第一章 酶学基础

五、抑制剂的影响
• 能够使酶的催化活性降低或者丧失的物质称为 酶的抑制剂。 • 内源：细胞正常代谢的产物，它可以作为某一 种酶的抑制剂，在细胞的代谢调节中起作用。 例如，色氨酸抑制色氨酸合成途径中催化第一 步反应的酶(邻氨基苯甲酸合成酶)的催化活性 ，从而调节色氨酸的生物合成等。
4、裂合酶类：催化非水解地除去底物分子中的基团
及其逆反应的酶。如醛缩酶 脱氨酶 脱羧酶等。
5、异构酶类：催化同分异构体的相互转变。
6、合成酶：与ATP 分解相偶联，并由二种物质合成 一种物质。如天冬酰胺合成酶 丙酮酸羧化酶等。
7、核酸酶
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。
第一章 酶学基础知识
• • • • • • 第一节 酶的分类与命名 第二节 酶的结构与功能 第三节 酶催化作用的特点 第四节 酶催化作用影响因素 第五节 酶的活力测定 第六节 酶的生产方法
复习提问：
• 谁最先发现了酶？ • 最早的对酶化学本质的认识是谁提 出的？是什么观点？ • enzyme是谁提出的？ • 现代酶的概念？
• (4)、测定Km和Vmax
• 将米氏方程两边取倒数，得到 1/V0=Km/Vmax×1/[S0]+1/Vmax • 相当于y＝ax＋b，以1/V0对1/[S0]作图得 到一条直线。已知V0、[S0],可求Vmax和 Km。 •
双曲线作图和双倒数作图
二、酶浓度的影响
• 当【S】足够高时， • V0≈Vmax＝K2【E0】， • 此时反应速度V正比于酶浓度【E】
第二节 酶催化作用的特点
• 一、酶催化作用的专一性强P3
• 解释两种专一性
消化道内几种蛋白酶的专一性
氨肽酶
（芳香） （碱性）
羧肽酶 羧肽酶
（丙） 胰凝乳 蛋白酶
胃蛋白酶
弹性蛋白酶 胰蛋白酶
消化道蛋白酶作用的专一性
• 二、酶催化作用的效率高 以分子比表示，酶的催化反应的速度比非 催化反应高 108—1020 倍，比非酶催化剂高 107—1013倍。
• 延胡索酸酶有两种底物： • 延胡索酸 Km5.0x10-6 • 苹果酸 Km2.5x10-5
• 问：哪种底物是最适底物？哪种底物与酶
的亲和力大？
• （2）、使用范围和实际用途 • 适用于单底物酶促反应；底物浓度远远大于酶浓 度；无激活剂和抑制剂存在时。 • 实际用途：可由已知V0，求【S0】，或由【S0 】求V0。 • (3)、反应速度V0与酶浓度【E0】之间的关系 • 当【S0】》Km时，V0≈Vmax＝K2【E0】，此 时反应速度V0正比于酶浓度【E0】，而与底物浓 度无关，这是一个实用结论。在测定酶活性时， 一般选择【S0】》Km的条件。
（三）恒态酶与调节酶
根据酶在代谢中所处的地位、含量与活性情况分：
• 恒态酶：构成代谢途径和物质转化体系的基本组 成成分，在细胞中含量相对稳定，其活性仅受反 应动力学系统本身的组成因素调节。 • 调节酶：在代谢途径和物质转化体系中起调节作 用的关键酶，含量与活性常因机体机能状况而不 同。
• 调节酶分为以下三类： 1、潜态酶 无活性酶原机体需要时活性状态 酶。如凝血酶，溶血纤蛋白酶 2、别构酶 3、多功能酶 由多亚基组成，催化不同反 应。
• （四）胞内酶与胞外酶
• 前者是留在细胞内发挥作用，后者是合成 后分泌到细胞外发挥作用的酶。 •
（五）根据酶所催化的反应类型，按照国际
系统分类方法，将酶分为七大类：
1、氧化还原酶类：催化氧化还原反应，涉及H 和电 子的转移。如脱氢酶类。
2、转移酶类：催化分子间功能基团的转移。如转氨 酶类。
3、水解酶类：催化水解反应。如蛋白酶、淀粉酶、 脂肪酶、蔗糖酶等。
二、酶的命名
迄今为止所发现的4000多种酶中，现已有2500 余种酶被鉴定出来，用于生产实践的酶有近200种，
其中半数用于临床。
1961年以前，人们根据酶作用的底物名称、 反应、性质及酶来源，对该酶冠名。
（一）习惯命名方法 （1）根据作用底物来命名，如淀粉酶、蛋白酶等。 （2）根据所催化的反应的类型命名，如脱氢酶、转移酶等。 （3）两个原则结合起来命名，如丙酮酸脱羧酶等。
