生物化学 5章 酶
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生物化学-酶
C H 2O H O OH OH OH OH OH OH C H 2O H O C H 2O H OH
(6)
合成酶 （Ligase or Synthetase） Synthetase）
合成酶，又称为连接酶，能够催化C 合成酶，又称为连接酶，能够催化C-C、C-O、 以及C 键的形成反应。这类反应必须与ATP ATP分 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，即催化有ATP参加的合成反应； ATP参加的合成反应 解反应相互偶联，即催化有ATP参加的合成反应； H===Aㆍ A + B + ATP + H-O-H ===AㆍB + ADP +Pi CTP合成酶 合成酶； 如CTP合成酶；
谷丙转氨酶就是一个很好的例子
CH3CHCOOH HOOCCH2CH2CCOOH NH2 CH3CCOOH O O HOOCCH2CH2CHCOOH NH2
水解酶（Hydrolase） (3)水解酶（Hydrolase）
水解酶催化底物的加水分解反应。 水解酶催化底物的加水分解反应。 主要包括淀粉酶、蛋白酶、核酸酶及脂酶等。 主要包括淀粉酶、蛋白酶、核酸酶及脂酶等。 例如，脂肪酶(Lipase)催化的脂的水解反应 例如，脂肪酶(Lipase)催化的脂的水解反应 (Lipase)
二、酶催化作用特性
1．高效性
酶催化反应的反应速率比非催化反应高10 酶催化反应的反应速率比非催化反应高108 比非生物催化剂高10 1020倍，比非生物催化剂高107 - 1013倍。
2、酶的高度专一性
酶对催化的反应和反应物有严格的限制。 酶对催化的反应和反应物有严格的限制。一种酶 往往只作用于一种或一类化合物， 往往只作用于一种或一类化合物，以促进一定的化学 变化，生成一定的产物。 变化，生成一定的产物。酶作用的专一性是酶最重要 的特点之一，也是和一般催化剂最主要的区别。 的特点之一，也是和一般催化剂最主要的区别。
(6)
合成酶 （Ligase or Synthetase） Synthetase）
合成酶，又称为连接酶，能够催化C 合成酶，又称为连接酶，能够催化C-C、C-O、 以及C 键的形成反应。这类反应必须与ATP ATP分 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，即催化有ATP参加的合成反应； ATP参加的合成反应 解反应相互偶联，即催化有ATP参加的合成反应； H===Aㆍ A + B + ATP + H-O-H ===AㆍB + ADP +Pi CTP合成酶 合成酶； 如CTP合成酶；
谷丙转氨酶就是一个很好的例子
CH3CHCOOH HOOCCH2CH2CCOOH NH2 CH3CCOOH O O HOOCCH2CH2CHCOOH NH2
水解酶（Hydrolase） (3)水解酶（Hydrolase）
水解酶催化底物的加水分解反应。 水解酶催化底物的加水分解反应。 主要包括淀粉酶、蛋白酶、核酸酶及脂酶等。 主要包括淀粉酶、蛋白酶、核酸酶及脂酶等。 例如，脂肪酶(Lipase)催化的脂的水解反应 例如，脂肪酶(Lipase)催化的脂的水解反应 (Lipase)
二、酶催化作用特性
1．高效性
酶催化反应的反应速率比非催化反应高10 酶催化反应的反应速率比非催化反应高108 比非生物催化剂高10 1020倍，比非生物催化剂高107 - 1013倍。
2、酶的高度专一性
酶对催化的反应和反应物有严格的限制。 酶对催化的反应和反应物有严格的限制。一种酶 往往只作用于一种或一类化合物， 往往只作用于一种或一类化合物，以促进一定的化学 变化，生成一定的产物。 变化，生成一定的产物。酶作用的专一性是酶最重要 的特点之一，也是和一般催化剂最主要的区别。 的特点之一，也是和一般催化剂最主要的区别。
5 酶化学 生物化学习题汇编 sqh
目录第五章酶化学 (2)一、填充题 (2)二、是非题 (5)三、选择题 (6)四、简答题 (9)参考文献 (13)第五章酶化学一、填充题1、全酶由( )[1]和( )[2]组成，在催化反应时，二者所起的作用不同，其中( ) [3]决定酶的专一性和高效率，( ) [4]起传递电子、原子或化学基团的作用。
2、辅助因子包括( ) [5]，( ) [6]和( ) [7]等。
其中( )[8]与酶蛋白结合紧密，需要( )[9]除去，( ) [10]与酶蛋白结合疏松，可用( ) [11]除去。
3、酶是由( ) [12]产生的，具有催化能力的( ) [13]。
4、酶活力的调节包括酶( ) [14]的调节和酶( ) [15]的调节。
5、T. R. Cech和S．Alman 因各自发现了( )[16]而共同获得1989年的诺贝尔奖(化学奖)。
