高中生物 竞赛之生物化学竞赛第三章酶学
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高中生物奥赛之生物化学重点串讲 酶
作为亲核试剂攻击底物的缺电子中心，形成共价中间复合物。
金属离子的催化作用
1。通过结合底物为反应定向 2。电荷屏蔽与稳定作用 3。在氧化还原反应中起传递电子作用 。。。。。。。。。。。。
总结
酶具有高催化效率的分子机理是：酶分子的活性部位 结合底物形成酶－底物复合物，在酶的帮助作用下 （包括共价作用与非共价作用），底物进入特定的过 渡态，由于形成此类过渡态所需要的活化能远小于非 酶促反应所需要的活化能，因而反应能够快速、顺利
8 20
酶的转换数（turnover number, TN）：一定条件下每秒钟 每个酶分子转换底物的分子数。
酶的专一性
• 与一般的催化剂反应相比，酶对催化的反应和反应物有严 格的选择性。 • 被酶作用的反应物，通常称为底物（substrate）。 • 酶作用的专一性，是由酶的结构，特别是活性部位的结构 特异性决定的。 • 专一性分类
底物，一定的温度和pH条件下，一定的缓冲体系中测
定的，不同条件下具有不同的Vmax值。
当[S]很大时，酶被底物饱和，Vmax = k3 [E]
kcat 的意义
kcat表示当酶被底物饱和时每秒钟每个酶分子转换底物
的分子数，称为转换数（TN）或催化常数。
kcat通常等于多步反应中限度步骤的反应速率常数，例
地进行，形成产物并释放出游离的酶，使其能够参与
其余底物的反应。
总结
影响酶催化效率的各作用因素之间是平等并列的关系，它 们在不同方面以及酶与底物作用的不同阶段起作用，使酶 具有高催化效率，在实际的酶促反应中，这些作用因素可 协调地配合在一起产生效果。酶的活性部位一般都含有多 个起催化作用的基团，这些基团在空间有特殊的排列和取 向，可以通过协同的方式作用于底物，从而提高底物的反 应速率。一种酶的催化作用常常是多种催化机制的综合作 用，这是酶具有高效性的重要原因。
生物化学第三章 酶
（四）酶的比活力（比活性） • 酶的比活力是指每单位质量样品中的酶 活力，即每毫克酶蛋白中所含的活力单 位数或每千克酶蛋白中所含的Kat数。
比活力=
酶活力单位数 酶蛋白质量（mg）
• 比活力是表示酶制剂纯度的一个重要指 标，对同一种酶而言，酶的比活力越高， 纯度越高。
七、酶促反应动力学
• 酶促反应动力学主要研究酶催化的反 应速度及影响反应速度的各种因素。 • 在探讨各种因素对酶促反应速度的影 响时，通常测定其初始速度来代表酶
单纯酶 酶→ 结合酶（全酶）→ 辅助因子→ 酶蛋白 辅酶 辅基 金属离子
●
●酶蛋白与辅助因子单独存在时均无催化活性，二 者只有结合成完整的分子时，才具有催化活性。 ●一种酶蛋白只与一种辅酶结合，组成一种全酶， 催化一种或一类底物进行某种化学反应。 ●一种辅酶可以和多种酶蛋白结合，组成多种全酶， 分别催化不同底物进行同一类反应。
（三） 诱导契合学说-关于酶作用专一性的假说 ●1890年，Emil Fischer提出“锁钥学说” ：底 物的结构和酶活性部位的结构非常吻合，就象 锁和钥匙一样，这样它们就能紧密结合形成中 间产物。
底物
+
酶
酶 –底物复合物
●1958年，Koshland提出“诱导契合学说”： 酶活性部位的结构与底物的结构并不特别 吻合，但活性部位具有一定的柔性，当底 物与酶接近时，可以诱导酶活性中心的构 象发生改 变，使之 成为能与 底物分子 密切结合 的构象 。
促反应速度，即底物转化量 <5% 时的
反应速度。
（一）酶浓度对反应速度的影响 • 当反应系统中底物的浓度足够大时， 酶促反应速度与酶浓度成正比，即 ν =k[E]。
