生物化学简明教程第六章酶解析课件

第六章酶第六章酶酶（enzyme）对酶的认识起源于生产与生活实践。

夏禹时代，人们掌握了酿酒技术，公元前12世纪周朝，人们酿酒，制作饴糖和酱，春秋战国时期已知用麴(曲)治疗消化不良的疾病酶是生物催化剂之一，另一种是核酶生物体一切生化反应都需酶催化才能进行性能远远超过人造催化剂酶（enzyme）对酶的认识起源于生产与生活实践。6.1酶的概念与特点一百余年前，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1926年，Sumner首次从刀豆中提纯出脲酶结晶。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，JackW.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）6.1酶的概念与特点一百余年前，Pasteur认为发酵是酵6.1.1酶的概念酶是活细胞产生的具有催化活性的生物大分子（又称为生物催化剂Biocatalysts）

酶是催化剂，亦是生物催化剂，具有高效性、专一性的特点绝大多数的酶是蛋白质酶催化的生物化学反应，称为酶促反应Enzymaticreaction。在酶的催化下发生化学变化的物质，称为底物substrate。6.1.1酶的概念酶是活细胞产生的具有催化活性的生物大分子6.1.2酶的特点具有极高的催化效率

酶的催化效率可比一般催化剂高105～1017倍高度的专一性指酶对其催化的反应类型和反应物有严格的选择性酶的可调节性

许多因素可以影响或调节酶的催化活性，如对酶生成与降解量的调节、酶催化效力的调节、通过改变底物浓度对酶进行调节等易失活（温和性）6.1.2酶的特点具有极高的催化效率酶和一般催化剂的共性

用量少而催化效率高；能够改变化学反应的速度，但是不能改变化学反应平衡；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效率：转换数（turnovernumber，TN）

在一定条件下，每个酶分子单位时间内（通常为1s）转换底物的分子数。酶和一般催化剂的共性6.2酶的化学本质与组成ProteinRNADNAEnzymes6.2酶的化学本质与组成ProteinRNAEnzymes6.2.1酶的化学本质1926年JamesSumner首次由刀豆分离纯化出第一个结晶酶---脲酶，并证明它是蛋白质除核酶外，酶都是蛋白质（1）经酸碱水解终产物是氨基酸（2）能被蛋白酶水解而失活（3）酶可变性失活（4）酶是两性电解质（5）具有不能通过半透膜等胶体性质（6）具有蛋白质的化学呈色反应6.2.1酶的化学本质1926年JamesSumner首6.2.2酶的化学组成酶的化学组成分类（1）单纯蛋白质结构组成仅含氨基酸组分的酶如脲酶、一些蛋白酶、淀粉酶、酯酶和核糖核酸酶等。（2）缀合蛋白质除了在其组成中含有由氨基酸组成的蛋白质部分外，还含有非蛋白质部分6.2.2酶的化学组成酶的化学组成分类辅酶（coenzyme）：与酶蛋白结合疏松，可用透析或超滤的方法除去。辅基（prostheticgroup）：与酶蛋白共价结合紧密，不能用透析或超滤的方法除去。参与的酶促反应主要为氧化-还原反应或基团转移反应。大多数辅酶的前体主要是水溶性B族维生素同一种辅酶可以和多种不同的酶蛋白结合形成不同的全酶。全酶（holoenzyme）蛋白质部分：脱辅酶（apoenzyme）非蛋白质部分：辅助因子（cofactor）小分子有机化合物金属离子辅酶辅基辅酶（coenzyme）：与酶蛋白结合疏松，可用透析生物化学简明教程第六章酶解析课件生物化学简明教程第六章酶解析课件结合酶酶蛋白：决定催化反应的特异性辅助因子金属离子：活性中心的组成成分；连接酶与底物的桥梁；维持酶的构象；中和阴离子，降低反应中的静电斥力辅酶/辅基：起传递电子、原子和某些基团的作用，即决定反应的类型金属酶（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-activatedenzyme）

金属离子为酶的活性所必需，但与酶的结合不甚紧密结合酶酶蛋白：决定催化反应的特异性金属离子：活性中心的

金属酶金属离子金属激活酶金属离子过氧化氢酶Fe2+丙酮酸激酶K+，Mg2+过氧化物酶Fe2+丙酮酸羧化酶Mn2+，Zn2+谷胱苷肽过氧化物酶Se蛋白激酶Mg2+,Mn2+己糖激酶Mg2+精氨酸酶Mn2+固氮酶Mo2+磷脂酶CCa2+核糖核苷酸还原酶Mn2+细胞色素氧化酶Cu2+羧基肽酶Zn2+脲酶Ni2+碳酸酐酶Zn2+柠檬酸合酶K+金属酶和金属激活酶金属酶金属离子金属激活酶金属离子过氧化氢酶Fe2+丙酮酸激辅助成分作用维生素组分核苷酸组分NAD+（辅酶Ⅰ）递氢（脱氢酶）尼克酰胺（Vpp,B5）AMPNADP+（辅酶Ⅱ）CoA-SH（辅酶A）转移酰基泛酸（B3）FH4（四氢叶酸）转移一碳单位叶酸（B11）磷酸吡哆醛/胺转移氨基（转氨酶）、羧基（脱羧酶）吡哆醛/胺（B6）焦磷酸硫胺素TPP转移醛基硫胺素（B1）黄素腺嘌呤二核苷酸FAD递氢（脱氢酶）核黄素（B2）AMPFMN（黄素单核苷酸）辅酶辅基与维生素及核苷酸的关系辅助成分作用维生素核苷酸NAD+（辅酶Ⅰ）递氢（脱氢酶）尼克6.2.3酶的类型酶的不同形式单体酶（monomericenzyme）：仅具有三级结构的酶。寡聚酶（oligomericenzyme）：由多个相同或不同亚基以非共价键连接组成的酶。多酶体系（multienzymesystem）：由几种不同功能的酶彼此聚合形成的多酶复合物。多功能酶（multifunctionalenzyme）或串联酶（tandemenzyme）：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6.2.3酶的类型酶的不同形式（1）单体酶一般是由一条肽链组成。例如，牛胰核糖核酸酶是由124个氨基酸残基组成的一条肽链。又例如，鸡卵清溶菌酶是由129个氨基酸残基组成的一条肽链，分子量14600道尔顿。单体酶种类很少，一般多是催化水解反应的酶，分子量在35000道尔顿以下。（1）单体酶单体酶种类很少，一般多是催化水解反应的酶（2）寡聚酶有几个或多个亚基组成的酶称为寡聚酶。亚基之间亦非共价键结合（大多数为糖代谢酶）同多聚酶，杂多聚酶（3）多酶复合体由两个或两个以上的酶，靠非共价键连接而成。其中每一个酶催化一个反应，所有反应依次连接，构成一个代谢途径或代谢途径的一部分。由于这一连串反应是在一高度有序的多酶复合体内完成，所以反应效率非常高提高催化效率，同时便于机体对酶的活性的调节丙酮酸脱氢酶复合体脂肪酸合成酶复合体（2）寡聚酶提高催化效率，同时便于机体对酶的活性的调6.3酶的命名和分类酶？6.3酶的命名和分类酶？习惯命名法根据其催化底物来命名；根据所催化反应的性质来命名；结合上述两个原则来命名，有时在这些命名基础上加上酶的来源或其它特点。系统命名法包括底物名称、反应性质，最后加一个酶字。如果一种酶催化两个底物起反应，应在酶的系统名称中同时写入两种底物的名称，用“：”号把它们分开，如果底物之一是水，则水可省略不写。具体为“底物1：底物2＋反应性质＋酶”6.3.1酶的命名习惯命名法6.3.1酶的命名乳酸＋NAD＋↔丙酮酸＋NADH＋H＋系统命名：包括所有底物的名称和反应类型乳酸：NAD＋氧化还原酶习惯命名：只取较重要的底物名称和反应类型

