第二章 酶
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第二章 酶1
三、酶活性的调节
影响酶促反应速度的因素包括： 底物浓度、酶浓度、pH、温度、抑制剂、激活剂等。
参与酶活性调控方式包括：
基因表达调控、激素、反馈抑制、蛋白酶激活、可逆共价修 饰、别构调节等。
（一）共价修饰
1.不可逆共价修饰：蛋白酶解激活
酶原与酶原的激活
有些酶在细胞内合成或初分泌时只是酶的无活性前体， 必须在一定条件下，这些酶的前体水解一个或几个特定的 肽键，致使构象发生改变，表现出酶的活性。这种无活性 酶的前体称为酶原（zymogen）。 酶原向酶的转化过程称为酶原的激活。酶原的激活实 际上是酶的活性中心形成或暴露的过程。
协同效应： 寡聚酶（几个亚基）中，每个亚基的一个结合部位， 一旦一个效应物结合以后，会引起（诱导）酶分子构 象变化，使得酶分子上的电子分布被改变， 结果是使 后面的配体对酶的亲和力发生相应的改变。 如果一个效应物结合以后，后面的配体更容易结合，则 为正协同效应。 如果一个效应物结合以后，面后的配体更难结合，则为 负协同效应。 但同促协同效应一般为正协同效应。
（一）不可逆抑制作用： 抑制剂与酶分子的必需基团共价结合引 起酶活性的抑制，且不能采用透析等简 单方法使酶活性恢复的抑制作用就是不 可逆抑制作用。 酶的 不可 逆抑制 作用包 括专一 性抑制 （如有机磷农药对胆碱酯酶的抑制）和 非专一性抑制（如路易士气对巯基酶的 抑制）两种。
（二）可逆抑制作用： 抑制剂以非共价键与酶分子可逆性 结合造成酶活性的抑制，且可采用 透析等简单方法去除抑制剂而使酶 活性完全恢复的抑制作用就是可逆 抑制作用。 可逆抑制作用包括竞争性、反竞争 性、和非竞争性抑制几种类型。
断裂或形成 酶活性中心外的必需基团：维持酶活性中心的空间构象
（三）酶促反应的特点与机制
第二章 酶工程
（四）发酵方法
1.温度的控制
– 枯草杆菌的最适生长温度为34～37℃，黑曲霉 的最适生长温度为28～32℃。
2.通气和搅拌 – 在发酵过程中必须不断供给氧，一般通过供给 无菌空气来实现；
3. pH值的控制
– 细菌和放线菌的生长最适pH值为6.5～8.0；霉 菌和酵母的生长最适pH值为4～6；植物细胞的 生长最适pH值为5～6。
（3）粘性末端（sticky
ends，cohensive ends）
含有几个核苷酸单链的末端。
分两种类型： ① 5’端凸出（如EcoR I切点）
② 3’端凸出（如Pst I切点）
（4）粘性末端的意义
①连接便利 i）不同的DNA双链：只要粘性末端碱基互补 就可以连接。这比连接两个平齐末端容易。
ii）同一个DNA分子内连接：通过两个相同的粘性末 端可以连接成环形分子。
2．酶的特性 （1）酶催化作用的专一性强 （2）酶催化作用的效率高
（3）酶催化作用的条件温和
3. 酶的分类：
氧化还原酶、转移酶、水解酶、 裂解酶、异构酶、合成酶
（二）酶工程
– 狭义：是指在一定的生物反应器中，利用酶的催 化作用，将相应的原料转化成有用物质的技术
– 广义：是指研究酶的生产和应用的一门技术性学 科，它包括酶的发酵生产、酶的固定化、酶的化 学修饰、酶反应器和酶的应用等方面内容。
(2)为提高酶稳定性，常加入下列稳定剂
①底物、抑制剂和辅酶，它们的作用可能是通过降低局部 的能级水平，使酶蛋白处于不稳定状态的扭曲部分转入稳 定状态。 ②对巯基酶．可加入SH—保护剂。如巯基乙醇、GSH(谷 胱甘肽)、DTT（二硫苏糖醇)等。
第四节 分子生物学技术常用的工具酶
核酸酶类是基因工程操作中必不可少的 工具酶，基因克隆的许多DNA分子的制备、 DNA片段的切割与连接、核酸探针的标记 cDNA的合成等，都需要用一系列的功能特 意核酸酶来完成。没有酶就没有基因工程。
第二章 酶的基础
d. 变形或张力
e. 酶的活性中心为疏水区 域
酶的活性中心为酶分子的凹穴 此处常为非极性或疏水性的氨基酸残基
• 酶的分类：
氧化还原酶 转移酶 水解酶 裂合酶 异构酶 连接酶 单体酶 寡聚酶 多酶复合体 锁和钥匙模型 诱导锲合模型
• 酶的组成和结构特点
酶的作用过程
• 酶的作用机制
酶与底物的结合模型
二．抑制程度的表示
• 1． 相对活力分数（残余活力分数） a=Vi/Vo • 2． 相对活力百分数（残余活力百分数） a%==Vi/Vo*100% • 3． 抑制分数 指被抑制而失去活力的分数i=1-a=1Vi/Vo • 4． 抑制百分数 i%=(1-a)*100%==(1-Vi/Vo)*100%
