第二章 酶学与酶工程 (1-3节)
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一 概念 二 抑制程度的表示 三 抑制作用的分类 四 抑制作用的定义
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一 概念：能降低酶催化反应速度的因素
1. 失活作用 2. 抑制作用 3. 去激活作用 4. 阻遏作用
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1. 失活作用
失活作用是指由于一些物理因素和化学试剂 部分或全部破坏了酶的三维结构，即引起酶 蛋白变性，导致部分或全部丧失活性。
3． 抑制分数 指被抑制而失去活力的分数i=1-a=1-Vi/Vo
4． 抑制百分数 i%=(1-a)*100%==(1-Vi/Vo)*100%
通常所谓抑制率是指抑制分数或 抑制百分数。
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三. 抑制作用的分类
不可逆抑制作用（非专一性不可逆抑制作用；专一性不 可逆抑制作用）
可逆抑制作用（竞争性抑制作用，非竞争性抑制作用， 反竞争性抑制作用，混合型抑制）
辅基：有机辅因子与酶蛋白结合紧密即为辅 基。
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三．酶的作用机制
1． 酶的作用过程 2． 酶与底物的结合模型 3 ．酶的催化作用
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1． 酶的作用过程
酶的活性部位：
是它结合底物和将底物转化为产物的区域，通常是整个 酶分子相当小的部分，它是由在线性多肽中可能相隔很 远的氨基酸残基形成的三维实体。
一．酶的分类： 二．酶的组成和结构特点 三．酶的作用机制
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一．酶的分类：
1．氧化还原酶 2．转移酶 3．水解酶 4．裂合酶 5．异构酶 6．连接酶（合成酶） 7．核酸酶（催化核酸）
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1．氧化还原酶 (Oxidoreductase)
包括脱氢酶(Dehydrogenase) 、氧化酶 (Oxidase) 、过氧化物酶、氧合酶、细胞色素 氧化酶等
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（2）影响酶的催化作用
a. 广义的酸碱催化 b. 共价催化 c. 邻近效应及定向效应 d. 变形或张力 e. 酶的活性中心为疏水区域
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a. 广义的酸碱催化
能供给质子的物质即为酸，能接受质子的物 质即为碱
例 HA=A-+H+ HA为酸，A-为碱 例 HA（酸）+A=AXH（酸催化） AXH+B-（碱）=Y+BH+A-（碱催化）
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四. 抑制作用的定义
1． 不可逆抑制作用 2． 可逆抑制作用
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1． 不可逆抑制作用
抑制剂与酶的必需基团以共价键结合而引起酶活性丧失， 不能用透析，超滤或凝胶过滤等物理方法去除抑制剂而 使酶复活者，称为不可逆抑制作用。
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百度文库
2． 可逆抑制作用
抑制剂与酶以非共价键结合而引起酶活性的 降低或丧失，能用物理的方 法除去抑制剂而 使酶复活者称为可逆抑制作用。
此类酶为生物代谢需要对某些物质进行分子 异构化，分别进行外消旋、差向异构、顺反 异构等
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6．连接酶（合成酶）(Ligase or Synthetase)
这类酶关系很多生命物质的合成，其特点是需要三磷酸 腺苷等高能磷酸酯作为结合能源，有的还需金属离子辅 助因子。分别形成C-O键（与蛋白质合成有关）、C-S键 （与脂肪酸合成有关）、C-C键和磷酸酯键。
Enzyme Engineering 酶工程
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第二章 酶学与酶工程
第一节 酶的分类、组成、结构特点和作用机制 第二节 酶作为催化剂的显著特点 第三节 酶抑制作用的概念和分类 第四节 可逆抑制作用 第五节 不可逆抑制作用 第六节 酶抑制剂的应用
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第一节 酶的分类、组成、结构特点和作 用机制
CH3CHCOOH NAD+ OH
CH3CCOOH NADH H+ O
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2．转移酶(Transferase)
包括酮醛基转移酶、酰基转移酶、糖苷基转移酶、 含氮基转移酶等
CH3CHCOOH HOOCCH2CH2CCOOH
NH2
O
CH3CCOOH HOOCCH2CH2CHCOOH
O
NH2
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3．水解酶(Hydrolase)