6、1986年，R. A. Lerner 和P. G. Schultz等人发现了具有催化活性的( )[17]，称( )[18]。
7、根据国际系统分类法，所有的酶按所摧化的化学反应的性质可以分为六大类( )[19]、( )[20]、( )[21]、( )[22]、( )[23]和( )[1]。
11、酶蛋白21、辅助因子31、酶蛋白41、辅助因子52、辅酶62、辅基72、金属离子82、辅基92、化学方法处理102、辅酶112、透析法123、活细胞133、生物催化剂144、量154、活性165、核酶(具有催化能力的RNA)176、抗体186、抗体酶197、氧化还原酶类207、转移酶类217、水解酶类227、裂合酶类8、按国际酶学委员会的规定，每一种酶都有一个惟一的编号。
醇脱氢酶的编号是EC 1.1.1.1，EC代表( )[2]，4个数字分别代表( )[3]、( )[4]、( )[5]和( )[6]。
9、根据酶的专一性程度不同，酶的专一性可以分为( )[7]专一性、( )[8]专一性和( )[9]专一性。
吉林大学食品生物化学 5 酶
第二节 pH对酶反应速度的影响
pH对酶反应速度的影响较大。其原因有：
pH影响酶分子解离状态。 pH影响底物的解离，从而影响酶与底物的结合。 极度pH的条件引起酶蛋白的变性。
每种酶只能在一定的pH范围内表现出它的活性， 且在某一pH值范围内活性最高，其两侧活性都下降。
∴ 酶促反应具有一最适pH。
抑制程度的表示方法：一般用反应速率的变化来表示。 不加抑制剂时的反应速率为v0，加入抑制剂后的反 应速率为vi，则表示： （1）相对活力分数（残余活力分数）：
a = vi / v 0 （2）相对活力百分数（残余活力百分数）： a % = vi / v0 ×100% （3）抑制分数：指被抑制而失去活力的分数
（3）当底物浓度相当高时，酶全部被底物饱和，
反应速度不会因底物浓度增加而提高，反应为0 级。
二．酶促反应的动力学方程式
1. 米氏方程的推导
Michaelis & Menten推导米氏方程。
V=
Vmax· [ S] Km + [ S] Ks
Ks为ES的解离常数 （Ks=k2/k1）
1925 年 Briggs and Haldane 提出了稳态理论，对米 氏方程做了一项重要的修正 ： （1）反应分二步进行： K3 K1 E + P ES E + S K4 K2 [E]酶总量；[Et]反应后t时的酶量； [ES]中间产物浓度 [Et ] [E]-[ES]
ES的生成量 = ES的分解量 即： v1 =v23 k1[（E）-（ES）][S] = [ES] （k2 k3） [（E）-（ES）][S]/ [ES] = （k2 k3）/ k1 设 Km=(k2+k3)/k1 将(3)重排得 [ES] =[E][S]/ Km [S] (4) (3)
《食品生物化学》第5章酶
辅助因子的作用
酶蛋白决定反应的 酶蛋白决定反应的特异性 决定反应的特异性 辅助因子决定反应的种类与 决定反应的种类 辅助因子决定反应的种类与性质 金属离子 稳定酶的构象（少见） 稳定酶的构象（少见） 参与催化反应，传递电子（超酸催化剂） 参与催化反应，传递电子（超酸催化剂） 在酶与底物间起桥梁作用（配位键） 在酶与底物间起桥梁作用（配位键） 中和阴离子， 中和阴离子，降低反应中的静电斥力 小分子有机化合物 在反应中起运载体的作用，传递电子、 在反应中起运载体的作用，传递电子、质 子或其它基团。 子或其它基团。
小分子有机化合物作为辅助因子
转移的基团 小分子有机化合物 (辅 酶 或 辅 基) 辅 名 称 所含的维生素 尼克酰胺（维生素 PP之一） 之一） 尼克酰胺（ 之一 尼克酰胺（维生素 PP之一） 之一） 尼克酰胺（ 之一 维生素B2 （核黄素） 核黄素） 维生素 维生素B2 （核黄素） 维生素 核黄素） 维生素B 硫胺素） 维生素 1（硫胺素） 泛酸 硫辛酸 维生素B 维生素 12 生物素 吡哆醛（维生素B 之一） 吡哆醛（维生素 6之一） 叶酸
酶具有巨大的催化能力
酶是高度专一的
一种酶仅作用于一种或一类化合物，或一定的化学 一种酶仅作用于一种或一类化合物， 催化一定的化学反应并生成一定的产物。 键，催化一定的化学反应并生成一定的产物。酶的 这种特性称为酶的特异性 专一性(specificity) 特异性或 这种特性称为酶的特异性或专一性(specificity)。 绝对特异性(absolute specificity)： 绝对特异性(absolute specificity)：只能作用于特定 结构的底物，进行一种专一的反应， 结构的底物，进行一种专一的反应，生成一种特定 结构的产物(脲酶) 结构的产物(脲酶) 。 相对特异性(relative specificity)： 相对特异性(relative specificity)：作用于一类化合 物或一种化学键(胰蛋白酶、凝血酶) 物或一种化学键(胰蛋白酶、凝血酶)。 立体结构特异性(stereo specificity)： 立体结构特异性(stereo specificity)：作用于立体异 构体中的一种(L-精氨酸酶、延胡索酸酶) 构体中的一种(L-精氨酸酶、延胡索酸酶)。