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乳酸＋NAD＋↔丙酮酸＋NADH＋H＋系统命名：6.3.2酶的分类氧化还原酶类转移酶类水解酶类裂解酶类（裂合酶类）异构酶类合成酶类（连接酶类）每种酶的分类编号均有4个数字组成6.3.2酶的分类氧化还原酶类在每一大类中，又根据不同的原则分为几个亚类。每一个亚类再分为几个亚亚类，然后再把属于这一亚亚类的酶按顺序排好编号，这样就把已知的酶分门别类地排成一个表，称为酶表。在此酶表中每一种酶都有一个确定的编号。在每一大类中，又根据不同的原则分为几个亚类。每一个亚（1）氧化-还原酶Oxidoreductase氧化-还原酶催化氧化-还原反应，催化氢的转移或电子传递

AH2+B（O2）↔A+BH2（H2O2，H2O）主要包括脱氢酶（dehydrogenase）和氧化酶（Oxidase）乳酸（Lactate）脱氢酶催化乳酸的脱氢反应（1）氧化-还原酶Oxidoreductase①脱氢酶类：催化直接从底物上脱氢的反应AH2+B↔A+BH2（需辅酶Ⅰ或辅酶Ⅱ）②氧化酶类催化底物脱氢，氧化生成H2O2：AH2+O2↔A+H2O2（需FAD或FMN）

催化底物脱氢，氧化生成H2O：2AH2+O2↔2A+2H2O③过氧化物酶ROO+H2O2↔RO+H2O+O2④加氧酶（双加氧酶和单加氧酶）RH+O2+还原型辅助因子→ROH+H2O+氧化型辅助因子①脱氢酶类：催化直接从底物上脱氢的反应（2）转移酶Transferase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A·X+B↔A+B·XX主要为转移碳基、酮基或醛基、酰基、糖基、烃基、含氮基、含磷基和含硫基的酶谷丙转氨酶催化的氨基转移反应丙氨酸α-酮戊二酸丙酮酸谷氨酸（2）转移酶Transferase丙氨酸（3）水解酶hydrolase水解酶催化底物的加水分解反应AB+H2O↔AOH+BH主要包括淀粉酶、蛋白酶、核酸酶及脂酶等脂肪酶（Lipase）催化的脂的水解反应（3）水解酶hydrolase（4）裂合酶Lyase裂合酶催化从底物分子中移去一个基团或原子形成双键的反应及其逆反应。A▪B↔A+B主要包括醛缩酶、水化酶及脱氨酶等。延胡索酸水合酶催化的反应（4）裂合酶Lyase（5）异构酶Isomerase异构酶催化各种同分异构体的相互转化，即底物分子内基团或原子的重排过程A↔A6-磷酸葡萄糖异构酶催化的反应

丙糖磷酸异构酶催化的反应（5）异构酶Isomerase（6）合成酶LigaseorSynthetase又称为连接酶，能够催化C-C、C-O、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。A+B+ATP↔AB+ADP+PiA+B+ATP↔AB+AMP+PPi天冬酰胺合成催化的反应（6）合成酶LigaseorSynthetase生物化学简明教程第六章酶解析课件6.4酶的专一性一种酶仅作用于一种或一类化合物，或一定的化学键，催化一定的化学反应并生成一定的产物，酶的这种特性称为酶的特异性或专一性。6.4酶的专一性一种酶仅作用于一种或一类化合物，或一定的化结构专一性

绝对专一性、相对专一性（族专一性、键专一性）立体异构专一性旋光异构专一性、几何异构专一性6.4.1酶专一性的类别结构专一性6.4.1酶专一性的类别绝对专一性

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。绝对专一性

作用于特定结构的底物，进行一种专一的反应相对专一性

作用于一类化合物或一种化学键相对专一性

作用于一类化合物或一种化学键立体结构专一性

作用于立体异构体中的一种立体结构专一性

作用于立体异构体中的一种锁－钥学说（lockandkey）1890年由Fischer提出的“锁与钥匙”的假说诱导契合（inducedfit）

1958年由Koshland提出的“诱导契合”的假说6.4.2酶专一性的假说锁－钥学说（lockandkey）6.4.2酶专一性的锁钥学说

认为整个酶分子的天然构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锁钥学说诱导契合

酶的活性部位具有一定的柔性，底物与酶相遇时，可诱导酶蛋白的构象发生相应的变化（结构域的运动），使活性部位上有关的各个基团达到正确的排列和定向，因而使酶和底物契合而结合成中间产物(ES)，并引起底物发生反应诱导契合羧肽酶的诱导契合模式羧肽酶的诱导契合模式己糖激酶的诱导契合模式己糖激酶的诱导契合模式生物化学简明教程第六章酶解析课件6.5酶的作用机制酶和一般催化剂一样，加速反应的作用都是通过降低反应的活化能实现的。活化能：底物分子从初态转变到活化态所需的能量。

