生物化学酶学
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-酶化学
酶化学（一）名词解释1．全酶（holoenzyme）与酶蛋白（apoenzyme）2．米氏常数（K m值，Michaelis constant）3．底物专一性（substrate specificity）4．绝对专一性（absolute specificity）、相对专一性与立体异构专一性（stereospecificity）5．辅基（prosthetic group）与辅酶（coenzyme）6．单体酶（monomeric enzyme）7．寡聚酶（oligomeric enzyme）8．多酶体系（multienzyme system）9．激活剂（activator）10．抑制剂（inhibitor inhibiton）11．酶的失活与抑制12．可逆抑制（reversible inhibition）与不可逆抑制（irreversible inhibition）13．竞争性抑制（competitive inhibition）与非竞争性抑制（noncompetitive inhibition）14．变构酶（allosteric enzyme）15．同工酶（isozyme）16．诱导酶（induced enzyme）17．酶原（zymogen或proenzyme）与酶原的激活（proenzyme activation）18．酶反应的初速度（initial speed）19．酶活力（enzyme activity）与酶的比活力（enzymatic compare energy）20．活性中心（active center）21．酶的转换数k cat（turnover number）22．核酶（ribozyme）23．抗体酶（abzyme）24．固定化酶（immobilized enzyme）（二）英文缩写符号1．NAD+（nicotinamide adenine dinucleotide）2．FAD（flavin adenine dinucleotide）3．THFA（tetrahydrofolic acid）4．NADP+（nicotinamide adenine dinucleotide phosphate）5．FMN（flavin mononucleotide）6．CoA（coenzyme A）7．PLP（pyridoxal phosphate）8．BCCP（biotin carboxyl carrier protein）9．ACP（acyl carrier protein）（三）填空题1．酶是产生的，具有催化活性的。
生物化学课件第六章 酶(化学)
相对专一性
酶的专一性
结构专一性
（表6-3）
绝对专一性
立体异构专一性
7
相对专一性（relative specificity）
①族专一性（基团专一性） A — B 作用于一类或一些结构很相似的底物。
②键专一性 CAH2—OHB
α-葡萄糖
5
OH
苷酶
OHO
O
1
O
R
+H2O
OH
酯酶：R—C—O—R′ + H2O
脂肪（：水）水解酶
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（二）酶的命名
2、惯用名： 通常只取一个较重要的底物名称和作用方式。
乳酸：NAD+氧化还原酶
乳酸脱氢酶
对于催化水解反应的酶一般在酶的名称上省去反应类 型。如水解蛋白的酶称蛋白酶，水解淀粉的酶叫？？
有时为了区分同一类酶还在前面加上来源。 如胃 蛋白酶、胰蛋白酶、木瓜蛋白酶等
17
氧转水 裂异合
12
（一）酶的分类：
1. 氧化还原酶：催化氧化还原反应的酶。
AH2 + B
A + BH2
（1）脱氢酶类：催化直接从底物上脱氢的反应。
