酶的活性中心与必需基团
酶的活性中心
酶的作用机理酶的活性中心酶的活性中心是指结合底物和将底物转化为产物的区域，通常是相隔很远的氨基酸残基通过肽链盘绕、折叠，在空间构象上相互靠近，形成的三维实体对于需要辅酶的酶来说，辅酶分子或辅酶分子的某一部分结构也是功能部位的组成部分Asp His Ser 胰凝乳蛋白酶的活性中心活性中心重要基团: His 57, Asp 102, Ser 1954➢活性中心内的必需基团结合基团(binding group)与底物相结合催化基团(catalytic group)催化底物转变成产物位于活性中心以外，维持酶活性中心应有的空间构象和（或）作为调节剂的结合部位所必需。
➢活性中心外的必需基团酶的活性中心是酶分子中执行其催化功能的部位酶活性中心的结构特点➢活性中心只占酶分子总体积的很小一部分，往往只占1%-2%➢酶的活性部位是一个三维实体，具有三维空间结构➢活性中心的空间构象在与底物接触时表现出一定的柔性和运动性➢酶的活性部位并不是和底物的形状正好互补的，而是在酶和底物的结合过程中，底物分子或酶分子构象发生了一定的变化后才互补的➢酶活性部位位于酶分子表面的一个裂隙(crevice）内，相当疏水的环境，从而有利于同底物的结合➢底物靠许多弱的键力与酶结合溶菌酶的活性中心⚫35位谷氨酸残基和52位天冬氨酸残基是催化基团⚫62/63位色氨酸残基、101位天冬氨酸残基和108位色氨酸残基是结合基团⚫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酶的专一性研究酶分子侧链基团的化学修饰法X-射线晶体衍射法定点诱变法主要方法判断和确定酶活性中心的主要方法应用举例根据脂肪酶结合域的拓扑结构分类,可分为烟囱型脂肪酶，隧道型脂肪酶和裂痕型脂肪酶脂肪酶◆在酶结构表面形成一个裂痕型的区域◆长度为15-20 Å ×宽度为3-5 Å◆主要识别不同碳链长度的底物，选择性的进入活性中心⚫Leu259位于裂痕区域上方，主要识别长链底物（C>12）和影响产物释放，若突变成苯丙氨酸，氨基酸的疏水性降低，促进产物的释放⚫Leu206和Pro207 位于裂痕区域底部，主要识别中短链底物（C4~C8）进入活性中心，突变为苯丙氨酸，疏水通道增强，底物亲和性增强，提高催化活性，改变底物专一性表面静电势在蛋白质的结构和功能中起到重要作用，当表面电势电负性增强，有利于促进产物的释放⚫Leu259表面电势不带电，若将其突变为Phe,电负性增强促进产物释放⚫Pro207突变为苯丙氨酸后，将与Tyr213形成π-π键作用，稳定盖子结构打开和提高底物进入活性中心效率有缘学习更多＋谓ｙｇｄ３０７６或关注桃报：奉献教育（店铺）谢谢聆听。
酶学与酶工程重点总结
酶学与酶⼯程重点总结第⼆章酶学基础⼀、酶的活性中⼼(active center，active site)（⼀）活性中⼼和必需基团1、与酶活性显⽰有关的，具有结合和催化底物形成产物的空间区域，叫酶的活性中⼼，⼜叫活性部位。
2、活性中⼼可分为结合部位和催化部位。
3、结合部位决定酶的专⼀性，催化部位决定酶所催化反应的性质。
4、酶结构概述（1）活性中⼼是⼀个三维实体。
（2）是有⼀些⼀级结构上可能相距较远的氨基酸侧链基团组成，有的还包含辅酶或辅基的某⼀部分基团。
（3）在酶分⼦表⾯呈裂缝状。
（4）酶活性中⼼的催化位点和结合位点可以不⽌⼀个。
（5）酶活性中⼼的基团都是必需基团，但必需基团还包括活性中⼼以外的基团。
5、酶分⼦中的氨基酸残基或其侧链基团可以分为四类1．接触残基2．辅助残基3．结构残基4．⾮贡献残基（⼆）酶活性中⼼中的化学基团的鉴别1．⾮特异性共价修饰：某些化学试剂能使蛋⽩质中氨基酸残基的侧链基团反应引起共价结合、氧化或还原修饰反应，使基团结构和性质发⽣变化。
