第五章微生物生理
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第五章微生物生理
•3.酶的化学本质
（1）酶的蛋白质本质
所有的酶都是蛋白质。有的是简单蛋白质，有的是 结合蛋白质。
酶同其他蛋白质一样，由氨基酸组成。
➢不能说所有蛋白质都是酶，只是具有催化作用的 蛋白质，才能称为酶
第五章微生物生理
（2）酶的组成
根据组成成分分为： 简单蛋白质酶 结合蛋白质酶（结合非蛋白组分后才表现出酶的活
（2）酶的作用具有高度的专一性
第五章微生物生理
(3) 敏感性：对环境条件极为敏感，酶容易失活 (4) 酶活力的调节控制：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。调整的 本质是酶的活性中心的改变（有或无、优或劣 (5) 酶的催化活力与辅酶、辅基及金属离子有关，有 些酶是复合蛋白质，其中的小分子物质(辅酶、辅 基及金属离子)与酶的催化活性密切相关。若将它 们除去，酶就失去活性。 (6) 反应条件温和：常温、常压、中性。
ν=
Km+[S]
( Km=
K2+K3 K1
)
米氏常数Km表示反应速度为最大速度一半时的底物浓 度。 Km值越小，表示酶与底物的反应越趋于完全；Km值 越大，表明酶与底物的反应越不完全。
第五章微生物生理
▪ （1）酶浓度对酶促反应速度的影响
在酶促反应中，如果底物浓度足够大，足以 使酶饱和，则反应速度与酶浓度成正比。
底物分子浓度足够时，酶分子越多，底物转 化的速度越快。
第五章微生物生理
（2）底物浓度对酶促反应速度的影响
当底物浓度很低时， 有多余的酶没与底物结 合，随着底物浓度的增 加，中间络合物的浓度 不断增高。反应速度也 迅速增加。
B、催化底物脱氢，活化氧和氢结合生成H2O ，反应式② ：
脱氢酶：催化底物脱氢，氢由中间受体NAD接受，反应式③ ：
第五章微生物生理
①
AH2
+
O2
A
+
H2O2
②
AH2
+ ½O2
A
+
H2O
如：多酚氧化酶催化含酚基的有机物脱氢，氧化为醌类和水
③ CH3CH2OH +
NAD
CH3CHO + NADH2
第五章微生物生理
例如：羧肽酶中的锌离子： 可稳定活性中心使肽键 失稳、吸附羧氧原子。
第五章微生物生理
•辅助因子本身无催化作用，它的主要作用是：
在酶促反应中运输转移电子、原子或某些功 能基，如参与氧化还原或运载酰基的作用， 协助活性中心基团快速转移。
第五章微生物生理
（3）酶的分类
❖ 根据酶蛋白分子的特点又可将酶分为三类 单体酶 (monomericenzyme)：只有一条多肽链。 寡聚酶 (oligomericenzyme)：由几个甚至几十个亚
（3）转移酶类
▪ 催化底物的集团转移到另一有机物上的酶
▪ 反应式：AR+B
A+BR
▪ 如：谷丙转氨酶催化谷氨酸的氨基转移到丙酮酸上，生 成丙氨酸和α-酮戊二酸。
▪ 实际上为取代反应
第五章微生物生理
（4）异构酶
▪ 催化同分异构分子内的集团重新排列
▪ 如：6-磷酸葡萄糖异构酶催化的反应。
第五章微生物生理
（1）水解酶类
▪ 催化大分子有机物水解成小分子
▪ 反应式可以表示为：
▪ AB+H2O
AOH+BH
▪ 如：水解细胞壁的酶
第五章微生物生理
（2）氧化还原酶类
▪ 催化氧化还原反应的酶
▪ 反应式为：AH2+B
A+BH2
这类酶按照供氢体又可分为氧化酶和脱氢酶
氧化酶：A、催化底物脱氢，氢由辅酶（FAD或FMN）传递给活 化氧，两者结合生成H2O2，反应式①：
第五章 微生物的生理
第五章微生物生理
内容提要
▪ 基本概念 ▪ 酶的基本概念，本质，催化特性 ▪ 酶的分类，影响酶活的因素 ▪ 微生物细胞的元素组成 ▪ 微生物的营养物质 ▪ 微生物的营养类型 ▪ 微生物的培养基及类型 ▪ 营养物质进入细胞的方式
第五章微生物生理
5.1 微生物的酶
第五章微生物生理
▪ 1857年,巴斯德等提出酒精发酵是细胞活动的结果。1878 年，提出“酶”的名称；
第五章微生物生理
❖其他分类
▪ 酶在细胞的不同部位：可分为胞外酶、胞内酶和 表面酶。
▪ 按酶作用的底物不同，可分为淀粉酶、蛋白酶、 脂肪酶、纤维素酶、核糖核酸酶等。
▪ 一种酶可以有多个名字，如： 淀粉酶也属于水解酶，还属胞外酶
第五章微生物生理
4.影响酶活的因素
▪ 米－门公式（酶促反应速度方程）
Vmax[E][S]
▪ Liebig等提出发酵现象是由于溶解于细胞液中的酶引起的； ▪ 1897年，Büchner兄弟用不含细胞的酵母汁实现了发酵，
证明了发酵与细胞无关； ▪ 1913年，Michaelis等提出了酶促动力学原理； ▪ 1926年，Sumner第一次从刀豆中提出了脲酶结晶，并证
明其具有蛋白质性质； ▪ 20世纪30年代，Northrop又分离出结晶的蛋白酶、胰蛋白
酶及胰凝乳蛋白酶，确立了酶的蛋白质本质。 ▪ ……………..