(二) 底物浓度对反应速度的影响
生物化学I 第三章 酶学
根据国际生化协会酶命名委员会的规定，每一个酶都用 四个打点隔开的数字编号，编号前冠以EC（酶学委员会缩 写），四个数字依次表示该酶应属的大类、亚类、亚亚类 及酶的顺序号，这种编码一种酶的四个数字即是酶的标码。
例如：EC1.1.1.27（乳酸脱氢酶） 酶
乳酸：NAD＋氧化还原
u u u u
第一大类 氧化还原酶 第一亚类 —CHOH被氧化 第一亚亚类 氢受体为NAD+ 排序 顺序号为27
4. 1878年， Kü hne赋予酶统一的名称 “Enzyme”， 其意思为“在酵母中”。
Enzyme 酶
德国生物化学家
5. 1930~1936年，Northrop和Kunitz先后得到了胃蛋 白酶、胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶结晶，并用相应方法 证ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ酶是蛋白质。
为此， Northrop和Kunitz于1949年共同 获得诺贝尔奖。
（1）旋光异构专一性：
（2）顺反异构专一性：
例如：不同的酶有不同的活性中心，故对底物有严格的特异性。例如乳 酸脱氢酶是具有立体异构特异性的酶，它能催化乳酸脱氢生成丙酮酸 的可逆反应：
A、B、C分别为LDH活性中心的三个功能基团
消化道内几种蛋白酶的专一性
氨肽酶
（芳香） （硷性）
羧肽酶 羧肽酶
（丙）
Ser
His 活性中心重要基团: His57 , Asp102 , Ser195
Asp
（4）酶的活性中心与底物形状不是正好互补的。
（5）酶的活性中心是位于酶分子表面的一个裂 缝（Crevice)内。
（6）底物通过次级键较弱的作用力与酶分子结 合，这些次级键为：氢键、离子键（盐键）、 范德华力和疏水相互作用。 （7）酶的活性中心具有柔性或可运动性。
生物化学 第三章 酶(共65张PPT)
概念: 抑制剂和底物的结构相似，能与底物竞争酶的活性中心,从而阻碍酶底物复合物的形成，使酶的活性降低。
含多条肽链则为寡聚酶，如RNA聚合酶，由4种亚基构成五聚体。
(cofactor)
别构酶(allosteric enzyme):能发生别构效应的酶
9 D-葡萄糖6-磷酸酮醇异构酶 磷酸葡萄糖异构酶
esterase)活性中心丝氨酸残基上的羟基结合，使酶失活。
酶蛋白
酶的磷酸化与脱磷酸化
五、酶原激活
概念
酶原(zymogen)：细胞合成酶蛋白时或者初分 泌时,不具有酶活性的形式
酶原 切除片段 酶
（–）
（+）
酶原激活
本质：一级结构的改变导致构象改变，激活。
胰蛋白酶原的激活过程
六、同工酶
同工酶(isoenzyme)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。
正协同效应（positive cooperativity） 后续亚基的构象改变增加其对别构效应剂
的亲和力，使效应剂与酶的结合越来越容易。
负协同效应（negative cooperativity） 后续亚基的构象改变降低酶对别构效应剂
的亲和力，使效应剂与酶的结合越来越难。
协同效应
正协同效应的底物浓度-反应速率曲线为S形曲线
/ 即： Vmax = k3 [Et]
Km 和 Vmax 的测定
双倒数作图法 Lineweaver-Burk作图
将米氏方程式两侧取倒数
1/v = Km/Vmax[S] + 1/Vmax = Km/Vmax •1/ [S] + 1/Vmax 以 1/v 对 1/[S] 作图, 得直线图