（2）氧化酶类 ①催化底物脱氢，氧化生成H2O2： ②催化底物脱氢，氧化生成H2O：
（3）过氧化物酶
（4）加氧酶（双加氧酶和单加氧酶）
13
（一）酶的分类
1个 Fe3+ 每秒能催化6×10-4个 H2O2的分解
同一反应，酶催化反应的速度比一般催化剂的反应
速度要大106～1013倍(表6-1）。
6
2．酶的特性：——生物催化剂
（1）催化效率极高
（2）高度的专一性：
酶对底物具有严格的选择性称为酶的专一（特异）性。 如：蛋白酶只能催化蛋白质的水解，酯酶？？ 淀粉酶？？
生物化学 第3章 酶
生物化学第3章酶生物化学第3章酶第3章酶自学建议1.掌握酶及所有相关的概念、酶的结构与功能的关系、酶的工作原理、酶促反应动力学特点、意义及应用。
2.熟识酶的分子共同组成与酶的调节。
3.了解酶的分类与命名及酶与医学的关系。
基本知识点酶是对其特异底物起高效催化作用的蛋白质。
单纯酶是仅由氨基酸残基组成的蛋白质，融合酶除所含蛋白质部分外，还所含非蛋白质辅助因子。
辅助因子就是金属离子或小分子有机化合物，后者称作辅酶，其中与酶蛋白共价紧密结合的辅酶又称辅基。
酶分子中一些在一级结构上可能相距很远的必需基团，在空间结构上彼此靠近，组成具有特定空间结构的区域，能与底物特异结合并将底物转化为产物，这一区域称为酶的活性中心。
同工酶就是指催化剂相同化学反应，酶蛋白的分子结构、化学性质乃至免疫学性质相同的一组酶，就是由相同基因编码的多肽链，或同一基因mRNA分解成的相同mrna所译者的相同多肽链共同组成的蛋白质。
酶促反应具有高效率、高度特异性和可调节性。
酶与底物诱导契合形成酶-底物复合物，通过邻近效应、定向排列、表面效应使底物容易转变成过渡态。
酶通过多元催化发挥高效催化作用。
酶促反应动力学研究影响酶促反应速率及其影响因素，后者包括底物浓度、酶浓度、温度、ph、抑制剂和激活剂等。
底物浓度对反应速率的影响可用米氏方程表示。
v?vmax[s]km?[s]其中，km为米氏常数，其值等同于反应速率为最小反应速率一半时的底物浓度，具备关键意义。
vmax和km需用米氏方程的双倒数作图去求得。
酶在拉沙泰格赖厄县ph和拉沙泰格赖厄县温度时催化活性最低，但拉沙泰格赖厄县ph和拉沙泰格赖厄县温度不是酶的特征性常数，受到许多因素的影响。
酶的抑制作用包含不可逆遏制与对称遏制两种。
对称遏制中，竞争抑制作用的表观km值减小，vmax维持不变；非竞争抑制作用的km值维持不变，vmax增大，反竞争抑制作用的km值与vmax均增大。
在机体内酶活性与含量的调节是代谢调节的重要途径。
生物化学 6 酶化学
目前将酶定义为：具有高效性和专一性的生物 催化剂。分为两类：蛋白酶、核酶
（或酶是一类由活细胞产生的，具有高效性和专一性以 蛋白质为主要成分的生物催化剂。）
6.1 酶的概念与特点 6.1.2 酶的特点
酶和一般催化剂的共同点： 1.在反应前后没有质和量的变化； 2.只能催化热力学上允许进行的化学反应； 3.只能加速可逆反应的进程，而不改变平衡点。 酶和一般催化剂的不同点（即酶的重要特点)： 1.酶具有高效性； 2.酶具有高度专一性； 3.酶促反应条件温和（对外界环境高度敏感性）； 4.酶活力可调节控制（可调性）。
6.5 酶的作用机制 酶的催化作用与活化分子
任何反应都需要一定的能量，有了能量分子就能活化
成活化分子。
1. 活化分子：能量达到或高于分子平均能量的分子。
2. 活化能：分子由基态到活化态所需的能量。
在一个反应体系中，反应所需的活化能越高，活化分子越少， 反应速度越慢；相反，反应所需的活化能越低，活化分子越多， 反应速度越快 。 酶促反应中所需活化能是高还是低？
锁钥假说:象是具有刚 性结构的，酶表面具 有特定的形状。酶与 底物的结合如同一把 钥匙对一把锁一样。 诱导契合假说:该学说 认为酶表面并没有一 种与底物互补的固定 形状，而只是由于底 物的诱导才形成了互 补形状。