（3）共价修饰调节
改变酶的活性来调节，就是在一种酶的 分子上，共价的引入一个基团从而改变 它的活性。例如，磷酸化酶的磷酸化和 去磷酸化。
4）限制性蛋白酶水解作用 与酶活力的调控
• 例如酶原的激活，是指体内合成的非活化 的酶前体，在适当的条件下，受到H+或特 异的蛋白酶限制性水解，切去酶原分子上 的某个肽键而转变为活性的酶。胃蛋白酶 原是受H+作用转化为胃蛋白酶，胰蛋白酶 原是在小肠中被其他蛋白水解酶切去一个 六肽从而活化为胰蛋白酶。
三、酶的调节性好
• 主要表现在以下几个方面 （1）酶浓度的调节：通过诱导或抑制酶的合成 （2）激素调节:激素水平的高低可调节酶量 （3）共价修饰调节：改变酶的活性来调节 （4）限制性蛋白酶水解作用与酶活力的调控： （5）抑制剂的调节：改变酶的活性来调节 （6）反馈调节：被其终端产物抑制 （7）金属离子和其他小分子化合物的调节：
多酶复合体的组成部分
• 辅因子：酶蛋白中非蛋白质部分，它可 以是无机离子也可以是有机化合物。 • 辅酶：有机辅因子与酶蛋白结合松散即 为辅酶。 • 辅基：有机辅因子与酶蛋白结合紧密即 为辅基。 • 区别在于：是否能透析的方法除去。
第二章 酶1分解
3.亲核催化（共价催化）
酶利用其富电子的亲核基团攻击底物缺少电子的亲电子 中心，二者结合形成共价中间物，以稳定过渡态。
4.亲电催化
酶利用缺少电子的亲电子体，攻击底物富电子的亲核中 心。如某些酶利用其金属离子作为亲电子体。
5.静电效应 阳离子过渡态的正电荷（正碳离子）可被酶活性中心
酶是催化剂 酶是使化学反应加速， 本身不发生变化，
不被消耗的物质。
（二）酶的分子组成和结结构
酶按其分子组成可分为： 单纯蛋白酶（simple enzyme）：
仅由氨基酸残基构成的酶，如一些蛋白酶、淀粉酶、脲酶等。
结（缀）合蛋白酶（conjugated enzyme）：
由蛋白部分（酶蛋白apoenzyme）-（决定催化作用的特异性。） 和非蛋白部分（辅助因子 cofactor）-（传递氢、电子、基团）组成。 关系：一种酶蛋白只与特定的辅助因子结合形成全酶的形式，而一种辅 助因子可以是许多酶蛋白的辅助因子，协助催化同一反应类型。
内外环境和生命活动的需要。 调节酶活性的方式很多，诸如变构调节、共价修饰调
节、酶生物合成的诱导和阻遏等。 (四)酶易失活（变性）能使蛋白质变性的因素都会使酶失活。
酶促反应的特点
（一）酶促反应具有极高的效率 （二）酶促反应具有高度的特异性（specificity） （三）酶促反应的可调节性 （四）酶易失活
催化一定的化学反应并产生一定产物。 1、绝对特异性（absolute specificity） 2、相对特异性（relative specificity） 3、立体异构特异性（stereospecificity）
酶促反应的特点
（三）酶促反应的可调节性 酶促反应受多种因素的调控，以适应机体不断
（三）酶促反应的特点与机制
第二章 酶的生物合成与发酵生产
第二章酶的生物合成与发酵生产酶工程就是将酶所具有的生物催化功能，借助工程手段应用于社会生活的一门科学技术。
酶制剂是如何生产的呢？我们知道，酶是活细胞产生的具有催化作用的生物大分子，广泛存在于动植物和微生物体内。
酶的生产方法有三种：提取分离法、生物合成法、化学合成法。
生物合成法又包括：微生物细胞发酵产酶、植物细胞发酵产酶和动物细胞发酵产酶第一节酶生物合成及调节一、酶的生物合成先从遗传信息传递的中心法则谈起（1958年，Crick提出）遗传信息传递的中心法则：生物体通过DNA复制将遗传信息由亲代传递给子代，通过RNA 转录和翻译而使遗传信息在子代得以表达。
DNA具有基因的具有基因的所有属性。
基因是DNA的一个片段，基因的功能最终由蛋白质来执行，RNA控制着蛋白质的合成。
核酸是遗传的物质基础，蛋白质是生命活动的体现者。
1970年Temin和Baitimore发现了逆转录酶，是对中心法则的补充。
即：细胞能否合成某种酶分子。
首先取决于细胞中的遗传信息载体－DNA分子中是否存在有该酶所对应的基因。
DNA分子可以通过复制生成新的DNA，再通过转录（transcription）生成所对应的RNA，然后再翻译（translation）成为多肽链，经加工而成为具有完整空间结构的酶分子。
