enzyme
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生化酶
（二）相对专一性 有些酶只对底物分子中某种化学键有选择性
的催化作用，对该键两端的基团，则无严格
要求。(键专一性)
（一般了解）
例如：脂肪酶催化酯类分子中的酯键发生
水解反应，对酯键两端的 R 和 R' 基团，则无
严格要求。
又如：
蔗糖酶 果糖—葡萄糖 蔗糖 蔗糖酶 果糖—葡萄糖—半乳糖 棉子糖
一般了解
维生素B12 钴胺素 甲基钴胺素
甲基轉移
二、酶的命名与分类
（一） 酶的命名 1 、习惯命名法
（一般了解）
通常以酶催化的底物加反应的类型，
最后标以酶字即成。(1)根据酶作用的底物来命名： 如淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶等；(2)根据酶催化反应
的性质来命名：如脱氢酶、脱羧酶、水解酶等；(3)
根据酶的来源、作用条件等来命名： 胃蛋白酶、淀粉酶、碱性磷酸酯酶等。
质称为底物。
一、酶的化学组成
（要求牢固掌握）
（一）单纯酶 (simple enzyme)
是仅由氨基酸残基构成的酶如脲酶、蛋白酶、淀粉
酶、脂肪酶、等水解酶类。无非蛋白质部分。 蛋白质部分：酶蛋白 (apoenzyme) （二）结合酶 （又称全酶） 非蛋白质部分： 小分子有机化合物 (holoenzyme) （辅助因子） (cofactor) 金属离子
第四章
酶 enzyme
酶学发展简介:酶学研究历史
（一般了解）
公元前两千多年，我国已有酿酒记载。
一百余年前，Pasteur认为发酵是酵母细胞生命
活动的结果。 1877年，Kuhne首次提出Enzyme一词。 1897年，Buchner兄弟用不含细胞的酵母提取液， 实现了发酵。
03_Enzymes
下列有关酶的概念哪一项是正确的 A．所有的蛋白质都有酶活性 B．其底物都是有机化合物 C．其催化活性都需要特异的辅助因子 D．对底物都有绝对专一性 E．酶不一定都是蛋白质
下列关于酶蛋白和辅助因子的叙述，哪一点不正确？ A．酶蛋白或辅助因子单独存在时均无催化作用
B．一种酶蛋白只与一种辅助因子结合成一种全酶
同工酶的临床意义：
同工酶谱的改
酶 活 性
心肌梗塞酶谱
变有助于对疾
病的诊断。
正常酶谱 肝病酶谱
LDH
1
2
3
4
5
心肌梗塞和肝病病人血清LDH同工酶谱的变化
同工酶是指：
A. 酶的结构相同而存在部位不同
B. 催化相同反应而酶分子的结构与理化性质不同
C. 催化不同反应而理化性质相同 D. 由同一基因编码但催化不同反应 E. 催化相同反应，理化性质亦相同，但分布不同
酶，氨基酸脱羧酶，半胱氨酸脱硫酶等的
辅酶。
Vit B6包括吡哆醇(pyridoxine)，吡哆醛(pyridoxal)和 吡哆胺(pyridoxamine)等三种形式。
5. 辅酶A（HSCoA） ——泛酸（遍多酸） CoA中的巯基可与酰基以高能硫酯键结合， 在糖、脂、蛋白质代谢中起传递酰基的 作用，因此CoA是酰化酶的辅酶。
多酶复合体
-酮脂肪 酰还原酶
-酮脂肪 酰合酶-SH
,-烯脂 肪酰水化酶
HS-ACP
脂肪酰 转移酶
,-烯脂 肪酰还原酶
长链脂肪 酰硫解酶
丙二酰单 酰转移酶
多功能酶
一、酶的分子组成中常含有辅助因子
酶可根据其化学组成的不同，分为两类：
单纯酶（全部是蛋白质） (simple enzyme)
酶化学总结
① 催化效率高,用量少. 催化效率高,用量少. 加快反应速度但不改变化学反应平衡点( ② 加快反应速度但不改变化学反应平衡点(不改 变平衡常数) 变平衡常数). ③ 降低反应活化能. 降低反应活化能 反应活化能. 活化能: 在一定的温度下, 活化能 : 在一定的温度下 , 1mol分子全部进 分子全部进 入其活化态所需要的自由能. 入其活化态所需要的自由能. 反应前后自身结构不变. ④ 反应前后自身结构不变.
