的最适底物。
5.蛋白质磷酸化时，需要__________酶，而蛋白质去磷酸化需要_______酶。
6.当底物浓度等于0.25K m时，反应初速度与最大反应速度的比值是______。
7.酶催化反应的实质在于降低反应的______，使底物分子在较低的能量状态下达到______态，从而使反应速度______。
8.___ ____抑制剂不改变酶促反应V max，______抑制剂不改变酶促反应K m。
9.谷丙转氨酶属于___________酶类；它的系统名称是___________。
10.复合酶类有___________和___________两部分组成。
11.合成酶类催化由_______合成一种物质的反应,且必须有_______参加.12.酶活性中心有两个功能部位,一是___________,一是___________.13.天冬氨酸转氨甲酰酶的别构激抑活剂为________,别构抑剂_________.14.对同一种酶来说,酶的比活力越___________,___________越高.15.解释别构酶作用机理的两个重要模型是___________和___________.16.磺胺类药物是___________,可干扰___________合成.17.酶是生物催化剂,其化学本质属于___________或___________（三）选择题1.下面关于米氏常数K m的论述哪一个是正确的?1)与ES复合物形成及分解的速度常数都有关系2)在不同类型的抑制作用中，K m都改变3)用双倒数作图法不能得到K m值4)在酶促反应的初速度阶段不能得到k m2.测定酶促反应的初速度是为了：1)使实验尽快完成以避免酶蛋白的变性3)避免酶被底物饱和2)防止逆反应对结果分析所造成的影响4)增加酶催化反应的效率3.下面关于酶的抑制作用的论述哪一个是正确的?1)都为可逆的抑制作用2)增加底物的浓度可消除抑制剂对酶的影响3)根据抑制剂与酶结合的情况可区分不同类型的抑制作用4)抑制作用与抑制剂浓度无关4.下面关于Michealis-Menten方程作图的论述哪一个是正确的?1)反映了最大反应速度与底物浓度的关系2)反映出酶促反应的初速度与底物浓度的关系3)对所有的酶都适合4)是一个S型的曲线5.下面关于反竞争性抑制剂的论述哪一个是正确的?1)通过一个或多个共价键与酶结合2)当它存在时不改变Km3)当它存在时不改变最大反应速度4)只与ES复合物结合，干扰其分解为产物6.下面关于竞争性抑制剂的论述哪一个是正确的?1)无论其存在与否，双倒数作图在纵坐标上的截距都是1/V max2)在它存在时不改变Km3)在它存在时不影响底物与酶的活性部位的结合4)如果抑制作用发生，需它与底物反应以消除它对酶促反应的影响7.下列关于底物浓度对反应速度影响作图的表述哪一个是正确的?1)是一条直线2)当底物浓度高时，酶被底物饱和3)说明ES复合物形成的速度比分解的速度小4)是1/V对1/[S]作图8.下面关于用双倒数作图法求Km的表述哪一个是不正确的?1)是一条直线2)不能测定最大反应速度3)是1/V对1/S作图4)双倒数方程由米氏方程转化而来9.下列关于别构酶特性的叙述哪一个是正确的?1)不受抑制剂的影响2)不具协同性3)当配基与活性部位以外的部位结合时，引起酶构象的变化4)只有一个亚基组成10. 如何区分别构蛋白是否具有协同性?1)配基结合的齐变模型和序变模型2)氧合的和脱氧的血红蛋白3)胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶4)酶促反应的速度对底物浓度作图所获得的曲线一般是S型11.当有别构抑制剂存在时，别构酶：1)不再遭受构象的变化2)由于构象改变，催化反应的速度降低3)由于底物和抑制剂之间竞争酶的活性部位，使催化反应的速度降低4)由于变构抑制剂与酶的活性部位结合，使反应速度降低12.“齐变模型”和“序变模型”之间最主要的不同点是：1)都是对具有不同亚基的蛋白质来讲的2)齐变模型描述相对分子质量较小的蛋白质的性质，序变模型描述相对分子质量较大的蛋白质的性质3)齐变模型预测抑制剂与酶的紧密结合4)序变模型认为变构酶的亚基可以两种以上的状态存在，齐变模型认为酶的所有亚基只能有两种状态存在13.