生物化学---酶类
生物化学 第三章 酶(共65张PPT)
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
生物化学-酶
(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。
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05.第五章 酶
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
《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
基础生物化学-酶
3.1.2 酶催化作用的特点
酶与一般催化剂一样，只能催化热力学允许 的化学反应;缩短达到化学平衡的时间，而 不改变平衡点;酶作为催化剂在化学反应的 前后没有质和量的改变;微量的酶就能发挥 较大的催化作用。
E + S ＝ES E + P
由于酶的化学本质是蛋白质，因此酶促反应又 具有其特性。
3.1.2.1 催化效率高
酶能大幅度降低反应的活化能，较化学催化剂 活性高107~1013倍。
化学反应：
过 氧 化 氢 酶
2H 2O 2
2H 2O+ 2 O
活化能： 无催化剂 胶态钯（铂） 过氧化氢酶
18000cal/mol 11700cal/mol
1700cal/mol
3.1.2.2 酶的高度专一性(specificity)
3.1.2.4 酶活力受多种因素的调节和控制
酶是生物体的组成成份，和体内其他物质一 样，不断在体内新陈代谢，酶活力的调控方 式很多，包括酶的生物合成的诱导和阻遏， 抑制剂调控、共价修饰调控、反馈调控、酶 原激活及激素调控等。这些调控保证酶在体 内新陈代谢中发挥其适当的催化作用，使生 命活动中的种种化学反应都能够有条不紊、 协调一致地进行。
3.1.2.5 酶的催化活性与辅因子有关
有些酶是复合蛋白，由酶蛋白和非蛋白小分 子物质——辅助因子组成，只有二者结合酶 才有活性。
3.1.3 酶的化学本质 3.1.3.1 酶是蛋白质
几乎所有的酶都是蛋白质，有的是简单蛋白质， 有的是结合蛋白质，具有蛋白质的一切性质。
3.1.3.2 酶的组成分类
⑵立体异构专一性(stereospecificity)
几乎所有的酶对于立体异构体都具有高度的专 一性。酶对底物的立体构型的特异要求，可 分为旋光异构专一性和几何异构专一性
生物化学酶类名词解释
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：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：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：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: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: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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单元测试二：酶
班级：姓名：分数：
一．填空题（每空1.5分，共30分）
1.酶的化学本质大部分是蛋白质。
2.酶能与底物结合，并将其转化成产物，这一区域称为酶的活性中心。
3.根据酶的催化反应类型，把酶分为氧化还原酶类，转移酶类，裂解酶类，异构酶类，合成酶类和水解酶类。
4.酶与一般催化剂的不同点在于它具有催化效率高，高度的专一性，易失活 (条件温和）和活性受调节控制的特点。
5.酶活性中心的必需基团有两种，一种是催化基团，还有一种是结合基团。
还有一些必需基团位于酶的活性中心以外部位。
6.无活性状态的酶的前身物称为酶原，其转化成有活性的酶的过程称为酶原的激活作用。
7.抑制剂按其作用方式可分为可逆抑制作用和不可逆抑制作用。
判断题
1.结合蛋白酶中的辅酶（不牢固，易出错）与酶蛋白结合牢固，不能用透析或超滤法除去。
错（辅酶应该改为辅基）
2.所有的酶都是蛋白质。
错
3.并不是所有的酶都含有辅酶或辅基错
4.所有的酶都能在体内外起催化作用对
5.酶都能降低反应的活化能加速反应的进行对
6.所有酶（应改为一些酶）在细胞内合成或初分泌时都以酶原形式存在，须经过激活才能转变为有活性的酶。
错
7.一种酶仅能催化一种反应或仅对一种底物起催化作用，称为相对特异性。