斜率为 Km/Vmax
含多条肽链则为寡聚酶，如RNA聚合酶，由4种亚基构成五聚体。
(cofactor)
别构酶(allosteric enzyme):能发生别构效应的酶
9 D-葡萄糖6-磷酸酮醇异构酶 磷酸葡萄糖异构酶
esterase)活性中心丝氨酸残基上的羟基结合，使酶失活。
酶蛋白
酶的磷酸化与脱磷酸化
五、酶原激活
概念
酶原(zymogen)：细胞合成酶蛋白时或者初分 泌时,不具有酶活性的形式
酶原 切除片段 酶
（–）
（+）
酶原激活
本质：一级结构的改变导致构象改变，激活。
胰蛋白酶原的激活过程
六、同工酶
同工酶(isoenzyme)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。
正协同效应（positive cooperativity） 后续亚基的构象改变增加其对别构效应剂
的亲和力，使效应剂与酶的结合越来越容易。
负协同效应（negative cooperativity） 后续亚基的构象改变降低酶对别构效应剂
的亲和力，使效应剂与酶的结合越来越难。
协同效应
正协同效应的底物浓度-反应速率曲线为S形曲线
/ 即： Vmax = k3 [Et]
Km 和 Vmax 的测定
双倒数作图法 Lineweaver-Burk作图
将米氏方程式两侧取倒数
1/v = Km/Vmax[S] + 1/Vmax = Km/Vmax •1/ [S] + 1/Vmax 以 1/v 对 1/[S] 作图, 得直线图
斜率为 Km/Vmax
高中生物竞赛辅导—生物化学三(酶)
多功能酶(multifunctional enzyme)或串联酶 (tandem enzyme)：一些多酶体系在进化过程 中由于基因的融合，多种不同催化功能存在 于一条多肽链中，这类酶称为多功能酶。
目录
一、 酶的分子组成
单纯酶
结合酶
(simple enzyme)
(conjugated enzyme)
Ｋm：米氏常数(Michaelis constant)
目录
米－曼氏方程式推导基于两个假设：
E与S形成ES复合物的反应是快速平衡反应，而ES
分解为E及P的反应为慢反应，反应速度取决于 慢反应即 V＝k3[ES]。 (1) S的总浓度远远大于E的总浓度，因此在反应的初始 阶段，S的浓度可认为不变即[S]＝[St]。
目录
二、酶浓度对反应速度的影响
当[S]＞＞[E]，酶可被
V
底物饱和的情况下，反
应速度与酶浓度成正比。
关系式为：V
= K3 [E]
0 [E]
当[S]>>[E]时，Vmax = k3 [E]
酶浓度对反应速度的影响
目录
三、温度对反应速度的影响
双重影响
温度升高，酶促反应速 度升高；由于酶的本质是蛋 白质，温度升高，可引起酶 的变性，从而反应速度降 低。
氢原子（质子） NAD+（尼克酰胺腺嘌呤二核 苷酸，辅酶I） NADP+（尼克酰胺腺嘌呤二核 苷酸磷酸，辅酶II） FMN （黄素单核苷酸） FAD（黄素腺嘌呤二核苷酸） 醛基 TPP（焦磷酸硫胺素） 酰基 辅酶A（CoA） 硫辛酸 烷基 钴胺素辅酶类 二氧化碳 生物素 氨基 磷酸吡哆醛 甲基、甲烯基、 四氢叶酸 甲炔基、甲酰基 等一碳单位
高中生物竞赛酶
主要包括： 亲核性基团：丝氨酸的 羟基，半胱氨酸的巯基 和组氨酸的咪唑基。
必需基团：
H2N CH
O C OH CH CH2 O C O OH O H2N CH CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 NH2 OH OH C H2N OH CH C OH NH2 O O C OH COOH
CH2 H2N