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二．抑制程度的表示
一般用反应速度的变化来表示。若以不加抑制 剂时的反应速度为 Vo，加入抑制剂后的反应 速度为Vi，则酶的抑制程度有下列几种表示方 法：
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二．抑制程度的表示
1． 相对活力分数（残余活力分数） a=Vi/Vo
2． 相对活力百分数（残余活力百分数） a%==Vi/Vo*100%
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第二节结束
酶 催化能力
作 为
绝对专一 相对专一
催 化
专一性
剂 的 显 著 特 点
调节性
1. 酶浓度的调节 2 激素调节 3. 共价修饰调节 4. 限制性蛋白水解作用与酶活力调控 5. 抑制剂的调节 6. 反馈调节
7. 金属离子和其他小分子化合物的调节
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第二节结束
点击返回
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第三节 酶抑制作用的概念和分类
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7.核酸酶（催化核酸） Ribozyme
核酸酶是唯一的非蛋白酶。它是一类特殊的RNA，能够 催化RNA分子中的磷酸酯键的水解及其逆反应。
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酶用于生物催化的概况
类别
水解酶 hydrolases
氧化还原酶 oxidoreductases
转移酶 transferases
裂合酶 lyases
异构酶 isomerases
退出
连接酶 ligases
占总酶比例% 26 27
24 12 5 6
利用率% 65 25
5 ~5 ~1 ~1
二．酶的组成和结构特点
1． 单体酶 2． 寡聚酶 3． 多酶复合体
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3． 多酶复合体的组成部分
辅因子：酶蛋白中非蛋白质部分，它可以是 无机离子也可以是有机化合物。
辅酶：有机辅因子与酶蛋白结合松散即为辅 酶。
脂肪酶、糖苷酶、肽酶等，水解酶一般不需辅 酶
R COOCH2CH3 H2O RCOOH CH3CH2OH
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4．裂合酶(Lyase)
这类酶可脱去底物上某一基团留下双键，或可相 反地在双键处加入某一基团。
HOOCCH=CHCOOH H2O
HOOCCH2CHCOOH OH
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5．异构酶(Isomerase)
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b. 共价催化
底物与酶以共价方式形成中间物。这种中间 物可以很快转变为活化能大为降低的转变态， 从而提高催化反应速度
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b. 共价催化
亲电试剂：一种试剂具有强烈亲和电子 的原子中心。
亲核试剂：就是一种试剂具有强烈供给 电子的原子中心。
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c. 邻近效应及定向效应
所谓邻近效应就是底物的反应基团与酶的催 化基团越靠近，其反应速度越快。
二 抑制程度的表示
1． 相对活力分数 2． 相对活力百分数 3． 抑制分数 4． 抑制百分数
三 抑制作用的分类
1． 不可逆抑制作用 2． 可逆抑制作用
四 抑制作用的动力学方法鉴别
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第三节结束
点击返回
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d. 变形或张力
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e. 酶的活性中心为疏水区域
酶的活性中心为酶分子的凹穴 此处常为非极性或疏水性的氨基酸残基
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第一节结束
酶的分类：
氧化还原酶 转移酶 水解酶 裂合酶 异构酶 连接酶
酶的组成和结构特点
单体酶 寡聚酶 多酶复合体
酶的作用过程
锁和钥匙模型
酶的作用机制 酶与底物的结合模型
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2． 酶与底物的结合模型
a． 锁和钥匙模型 b ．诱导锲合模型
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a． 锁和钥匙模型
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b ．诱导锲合模型
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3 ．酶的催化作用
（1） 研究方法 （2）影响酶的催化作用
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（1） 研究方法