6.4 酶的专一性 6.4.2 酶专一性的假说
羟 肽 酶 的 诱 导 契 合 模 式
酶由活细胞产生，分胞外酶和胞内酶。与颗粒体结合分布在各个部位参 与体内的代谢，由于酶的特性，酶的催化反应受各种因素的影响与调节， 如温度、PH、抑制剂调节、共价修饰调节、反馈调节、酶原激活及激素 控制等。
6.2 酶的化学本质与组成 6.2.1 酶的化学本质
1926年J.B.Sumner首次从刀豆制备出脲酶结晶，证明其为 蛋白质，并提出酶的本质就是蛋白质的观点。 酶是蛋白质的证据：从化学组成和理化性质看。 1982年T.Cech发现了第一个有催化活性的天然RNA—— ribozyme（核酶），以后Altman和Pace等又陆续发现了 真正的RNA催化剂。 核酶的发现不仅表明酶不一定都是蛋白质，还促进了有 关生命起源、生物进化等问题的进一步探讨。
生物化学酶学试题及答案
生物化学酶学试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 酶的活性中心通常包含哪些元素？A. 金属离子B. 氨基酸残基C. 辅酶D. 以上都是答案：D2. 以下哪种物质不是酶的辅因子？A. 金属离子B. 维生素C. 核酸D. 辅酶答案：C3. 酶促反应中，底物浓度增加会导致以下哪种现象？A. 反应速率增加B. 反应速率不变C. 反应速率减少D. 反应速率先增加后减少答案：A4. 酶的Km值代表什么？A. 酶的最大反应速率B. 酶的催化效率C. 酶与底物的亲和力D. 酶的稳定性答案：C5. 哪种因素可以增加酶的反应速率？A. 增加底物浓度B. 提高温度C. 增加pH值D. 以上都是答案：D6. 以下哪种酶不参与DNA复制？A. DNA聚合酶B. 解旋酶C. 连接酶D. 限制性内切酶答案：D7. 酶的活性受哪些因素影响？A. 温度B. pH值C. 离子强度D. 以上都是答案：D8. 酶的抑制作用可以分为哪两类？A. 竞争性抑制和非竞争性抑制B. 可逆抑制和不可逆抑制C. 反馈抑制和前馈抑制D. 协同抑制和拮抗抑制答案：B9. 以下哪种酶在糖酵解过程中起作用？A. 己糖激酶B. 丙酮酸激酶C. 柠檬酸合酶D. 琥珀酸脱氢酶答案：A10. 酶的催化机制通常涉及以下哪个步骤？A. 底物结合B. 底物转化为产物C. 产物释放D. 以上都是答案：D二、填空题（每空1分，共10分）1. 酶的催化作用通常需要___________的参与。
答案：辅因子2. 酶的活性中心是酶分子上___________底物并进行催化反应的区域。
答案：结合3. 酶促反应的速率可以通过改变___________来调节。
答案：底物浓度4. Km值是酶促反应中___________浓度的倒数。
答案：米氏常数5. 酶的活性可以通过___________来提高。
答案：温度6. 酶的抑制作用可以分为___________抑制和___________抑制。
生物化学第6章 酶化学
课外练习题一、名词解释1、酶：是活细胞产生的对其特异底物起高效催化作用的生物分子，包括蛋白质和核酸等，所以又称为生物催化剂。
2、辅酶：是结合酶的非蛋白质部分，与酶蛋白以非共价键的方式结合，结合比较疏松，可以用透析和超滤法除去。
3、酶的活性中心：在酶分子表面上由必须基团形成一定的空间结构，能与底物结合并将底物转变为产物，这个包括底物结合基团和催化基团的区域称为酶的活性中心。
4、同工酶：在同种生物体内，催化相同的化学反应，但酶本身的分子结构和理化性质不同的一组酶。
5、诱导契合：酶活性中心的某些氨基酸残基或基团可以在底物的诱导下获得正确的空间定位，以利于底物的结合与催化。