1.用量少而催化效率高； 2.它能够改变化学反应的速度，但是不能改变化学 反应平衡。 3.只能催化热力学允许的反应，在反应前后不发生 改变。
二 酶催化作用特性
1．高效性
2．专一性
3．反应条件温和
4. 酶的催化活性可调节控制
催化反应历程：
一般化学反应历程：
S 酶促反应历程： S+E ES E+P P
3 酸－碱催化
酸-碱催化可分为狭义的酸-碱催化和广义的 酸-碱催化。酶参与的酸-碱催化反应一般都是广 义的酸－碱催化方式。 广义酸－碱催化是指通过质子酸提供部分质 子,或是通过质子碱接受部分质子的作用，达到降 低反应活化能的过程。
酶分子中可以作为广义酸、碱的基团
广义酸基团 （质子供体）
+ -NH3,
催化底物发生反应的部位。
酶活性中心包括两个部位
酶 活 性 中 心
结合部位：酶与底物结合的部位， 决定酶的专一性 催化部位：催化底物发生反应的部位， 决定酶的催化效率、反应性质。
必需基团：在酶分子中和酶的催化活性直接有关的基 团，活性中心内外都有。 O
H2N CH CH2 OH O H2N CH CH2 O SH H2N CH CH2 N H N NH C OH N C OH SH C OH OH
生物化学7第三章酶PPT课件
率，但不改变反应的平衡点。
酶在生物体内参与多种代谢反应， 是维持生命活动不可或缺的物质。
酶的分类
根据酶的来源可分为动物酶、植物酶 和微生物酶。
根据酶的结构可分为单体酶、寡聚酶 和多聚酶等。
根据酶作用的性质可分为氧化还原酶、 水解酶、裂合酶、异构酶和转移酶等。
酶的结构与功能
酶的活性中心
酶的特定化学基团，与 底物结合并催化反应发
米氏方程是酶促反应动力学的核心理论之一，它能够帮助我 们了解酶促反应的特性，如酶的催化效率、底物亲和力等。
酶促反应速度的影响因素
底物浓度
最快。
酶浓度
酶浓度越高，反应速度越快。
温度
温度越高，酶促反应速度越快， 但温度过高可能导致酶失活。
抑制剂和激活剂
疏水催化
酶通过将底物分子包裹在活性 中心的疏水空腔中，降低溶剂 对反应的干扰，从而加速反应
。
03
酶促反应动力学
米氏方程
米氏方程是表示一个酶促反应的起始速度与底物浓度关系的方 程，其形式为v=Vmax[S]/(Km+[S])，其中v代表反应速度， Vmax代表最大反应速度，[S]代表底物浓度，Km代表米氏常数。
04
酶的抑制剂与激活剂
酶的抑制剂
01
02
03
04
不可逆性抑制剂
通过与酶的活性中心结合，永 久性地抑制酶的活性。
可逆性抑制剂
通过非共价键与酶结合，抑制 酶的活性，但可以在一定条件
下恢复酶的活性。
竞争性抑制剂
与底物竞争酶的活性中心，降 低酶与底物的亲和力，从而抑
制酶的活性。
非竞争性抑制剂
与酶的活性中心以外的位点结 合，影响酶与底物的结合，从
酶在生物体内参与多种代谢反应， 是维持生命活动不可或缺的物质。
酶的分类
根据酶的来源可分为动物酶、植物酶 和微生物酶。
根据酶的结构可分为单体酶、寡聚酶 和多聚酶等。
根据酶作用的性质可分为氧化还原酶、 水解酶、裂合酶、异构酶和转移酶等。
酶的结构与功能
酶的活性中心
酶的特定化学基团，与 底物结合并催化反应发
米氏方程是酶促反应动力学的核心理论之一，它能够帮助我 们了解酶促反应的特性，如酶的催化效率、底物亲和力等。
酶促反应速度的影响因素
底物浓度
最快。
酶浓度
酶浓度越高，反应速度越快。
温度
温度越高，酶促反应速度越快， 但温度过高可能导致酶失活。
抑制剂和激活剂
疏水催化
酶通过将底物分子包裹在活性 中心的疏水空腔中，降低溶剂 对反应的干扰，从而加速反应
。
03
酶促反应动力学
米氏方程