a.从非酶系统模式获得催化作用规律 b.从酶的结构与功能研究中得到催化作用机理
的证据。
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五．可逆抑制和不可逆抑制作用的鉴别
除了根据上述透析，过滤等物理方法视其能否去除抑制 剂来区别不可逆抑制和可逆抑制作用外，还可以利用下 列两种动力学方法来加鉴别。
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水 酶 底物和抑制剂水
水 等量底物 先混合的抑制剂和酶
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图1 一
图2 一
方法1
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方法2
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第三节结束
一 概念
1. 失活作用 2. 抑制作用 3. 去激活作用 4. 阻遏作用
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二．专一性
1．绝对专一： 只催化一种底物进行快速反应， 甚至是立体专一性
2 相对专一性：基团专一和键专一
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三. 调节性
1. 酶浓度的调节 2 激素调节 3. 共价修饰调节 4. 限制性蛋白水解作用与酶活力调控 5. 抑制剂的调节 6. 反馈调节 7. 金属离子和其他小分子化合物的调节
退出
2. 抑制作用
抑制作用是指在酶不变性的情况下，由于必 需基团或活性中心化学性质的改变而引起的 酶活性的降低或丧失。
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3. 去激活作用
去激活作用，某些酶只有在金属离子存在下 才有活性，去除金属离子也会引起这些酶活 性的降低或丧失。
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4. 阻遏作用
阻遏作用指某些因素（如激素或药物等）使 细胞内酶蛋白的合成减少，反应速度的降低 是由于酶分子数量的减少，每分子酶的催化 效力并无变化.
诱导锲合模型
广义的酸碱催化
共价催化 酶的催化作用 邻近效应及定向效应
变形或张力
酶的活性中心为疏水区域
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第一节结束
点击返回
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第二节 酶作为催化剂的显著特点
一． 催化能力 二． 专一性 三. 调节性
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一．催化能力
催化转换数：每个酶分子每分钟催化底物转化的分子数。 一般为103min-1，碳酸酐酶最高为3.6* 107min-1 有酶加入比无酶参加反应速度一般要高107-1013
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一 概念：能降低酶催化反应速度的因素
1. 失活作用 2. 抑制作用 3. 去激活作用 4. 阻遏作用
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1. 失活作用
失活作用是指由于一些物理因素和化学试剂 部分或全部破坏了酶的三维结构，即引起酶 蛋白变性，导致部分或全部丧失活性。
3． 抑制分数 指被抑制而失去活力的分数i=1-a=1-Vi/Vo
4． 抑制百分数 i%=(1-a)*100%==(1-Vi/Vo)*100%
通常所谓抑制率是指抑制分数或 抑制百分数。
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三. 抑制作用的分类
不可逆抑制作用（非专一性不可逆抑制作用；专一性不 可逆抑制作用）
可逆抑制作用（竞争性抑制作用，非竞争性抑制作用， 反竞争性抑制作用，混合型抑制）
辅基：有机辅因子与酶蛋白结合紧密即为辅 基。
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三．酶的作用机制
1． 酶的作用过程 2． 酶与底物的结合模型 3 ．酶的催化作用
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1． 酶的作用过程
酶的活性部位：
是它结合底物和将底物转化为产物的区域，通常是整个 酶分子相当小的部分，它是由在线性多肽中可能相隔很 远的氨基酸残基形成的三维实体。
一．酶的分类： 二．酶的组成和结构特点 三．酶的作用机制
退出
一．酶的分类：
1．氧化还原酶 2．转移酶 3．水解酶 4．裂合酶 5．异构酶 6．连接酶（合成酶） 7．核酸酶（催化核酸）
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1．氧化还原酶 (Oxidoreductase)
包括脱氢酶(Dehydrogenase) 、氧化酶 (Oxidase) 、过氧化物酶、氧合酶、细胞色素 氧化酶等
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（2）影响酶的催化作用
a. 广义的酸碱催化 b. 共价催化 c. 邻近效应及定向效应 d. 变形或张力 e. 酶的活性中心为疏水区域