超氧化物歧化酶(Cu2+,Zn2+),乳酸脱氢酶(NAD+) 乳酸脱氢酶( 超氧化物歧化酶
缀合酶 = 酶蛋白 辅因子 = 全酶 酶蛋白+ 催化时,须脱辅酶和辅因子同时存在才起作用 催化时, 辅因子:对热稳定的非蛋白质有机小分子物质或金属离子 辅因子:
酶的辅助因子主要有金属离子和有机化合物 金属离子: 金属离子:Fe2+,Fe3+,Zn2+,Cu+,Cu2+,Mn2+,Mg2+ ,K+, Na+等. 有机化合物: 生物素,铁卟啉等. 有机化合物:NAD ,NADP,FMN,FAD , CoA,FH4,生物素,铁卟啉等. , , , 辅酶(coenzyme):与酶蛋白结合较松,可透析除去.如:辅酶I,II,金属离子. :与酶蛋白结合较松,可透析除去. 辅酶 辅酶 , ,金属离子. 辅基(prosthetic group):以共价键和脱辅酶结合,不能用透析法除去,需经过一 辅基 :以共价键和脱辅酶结合,不能用透析法除去, 定的化学处理才能有蛋白分开. 定的化学处理才能有蛋白分开. 生物体内辅因子种类有限, 生物体内辅因子种类有限,而酶的种类繁多 辅因子种类有限 同一种辅因子(决定催化反应的类型)往往可以与多种不同的酶蛋白结合而表现出 同一种辅因子(决定催化反应的类型)往往可以与多种不同的酶蛋白结合而表现出 多种不同的酶蛋白 对于不同底物 不同底物的催化作用 对于不同底物的催化作用 如:苹果酸脱氢酶,乳酸脱氢酶中,均需辅酶I(催化不同的底物脱氢) 苹果酸脱氢酶,乳酸脱氢酶中,均需辅酶 (催化不同的底物脱氢)
超氧化物歧化酶(Cu2+,Zn2+),乳酸脱氢酶(NAD+) 乳酸脱氢酶( 超氧化物歧化酶
缀合酶 = 酶蛋白 辅因子 = 全酶 酶蛋白+ 催化时,须脱辅酶和辅因子同时存在才起作用 催化时, 辅因子:对热稳定的非蛋白质有机小分子物质或金属离子 辅因子:
酶的辅助因子主要有金属离子和有机化合物 金属离子: 金属离子:Fe2+,Fe3+,Zn2+,Cu+,Cu2+,Mn2+,Mg2+ ,K+, Na+等. 有机化合物: 生物素,铁卟啉等. 有机化合物:NAD ,NADP,FMN,FAD , CoA,FH4,生物素,铁卟啉等. , , , 辅酶(coenzyme):与酶蛋白结合较松,可透析除去.如:辅酶I,II,金属离子. :与酶蛋白结合较松,可透析除去. 辅酶 辅酶 , ,金属离子. 辅基(prosthetic group):以共价键和脱辅酶结合,不能用透析法除去,需经过一 辅基 :以共价键和脱辅酶结合,不能用透析法除去, 定的化学处理才能有蛋白分开. 定的化学处理才能有蛋白分开. 生物体内辅因子种类有限, 生物体内辅因子种类有限,而酶的种类繁多 辅因子种类有限 同一种辅因子(决定催化反应的类型)往往可以与多种不同的酶蛋白结合而表现出 同一种辅因子(决定催化反应的类型)往往可以与多种不同的酶蛋白结合而表现出 多种不同的酶蛋白 对于不同底物 不同底物的催化作用 对于不同底物的催化作用 如:苹果酸脱氢酶,乳酸脱氢酶中,均需辅酶I(催化不同的底物脱氢) 苹果酸脱氢酶,乳酸脱氢酶中,均需辅酶 (催化不同的底物脱氢)
酶 enzyme
酶enzyme酶是由活细胞所产生，能在体内或体外发挥相同催化作用的一类具有活性中心和特殊结构的生物大分子，包括蛋白质和核酸酶的活性中心active center酶分子上的必需基团通过多肽链的盘曲折叠，组成一个在酶分子表面、具有三维空间结构的孔穴或裂隙，以容纳底物与之结合并催化底物转变为产物，这个区域即称为酶的活性中心。
酶原zymogen不具有催化活性的酶的前体称为酶原酶原激活activation fo zymogen某种物质作用于酶原使之转变成有活性的酶的过程称为酶原的激活。
酶原激活的本质是切断酶原分子中特异肽键或去除部分肽段后有利于酶活性中心的形成。
其生理意义是保证合成酶的细胞本身不受蛋白酶的消化破坏，使酶在特定的生理条件和规定的部位受到激活并发挥其生理作用。
如血管内膜受损后激活凝血因子。
同工酶isoenzyme同工酶是一类催化相同的化学反应，但酶蛋白分子的分子结构、理化性质和免疫原性各不相同的一类酶。
如LDH 有五种同工酶，心肌中LDH1和LDH2较多，骨骼肌和肝脏中LDH4和LDH5较多。
在组织病变时，同工酶释放入血，由于其在组织中分布的差异，同工酶谱发生变化，可用于诊断疾病。
别构酶allosteric enzyme往往是具有四级结构的多亚基寡聚酶，酶分子中除了具有催化的活性中心外，还有别构位点，是结合别构剂的位置；与别构剂相结合后，酶分子构象发生轻微变化，影响到催化位点对底物的亲和力和催化效率。