第五章微生物生理
•1.酶和一般催化剂比较
（1）用量少而催化效率高； （2）不改变化学反应的平
衡点 （3）可降低反应的活化能
第五章微生物生理
•2.酶作为生物催化剂的特性
（1）催化效率高： 反应速度是无酶催 化或普通人造催化 剂催化反应速度的 10的6次方至10的 16次方倍。
性）两类。 酶蛋白结合非蛋白组分后形成的复合物称
“全酶”，全酶=酶蛋白+辅助因子。
第五章微生物生理
辅酶：与酶蛋白结合的比较松的小分子有机物
辅助因子
辅基：与酶蛋白结合紧密的小分子有机物，不易透 析除去
金属激活剂：金属离子作为辅助因子
第五章微生物生理
•辅助因子本身无催化作用，它的主要作用是：
弥补氨基酸基团催化强 度的不足，改变并稳定 活性中心或改变底物化 学键稳定性（底物—酶 的催化对象）。
基组成，这些亚基可以是相同的多肽链，也可以是 不同的多肽链。 多酶体系 (multienzyme system)：是由几种酶彼此 嵌合形成的复合体。
第五章微生物生理
❖按照酶所催化的化学反应类型分类
（1）水解酶类 （2）氧化还原酶类 （3）异构酶类 （4）转移酶类 （5）裂解酶类 （6）合成酶类
第五章微生物生理
（5）裂解酶
催化有机物裂解成小分子有机物
反应式： AB
Fra Baidu bibliotekA +B
第五章微生物生理
（6）合成酶
▪ 催化底物的合成反应
▪ 蛋白质和核酸的生物合成都需要合成酶参加，需要消耗 ATP以获得能量。
反应式： A + B + ATP
或
A + B + ATP
AB + ADP + Pi AB + AMP + PPi
•3.酶的化学本质
（1）酶的蛋白质本质
所有的酶都是蛋白质。有的是简单蛋白质，有的是 结合蛋白质。
酶同其他蛋白质一样，由氨基酸组成。
➢不能说所有蛋白质都是酶，只是具有催化作用的 蛋白质，才能称为酶
第五章微生物生理
（2）酶的组成
根据组成成分分为： 简单蛋白质酶 结合蛋白质酶（结合非蛋白组分后才表现出酶的活
（2）酶的作用具有高度的专一性
第五章微生物生理
(3) 敏感性：对环境条件极为敏感，酶容易失活 (4) 酶活力的调节控制：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。调整的 本质是酶的活性中心的改变（有或无、优或劣 (5) 酶的催化活力与辅酶、辅基及金属离子有关，有 些酶是复合蛋白质，其中的小分子物质(辅酶、辅 基及金属离子)与酶的催化活性密切相关。若将它 们除去，酶就失去活性。 (6) 反应条件温和：常温、常压、中性。
ν=
Km+[S]
( Km=
K2+K3 K1
)
米氏常数Km表示反应速度为最大速度一半时的底物浓 度。 Km值越小，表示酶与底物的反应越趋于完全；Km值 越大，表明酶与底物的反应越不完全。
第五章微生物生理
▪ （1）酶浓度对酶促反应速度的影响
在酶促反应中，如果底物浓度足够大，足以 使酶饱和，则反应速度与酶浓度成正比。
底物分子浓度足够时，酶分子越多，底物转 化的速度越快。
第五章微生物生理
（2）底物浓度对酶促反应速度的影响
当底物浓度很低时， 有多余的酶没与底物结 合，随着底物浓度的增 加，中间络合物的浓度 不断增高。反应速度也 迅速增加。
B、催化底物脱氢，活化氧和氢结合生成H2O ，反应式② ：
脱氢酶：催化底物脱氢，氢由中间受体NAD接受，反应式③ ：
第五章微生物生理
①
AH2
+
O2
A
+
H2O2
②
AH2
+ ½O2
A
+
H2O
如：多酚氧化酶催化含酚基的有机物脱氢，氧化为醌类和水
③ CH3CH2OH +
NAD
CH3CHO + NADH2
第五章微生物生理
例如：羧肽酶中的锌离子： 可稳定活性中心使肽键 失稳、吸附羧氧原子。
第五章微生物生理
•辅助因子本身无催化作用，它的主要作用是：
在酶促反应中运输转移电子、原子或某些功 能基，如参与氧化还原或运载酰基的作用， 协助活性中心基团快速转移。
第五章微生物生理
（3）酶的分类