如果某基团修饰后不引起酶活⼒的变化，就可初步认为此基团可能是⾮必需基团；反之，如修饰后引起酶活⼒的降低或丧失，则此基团可能是酶的必需基团。
2．亲和标记共价修饰剂是底物的类似物，可专⼀性地引⼊酶的活性中⼼，并具有活泼的化学基团(如卤素)，可与活性中⼼的基团形成稳定的共价键。
因其作⽤机制是利⽤酶对底物类似物的亲和性⽽将酶共价标记的，故称为亲和标记。
3．差别标记在过量底物或可逆抑制剂遮蔽活性中⼼的情况下，加⼊共价修饰剂，使后者只修饰活性中⼼以外的有关基团；然后去除底物或可逆抑制剂，暴露活性中⼼，再⽤同位素标记的向⼀修饰剂作⽤于活性中⼼的同类基团；将酶⽔解后分离带有同位素的氯基酸，即可确定该氨基酸参与活性中⼼。
4．蛋⽩质⼯程这是研究酶必需基闭和活性中⼼的最先进⽅法，即将酶蛋⽩相应的互补DNA(cDNA)定点突变，此突变的cDNA表达出只有⼀个或⼏个氨基酸被置换的酶蛋⽩，再测定其活性，可以知道被置换的氨基酸是否为活⼒所必需。
酶的活性中心
307
Arg127, Glu270,Tyr248,Zn2+
2. 酶的活性部位是一个三维实体，具有三维空间结构。 活性中心的空间构象不是刚性的，在与底物接触时表现 出一定的柔性和运动性。（研究酶变性的工作）
3. 酶的活性部位并不是和底物的形状正好互补的，而是 在酶和底物的结合过程中，底物分子或酶分子、有时是 两者的构象同时发生了一定的变化后才互补的，此时催 化基团的位置正好处在所催化底物键的断裂和即将生成 键的适当位置，这个动态辨认过程称为诱导契合 （induced-fit）.
亲核反应 ：由亲核试剂进攻而发生的反应为亲核反应。
（三） 酸－碱催化(acid base catalysis)
➢ 酸-碱催化可分为狭义的酸-碱催化和广义的酸 -碱催化。酶参与的酸-碱催化反应一般都是广 义的酸－碱催化方式。
广义酸－碱催化是指通过质子酸提供部分质 子,或是通过质子碱接受部分质子的作用，达 到降低反应活化能的过程。
（一）邻近定向效应
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的效应叫做邻近效应。 有利于提高反应速度；
定向效应：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。
结合基团
底物 催化基团 活性中心
➢构成酶活性中心的常见基团：
O
主要包括：
H2N CH C OH
OH
CH2
亲核性基团：丝氨酸的羟
OH
基，半胱氨酸的巯基和组
O
氨酸的咪唑基。
H2N CH C OH
酶的活性部位
OH
酶必需基团指酶活性
CH2
中心实现催化作用的
OH O
必需的些氨基酸基团。 H2N CH C OH
SH
主要包括：
CH2
亲核性基团：丝氨酸
O SH
的羟基，半胱氨酸的 H2N CH C OH
N
巯基和组氨酸的咪唑
CH2
N
基。
H
N
NH
O
H2N CH C OH O
CH2 H2N CH C OH
COOH
2．催化部位 catalytic site
酶分子中促使底物发生化学 变化的部位称为催化部位。
通常将酶的结合部位和催化 部位总称为酶的活性部位或 活性中心。
结合部位决定酶的专一性， 催化部位决定酶所催化反应
的性质。
补：酶活性中心的必需基团
顺便复习一些重要AA的R基 O
H2N CH C OH
形变的机制：与酶结合，底物分子内敏感键中电子云 密度增高或降低，使敏感键更敏感，从而底物分子形 变。
3、 酸碱催化
指通过瞬时的向反应物提供质子或从反应物接 受质子以稳定过渡态，加速反应的催化机制。
酸-碱催化可分为狭义的酸-碱催化和广义的酸 -碱催化。酶参与的酸-碱催化反应一般都是广 义的酸－碱催化方式。
O CH3 C O
..
N
NH
O CO
..