（一）RNA的生物合成--转录(transcription)P102DNA分子中的遗传信息转移到RNA分子中的过程，称为转录。
转录：见课件附图，书P102定义：以DNA为模板，以核苷三磷酸为底物，在RNA聚合酶（转录酶）的作用下，生成RNA分子的过程。
模板链（template strand）：又称反意义链（antisense strand），指导转录作用的一条DNARNA的转录过程：转录过程分为三步：起始、延长、.终止补充：原核生物的RNA聚合酶(DDRP)-见课件附图E.coli的RNA聚合酶是由四种亚基组成的五聚体（α2、β、β′、）全酶（holoenzyme）包括起始因子σ和核心酶（core enzyme）。
第二章 酶类
2.分类
按照催化反应的类型，国际酶学委员会将酶分为六大类。在这六大类里，又各自分为若干亚类，亚类下又分小组。亚类的划分标准：氧化还原酶是电子供体类型，移换酶是被转移基团的形状，水解酶是被水解的键的类型，裂合酶是被裂解的键的类型，异构酶是异构作用的类型，合成酶是生成的键的类型。
（1）氧化还原酶 催化氧化还原反应，如葡萄糖氧化酶，各种脱氢酶等。是已发现的量最大的一类酶，其氧化、产能、解毒功能，在生产中的应用仅次于水解酶。需要辅因子，可根据反应时辅因子的光电性质变化来测定。按系统命名可分为19亚类，习惯上可分为4个亚类：
2.单体酶、寡聚酶和多酶体系
由一条肽链构成的酶称为单体酶，由多条肽链以非共价键结合而成的酶称为寡聚酶，属于寡聚蛋白。有时在生物体内一些功能相关的酶被组织起来，构成多酶体系，依次催化有关的反应。构成多酶体系是代谢的需要，可以降低底物和产物的扩散限制，提高总反应的速度和效率。
有时一条肽链上有多种酶活性，称为多酶融合体。如糖原分解中的脱支酶在一条肽链上有淀粉-1，6-葡萄糖苷酶和4-α-D-葡聚糖转移酶活性；来自樟树种子的克木毒蛋白（camphorin）由一条肽链组成，有三种活性：① RNA N-糖苷酶活性，可水解大鼠28S rRNA中第4324位腺苷酸的糖苷键，释放一个腺嘌呤；② 依赖于超螺旋DNA构型的核酸内切酶活性，专一解旋并切割超螺旋环状DNA形成缺口环状和线状DNA；③ 超氧化物歧化酶活性。来自红色链孢霉的AROM多酶融合体是二聚体，每条肽链含五种酶活性，可催化莽草酸途径的第二至第六步反应，由于有中间产物的传递通道，使催化效率大为提高。
2一碳基转移酶：转移一碳单位，与核酸、蛋白质甲基化有关。
2磷酸基转移酶：常称为激酶，多以ATP为供体。少数蛋白酶也称为激酶（如肠激酶）。
按照催化反应的类型，国际酶学委员会将酶分为六大类。在这六大类里，又各自分为若干亚类，亚类下又分小组。亚类的划分标准：氧化还原酶是电子供体类型，移换酶是被转移基团的形状，水解酶是被水解的键的类型，裂合酶是被裂解的键的类型，异构酶是异构作用的类型，合成酶是生成的键的类型。
（1）氧化还原酶 催化氧化还原反应，如葡萄糖氧化酶，各种脱氢酶等。是已发现的量最大的一类酶，其氧化、产能、解毒功能，在生产中的应用仅次于水解酶。需要辅因子，可根据反应时辅因子的光电性质变化来测定。按系统命名可分为19亚类，习惯上可分为4个亚类：
2.单体酶、寡聚酶和多酶体系
由一条肽链构成的酶称为单体酶，由多条肽链以非共价键结合而成的酶称为寡聚酶，属于寡聚蛋白。有时在生物体内一些功能相关的酶被组织起来，构成多酶体系，依次催化有关的反应。构成多酶体系是代谢的需要，可以降低底物和产物的扩散限制，提高总反应的速度和效率。
有时一条肽链上有多种酶活性，称为多酶融合体。如糖原分解中的脱支酶在一条肽链上有淀粉-1，6-葡萄糖苷酶和4-α-D-葡聚糖转移酶活性；来自樟树种子的克木毒蛋白（camphorin）由一条肽链组成，有三种活性：① RNA N-糖苷酶活性，可水解大鼠28S rRNA中第4324位腺苷酸的糖苷键，释放一个腺嘌呤；② 依赖于超螺旋DNA构型的核酸内切酶活性，专一解旋并切割超螺旋环状DNA形成缺口环状和线状DNA；③ 超氧化物歧化酶活性。来自红色链孢霉的AROM多酶融合体是二聚体，每条肽链含五种酶活性，可催化莽草酸途径的第二至第六步反应，由于有中间产物的传递通道，使催化效率大为提高。
2一碳基转移酶：转移一碳单位，与核酸、蛋白质甲基化有关。
2磷酸基转移酶：常称为激酶，多以ATP为供体。少数蛋白酶也称为激酶（如肠激酶）。
生物化学---酶催化作用的特点
I.
