优秀本科课件《生物化学与分子生物学第九版》：第三章 酶与酶促反应
金属酶(metalloenzyme) 金属离子与酶结合紧密，提取过程中不易丢失。
金属激活酶(metal-activated enzyme) 金属离子为酶的活性所必需，但与酶的结合不甚紧密。
金属离子的作用： 参与催化反应，传递电子； 在酶与底物间起桥梁作用； 稳定酶的构象； 中和阴离子，降低反应中的静电斥力等。
人体各组织器官LDH同工酶谱（活性%）
红细胞 白细胞 血清 骨骼肌 心肌 肺 肾 肝 脾
作用
部分辅酶/辅基在催化中的作用
转移的基团
小分子有机化合物（辅酶或辅基）
名称
所含的维生素
氢原子（质子）
醛基 酰基
NAD＋（烟酰胺腺嘌呤二核苷 酸，辅酶I NADP＋（烟酰胺腺嘌呤二核苷 酸磷酸，辅酶II FMN（黄素单核苷酸） FAD（黄素腺嘌呤二核苷酸） TPP（焦磷酸硫胺素） 辅酶A（CoA） 硫辛酸
与酶蛋白结合疏松，可用透析或超滤的方法除去。
辅基 (prosthetic group):
与酶蛋白结合紧密，不能用透析或超滤的方法除去。
辅助因子多为小分子的有机化合物或金属离子。
作为辅助因子的有机化合物多为B族维生素的衍生物或卟啉化合物 它们在酶促反应中主要参与传递电子、质子（或基团）或起运载体
熟悉
熟悉影响酶促反应速率的因素及其机制
了解
酶的分类与命名、酶在医学中的应用
酶学研究简史
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。 1878年，Kühne首次提出Enzyme一词。 1897年，Eduard Buchner用不含细胞的酵母提取液，实现了发酵。 1926年，Sumner首次从刀豆中提纯出脲酶结晶 (deoxyribozyme)。 1982 年 ， Cech 首 次 发 现 RNA 也 具 有 酶 的 催 化 活 性 ， 提 出 核 酶
(ribozyme)的概念。 1995年，Jack W.Szostak研究室首先报道了具有DNA连接酶活性DNA
片段，称为脱氧核酶(deoxyribozyme)。
第一节
酶的分子结构与功能
Structure and Function of Enzymes
酶的不同形式:
单体酶(monomeric enzyme)：单一亚基构成的酶 。如牛胰核糖核酸酶，溶菌酶 等。
多酶体系：丙酮酸脱氢酶复合体
多功能酶：哺乳类动物脂肪酸合酶
7种酶活性都在一条多 肽链上，属多功能酶 ，由一个基因编码； 有活性的酶为两相同 亚基首尾相连组成的 二聚体。
一、酶的分子组成中常含有辅助因子
1. 单纯酶（simple enzyme）：仅含有肽链的酶称为单纯酶。脲酶，蛋 白酶，淀粉酶，核糖核酸酶。
第三章
酶与酶促反应
Enzymes and Enzyme-Catalyzed reactions
第一节 酶分子的结构与功能 第二节 酶的工作原理 第三节 酶促反应动力学 第四节 酶的调节 第五节 酶的分类与命名 第六节 酶在医学中的应用
重点难点
掌握
酶的分子组成、酶的活性中心、同工酶、酶促反应 特点、米氏方程、别构调节、化学修饰调节、酶原 及其激活
寡聚酶(oligomeric enzyme)：由多个相同或不同亚基以非共价键连接组成的酶。 如蛋白激酶A，磷酸果糖激酶-1。
多酶体系(multienzyme system)：由几种不同功能的酶彼此聚合形成多酶体系或 称多酶复合物。如丙酮酸脱氢酶复合物。
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。如脂肪酸合酶。
与底物相结合Βιβλιοθήκη 催化基团 (catalytic group) 催化底物转变成产物
活性中心外的必需基团