N
NO2
CH3
O C
N+
NH
+
O-
O
NO2
+
N
+
O-
NO2
NO2
NH
NH
2、底物形变和诱导契合
该学说认为酶表面并没有一种与底物互补的固定形状， 而只是由于底物的诱导才形成了互补形状，同时底物 了发生形变，接近其过渡态，降低了反应活化能，使 反应易于发生.
3生物化学习题(答案)
3酶化学一、名词解释辅酶：与酶蛋白结合比较松弛的小分子有机物质，通过透析方法可以除去。
辅基：是以共价键和酶蛋白结合，不能通过透析除去，需要经过一定的化学处理才能与蛋白分开。
酶的活性中心：（或称活性部位）是指酶分子中直接和底物结合，并和酶催化作用直接有关的部位。
酶的必需基团：参与构成酶的活性中心和维持酶的特定构象所必需的基团。
同工酶：指催化相同的化学反应，但其蛋白质分子结构、理化性质和免疫性能等方面都存在明显差异的一组酶。
核酶：是对RNA 有催化活性的RNA 。
变构酶：一种调节酶，经与一种或几种代谢物结合后，能改变其催化活性。
二、填空1、全酶由酶蛋白和辅因子组成，在催化反应时，二者所起的作用不同，其中酶蛋白决定酶的专一性和高效率，辅因子起传递电子、原子或化学基团的作用。
2、辅因子包括辅酶，辅基和金属离子等。
其中辅基与酶蛋白结合紧密，需要化学方法处理除去，辅酶与酶蛋白结合疏松，可用透析法除去。
3、T.R.Cech 和S.Altman 因各自发现了核酶（具有催化能力的RNA ）而共同获得1989年的诺贝尔奖(化学奖)。
4、根据酶的专一性程度不同，酶的专一性可以分为结构专一性和立体异构专一性。
5、酶的活性中心包括结合部位和催化部位两个功能部位，其中结合部位直接与底物结合，决定酶的专一性，催化部位是发生化学变化的部位，决定催化反应的性质。
6、酶反应的温度系数Q 10一般为1～2。
7、酶促动力学的双倒数作图(Lineweaver-Burk 作图法)，得到的直线在横轴上的截距为（km 1 ），纵轴上的截距为（max1v ）。
8、判断一个纯化酶的方法优劣的主要依据是酶的比活力和总活力。
（回收率和纯化倍数）9、竞争性抑制剂不改变酶反应的Vm ，非竞争性抑制剂不改变酶反应的Km 值。
10、使酶具有高催化效应的因素是邻近效应和定位效应、张力和变形、酸碱催化、共价催化和酶活性中心是低介电区域。
11、如果一个酶对A 、B 、C 三种底物的米氏常数分别为K m a 、K m b 、K m c ，且K m a ＞K m b ＞K m c ，则此酶的最适底物是C ，与酶亲和力最小的底物是A 。
底物与酶结合
（一）、酶的活性中心和必需基团
❖ 酶分子上具有一定空间构象的部位，该部位化 学基团集中，直接参与将底物转变为产物的反 应过程，即与催化作用直接相关的部位，称为 酶的活性中心(active center)。
（1）酶活性中心的组成：
由一些氨基酸残基的侧链基团组成。
用化学修饰法对多种酶的活性中心进行研究发现，活性 中心处频率最高的氨基酸残基侧链基团主要有: Glu和Asp的-COOH，Lys的ε-NH2，His的咪唑基，
❖ 定向排列(orientation arrange )： 酶活性中心的立体构型和相关基团的诱导、定向 作用，使诸底物参与反应的基团形成正确的几 何定向关系，相互接近，产生有效碰撞。
靠近
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”，促使酶－底物中间产物进 入过渡态。
?