脂溶性维生素
维生素A,D,E,K均溶于脂类溶剂，不溶于水，在食物中 通常与脂肪一起存在，吸收它们，需要脂肪和胆汁酸。 维生素A
维生素A分A1, A2两种，是不饱和一元醇类。维生素A1又称为视 黄醇，A2称为脱氢视黄醇。 主要功能：维持上皮组织健康及正常视觉，促进年幼动物的正常 生长。
①
酶的辅因子?酶的辅因子是酶的对热稳定的非蛋白小分子物质部分其主要作用是作为电子原子或某些基团的载体参与反应并促进整个催化过程
第二章 酶 (Enzyme)
一、酶的概念
1.酶的概念
酶是一类由活性细胞产生的具有催化作用和高 度专一性的特殊蛋白质。简单说，酶是一类由活 性细胞产生的生物催化剂。
2.酶催化作用的特点
NH2 CONH2 O O N
+ -
N N
N
O
CH2OPOPOCH2 N O O O OH OH
OH
OH(OPO3H2)
⑤
维生素B6和磷酸吡哆醛 维生素B6包括吡哆醇、吡哆醛和吡哆胺。
CHO HO H3C N CH2 OH HO H3C N CH2NH2 CH2 OH
维生素B6在体内经磷酸化作用转化为相应的磷酸脂，参 加代谢的主要的是磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺。磷酸吡哆 醛是氨基酸转氨作用、脱羧作用和消旋作用的辅酶。
酶的辅因子是酶的对热稳定的非蛋白小分子物 质部分，其主要作用是作为电子、原子或某些基 团的载体参与反应并促进整个催化过程。
(1)传递电子体：如 卟啉铁、铁硫簇； (2)传递氢（递氢体）：如 FMN/FAD、NAD/NADP、C0Q、 硫辛酸； (3)传递酰基体：如 C0A、TPP、硫辛酸； (4)传递一碳基团：如 四氢叶酸； (5)传递磷酸基：如 ATP，GTP； (6)其它作用： 转氨基，如 VB6 ；传递CO2，如 生物素。
第2章酶反应的基本原理
用量少，催化效率高 不改变反应平衡点 可降低反应活化能
（2）酶的特性
高效性：以酶的转换数Kcat表示，mol底 物/mol酶.min 酶的Kcat为103-107 mol底物/mol酶.min， 比非酶催化效率高107-1013 倍。
专一性：结构专一性（相对专一性/绝对专一 性）
立体异构专一性(几何异构/旋光异构)
中间产物存在的证据：
(1) 同位素32P标记底物法（磷酸化酶与葡萄糖结合）；
(2) 吸收光谱法（过氧化物酶与过氧化氢结合）。
2、诱导契合假说（induced-fit hypothesis）
S
E-S复合物
S
ab E
c
a E
b
c
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。
3、趋近效应与定向作用（ proximity effect & orientation
酶活性中心
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。
酶活性中心示意图
部分酶活性中心的氨基酸残基
酶
牛胰核糖核酸酶
溶菌酶 牛胰凝乳蛋白酶 牛胰蛋白酶 木瓜蛋白酶 弹性蛋白酶 枯草杆菌蛋白酶 碳酸酐酶
残基总数
活性中心残基
124
129 245 238 212 240 275 258
His12, His119, Lys41
酶 （简单蛋白质）
酶蛋白
酶等。
双成份酶 （apoenzyme）
（结合蛋白质） 辅因子
辅酶 （coenzyme)
（cofacter) 辅基(prosthetic group)
4、酶的结构层次
一级结构 二级结构
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（二）系统名命名法： 准确标明底物及催化反应的性质。e.g：L-丙氨酸：a-酮戊二
酸(底物)氨基转移(反应性质)酶。若底物之一是水时，水可
略去不写。
酶的编号：
国际酶学委员会规定，每个酶都有唯一的特定编号， 其书写方式是：
EC 数字.数字.数字.数字
酶亚 亚 顺
的类 亚 序
分
类号
类 乙醇脱氢酶的编码是： EC1.1.1.1
（一）底物浓度的影响
1. 酶反应速度与底物浓度的关系曲线：矩形双曲线
v
酶被底物饱和
Vmax
零级反应
混合级反应 该曲线用米氏方程描述 一级反应
0
[S]
2. 米氏方程 米氏方程：表示整个反应过程中底物浓
度与反应速率关系的方程式；前提：酶 与底物反应的“快速平衡说”。
米氏常数(Km)：反应速度为最大反应速率 一半时的底物浓度。