❖ 根据酶蛋白分子的特点又可将酶分为三类 单体酶 (monomericenzyme)：只有一条多肽链。 寡聚酶 (oligomericenzyme)：由几个甚至几十个亚
（3）转移酶类
▪ 催化底物的集团转移到另一有机物上的酶
▪ 反应式：AR+B
A+BR
▪ 如：谷丙转氨酶催化谷氨酸的氨基转移到丙酮酸上，生 成丙氨酸和α-酮戊二酸。
▪ 实际上为取代反应
第五章微生物生理
（4）异构酶
▪ 催化同分异构分子内的集团重新排列
▪ 如：6-磷酸葡萄糖异构酶催化的反应。
第五章微生物生理
（1）水解酶类
▪ 催化大分子有机物水解成小分子
▪ 反应式可以表示为：
▪ AB+H2O
AOH+BH
▪ 如：水解细胞壁的酶
第五章微生物生理
（2）氧化还原酶类
▪ 催化氧化还原反应的酶
▪ 反应式为：AH2+B
A+BH2
这类酶按照供氢体又可分为氧化酶和脱氢酶
氧化酶：A、催化底物脱氢，氢由辅酶（FAD或FMN）传递给活 化氧，两者结合生成H2O2，反应式①：
第五章 微生物的生理
第五章微生物生理
内容提要
▪ 基本概念 ▪ 酶的基本概念，本质，催化特性 ▪ 酶的分类，影响酶活的因素 ▪ 微生物细胞的元素组成 ▪ 微生物的营养物质 ▪ 微生物的营养类型 ▪ 微生物的培养基及类型 ▪ 营养物质进入细胞的方式
第五章微生物生理
5.1 微生物的酶
第五章微生物生理
▪ 1857年,巴斯德等提出酒精发酵是细胞活动的结果。1878 年，提出“酶”的名称；
第五章微生物生理
❖其他分类
▪ 酶在细胞的不同部位：可分为胞外酶、胞内酶和 表面酶。
▪ 按酶作用的底物不同，可分为淀粉酶、蛋白酶、 脂肪酶、纤维素酶、核糖核酸酶等。
▪ 一种酶可以有多个名字，如： 淀粉酶也属于水解酶，还属胞外酶
第五章微生物生理
4.影响酶活的因素
▪ 米－门公式（酶促反应速度方程）
Vmax[E][S]
▪ Liebig等提出发酵现象是由于溶解于细胞液中的酶引起的； ▪ 1897年，Büchner兄弟用不含细胞的酵母汁实现了发酵，
证明了发酵与细胞无关； ▪ 1913年，Michaelis等提出了酶促动力学原理； ▪ 1926年，Sumner第一次从刀豆中提出了脲酶结晶，并证
明其具有蛋白质性质； ▪ 20世纪30年代，Northrop又分离出结晶的蛋白酶、胰蛋白
酶及胰凝乳蛋白酶，确立了酶的蛋白质本质。 ▪ ……………..
第五章微生物生理
•1.酶和一般催化剂比较
（1）用量少而催化效率高； （2）不改变化学反应的平
衡点 （3）可降低反应的活化能
第五章微生物生理
•2.酶作为生物催化剂的特性
（1）催化效率高： 反应速度是无酶催 化或普通人造催化 剂催化反应速度的 10的6次方至10的 16次方倍。
性）两类。 酶蛋白结合非蛋白组分后形成的复合物称
“全酶”，全酶=酶蛋白+辅助因子。
第五章微生物生理
辅酶：与酶蛋白结合的比较松的小分子有机物
辅助因子
辅基：与酶蛋白结合紧密的小分子有机物，不易透 析除去
金属激活剂：金属离子作为辅助因子
第五章微生物生理
•辅助因子本身无催化作用，它的主要作用是：
弥补氨基酸基团催化强 度的不足，改变并稳定 活性中心或改变底物化 学键稳定性（底物—酶 的催化对象）。
基组成，这些亚基可以是相同的多肽链，也可以是 不同的多肽链。 多酶体系 (multienzyme system)：是由几种酶彼此 嵌合形成的复合体。
第五章微生物生理
❖按照酶所催化的化学反应类型分类
（1）水解酶类 （2）氧化还原酶类 （3）异构酶类 （4）转移酶类 （5）裂解酶类 （6）合成酶类
第五章微生物生理
（5）裂解酶
催化有机物裂解成小分子有机物
反应式： AB
Fra Baidu bibliotekA +B
第五章微生物生理
（6）合成酶
▪ 催化底物的合成反应
▪ 蛋白质和核酸的生物合成都需要合成酶参加，需要消耗 ATP以获得能量。
反应式： A + B + ATP
或
A + B + ATP
AB + ADP + Pi AB + AMP + PPi