下列关于酶的国际单位与“催量”(kat单位)之间关系的叙述哪一个是正确的?1)lkat＝6×108I.U. 3)1 I.U.＝6×108kat2)1 I.U.＝6×107kat 4) l kat＝6×107 I.U.14.一种酶的纯竞争性抑制作用有下面的哪一种动力学性质?1) K m增加而V max不变3)K m和V max均降低2)K m降低而V max不变4)K m和V max均增加15.当酶促反应达到恒态时，[ES]复合物的浓度如何?1)浓度为零2)浓度增加3)浓度减少4)浓度不变16.在酶的反竞争性抑制作用中，抑制剂影响下列中的哪一个?1)最大反应速度3)Vmax和Km都受到影响2)米氏常数Km 4)Vmax和Km都不会受到影响17.当底物浓度恰好等于Km时，反应速度与最大反应速度的关系是：1)相同2)不同3) v＝1/2Vmax 4) v＝1/3Vmax18.当一酶促反应的速度达到最大速度的75％时，K m与[S]的关系是：1)[S]＝K m2) [S]＝2 K m3)[S]＝3 Km 4)[S]＝4 K m19.酶的高效催化作用是因为酶能：1)改变化学反应的平衡点3)降低反应的活化能2)减少活化分子的数量4)催化热力学上不能进行的反应20.当某酶的底物浓度[S]＝4Km时，反应速度v等于：1) Vmax 2) 0.8Vmax 3) 3/4Vmax 4) 0.5Vmax21.某酶对其四个底物的Km值如下所示，问该酶的最适底物是哪一个?1) Km＝4.3×10—33) Km＝2.3×10—32) Km＝3.5×10—34) Km＝4.1×10—322.不可逆的抑制作用和可逆的抑制作用的主要区别是下述中的哪一个?1)抑制剂与酶分子上的某些基团以共价键结合2)抑制剂与酶分子上的某些基团以非共价键结合3)抑制剂与酶分子上的某些基团是以非共价键还是共价键结合的4)以上都是23.辅酶和辅基的主要区别是下列中的哪一个?1)与酶蛋白以非共价键结合3)与酶蛋白结合的紧密程度不同2)二者的分子大小不同4)与酶蛋白以共价键结合24.在下列哪一条件下，酶反应速度与酶浓度成正比?1)当酶浓度足够大时3)当底物浓度足够大时2)在最适温度和最适pH条件下4)以上都是25.竞争性抑制剂通过下列何种方式抑制酶的活性?1)与酶的必须基团结合3)与酶的活性中心结合2)与酶的辅基成分结合4)与酶的辅助因子结合26.增加底物浓度可解除下列哪种抑制剂或抑制作用对酶活性的影响?1)非竞争性抑制剂3)可逆的抑制作用2)竞争性抑制剂4)反竞争性抑制剂27.下列关于酶活性中心的叙述哪一个是不正确的?1)是酶分子中直接与酶的催化作用有关的部位2)对简单酶类来说，活性中心一般有少数几个氨基酸组成3)必需基团一定在活性中心内4)活性中心一般只占酶分子的很小一部分结构28.琥珀酸脱氢酶的竞争性抑制剂是下列中的哪一个?1)草酰乙酸2)丙酮酸3)丙二酸4)琥珀酰CoA29.下列关于磺胺类药物杀菌机理的叙述哪一项是正确的?1)是叶酸合成酶的反竞争性抑制剂3)是叶酸合成酶的竞争性抑制剂2)是B12合成酶的竞争性抑制剂4)使B12合成酶的反竞争性抑制剂30.下列有关温度对酶反应速度影响的叙述哪一项是正确的?1)酶反应速度随着温度的升高而加快2)酶反应速度随着温度的升高而减慢，因酶变性失活3)每种酶都有其最适温度4)最适温度是酶的特征常数31.下列有关pH对酶反应速度影响的叙述哪一项是不正确的?1)pH不是酶的特征常数2)在最适pH条件下酶表现出最大活性3)在极端pH条件下酶易变性失活4)酶反应速度对pH变化的曲线都是钟罩型的32.下列关于酶的激活剂的叙述哪一个是正确的?1)激活剂对酶的作用无选择性3)激活剂一般都是小分子的有机化合物2)激活剂一般都是无机离子4)激活剂是能提高酶活性的物质33.下列哪个是Km的单位?1)单位/m1 2)nmol/s 3)mmol/min 4)mol/L34.下列关于同功酶的叙述哪一项是错误的?1)同功酶具有不同的理化性质2)同功酶一般为寡聚酶，都具有特定的四级结构3)同功酶能催化相同的化学反应，因此具有相同的分子结构4)同功酶能催化相同的化学反应，但它们的分子结构、理化性质均不相同35；下列关于酶的国际单位的论述哪一个是正确的?1)1 I.U.指在最适条件下，每分钟催化lmol底物转化所需的酶量2)1 I.U.指在最适条件下，每分钟催化lmol产物生成所需的酶量3) 1I.U.指在最适条件下，每分钟催化lμmol底物转化所需的酶量4) 1I.U.指在最适条件下，每秒钟催化1μmol底物转化所需的酶量（四）判断题1.测定酶活力时，底物浓度不必大于酶浓度。
