生物化学---第四章 酶(上)

通式：AB+H2O→AH+BOH
起降解作用，多位于胞外或溶酶体中。有些蛋白酶 也称为激酶。可分为水解酯键、糖苷键、肽键、 碳氮键等11亚类。
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• 4、裂合酶类 • 催化从底物上非水解地移去一个小分子而
留下双键的反应或其逆反应。
通式： AB→A+B
• 包括醛缩酶、水化酶、脱羧酶等。共7个亚 类。
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• 5、异构酶类 • 催化同分异构体之间的相互转化。即底物分子内
基团或原子的重排过程。
通式：A→B 其中：A、B为同分异构体
• 包括消旋酶、异构酶、变位酶等。共6个亚类。
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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。能够催化C-C、 C-O、C-N 以及C-S 键的形成反应。这类反应必须 与ATP分解反应相互偶联。共5个亚类。
根据上述酶的系统分类方法，国际酶学委 员会还对每个酶做了统一编号，一个酶只有 一个编号，因此不会混淆。 酶的系统编号由“EC”加四个阿拉伯数字组成， 每个数字之间以“.”隔开。
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酶的表示方法
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酶的编码(国际系统分类)
每个酶都有一个有四个数字组成的编码
第四章 酶
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第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节
概述 酶的分类及命名 酶的结构与作用机制 酶代谢动力学 酶的调节 酶活力及酶工程
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大纲
• 了解：酶分子结构与功能的关系；双底物酶促反应 动力学特点；理解酶的作用机制；酶的制备、应用、 活力测定和酶工程。酶高效催化策略机制
(1) 一碳基转移酶：转移一碳单位，与核酸、蛋白质甲基化 有关
(2)磷酸基转移酶：常称为激酶，多以ATP为供体。少数蛋 白酶也称为激酶（如肠激酶）
(3)糖苷转移酶：与多糖代谢密切相关，如糖原磷酸化酶。
(4)氨基转移酶：转移氨基，如AST ALT
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3、水解酶类
催化底物的水解反应，如蛋白酶、核酸 酶及脂肪酶等。多是胞外酶.
• 掌握：酶的概念、作用特点、分类与命名掌握酶促 反应动力学的基本内容，米氏常数的意义；可逆性 抑制的类型及酶促反应动力学参数(主要是Vmax 及 Km)的变化情况。
• 重点、难点：酶促反应动力学的基本内容 、米氏常 数的意义及有关计算、可逆性抑制的类型及酶促反 应动力学参数的变化
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（二）酶的特性★（与普通催化剂相比）
1.催化效率高 2.专一性强 3.反应条件温和 4.稳定性差，易失活 5.受多种因素调节 6. 酶的催化活性与辅因子有关
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1.催化效率高
常用转换数（TN）或Kcat来表示催化效率：指在一定 条件下每秒钟每个酶分子转换底物的数量，或每秒钟每微 摩尔酶分子转换底物的微摩尔数
7. 进入80年代后，核酶（ribozyme）、抗体酶、模 拟酶等相继出现，酶的传统概念受到挑战。
1982年Cech等发现四膜虫26S rRNA前体具有 自我剪接功能，并于1986年证明其内含子L-19 IVS具有多种催化功能。
此后陆续发现多种具有催化功能的RNA，底物 也扩大到DNA、糖类、氨基酸酯。
(4)氧合酶（加氧酶）：催化氧原子掺入有机分子，又称羟化酶。按
掺入氧原子个数可分为单加氧酶和双加氧酶。
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2.移换酶(转移酶)类
催化功能基团的转移反应，即将一个底物分子的基 团或原子转移到另一个底物的分子上,也叫转移酶
通式：AR+B→BR+A
按转移基团性质，可分为8个亚类，较重要的有：
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三、酶的催化特点
（一）与普通催化剂的共同点： 1.只能催化热力学上允许进行的反应，对于可逆反
应，酶只能缩短反应达到平衡的时间，但不改变 平衡常数； 2.酶也是通过降低化学反应的活化能来加快反应速 度； 3.酶在反应中用量很少，反应前后数量、性质不变。
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Mg
O
PO O-
CH2 O A
H HH H OH OH
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电子传递中间体