酶原(zymogen) 无活性状态的酶的前体。
酶原的激活
酶原向活性的酶转化的过程。
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
分子构象发生改变 形成或暴露出酶的活性中心
胃蛋白酶原
胃蛋白酶原
胃蛋白酶
某些酶原的激活过程
酶原的激活
——酶活性的调节方式之一：酶结构的调节
➢ 酶原激活的生理意义
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
（二）、酶的活性中心与酶作用的专一性
1、酶的活性中心的一级结构研究
用同位素标记法：标记酶的活性中心，然后将酶 水解并分离，对带标记片段进行一级结构测定。
分析结论：功能类似的酶在一级结构上有惊人的 相似性。
第六章 酶的作用机制和酶的调节 - 复制
5.酶除了具有进行催化反应必须的基团外， 还具有其他的特性
活性中心的实质
必需基团：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。 非必需基团：活 性中心以外的部 分对酶催化次要 但对活性中心形 成提供结构基础。
胰凝乳蛋白酶的活性中心
必须基团：酶表现催化活性不可缺少的基团
概念：指能催化相同的化学反应，但其结 构和理化性质及反应机理都有所不同的 一组酶。 应用： 在细胞分化及形态遗传的分子学基础研 究中很重要； 在代谢调控中起重要作用； 作为疾病诊断的指标。如乳酸脱氢酶 （LDH）
（四）酶原的激活：
1、概念： 酶原（proenzyme)： 没有催化活性的酶的前体(precursor)。 酶原激活（活化）： 从不具活性的酶原转变为有活性的酶的过 程。 其实质是一个或一些专一的肽被裂解， 使酶活性中心形成或暴露的过程。如：
结合部位：结合部位决定酶的专一性
结合部位
催化部位(Catalytic site)
催化 部位 决定 酶的 高效 性
三、影响酶催化效率的有关因素：
（一）底物与酶的邻近和定向效应：
S分子向E活性中心靠近，且趋向E催化部位， 使活性中心这一局部区域[S]增加，并使S分子 发生扭曲，易于断裂，降低反应所需活化能。 从而加快反应速度。
第六章 酶的作用机制和酶的调节
新疆农业大学农学院生物化学教研室 王希东 TEL：8763713 E-mail：wxdxnd@ wxd4085_cn@
本章主要内容
1. 酶的活性中心（活性部位） 2. 酶催化反应的独特性质 3. 影响酶催化效率的有关因素 4. 酶活性的调节
（一）别构酶 (allosteric enzymes)：
酶工程第章酶的结构和功能
羧肽酶A活性中心的结构
羧肽酶A催化多肽链上羧基端氨基酸的水解。 当末端氨基酸是含有较大疏水基团的氨基酸时 （苯丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸），反 应速度很快。但是当有这些较大疏水基团的氨基 酸残基进入亚位点3～6时，就会减低酶对这些底 物的亲和力。说明羧肽酶A对底物的识别和结合 有多个位点。同时，苯丙氨酸是羧肽酶A的竞争 性抑制实验证实，还有一个组氨酸残基的 咪唑基位于木瓜蛋白酶活性中心的催化部位（木瓜 蛋 白 酶 共 有 212 个 氨 基 酸 ， 有 His81 和 His159 两 个 His）。Husain和Lowe用1,3-二溴丙酮修饰木瓜蛋白 酶，在pH5.6，1克当量的试剂完全抑制了木瓜蛋白 酶的活性。对修饰后的酶进行氨基酸分析，发现少 一个组氨酸。在用1,3-二溴丙酮（2-14C）的修饰实验 中，发现修饰剂连接了Cys-25和His-159两个残基， 因此知道了这两个基团之间的距离在 5 以内。这个 结论通过x-光衍射分析法又进一步得到了肯定。
差示标记法
胰蛋白酶的差示标记
胰蛋白酶催化碱性氨基酸的羧基形成的肽键水 解。人们认为在胰蛋白酶的活性中心必有酸性基团 存在。ψ胰蛋白酶（Lys6-Ile7之间断裂成为β胰蛋 白 酶 ； Lys6-Ile7 和 Lys131-Ser132 两 处 断 裂 成 为 α 胰 蛋 白 酶 ； Lys6-Ile7 、 Lys131-Ser132 和 Lys176Asp177三处断裂成为ψ胰蛋白酶）失去了水解碱 性氨基酸的羧基形成的肽键的能力，而保留了一般 的酯酶活性，估计Asp177的β－COOH可能与结 合底物有关（与底物中的碱性氨基酸结合）。
一、酶的活性中心
1．酶的活性中心和必需基团的概念 在酶蛋白中，只有少数特异的氨基酸残基与催 化活性直接相关。这些特异的氨基酸残基可以在肽 链的一级结构上相距较远，但通过肽链的折叠、盘 旋，使它们在空间上接近，形成活性中心（或称活 性部位）。组成活性中心的氨基酸残基有些执行结 合底物的任务，有些执行催化反应的任务。我们把 组成活性中心的氨基酸残基的侧链基团及一些维持 整个酶分子构象所必需的侧链基团称为必需基团。