(二) 酶作为生物催化剂的特性： 1．催化效率高：比其它催化剂高出107-1013倍。 2．高度专一性。 3．催化反应条件温和，但稳定性差。 4，酶活力受调节控制。
三 酶的分类
(一) 按酶的组成分类： 1.单成分酶：酶的活性仅决定于其蛋白质结构，该
酶属于单纯蛋白质。 2.双成分酶：酶+非蛋白(辅助因子)表现出酶的活性，
特点: 1.抑制剂与底物的结构不同,与酶活性位点以外的部位结合; 2.酶可与底物或抑制剂结合,也可同时与二者结合; 3.不能用增加底物浓度的方式消除这种作用; 4. Vmax减小,Km值不变;
(c) noncompetitive(Mixed) inhibition
1. 酶的活性中心是指： A．酶分子上含有必需基团的肽段 B．酶分子与底物结合的部位 课 C．酶分子与辅酶结合的部位 堂 D．酶分子发挥催化作用的关键性结构区 练 E．酶分子有丝氨酸残基、二硫键存在的区域 习 2．酶催化作用对能量的影响在于： A．增加产物能量水平 B．降低活化能 C．降低反应物能量水平 D．降低反应的自由能 E．增加活化能
作)
且反应系统中没有影
响酶活性的因素存在。
[E]
（三） pH的影响 最适pH: 酶表现最大活性时的pH值;
影响机制: 1. 稍微偏离最适pH时影响酶活性位点(和底物
分子)基团的解离。
2. 较大偏离最适pH时,破坏酶分子内的多种弱 的非共价键,引起酶蛋白变性。
即 ES+I → ESI → P
特点： 1 酶只有在与底物结合后，才能与抑制剂结合; 2 常见于多底物反应中； 3 Vmax和Km都减少
3）非竞争性抑制作用
抑制剂和底物在不同位点同时与酶可逆地结合,引起酶的 构象发生变化,使形成的酶-底物-抑制剂三元复合物(ESI) 不能分解释放产物,从而使酶的活性降低,这种抑制作用 叫(可逆的)非竞争性抑制作用。
3.酶活性中心的特点
（1） 活性中心在酶分子总体积中只占相当小的部分 （约1%2%）。 （2） 都是酶分子表面的一个凹穴，有一定的大小 和形状，具有一定的柔性。
（3） 活性中心为非极性的微环境，有利于与底物的结合。
（2）酶活性中心的特点
（4） 底物与酶通过形成较弱键力的次级键相互作用并 结合到酶的活性中心 。
(二) 按分子结构分 1.单体酶 一条多肽链；多是催化水解反应的酶,如胰蛋白酶等。 2.寡聚酶：
由几个或多个亚基组成；亚基间不是共价结合。 3.多酶复合体：
a. 由几种酶非共价嵌合形成的复合体 b. 流水作业，有利于一系列反应的连续进行 c. 相对分子量很高， 如脂肪酸合成酶复合体、丙 酮酸脱氢酶复合体。
（三）按反应性质分 1.氧化还原酶类
催化氧化还原反应，以催化脱氢为主加氧为次(包括 其逆反应：即加氢脱氧)。如脱氢酶、氧化酶、过氧 化物酶、加氧酶等。
A•2H + B ←→ A + B·2H 2.转移酶类 催化功能基团的转移反应，多需要辅酶，但反应不易
测定。如谷丙转氨酶、已糖激酶等 A•X + B ←→ A + B•X
序 乳酸脱氢酶的编码是： EC1.1.1.27
号
第二节 酶的作用机制
一 活性部位 二 解释酶的专一性和高效性的主要理论
一、 活性部位
1.概念：酶分子中参与底物结合和催化作用的 少数特异氨基酸残基集中区域叫活性部位(活 性中心），即与酶活力直接相关的区域。
（2）2有.酶关活酶性活中性心中的心结的构几组个成术：语 结合部位：决定酶专一性，负责底物的结合。一个酶 的结合部位又可以分为各种亚位点，分别与底物的不 同部位结合。 催化部位：决定酶催化能力，底物的敏感键在此被打 断或形成新的键，从而发生一定的化学反应。一个酶 的催化部位可以不止一个。
有机小分子： 一些还原剂，如抗坏血酸、半胱氨酸，使含-SH 的酶处于还原态。 金属螯合剂，如EDTA(乙二胺四乙酸)，可络合 一些重金属杂质，解除它们对酶的抑制，从而使 酶活升高。
（六） 酶的抑制作用
1.概述：
失活作用－－酶是蛋白质，凡是可使酶蛋白变性 而引起酶活力丧失的作用，称失活作用。
抑制作用－－引起酶的活性中心或必需基团的化 学性质发生改变，从而使酶活力下降或丧失，但 并不引起酶蛋白变性的作用，称抑制作用。 失活作用≠抑制作用
特 点： 1. 抑制剂与底物的结构类似,都可与酶的活性位点结合; 2. 酶可与底物或者抑制剂结合,但不能同时与二者结合; 3. 增大底物浓度可消除这种抑制作用; 4. Vmax不变,Km值增大;
许多药物作为酶的竞争性抑制剂起作用;
2）反竞争性抑制作用
酶只有在与底物结合后，才能与抑制剂结合，形 成酶－底物－抑制剂三元复合物，从而使酶的活性降 低,这种抑制作用叫(可逆的)反竞争性抑制作用。