二、符号辨识1、FMN：黄素单核苷酸；2、LTPP：焦磷酸硫胺素；3、THP：四氢叶酸；4、Km：米氏常数，酶促反应速度达到最大速度一半时的底物浓度；5、IU：酶活性的国际单位；三、填空1、酶促反应具有高效性、专一性、（不稳定性）以及酶活性受到（调节和控制）的特点；2、酶作用的专一性有立体化学专一性和非立体化学专一性两种类型。
其中，立体化学专一性包括（立体异构）专一性和（几何异构）专一性，非立体化学专一性包括（键）专一性、（基团）专一性和（绝对）专一性。
3、酶的辅助因子包括（金属离子）、（小分子有机物）和（蛋白质辅酶）；4、辅酶是结合酶的非蛋白质部分，与酶蛋白以（非共价键）的方式结合，结合比较（疏松），可以用透析和超滤法除去。
5、辅基是结合酶的非蛋白质部分，与酶蛋白以（共价键）的方式结合，结合比较（紧密），不能用透析和超滤法除去。
6、完全由蛋白质组成没有辅助因子的酶是（单纯酶）。
如各种水解酶；7、酶蛋白只有一条多肽链，大多催化水解反应，这样的酶是（单体酶）；8、酶蛋白由几条至几十条多肽链亚基组成，这些多肽链或相同或不同，这样的酶被称为（寡聚酶）；9、由几种酶彼此嵌合形成，有利于一系列反应连续进行的复合体被称为（多酶复合酶）；10、酶的系统命名法可以简单表示为：（底物）＋（反应性质）＋酶11、依据国际酶学委员会的规定，按催化反应的类型，酶可分为6大类，即（氧化还原酶类）、（转移酶类）、（水解酶类）、（裂合酶类）、（异构酶类）和（合成酶类）。
《生物化学》-第五章 酶化学
—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
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酶及生物催化剂概念的发展
克隆酶、遗传修饰酶 蛋白质类： Enzyme 蛋白质工程新酶
(天然酶、生物工程酶)
生物催化剂 （Biocatalyst）
核酸类：Ribozyme ; Deoxyribozyme 模拟生物催化剂
……
酶的化学本质
大多数酶是蛋白质（Most enzymes are proteins） 1926年美国Sumner 脲酶的结晶，并指出酶是蛋白质
根据酶的存在位置
1.胞内酶：
在合成分泌后定位于细胞内发生作用的酶， 大多数的酶属于此类。
2.胞外酶：
在合成后分泌到细胞外发生作用的酶， 主 要为水解酶。
酶国际系统分类法
1961年国际酶学委员会（Enzyme Committee, EC） 根据酶所催化的反应类型和机理，把酶分成6大类：
1. 氧化-还原酶类 Oxido-reductases 2. 转移(移换)酶类 Transferases 3 . 水解酶类 hydrolases 4 . 裂合（裂解）酶类 Lyase 5. 异构酶类 Isomerases 6. 合成酶类 Ligases or Synthetases
主要内容
一、 酶的概述 二、 酶的分类与命名 三、 酶催化作用特性的分子机理 四、 酶促反应的动力学 五、 重要的酶类及酶活性的调控 六、 酶的分离纯化及活力测定
一. 酶的概述
酶概念
•酶是生物体活细胞产生的具有特殊催化活性和特定 空间构象的生物大分子，包括蛋白质及核酸，又称为 生物催化剂(Biocatalysts) 。
2. 酶的专一性
是指酶在催化生化反应时对底物的选择性，即一种酶只能作 用于某一类或某一种特定的物质。亦即酶只能催化某一类或 某一种化学反应。
如：蛋白酶催化蛋白质的水解；淀粉酶催化淀粉的水解；核酸酶催化核酸 的水解。
3. 酶反应条件的温和性
酶促反应一般在pH 5-8 水溶液中进行，反应温度范围 为20-40C。
根据酶的结构特点及组织形式
1.单体酶 ：只含一条肽链，分子量小，大多数水 解酶 属于此类。
2.寡聚酶：由相同或不同的若干亚基构成。每条肽 链是一个亚基，单独的亚基无酶的活力。如乳酸脱 氢酶含四个亚基。