生物化学名词解释
生物化学名词解释1.酶的活性中心：酶分子中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，能和底物特异性结合并将底物转化为产物。
2.同工酶：是指催化相同化学反应，但酶蛋白的分子结构，理化性质和免疫学性质不同的一组酶。
3.竞争性抑制：抑制剂的分子结构与酶的底物相似，抑制剂能和底物竞争结合酶的活性中心，从而使酶的活性下降或消失。
V max不变，K m增加。
4.非竞争性抑制：抑制剂的分子结构与底物不相似，它不与底物竞争结合酶的活性中心，而是与酶或中间产物中酶活性中心外的必须基团结合，不影响底物与酶的结合，酶和底物的结合也不影响酶与抑制剂的结合。
V max变小，K m不变。
5.反竞争性抑制：抑制剂仅与ES复合物结合生成ESI，但ESI不能释放出产物，从而使酶反应速率下降。
此时Km变小，Vmax也变小。
6.酶的变构调节：体内某些代谢物能与酶活性中心外的某个部位进行可逆性结合，从而引起酶分子构象发生改变，酶的催化活性也发生改变。
7.酶化学修饰调节：酶蛋白多肽链上的某些化学基团在其他酶的催化下发生可逆的共价结合，进而酶分子构象改变，酶的催化活性也发生改变。
8.酶原及酶原的激活：有的酶在细胞内合成时或刚从细胞内分泌出来时，是一种无催化活性的酶的前体，称之为酶原。
酶原在特定的条件下被相应的蛋白酶水解掉一个或几个肽段后，余下部分发生空间构象改变，进而形成或暴露酶的活性中心。
于是使无活性的酶转变为有活性的酶。
9.糖的有氧氧化：机体在有氧的条件下将葡萄糖彻底氧化分解产生CO2，H2O及大量ATP的过程。
整个反应主要在线粒体内进行。
10.糖酵解：在机体缺氧的条件下，葡萄糖经一系列酶促反应生成丙酮酸进而生成乳酸的过程，同时生成少量ATP。
整个反应过程在细胞液中进行。
11.三羧酸循环（TAC循环）：由草酰乙酸与乙酰CoA缩合成柠檬酸开始，在一系列酶的催化下，经四次脱氢，两次脱羧等反应过程，生成四分子还原当量及二分子CO2，氧化分解掉一分子乙酰CoA，最后生成草酰乙酸，它又可第二次与乙酰CoA缩合成柠檬酸，重复上述过程。
酶的作用机制和酶的活性部位调节
金属离子的作用： 作为亲电催化剂稳定反应时形成的负电荷，以利于底物进
入反应过渡态。
（二）酶具有高催化能力的原因
1. 邻近效应与定向效应 作用：使分子间的反应变成类似分子内的反应
邻近效应（proximity effect） ：中间复合物的形成使有效 浓度极大升高。
接触残基：R1、R2、R6、 R8、R9、R163
辅助残基：R3、R4、R5、 R164、R165
结构残基：R10、R162、 R169
非贡献残基：其它
2. 酶活性部位的一般特点
① 只 占 酶 整 体 的 相 当 小 的 一 部 分 （ 1%~2% ） 。
② 是一个三维实体。
③ 底物结合的专一性决定于活性部位中精确地 原子排列，即直接契合或诱导契合。
酶活性部位：结合部位+催化部位
结合基团(binding group)：参与和底物结合的必需基团； 决定酶的专一性。
催化基团(catalytic group)：催化使底物转变为产物的 化学反应的必需基团；决定酶的催化能力。
必需基团：
某些氨基酸残基的侧链、有时也 包括辅酶分子或它的基团。
酶蛋白
异促别构效应
（heterotropic allosteric effect）
必需残基 非必需残基
活性中心
结合残基 接触残基
催化残基
辅助残基
活性中心外 非贡献残基
结构残基
酶分子中的残基分为四类：
接触残基：负责底物的结合与催化 辅助残基：起协助作用； 结构残基：维持酶的构象； 非贡献残基：它的替换对活性无影响，但对酶的
免疫、运输、调控与寿命等有作用。பைடு நூலகம்前二者构成活性中心，前三者称为酶的必需基团。
生物化学试题及答案
酶一.名词解释1.Km: 是指酶反应速度为最大反应速度一半时的底物浓度，可以用mol/L表示。
2.同工酶: 是指催化的化学反应相同，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。
3.酶的活性中心: 酶分子中与酶的催化功能密切相关的基团称作酶的必需基团。
这些必需基团在一级结构上可能相距很远，但在空间结构上彼此靠近，组成具有特定空间结构的区域，能与底物特异的结合并将底物转化为产物。
这一区域被称为酶的活性中心。
4.竞争性抑制: 有些抑制剂与酶的底物结构相似，可与底物竞争酶的活性中心，从而阻碍酶和底物结形成中间产物。
二.问答题1.结合酶各部分有何作用与关系？答: 酶分子除含有氨基酸残基形成的多肽链外，还含有非蛋白部分。
这类结合蛋白质的酶称为结合酶。