生物化学05.第五章 酶
2.有的酶原可以视为酶的储存形式。在需要
时，酶原适时地转变成有活性的酶，发挥其催
化作用。
3.胃、肠黏膜及肠道寄生虫均有抵抗消化酶
的抗酶物质。
三、酶促反应的机制
(一)活化分子与活化能
1.活化能：底物分子从基态转变到活化态所需的能量。 2.活化分子：从基态转变到活化态的底物分子。
能 量 非催化反应活化能
一般催化剂催 化反应的活化能 酶促反应 活化能
底物 反应总能量改变 产物 应 过 程
反
酶促反应活化能的改变
(二)诱导契合假说
酶底物复合物
E+S
ES
E+P
酶与底物相互接近 时，其结构相互诱导、 相互变形和相互适应， 进而相互结合。这一过 程称为酶-底物结合的诱 导契合假说 。
酶的诱导契合动画
(三)邻近效应与定向排列
位于活性中心以外，维持酶活性中心应有的空间 构象所必需。
活性中心以外 的必需基团 底物
+ +
催化基团
结合基团
活性中心
二、酶原与酶原的激活
(一)酶原
有些酶在细胞 内合成或初分泌时 无活性，此无活性 前体称为酶原。
(三)激活过程
酶原
在特定 条件下
特定的肽链水解 分子构象发生改变 酶的活性中心形成
(二)酶原的激活
一些代谢物可与某些酶分子活性中心外的 某部分可逆地结合，使酶构象改变，从而改变 酶的催化活性，此种调节方式称变构调节。
1.变构酶 (allosteric enzyme) 2.变构部位 (allosteric site) 3.变构效应剂 (allosteric effector)
变构激活剂
变构抑制剂
(二) 共价修饰调节
时，酶原适时地转变成有活性的酶，发挥其催
化作用。
3.胃、肠黏膜及肠道寄生虫均有抵抗消化酶
的抗酶物质。
三、酶促反应的机制
(一)活化分子与活化能
1.活化能：底物分子从基态转变到活化态所需的能量。 2.活化分子：从基态转变到活化态的底物分子。
能 量 非催化反应活化能
一般催化剂催 化反应的活化能 酶促反应 活化能
底物 反应总能量改变 产物 应 过 程
反
酶促反应活化能的改变
(二)诱导契合假说
酶底物复合物
E+S
ES
E+P
酶与底物相互接近 时，其结构相互诱导、 相互变形和相互适应， 进而相互结合。这一过 程称为酶-底物结合的诱 导契合假说 。
酶的诱导契合动画
(三)邻近效应与定向排列
位于活性中心以外，维持酶活性中心应有的空间 构象所必需。
活性中心以外 的必需基团 底物
+ +
催化基团
结合基团
活性中心
二、酶原与酶原的激活
(一)酶原
有些酶在细胞 内合成或初分泌时 无活性，此无活性 前体称为酶原。
(三)激活过程
酶原
在特定 条件下
特定的肽链水解 分子构象发生改变 酶的活性中心形成
(二)酶原的激活
一些代谢物可与某些酶分子活性中心外的 某部分可逆地结合，使酶构象改变，从而改变 酶的催化活性，此种调节方式称变构调节。
1.变构酶 (allosteric enzyme) 2.变构部位 (allosteric site) 3.变构效应剂 (allosteric effector)
变构激活剂
变构抑制剂
(二) 共价修饰调节
大学生物化学酶章节思维导图(源文件)
酶
酶的概念
酶是由生物体活细胞产生的具有催化作用的蛋白质，又称为生物催化剂酶促反应的特点和机制
酶促反应的特点
与一般催化剂共性
个性
高效性
专一性
绝对专一性
相对专一性
立体异构专一性
不稳定性
可调控性
由活细胞产生
酶促反应机制
高效性的机制
专一性的机制
诱导契合学说
显著降低反应的活化能
酶的分子组成与结构
酶的分子组成
单纯酶
结合酶
蛋白质部分称酶蛋白
非蛋白质部分称为酶的辅助因子
辅基
辅酶
酶的结构
单体酶
寡聚酶
多酶体系
串联酶
同工酶
酶的必需基团
与酶的活性密切相关的基团
酶的活性中心/活性部分
能与底物特异结合并将底物转化为产物的这一区域酶促反应动力学
底物浓度对酶促反应速度的影响
米氏方程
米氏常数Km的意义
Km和Vmax的测定
酶浓度对酶促反应速度的影响
底物浓度＞＞酶浓度，酶促反应速度与酶浓度成正比
温度对酶促反应速度的影响
最适温度不是特征常数
激活剂
抑制剂
不可逆抑制剂
专一性不可逆抑制作用
例子:有机磷杀虫剂，解磷定
非专一性不可逆抑制作用
巯基酶中毒，可用二巯基丙醇解毒可逆抑制剂
竞争性
磺胺类药物
非竞争性
反竞争性
酶原激活的实质是使酶分子形成或暴露活性中心的过程
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《生物化学》-第五章 酶化学
亲核基团
—CH2—·O·：
H