位于活性中心以外，维持酶活性中心应有的空间构象和 （或）作为调节剂的结合部位所必需。
活性中心以外 的必需基团
结合基团
底物 催化基团 活性中心
溶菌酶的活性中心
溶菌酶的活性中心是一裂隙， 可以容纳肽多糖的6个单糖 基（A，B，C，D，E，F）， 并与之形成氢键和van derwaals力。
2.缀合酶（conjugated enzyme）：由酶蛋白和辅助因子共同构成的 酶。 辅助因子（cofactor）：分为辅酶和辅基
全酶分子中各部分在催化反应中的作用:
酶蛋白决定反应的特异性 辅助因子决定反应的种类与性质
辅助因子分类
（按其与酶蛋白结合的紧密程度）
辅酶 (coenzyme):
金属酶 过氧化氢酶 过氧化物酶 己糖激酶
固氮酶 核糖核苷酸还原
羧基肽酶 碳酸酐酶
某些金属酶和金属激活酶
金属离子 Fe2+ Fe2+ Mg2+ Mo2+ Mn2+ Zn2+ Zn2+
金属激活酶 丙酮酸激酶 丙酮酸羧化酶 蛋白激酶 精氨酸酶 磷脂酶C 细胞色素氧化酶 脲酶
金属离子 K+、Mg2+ Mn2+、Zn2+ Mg2+、Mn2+ Mn2+ Ca2+ Cu2+ Ni2+
烟酰胺（维生素PP）之一
烟酰胺（维生素PP）之一
维生素B2（核黄素） 维生素B2（核黄素） 维生素B1（硫胺素） 泛酸 硫辛酸
烷基 二氧化碳
钴胺素辅酶类 生物素
维生素B12 生物素
氨基
磷酸吡哆醛
甲基、甲烯基、甲炔基、 四氢叶酸 甲酰基等一碳单位
吡哆醛（维生素B6之一） 叶酸
金属离子是最多见的辅助因子
二、酶的活性中心是酶分子中执行其催化功能的部位
酶的活性中心或活性部位（active site） 是酶分子中能与底物特异地结合并催化 底物转变为产物的具有特定三维结构的 区域。
酶的活性中心示意图
二、酶的活性中心是酶分子执行其催化功能的部位
活性中心内的必需基团
结合基团
(binding group)
催化基团是35位Glu，52位 Asp；
101位Asp和108位Trp是结 合基团。
三、同工酶催化相同的化学反应
定义：同工酶 (isoenzyme)是指催化相同的化学反应，但酶蛋白的分子结构、理化 性质乃至免疫学性质不同的一组酶。
乳酸脱氢酶同工酶的亚基构成
举例 1
LDH同工酶
LDH1 LDH2 LDH3 LDH4 LDH5
金属激活酶(metal-activated enzyme) 金属离子为酶的活性所必需，但与酶的结合不甚紧密。
金属离子的作用： 参与催化反应，传递电子； 在酶与底物间起桥梁作用； 稳定酶的构象； 中和阴离子，降低反应中的静电斥力等。
人体各组织器官LDH同工酶谱（活性%）
红细胞 白细胞 血清 骨骼肌 心肌 肺 肾 肝 脾
作用
部分辅酶/辅基在催化中的作用
转移的基团
小分子有机化合物（辅酶或辅基）
名称
所含的维生素
氢原子（质子）
醛基 酰基
NAD＋（烟酰胺腺嘌呤二核苷 酸，辅酶I NADP＋（烟酰胺腺嘌呤二核苷 酸磷酸，辅酶II FMN（黄素单核苷酸） FAD（黄素腺嘌呤二核苷酸） TPP（焦磷酸硫胺素） 辅酶A（CoA） 硫辛酸
与酶蛋白结合疏松，可用透析或超滤的方法除去。
辅基 (prosthetic group):
与酶蛋白结合紧密，不能用透析或超滤的方法除去。
辅助因子多为小分子的有机化合物或金属离子。
作为辅助因子的有机化合物多为B族维生素的衍生物或卟啉化合物 它们在酶促反应中主要参与传递电子、质子（或基团）或起运载体
熟悉
熟悉影响酶促反应速率的因素及其机制
了解
酶的分类与命名、酶在医学中的应用
酶学研究简史