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a. 广义的酸碱催化
能供给质子的物质即为酸，能接受质子的物 质即为碱
例 HA=A-+H+ HA为酸，A-为碱 例 HA（酸）+A=AXH（酸催化） AXH+B-（碱）=Y+BH+A-（碱催化）
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四. 抑制作用的定义
1． 不可逆抑制作用 2． 可逆抑制作用
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1． 不可逆抑制作用
抑制剂与酶的必需基团以共价键结合而引起酶活性丧失， 不能用透析，超滤或凝胶过滤等物理方法去除抑制剂而 使酶复活者，称为不可逆抑制作用。
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百度文库
2． 可逆抑制作用
抑制剂与酶以非共价键结合而引起酶活性的 降低或丧失，能用物理的方 法除去抑制剂而 使酶复活者称为可逆抑制作用。
此类酶为生物代谢需要对某些物质进行分子 异构化，分别进行外消旋、差向异构、顺反 异构等
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6．连接酶（合成酶）(Ligase or Synthetase)
这类酶关系很多生命物质的合成，其特点是需要三磷酸 腺苷等高能磷酸酯作为结合能源，有的还需金属离子辅 助因子。分别形成C-O键（与蛋白质合成有关）、C-S键 （与脂肪酸合成有关）、C-C键和磷酸酯键。
Enzyme Engineering 酶工程
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第二章 酶学与酶工程
第一节 酶的分类、组成、结构特点和作用机制 第二节 酶作为催化剂的显著特点 第三节 酶抑制作用的概念和分类 第四节 可逆抑制作用 第五节 不可逆抑制作用 第六节 酶抑制剂的应用
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第一节 酶的分类、组成、结构特点和作 用机制
CH3CHCOOH NAD+ OH
CH3CCOOH NADH H+ O
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2．转移酶(Transferase)
包括酮醛基转移酶、酰基转移酶、糖苷基转移酶、 含氮基转移酶等
CH3CHCOOH HOOCCH2CH2CCOOH
NH2
O
CH3CCOOH HOOCCH2CH2CHCOOH
O
NH2
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3．水解酶(Hydrolase)
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二．抑制程度的表示
一般用反应速度的变化来表示。若以不加抑制 剂时的反应速度为 Vo，加入抑制剂后的反应 速度为Vi，则酶的抑制程度有下列几种表示方 法：
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二．抑制程度的表示
1． 相对活力分数（残余活力分数） a=Vi/Vo
2． 相对活力百分数（残余活力百分数） a%==Vi/Vo*100%
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第二节结束
酶 催化能力
作 为
绝对专一 相对专一
催 化
专一性
剂 的 显 著 特 点
调节性
1. 酶浓度的调节 2 激素调节 3. 共价修饰调节 4. 限制性蛋白水解作用与酶活力调控 5. 抑制剂的调节 6. 反馈调节
7. 金属离子和其他小分子化合物的调节
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第三节 酶抑制作用的概念和分类
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7.核酸酶（催化核酸） Ribozyme
核酸酶是唯一的非蛋白酶。它是一类特殊的RNA，能够 催化RNA分子中的磷酸酯键的水解及其逆反应。
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酶用于生物催化的概况
类别
水解酶 hydrolases
氧化还原酶 oxidoreductases
转移酶 transferases
裂合酶 lyases
异构酶 isomerases
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连接酶 ligases
占总酶比例% 26 27
24 12 5 6
利用率% 65 25
5 ~5 ~1 ~1
二．酶的组成和结构特点
1． 单体酶 2． 寡聚酶 3． 多酶复合体
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3． 多酶复合体的组成部分
辅因子：酶蛋白中非蛋白质部分，它可以是 无机离子也可以是有机化合物。
辅酶：有机辅因子与酶蛋白结合松散即为辅 酶。
脂肪酶、糖苷酶、肽酶等，水解酶一般不需辅 酶
R COOCH2CH3 H2O RCOOH CH3CH2OH
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4．裂合酶(Lyase)
这类酶可脱去底物上某一基团留下双键，或可相 反地在双键处加入某一基团。