底物中典 型的亲电 中心包括：
磷酰基
Cys-SH
—CH2—·S·：
H
脂酰基 糖基
His-咪唑基
—CH2—C=CH
HN N：
CH
（五）金属离子催化
金属离子作为酶的辅助因子起作用的方式：
1.与酶蛋白紧密结合稳定酶的天然构象，亲电催化 2.与酶结合较弱，作为激活剂存在。 3.通过价态的可逆变化，参与氧化还原反应。
其他成分的酶：
核酶（ribozyme） ：具有催化活性的天然RNA。 近年还有DNA分子具有催化活性报道。
酶的概念： 酶是生物催化剂。由活细胞产生的具有高效催化能力 和催化专一性的蛋白质、核酸或其复合体。
脲酶：专一性水解尿素。
第一个被分离提取的酶，并证明其化学本质为蛋白质。 抗体酶：是用化学反应的过渡态类似物作免疫原产生 的催化性抗体，是一种具有催化能力的蛋白质，其本 质上是免疫球蛋白。
（6）对于结合酶，辅酶、辅基往往参与酶活中心的 组成。
第二节 酶催化作用的机制
一、酶与底物的结合——中间复合物学说
该学说认为，在酶促反应中，酶（E）总是先和底 物（S）结合生成不稳定的中间复合物（ES），再 分解成产物（P），并释放出酶（E）。 ——中间复合物学说能较好的解释酶为什么能降 低反应的活化能。
实际上，底物与酶结合是一种相互作用的过程， 底物可诱导蛋白质构象改变，蛋白质必需基团也可使 底物敏感键发生变化，更好“契合” 。 3.“三点附着”模型：该模型认为底物与酶活中心的 结合有三个结合位点，只有当这三个位点都匹配的时 候，酶才会催化相应的反应。
二、酶作用高效率机制
（一）底物与酶的邻近、定向效应
1）绝对专一性
—CH2—·O·：
H
底物中典 型的亲电 中心包括：
磷酰基
Cys-SH
—CH2—·S·：
H
脂酰基 糖基
His-咪唑基
—CH2—C=CH
HN N：
CH
（五）金属离子催化
金属离子作为酶的辅助因子起作用的方式：
1.与酶蛋白紧密结合稳定酶的天然构象，亲电催化 2.与酶结合较弱，作为激活剂存在。 3.通过价态的可逆变化，参与氧化还原反应。
其他成分的酶：
核酶（ribozyme） ：具有催化活性的天然RNA。 近年还有DNA分子具有催化活性报道。
酶的概念： 酶是生物催化剂。由活细胞产生的具有高效催化能力 和催化专一性的蛋白质、核酸或其复合体。
脲酶：专一性水解尿素。
第一个被分离提取的酶，并证明其化学本质为蛋白质。 抗体酶：是用化学反应的过渡态类似物作免疫原产生 的催化性抗体，是一种具有催化能力的蛋白质，其本 质上是免疫球蛋白。
（6）对于结合酶，辅酶、辅基往往参与酶活中心的 组成。
第二节 酶催化作用的机制
一、酶与底物的结合——中间复合物学说
该学说认为，在酶促反应中，酶（E）总是先和底 物（S）结合生成不稳定的中间复合物（ES），再 分解成产物（P），并释放出酶（E）。 ——中间复合物学说能较好的解释酶为什么能降 低反应的活化能。
实际上，底物与酶结合是一种相互作用的过程， 底物可诱导蛋白质构象改变，蛋白质必需基团也可使 底物敏感键发生变化，更好“契合” 。 3.“三点附着”模型：该模型认为底物与酶活中心的 结合有三个结合位点，只有当这三个位点都匹配的时 候，酶才会催化相应的反应。
二、酶作用高效率机制
（一）底物与酶的邻近、定向效应
1）绝对专一性
生物化学简明教程 第四版 第五章 酶
酶催化作用的机理
活化分子（处于过渡态的分子） 活化能
中间产物学说
降低反应所需的活化能
E+S
ES
EP
P+E
中间络合物的证据
过氧化物酶
H2O2 + AH2
A + 2H2O
E E+H2O2 E+H2O2+AH2
光谱吸收带
645 583 561 548 530 498
++
+
+
+
+
++
+
+
E：过氧化物酶
2．转移酶类（transferases）
催化基团的转移
AR+ B
A +BR
例：
谷丙转氨酶（GPT）（EC 2.6.1.2，L-丙氨酸：α—酮戊二酸氨基转移酶）
3．水解酶类（hydrolases）
AB + H2O 例：
A·OH + BH
α-葡萄糖苷酶
4．裂合酶类（lyases）
从底物移去一个基团而形成双键或逆反应
活性中心中的基团，在一级结构中可能相距较远
Active sites may include distant residues. (A) Ribbon diagram of the enzyme lysozyme with several components of the active site shown in color. (B) A schematic representation of the primary structure of lysozyme shows that the active site is composed of residues that come from different parts of the polypeptide chain.