6.5酶的作用机制酶和一般催化剂一样，加速反应的作用都是通生物化学简明教程第六章酶解析课件生物化学简明教程第六章酶解析课件酶的活性中心是指结合底物和将底物转化为产物的区域通常是相隔很远的氨基酸残基形成的三维实体酶的活性中心包括两个功能部位：结合部位和催化部位6.5.1酶的活性部位酶的活性中心是指结合底物和将底物转化为产物的区域6.5.1底物活性中心以外的必需基团结合基团催化基团活性中心底物活性中心以外的必需基团结合基团催化基团活性中心（1）结合部位（Bindingsite）酶分子中与底物结合的部位或区域一般称为结合部位。此部位决定酶的专一性。（2）催化部位（Catalyticsite）酶分子中促使底物发生化学变化的部位称为催化部位。此部位决定酶所催化反应的性质（1）结合部位（Bindingsite）必需基团酶分子中有些基团若经化学修饰（氧化、还原、酰化、烷化）使其改变，则酶的活性丧失，这些基团称为必需基团。活性中心内的必需基团结合基团（bindinggroup）：与底物相结合催化基团（catalyticgroup）：催化底物转变成产物活性中心外的必需基团维持酶活性中心应有的空间构象所必需非必需基团有的酶温和水解掉几个AA残基，仍能表现活性，这些基团即非必需基团。必需基团酶活性中心的结构特点（1）活性中心只占酶分子总体积的很小一部分，往往只占整个酶分子体积的1%~2%。（2）酶的活性部位具有三维空间结构，它是酶整体三维立体结性部位的一部分，酶活性部位的立体结构在形状、大小、电荷性质等方面与底物分子具有较好的互补性。酶AA残基数活性部位的AA残基核糖核酸酶124His12,His119,Lys41溶菌酶129Asp52，Glu35胰凝乳蛋白酶241His57，Asp102，Ser195胃蛋白酶348Asp32，Asp215木瓜蛋白酶212Cys25，His159羧肽酶307Arg127，Glu270，Tyr248，Zn2+酶活性中心的结构特点酶AA残基数活性部位的AA残基核糖核酸（3）酶的活性部位含有特定的催化基团，催化基团是具有催化作用的化学功能团，酶中的催化基团主要包括氨基酸侧链的化学功能团以及辅因子的化学功能团，它们与酶的催化功能密切相关。（4）酶的活性部位具有柔性，组成酶活性中心的必需基团在一级结构上可能相距很远，但在形成三级结构时相互接近，形成具有三维结构的区域。活性中心的空间构象不是刚性的，在与底物接触时表现出一定的柔性和运动性。（研究酶变性的工作）（5）酶的活性部位位于酶分子表面的一个裂隙（crevice）内，裂隙内是一个相当疏水的环境，从而有利于同底物的结合。（3）酶的活性部位含有特定的催化基团，催化基团是具有催化作用谷氨酸35和天冬氨酸52是催化基团

色氨酸62和63、天冬氨酸101和色氨酸108是结合基团A~F为底物多糖链的糖基，位于酶的活性中心形成的裂隙中谷氨酸35和天冬氨酸52是催化基团酶促反应模式——中间产物学说有利于底物转变成过渡态E+S↔ES（酶底物复合物，过渡态）

↔E+P过渡态与酶的活性中心以次级键相结合，这一过程是释能反应，所释放的能量称为结合能。结合能可以抵消一部分活化能，是酶反应降低活化能的主要能量来源。6.5.2酶与底物复合物的形成酶促反应模式——中间产物学说6.5.2酶与底物复合物的形成生物化学简明教程第六章酶解析课件酶分子的活性部位结合底物形成酶-底物复合物，在酶的帮助作用下（包括共价作用与非共价作用），底物进入特定的过渡态，由于形成此类过渡态所需要的活化能远小于非酶促反应所需要的活化能，因而反应能够顺利进行，形成产物并释放出游离的酶，使其能够参与其余底物的反应。6.5.3高催化效率的分子机制酶分子的活性部位结合底物形成酶-底物复合物，在酶的帮助作用下影响高催化效率分子机制的因素（1）邻近效应、定向效应（2）底物过渡态形成的非共价作用（3）酸碱催化作用（4）共价催化作用（亲核催化）（5）金属离子催化

（6）多元催化与协同效应影响高催化效率分子机制的因素（1）邻近效应、定向效应在酶促反应中，由于酶和底物分子之间的亲和性，底物分子有向酶的活性中心靠近的趋势，最终结合到酶的活性中心，使底物在酶活性中心的有效浓度大大增加的效应叫做邻近效应。有利于提高反应速度；

定向效应：由于活性中心的立体结构和相关基团的诱导和定向作用，使底物分子中参与反应的基团相互接近，并被严格定向定位，使酶促反应具有高效率和专一性特点。靠近静电吸引疏水作用底物酶定向（1）邻近效应、定向效应靠近底物酶定向两个底物分子相邻近，大大提高了底物的有效浓度底物分子还在活性中心“定向”排布，有利于原子轨道的重叠——轨道定向，使分子间反应近似于分子内反应两个底物分子相邻近，大大提高了底物的有效浓度（2）底物过渡态形成的非共价作用实际上是酶与底物诱导契合的动态过程。酶-底复合物形成时，酶分子构象发生变化，底物分子也常常受到酶的作用而发生变化，甚至使底物分子发生扭曲变形，从而使底物分子某些键的键能减弱，产生键扭曲，有助于过渡态的中间产物形成，从而降低了反应的活化能。诱导互补性结构变化契合能否契合专一性的由来（2）底物过渡态形成的非共价作用诱导契合（3）酸碱催化酸碱催化可分为狭义的酸碱催化和广义的酸碱催化

酶活性部位上的某些基团可以作为质子供体（或质子受体）对底物进行酸或碱催化——酸碱催化通过质子酸提供部分质子，或是通过质子碱接受部分质子的作用，达到降低反应活化能的过程。在酶的活性中心上，有些基团是质子供体（酸催化基团），可以向底物分子提供质子，称为（酸催化）有些催化基团是质子受体（碱催化基团），可以从底物分子上接受质子，称为（碱催化）（3）酸碱催化生物化学简明教程第六章酶解析课件（4）共价催化作用（亲核催化）催化剂通过与底物形成反应活性很高的共价过渡产物，使反应活化能降低，从而提高反应速度的过程，称为共价催化。酶中参与共价催化的基团主要包括

亲核基团：His的咪唑基，Cys的硫基，Asp的羧基，Ser的羟基等

亲电子基团：H+、Mg2+、Mn2+、Fe3+等某些辅酶，如焦磷酸硫胺素和磷酸吡哆醛等也可以参与共价催化作用。（4）共价催化作用（亲核催化）（5）金属离子催化金属酶（metalloenzyme）：含紧密结合的金属离子。如Fe2+、Fe3+、Cu2+、Zn2+、Mn2+