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。 1878年，Kühne首次提出Enzyme一词。 1897年，Eduard Buchner用不含细胞的酵母提取液，实现了发酵。 1926年，Sumner首次从刀豆中提纯出脲酶结晶 (deoxyribozyme)。 1982 年 ， Cech 首 次 发 现 RNA 也 具 有 酶 的 催 化 活 性 ， 提 出 核 酶
(ribozyme)的概念。 1995年，Jack W.Szostak研究室首先报道了具有DNA连接酶活性DNA
片段，称为脱氧核酶(deoxyribozyme)。
第一节
酶的分子结构与功能
Structure and Function of Enzymes
酶的不同形式:
单体酶(monomeric enzyme)：单一亚基构成的酶 。如牛胰核糖核酸酶，溶菌酶 等。
多酶体系：丙酮酸脱氢酶复合体
多功能酶：哺乳类动物脂肪酸合酶
7种酶活性都在一条多 肽链上，属多功能酶 ，由一个基因编码； 有活性的酶为两相同 亚基首尾相连组成的 二聚体。
一、酶的分子组成中常含有辅助因子
1. 单纯酶（simple enzyme）：仅含有肽链的酶称为单纯酶。脲酶，蛋 白酶，淀粉酶，核糖核酸酶。
第三章
酶与酶促反应
Enzymes and Enzyme-Catalyzed reactions
第一节 酶分子的结构与功能 第二节 酶的工作原理 第三节 酶促反应动力学 第四节 酶的调节 第五节 酶的分类与命名 第六节 酶在医学中的应用
重点难点
掌握
酶的分子组成、酶的活性中心、同工酶、酶促反应 特点、米氏方程、别构调节、化学修饰调节、酶原 及其激活
寡聚酶(oligomeric enzyme)：由多个相同或不同亚基以非共价键连接组成的酶。 如蛋白激酶A，磷酸果糖激酶-1。
多酶体系(multienzyme system)：由几种不同功能的酶彼此聚合形成多酶体系或 称多酶复合物。如丙酮酸脱氢酶复合物。
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。如脂肪酸合酶。
与底物相结合Βιβλιοθήκη 催化基团 (catalytic group) 催化底物转变成产物
活性中心外的必需基团
位于活性中心以外，维持酶活性中心应有的空间构象和 （或）作为调节剂的结合部位所必需。
活性中心以外 的必需基团
结合基团
底物 催化基团 活性中心
溶菌酶的活性中心
溶菌酶的活性中心是一裂隙， 可以容纳肽多糖的6个单糖 基（A，B，C，D，E，F）， 并与之形成氢键和van derwaals力。
2.缀合酶（conjugated enzyme）：由酶蛋白和辅助因子共同构成的 酶。 辅助因子（cofactor）：分为辅酶和辅基
全酶分子中各部分在催化反应中的作用:
酶蛋白决定反应的特异性 辅助因子决定反应的种类与性质
辅助因子分类
（按其与酶蛋白结合的紧密程度）
辅酶 (coenzyme):
金属酶 过氧化氢酶 过氧化物酶 己糖激酶
固氮酶 核糖核苷酸还原
羧基肽酶 碳酸酐酶
某些金属酶和金属激活酶
金属离子 Fe2+ Fe2+ Mg2+ Mo2+ Mn2+ Zn2+ Zn2+
金属激活酶 丙酮酸激酶 丙酮酸羧化酶 蛋白激酶 精氨酸酶 磷脂酶C 细胞色素氧化酶 脲酶
金属离子 K+、Mg2+ Mn2+、Zn2+ Mg2+、Mn2+ Mn2+ Ca2+ Cu2+ Ni2+
烟酰胺（维生素PP）之一
烟酰胺（维生素PP）之一
维生素B2（核黄素） 维生素B2（核黄素） 维生素B1（硫胺素） 泛酸 硫辛酸
烷基 二氧化碳
钴胺素辅酶类 生物素
维生素B12 生物素
氨基
磷酸吡哆醛
甲基、甲烯基、甲炔基、 四氢叶酸 甲酰基等一碳单位
吡哆醛（维生素B6之一） 叶酸
金属离子是最多见的辅助因子
二、酶的活性中心是酶分子中执行其催化功能的部位