米氏方程是表示一个酶促反应的起始速度与底物浓度关系的方 程，其形式为v=Vmax[S]/(Km+[S])，其中v代表反应速度， Vmax代表最大反应速度，[S]代表底物浓度，Km代表米氏常数。
04
酶的抑制剂与激活剂
酶的抑制剂
01
02
03
04
不可逆性抑制剂
通过与酶的活性中心结合，永 久性地抑制酶的活性。
可逆性抑制剂
通过非共价键与酶结合，抑制 酶的活性，但可以在一定条件
下恢复酶的活性。
竞争性抑制剂
与底物竞争酶的活性中心，降 低酶与底物的亲和力，从而抑
制酶的活性。
非竞争性抑制剂
与酶的活性中心以外的位点结 合，影响酶与底物的结合，从
生物化学：第三章 酶学
为Tyr 248 为Arg 145
Zn
为Glu 270 为底物
R
R R
A.非差 示标记
差 示 标 记 法 图 解
B. 差示 标记
(底物)
R
R
R
Hale Waihona Puke R*RR*
亲和标记法
根据酶与底物特异结合的性质，设计或合成一种含有反应基团的底物类似
物作为活性部位基团的标记试剂。这种试剂象底物一样进入活性部位，接
近结合位点，并以其活泼的化学基团与活性部位的某一基团共价结合，而 指示出酶活性部位的特征。
“锁钥学说”
(lock and key thoery)：
Fischer， (1890）：酶 的活性中心 结构与底物 的结构互相 吻合，紧密 结合成中间 络合物。
诱导嵌合学说 (induced-fit hypothesis)： Koshland，(1958）： 酶活性中心的结构有 一定的柔性，当底物 （激活剂或抑制剂） 与酶分子结合时，酶 蛋白的构象发生了有 利于与底物结合的变 化，使反应所需的催 化基团和结合基团正 确地排列和定向，转 入有效的作用位置， 这样才能使酶与底物 完全吻合，结合成中 间产物。
当ΔG＜0，反应能自发进行。 活化能：分子由常态转变为活化状态所需的能量。 是指在一定温度下，1mol 反应物全部进入活化 状态所需的自由能。
化学反应要能够 发生，关键的是反应 体系中的分子必须分 子处于活化状态，活 化分子比一般分子多 含的能量就称为活化 能。反应体系中活化 分子越多，反应就越 快。增加反应体系的 活化分子数有两条途 径:一是向反应体系 中加入能量 ，另一 途径是降低反应活化 能。酶的作用就在于 降低化学反应活化能。
活酶的专一性研究 酶分子的化学修饰：差示标记法，亲和标记法 X-射线衍射法
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催化基团：位于催化部位的基团 酶的活性部位或活性中心：通常将酶
的结合部位和催化部位总称为活 性中心 结合部位决定酶的专一性。 催化部位决定酶所催化反应的性质。
三、酶作用专一性机理
锁钥学说(lock and key th0ery)：将酶的活性中心 比喻作锁孔，底物分子象钥匙，底物能专一性地插入 到酶的活性中心。
1） 键专一性 有的酶只作用于一定的键，而对键 两端的基团并无严格要求，如二肽酶水解二肽。
2）基团专一性 另一些酶，除要求作用于一定的键 以外，对键两端的基团还有一定要求，往往是对其中一
个基团要求严格，对另一个基团则要求不严格。
消化道内几种蛋白酶的专一性
氨肽酶
（芳香）
（硷性）
羧羧肽肽酶酶
（丙）
胃蛋白酶
B6
生物素 泛酸 叶酸
反应中的作用 转移醛基 转移氢原子 转移氢原子
转移氨基、氨基酸脱 羧酶（CO2） 固定CO2 酰基转移 一碳单位活性载体
第二节 酶的命名和分类
一、 命名：习惯命名；系统命名 二、 国际系统分类法
*国际生物化学会酶学委员会（Enzyme Commsion）将酶
分成六大类：
1.氧还原酶类
酶的专一性