第三章-酶化学
第一节 酶的概述
▪ 酶的发现和提出：1897年，Buchner兄弟用不含细胞的酵母 汁成功实现了发酵。提出了发酵与活细胞无关，而与细胞液 中的酶有关。
▪ 1903年，Henri提出了酶与底物作用的中间复合物学说。 ▪ 1913年，Michaelis和Menten提出了酶促动力学原理—米氏
学说。 ▪ 1925年，Briggs和Handane对米氏方程做了修正，提出了稳
态学说。
▪ 1926年，Sumner从刀豆种子中分离、纯化得到了脲酶结晶，首 次证明酶是具有催化活性的蛋白质。
• 1930年 Northrop 分离得到胃蛋白酶、胰蛋白酶和胰凝乳蛋白 酶结晶并证实其均为蛋白质，酶的蛋白质本质确立。
1969年，Merrifield等人工合成了具有酶活性的胰RNase。 1982年，Cech和Altman对四膜虫的研究中发现RNA具有催化作用，
• 酶中参与共价催化的基团主要包括以下亲核基团： His 的咪唑基，Cys 的巯基，Asp 的羧基，Ser 的羟 基等；亲电子基团：H+ 、Mg2+、 Mn2+ 、Fe3+
• 某些辅酶，如焦磷酸硫胺素和磷酸吡哆醛等也可以参 与共价催化作用。
（三）靠近和定向效应
靠近效应：在酶促反应中，由于酶和底物分子之间的亲和性，底物 分子有向酶的活性中心靠近的趋势，最终结合到酶的活性中心，使 底物在酶活性中心的有效浓度大大增加，从而使反应速率大大增加 的效应叫做邻近效应。
多酶体系-multienzyme system：由几种酶靠非共价键彼此嵌合而成。 主要指结构化的多酶复合体如丙酮酸脱氢酶系、脂肪酸合成酶复合 体等。
第二节
与分类
第三节 酶的作用机理
一、酶的活性部位（活性中心） ◆ 酶的活性中心：在酶分子三级结构的构象中，由
第三章 酶
第三章酶一名词解释米氏常数（K m值）/ 单体酶（monomeric enzyme）/ 寡聚酶（oligomeric enzyme）/ 多酶体系（multienzyme system）/ 激活剂（activator）/ 抑制剂（inhibitor inhibiton）/ 变构酶（allosteric enzyme）/ 同工酶（isozyme）/ 酶的比活力（enzymatic compare energy）/ 活性中心（active center）①米氏常数（Km值）：酶促反应速度达到最大反应速度一半时的底物浓度。
②单体酶：仅有一个活性中心，由一条或多条共价相连的肽链组成的酶分子。
③寡聚酶：由两个或多个相同或不同亚基组成的酶。
单独的亚基一般无活性。
④多酶体系：多种酶靠非共价键相互嵌合催化连续反应的体系。
⑤激活剂：凡是能提高酶活性、加速酶促反应进行的物质。
⑥抑制剂：能使酶的活性下降而不引起酶蛋白变性的物质。
⑦变构酶：生物体内的一些代谢物可以与酶分子的调节部位进行非共价可逆性结合，改变酶分子构像，进而改变酶的活性。
酶的这种调节作用称为变构调节(allosteric regulation)。
受变构调节的酶称为变构酶。
⑧同工酶：能催化相同的化学反应，但在蛋白质分子的结构、理化性质和生物学性质方面都存在明显差异的一组酶。
⑨酶的比活力：比活力是指每毫克蛋白所具有的酶活力。
单位：U/mg蛋白质⑩活性中心：酶分子中能直接与底物分子结合，并催化底物化学反应的部位。
二英文缩写符号及功能NAD+ / FAD / FH4 / NADP+ / FMN / CoA / ACP / TPP / PLP①NAD+:烟酰胺腺嘌呤二核苷酸，在氧化还原反应中传递氢原子。
②FAD：黄素腺嘌呤二核苷酸，作为多种氧化还原酶的辅基，起传递氢原子作用。
③FH4：四氢叶酸，是体内一碳单位转移酶系的辅酶。
④NADP+：烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸，在氧化还原反应中传递氢原子。