别构剂分为别构激活剂和别构抑制剂。
修饰酶modification enzyme有些酶必须在其他酶的作用下，对酶分子进行修饰后，可使其催化活性发生改变，称为修饰酶。
多酶复合体multienzyme complex体内有些酶彼此聚合在一起，组成一个物理的结合体，此结合体称为多酶复合体。
若把多酶复合体解体，则各酶的催化活性消失。
多酶复合体由于物理结合，在构象上有利于流水作业快速进行，是生物提高酶催化效率的有效措施。
4 酶 (Enzyme)
5）酶的转换数：
酶的转化数(turnover number，即kcat)是 它的最大催化活性的一种量度。 kcat定义为： 当酶被底物饱和时,每分子的酶在单位时间内 催化底物分子转变成产物的数量。转换数也称 为酶的分子活性(molecular activity)。
对于在简单的米-曼氏方程情形下(只有 一种ES复合物),假定反应混合物中的酶浓度 ([ET]或[E0])是已知道, 在饱和的[S]下,
一. 命名原则 1、习惯命名 例如：乙醇脱氢酶 2.、系统命名的原则 ●应标明酶的所有底物及催化的性质，并用︰ 符号把底物分开。例如：乙醇︰NAD+脱氢酶. ●不管催化正反应还是逆反应，一般都用同一 名称。 ●如果所催化的反应包含二种变化，则尽可能 用同一种变化来表示，另一个功能附后。例如： L-谷氨脱氢酶催化的反应是：该酶的系统命名 是 谷氨酸︰NAD+脱氢酶（脱氨）。
该酶的系统命名是 谷氨 酸︰NAD+脱氢酶（脱氨）
二、酶的分类
1、氧化还原酶类: 催化氧化还原反应 A· + B → A + B· 2H 2H
这类酶包括需氧 脱氢酶、氧化酶 和不需氧脱氢酶
2、转移酶类：催化功能基团的转移反应（插 入4-2b）： AB + C ←→A + BC
3、水解酶类:催化水解反应： AB + HOH →AOH + BH （可视为一类特殊的转移酶）
③对于讨论酶的催化效率来说，最有用的参
数应该包含kcat和Km两者。 根据米氏方程的推导
2、pH对酶促反应的影响 酶作用环境的pH可以影响酶蛋白的结构﹑ 酶活性部位的解离状态﹑辅酶的解离以及底物 分子的解离，从而影响酶与底物的结合以及对 底物的催化效力。 一般来说，酶只在一个有限的pH范围内是 活泼的。大多数酶只有在某一特定的pH条件下， 它 的 催 化 活 性 是 最 大 的 。 这 一 pH 称 为 最 适 pH （pH optimum）。
饲用酶制剂(Enzyme)
水合非结晶纤维素 Cx1· Cx2 酶
纤维二糖酶 葡萄糖 纤维二糖+葡萄糖
Lactobacillus
非营养性添加剂（饲用酶制剂）
4）果胶酶 果胶酶可裂解单糖之间的糖苷键，并脱去水分子， 分解包裹在植物表皮的果胶，促使植物组织的分
解，降低肠内容物的黏度。
非营养性添加剂（饲用酶制剂）
2.蛋白酶 蛋白酶将蛋白质水解成为可被肠道消化吸收 的小分子物质。根据最适pH不同，将其分为酸 性蛋白酶、中性蛋白酶和碱性蛋白酶。由于动
非营养性添加剂（饲用酶制剂）
非营养性添加剂（饲用酶制剂）
非营养性添加剂（饲用酶制剂）
1）淀粉酶 包括α和β—淀粉酶、糖化酶以及支 链淀粉酶和异淀粉酶。将淀粉水解为双糖、寡糖 和糊精，只能分解直链淀粉和支链淀粉的直链部 分。将淀粉也水解为双糖、寡和糊精。饲料中添 加多用β—淀粉酶，使用时应加少量的碳酸氢钠 或碳酸钠以中和胃酸，以利于淀粉酶的活化，防 止该酶在胃肠道失活。
几种饲料原料中的抗营养因子或难于消化的成分
江苏农林职业技术学院畜牧兽医系
一、酶的特性
（1）酶的作用对环境条件有特殊的要求，如狭窄的pH 值和温度范围； （2）酶的特异性或专一性； （3）酶的催化性。
底 物 酶
二、酶的种类
1、单一酶制剂
（1）非淀粉多糖酶(NSP酶)
半纤维素酶：（促进生长和提高饲料利用率）
非营养性添加剂（饲用酶制剂）
2）半纤维素酶
包括木聚糖酶、甘露聚糖酶、阿拉伯聚糖酶和半乳聚糖
酶等，主要作用是将植物细胞中的半纤维素水解为多种 五碳糖，且降低半纤维素溶于水后的黏度。小麦和黑麦 等谷物中含有阿拉伯糖基木聚糖，可以吸收其自身重量 10倍的水，形成一种非常黏的液体。这种高黏性液体表 现对动物的影响就是减缓生长速度，降低饲料利用效率。
enzyme1
• 二、酶的催化特征
– 1. 与其它催化剂共有的特征来自• 用量少催化效率高 • 可降低反应的活化能 • 不改变反应的平衡点
催化剂通过降低反应的活化能使反应速度加快 但并不改变反应的平衡点