概念：酶对所催化的分子（底物，Substrate）化学 结构的特殊要求和选择
类别：绝对专一性和相对专一性
绝对专一性和相对专一性
绝对专一性 有的酶对底物的化学结构要求非常严格， 只作用于一种底物，不作用于其它任何物质，如脲酶仅 作用于尿素。
相对专一性 有的酶对底物的化学结构要求比上述绝 对专一性略低一些，它们能作用于一类化合物或一种化 学键。
能 量 水
平 E+S
E1 ES
E2
G
P+ E
反应过程
二、酶的活性中心
1、酶的活性中心和必需基团 酶分子中直接与底物结合，并和酶催化作用直接
有关的区域叫酶的活性中心（active center）或活性部 位（active site），参与构成酶的活性中心和维持酶的 特定构象所必需的基团为酶分子的必需基团。
4.裂合酶类
2.移换酶类
5.异构酶类
3.水解酶类
6.合成酶类
第三节 酶催化作用的结构基础
一、 酶催化的中间产物理论 二、 酶的活性中心 三、 酶作用专一性机理
酶催化的中间产物结合生成不稳定的中间 物（ES），再分解成产 物（P）并释放出酶，使 反应沿一个低活化能的 途径进行，降低反应所 需活化能，所以能加快 反应速度。
第一节 酶的概念及作用特点
一 、酶的概念、具有一般催化剂的特点
二、 酶作用的特点
• 高效性 • 专一性 • 易失活 • 活性可调控 • 有些酶需辅助因子
三、 酶的化学本质及类别 四、 酶专一性类型
酶的概念
酶是由活细胞产生的一类具有生物催化作用的有 机物（蛋白质和核酸）
• 与无机催化剂相比
相同点：化学反应前后质和量不变 只催化已存在的反应 不改变反应的平衡常数 作用机理相同即降低反应的活化能
一、酶的活力与测定 二、影响酶作用的因素
1、酶浓度 2、底物浓度 3、pH 4、 温度 5、激活剂 6、抑制剂
酶促反应速度的测定与酶的活力单位
1、酶促反应速度的测定 初速度的概念 2、酶活力
酶催化一定化学反应的能力称酶活力，酶活力通 常以最适条件下酶所催化的化学反应的速度来确定。
3、酶活力的表示方法 4、酶活力测定方法：终点法 动力学法
实例；胰凝乳蛋白酶（chymotrypsin） 羧肽酶（ribonuclease）
胰
凝
乳
Ser
蛋
白
酶
的
活
性
中 His
Asp
心
活性中心重要基团: His57 , Asp（天）102 , Ser（丝）195
为Tyr 酪248 为Arg 145 为Glu 270 为底物
羧肽酶活性中心示意图
Zn
• 活性中心
酶促反应初速度的概念
[P]
斜率=[P]/ t = V（初速度） t
酶活力测定方法
终点法: 酶反应进行到一定时间后终止其反应， 再用化学或物理方法测定产物或反应物量的变化。
动力学法:连续测定反应过程中产物\底物或辅酶 的变化量，直接测定出酶反应的初速度。
酶活力的表示方法
活力单位（active unit） 量度酶催化能力大小 习惯单位（U）: 底物(或产物)变化量 / 单位时间
酶分子中直接和底物结合并起催化反应的部位 是酶分子上必需基团集中存在的区域
包括结合部位和催化部位
结合部位(Binding site)
酶分子中与底物结合的部位或区域一般称为结 合部位，位于结合部位的基团称为结合基团
结合部位与结合基团
催化部位与催化基团
催化部位(Catalytic site): 酶分子中 促使底物发生化学变化的部位称 为催化部位。
胰凝乳 弹性蛋白酶 胰蛋白酶 蛋白酶
消化道蛋白酶作用的专一性
酶的化学本质及类别
据酶分子 组成分类
据酶蛋白 特征分类
单纯蛋白质酶类
酶蛋白质
结合蛋白质酶类
单体酶 寡聚酶 多酶复合体
金属离子
辅助因子 小分子有机物
• 辅助因子
辅酶(结合疏松） 辅基(结合紧密）