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）
第3章 酶
d[ES]/dt=k1[E][S]-k-1[ES]-k2[ES]
稳态平衡假说： E+S
k1 k-1
ES
k2
P+E
Michaelis和Menten假定ES形成和解离能够
快速达到平衡， ES的生成速度等于分解速度
稳态假说推导米式方程 ES生成速度：k1[E][S] ES分解速度：k-1[ES]+k2[ES] 以上两个速度相等: k1[E][S] = k-1[ES]+k2[ES] [Et] = [E]+ [ES] v = k2[ES] Vmax = k2 [Et]
5.异构酶（EC5.3.1.9）
催化同分异构体相互转化， A ← B 丙氨酸消旋酶
6.合成酶（连接酶）
催化一切必须与ATP分解相偶联、并由两种物质合 成一种物质的反应。
A + B +ATP → AB + ADP + Pi L－酪氨酸：tRNA连接酶（酪氨酰tRNA合成酶） T4DNA连接酶
3.3. 酶反应动力学
透析等简单方法与酶蛋白分离的小分子。
辅基(prosthetic group)：以共价键与酶蛋白结合 牢固，不能用透析除去，需要经过一定的化学处 理才能分开的小分子
酶蛋白决定酶专一性，辅助因子决定酶促反应的
类型和反应的性质
生物体内酶种类很多，辅助因子种类很少，一种
辅助因子可与多种酶蛋白结合，如： NAD+ 构成
v=（d[P]/dt)t=0=k2[ES]=k2[Et][S]/(Km+[S])
一个反应的最大速率Vmax出现在高浓度底物、当酶 被饱和时，即当酶完全形成ES时 Vmax= k2[Et],
V max [ S ] 得米-曼氏方程， v Km [ S ]
第三章 酶(Chem)
Buchner的贡献
Pasteur认识到成醇发酵是由酶类催化的， 但却错误地认为这些酶类与酵母细胞的 完整结构和生命活动是密不可分的。
1897年Buchner成功地用不含细胞的酵母汁 完成了发酵，这是酶学发展历史上划时 代的大事件。
The Nobel Prize in Chemistry 1907
第二节酶的命名和分类
一.酶的命名法 （一）习惯命名法（1961年前使用）：
– 原则 • 依据其底物命名 • 依据其催化的反应性质命名 • 底物+反应 • 有时还加上酶的来源或酶的其他特点。
– 特点：简单、应用历史悠久 – 缺点：缺乏系统性，一酶数名或一名数酶
• 国际系统命名法
– 原则
• 每一种酶有一个系统名称和习惯名称；
丙酮酸 + CO2 草酰乙酸
第三节酶作用的专一性
• 结构专一性 • 立体异构专一性 • 关于酶作用专一性的假说
一.结构专一性
结构专一性所讨论的是酶作用所要求的的化学键 及其键的两端的基团的性质。
1.绝对专一性
只作用于一个底物而不作用于任何其它物质。如脲酶
2.相对专一性
可作用于一类底物，按其专一性的程度又可分为：
米氏方程
Michaelis和Menten总结了前人的工作，于 1913年提出了酶促动力学原理—米氏方 程，促进了对酶反应机理的研究。
酶的蛋白质本质的证明
1926年Sumner从刀豆中首次得到了纯化的 结晶酶—脲酶，并证明了它的蛋白质本 质。
1930年—1936年Northrop和Kunitz对胃蛋白 酶、胰蛋白酶和糜蛋白酶的结晶研究。
• 辅基：以共价键与脱辅酶牢固结合，不 易用透析法出去；
• 金属离子：主要的催化中心；一种桥梁 基，通过形成一种配位复合物，将底物 与酶结合在一起；作为一种使酶蛋白的 构象稳定于催化活性形式的物质
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第三章酶
一、填空题
1、根据酶对底物选择的严格程度不同，可将酶的专一性分为、、和三大类。
2、影响酶促反应速度的因素有、、、、
和。
3、米氏常数（Km）为反应速度达到一半时的，其单位为。
4、某些调节酶（寡聚酶）ひ对[S]作图时形成型曲线，这是底物与酶分子上专一性结合部位结合后产生的一种效应而引起的。
5、维生素B5构成的两种辅酶为和，这两种辅酶的作用是。
6、酶的动力学曲线为型；但变构酶的动力学曲线呈型。
7、酶的调节分为与调节。