（四） 温度的影响 1. 在较低的温度范围内，随着温度的升高反应速
度加快。 2. 温度超过一定的范围后, 破坏维系其三维结构
的非共价相互作用, 改变分子及活性位点的构 象,使反应速度下降。
最适温度:酶表现最大活力 时的温度。
（五） 激活剂的影响
激活剂：能提高酶活性的物质。
主要的激活剂有：
无机离子： 主要是金属离子，它们有的本身就是酶的辅 助因子，有的是酶的辅助因子的必要成分。 如，激酶需要Mg2+激活，唾液淀粉酶需要Cl激活。
（5） 酶的活性部位并不是和底物的几何图形正好吻合， 而是在酶与底物结合的过程中，底物分子或酶分子或它们 两者的构象同时发生一定变化后才相互契合，这时催化基 团的位置也正好处于所催化底物的敏感化学键部位 。
二 解释酶专一性和高效性的主要理论
（一）解释高效性的理论，即酶为什么能催化生化反应
中间复合物学说
米氏常数的意义
a.Km是酶的特征性常数之一；其大小只与酶的 性质有关，与酶浓度无关；但Km值随测定的 底物、反应的温度、pH及离子强度而改变。
b.Km是酶与底物亲和力的量度，Km越大，亲和 力越小。
c.可帮助推断代谢反应的方向和途径；在多途径 反应中，Km值小的酶反应占优势。
（二） 酶浓度的影响 当[S]>>[E]反应速度与酶的浓度成正比,V对[E]
这类属于结合蛋白质。
全酶＝酶蛋白 + 辅助因子
决定酶反应的专一性←┘
└→传递电子、质子
或化学基团
辅助因子分类： （按其与酶蛋白质结合的紧密程度） 辅酶——与酶蛋白结合较松弛,小分子有机物
可用透析法将辅酶除去。
辅基— 与酶蛋白结合较紧密，常以共价键结合， 不能透析除去 。
许多的辅酶和辅基都由维生素衍生而来，所 以，长期缺乏维生素会因为辅酶和辅基的供应不 足而使酶活性下降，从而影响物质代谢和能量代 谢，出现维生素缺乏病。
（二）解释专一性的理论
锁钥学说 诱导锲合理论
1.中间复合物学说又叫过渡态学说
内容:(以单底物单产物的生化反应为例:S←→P)， 酶先与底物形成过渡态的中间复合物，进而分 解成为产物和酶，从而降低了反应的活化能。 用方程式表示为： E+S←→［ES］←→E+P
2.锁钥学说(解释酶专一性理论，已经过时，但很形象)
答案 5 B; 6 E
抑制剂:直接与酶作用,降低其催化活性的物质。
2.酶抑制作用的主要类型 （1）不可逆的抑制作用 （2）可逆的抑制作用
1) 竞争性抑制作用 2) 非竞争性抑制作用 3) 反竞争性抑制作用
1）竞争性抑制作用
抑制剂和底物竞争与酶的活性位点可逆地结合，减少酶 与底物结合机会，从而降低酶的活性，这种抑制作用叫 （可逆的）竞争性抑制作用.
答案 1 D ; 2 B
3.竞争性抑制剂作用特点是： A．与酶的底物竞争激活剂 B．与酶的底物竞争酶的活性中心 C．与酶的底物竞争酶的辅基 D．与酶的底物竞争酶的必需基团； E．与酶的底物竞争酶的变构剂
4．竞争性可逆抑制剂抑制程度与下列那种因素无关： A．作用时间 B．抑制剂浓度 C．底物浓度 D．酶与抑制剂的亲和力的大小 E．酶与底物的亲和力的大小
3.水解酶类 催化水解反应。有些蛋白酶也称为激酶。这类 酶包括淀粉酶、核酸酶、蛋白酶及酯酶等。
AB + H2O←→AOH + BH 4．裂合酶类
催化从底物上移去一个基团并形成双键的反应或 其逆反应。这类酶包括醛缩酶、水合酶、脱羧酶 及脱氨酶等。
AB ←→A + B
5．异构酶类 催化各种同分异构体之间的相互转变。包括消旋酶、
(1) 锁钥学说：酶的活性中心的构象与底物的结构 （外形）正好互补，就像锁和钥匙一样是刚性匹配 的，这里把酶的活性中心比作钥匙，底物比作锁。
(2)缺陷：酶促反应多数是可逆反应，S←→P，这就 产生了一只钥匙开2把锁的情况，是荒唐的。
3.诱导锲合理论
这是为了修正锁钥学说的不足而提出的一种理论。
酶的活性中心与底物的结构不是刚性互补而 是柔性互补。当酶与底物靠近时，底物能够诱导 酶的构象发生变化，使其活性中心变得与底物的 结构互补。就好像手与手套的关系一样。该理论 已得到实验上的证实，电镜照片证实酶“就像是 长了眼睛一样”。
酸(底物)氨基转移(反应性质)酶。若底物之一是水时，水可
略去不写。
酶的编号：
国际酶学委员会规定，每个酶都有唯一的特定编号， 其书写方式是：
EC 数字.数字.数字.数字
酶亚 亚 顺
的类 亚 序
分
类号
类 乙醇脱氢酶的编码是： EC1.1.1.1
（一）底物浓度的影响
1. 酶反应速度与底物浓度的关系曲线：矩形双曲线