3.多酶复合体：若干个功能相关的酶彼此嵌合形成 的复合体。每个单独的酶都具有活性，当它们形成 复合体时，可催化某一特定的链式反应，如脂肪酸 合成酶复合体，含有六个酶及一个非酶蛋白质。
2008年诺贝尔生理学或医学奖
德国人哈拉尔德·楚尔·豪森在上世纪７０ 年代开始的研究中发现导致宫颈癌的Ｈ ＰＶ（人乳头状瘤病毒），为宫颈癌疫 苗今天的诞生奠定了基础。法国人弗朗 索瓦丝·巴尔－ 西诺西和吕克·蒙塔尼在 上世纪８０年代发现了艾滋病病毒，使 医学界找到了确诊艾滋病病毒感染的办 法，延缓了这种病毒的传播。
1. 氧化-还原酶类 Oxido-reductases
氧化-还原酶催化氧化-还原反应。 主要包括脱氢酶(dehydrogenase)和氧化酶
(Oxidase)。 如，乳酸(Lactate)脱氢酶催化乳酸的脱氢反应。
2. 转移(移换)酶类 Transferases
转移酶催化基团转移反应，即将一个底物分 子的基团或原子转移到另一个底物的分子上。 例如， 谷丙转氨酶催化的氨基转移反应。
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。酶本身在反应前后也不 发生变化。
3. 酶能够稳定底物形成的过渡状态，降低反 应的活化能，从而加速反应的进行。
酶的催化特性
1．高效性
酶的催化作用可使反应速度提高10７ –101３倍。
如：过氧化氢分解 2H2O2 2H2O + O2. 用Fe3+ 催化，效率为6X10-4 mol/mol.S，而用过氧化氢酶催化，效率为6X106 mol/mol.S。 -淀粉酶催化淀粉水解，1克结晶酶在65C条件下可催化2吨淀粉水解。
3. 水解酶类 hydrolases
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。 例如，脂肪酶(Lipase)催化的脂的水解反应：
4 . 裂合（裂解）酶类 Lyase
主要包括醛缩酶、水化酶（脱水酶）及脱氨 酶等。
裂合酶催化从底物分子中移去一个基团或原 子而形成双键的反应及其逆反应。
•绝大多数的酶都是蛋白质(Enzyme和Ribozyme)
•酶催化的生物化学反应，称为酶促反应(Enzymatic reaction)。
•在酶的催化下发生化学变化的物质，称为底物 (substrate)。
酶的研究历史
•1897年，酶的发现和提出：Buchner（1907诺贝 尔化学奖）兄弟用不含细胞的酵母汁成功实现了 发酵。提出了发酵与活细胞无关，而与细胞液中 的酶有关。 •1913年，Michaelis和Menten提出了酶促动力学原 理—米氏学说。 •1926年，Sumner从刀豆种子中分离、纯化得到了 脲酶结晶，首次证明酶是具有催化活性的蛋白质。 •1982年，Cech对四膜虫的研究中发现RNA具有催 化作用。
1930年Northrop等得到了胃蛋白酶、胰蛋白酶和胰 凝乳蛋白酶的结晶，并进一步证明了酶是蛋白质。
某些核酸也化活性，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。
酶是有催化能力的蛋白质
酶和一般催化剂的共性
高温或其它苛刻的物理或化学条件，将引起酶的失活。
4. 酶活力的可调控性
如抑制剂调节、共价修饰调节、反馈调节、酶原激活及 激素控制等。
5.某些酶活力与辅酶、辅基及金属离子有关
二 . 酶的分类与命名
根据酶的组成成分
1
2 ➢ 单纯酶(simple enzyme)是基本组成单位仅为氨基酸 的一类酶。它的催化活性仅仅决定于它的蛋白质结构。 脲酶、消化道蛋白酶、淀粉酶、酯酶、核糖核酸酶等均 属此列。 ➢ 复合酶(conjugated enzyme)的催化活性，除蛋白质 部分(酶蛋白apoenzyme)外，还需要非蛋白质的物质， 即所谓酶的辅助因子(cofactors)，两者结合成的复合物 称作全酶(holoenzyme)，即：