第一节 酶的概念及催化特征
• 二、酶的催化特征
– 2. 酶作为生物催化剂所具有的特征
• • • •
催化效率高 具有高度专一性 反应条件温和 活性受到调节控制
第四章
酶(Enzyme)
第四章 酶
• • • • • • •
第一节 酶的概念及催化特征 第二节 酶的命名和分类 第三节 酶的化学本质 第四节 酶的结构和功能 第五节 酶反应动力学 第六节 酶活力测定 第七节 调节酶、同工酶、多酶体系和诱 导酶
第一节 酶的概念及催化特征
• 一、酶的概念
– 酶是生物催化剂
第三节 酶的化学本质
• 一、酶的蛋白质本质
–
单体酶；寡聚酶；多酶复合体
• 二、酶的化学组成
–
–
单成分酶 —— 单纯蛋白 双成分酶 —— 结合蛋白
全酶=酶蛋白+辅助因子 – 辅酶：与酶蛋白以次级键相结合 – 辅基：与酶蛋白以共价键相结合
三、维生素与辅酶
一些作为辅助因子的无机元素
一些辅酶和辅基
三、维生素与辅酶
黄素单核苷酸（FMN）和 黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD）
泛酸和辅酶A(CoA)
• 维生素(B3)-泛酸是由，-二羟基-二甲基丁酸和一分子- 丙氨酸缩合而成。 • 辅酶A是生物体内代谢反应中乙酰化酶 的辅酶，它的前体是维生素B3－泛酸。 • 功能：传递酰基
辅酶A （CoA-SH)
维生素PP和烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD+）、 烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADP+）
zEnzymePPT课件
过氧化氢酶 7.6
胰蛋白酶 7.7
延胡索酸酶 7.8
核糖核酸酶 7.8
精氨酸酶 9.8
-
25
四、pH的影响
酶 的 活 性
2
8 10 pH
pH对某些酶活性的影响 A: 胃蛋白酶; B: 葡萄糖-6-磷酸酶
酶的最适pH: 酶催化活性最高时的pH。
-
26
五、激活剂和抑制剂的影响
(一)激活剂: 凡能提高酶活性的物质 如金属离子Mg2+ 、Cl-
缬
异
X
组 丝
-S-S-
胰蛋白酶原的- 激活过程
胰
S
蛋 白
S
酶
原
活性中心
胰
S蛋
S
白 酶
19
第五节 影响酶促反应的因素
• 酶活性：酶的催化能力 • 酶活性单位 • 1976年：在特定条件下, 1 min内使底物
转变 1μmol的酶量为 1 IU（国际单位）。
-
20
初速度 产
酶促反应速度逐渐降低 物
0
肝实质疾患
心肌梗塞、肝实质疾患
有机磷中毒
心肌疾患、肝实质疾患
胰腺疾病
骨病、肝胆疾患 胰腺疾病 心肌梗塞、肌肉疾患 肌肉疾病 前列腺癌、骨病 肝实质病变、酒精中毒
肝胆疾患
肝实质病变
-
40
• 细胞受损 • 酶受抑制，活性 • 代谢障碍，相关酶活性改变 • 酶本身代谢障碍，排泄器官阻塞 • 制造酶的器官病变 • 癌症患者：酶活性 或 • 同工酶谱分析：有助于疾病定位
时间
酶促反应的- 时间进展曲线
21
一、酶浓度的影响
Vm
0
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
第三章 酶
※ 研究一种因素的 影响时，其余各因 素均恒定
一.底物浓度对酶促应速度的影响
v
在其他因素不变的情况下，底物浓度 对反应速度的影响呈矩形双曲线关系。
Vm 0.3
初 0.2 速 Vm 度 2 V 0.1
[S]与v关系： 当[S]很低时，[S]与v成比例,呈一级反应 当[S]较高时，[S]与v不成比例 当[S]很高时，[S]，v不变,呈零级反应
（二）Km与Vmax的意义
1.Km的推导
V= Vmax [S] Km + [S]
V Vmax Vmax/2 Km [S]
Vmax 2
Vmax[S] ＝ Km + [S] Km＝[S]
当反应速度等于最大速度一半时, 即V = 1/2 Vmax, Km = [S]
2.Km值的定义:
Km是酶-底物复合物(ES)稳定性的量度,等于 复合物的分解速率与生成速率的比值,其值等于 酶促反应速度为最大速度一半时的底物浓度，单 位是mol/L或mmol/L K2+K3 Km= K1 Km值的意义： Km可近似表示酶对底物的亲和力。 同一酶对于不同底物有不同的Km值。 Km是酶的特征性常数之一,可确定最适底物。
（1）表示酶与底物亲和力：
Km越大，表示E与S的亲和力越小，Km越小， 表示E与S的亲和力越大。