8、缺乏维生素A和维生素D引起的疾病分别是、。
9、硫胺素在体内形成的辅酶和功能分别是_____________和____________ 。
缺乏维生素C 引起的疾病是_____________。
二、选择题
1、酶作为一种生物催化剂，能加快化学反应速度的原因是酶能够（）
A、升高反应的活化能
B、降低活化能
C、降低反应物的能量水平
D、降低反应的自由能
2、根据中间产物学说推导了能够表示整合酶促反应中底物浓度和反应速度关系公式的两位科学家是（）
A、Michaelis和Menten
B、Meselson和Stahl
C、Hatch和Slack
D、Miescher和Hoppe
3、酶活性中心是（）
A、在一级结构水平上形成
B、在二级结构水平上形成
C、在三级结构水平上形成
D、在核酸指导下形成
4、酶促反应中决定酶专一性的部分是（）
A、酶蛋白
B、底物
C、辅酶或辅基
D、催化基团
5、某酶今有4种底物(S)，其Km值如下，该酶的最适底物为（）
A、S1：Km＝5×10-5M
B、S2：Km＝1×10-5M
C、S3：Km＝10×10-5M
D、S4：Km＝0.1×10-5M
6、酶的非竞争性抑制剂对酶促反应的影响是（）
A、Vmax不变，Km增大
B、Vmax不变，Km减小
C、Vmax增大，Km不变
D、Vmax减小，Km不变
7、有机磷农药是酶的（）
A、不可逆抑制剂
B、可逆抑制剂
C、竞争性抑制剂
D、非竞争性抑制剂
8、酶反应速度对底物浓度作图，当底物浓度达到一定程度时，得到的是零级反应，对此最恰当的解释是：（）
A、形变底物与酶产生不可逆结合
B、酶与未形变底物形成复合物
C、酶的活性部位为底物所饱和
D、过多底物与酶发生不利于催化反应的结合
9、酶比活力的正确表示方法为（）
A、单位/mg蛋白
B、mg蛋白
C、底物消耗量
D、产物生成量
10、根据米氏方程，有关[s]与Km之间关系的说法不正确的是（）
A、当[s]< < Km时，V与[s]成正比；
B、当[s]＝Km时，V＝1/2Vmax
C、当[s] > >Km时，反应速度与底物浓度无关。
D、当[s]=2/3Km时，V=25％Vmax
11、酶促反应速度为其最大反应速度的80％时，Km等于（）
A、[S]
B、1/2[S]
C、1/4[S]
D、0.4[S]
12、酶的竞争性抑制剂可以使：（）
A、Vmax减少，Km减小
B、Vmax不变，Km增加
C、Vmax不变，Km减小
D、Vmax减小，Km增加
13、目前公认的酶与底物结合的学说是（）
A、活性中心说
B、诱导契合学说
C、锁匙学说
D、中间产物学说
14、丙二酸对琥珀酸脱氢酶的抑制作用，按抑制类型应属于（）
A、反馈抑制
B、非竞争性抑制
C、竞争性抑制
D、底物抑制
15、重金属盐类是酶的（）
A、不可逆抑制剂
B、可逆抑制剂
C、竞争性抑制剂
D、非竞争性抑制剂
16、VB1参与形成的辅酶是：（）
A、TPP
B、NAD+
C、FAD
D、CoA
三、是非题
1、重金属离子可构成全酶中的辅助因子。
（）
2、构成酶活性中心的基团在酶的一级结构中所处的位置可能相距较远。
（）
3、辅酶与酶蛋白的结合不紧密，可以用透析的方法除去。
（）
4、一个酶作用于多种底物时，其最适底物的Km值应该是最小。
（）
5、一般来说酶是具有催化作用的蛋白质，相应地蛋白质都是酶。
（）
6、酶反应的专一性和高效性取决于酶蛋白本身。
（）
7、竞争性抑制剂在结构上与酶的底物相类似。
（）
8、辅酶与酶的结合比辅基与酶的结合更为紧密。
（）
9、抑制剂不与底物竞争酶结合部位，则不会表现为竞争性抑制。
（）
10、同工酶是结构和功能相同，理化性质不同的一类酶。
（）
四、名词解释
1、酶的活性中心
2、不可逆抑制作用
3、可逆抑制作用
4、变构酶
5、酶变构调节
6、酶的比活力
7、同工酶8、Km 9、竟争性抑制作用
10、非竟争性抑制作用11、酶原的激活12、共价修饰调节
五、问答题：
1、影响酶促反应的因素有哪些？用曲线表示并说明它们各有什么影响？
2、什么是米氏方程，米氏常数Km的意义是什么？试求酶促反应速度达到最大反应速度的99％时，所需求的底物浓度（用Km表示）
3、试比较酶的竞争性抑制作用与非竞争性抑制作用的异同。