金属-激活酶（metal-activatedenzyme）：含松散结合的金属离子，如Na+、K+、Mg2+、Ca2+金属离子的催化作用：许多氧化-还原酶中都含有铜或铁离子，它们作为酶的辅助因子起着传递电子的功能。许多激酶的底物为ATP-Mg2+复合物。（5）金属离子催化（6）金属离子催化酶的活性中心部位，一般都含有多个起催化作用的基团，这些基团在空间有特殊的排列和取向，可以对底物价键的形变和极化及调整底物基团的位置等起到协同作用，从而使底物达到最佳反应状态。（6）金属离子催化属于蛋白酶家族中的丝氨酸蛋白酶家族，该家族申常见的酶有胰凝乳蛋白酶、胰蛋白酶、弹性蛋白酶三种消化酶及其他蛋白酶。胰凝乳蛋白酶的活性部位处于酶表面的一个裂隙中，主要包含Ser15、His57与Asp102三个关键残基。6.5.4胰凝乳蛋白酶作用机制属于蛋白酶家族中的丝氨酸蛋白酶家族，该家族申常见的酶有胰凝乳疏水口袋活性位点残基催化三联体疏水口袋活性位点残基催化三联体胰凝乳蛋白酶的电荷中继网A.酶与底物结合，形成米氏复合物（ES）B.形成四联体过度态中间物胰凝乳蛋白酶的电荷中继网A.酶与底物结合，形成米氏复合物（EC.底物肽键断裂，形成酰化中间物D.形成氨基产物，水分子进入，其氧原子攻击羰基碳E.形成包括水分子的四联体过度中间物F.羰基产物形成，酶游离C.底物肽键断裂，形成酰化中间物D.形成氨基产物，水催化三联体亲和攻击稳定His的正电形式催化三联体亲和攻击稳定His的正电形式生物化学简明教程第六章酶解析课件生物化学简明教程第六章酶解析课件生物化学简明教程第六章酶解析课件生物化学简明教程第六章酶解析课件生物化学简明教程第六章酶解析课件6.6酶促反应动力学研究酶促反应的速率以及影响此速率的各种因素的科学有助于人们对酶作用机制及某些药物作用机制的了解有助于寻找有利的反应条件，提高酶促反应的效率6.6酶促反应动力学研究酶促反应的速率以及影响此速率的各种酶促反应速率表示的是酶促反应的快慢程度，以单位时间内底物浓度的减少量或产物浓度的增加量来表示酶促反应速率在反应早期阶段保持不变，此后随反应时间增加而逐渐降低底物的消耗量很小（一般在5﹪以内）时的反应速率酶促反应速率的影响因素酶浓度、底物浓度、pH、温度、抑制剂、激活剂等6.6.1酶促反应速率的概念酶促反应速率表示的是酶促反应的快慢程度，以单位时间内底物浓度酶促反应的时间进展曲线产物0

时间初速度酶促反应速度逐渐降低酶促反应的时间进展曲线产0时底物浓度与反应速率之间的关系当底物浓度较低时，反应速率与底物浓度的关系呈斜率大于零的线性关系，表现出一级反应的特征；当底物浓度非常高时，反应速率几乎保持不变，不随底物浓度增加而增大，表现出零级反应的特征；在两者之间，随着底物浓度的增加，反应速率依然升高，但不满足任何一个线性方程，表现出混合级反应的特征。酶底物中间复合物学说酶首先和底物结合生成中间复合物，中间复合物再生成产物并释放出酶6.6.2底物浓度的影响底物浓度与反应速率之间的关系6.6.2底物浓度的影响生物化学简明教程第六章酶解析课件[S]VVmax当底物浓度较低时：反应速率与底物浓度成正比；反应为一级反应[S]VVmax当底物浓度较低时：[S]VVmax随着底物浓度的增高反应速率不再成正比例加速；反应为混合级反应。[S]VVmax随着底物浓度的增高[S]VVmax当底物浓度高达一定程度：反应速率不再增加，达最大速率；反应为零级反应[S]VVmax当底物浓度高达一定程度：中间复合学说解释在酶浓度保持恒定的前提下，当底物浓度很小时，酶未被底物饱和，复合物浓度完全取决于底物浓度，二者成线性关系，所以反应速率与底物浓度的关系符合一级反应的特征；随着底物浓度增大，更多中间复合物生成，反应速率随之提高，但由于酶的数量有限，导致复合物浓度不再与底物浓度等比例增加，所以反应速率与底物浓度的关系不再是线性关系，反应曲线的切线斜率逐渐降低；当底物浓度相当高时，溶液中的酶全部被底物饱和，虽增加底物浓度也不会有更多的中间复合物生成，因此酶促反应速率与底物浓度无关，反应达到最大反应速率。中间复合学说解释研究前提（1）单底物、单产物反应（2）酶促反应速度一般在规定的反应条件下，用单位时间内底物的消耗量和产物的生成量来表示（3）反应速度取其初速度，即底物的消耗量很小（一般在5﹪以内）时的反应速度（4）底物浓度远远大于酶浓度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6.6.2酶促反应的动力学方程式研究前提6.6.2酶促反应的动力学方程式矩形双曲线矩形双曲线1913年Michaelis和Menten提出反应速率与底物浓度关系的数学方程式，即米－曼氏方程式，简称米氏方程式（Michaelisequation）Vmax[S][S]＋KSν＝[S]：底物浓度ν：不同[S]时的反应速率Vmax：最大反应速率（maximumvelocity）Ks：米氏常数（Michaelisconstant）

1913年Michaelis和Menten提出反应速E+SESP+Ek1k2k3k4（1）E与S形成ES复合物的反应是快速平衡反应，而ES分解为E及P的反应为慢反应，反应速度取决于慢反应即V＝k3[ES]。（2）S的总浓度远远大于E的总浓度，因此在反应的初始阶段，S的浓度可认为不变即[S]＝[St]

（3）P→0忽略P＋E→ES这步反应E+SESP+Ek1k2k3E+SESP米氏方程推导E+SESP+Ek1k2k3υ＝k3[ES]（1）式ν2＝k2[ES]ν1＝k1[S][E]ν1=υ＋υ2即k1[S][E]＝k2[ES]＋k3[ES][ES]＝k1[S][E]/(k2＋k3)，令Km＝(k2＋k3)/k1[ES]＝[S][E]/Km（2）式[E]＝Km[ES]/[S]（3）式由酶促反应的饱和现象知：Vmax＝k3[E]T[E]T＝([ES]+[E])（4）式将（1）和（3）式代入(4)式整理得Vmax＝k3[ES]([S]+Km)/[S]（5）式ν＝Vmax[S]/([S]+Km)（6）式米氏方程推导E+SES由米氏方程知，酶促反应初速度ν与底物浓度[S]的关系曲线为直角双曲线，此双曲线的二个渐近线为ν=Vmax和[S]=﹣KmKmυ[S]Vmax﹣Km½Vmax由米氏方程知，酶促反应初速度ν与底物浓度[S]的关系ν＝Vmax[S]/([S]+Km)

当底物浓度较低时，[S]＜＜Km，Km＋[S]≈Km，ν＝Vmax[S]/Km，若酶的总浓度不变则进一步有υ与[S]成正比，即一级反应。ν＝Vmax[S]/([S]+Km)

当底物浓度较低时，[S]＞＞Km，Km＋[S]≈[S]

，ν＝Vmax，若酶的总浓度不变则进一步有υ与[S]成正比，即零级反应。ν＝Vmax[S]/([S]+Km)

当底物浓度较低时，[S]＝Km，Km＋Km≈2Km，ν＝½Vmax，Km等于酶促反应速率为最大反应速率一半时的底物浓度，单位mol/L。ν＝Vmax[S]/([S]+Km)ν＝Vmax[S]Km：（1）定义：

Km等于酶促反应速率为最大反应速率一半时的底物浓度。（2）意义：

Km是酶的特征性常数之一，只与酶的结构、底物和反应环境（如，温度、pH、离子强度）有关，与酶的浓度无关；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：Km值与Vmax值可以通过作图法求取双倒数作图法（doublereciprocalplot），又称为林-贝氏（Lineweaver-Burk）作图法。