v
酶被底物饱和
Vmax
零级反应
混合级反应 该曲线用米氏方程描述 一级反应
0
[S]
2. 米氏方程 米氏方程：表示整个反应过程中底物浓
度与反应速率关系的方程式；前提：酶 与底物反应的“快速平衡说”。
米氏常数(Km)：反应速度为最大反应速率 一半时的底物浓度。
(二) 酶作为生物催化剂的特性： 1．催化效率高：比其它催化剂高出107-1013倍。 2．高度专一性。 3．催化反应条件温和，但稳定性差。 4，酶活力受调节控制。
三 酶的分类
(一) 按酶的组成分类： 1.单成分酶：酶的活性仅决定于其蛋白质结构，该
酶属于单纯蛋白质。 2.双成分酶：酶+非蛋白(辅助因子)表现出酶的活性，
特点: 1.抑制剂与底物的结构不同,与酶活性位点以外的部位结合; 2.酶可与底物或抑制剂结合,也可同时与二者结合; 3.不能用增加底物浓度的方式消除这种作用; 4. Vmax减小,Km值不变;
(c) noncompetitive(Mixed) inhibition
1. 酶的活性中心是指： A．酶分子上含有必需基团的肽段 B．酶分子与底物结合的部位 课 C．酶分子与辅酶结合的部位 堂 D．酶分子发挥催化作用的关键性结构区 练 E．酶分子有丝氨酸残基、二硫键存在的区域 习 2．酶催化作用对能量的影响在于： A．增加产物能量水平 B．降低活化能 C．降低反应物能量水平 D．降低反应的自由能 E．增加活化能
作)
且反应系统中没有影
响酶活性的因素存在。
[E]
（三） pH的影响 最适pH: 酶表现最大活性时的pH值;
影响机制: 1. 稍微偏离最适pH时影响酶活性位点(和底物
分子)基团的解离。
2. 较大偏离最适pH时,破坏酶分子内的多种弱 的非共价键,引起酶蛋白变性。
即 ES+I → ESI → P
特点： 1 酶只有在与底物结合后，才能与抑制剂结合; 2 常见于多底物反应中； 3 Vmax和Km都减少
3）非竞争性抑制作用
抑制剂和底物在不同位点同时与酶可逆地结合,引起酶的 构象发生变化,使形成的酶-底物-抑制剂三元复合物(ESI) 不能分解释放产物,从而使酶的活性降低,这种抑制作用 叫(可逆的)非竞争性抑制作用。
3.酶活性中心的特点
（1） 活性中心在酶分子总体积中只占相当小的部分 （约1%2%）。 （2） 都是酶分子表面的一个凹穴，有一定的大小 和形状，具有一定的柔性。
（3） 活性中心为非极性的微环境，有利于与底物的结合。
（2）酶活性中心的特点
（4） 底物与酶通过形成较弱键力的次级键相互作用并 结合到酶的活性中心 。
(二) 按分子结构分 1.单体酶 一条多肽链；多是催化水解反应的酶,如胰蛋白酶等。 2.寡聚酶：
由几个或多个亚基组成；亚基间不是共价结合。 3.多酶复合体：
a. 由几种酶非共价嵌合形成的复合体 b. 流水作业，有利于一系列反应的连续进行 c. 相对分子量很高， 如脂肪酸合成酶复合体、丙 酮酸脱氢酶复合体。
（三）按反应性质分 1.氧化还原酶类
催化氧化还原反应，以催化脱氢为主加氧为次(包括 其逆反应：即加氢脱氧)。如脱氢酶、氧化酶、过氧 化物酶、加氧酶等。
A•2H + B ←→ A + B·2H 2.转移酶类 催化功能基团的转移反应，多需要辅酶，但反应不易
测定。如谷丙转氨酶、已糖激酶等 A•X + B ←→ A + B•X
序 乳酸脱氢酶的编码是： EC1.1.1.27
号
第二节 酶的作用机制
一 活性部位 二 解释酶的专一性和高效性的主要理论
一、 活性部位
1.概念：酶分子中参与底物结合和催化作用的 少数特异氨基酸残基集中区域叫活性部位(活 性中心），即与酶活力直接相关的区域。
（2）2有.酶关活酶性活中性心中的心结的构几组个成术：语 结合部位：决定酶专一性，负责底物的结合。一个酶 的结合部位又可以分为各种亚位点，分别与底物的不 同部位结合。 催化部位：决定酶催化能力，底物的敏感键在此被打 断或形成新的键，从而发生一定的化学反应。一个酶 的催化部位可以不止一个。
有机小分子： 一些还原剂，如抗坏血酸、半胱氨酸，使含-SH 的酶处于还原态。 金属螯合剂，如EDTA(乙二胺四乙酸)，可络合 一些重金属杂质，解除它们对酶的抑制，从而使 酶活升高。
（六） 酶的抑制作用
1.概述：
失活作用－－酶是蛋白质，凡是可使酶蛋白变性 而引起酶活力丧失的作用，称失活作用。
抑制作用－－引起酶的活性中心或必需基团的化 学性质发生改变，从而使酶活力下降或丧失，但 并不引起酶蛋白变性的作用，称抑制作用。 失活作用≠抑制作用