• 许多氧化-还原酶中 都含有铜或铁离子， 它们作为酶的辅助 因子起着传递电子 的功能。
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2.专一性强：
(1)结构 专一
绝对专一
键专一性：指酶对所作用键的 选择
相对专一 性，如脂肪酶、二肽酶。
基团专一性（族专一性）：指酶对所 作用的键及键一侧的基团的选择性， 胰蛋白酶
(2)立体异构专一 ：包含旋光异构和几何异构专一性
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3.反应条件温和 常温、常压，酸碱适中条件下进行
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(二)国际系统命名法（ 1961以后）
以酶所催化的整体反应为基础，规定每种酶名 称就明确标明酶的底物及催化反应的性质。如果 是两种底物，都必须写，中间用“:”隔开，底物类 型亦得写清 谷丙转氨酶：L-丙氨酸：α-酮戊二酸氨基转移酶。
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（三）酶的系统编号（分类）★
金属离 金属离子作为辅助因子。 子 酶蛋白和辅助因子单独存在均无催化活 性，只有二者结合为全酶才有催化活性。
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(四) 酶的辅因子
• 某些小分子有机化合物与酶蛋白结合在 一起并协同实施催化作用，这类分子被称 为辅酶（或辅基）。
• 辅酶（或辅基）是一类具有特殊化学结 构和功能的化合物。参与的酶促反应主要 为氧化-还原反应或基团转移反应。
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1 金属酶中的金属离子与配体
• 金属离子 配体
酶或蛋白
• Mn2
咪唑
丙酮酸脱氢酶
• Fe2+/Fe3+ 卟啉环，咪唑，
血红素，
•
含硫配体
氧化-还原酶，
•
过氧化氢酶
• Cu+/Cu2+ 咪唑，酰胺
细胞色素氧化酶
• Co2+
卟啉环
变位酶
• Zn2+ -NH3，咪唑，（-RS）2 碳酸酐酶，醇脱氢酶
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酶分子中的金属离子
• 根据金属离子与酶蛋白结合程度，可分 为两类：金属酶和金属激酶。
• 在金属酶中,酶蛋白与金属离子结合紧密。 如 Fe2+/ Fe3+ 、Cu+/Cu3、Zn2+ 、Mn2+、 Co2 等。
• 金属酶中的金属离子作为酶的辅助因子，
在酶促反应中传递电子，原子或功能团。
乳酸脱氢酶 EC 1.
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第1大类，氧化还原酶 第1亚类，氧化基团CHOH 第1亚亚类，H受体为NAD+ 该酶在亚亚类中的流水编号
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二、分类
（一）按反应的类型★
1.氧化还原酶 2.转移酶 3.水解酶 4.裂合酶 5.异构酶 6.合成酶
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（一）按反应的类型★
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第一节 概述
酶的本质 研究历史 酶的特性
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一、酶的概念及本质
(一) 酶的概念：酶是生物体活细胞产生的，在细胞 内外均具有特殊催化活性和特定空间构象的生物大 分子，包括蛋白质及核酸，又称为生物催化剂。
酶催化的生物化学反应，称为酶促反应 （Enzymatic reaction）。 • 在酶的催化下发生化学变化的物质，称为底物 （substrate）。 • (二) 酶的化学本质：绝大多数酶是蛋白质,少数是核 酸RNA，（后者称为核酶）
能将淀粉水解成可溶性糖，被称为淀粉糖
化酶（diastase）
• 2.巴斯德提出“酵素”一词，认为只有活的 酵母细胞才能进行发酵。现在日本还经常
使用“酵素”一词（ferment）。
• 3.1878年德国人库恩（Kuhne）提出
“Enzyme”一词，意为“在酵母中”。
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• 4.1896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 的无细胞滤液，证明发酵是一种化学反应， 与细胞的活力无关。
通式：A+B+ATP→AB+ADP+Pi
或 A+B→AB+AMP+PPi
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（二）按酶的结构分类
1.单体酶 由一条肽链构成的酶称为单体酶 2.寡聚酶： 由多条肽链以非共价键结合而成的酶 3.多酶体系： 一些功能相关的酶组织在一起，形成一个酶系,也 叫多酶复合体
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3、 金属离子催化作用
提高水的亲核性能 • 金属离子可以和水分子的OH-结合，使
水显示出更大的亲核催化性能。