酶的活性中心或活性部位（active site） 是酶分子中能与底物特异地结合并催化 底物转变为产物的具有特定三维结构的 区域。
酶的活性中心示意图
二、酶的活性中心是酶分子执行其催化功能的部位
活性中心内的必需基团
结合基团
(binding group)
催化基团是35位Glu，52位 Asp；
101位Asp和108位Trp是结 合基团。
三、同工酶催化相同的化学反应
定义：同工酶 (isoenzyme)是指催化相同的化学反应，但酶蛋白的分子结构、理化 性质乃至免疫学性质不同的一组酶。
乳酸脱氢酶同工酶的亚基构成
举例 1
LDH同工酶
LDH1 LDH2 LDH3 LDH4 LDH5
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生物化学及分子生物学(人卫第九版)-03酶与酶促反应59页PPT
生物化学及分子生物学(人卫第九版)03酶与酶促反应
36、如果我们国家的法律中只有某种 神灵， 而不是 殚精竭 虑将神 灵揉进 宪法， 总体上 来说， 法律就 会更好 。—— 马克·吐 温 37、纲纪废弃之日，便是暴政兴起之 时。— —威·皮 物特
38、若是没有公众舆论的支持，法律 是丝毫 没有力 量的。 ——菲 力普斯 39、一个判例造出另一个判例，它们 迅速累 聚，进 而变成 法律。 ——朱 尼厄斯
40、人类法律，事物有规律，这是不 容忽视 的。— —爱献 生
66、节制使快乐增加并使享受加强。 ——德 谟克利 特 67、今天应做的事没有做，明天再早也 是耽误 了。——裴斯 泰洛齐 68、决定一个人的一生，以及整个命运 的，只 是一瞬 之间。 ——歌 德 69、懒人无法享受休息之乐。——拉布 克 70、浪费时间是一桩大罪过。——卢梭
36、如果我们国家的法律中只有某种 神灵， 而不是 殚精竭 虑将神 灵揉进 宪法， 总体上 来说， 法律就 会更好 。—— 马克·吐 温 37、纲纪废弃之日，便是暴政兴起之 时。— —威·皮 物特
38、若是没有公众舆论的支持，法律 是丝毫 没有力 量的。 ——菲 力普斯 39、一个判例造出另一个判例，它们 迅速累 聚，进 而变成 法律。 ——朱 尼厄斯
40、人类法律，事物有规律，这是不 容忽视 的。— —爱献 生
66、节制使快乐增加并使享受加强。 ——德 谟克利 特 67、今天应做的事没有做，明天再早也 是耽误 了。——裴斯 泰洛齐 68、决定一个人的一生，以及整个命运 的，只 是一瞬 之间。 ——歌 德 69、懒人无法享受休息之乐。——拉布 克 70、浪费时间是一桩大罪过。——卢梭
生物化学与分子生物学课件-第三章-酶
第三章酶教学要求（一）掌握内容1. 酶、核酶的概念；酶的专一性及分类；结合酶、辅酶与辅基、酶活性中心和必需基团的概念。
2. 酶促反应的特点；米氏方程式；Km和Vmax概念及意义；最适pH、最适温度的概念；不同类型可逆抑制作用的概念、特点及Km和Vmax的变化。
3. 关键酶、变构酶的概念；酶原、酶原激活的概念、同工酶的概念。
（二）熟悉内容1. 结合酶中辅酶、金属离子的作用。
2. 诱导契合假说；酶-底物中间复合物学说。
3. Km和Vmax的测定方法。
4. 不可逆抑制剂、激活剂的概念和特点。
（三）了解内容1. 酶的命名与分类。
2. 临近效应、多元催化、表面效应。
3. 米-曼氏方程式的推导过程；酶活性测定方法。
4. 酶共价修饰调节概念；蛋白合成诱导、阻遏和酶降解对酶活性的调控。
5. 酶与医学的关系。
教学内容（一）概述1. 酶和核酶的概念.2. 酶的分类与命名。
（二）酶的分子结构与功能1. 酶的分子组成2. 酶的活性中心（1）概念；（2）必需基团、结合基团、催化基团的概念。
（三）酶促反应的特点与机制1. 酶促反应的特点（1）极高的催化效率；（2）高度的特异性；（3）可调节性。