HOOCCH=CHCOOH H2O
HOOCCH2CHCOOH OH
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5．异构酶(Isomerase)
退出
b. 共价催化
底物与酶以共价方式形成中间物。这种中间 物可以很快转变为活化能大为降低的转变态， 从而提高催化反应速度
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b. 共价催化
亲电试剂：一种试剂具有强烈亲和电子 的原子中心。
亲核试剂：就是一种试剂具有强烈供给 电子的原子中心。
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c. 邻近效应及定向效应
所谓邻近效应就是底物的反应基团与酶的催 化基团越靠近，其反应速度越快。
二 抑制程度的表示
1． 相对活力分数 2． 相对活力百分数 3． 抑制分数 4． 抑制百分数
三 抑制作用的分类
1． 不可逆抑制作用 2． 可逆抑制作用
四 抑制作用的动力学方法鉴别
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第三节结束
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d. 变形或张力
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e. 酶的活性中心为疏水区域
酶的活性中心为酶分子的凹穴 此处常为非极性或疏水性的氨基酸残基
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第一节结束
酶的分类：
氧化还原酶 转移酶 水解酶 裂合酶 异构酶 连接酶
酶的组成和结构特点
单体酶 寡聚酶 多酶复合体
酶的作用过程
锁和钥匙模型
酶的作用机制 酶与底物的结合模型
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2． 酶与底物的结合模型
a． 锁和钥匙模型 b ．诱导锲合模型
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a． 锁和钥匙模型
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b ．诱导锲合模型
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3 ．酶的催化作用
（1） 研究方法 （2）影响酶的催化作用
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（1） 研究方法
a.从非酶系统模式获得催化作用规律 b.从酶的结构与功能研究中得到催化作用机理
的证据。
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五．可逆抑制和不可逆抑制作用的鉴别
除了根据上述透析，过滤等物理方法视其能否去除抑制 剂来区别不可逆抑制和可逆抑制作用外，还可以利用下 列两种动力学方法来加鉴别。
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水 酶 底物和抑制剂水
水 等量底物 先混合的抑制剂和酶
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图1 一
图2 一
方法1
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第三节结束
一 概念
1. 失活作用 2. 抑制作用 3. 去激活作用 4. 阻遏作用
退出
二．专一性
1．绝对专一： 只催化一种底物进行快速反应， 甚至是立体专一性
2 相对专一性：基团专一和键专一
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三. 调节性
1. 酶浓度的调节 2 激素调节 3. 共价修饰调节 4. 限制性蛋白水解作用与酶活力调控 5. 抑制剂的调节 6. 反馈调节 7. 金属离子和其他小分子化合物的调节
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2. 抑制作用
抑制作用是指在酶不变性的情况下，由于必 需基团或活性中心化学性质的改变而引起的 酶活性的降低或丧失。
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3. 去激活作用
去激活作用，某些酶只有在金属离子存在下 才有活性，去除金属离子也会引起这些酶活 性的降低或丧失。
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4. 阻遏作用
阻遏作用指某些因素（如激素或药物等）使 细胞内酶蛋白的合成减少，反应速度的降低 是由于酶分子数量的减少，每分子酶的催化 效力并无变化.
诱导锲合模型
广义的酸碱催化
共价催化 酶的催化作用 邻近效应及定向效应
变形或张力
酶的活性中心为疏水区域
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第二节 酶作为催化剂的显著特点
一． 催化能力 二． 专一性 三. 调节性
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一．催化能力
催化转换数：每个酶分子每分钟催化底物转化的分子数。 一般为103min-1，碳酸酐酶最高为3.6* 107min-1 有酶加入比无酶参加反应速度一般要高107-1013