考研科目动物生物化学 酶

1961年国际酶单位（1U＝1μmol/min）
在最适条件下，每秒中内，能将1mol 底物转化成产物所需的酶量。
1972年Katal（Kat＝1mol/s）单位
1Kat=6×107U 1U=16.67nKat
酶的比活力（specific activity）
指每mg蛋白质所具有的酶活力，一 般用U/mg蛋白质来表示，比活力说明酶 的纯度。也可以用U/g、U/ml表示。
第7章 酶 (Enzyme)
本章的主要内容
1 酶的基本概念、酶的化学组成 2 酶的结构与功能 3 酶催化的机理 4 酶促反应动力学 5 酶活性调节 6 酶的分类及应用
重点：酶的概念及其特点；酶结构与 功能的关系；酶促反应动学； 酶的活性调节。
难点：酶促反应动力学；酶作用机理； 维生素与辅酶的关系。
多种氧化酶的辅酶，一些还原
一酶的碳辅酶基，团参与转递氢移作的用 活性载体
参与氨基酸的转氨基、脱羧作 用。
氢多种原酰基子转重移反排应的作辅用酶 、传递甲CO基2 的化作用作。用
一碳基团转移的活性载体
羟参作与用化氢。原反子应重排的作用辅、助甲基化 因子 羟化反应的辅助因子。
2、脂溶性维生素
维生素A：抗夜盲、维持上皮的正常发育、 促进幼儿生长发育
2．酶作为生物催化剂的特性
（1）极高的催化效率 酶的催化效率比化学催化剂高
107～1013倍，比非催化反应高108～1020 倍。
2H2O2→2H2O+O2 酶催化：1mol H2O2酶，5×106mol/min 化学催化剂：1mol Fe2+ ，6×10－4mol/min
（2）高度的专一性（specificity）
（3）酶的不稳定性。
（4）酶在体内受到严格调控。
（5）酶的催化活力与辅酶、辅基 和金属离子有关 。
三 酶活力（enzyme activity）及其测定
1 酶活力和比活力的概念 酶活力：酶催化化学反应的能力 。 酶活力的大小用酶活力单位来表
示，简称酶单位（unit, U）
酶单位：在指定的反应条件下（25℃，最 适PH，饱和底物浓度），1min内，将1 微摩尔的底物转化成产物所需要的酶量。
三 同工酶（isoenzyme）
同工酶:指能催化相同化学反应，但 其酶蛋白本身的分子结构、理化性质及 生物学功能不同的一组酶。
其特点： （1）它们存在于生物的同一种属
或同一个体的不同组织、甚至同一组织、 同一细胞中。
（2）同工酶大多数是由两个或两 个以上的亚基组成的寡聚体。
酶的活性部位
必需基团
结合基团 催化基团
2 必需基团（essential group）：
必需基团：参与对底物分子的结 合和催化的基团，以及参与维持酶分 子构象的基团。
二 酶原和酶原的激活
有些酶，在最初合成和分泌时，没 有催化活性。这种酶的前体，被称为酶 原(zymogen)。
使无活性的酶原转变成活性酶的过 程，称为酶原激活。其实质是酶活性中 心的组建。
HO
CH2 OH
H3C
N
HO
CH2 OH
H3C
N
磷酸吡多素是转氨酶的辅酶，参与转 氨基的作用。
(5)泛酸
CH3OH O
O
CH2 C CH C NH CH2 CH2 C NH CH2CH2SH
CH3
O
NH2
辅酶形式：
O P OH N O
N
辅酶A(CoA)
O
P
O
CH2
N O
N
OH
活性位点：-SH
O
HO P O OH
维生素D：抗佝偻病的作用 维生素E：抗氧化和抗不育的作用 维生素K：凝血作用
第三节 酶的结构与功能
一 酶的活性中心和必需基团 二 酶原与酶原激活 三 同工酶
一 酶的活性中心和必需基团
1.酶的活性中心
酶分子中能直接与底物分子结合， 并催化底物发生化学反应的部位，称为 酶的活性中心（active center）或 活性 部位（active site）。
20世纪80年代发现某些RNA有催化 活性，还有一些抗体也有催化活性，甚 至有些DNA也有催化活性，使酶是蛋白 质的传统概念受到很大冲击。
二 酶是生物催化剂
1．酶与一般催化剂的共同点 （1）用量少而催化效率高。
（2）能加快化学反应的速度，但不改变 平衡点，反应前后本身不发生变化。
（3）降低反应所需的活化能
CH3
CH3O O
(CH2CH C CH2)nH CH3
n=6-10
为线粒体呼吸链氧化-还原酶的辅酶， 在酶与底物分子之间传递电子。
抗坏血酸（维生素C）
O C
O C
HO C HO C O
OC OC O
HC
HC
HO C H
HO C H