2. 酶促反应的机制（1）酶-底物复合物的形成与诱导契合假说；（2）邻近效应与定向排列；（3）表面效应；（4）多元催化。
（四）酶促反应动力学1. 底物浓度对酶促反应速率的影响（1）中间产物学说与米－曼氏方程；（2）Km值和Vmax的意义；（3）Km值和Vmax值的测定。
2. 酶浓度对酶促反应速率的影响3. 温度对酶促反应速率的影响4. pH对酶促反应速率的影响5. 抑制剂对酶促反应速率的影响（1）不可逆性抑制作用；（2）可逆性抑制作用。
6. 激活剂对酶促反应速率的影响7. 酶活性测定与酶活性单位（五）酶的调节1. 酶活性的调节（1）酶原与酶原的激活；（2）变构酶与变构调节；（3）酶的共价修饰调节。
2. 酶含量的调节（1）酶蛋白合成的诱导与阻遏调节；（2）酶的降解调节。
生物化学生物化学生物化学第三章酶
*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。
教学ppt
J.B.Sumner
J.H.Northrop
证明了酶是蛋白质
6
*某些RNA有催化活性（ ribozyme，核酶）
教学ppt
Thomas Cech University of Colorado at Boulder, USA
模拟生物催化剂：
8
教学ppt
二、酶的催化作用特点
(一)、酶与一般催化剂的共性
1、只能催化热力学上允许的反应，降低反应的活化能 2、不改变化学反应平衡常数 3、反应前后酶没有质和量的改变
9
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
教学ppt
（二）、酶作为生物催化剂的特点
1、高效性
*酶的催化效率通常比非催化反应高108～1020倍，比一 般催化剂高107～1013倍。 *酶加速反应的机理是降低反应的活化能。
12
绝对专一性
酶只作用于特定结构的底物，进行一种专一的反 应，生成一种特定结构的产物 。
如：
N 2H 脲 酶
O C + H 2 O
2 N H 3 + C O 2
N 2H 尿 素
N C H 3H 脲 酶
O C
+ H 2 O
N 2H 甲 基 尿 素
教学ppt
13
立体异构专一性
乳酸脱氢酶（Lactate dehydrogenase）
对同一种酶来讲，比活力愈高则表示酶的纯度越高（含 杂质越少）。
比活力是评价酶纯度高低的一个指标。
22
教学ppt
问题？
现有1g淀粉酶制剂，用水稀释1000mL,从中吸取0.5mL 测定该酶的活力，得知5分钟分解0.25g淀粉。计算每 克酶制剂所含的淀粉酶活力单位数。 （淀粉酶活力单位规定为：在最适条件下，每小时分 解1g淀粉的酶量为1个火力单位。）
教学ppt
J.B.Sumner
J.H.Northrop
证明了酶是蛋白质
6
*某些RNA有催化活性（ ribozyme，核酶）
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Thomas Cech University of Colorado at Boulder, USA
模拟生物催化剂：
8
教学ppt
二、酶的催化作用特点
(一)、酶与一般催化剂的共性
1、只能催化热力学上允许的反应，降低反应的活化能 2、不改变化学反应平衡常数 3、反应前后酶没有质和量的改变
9
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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（二）、酶作为生物催化剂的特点
1、高效性
*酶的催化效率通常比非催化反应高108～1020倍，比一 般催化剂高107～1013倍。 *酶加速反应的机理是降低反应的活化能。