K1 E+S K2 ES
K3
E+P
Km=
K2+k3 K1 Km=
，当K2>>K3时，K3可忽略不计，
K2
K1
[E][S] = =Ks [ES]
（2）Km值是酶的一种特征性常数
Km值的大小与酶的结构、底物的种类及反应 条件有关，而与酶的浓度无关，即不同的酶Km 值不同，可用于鉴别酶。
酶类 名词解释
酶类名词解释酶（enzyme）:生物催化剂，除少数RNA外几乎都是蛋白质。
酶不改变反应的平衡，只是通过降低活化能加快反应的速度。
脱脯基酶蛋白(apoenzyme):酶中除去催化活性可能需要的有机或无机辅助因子或辅基后的蛋白质部分。
全酶（holoenzyme）:具有催化活性的酶，包括所有必需的亚基，辅基和其它辅助因子。
酶活力单位（U,active unit）:酶活力单位的量度。
1961年国际酶学会议规定：1个酶活力单位是指在特定条件（25oC，其它为最适条件）下，在1min内能转化1μmol底物的酶量，或是转化底物中1μmol的有关基团的酶量。
比活（specific activity）:每分钟每毫克酶蛋白在25oC下转化的底物的微摩尔数。
比活是酶纯度的测量。
活化能（activation energy）:将1mol反应底物中所有分子由其态转化为过度态所需要的能量。
活性部位（active energy）:酶中含有底物结合部位和参与催化底物转化为产物的氨基酸残基部分。
活性部位通常位于蛋白质的结构域或亚基之间的裂隙或是蛋白质表面的凹陷部位，通常都是由在三维空间上靠得很进的一些氨基酸残基组成。
酸-碱催化（acid-base catalysis）:质子转移加速反应的催化作用。
共价催化（covalent catalysis）：一个底物或底物的一部分与催化剂形成共价键，然后被转移给第二个底物。
许多酶催化的基团转移反应都是通过共价方式进行的。
靠近效应（proximity effect）：非酶促催化反应或酶促反应速度的增加是由于底物靠近活性部位，使得活性部位处反应剂有效浓度增大的结果，这将导致更频繁地形成过度态。
初速度(initial velocity)：酶促反应最初阶段底物转化为产物的速度，这一阶段产物的浓度非常低，其逆反应可以忽略不计。
米氏方程（Michaelis-Mentent equation）:表示一个酶促反应的起始速度（υ）与底物浓度([s])关系的速度方程：υ=υmax[s]/(Km+[s])米氏常数（Michaelis constant）:对于一个给定的反应，异至酶促反应的起始速度（υ0）达到最大反应速度（υmax）一半时的底物浓度。
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2+ Ca2+ Ca Ca2+
钙结合蛋白
Ca2+
血液
细胞核 小肠粘膜细胞
Vit D 受体蛋白
Vit D
DNA mRNA
小肠粘膜细胞
（2）有助于血液凝固 （3）降低神经兴奋的作用
（三）维生素E族（又称生育酚、育酚）
1．结构
6-羟苯骈二氢吡喃衍生物
CH3 HO
6 7 5 4 3 8 1 2
CH3 CH2 CH3 CH2 CH2 CH CH2
辅酶主要功能是作为电子或特殊功能团(specified functional groups)的载体(carriers)
有一些酶可被磷酸化、糖苷化或其它化合物修饰。这些修饰 涉及到这些酶的活性的调节。
（二）酶是生物催化剂
1．酶与一般催化剂比较 共性
（1）用量少而催化效率高：细胞内含量少； （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
N R
+
1 2
＋H
+
1 2
N R
Ox型
Red型
Ox型
NAD+ (NAD)
Red型
NADH + H+ (NADH2)
NADP+
(NADP)
NADPH + H+
(NADPH2)
5．维生素B6（吡哆素）
（1）结构
CHO HO CH2
5 6 4 3 1 2
CH2OH OH HO CH2
5 6 4 3 1 2
CH2NH 2 HO CH2
5 6 4 3 1 2
OH
OH
H
N H
+
CH3
H
N H
+
CH3
H
N H
+
CH3
吡哆醛
吡哆醇
吡哆胺
( PLP )
( PMP )
（2）功能
PLP和PMP主要作为氨基酸转氨酶、氨基酸 脱羧酶、氨基酸消旋酶的辅酶。
6．维生素B7（生物素biotin）
（1）结构
O C HN
（硫戊烷环部分）
CH2OH
或
HO
H C HO C H