ν＝Vmax[S]/([S]+Km)↓（两边求倒数）

1/ν＝([S]+Km)/Vmax[S]＝

＋•111KmνVmax[S]VmaxKm值与Vmax值可以通过作图法求取＝＋6.7影响酶促反应速率的因素抑制剂温度PH值激活剂6.7影响酶促反应速率的因素抑制剂抑制作用：通过改变酶必需基团的化学性质从而引起酶活力降低或丧失的作用具有抑制作用的物质称为抑制剂（inhibitor）不可逆抑制剂、可逆性抑制剂6.7.1抑制剂的影响作用抑制作用：通过改变酶必需基团的化学性质从而引起酶活力降低或丧不可逆抑制剂

抑制剂通常以共价键与酶活性中心的必需基团相结合，使酶失活。有机磷化合物羟基酶解毒------解磷定（PAM）重金属离子及砷化合物巯基酶解毒------二巯基丙醇（BAL）

（1）非专一性不可逆抑制（2）专一性不可逆抑制不可逆抑制剂（1）非专一性不可逆抑制抑制剂与酶分子中一类或几类基团作用（不论是必需基团与否），从而导致酶的失活。重金属（Pb2+、Cu2+、Hg2+）及有机砷，与酶的巯基不可逆结合，抑制巯基酶。二巯基丙醇（BAL）。（1）非专一性不可逆抑制（2）专一性不可逆抑制抑制剂专一作用于酶的活性中心或必需基团，共价结合，抑制酶活性。有机磷杀虫剂→胆碱酯酶活性中心的Ser残基，使其磷酸化而不可逆抑制酶的活性→乙酰胆碱过多，导致兴奋毒性症状。

解磷定（PAM）

。（2）专一性不可逆抑制乙酰胆碱+H2O胆碱+乙酸胆碱酯酶有机磷杀虫剂×胆碱能神经兴奋↑中毒（心跳变慢、瞳孔缩小、流涎、多汗、呼吸困难）乙酰胆碱+H2O胆碱+乙酸胆碱酯酶有机磷杀虫剂×胆碱可逆抑制剂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、超滤等方法除去。（1）竞争性抑制（2）非竞争性抑制（3）反竞争性抑制可逆抑制剂（1）竞争性抑制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。这种抑制作用称为竞争性抑制作用。+IEIE+SE+PESIS+++EESIESEIEP（1）竞争性抑制+IEIE+SE+PESIS+++E特点

①I与S结构类似，竞争酶的活性中心；②抑制程度取决于抑制剂与酶的相对亲和力及底物浓度；③动力学特点：Vmax不变，表观Km增大。抑制剂↑无抑制剂1/ν

1/[S]特点抑制剂↑无抑制剂1/ν1/[S磺胺类药物的抑菌机制——与对氨基苯甲酸竞争二氢叶酸合成酶二氢蝶呤啶＋对氨基苯甲酸＋谷氨酸二氢叶酸合成酶二氢叶酸磺胺类药物的抑菌机制二氢蝶呤啶＋对氨基苯甲酸＋谷氨酸（2）非竞争性抑制

有些抑制剂与酶活性中心外的必需基团相结合，不影响酶与底物的结合，酶和底物的结合也不影响酶与抑制剂的结合。底物和抑制剂之间无竞争关系。但酶-底物-抑制剂复合物（ESI）不能进一步释放出产物。这种抑制作用称作非竞争性抑制作用。E+SESE+P+IEI+SEIS+I＋S－S＋S－S+ESIEIEESEP（2）非竞争性抑制E+SESE+P+IEI+SEIS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；②抑制程度取决于抑制剂的浓度；③动力学特点：Vmax降低，表观Km不变。抑制剂↑1/ν1/[S]无抑制剂特点抑制剂↑1/ν1/[S]无抑制剂（3）反竞争性抑制

抑制剂仅与酶和底物形成的中间产物（ES）结合，使中间产物ES的量下降。这样，既减少从中间产物转化为产物的量，也同时减少从中间产物解离出游离酶和底物的量。这种抑制作用称为反竞争性抑制作用。E＋SESE+P＋IESI＋＋ESESESIEP（3）反竞争性抑制E＋SESE特点

①抑制剂只与酶－底物复合物结合；②抑制程度取决与抑制剂的浓度及底物的浓度；③动力学特点：Vmax降低，表观Km降低。抑制剂↑1/ν1/[S]无抑制剂特点抑制剂↑1/ν1/[S]无抑制剂各种可逆性抑制作用的比较各种可逆性抑制作用的比较在一定温度范围内，T↑，酶活性↑，T↓，酶活性↓；超过一定温度范围，酶反而变性失活。最适温度，酶活性最高；低温酶活性↓；高温，破坏酶活性6.7.2温度的影响作用在一定温度范围内，T↑，酶活性↑，T↓，酶活性↓；超过一定温过酸、过碱使酶本身变性失活pH改变能影响酶分子活性部位上有关基团的解离pH能影响底物的解离状态影响酶与底物间的诱导契合6.7.3pH的影响作用过酸、过碱使酶本身变性失活6.7.3pH的影响作用0酶活性pH

pH对某些酶活性的影响

胃蛋白酶淀粉酶胆碱酯酶2468100酶pHpH对某些酶活性的影响胃蛋白酶淀粉一些酶的最适pH值酶最适pH胃蛋白酶1.8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9.8一些酶的最适pH值激活剂（activator）使酶由无活性变为有活性或使酶活性增加的物质大部分是离子或简单的有机化合物（1）金属离子：Mg2＋

、K＋、Mn2＋

（2）阴离子：Cl－（3）有机物：胆汁酸盐必需激活剂：表现酶生物活性不可缺少非必需激活剂：存在时可增加酶的活性6.7.4激活剂的影响作用激活剂（activator）6.7.4激活剂的影响作用6.8酶的活性调节6.8酶的活性调节通过改变酶的数量与分布来调节酶的活性通过改变细胞内已有的酶分子的活性来调节酶的活性通过改变酶的结构来调节酶的活性别构调控、可逆的共价修饰、酶原的激活通过直接影响酶与底物的相互作用来调节酶的活性竞争性抑制剂对酶活性的抑制作用等6.8.1酶活性的调节方式通过改变酶的数量与分布来调节酶的活性6.8.1酶活性的调节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，此种调节方式称别构调节别构酶：具有别构调控作用的酶

脱敏作用：对别构酶加热或用化学试剂处理，可以使别构酶解离并失去调节活性别构效应剂：使酶分子发生别构作用的物质别构激活剂、别构抑制剂6.8.2酶的别构调节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，使酶构变构激活变构抑制变构酶的S形曲线[S]ν

无变构效应剂酶的变构调节是体内代谢途径的重要快速调节方式之一。别构酶常为多个亚基构成的寡聚体，具有协同效应变构激活变构抑制变构酶的S形曲线[S]ν无变构同促效应

酶的活性部位和调节部位是相同的，效应物是底物，底物与别构酶某一活性部位的结合通常可促进其他底物分子与该酶剩余活性部位的结合，导致酶促反应速率增加，这样的同促效应称为正协同效应，如果底物与酶某一活性部位的结合导致其他底物与该酶更难以结合，则称为负协同效应。异促效应酶的活性部位和调节部位是不同的，效应物是非底物分子。同促效应异促效应的简单模型