12
绝对专一性
酶只作用于特定结构的底物，进行一种专一的反 应，生成一种特定结构的产物 。
如：
N 2H 脲 酶
O C + H 2 O
2 N H 3 + C O 2
N 2H 尿 素
N C H 3H 脲 酶
O C
+ H 2 O
N 2H 甲 基 尿 素
教学ppt
13
立体异构专一性
乳酸脱氢酶（Lactate dehydrogenase）
对同一种酶来讲，比活力愈高则表示酶的纯度越高（含 杂质越少）。
比活力是评价酶纯度高低的一个指标。
22
教学ppt
问题？
现有1g淀粉酶制剂，用水稀释1000mL,从中吸取0.5mL 测定该酶的活力，得知5分钟分解0.25g淀粉。计算每 克酶制剂所含的淀粉酶活力单位数。 （淀粉酶活力单位规定为：在最适条件下，每小时分 解1g淀粉的酶量为1个火力单位。）
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
生化·第3章·酶ppt课件
Vmax[S] V=
Km+ [S]
V max 初 速 度 v
a
b 1 /2 V max
V≈Vmax
c
反应速率不再 增加，反应呈 零级反应
0 Km
[S ]
图 5-14 底 物 浓 度 对 酶 促 反 应 速 度 的 影 响
（二） Km和Vmax的意义
1.当反应速率为最大速率一半时，米氏方 程为：
当V =Vmax 时 2
酶：由活细胞合成的以蛋白质 为主的大分子生物催化剂。
大多数为蛋白质 少数为核酸 核酶(RNA)
脱氧核酶(DNA)
底物(S) 酶(E) 产物(P)
第一节 酶的分子结构与功能
单体酶：由一条肽链构成的酶（具有三级结 构）
寡聚酶：由多个相同或不同亚基以非共价键 相连的酶（具有四级结构）
多酶体系或多酶复合体：由几种不同功能的 一个团体 酶聚合形成的多酶复合物。
酶的必需基团在一级结构上可能相距 很远，但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 异结合并发挥催化作用，将底物转变为 产物的部位称为酶的活性中心 （active center）或活性部位。
A B
酶活性中心的示意图
活性中心内 结合基团 结合底物
必 需
必需基团
基
催化基团 催化底物
当底物浓度很低时（[S]＜＜Km），分 母中的[S]可忽略不计，此时
Vmax[S] V=
Km+ [S]
Vmax[S] V=
Km
V max
初
c
反应速率与 速
b
[S]呈正比， 度
成一级反应 v
1/2V max
a
0 Km
生物化学与分子生物学：chap03 酶 2
E
增大 不变
增大 不变 增大
E、ES
不变 降低
增大 增大 不变
ES
减小 降低
不变 增大 减小
目录
六、激活剂对反应速度的影响
激活剂(activator) 使酶由无活性变为有活性或使酶活
性增加的物质。如金属离子(Mg2＋)和小 分子化合物。
1.必需激活剂 (essential activator) ----对酶促反应不可缺少的激活剂
四、pH对反应速度的影响
最适pH: 酶催化抑制剂与抑制作用
➢ 酶的抑制剂(inhibitor) 凡能使酶的催化活性下降而不引起
酶蛋白变性的物质称为酶的抑制剂。 ➢抑制作用的类型：
不可逆性抑制 可逆性抑制
①竞争性抑制 ②非竞争性抑制 ③反竞争性抑制
目录
(二) 可逆性抑制作用
概念----抑制剂通常以非共价键与酶或 酶-底物复合物可逆性结合，使 酶的活性降低或丧失；抑制剂可 用透析、超滤等方法去除。
类型
竞争性抑制 非竞争性抑制 反竞争性抑制
目录
1. 竞争性抑制作用 定义: 抑制剂与底物的结构相似，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。