其蛋白部分称为酶蛋白，决定酶催化的专一性；非蛋白部分称为辅助因子，决定反应的种类与性质，有的辅助因子是小分子有机化合物，有的是金属离子。
酶蛋白与辅助因子结合形成的复合物称为全酶，只由全酶才有催化作用。
2.酶促反应的特点？答: （1）酶的催化效率高;（2）对底物有高度特异性;（3）酶在体内处于不断的更新之中;（4）酶的催化作用受多种因素的调节;（5）酶是蛋白质,对热不稳定,对反应的条件要求严格。
3.酶的专一性有哪些类型？各类专一性有何特点？答:（1）绝对特异性: 有的酶只能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.这种特异性称为绝对特异性。
例如:脲酶只水解尿素。
（2）相对特异性: 有一些酶的特异性相对较差,这种酶作用于一类化合物或一种化学键,这种不太严格的选择性称为相对特异性。
例如:脂肪酶水解脂肪和简单的酯,蛋白酶水解各种蛋白质的肽键等。
（3）立体异构特异性：一种酶仅作用于立体异构体中的一种，而对另一种则无作用，这种选择性称为立体异构特异性。
例如乳酸脱氢酶只能催化L-乳酸脱氢生成丙酮酸,对D-乳酸则无作用。
4.酶原的激活的本质是什么？答: 实质是酶的活性中心的形成或暴露的过程（酶原主要通过切除部分肽段形成或暴露酶的活性中心）。
生物化学酶化学3
Mechanism and regulationEnzymeChemistry 3To teach is not to fill a vase but to light a fireSer195HHChymotrypsin 顺序式催化反应A1N CCN[HOOC ]HOC C NC C[NH 2]CO一、酶的活性部位（一）酶的活性部位酶的活性部位是指结合底物和将底物转化为产物的区域，通常是相隔很远的氨基酸残基形成的三维实体。
酶的结构必需基团其它部分活性部位活性部位以外的必需基团结合部位催化部位有七种a.a在酶活性中心出现的频率最高，它们是Ser、His、Cys、Tyr、Asp、Glu、Lys。
活性中心的a.a残基往往分散在相互较远的a.a顺序中，有的甚至分散在不同的肽链上，如α-胰凝乳蛋白酶活性中心的几个a.a残基，分别位于B、C两个肽链上，靠分子空间结构的形成，集中在酶分子特定区域，成为具有催化功能的活性中心。
一些酶活性中心的基团（二）判断和研究活性中心的主要方法（1）通过酶的专一性（2）酶的化学修饰法（3）亲合标记法（4）X射线晶体衍射法二、酶催化反应的独特性质（略）三、影响酶催化效率的有关因素（一）底物与酶的邻近效应（Proximity Effect ）与定向效应酶把底物分子（一种或两种）从溶液中富集出来，使它们固定在活性中心附近，反应基团相互邻近，同时使反应基团的分子轨道以正确方位相互交叠，反应易于发生。
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的效应。
1. 邻近效应HNNC －O || O－－NO 2HN NC －O －|| OHO －－NO 2＋＋H ＋11min 839-=k －－NO 2HNNO ||H 3C －C －O ＋O ||H 3C －C －O －HO －－NO 2＋＋H ＋112min 35--=M k 咪唑催化乙酸对硝基苯酯的（分子间）反应慢；变为分子内反应后要快24倍。
酶的活性中心与必需基团
体内的生物催化剂
酶
生物催化剂
6
核酶
6
本质为蛋白质 本质为核酸
一、酶的概述
（一）酶的概念
1. 定义 是由活细胞产生的具有催化功能的蛋白质。
2. 本质 蛋白质
3. 酶促反应
底物
酶
7
S
E
产物 P
7
一、酶的概述
酶与一般催化剂的共性： ➢ 在反应前后没有质和量的变化； ➢ 只能催化热力学允许的化学反应； ➢ 只改变反应速度，而不改变反应的平衡点。
27
27
* 举例：乳酸脱氢酶(LDH1～ LDH5)
HH HH
LDH1 (H4)
HH HM
HH MM
HM MM
LDH2 (H3M)
LDH3 (H2M2)
LDH4 (HM3)
乳酸脱氢酶的同工酶
28
MM MM
LDH5 (M4)
28
人体各组织器官中LDH同工酶分布
组织器官
心肌 肾 肝
骨骼肌 红细胞 血清
1. 酶的概念和化学组成； 2. 酶的活性中心和必需基团； 3. 酶原和酶原的激活； 4. 同工酶
4
4
案例导入：
王某，女，4岁半，因消化不良就诊，医生给予多酶片治 疗。多酶片是胃蛋白酶和胰酶制成的复方制剂，在酸性条 件下可被破坏，医生嘱其家长不可研碎服用。
问题：1、酶的本质是什么？ 2、多酶片不可研碎服5 用说的是酶促反应特点中的 哪个特点？
三、酶的结构与功能
（四）酶的催化活性 1．活化分子与活化能 反应物分子从常态转变为容易发生化学反应的活 化状态所需要的能量称为活化能