棋型酶为二聚体酶，由一个催化亚基和一个调节亚基组成，催化亚基上有一个结合底物的位点，调节亚基上有一个结合负效应物的位点，在没有结合效应物的时候，酶处于高活力状态，活性部位对底物的亲和力较大，当结合一个负效应物M后，酶的结构发生一定的变化，活性部位对底物的亲和力减小，从而使酶活性降低。异促效应的简单模型别构酶举例——

大肠杆菌的天冬氨酸转氨甲酰酶（简称ATCase）ATCase有二个底物和二个别构效应剂——

氨甲酰磷酸、Asp、ATP是别构激活剂、CTP是别构抑制剂别构酶举例——

大肠杆菌的天冬氨酸转氨甲酰酶（简称A调节亚基催化亚基调节亚基催化亚基Asp浓度对ATCase活力的影响[S]νATP与CTP对ATCase活力的影响[S]νATPCTPCTP使S形曲线向下弯曲，表明在同样底物浓度的条件下，CTP降低了酶的活性；ATP使S形曲线向上凸出，增加了酶活性Asp浓度对ATCase活力的影响[S]νATP与CTP对AT态（tensestate）在ATCase未与底物或PALA结合时占优势R态（relaxedstate）在ATCase结合底物或PALA后占优势处于T态的ATCase对底物有低亲和力及低催化活性，处于R态的ATCase对底物有高亲和力及高催化活性，没有结合底物的ATCase主要处于T态，ATCase的部分活性部位与底物结合后，可通过高度协同的别构转变使酶的结构由T态转变为R态，从而提高了剩余活性部位与底物的亲和力，使酶促反应速率提高，导致S形动力学曲线的产生。T态（tensestate）在ATCase未与底物或PAL别构调节的特点（1）酶活性的改变通过酶分子构象的改变而实现（2）酶的变构仅涉及非共价键的变化（3）调节酶活性的因素为代谢物（4）为一非耗能过程（5）无放大效应（6）动力学曲线“S”别构调节的特点在其他酶的催化作用下，某些酶蛋白肽链上的一些基团可与某种化学基团发生可逆的共价结合，从而改变酶的活性，此过程称为共价修饰。与别构调控不同，可逆的共价修饰是酶对酶的作用，不是小分子效应物对酶的作用磷酸化作用、腺苷酰化作用、尿苷酰化作用、ADP－核糖基化作用、甲基化作用6.8.3可逆的共价修饰调节在其他酶的催化作用下，某些酶蛋白肽链上的一些基团可与某种化学酶蛋白SerThrTyrOH酶蛋白SerThrTyrOPATPADPPiH2O蛋白激酶蛋白磷酸酶酶的磷酸化与脱磷酸化酶蛋白SerOH酶蛋白SerOPATPADPPiH2O蛋白激生物化学简明教程第六章酶解析课件共价修饰可引起级联放大效应在一个连锁反应中，一个酶被磷酸化或去磷酸化激活后，后续的其他酶可同样的依次被其上游的酶共价修饰而激活，引起原始信号的放大，这种多重共价修饰的连锁反应称为级联反应（cascadereaction）。级联反应的主要作用是产生快速、高效的放大效应。共价修饰调节的特点（1）酶以两种不同修饰和不同活性的形式存在（2）有共价键的变化（3）受其他调节因素（如激素）的影响（4）一般为耗能过程（5）存在放大效应共价修饰可引起级联放大效应酶原（zymogen）：酶的无活性的前体酶原的激活：由无活性的酶原转变为有活性的酶的过程。酶原激活的意义避免细胞产生的酶对细胞进行自身消化，并使酶在特定的部位和环境中发挥作用，保证体内代谢正常进行。有的酶原可以视为酶的储存形式。在需要时，酶原适时地转变成有活性的酶，发挥其催化作用。6.8.4酶原的激活酶原（zymogen）：酶的无活性的前体6.8.4酶原的激酶原分子构象发生改变形成或暴露出酶的活性中心

一个或几个特定的肽键断裂，水解掉一个或几个短肽在特定条件下酶原分子构象发生改变形成或暴露出酶的活性中心一个或几个特赖缬天天天天甘异赖缬天天天天缬组丝SSSS46183甘异缬组丝SSSS肠激酶胰蛋白酶活性中心胰蛋白酶原的激活过程赖缬天天天天甘异赖缬天天天天缬组丝SSSS46183甘异缬组生物化学简明教程第六章酶解析课件生物化学简明教程第六章酶解析课件6.9核酶、抗体酶、同工酶6.9核酶、抗体酶、同工酶某些小RNA分子具有催化特定RNA降解的活性，这种具有催化作用的小RNA亦被称为核酶或催化性RNA。突破了“酶是蛋白质”的传统概念先有核酸？先有蛋白质？6.9.1核酶某些小RNA分子具有催化特定RNA降解的活性，这种具有催化作是人工制造的具有催化活性的单克隆抗体。是具有酶活性的抗体根据酶底物的过渡态与酶的活性中心密切结合并易于生成产物的特性，设计出过渡态分子的类似物，并以此作为抗原，接种于动物体内使之产生相应的抗体。该抗体既然能与过渡态类似物相互适应并结合，也就有可能具有催化过渡态反应的酶活性。这种具有酶活性的抗体，称为抗体酶或催化性抗体（catalyticantibody）。6.9.2抗体酶是人工制造的具有催化活性的单克隆抗体。是具有酶活性的抗体6.

催化同一化学反应，但酶蛋白的分子组成、结构、理化性质乃至免疫学性质和电泳行为都不同的一组酶不仅存在于同一个体的不同组织中，也存在于同一组织、同一细胞的不同亚细胞结构中，甚至存在于不同发育时期的组织中6.9.3同工酶催化同一化学反应，但酶蛋白的分子组成、结构、理化性质乃至免疫四聚体五种同工酶四聚体心肌梗死和肝病病人血清LDH同工酶谱的变化1酶活性心肌梗死酶谱正常酶谱肝病酶谱2345生理及临床意义（1）在代谢调节上起着重要的作用；（2）用于解释发育过程中阶段特有的代谢特征；（3）同工酶谱的改变有助于对疾病的诊断；（4）同工酶可以作为遗传标志，用于遗传分析研究。心肌梗死和肝病病人血清LDH同工酶谱的变化1酶活性心肌梗死酶6.10酶的研究方法与酶工程酶的研究？6.10酶的研究方法与酶工程酶的研究？酶活力是指酶催化化学反应的能力，其衡量的标准是酶促反应速度，也称酶的活性酶促反应速度可在适宜的反应条件下，用单位时间内底物的消耗或产物的生成量来表示。酶的活性单位是衡量酶活力大小的尺度，它反映在规定条件下，酶促反应在单位时间（s、min或h）内生成一定量（mg、μg、μmol等）的产物或消耗一定数量的底物所需的酶量。6.10.1酶活力的测定方法酶活力是指酶催化化学反应的能力，其衡量的标准是酶促反应速度，国际单位（IU）