➢ 金属离子：常见的有K+、Na+、Mg2+、Cu2+、Fe2+、Zn2+ 维持酶的活性构象 在酶与底物间起桥梁作用，将酶与底物联结起来
➢ 小分子有机化合物：维生素等 传递电子、质子或某些化学基团
附表 B族维生素与辅基或辅酶的关系
酶的名称 氧化脱羧酶 黄素酶 脱氢酶
转氨酶
羧化酶 酰化酶 一碳单位 转移酶
辅基（辅酶） TPP FMN、FAD NAD+、 NADP+ 磷酸吡哆醛 磷酸吡哆胺 生物素
辅酶A
四氢叶酸（ THFA）
维生素 B1 B2 PP
第三章 酶学
主要内容：介绍酶的概念、作用特点 和分类、命名，讨论酶的结构特征和催化 功能以及酶专一性及高效催化的策略，进 而讨论影响酶作用的主要因素。对酶工程 和酶的应用作一般介绍。
目录
第一节 酶的概念及作用特点 第二节 酶的命名和分类 第三节 酶催化作用的结构基础 第四节 酶促反应的动力学 第五节 重要的酶类及酶活性的调控
诱导契合学说(induced-fit hypothesis)：酶的活性中 心在结构上具柔性，底物接近活性中心时，可诱导酶 蛋白构象发生变化，这样就使使酶活性中心有关基团 正确排列和定向，使之与底物成互补形状有机的结合 而催化反应进行。
酶专一性的“锁钥学说”
酶专一性的“诱导契合学说 ”
第四节 酶促反应的动力学
的结合部位和催化部位总称为活 性中心 结合部位决定酶的专一性。 催化部位决定酶所催化反应的性质。
三、酶作用专一性机理
锁钥学说(lock and key th0ery)：将酶的活性中心 比喻作锁孔，底物分子象钥匙，底物能专一性地插入 到酶的活性中心。
1） 键专一性 有的酶只作用于一定的键，而对键 两端的基团并无严格要求，如二肽酶水解二肽。
2）基团专一性 另一些酶，除要求作用于一定的键 以外，对键两端的基团还有一定要求，往往是对其中一
个基团要求严格，对另一个基团则要求不严格。
消化道内几种蛋白酶的专一性
氨肽酶
（芳香）
（硷性）
羧羧肽肽酶酶
（丙）
胃蛋白酶
B6
生物素 泛酸 叶酸
反应中的作用 转移醛基 转移氢原子 转移氢原子
转移氨基、氨基酸脱 羧酶（CO2） 固定CO2 酰基转移 一碳单位活性载体
第二节 酶的命名和分类
一、 命名：习惯命名；系统命名 二、 国际系统分类法
*国际生物化学会酶学委员会（Enzyme Commsion）将酶
分成六大类：
1.氧还原酶类
酶的专一性
概念：酶对所催化的分子（底物，Substrate）化学 结构的特殊要求和选择
类别：绝对专一性和相对专一性
绝对专一性和相对专一性
绝对专一性 有的酶对底物的化学结构要求非常严格， 只作用于一种底物，不作用于其它任何物质，如脲酶仅 作用于尿素。
相对专一性 有的酶对底物的化学结构要求比上述绝 对专一性略低一些，它们能作用于一类化合物或一种化 学键。
能 量 水
平 E+S
E1 ES
E2
G
P+ E
反应过程
二、酶的活性中心
1、酶的活性中心和必需基团 酶分子中直接与底物结合，并和酶催化作用直接
有关的区域叫酶的活性中心（active center）或活性部 位（active site），参与构成酶的活性中心和维持酶的 特定构象所必需的基团为酶分子的必需基团。
4.裂合酶类
2.移换酶类
5.异构酶类
3.水解酶类
6.合成酶类
第三节 酶催化作用的结构基础
一、 酶催化的中间产物理论 二、 酶的活性中心 三、 酶作用专一性机理
酶催化的中间产物结合生成不稳定的中间 物（ES），再分解成产 物（P）并释放出酶，使 反应沿一个低活化能的 途径进行，降低反应所 需活化能，所以能加快 反应速度。
第一节 酶的概念及作用特点
一 、酶的概念、具有一般催化剂的特点
二、 酶作用的特点