HO
Ascorbic acid ( vitamin C )
CH2OH
2．性质
3．功能
（1）参与体内的氧化一还原反应 （2）维生素C是羟化酶的辅酶，参与体内的多种羟化作用。 如促进胶原蛋白和粘多糖的合成 ，维持细胞间质的完 整，促进伤口愈合。缺乏维生素C引起毛细血管出血， 造成坏血病。 （3）在某些代谢中起作用 （4）解毒作用 （5）增强机体抗病力
视紫红质中的视黄醛是11-顺视黄醛。
H3C
2 3 1 4
CH3
6 5
CH3
7 8 9 10 13 11 12
CH3
H3C O
14
C
15
11-cis-Retinal
H
② 11-顺视黄醛与视蛋白以schiff base结合
H3C CH3 CH3
Schiff 碱
CH3 H3C CH N
视紫红质
视蛋白
③ 视循环
除蛋白质部分外，不需要其它的化学成分 的酶，即不需要辅助因子(Cofactor) 酶 enzymes 需要其它的化学成分(Cofactor)的酶 一种或多种无机离子，如Fe2+, Mn2+等 Cofactors 复合有机或金属有机(metalloorganic)分子, 即辅酶(Coenzymes)
另一种辅酶形式
是甲基钴胺素
B12辅酶的功能
① 分子内重排
② 核苷酸还原成脱氧核苷酸（在某些细菌中）
③ 甲基转移
B12还可促使红血球的生成和成熟，缺乏B12得恶性贫血。
B族维生素总结
（二）维生素C（抗坏血酸 ascorbic acid）
1．结构
OH
4 3
O HO
C C C O
O
1 2
O
C H OH
（尿素部分）
NH CH CH(CH2)4COOH S
（C5酸根部分）
HC H2C
（2）功能
B7作为多种羧化酶的辅酶，起CO2载体
的作用。
7．维生素B11（叶酸folic acid, FA; 亦称蝶酰谷酸，pteroyl glutamic acid）
（1）结构
（2）功能
叶酸在5、6、7、8位加上四个氢，生成四氢叶酸
1926年美国Sumner 脲酶的结晶，并指出酶是蛋白质 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。
J.B.Sumner
J.H.Northrop
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。 2．某些RNA有催化活性
18 12
CH3
13 17
R
16 15
H 2C
2 3 1 5 4 10
11 9 8
14 7
HO
6
食物
胆钙化醇（维生素D3）
肝
羟化
25-羟胆钙化醇
肾 羟化
1,25-二羟胆钙化醇
2．功能
（1） 维生素D的主要功能是调节钙、磷代谢，可促使小肠 吸收钙，使血钙浓度增加，也可促使小肠吸收磷，使 血磷浓度升高。
Red型 硫辛酸（6,8-二硫辛酸）
功能: 在机体代谢中，作为酰基载体。 功能基团是-SH。
第2节
酶(Enzyme)
一、酶的发展史
二、酶的概念
酶是一类由活细胞产生的，具有催化活性和高度专一性的
生物分子，大多数酶主要是蛋白质。
酶的催化活性依赖于天然的完整蛋白质的构象，如果酶蛋 白变性或解离为亚基，其催化活性通常会丧失。
（2）高的专一性 （3）温和的反应条件 （4）酶在体内受到严格调控：如酶浓度的调节、激素调节、 反馈调节、抑制剂和激活剂的调节、别构调节、酶的共价修 饰调节、酶原活化等。 （5）酶的催化活力与辅酶、辅基和金属离子有关
（三）酶的化学本质
1．大多数酶是蛋白质（Most enzymes are proteins）
尿激酶原
尿激酶
血纤维蛋白溶酶原
血纤维蛋白溶酶 降解物 （血栓溶解）
血纤维蛋白
脂溶性维生素总结
三、水溶性维生素和辅酶
（一）B族维生素
1．维生素B1（硫胺素thiamine） （1）结构
硫胺素+ATP → TPP+AMP
（2）功能
① B1的辅酶形式TPP，是丙酮酸脱羧酶和α-酮 戊二酸脱羧酶的辅酶，参与α-酮酸的氧化脱 羧。另外还是转酮酶的辅酶，参与糖代谢。
反应高108～1020倍。
例 ：2H2O2→2H2O+O2 1mol H2O2酶能催化 5×106mol H2O2的分解 1mol Fe3+只能催化6×10-4molH2O2的分解
以转换数(turnover number,即每个酶分子每分钟 催化底物转变的分子数)表示，大部分酶为1000左右， β-半乳糖苷酶为12500， β-淀粉酶为1100 000，最高 的是碳酸酐酶，达36000000。 酶如何有如此惊人的催化能力呢?