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V Vmax
[S]
第三节 酶促反应速度及其影响因素
3.当底物浓度高达一定程度，反应速度不再增加， 达最大速度。酶活性中心已被底物饱和。
V V Vmax Vmax
[S]
[S]
第三节 酶促反应速度及其影响因素
三、温度对反应速度的影响
(一)双重影响 2.0 温度升高，酶促反应速度升高； 酶本质是蛋白质，温度升高，可引起 酶 1.5 酶的变性，从而反应速度降低 。 活 (二)最适温度 性 1.0 酶促反应速度最大时的环境温度， 非酶的特征性常数。 (三) 应用意义 如低温麻醉、生物样本的低温保存、高 温高压灭菌等。
骨肌型
M
H H MH3
LDH2
H H H4
LDH1
在骨骼肌中占优势， 富含碱性氨基酸， 主要催化丙酮酸还 原为乳酸。
在心肌中占优势， 富含酸性氨基酸， 主要催化乳酸脱 氢生成丙酮酸
第二节 酶的分子结构及功能
• 不同组织中LDH同工酶的电泳图谱
点样槽位置
LDH1(H4) LDH2(H3M)
+
LDH3(H2M2)
*酶活性的调节； *通过改变底物浓度对酶进行调节等；
第一节 酶的概述
4、不稳定性
酶的本质是蛋白质，凡是影响蛋白质生物学活
性的因素都能影响酶的活性。
*酶促反应一般在常温、常压、中性pH 条件下进行。
*强酸、强碱、高温条件下条件，将引起酶的失活。
第二节 酶的分子结构及功能
酶的不同形式
(一) 单体酶：仅具有三级结构的酶。 (二) 寡聚酶：由多个相同或不同亚基组成的酶。 (三) 多酶体系：由不同功能的酶聚合形成的多酶 复合体。
NH2 O C NH2 尿素 NH CH3 O C NH2 甲基尿素 + H 2O 脲酶 + H2O 脲酶
2NH3 + CO2
第一节 酶的概述
立体异构专一性
仅作用与立体异构体当中的一种（只对特定空间结构的 某种或）(如：乳酸酸脱氢酶)
CH3CHCOOH NAD OH
+
CH3CCOOH NADH O
A+B ⇌C+D
底物 产物
酶
第一节 酶的概述
酶与一般催化剂的共性： • 反应前后没有质和量的改变 • 只能催化热力学上允许的化反应,降低反应的活化能
• 只能缩短反应时间，不能改变反应平衡点
★ 酶具有一般催化剂的特点，另外还有它自
己的特点。
第一节 酶的概述
1、高效性
* 酶的催化效率通常比非催化反应高 108～1020倍， 比一般催化剂高107～1013倍。 * 酶加速反应的机理是降低反应的活化能。
第五章
酶
问题
• • • • 1.稳定蛋白质亲水胶体性质的因素有哪些？ 2.什么是蛋白质的变性？变性的本质是什么？ 3.核酸可分为哪两类？ 4.核酸的化学元素组成包括哪些？其中特征 性元素是什么？ • 5.核酸的基本成分包括哪三种？核酸的基本 单位是什么？
问题
• 6.DNA主要含有哪些碱基？RNA主要含有哪 些碱基？ • 7.什么是核酸的一级结构？ • 8.DNA分子的二级结构是什么？请描述其主 要特征。 • 9.tRNA的二级结构为什么形态？三级结构 为什么形态？
种类
*必须激活剂：对酶促反应不可缺少的激活剂，多数为金属 离子；如Mg2+ 是己糖激酶的必需激活剂。 *非必需激活剂：使酶活性增加的激活剂， 多数为有机化合 物；如胆汁酸盐。
第三节 酶促反应速度及其影响因素
六、抑制剂对反应速度的影响
能使酶的活性降低或者丧失而不引起酶变性的 物质统称为酶的抑制剂。去除抑制剂后，可使酶的 活性恢复。
(四) 多功能酶或串联酶：具有多种不同催化功能 的多酶体系称为多功能酶。
第二节 酶的分子结构及功能
一、酶的分子组成
* 单纯酶：仅由蛋白质构成，如蛋白酶、淀粉酶等 酶蛋白 决定反应的特异性 *结合酶 （全酶） 辅助因子 决定反应的种类与性质
酶蛋白和辅助因子单独存在均无催化活性，只有结 合为全酶才有催化活性。
形成或暴露出酶的活性中心
第二节 酶的分子结构及功能
• 胰蛋白酶原的激活过程
胰蛋白酶原
缬 天 天 天 天 赖 异 缬 甘 组
46
S
丝
183
S
S S
肠激酶
缬
活性中心
异 甘 组 丝 S S
胰蛋白酶
S
S
第二节 酶的分子结构及功能
• 酶原激活的生理意义
避免细胞产生的酶对细胞进行自身消化，并使酶在特 定的部位和环境中发挥作用，保证体内代谢正常进行。 有的酶原可以视为酶的储存形式。在需要时，酶原适 时地转变成有活性的酶，发挥其催化作用。
心肌梗死和肝病病人血 清LDH同工酶谱的变化 肝病酶谱 正常酶谱