• 高效性 • 专一性 • 易失活 • 活性可调控 • 有些酶需辅助因子
三、 酶的化学本质及类别 四、 酶专一性类型
酶的概念
酶是由活细胞产生的一类具有生物催化作用的有 机物（蛋白质和核酸）
• 与无机催化剂相比
相同点：化学反应前后质和量不变 只催化已存在的反应 不改变反应的平衡常数 作用机理相同即降低反应的活化能
一、酶的活力与测定 二、影响酶作用的因素
1、酶浓度 2、底物浓度 3、pH 4、 温度 5、激活剂 6、抑制剂
酶促反应速度的测定与酶的活力单位
1、酶促反应速度的测定 初速度的概念 2、酶活力
酶催化一定化学反应的能力称酶活力，酶活力通 常以最适条件下酶所催化的化学反应的速度来确定。
3、酶活力的表示方法 4、酶活力测定方法：终点法 动力学法
实例；胰凝乳蛋白酶（chymotrypsin） 羧肽酶（ribonuclease）
胰
凝
乳
Ser
蛋
白
酶
的
活
性
中 His
Asp
心
活性中心重要基团: His57 , Asp（天）102 , Ser（丝）195
为Tyr 酪248 为Arg 145 为Glu 270 为底物
羧肽酶活性中心示意图
Zn
• 活性中心
酶促反应初速度的概念
[P]
斜率=[P]/ t = V（初速度） t
酶活力测定方法
终点法: 酶反应进行到一定时间后终止其反应， 再用化学或物理方法测定产物或反应物量的变化。
动力学法:连续测定反应过程中产物\底物或辅酶 的变化量，直接测定出酶反应的初速度。
酶活力的表示方法
活力单位（active unit） 量度酶催化能力大小 习惯单位（U）: 底物(或产物)变化量 / 单位时间
酶分子中直接和底物结合并起催化反应的部位 是酶分子上必需基团集中存在的区域
包括结合部位和催化部位
结合部位(Binding site)
酶分子中与底物结合的部位或区域一般称为结 合部位，位于结合部位的基团称为结合基团
结合部位与结合基团
催化部位与催化基团
催化部位(Catalytic site): 酶分子中 促使底物发生化学变化的部位称 为催化部位。
胰凝乳 弹性蛋白酶 胰蛋白酶 蛋白酶
消化道蛋白酶作用的专一性
酶的化学本质及类别
据酶分子 组成分类
据酶蛋白 特征分类
单纯蛋白质酶类
酶蛋白质
结合蛋白质酶类
单体酶 寡聚酶 多酶复合体
金属离子
辅助因子 小分子有机物
• 辅助因子
辅酶(结合疏松） 辅基(结合紧密）
➢ 金属离子：常见的有K+、Na+、Mg2+、Cu2+、Fe2+、Zn2+ 维持酶的活性构象 在酶与底物间起桥梁作用，将酶与底物联结起来
➢ 小分子有机化合物：维生素等 传递电子、质子或某些化学基团
附表 B族维生素与辅基或辅酶的关系
酶的名称 氧化脱羧酶 黄素酶 脱氢酶
转氨酶
羧化酶 酰化酶 一碳单位 转移酶
辅基（辅酶） TPP FMN、FAD NAD+、 NADP+ 磷酸吡哆醛 磷酸吡哆胺 生物素
辅酶A
四氢叶酸（ THFA）
维生素 B1 B2 PP
第三章 酶学
主要内容：介绍酶的概念、作用特点 和分类、命名，讨论酶的结构特征和催化 功能以及酶专一性及高效催化的策略，进 而讨论影响酶作用的主要因素。对酶工程 和酶的应用作一般介绍。
目录
第一节 酶的概念及作用特点 第二节 酶的命名和分类 第三节 酶催化作用的结构基础 第四节 酶促反应的动力学 第五节 重要的酶类及酶活性的调控
诱导契合学说(induced-fit hypothesis)：酶的活性中 心在结构上具柔性，底物接近活性中心时，可诱导酶 蛋白构象发生变化，这样就使使酶活性中心有关基团 正确排列和定向，使之与底物成互补形状有机的结合 而催化反应进行。
酶专一性的“锁钥学说”
酶专一性的“诱导契合学说 ”
第四节 酶促反应的动力学