（3）降低反应所需的活化能
例 ：2H2O2→2H2O+O2
反 应 非催化反应 钯催化反应 H2O2酶催化
活化能 75.24kJ/mol 48.9kJ/mol 8.36kJ/mol
2．酶作为生物催化剂的特性 （1）高的催化效率 就分子比(molecular ratio)而言， 以摩尔为单位进行比 较，酶的催化效率比化学催化剂高107～1013倍，比非催化
辅基(prosthetic group): 与酶蛋白共价结合的辅酶或金属 离子称为酶的辅基
全酶(Holoenzyme): 具有完整催化活性的酶(酶蛋白＋辅 助因子) 辅助因子(Cofactor): coenzyme and/or one or more metal ions Holoenzyme 酶蛋白(protein part): 酶去除辅助因子 的部分亦称为去辅基酶(apoenzyme) 或去辅基蛋白(apoprotein)
1．结构
O
1 4
CH3
2 3
2-甲基-1,4萘醌的衍生物
R
O
2．功能
促进血液凝固，所以维生素K也称凝血维生素。 Vit K
促 使 肝 脏 合 成
血小板
凝血酶原激酶原
血小板因子 Ca
2+
凝血酶原激酶
凝血酶原
Ca
2+
凝血酶
血纤维蛋白原
血纤维蛋白 ( 凝固 )
vitK的作用是促使肝脏合成凝血酶原 另外，其它凝血因子7、9、10的合成也依赖于vitK
一、维生素的概念和类别
（一）维生素的概念
（二）分类
脂溶性维生素：A、D、E、K
维生素 水溶性维生素：B族（B1、B2、B3、B5、 B6、B7、B11、B12） 和维生素C
二、脂溶性维生素
（一）维生素A族
1、结构
H3C CH3 CH3 CH3 CH2OH
CH3
维生素A1
CH3 CH3 CH2OH
（Tetrahydrofolate, THFA, THF），四氢叶酸是一碳单
位的载体，传递一碳单位。
8．维生素B12（氰钴胺素cyanocobalamin）
（1）结构
B12的咕啉核心
氨基异丙醇
二甲基苯并咪唑
核苷酸
氰钴胺素cyanocobalamin
（2）功能
主要的辅酶形式 是5′—脱氧腺苷钴胺 素
钙结合蛋白
Ca2+
血液
细胞核 小肠粘膜细胞
Vit D 受体蛋白
Vit D
DNA mRNA
小肠粘膜细胞
（2）有助于血液凝固 （3）降低神经兴奋的作用
（三）维生素E族（又称生育酚、育酚）
1．结构
6-羟苯骈二氢吡喃衍生物
CH3 HO
6 7 5 4 3 8 1 2
CH3 CH2 CH3 CH2 CH2 CH CH2
辅酶主要功能是作为电子或特殊功能团(specified functional groups)的载体(carriers)
有一些酶可被磷酸化、糖苷化或其它化合物修饰。这些修饰 涉及到这些酶的活性的调节。
（二）酶是生物催化剂
1．酶与一般催化剂比较 共性
（1）用量少而催化效率高：细胞内含量少； （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
N R
+
1 2
＋H
+
1 2
N R
Ox型
Red型
Ox型
NAD+ (NAD)
Red型
NADH + H+ (NADH2)
NADP+
(NADP)
NADPH + H+
(NADPH2)
5．维生素B6（吡哆素）
（1）结构
CHO HO CH2
5 6 4 3 1 2
CH2OH OH HO CH2
5 6 4 3 1 2
CH2NH 2 HO CH2
5 6 4 3 1 2
OH
OH
H
N H
+
CH3
H
N H
+
CH3
H
N H
+
CH3
吡哆醛
吡哆醇
吡哆胺
( PLP )
( PMP )
（2）功能
PLP和PMP主要作为氨基酸转氨酶、氨基酸 脱羧酶、氨基酸消旋酶的辅酶。
6．维生素B7（生物素biotin）
（1）结构
O C HN
（硫戊烷环部分）
CH2OH
或
HO
H C HO C H
HO
Ascorbic acid ( vitamin C )
CH2OH
2．性质
3．功能
（1）参与体内的氧化一还原反应 （2）维生素C是羟化酶的辅酶，参与体内的多种羟化作用。 如促进胶原蛋白和粘多糖的合成 ，维持细胞间质的完 整，促进伤口愈合。缺乏维生素C引起毛细血管出血， 造成坏血病。 （3）在某些代谢中起作用 （4）解毒作用 （5）增强机体抗病力
视紫红质中的视黄醛是11-顺视黄醛。
H3C
2 3 1 4
CH3
6 5
CH3
7 8 9 10 13 11 12
CH3
H3C O
14
C
15
11-cis-Retinal
H
② 11-顺视黄醛与视蛋白以schiff base结合
H3C CH3 CH3
Schiff 碱
CH3 H3C CH N
视紫红质
视蛋白
③ 视循环
除蛋白质部分外，不需要其它的化学成分 的酶，即不需要辅助因子(Cofactor) 酶 enzymes 需要其它的化学成分(Cofactor)的酶 一种或多种无机离子，如Fe2+, Mn2+等 Cofactors 复合有机或金属有机(metalloorganic)分子, 即辅酶(Coenzymes)
另一种辅酶形式
是甲基钴胺素
B12辅酶的功能
① 分子内重排
② 核苷酸还原成脱氧核苷酸（在某些细菌中）
③ 甲基转移
B12还可促使红血球的生成和成熟，缺乏B12得恶性贫血。