酶 活 性
心肌梗死酶谱
第三节 酶促反应速度及其影响因素
*酶促反应动力学： 研究酶促反应速度及各种因素对酶促反应速度影 响机制的科学。 *影响因素： 酶浓度[E]、底物浓度[S]、pH、 温度、激活剂、抑制剂
第三节 酶促反应速度及其影响因素
第一节 酶的概述
• 定义：酶是一类由活细胞产生的，对其特异底 物具有高效催化作用的蛋白质。也称为生物催 化剂。
来源：活细胞产生 功能：催化剂
本质：蛋白质（核酶例外）
第一节 酶的概述
几个名词：
• • • • 底物：酶作用的物质 产物：反应产生的物质 酶促反应：酶催化的反应 酶活性：酶催化化学反应的能力
第二节 酶的分子结构及功能
酶活力的表示方法
※ 国际单位IU：1961年，在最适条件下每分钟转化1μ mol底
物所需要的酶量为一个酶活力单位。 即 1IU= 1μ mol/min
※ 国际单位Kat：1972年，指在最适条件下1秒钟内转化1mol
底物所需的酶量。 即 1 Kat=1mol/s Kat和IU的换算关系：1 Kat=6×107 IU，
第一节 酶的概述
2、高度特异性
一种酶仅作用于一种或一类化合物，或作用于一定的 化学键，催化一定的化学变化并生成一定的产物。酶的这 种选择性称为酶的特异性或专一性。
绝对专一性 相对专一性 立体异构专一性
第一节 酶的概述
绝对专一性
酶只作用于特定结构的底物，进行一种专一的反应，生成 一种特定结构的产物 。如：
第二节 酶的分子结构及功能
四、同工酶 定义：
是指催化相同的化学反应，而酶蛋白的分子结构、
理化性质乃至免疫学性质不同的一组酶。
第二节 酶的分子结构及功能
L-乳酸脱氢酶（LDH)： 由H和M两种亚基组成的四聚体 心肌型
H M M M M M4 LDH5 M M M H M3 H LDH4 M M H H M 2 H2 LDH3 M H H H
0 10 20 30 40 50 60 0.5
温度 ºC
第三节 酶促反应速度及其影响因素
四、pH
最适pH：酶催化 活性最大时，反 应体系的pH。 非酶的特征性常数
0 2 4 6 8 10 酶 活 性 胃蛋白酶 淀粉酶 胆碱酯酶
pH
第三节 酶促反应速度及其影响因素
五、激活剂对反应速度的影响：
使酶由无活性变为有活性或者使酶的活性增加的物质。
H+
第一节 酶的概述
相对专一性
有些酶可以作用于一类化合物或者一种化学键， 具有不太严格的选择性，称为相对专一性。如：磷
酸酶可以水解磷酸酯键；脂酶可以水解脂肪，也可水解简单
的酯。
第一节 酶的概述
3、可调节性
• 酶活性受多种因素的调控而发生改变，以适应不 断变化的内、外环境和生命活动的需要。 *对酶生成与降解量的调节；
第一节 酶的概述
活化能：底物分子从初态转变到活化态所需的能量。
能 量
一般催化剂催 化反应的活化能
非催化反应活化能
酶促反应 活化能
底物
反应总能量改变
产物
反 应 过 程
酶促反应活化能的改变
第一节 酶的概述
过氧化氢（H2O2）分解反应所需活化能 催化剂 无 胶钛肥 过氧化氢酶 每摩尔所需活化能 18000cal 11700cal 2000cal
一、酶浓度对反应速度的影响
V
* 当 [S] ＞＞ [E] ，反应 速度与酶浓度成正比。
*关系式为：V = K [E]
0 [E]
第三节 酶促反应速度及其影响因素
二、底物浓度对反应速度的影响
1、当底物浓度较低时，反应速度与底物浓度成正比。
V
Vmax
[S]
第三节 酶促反应速度及其影响因素
2、随着底物浓度的增高，反应速度不再成正比例加 速。
★ 变性因素不属于抑制剂范畴；
因为：抑制剂对酶有选择性，而变性因素没有。
第三节 酶促反应速度及其影响因素
抑制作用的类型
*不可逆性抑制 竞争性抑制 *可逆性抑制 非竞争性抑制 反竞争性抑制
第三节 酶促反应速度及其影响因素
不可逆性抑制：
抑制剂与酶的活性中心的必须基团以共价键结合，使酶失 活，不能用透析、超滤等物理方法除去而使酶恢复活性。例： 有机磷化合物 羟基酶
第二节 酶的分子结构及功能
必需基团：
酶分子中氨基酸残基侧链的化学基团中，一些与 酶活性密切相关的化学基团。
*活性中心内的必需基团
结合基团：与底物结合 催化基团：催化底物转变成产物
*活性中心外的必需基团 不参与酶活性中心的组成，维持酶活性中心的 空间构象。
第二节 酶的分子结构及功能
活性中心以外 的必需基团 酶 的 活 性 中 心 底物
+
N
CH3 解磷定
有机磷化合物对羟基酶的抑制