• A、Km是酶的特征常数之一，一般只与酶 的性质有关，而与酶的浓度无关。不同的 酶Km不同。 • B、Km值也会因外界条件如pH值、温度以 及离子强度等因素的影响而不同。因此Km 值作为常数只是对应某一特定的酶反应、 特定底物、特定的反应条件而言的。测定 酶的Km可以作为鉴别酶的手段，但是必须 在指定的实验条件下进行。
EC 数字.数字.数字.数字
酶 的 分 类 序 号 亚 类 亚 亚 类 顺 序 号
酶的编码
每个酶都有一个有四个数字组成的编码
乳酸脱氢酶 EC 1. 1. 1. 27
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
乙醇脱氢酶的编码是： EC1.1.1.1
在每一大类酶中，又根据底物中被作用的基团或键的
特点分为若干亚类，然后再把属于某一亚类、亚亚类
的酶按顺序排好，这样把已知的酶分门别类地排成一
个表，叫做酶表。
类 亚类 亚亚类 序号
如 EC1.1.1.27
为乳酸：NAD+氧化还原酶
EC1.1.1.37 为苹果酸：NAD +氧化还原酶
EC1.1.1.1
三、温度的影响
• （一）、温度对酶作用的两个方面 • 和一般化学反应一样，酶促反应在一定的温度范围内（ 0—40 ℃ ），其反应速度随温度的升高而加快。通常 温度每增加10 ℃，酶促反应速度增加1～2倍。其机理 在于温度升高使活化分子含量提高，从而加快分子间的 反应速度。另一方面：酶是蛋白质，遇热易变性，随着 温度的升高，酶蛋白热变性随之加快，通过减少有活性 酶的含量而降低了酶促反应速度。温度对酶促反应速度 的影响是以上两方面综合作用的结果。
为乙醇：NAD +氧化还原酶
目前按化学组成的不同，酶可分为
蛋白类酶 proteozyme
氧化还原酶 转移酶 水解酶 裂合酶 异构酶 合成酶或连接酶 自我剪切酶
酶 enzyme 分子内催化R酶 核酸类酶 ribozyme 分子间催化R酶
自我剪接酶 RNA剪切酶 DNA剪切酶 多肽剪切酶 多糖剪接酶 多功能R酶 其他R酶
• C、对于同一种相对专一性的酶，一般有多 个底物，Km最小的底物称为酶的最适底物 （天然底物）。 • D、1/Km越大，Km越小，达到最大反应速 度一半时底物浓度越小，表明酶与底物的 亲和力越大。 • E、有抑制剂、激活剂等存在时，Km发生 变化，不符合方程，这时的米氏常数称为 表观米氏常数，记为Km’。
习惯用名 系统命名 催化的反应 乙醇 乙醇脱氢酶 乙醇∶NAD+氧化还原酶 乙醛 丙氨酸 谷丙转氨酶 (GPT) 丙氨酸∶α-酮戊二酸氨基转移酶 丙酮酸 H2O2 过氧化物酶 H2O2∶邻甲氧基酚氧化酶 H2O 四邻甲氧基酚 谷氨酸 邻甲氧基酚 NADH + H+ α-酮戊二酸 NAD+
国际酶学委员会（EC）规定，每个酶都有唯 一的特定标码，其书写方式是：
（4）根据酶的来源或其它特点来命名，如胃蛋白酶、胰蛋白酶等。
问题 ： 这种命名法缺乏科学系统性，易产生“一酶多名” 或“一名多酶”问题。如分解淀粉的酶，若按这种命 名法则有三种名称，如淀粉酶、淀粉水解酶和细菌淀 粉酶。 对于淀粉酶来说，强调的是底物；对淀粉水解酶
来说，既强调底物又指出酶催化反应的性质；而细菌
三、酶催化作用的条件温和
• 酶催化作用与非酶催化作用的另一个显著
差别在于酶催化作用的条件温和。酶催化
作用一般都在常温、常压、pH值近乎中性
的条件下进行。与之相反，一般非酶催化
作用往往需要高温、高压和极端的pH值条 件。 • 为什么？
课外作业：
• 查阅资料说明酶催化作用的机制 、主要学 说
第三节 影响酶催化作用的因素
有些酶在最适pH处活性变化尖锐明显，也有些平坦宽广。
定结果影响最小。
• 一般酶的最适PH在4－8之间，但是，胃蛋 白酶的最适PH为1.9，胰蛋白酶为8.Байду номын сангаас，肝 精氨酸酶为9.0