特 点： 1. 抑制剂与底物的结构类似,都可与酶的活性位点结合; 2. 酶可与底物或者抑制剂结合,但不能同时与二者结合; 3. 增大底物浓度可消除这种抑制作用; 4. Vmax不变,Km值增大;
许多药物作为酶的竞争性抑制剂起作用;
2）反竞争性抑制作用
酶只有在与底物结合后，才能与抑制剂结合，形 成酶－底物－抑制剂三元复合物，从而使酶的活性降 低,这种抑制作用叫(可逆的)反竞争性抑制作用。
（四） 温度的影响 1. 在较低的温度范围内，随着温度的升高反应速
度加快。 2. 温度超过一定的范围后, 破坏维系其三维结构
的非共价相互作用, 改变分子及活性位点的构 象,使反应速度下降。
最适温度:酶表现最大活力 时的温度。
（五） 激活剂的影响
激活剂：能提高酶活性的物质。
主要的激活剂有：
无机离子： 主要是金属离子，它们有的本身就是酶的辅 助因子，有的是酶的辅助因子的必要成分。 如，激酶需要Mg2+激活，唾液淀粉酶需要Cl激活。
（5） 酶的活性部位并不是和底物的几何图形正好吻合， 而是在酶与底物结合的过程中，底物分子或酶分子或它们 两者的构象同时发生一定变化后才相互契合，这时催化基 团的位置也正好处于所催化底物的敏感化学键部位 。
二 解释酶专一性和高效性的主要理论
（一）解释高效性的理论，即酶为什么能催化生化反应
中间复合物学说
米氏常数的意义
a.Km是酶的特征性常数之一；其大小只与酶的 性质有关，与酶浓度无关；但Km值随测定的 底物、反应的温度、pH及离子强度而改变。
b.Km是酶与底物亲和力的量度，Km越大，亲和 力越小。
c.可帮助推断代谢反应的方向和途径；在多途径 反应中，Km值小的酶反应占优势。
（二） 酶浓度的影响 当[S]>>[E]反应速度与酶的浓度成正比,V对[E]
这类属于结合蛋白质。
全酶＝酶蛋白 + 辅助因子
决定酶反应的专一性←┘
└→传递电子、质子
或化学基团
辅助因子分类： （按其与酶蛋白质结合的紧密程度） 辅酶——与酶蛋白结合较松弛,小分子有机物
可用透析法将辅酶除去。
辅基— 与酶蛋白结合较紧密，常以共价键结合， 不能透析除去 。
许多的辅酶和辅基都由维生素衍生而来，所 以，长期缺乏维生素会因为辅酶和辅基的供应不 足而使酶活性下降，从而影响物质代谢和能量代 谢，出现维生素缺乏病。
（二）解释专一性的理论
锁钥学说 诱导锲合理论
1.中间复合物学说又叫过渡态学说
内容:(以单底物单产物的生化反应为例:S←→P)， 酶先与底物形成过渡态的中间复合物，进而分 解成为产物和酶，从而降低了反应的活化能。 用方程式表示为： E+S←→［ES］←→E+P
2.锁钥学说(解释酶专一性理论，已经过时，但很形象)
答案 5 B; 6 E
抑制剂:直接与酶作用,降低其催化活性的物质。
2.酶抑制作用的主要类型 （1）不可逆的抑制作用 （2）可逆的抑制作用
1) 竞争性抑制作用 2) 非竞争性抑制作用 3) 反竞争性抑制作用
1）竞争性抑制作用
抑制剂和底物竞争与酶的活性位点可逆地结合，减少酶 与底物结合机会，从而降低酶的活性，这种抑制作用叫 （可逆的）竞争性抑制作用.
答案 1 D ; 2 B
3.竞争性抑制剂作用特点是： A．与酶的底物竞争激活剂 B．与酶的底物竞争酶的活性中心 C．与酶的底物竞争酶的辅基 D．与酶的底物竞争酶的必需基团； E．与酶的底物竞争酶的变构剂
4．竞争性可逆抑制剂抑制程度与下列那种因素无关： A．作用时间 B．抑制剂浓度 C．底物浓度 D．酶与抑制剂的亲和力的大小 E．酶与底物的亲和力的大小
3.水解酶类 催化水解反应。有些蛋白酶也称为激酶。这类 酶包括淀粉酶、核酸酶、蛋白酶及酯酶等。
AB + H2O←→AOH + BH 4．裂合酶类
催化从底物上移去一个基团并形成双键的反应或 其逆反应。这类酶包括醛缩酶、水合酶、脱羧酶 及脱氨酶等。
AB ←→A + B
5．异构酶类 催化各种同分异构体之间的相互转变。包括消旋酶、
(1) 锁钥学说：酶的活性中心的构象与底物的结构 （外形）正好互补，就像锁和钥匙一样是刚性匹配 的，这里把酶的活性中心比作钥匙，底物比作锁。
(2)缺陷：酶促反应多数是可逆反应，S←→P，这就 产生了一只钥匙开2把锁的情况，是荒唐的。
3.诱导锲合理论
这是为了修正锁钥学说的不足而提出的一种理论。
酶的活性中心与底物的结构不是刚性互补而 是柔性互补。当酶与底物靠近时，底物能够诱导 酶的构象发生变化，使其活性中心变得与底物的 结构互补。就好像手与手套的关系一样。该理论 已得到实验上的证实，电镜照片证实酶“就像是 长了眼睛一样”。