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活化分子与活化能
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三、酶的结构与功能
（二）酶原与酶原的激活
酶原：一些酶在细胞内合成和初分泌时，并无催 化活性。这种无活性的酶的前体称为酶原。
酶原的激活：在合适的条件下和特定的部位，无
活性的酶原转变成有活性的酶的过程称为酶原的
激活。
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24Leabharlann 24酶原激活的实质第二章 酶
目录
第一节 概述 第二节 酶促反应影响因素在医学上的应用 第三节 酶与医学的关系
第一节 概述
本节重点
1. 酶的概念和化学组成； 2. 酶的活性中心和必需基团； 3. 酶原和酶原的激活； 4. 同工酶
4
4
案例导入：
王某，女，4岁半，因消化不良就诊，医生给予多酶片治 疗。多酶片是胃蛋白酶和胰酶制成的复方制剂，在酸性条 件下可被破坏，医生嘱其家长不可研碎服用。
全酶 = 酶蛋白 + 辅助因子
有活性
无活性
17 无活性
辅酶 辅基
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Diagram
全酶
酶蛋白： ➢ 一种酶蛋白只能
与一种辅助因子 结合成一种有催 化能力的全酶 ➢ 酶蛋白决定反应 的特异性
辅助因子：
➢ 一种辅助因子可以
与多种酶蛋白结合
成不同催化功能的
全酶
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➢ 辅助因子决定反应
的类型与性质
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三、酶的结构与功能
LDH1 67 52 2 4 42 27
同工酶百分比（%）
LDH2 29
LDH3 4
LDH4 ＜1
28
16
4
4
11
27
7
21
27
36 29 15
5
38
22
9
LDH5 ＜1 ＜1 56 41
2 4
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生理及临床意义
同工酶谱的改变有助于对疾病的诊断。
30 心肌梗死和肝病病人血清LDH同工酶谱的变化
30
27
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* 举例：乳酸脱氢酶(LDH1～ LDH5)
HH HH
LDH1 (H4)
HH HM
HH MM
HM MM
LDH2 (H3M)
LDH3 (H2M2)
LDH4 (HM3)
乳酸脱氢酶的同工酶
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MM MM
LDH5 (M4)
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人体各组织器官中LDH同工酶分布
组织器官
心肌 肾 肝
骨骼肌 红细胞 血清
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高度的不稳定性
➢ 酶的化学本质是蛋白质，一切能够使蛋白质变 性失活的因素都可以使酶变性失活，如强酸、强 碱、高温、高压等。
➢ 因而酶活性具有高度不稳定性
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可调节性
➢ 对酶生成与降解量的调节 ➢ 酶催化效力的调节 ➢ 通过改变底物浓度对酶进行调节等
14
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一、酶的概述
（三）酶的分类与命名 1.酶的分类
问题：1、酶的本质是什么？ 2、多酶片不可研碎服5 用说的是酶促反应特点中的 哪个特点？
5
体内的生物催化剂
酶
生物催化剂
6
核酶
6
本质为蛋白质 本质为核酸
一、酶的概述
（一）酶的概念
1. 定义 是由活细胞产生的具有催化功能的蛋白质。
2. 本质 蛋白质
3. 酶促反应
底物
酶
7
S
E
产物 P
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一、酶的概述
酶与一般催化剂的共性： ➢ 在反应前后没有质和量的变化； ➢ 只能催化热力学允许的化学反应； ➢ 只改变反应速度，而不改变反应的平衡点。
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8