• 当pH变化时，可影响到底物、酶、酶-底物复 合物的解离状态和构型，甚至还可能影响到 各种辅因子，从而影响酶活性。 • PH对酶还有一个重要的作用，就是影响酶的 稳定性。 • 最适pH并非是酶的特征性常数，易受多种因 素影响而改变，如缓冲液的种类、底物浓度 、温度等，在研究pH对酶稳定性影响还应注 意到酶浓度高低，在低浓度时，酶易解离为 单体，常比多聚体更易灭活。
四、PH的影响
固定酶反应的其它条件，在不同pH处测定酶 反应速度，可得各种类型的酶活性与pH关系
生化学家将酶活性最高处的pH称为最适pH。一般来
说，血清中大多数酶最适pH接近中性（pH6.5-7.5）。
测定酶活性浓度时一定要选择在最适pH处，不仅因为此 处酶反应速度最大，测定灵敏度最高，还因为此处酶活 性变化的斜率最小，如反应体系中出现pH变化时，对测
• （二）、酶最适温度的定义 • 在一定条件下，每一种酶在某一特 定的温度时，其活性最大，该温度称为 酶的最适温度。 • 通常动物体37－50℃，植物体50－60℃ 。超过最适温度，反应速度逐步降低， 一般酶在60℃以上会变性失活。
• 酶的最适温度不是酶的特征物理常数，也 不是一个固定不变的常数。其数值受酶工 作的时间、底物种类、浓度、缓冲液种类 等的影响。
2.结合蛋白酶类（全酶）：含有蛋白成分（酶蛋白） 和非蛋白成分（辅助因子）
全酶
=
酶蛋白 + 辅助因子
辅酶 与酶蛋白结合比较疏松的小分子有机物 辅助因子 辅基 与酶蛋白结合紧密的小分子有机物。 金属离子
（二）根据酶蛋白结构特点可将酶分为
单体酶：以一个独立的三级结构为完整生物功能分子
的最高结构形式的酶。 寡聚酶：以一个独立的四级结构为完整生物功能分子 的最高结构形式的酶。 多酶复合体：由多种酶彼此镶嵌成一个功能完整的具 有特定结构的复合体, 它们相互配合依次进行，催化 连续的一系列相关反应。
•
• • • •
V----反应速度； S—底物浓度； Vm—最大反应速度； Km—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。
2、关于米氏方程的讨论
• （1）、米氏常数的物理意义 • 当v＝1/2Vmax时，得出Km＝【S】 可见 ，Km—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，单位是 mol/L。
第一节
酶的分类与命名
• 国际酶学委员会(International Commission of Enzymes) • 国际酶学委员会成立于1956年，受国际生 物化学与分子生物学联合会以及国际理论 化学和应用化学联合领导。
一、酶的分类
（一）根据酶的化学组成可将酶分为：
1.单纯蛋白酶类：只含有蛋白质成分
淀粉酶强调的是酶的来源和作用。
(二)国际系统命名法 该命名法规定，每种酶的名称应明确标明底物 及所催化反应的特征，即酶的名称应包含两部分： 前面为底物，后面为所催化反应的名称。 若前面底物有两个，则两个底物都写上，并在
两个底物之间用“：”分开，若底物之一是水，则
可略去。
酶的国际习惯用名和系统命名的应用实例
• • • • • • 底物浓度的影响 酶浓度的影响 温度的影响 PH的影响 抑制剂的影响 激活剂的影响
一、底物浓度的影响
1、米氏方程
• 为了解析这一现象，不少人进行了研究， 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＝vmS/（Km＋S）
第一个“1”—— 第1大类，即氧化还原酶类；
第二个“1”—— 第1亚类，供氢体为CHOH； 第三个“1”—— 第1亚亚类，受氢体为NAD+； 第四个“1”—— 在亚亚类中的顺序号。
国际系统命名法看起来科学而严谨，但使用起来
不太方便.
国际酶学委员会建议： 每个酶都给予 2 个名称
习惯名
系统名
P酶和R酶的分类与命名有何异同？ 总原则相同，都是根据酶的作用底物和催化反应的类 型进行分类和命名 由于P酶和R酶具有不同的结构和催化特性，所以各自 的分类与命名又有所区别。 显著区别之一是P酶只能催化其它分子进行反应，而R 酶却可以催化酶分子本身，也可以催化其它分子进行 反应，由此R酶的分类中出现了分子内催化R酶、分子 间催化R酶等名称。