辅酶: 与酶蛋白结合疏松，可用透析或超滤的方法除去。
[S]
第三节 酶促反应速度及其影响因素
3.当底物浓度高达一定程度，反应速度不再增加， 达最大速度。酶活性中心已被底物饱和。
V V Vmax Vmax
[S]
[S]
第三节 酶促反应速度及其影响因素
三、温度对反应速度的影响
(一)双重影响 2.0 温度升高，酶促反应速度升高； 酶本质是蛋白质，温度升高，可引起 酶 1.5 酶的变性，从而反应速度降低 。 活 (二)最适温度 性 1.0 酶促反应速度最大时的环境温度， 非酶的特征性常数。 (三) 应用意义 如低温麻醉、生物样本的低温保存、高 温高压灭菌等。
骨肌型
M
H H MH3
LDH2
H H H4
LDH1
在骨骼肌中占优势， 富含碱性氨基酸， 主要催化丙酮酸还 原为乳酸。
在心肌中占优势， 富含酸性氨基酸， 主要催化乳酸脱 氢生成丙酮酸
第二节 酶的分子结构及功能
• 不同组织中LDH同工酶的电泳图谱
点样槽位置
LDH1(H4) LDH2(H3M)
+
LDH3(H2M2)
*酶活性的调节； *通过改变底物浓度对酶进行调节等；
第一节 酶的概述
4、不稳定性
酶的本质是蛋白质，凡是影响蛋白质生物学活
性的因素都能影响酶的活性。
*酶促反应一般在常温、常压、中性pH 条件下进行。
*强酸、强碱、高温条件下条件，将引起酶的失活。
第二节 酶的分子结构及功能
酶的不同形式
(一) 单体酶：仅具有三级结构的酶。 (二) 寡聚酶：由多个相同或不同亚基组成的酶。 (三) 多酶体系：由不同功能的酶聚合形成的多酶 复合体。
NH2 O C NH2 尿素 NH CH3 O C NH2 甲基尿素 + H 2O 脲酶 + H2O 脲酶
2NH3 + CO2
第一节 酶的概述
立体异构专一性
仅作用与立体异构体当中的一种（只对特定空间结构的 某种或）(如：乳酸酸脱氢酶)
CH3CHCOOH NAD OH
+
CH3CCOOH NADH O
A+B ⇌C+D
底物 产物
酶
第一节 酶的概述
酶与一般催化剂的共性： • 反应前后没有质和量的改变 • 只能催化热力学上允许的化反应,降低反应的活化能
• 只能缩短反应时间，不能改变反应平衡点
★ 酶具有一般催化剂的特点，另外还有它自
己的特点。
第一节 酶的概述
1、高效性
* 酶的催化效率通常比非催化反应高 108～1020倍， 比一般催化剂高107～1013倍。 * 酶加速反应的机理是降低反应的活化能。
第五章
酶
问题
• • • • 1.稳定蛋白质亲水胶体性质的因素有哪些？ 2.什么是蛋白质的变性？变性的本质是什么？ 3.核酸可分为哪两类？ 4.核酸的化学元素组成包括哪些？其中特征 性元素是什么？ • 5.核酸的基本成分包括哪三种？核酸的基本 单位是什么？
问题
• 6.DNA主要含有哪些碱基？RNA主要含有哪 些碱基？ • 7.什么是核酸的一级结构？ • 8.DNA分子的二级结构是什么？请描述其主 要特征。 • 9.tRNA的二级结构为什么形态？三级结构 为什么形态？
种类
*必须激活剂：对酶促反应不可缺少的激活剂，多数为金属 离子；如Mg2+ 是己糖激酶的必需激活剂。 *非必需激活剂：使酶活性增加的激活剂， 多数为有机化合 物；如胆汁酸盐。
第三节 酶促反应速度及其影响因素
六、抑制剂对反应速度的影响
能使酶的活性降低或者丧失而不引起酶变性的 物质统称为酶的抑制剂。去除抑制剂后，可使酶的 活性恢复。
(四) 多功能酶或串联酶：具有多种不同催化功能 的多酶体系称为多功能酶。
第二节 酶的分子结构及功能
一、酶的分子组成
* 单纯酶：仅由蛋白质构成，如蛋白酶、淀粉酶等 酶蛋白 决定反应的特异性 *结合酶 （全酶） 辅助因子 决定反应的种类与性质
酶蛋白和辅助因子单独存在均无催化活性，只有结 合为全酶才有催化活性。
形成或暴露出酶的活性中心
第二节 酶的分子结构及功能
• 胰蛋白酶原的激活过程
胰蛋白酶原
缬 天 天 天 天 赖 异 缬 甘 组
46
S
丝
183
S
S S
肠激酶
缬
活性中心
异 甘 组 丝 S S
胰蛋白酶
S
S
第二节 酶的分子结构及功能
• 酶原激活的生理意义
避免细胞产生的酶对细胞进行自身消化，并使酶在特 定的部位和环境中发挥作用，保证体内代谢正常进行。 有的酶原可以视为酶的储存形式。在需要时，酶原适 时地转变成有活性的酶，发挥其催化作用。
心肌梗死和肝病病人血 清LDH同工酶谱的变化 肝病酶谱 正常酶谱
酶 活 性
心肌梗死酶谱