错
8.一种酶蛋白只能与一种辅助因子结合。
对
9.一种辅助因子只能与一种（种应改为类）酶蛋白结合。
错
10.醛缩酶属于水解酶类。
错（应为裂解酶类）
11.酶能大幅度降低活化能，使反应速度加快。
对
12.酶对底物的相对特异性是指酶对底物没有严格的选择性。
错
13.只有维生素B可以作为酶的辅酶。
错
14.同工酶都是寡聚酶。
对（寡聚酶：几个或几十个亚基）
15.对结合酶来说，辅基与辅酶也在酶的活性中心。
对
16.酶的抑制剂与变性剂对酶活性影响的作用方式是相同的错
17.酶是由活细胞产生的具有催化功能的蛋白质，其作用与一般催化剂完全相同。
错
18.酶分子中形成活性中心的氨基酸残基在一级结构上位置往往并不相连, 而在空间结构上却处于相近位置。
对
19.同工酶是一组功能与结构（删去）相同的酶。
错
20.酶的最适温度是酶的特征性常数。
错
21.酶的最适pH是酶的特征性常数。
错
22.米氏常数km是酶的特征性常数。
对
23. 米氏常数km越大标明酶和底物的亲和力就越大。
错（应为越小）
24.酶具有高度催化效率是因为酶能降低反应的活化能，从而使活化分子数增多，而加速了化学反应。
对
25.酶在体外实验时，最适温度可以随作用时间的缩短而有所提高，所以最适温度不是酶的特征性常数。
对
26.测定酶活力时, 一般测定产物的生成量比测定底物的减少量更为准确。
对
27.米氏常数km等于该酶反应最大速度一半时的底物浓度。
对
28.所有的维生素都可以作为酶的辅酶。
错
29.维生素B族可以作为酶的辅酶。
对
30．维生素吃的越多越好。
错
三．多选题（每题2分，共20分）
1．Km的意义包括( ADE)等。
A: 是酶的特征性常数 B: 不是酶的特征性常数 C: 与酶浓度有关 D: 与酶浓度无关E: 能反映酶
与底物的亲和力
2．关于酶活性中心的叙述正确的是（ABCE ）。
A: 必需基团集中的部位B: 位于酶分子表面,只占微小区域C: 辅助因子结合的部位
D: 所有必需基团都位于活性中心内 E: 是酶与底物结合的部位
3．结合酶的正确叙述是（ ABCE）。
A: 酶蛋白上有活性中心 B: 辅助因子是酶活性中心的组成部分 C:酶蛋白对辅助因子的选择性强
D: 一种辅酶只能与一种酶蛋白结合 E: 只有全酶才具有催化活性
4．关于竞争性抑制剂的叙述是（ABCD ）。
A: 其结构与底物十分相似 B:与酶的活性中心部位结合 C: 结合力为非共价键
D:用增大底物浓度方法可解除抑制 E: 对酶的抑制作用是不可逆的
5．关于pH能改变酶活性的叙述是（ABCD ）。
A:pH能影响酶的必需基团解离程度 B:pH能影响底物的解离程度 C: pH能影响酶与底物的结合程度 D: pH能影响辅助因子的解离程度 E: pH能降低反应所需的活化能
6．关于同工酶的叙述，正确的是（ABCDE ）
A: 可催化相同的反应 B: 有多种存在形式 C: 不同组织中各种形式比例不同 D: 不同形式
的同工酶电泳区带不同E: 酶蛋白分子结构不同
7．酶作用的特点是（BE ）。
A: 结构不变性 B:高效的催化效率 C: 活性不可调节 D: 高度特异性 E: 敏感性高
8．使酶失活的因素有（ACE ）。
A: 强酸或强碱 B: 低温 C:煮沸 D: 中性盐 E:震荡
9．结合酶类的特点，下列说法正确的是（CDE ）。
A: 辅助因子种类多，酶蛋白种类少 B: 一种酶蛋白可以与多种辅助因子结合 C: 酶蛋白决定催化反应的类型
D:酶蛋白与辅助因子组成全酶才有活性 E: 一种酶蛋白只能与一种辅助因子结合
10．对于变构酶特点的叙述，正确的是( BDE) 。
A: 均为单体酶，由一个（多个）亚基组成 B:除具有活性中心外，还具有调节中心 C: 催化部位与调节部位均不在（应可在）同一亚基上（的不同部位） D:与底物结合起催化作用亚基称催化亚基 E: 与变构剂结合起调节作用的亚基称调节亚基（能与效应剂作用的亚基或部位）
四．问答题(此部分做在作业本上)
1.称取25mg蛋白酶粉配制成25毫升酶溶液,从中取出0.1毫升酶液,以酪蛋白为底物,用Folin-酚比色法测定酶活力,得知每小时产生1500微克酪氨酸.另取2毫升酶液,用凯氏定氮法测得蛋白氮为0.2毫克(蛋白质中氮的含量比较固定:16%).若以每分钟产生l微克酪氨酸的酶量为1个活力单位计算.根据以上数据求:(a)1毫升酶液中所含蛋白质量及活力单位.(b)比活力.(c)1克酶制剂的总蛋白含量及总活力.
略
2.从酶的空间结构阐述酶为何具有催化功能。
从活性中心解释
3.简述酶的催化机制
从三大反应机理方面解释
4.设计实验方案,研究淀粉酶水解淀粉的最佳实验条件?。