CH2OH
CH2OH
在体内参与氧化还原反应，羟化反 应。防止贫血、防止和治疗感染。
焦磷酸硫胺素（TPP）是脱羧酶的辅酶。
NH2 N
ClCH2 N+
H3C N
S
CH3
OO
CH2CH2 O P O P OH OH OH
功能：是催化丙酮酸的脱羧反应
(2) 核黄素（维生素B2)
辅酶形式：FAD (黄素腺嘌呤二核苷酸） FMN (黄素单核苷酸)。
缺乏时组织呼吸减弱，代谢强度 降低。主要症状为口腔发炎，舌炎、角 膜炎、皮炎等。
NAD+：烟酰胺腺嘌呤二核苷酸。 NADP+：烟酰胺腺嘌呤磷酸二核苷酸。
NH2
CONH2
N
O- O-
N+ O
CH2OPOPOCH2
N O
OO
N N
OH OH
OH OH(OPO3H2)
功能：是多种重要脱氢酶的辅酶。
(4) 吡哆素(维生素B6)
吡多素(包括吡哆醇、吡哆醛和吡哆胺)。
CHO
CH2NH2
参与氢原子重排作用、甲基化 作用。
参羟化与反氨应的基辅酸助的因子转。氨基 和脱羧作用
维维生生素素
泛B1 酸 （生BB物2 3）素 （PPB7） 叶酸 （B6B11）
泛酸
生叶B物酸12素
B12
C
C
学学名名
辅辅酶酶形形式式
硫胺素 核黄素
硫胺素焦磷酸（TPP）
辅酶A 生物素 黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD+）
NH 2 CO
H2O
X
脲酶
NHCH 3
② 相对专一性（relative specificity）
一种酶可以作用于一类化合物或化学键。
O
酯酶
R1C
+ H2O
OR 2
R1COOH + R2OH
③立体专一性（stereochemical specificity）
一种酶只能作用于一种立体异构 体，或只能生成一种立体异构体，称 为立体异构特异性，如L-乳酸脱氢酶。
一碳单位：某些氨基酸在分解代谢 过程中可以产生含有一个碳原子的基团。 CNHHC2-体、H2内-等C的H。-一、 CO碳-C２单H不2位O属有H于、：此-如C种=-一COH、碳3、-单位。
(8)钴胺素(维生素B12)
维生素B12分子中与Co+相连的CN基 被5’-脱氧腺苷所取代，形成维生素B12辅 酶。
水溶性维生素及其辅酶作用
维维生生素素 BB11
B2
BPP2
B6
P泛P酸（ B5）
生物素 叶酸
B12
BC 6
学学名名
硫硫胺素素
核黄素
核烟黄酰胺素
烟酸
吡哆醛 吡哆胺
烟吡酸哆醇 烟泛酰酸 胺
生物素 叶酸
钴胺素
吡哆醛 吡抗坏哆血胺酸 吡哆醇
辅辅酶酶形形式式
硫硫胺胺素素焦磷焦酸磷（T酸PP（）TPP）
黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD+）
脂溶性: 在体内可直接参与代谢的 调节作用。 A 视黄醇 D 钙化醇 E 生育酚 K 凝血维生素
水溶性: 是通过转变成辅酶对代谢起调 节作用。 B 族维生素 C 族维生素
1、水溶性维生素与辅酶
(1) 硫胺素 (维生素 B1) 辅酶形式：焦磷酸硫胺素(TPP) 。 缺乏时表现出多发性神经炎、皮肤
麻木、心力衰竭、四肢无力、下肢水肿。
酶的特异性：酶只能作用于一类 化合物或一定的化学键，催化一定类 型的化学反应。
是指酶在催化生化反应时对底物 的选择性。
① 绝对专一性（absolute specificity）
对底物的结构和反应类型要求非
常严格，只能催化一种底物发生一定 类型的反应。
NH 2 CO
NH 2
H2O 脲酶
CO2 + 2NH3
OH
功能：辅酶A能与乙酰基结合，生成乙酰辅酶A， 乙酰辅酶A是乙酰基的载体，可转运乙酰 基。脂酰基载体，转运脂酰基。
(6) 生物素 (维生素B7，维生素H)
生物素是羧化酶的辅酶。
在生物合成中起传递和固定 CO2的作用。
(7) 叶酸 (维生素B11)
最重要的形式是四氢叶酸，四氢叶 酸是一碳单位的载体。
2 酶活力的测定
（1）应测反应初速度（initial velocity or initial speed）,
反应5－10分钟。
产
（2）酶的反应速度一般用单位时 物
间内产物的增加量来表示。
浓 度
（3） 测酶活力时应使反应温度、 [P]
pH、离子 强度和底物浓度等
因素保持恒定。
（4） 测定酶反应速度时，应使[S]>>[E]。
二、酶的辅助因子
（1）金属离子：如 Cu2+ 、Zn2+、 Mn2+、 Mg2+、 Fe 2+等；