第三节 酶促反应速度及其影响因素
*酶促反应动力学： 研究酶促反应速度及各种因素对酶促反应速度影 响机制的科学。 *影响因素： 酶浓度[E]、底物浓度[S]、pH、 温度、激活剂、抑制剂
第三节 酶促反应速度及其影响因素
第一节 酶的概述
• 定义：酶是一类由活细胞产生的，对其特异底 物具有高效催化作用的蛋白质。也称为生物催 化剂。
来源：活细胞产生 功能：催化剂
本质：蛋白质（核酶例外）
第一节 酶的概述
几个名词：
• • • • 底物：酶作用的物质 产物：反应产生的物质 酶促反应：酶催化的反应 酶活性：酶催化化学反应的能力
第二节 酶的分子结构及功能
酶活力的表示方法
※ 国际单位IU：1961年，在最适条件下每分钟转化1μ mol底
物所需要的酶量为一个酶活力单位。 即 1IU= 1μ mol/min
※ 国际单位Kat：1972年，指在最适条件下1秒钟内转化1mol
底物所需的酶量。 即 1 Kat=1mol/s Kat和IU的换算关系：1 Kat=6×107 IU，
第一节 酶的概述
2、高度特异性
一种酶仅作用于一种或一类化合物，或作用于一定的 化学键，催化一定的化学变化并生成一定的产物。酶的这 种选择性称为酶的特异性或专一性。
绝对专一性 相对专一性 立体异构专一性
第一节 酶的概述
绝对专一性
酶只作用于特定结构的底物，进行一种专一的反应，生成 一种特定结构的产物 。如：
第二节 酶的分子结构及功能
四、同工酶 定义：
是指催化相同的化学反应，而酶蛋白的分子结构、
理化性质乃至免疫学性质不同的一组酶。
第二节 酶的分子结构及功能
L-乳酸脱氢酶（LDH)： 由H和M两种亚基组成的四聚体 心肌型
H M M M M M4 LDH5 M M M H M3 H LDH4 M M H H M 2 H2 LDH3 M H H H
0 10 20 30 40 50 60 0.5
温度 ºC
第三节 酶促反应速度及其影响因素
四、pH
最适pH：酶催化 活性最大时，反 应体系的pH。 非酶的特征性常数
0 2 4 6 8 10 酶 活 性 胃蛋白酶 淀粉酶 胆碱酯酶
pH
第三节 酶促反应速度及其影响因素
五、激活剂对反应速度的影响：
使酶由无活性变为有活性或者使酶的活性增加的物质。
H+
第一节 酶的概述
相对专一性
有些酶可以作用于一类化合物或者一种化学键， 具有不太严格的选择性，称为相对专一性。如：磷
酸酶可以水解磷酸酯键；脂酶可以水解脂肪，也可水解简单
的酯。
第一节 酶的概述
3、可调节性
• 酶活性受多种因素的调控而发生改变，以适应不 断变化的内、外环境和生命活动的需要。 *对酶生成与降解量的调节；
第一节 酶的概述
活化能：底物分子从初态转变到活化态所需的能量。
能 量
一般催化剂催 化反应的活化能
非催化反应活化能
酶促反应 活化能
底物
反应总能量改变
产物
反 应 过 程
酶促反应活化能的改变
第一节 酶的概述
过氧化氢（H2O2）分解反应所需活化能 催化剂 无 胶钛肥 过氧化氢酶 每摩尔所需活化能 18000cal 11700cal 2000cal
一、酶浓度对反应速度的影响
V
* 当 [S] ＞＞ [E] ，反应 速度与酶浓度成正比。
*关系式为：V = K [E]
0 [E]
第三节 酶促反应速度及其影响因素
二、底物浓度对反应速度的影响
1、当底物浓度较低时，反应速度与底物浓度成正比。
V
Vmax
[S]
第三节 酶促反应速度及其影响因素
2、随着底物浓度的增高，反应速度不再成正比例加 速。
★ 变性因素不属于抑制剂范畴；
因为：抑制剂对酶有选择性，而变性因素没有。
第三节 酶促反应速度及其影响因素
抑制作用的类型
*不可逆性抑制 竞争性抑制 *可逆性抑制 非竞争性抑制 反竞争性抑制
第三节 酶促反应速度及其影响因素
不可逆性抑制：
抑制剂与酶的活性中心的必须基团以共价键结合，使酶失 活，不能用透析、超滤等物理方法除去而使酶恢复活性。例： 有机磷化合物 羟基酶
第二节 酶的分子结构及功能
必需基团：
酶分子中氨基酸残基侧链的化学基团中，一些与 酶活性密切相关的化学基团。
*活性中心内的必需基团
结合基团：与底物结合 催化基团：催化底物转变成产物
*活性中心外的必需基团 不参与酶活性中心的组成，维持酶活性中心的 空间构象。
第二节 酶的分子结构及功能
活性中心以外 的必需基团 酶 的 活 性 中 心 底物
+
N
CH3 解磷定
有机磷化合物对羟基酶的抑制
辅酶: 与酶蛋白结合疏松，可用透析或超滤的方法除去。