特点：
① I与S结构类似，竞争酶的活性中心； ② 抑制程度取决于I与S之间的相对浓度； ③ 动力学特点：Vmax不变，表观Km增大。
目录
2.非竞争性抑制
定义：抑制剂与酶活性中心外的基团可 逆性结合，导致酶的三维构象改 变，降低酶的催化活性，但不影 响酶与底物的结合。
特点：
①抑制剂与酶活性中心外的必需基团结合， 底物与抑制剂之间无竞争关系；
Km降低。
E+S ES E+P + I ESI
生物化学生物化学生物化学第三章酶86页PPT
调节对象: 关键酶 调节方式
酶活性的调节（快速调节） 酶含量的调节（缓慢调节）
一 、酶活性的调节
（一）酶原与酶原的激活
酶原 (zymogen)： 有些酶在细胞内合成或初分泌时只是酶的无活性
对同一种酶来讲，比活力愈高则表示酶的纯度越高（含 杂质越少）。
比活力是评价酶纯度高低的一个指标。
问题？
现有1g淀粉酶制剂，用水稀释1000mL,从中吸取0.5mL 测定该酶的活力，得知5分钟分解0.25g淀粉。计算每 克酶制剂所含的淀粉酶活力单位数。
（淀粉酶活力单位规定为：在最适条件下，每小时分 解1g淀粉的酶量为1个火力单位。）
*关系式为：V = K3 [E]
0
[E]
三、温度对反应速度的影响
酶 2.0
最适温度
活
1.5
(optimum temperature)：性
1.0
0.5
0 10 20 30 40 50 60
温度 ºC
四、 pH对反应速度的影响
最适pH
酶
(optimum pH)： 活
性
胃蛋白酶
淀粉酶
胆碱酯酶
0
2
4
6
8 10
特点：
*I与S结构类似，竞争酶的活性中心； *抑制程度取决于抑制剂与酶的相对亲和力及［S］； *动力学特点：Vmax不变，表观Km↑。
举例
1、丙二酸对琥珀酸脱氢酶的抑制
琥珀酸
琥珀酸脱氢酶
延胡索酸
FAD
COOH CH2 C H2 COOH 琥珀酸
FADH2
COOH CH2 COOH 丙二酸
2、磺胺药对细菌FH2合成酶的抑制
第三节、酶促反应的机理
生物化学 酶PPT
1980s，Thomas R. Cech和Sidney Altman分别在四膜 虫的RNA前体加工和细菌核糖核酸酶P复合物研究中 发现：RNA具有催化作用，并提出了核酶的概念。
1994年，Gerald.F.Joyce等发现了具有催化活性的 DNA（为人工合成），称为脱氧核酶。
1989年度 诺贝尔化学奖
按照与酶蛋白的结合程度，辅助因子又可分为： ① 辅酶(Coenzyme)：
与酶蛋白结合疏松，可用透析或超滤方法除去。
② 辅基(Prosthetic group)：
与酶蛋白结合紧密，不能用透析或超滤法除去。
三、维生素与辅助因子
1. 定义：维生素是维持人体正常生理功能或细胞正常代 谢所必需的营养物质，人体的需要量极小（常以毫克 或微克计），但在体内不能合成或合成量很少，必须 由食物供给的一类小分子有机化合物。
组成的多酶复合物。 • 多功能酶：指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或 串联酶。
二、酶的分子组成
按照分子组成分为两种： 单纯酶：指仅由氨基酸残基组成的酶。如淀粉酶等。
蛋白质部分：酶蛋白
结合酶
apoenzyme
非蛋白质部分：辅助因子 cofactor
尼克酸, NAD+; 尼克酰胺 NADP+
多种脱氢酶的辅酶(传递氢)
VitB6
吡哆醇 吡哆醛
磷酸吡哆醛 氨基酸脱羧酶和转氨酶的辅基
磷酸吡哆胺
吡哆胺
泛酸 遍多酸 CoA
酰基转移酶的辅酶
生物素 VitH 生物素 羧化酶的辅基
叶酸
FH4
一碳单位转移酶的辅酶
VitB12 钴胺素 甲钴胺素 甲基转移酶的辅酶