在特定的条件下，每分钟催化1μmol底物转化为产物所需的酶量为一个国际单位。催量单位(katal)1催量（kat）是指在特定条件下，每秒钟使1mol底物转化为产物所需的酶量。kat与IU的换算：1IU=16.67×10-9kat酶的比活力（specificactivity）

为每毫克酶蛋白所具有的酶活力单位数。比活力是酶样品纯度的指标，对于含有同一种酶的不同酶样品，比活力越高表明样品的纯度越大。常用的测活方法

分光光度法、荧光法、同位素测定法、电化学方法国际单位（IU）6.10.2酶的分离纯化实质上就是蛋白质的分离纯化（1）原材料的处理与蛋白质的提取（2）粗制分离（3）精制分离（4）酶制剂的脱盐、浓缩、干燥和保存与其它蛋白质分离纯化的特殊（1）酶容易失活（2）酶具有催化性质6.10.2酶的分离纯化实质上就是蛋白质的分离纯化粗分级分离主要是利用盐析法、等电点沉淀、有机溶剂沉淀等方法，使目的蛋白与其它较大量的杂蛋白分开，这些方法的特点是简便、处理量大、既能除去大量杂质，又能浓缩蛋白质，但分辨率低。细分级分离一般蛋白质样品经粗制分级后，体积较小，杂质大部分被除去。进一步提纯，通常使用高分辨率的柱层析及电泳方法柱层析：分子筛层析、离子交换层析、疏水吸附层析、亲和层析电泳：聚丙烯酰胺凝胶电泳、等电聚焦电泳另外，结晶也是蛋白质分离纯化的方法之一，制备的结晶物常常作为蛋白质结构分析之用粗分级分离盐析向蛋白质溶液中加入大量的中性盐[（NH4)2SO4，Na2SO4，Na2SO4]，使蛋白质脱去水化层而聚集沉淀。盐析作用是由于当盐浓度较高时，盐离子与水分子作用，使水的活度降低，原来溶液中大部分的自由水转变为盐离子的水化水，从而降低蛋白质极性基团与水分子之间的作用，破坏蛋白质分子表面的水化层。分段盐析不同的蛋白质分子，由于其分子表面的极性基团的种类、数目以及排布的不同，其水化层厚度不同，故盐析所需要的盐浓度也不一样，因此调节蛋白质的中盐浓度，可以使不同的蛋白质分别沉淀。血清球蛋白清蛋白(NH4)2SO450%饱和度饱和析出析出盐析血清球蛋白清蛋白(NH4)2SO450%饱和度饱和析出析蛋白质溶液透析袋蒸馏水常用的盐析剂是硫酸铵，因为它的盐析能力强，在水中的溶解度大，价格便宜，浓度高时也不会引起蛋白质活性丧失。盐析沉淀的蛋白质仍保持天然构象，即仍有活性。蛋白质用盐析方法沉淀分离后，还需要脱盐才能进一步精提纯。

脱盐常用透析法。透析是将含有小分子杂质的蛋白质溶液装在半透膜的透析袋里放在蒸馏水中进行，可不断更换蒸馏水，直至杂质被除去。蛋白质溶液透析袋蒸馏水常用的盐析剂是硫酸铵，因为它的有机溶剂法与水互溶的极性有机溶剂如甲醇、乙醇、丙酮等能使蛋白质在水中的溶解度显著降低。有机溶剂引起蛋白质变性的原因有两个：（1）降低水的介电常数，使蛋白质分子表面可解离基团的离子化程度减弱，水化程度降低，促进了蛋白质分子的聚集沉淀。（2）极性有机溶剂与蛋白质争夺水化水，而使蛋白质分子沉淀。有机溶剂法6.10.2酶工程研究酶的生产和应用的一门技术性学科，是把酶学基本原理、化学工程技术及基因重组技术有机结合在一起而形成的新型应用技术（1）天然酶的制备与应用（2）酶的化学修饰（3）酶的固定化6.10.2酶工程研究酶的生产和应用的一门技术性学科，是把第六章酶第六章酶酶（enzyme）对酶的认识起源于生产与生活实践。

夏禹时代，人们掌握了酿酒技术，公元前12世纪周朝，人们酿酒，制作饴糖和酱，春秋战国时期已知用麴(曲)治疗消化不良的疾病酶是生物催化剂之一，另一种是核酶生物体一切生化反应都需酶催化才能进行性能远远超过人造催化剂酶（enzyme）对酶的认识起源于生产与生活实践。6.1酶的概念与特点一百余年前，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1926年，Sumner首次从刀豆中提纯出脲酶结晶。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，JackW.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）6.1酶的概念与特点一百余年前，Pasteur认为发酵是酵6.1.1酶的概念酶是活细胞产生的具有催化活性的生物大分子（又称为生物催化剂Biocatalysts）

酶是催化剂，亦是生物催化剂，具有高效性、专一性的特点绝大多数的酶是蛋白质酶催化的生物化学反应，称为酶促反应Enzymaticreaction。在酶的催化下发生化学变化的物质，称为底物substrate。6.1.1酶的概念酶是活细胞产生的具有催化活性的生物大分子6.1.2酶的特点具有极高的催化效率

酶的催化效率可比一般催化剂高105～1017倍高度的专一性指酶对其催化的反应类型和反应物有严格的选择性酶的可调节性

许多因素可以影响或调节酶的催化活性，如对酶生成与降解量的调节、酶催化效力的调节、通过改变底物浓度对酶进行调节等易失活（温和性）6.1.2酶的特点具有极高的催化效率酶和一般催化剂的共性

用量少而催化效率高；能够改变化学反应的速度，但是不能改变化学反应平衡；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效率：转换数（turnovernumber，TN）

在一定条件下，每个酶分子单位时间内（通常为1s）转换底物的分子数。酶和一般催化剂的共性6.2酶的化学本质与组成ProteinRNADNAEnzymes6.2酶的化学本质与组成ProteinRNAEnzymes6.2.1酶的化学本质1926年JamesSumner首次由刀豆分离纯化出第一个结晶酶---脲酶，并证明它是蛋白质除核酶外，酶都是蛋白质（1）经酸碱水解终产物是氨基酸（2）能被蛋白酶水解而失活（3）酶可变性失活（4）酶是两性电解质（5）具有不能通过半透膜等胶体性质（6）具有蛋白质的化学呈色反应6.2.1酶的化学本质1926年JamesSumner首6.2.2酶的化学组成酶的化学组成分类（1）单纯蛋白质结构组成仅含氨基酸组分的酶如脲酶、一些蛋白酶、淀粉酶、酯酶和核糖核酸酶等。（2）缀合蛋白质除了在其组成中含有由氨基酸组成的蛋白质部分外，还含有非蛋白质部分6.2.2酶的化学组成酶的化学组成分类辅酶（coenzyme）：与酶蛋白结合疏松，可用透析或超滤的方法除去。辅基（prostheticgroup）：与酶蛋白共价结合紧密，不能用透析或超滤的方法除去。参与的酶促反应主要为氧化-还原反应或基团转移反应。大多数辅酶的前体主要是水溶性B族维生素同一种辅酶可以和多种不同的酶蛋白结合形成不同的全酶。全酶（holoenzyme）蛋白质部分：脱辅酶（apoenzyme）非蛋白质部分：辅助因子（cofactor）小分子有机化合物金属离子辅酶辅基辅酶（coenzyme）：与酶蛋白结合疏松，可用透析生物化学简明教程第六章酶解析课件生物化学简明教程第六章酶解析课件结合酶酶蛋白：决定催化反应的特异性辅助因子金属离子：活性中心的组成成分；连接酶与底物的桥梁；维持酶的构象；中和阴离子，降低反应中的静电斥力辅酶/辅基：起传递电子、原子和某些基团的作用，即决定反应的类型金属酶（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-activatedenzyme）