B族维生素总结
（二）维生素C（抗坏血酸 ascorbic acid）
1．结构
OH
4 3
O HO
C C C O
O
1 2
O
C H OH
（尿素部分）
NH CH CH(CH2)4COOH S
（C5酸根部分）
HC H2C
（2）功能
B7作为多种羧化酶的辅酶，起CO2载体
的作用。
7．维生素B11（叶酸folic acid, FA; 亦称蝶酰谷酸，pteroyl glutamic acid）
（1）结构
（2）功能
叶酸在5、6、7、8位加上四个氢，生成四氢叶酸
1926年美国Sumner 脲酶的结晶，并指出酶是蛋白质 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。
J.B.Sumner
J.H.Northrop
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。 2．某些RNA有催化活性
18 12
CH3
13 17
R
16 15
H 2C
2 3 1 5 4 10
11 9 8
14 7
HO
6
食物
胆钙化醇（维生素D3）
肝
羟化
25-羟胆钙化醇
肾 羟化
1,25-二羟胆钙化醇
2．功能
（1） 维生素D的主要功能是调节钙、磷代谢，可促使小肠 吸收钙，使血钙浓度增加，也可促使小肠吸收磷，使 血磷浓度升高。
Red型 硫辛酸（6,8-二硫辛酸）
功能: 在机体代谢中，作为酰基载体。 功能基团是-SH。
第2节
酶(Enzyme)
一、酶的发展史
二、酶的概念
酶是一类由活细胞产生的，具有催化活性和高度专一性的
生物分子，大多数酶主要是蛋白质。
酶的催化活性依赖于天然的完整蛋白质的构象，如果酶蛋 白变性或解离为亚基，其催化活性通常会丧失。
（2）高的专一性 （3）温和的反应条件 （4）酶在体内受到严格调控：如酶浓度的调节、激素调节、 反馈调节、抑制剂和激活剂的调节、别构调节、酶的共价修 饰调节、酶原活化等。 （5）酶的催化活力与辅酶、辅基和金属离子有关
（三）酶的化学本质
1．大多数酶是蛋白质（Most enzymes are proteins）
尿激酶原
尿激酶
血纤维蛋白溶酶原
血纤维蛋白溶酶 降解物 （血栓溶解）
血纤维蛋白
脂溶性维生素总结
三、水溶性维生素和辅酶
（一）B族维生素
1．维生素B1（硫胺素thiamine） （1）结构
硫胺素+ATP → TPP+AMP
（2）功能
① B1的辅酶形式TPP，是丙酮酸脱羧酶和α-酮 戊二酸脱羧酶的辅酶，参与α-酮酸的氧化脱 羧。另外还是转酮酶的辅酶，参与糖代谢。
反应高108～1020倍。
例 ：2H2O2→2H2O+O2 1mol H2O2酶能催化 5×106mol H2O2的分解 1mol Fe3+只能催化6×10-4molH2O2的分解
以转换数(turnover number,即每个酶分子每分钟 催化底物转变的分子数)表示，大部分酶为1000左右， β-半乳糖苷酶为12500， β-淀粉酶为1100 000，最高 的是碳酸酐酶，达36000000。 酶如何有如此惊人的催化能力呢?
（3）降低反应所需的活化能
例 ：2H2O2→2H2O+O2
反 应 非催化反应 钯催化反应 H2O2酶催化
活化能 75.24kJ/mol 48.9kJ/mol 8.36kJ/mol
2．酶作为生物催化剂的特性 （1）高的催化效率 就分子比(molecular ratio)而言， 以摩尔为单位进行比 较，酶的催化效率比化学催化剂高107～1013倍，比非催化
辅基(prosthetic group): 与酶蛋白共价结合的辅酶或金属 离子称为酶的辅基
全酶(Holoenzyme): 具有完整催化活性的酶(酶蛋白＋辅 助因子) 辅助因子(Cofactor): coenzyme and/or one or more metal ions Holoenzyme 酶蛋白(protein part): 酶去除辅助因子 的部分亦称为去辅基酶(apoenzyme) 或去辅基蛋白(apoprotein)
1．结构
O
1 4
CH3
2 3
2-甲基-1,4萘醌的衍生物
R
O
2．功能
促进血液凝固，所以维生素K也称凝血维生素。 Vit K
促 使 肝 脏 合 成
血小板
凝血酶原激酶原
血小板因子 Ca
2+
凝血酶原激酶
凝血酶原
Ca
2+
凝血酶
血纤维蛋白原
血纤维蛋白 ( 凝固 )
vitK的作用是促使肝脏合成凝血酶原 另外，其它凝血因子7、9、10的合成也依赖于vitK
一、维生素的概念和类别
（一）维生素的概念
（二）分类
脂溶性维生素：A、D、E、K
维生素 水溶性维生素：B族（B1、B2、B3、B5、 B6、B7、B11、B12） 和维生素C
二、脂溶性维生素
（一）维生素A族
1、结构
H3C CH3 CH3 CH3 CH2OH
CH3
维生素A1
CH3 CH3 CH2OH
（Tetrahydrofolate, THFA, THF），四氢叶酸是一碳单
位的载体，传递一碳单位。
8．维生素B12（氰钴胺素cyanocobalamin）
（1）结构
B12的咕啉核心
氨基异丙醇
二甲基苯并咪唑
核苷酸
氰钴胺素cyanocobalamin
（2）功能
主要的辅酶形式 是5′—脱氧腺苷钴胺 素