8
一、酶的概述
（二）酶促反应的特点
1. 高度的催化效率
2. 高度特异性
3. 高度的不稳定性
4. 可调节性
9
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高度的催化效率
➢ 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。
➢ 蔗糖酶催化蔗糖水解的速率是H+催化作用的 2.5×1012倍；脲酶催化尿素水解的速率是H+催 化作用的7×1012倍。
（一）酶的活性中心与必需基团
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三、酶的结构与功能
（一）酶的活性中心与必需基团
必需基团：酶分子中，与酶活性相关的化学基团称 为酶的必需基团。
必需基团
活性中心内必需基团 活性中心外必20需基团
结合基团 催化基团
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三、酶的结构与功能
（一）酶的活性中心与必需基团
活性中心：必需基团在酶的空间结构上彼此靠
酶原
水解短肽
分子构 象改变
活性中心 形成或暴露
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酶原激活
酶原激活的生理意义：
1
避免细胞产 生的蛋白酶 对细胞进行 自身消化。
2
使酶原到达 特定的部位 或适合的环 境后才发挥 催化作用。
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3
酶原可以视 为酶的储存 形式。
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三、酶的结构与功能
（三）同工酶 定义：催化相同的化学反应，但酶蛋白的分子结 构、理化性质和免疫学性质各不相同的一组酶。
三、酶的结构与功能
（四）酶的催化活性 1．活化分子与活化能 反应物分子从常态转变为容易发生化学反应的活 化状态所需要的能量称为活化能
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活化分子与活化能
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三、酶的结构与功能
（四）酶的催化活性 2．酶催化作用机制
诱导契合学说
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三、酶的结构与功能
（四）酶的催化活性
2．酶催化作用机制 ➢ 邻近效应及定向排列 ➢ 表面效应 ➢ 多元催化
氧化还原酶类、转移酶类 、水解酶类 、裂解酶类 、 异构酶类、合成酶类
2.酶的命名
习惯命名法——推荐名称 15 系统命名法——系统名称
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二、酶的化学组成
（一）单纯酶 1.定义 完全由氨基酸构成的酶
2.种类 脲酶、蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶、核糖
核酸酶等
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二、酶的化学组成
（二）结合酶
1.定义
结合酶指由蛋白质部分和非蛋白质部 分构成的酶。
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高度特异性
*酶的特异性：
一种酶仅作用于一种或一类化合物，或一定的 化学键，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或专一性。
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3种类型：
➢ 绝对特异性：只能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 。
➢ 相对特异性：作用于一类化合物或一种化学键。 ➢ 立体结构特异性：作用1于2 立体异构体中的一种。
近，形成具有一定空间构象的区域，能与底物特 异性地结合并将底物转化为产物，这一区域称为 酶的活性中心。
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案例导入：
李某，男，28岁，与同学聚餐后，感上腹部剧痛，向腰 背部放射，伴恶心、呕吐、发热、血压降低。实验室检查 血、尿淀粉酶升高。诊断为急性胰腺炎。胰腺炎主要是胰 腺组织受胰蛋白酶的自身消化作用。