金属离子为酶的活性所必需，但与酶的结合不甚紧密结合酶酶蛋白：决定催化反应的特异性金属离子：活性中心的

金属酶金属离子金属激活酶金属离子过氧化氢酶Fe2+丙酮酸激酶K+，Mg2+过氧化物酶Fe2+丙酮酸羧化酶Mn2+，Zn2+谷胱苷肽过氧化物酶Se蛋白激酶Mg2+,Mn2+己糖激酶Mg2+精氨酸酶Mn2+固氮酶Mo2+磷脂酶CCa2+核糖核苷酸还原酶Mn2+细胞色素氧化酶Cu2+羧基肽酶Zn2+脲酶Ni2+碳酸酐酶Zn2+柠檬酸合酶K+金属酶和金属激活酶金属酶金属离子金属激活酶金属离子过氧化氢酶Fe2+丙酮酸激辅助成分作用维生素组分核苷酸组分NAD+（辅酶Ⅰ）递氢（脱氢酶）尼克酰胺（Vpp,B5）AMPNADP+（辅酶Ⅱ）CoA-SH（辅酶A）转移酰基泛酸（B3）FH4（四氢叶酸）转移一碳单位叶酸（B11）磷酸吡哆醛/胺转移氨基（转氨酶）、羧基（脱羧酶）吡哆醛/胺（B6）焦磷酸硫胺素TPP转移醛基硫胺素（B1）黄素腺嘌呤二核苷酸FAD递氢（脱氢酶）核黄素（B2）AMPFMN（黄素单核苷酸）辅酶辅基与维生素及核苷酸的关系辅助成分作用维生素核苷酸NAD+（辅酶Ⅰ）递氢（脱氢酶）尼克6.2.3酶的类型酶的不同形式单体酶（monomericenzyme）：仅具有三级结构的酶。寡聚酶（oligomericenzyme）：由多个相同或不同亚基以非共价键连接组成的酶。多酶体系（multienzymesystem）：由几种不同功能的酶彼此聚合形成的多酶复合物。多功能酶（multifunctionalenzyme）或串联酶（tandemenzyme）：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6.2.3酶的类型酶的不同形式（1）单体酶一般是由一条肽链组成。例如，牛胰核糖核酸酶是由124个氨基酸残基组成的一条肽链。又例如，鸡卵清溶菌酶是由129个氨基酸残基组成的一条肽链，分子量14600道尔顿。单体酶种类很少，一般多是催化水解反应的酶，分子量在35000道尔顿以下。（1）单体酶单体酶种类很少，一般多是催化水解反应的酶（2）寡聚酶有几个或多个亚基组成的酶称为寡聚酶。亚基之间亦非共价键结合（大多数为糖代谢酶）同多聚酶，杂多聚酶（3）多酶复合体由两个或两个以上的酶，靠非共价键连接而成。其中每一个酶催化一个反应，所有反应依次连接，构成一个代谢途径或代谢途径的一部分。由于这一连串反应是在一高度有序的多酶复合体内完成，所以反应效率非常高提高催化效率，同时便于机体对酶的活性的调节丙酮酸脱氢酶复合体脂肪酸合成酶复合体（2）寡聚酶提高催化效率，同时便于机体对酶的活性的调6.3酶的命名和分类酶？6.3酶的命名和分类酶？习惯命名法根据其催化底物来命名；根据所催化反应的性质来命名；结合上述两个原则来命名，有时在这些命名基础上加上酶的来源或其它特点。系统命名法包括底物名称、反应性质，最后加一个酶字。如果一种酶催化两个底物起反应，应在酶的系统名称中同时写入两种底物的名称，用“：”号把它们分开，如果底物之一是水，则水可省略不写。具体为“底物1：底物2＋反应性质＋酶”6.3.1酶的命名习惯命名法6.3.1酶的命名乳酸＋NAD＋↔丙酮酸＋NADH＋H＋系统命名：包括所有底物的名称和反应类型乳酸：NAD＋氧化还原酶习惯命名：只取较重要的底物名称和反应类型

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乳酸＋NAD＋↔丙酮酸＋NADH＋H＋系统命名：6.3.2酶的分类氧化还原酶类转移酶类水解酶类裂解酶类（裂合酶类）异构酶类合成酶类（连接酶类）每种酶的分类编号均有4个数字组成6.3.2酶的分类氧化还原酶类在每一大类中，又根据不同的原则分为几个亚类。每一个亚类再分为几个亚亚类，然后再把属于这一亚亚类的酶按顺序排好编号，这样就把已知的酶分门别类地排成一个表，称为酶表。在此酶表中每一种酶都有一个确定的编号。在每一大类中，又根据不同的原则分为几个亚类。每一个亚（1）氧化-还原酶Oxidoreductase氧化-还原酶催化氧化-还原反应，催化氢的转移或电子传递

AH2+B（O2）↔A+BH2（H2O2，H2O）主要包括脱氢酶（dehydrogenase）和氧化酶（Oxidase）乳酸（Lactate）脱氢酶催化乳酸的脱氢反应（1）氧化-还原酶Oxidoreductase①脱氢酶类：催化直接从底物上脱氢的反应AH2+B↔A+BH2（需辅酶Ⅰ或辅酶Ⅱ）②氧化酶类催化底物脱氢，氧化生成H2O2：AH2+O2↔A+H2O2（需FAD或FMN）

催化底物脱氢，氧化生成H2O：2AH2+O2↔2A+2H2O③过氧化物酶ROO+H2O2↔RO+H2O+O2④加氧酶（双加氧酶和单加氧酶）RH+O2+还原型辅助因子→ROH+H2O+氧化型辅助因子①脱氢酶类：催化直接从底物上脱氢的反应（2）转移酶Transferase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A·X+B↔A+B·XX主要为转移碳基、酮基或醛基、酰基、糖基、烃基、含氮基、含磷基和含硫基的酶谷丙转氨酶催化的氨基转移反应丙氨酸α