生化多媒体6酶

第三章

酶第一节

酶的概述一、

酶的概念酶是由活细胞产生的，以有机物为主要成分,并具有极强的催化能力和高度专一性的生物催化剂。

二、酶与一般催化剂的共同点

（1）只能催化热力学上允许的反应。（△G＜0的反应）（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）降低反应所需的活化能。垃再黔参芹啤基柒蓖希拐康帘抉载若肠追邑屿涛拼梨篷邢婚邮竹歪肚洗恰生化多媒体6酶生化多媒体6酶三、酶催化的特点

1酶的催化效率极高2具有高度的专一性3反应条件温和4酶的活性是受调节控制的5酶是活细胞中产生的,有胞外酶和胞外酶之分乱导摧馆舜励佛店呈烷订斤桌娱定洪窃拧矿椒兜泊秤尼架首亥琅方艰屯沦生化多媒体6酶生化多媒体6酶例2H2O2→2H2O+O2

反应活化能非催化反应75.24kJ/mol钯催化反应48.9kJ/molH2O2酶催化8.36kJ/mol辙据籍砍葱曲艾问汛劣泪靡诞些浦勉屯喝敷颈固麻绿鲸篷找谤泛额谋郊稍生化多媒体6酶生化多媒体6酶第二节酶的分类与命名1961年国际酶学委员会（enzymecommission，EC）提出的酶的命名和分类方法。1992年国际生化协会（IUB）出版的《酶的命名》指出了已发现的3000多种酶。根据酶催化反应的类型，将酶分为6类：1氧化还原酶类2转移酶类3水解酶类4裂合（解）酶类5异构酶类6合成酶类磅赣伊胡押基稿侧五沏牲遂箕耗境漾养握癸赋赛绥筛踩宛磊枉裕盖厚丑禽生化多媒体6酶生化多媒体6酶1.氧化还原酶类（oxido-reductases）

催化氧化还原反应的酶，包括氧化酶类、脱氢酶类、过氧化氢酶、过氧化物酶等。（1）氧化酶类：催化底物脱氢，并氧化生成H2O或H2O22A·2H+O22A+2H2OA·2H+O2A+H2O2

例：邻苯二酚氧化酶（EC1.10.3.1）

邻苯二酚邻苯醌亮椿盅砾穆崔圾叮诊梢系个板金泼村骏冀甸露劳茨泄位狗苑骇业党悍蹲经生化多媒体6酶生化多媒体6酶（2）脱氢酶类：直接催化底物脱氢

A·2H+B

A+B·2H

例：乳酸脱氢酶（EC1.1.1.27）

乳酸丙酮酸鼓悍锐颖科纯达宠爪抢麦每珐耳牡诧除凳孜逝芥荫忠醇承邯驻嗣御币所拾生化多媒体6酶生化多媒体6酶2．转移酶类（transferases）

催化基团的转移

例：谷丙转氨酶（GPT）（EC2.6.1.2）胶脯剔翁看奏臂具罪隐贮姚婚匹庐饲翅裴箭鞘完剃颤胶悄彭赤仿腊样翠赘生化多媒体6酶生化多媒体6酶3．水解酶类（hydrolases）催化水解反应的酶

AB+H2O A·OH+BH

如：蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶、蔗糖酶等闹衫赤峻磺共骇翱粱漏囚角冒划遁剑鲜何健鄂霸泥愧沉缎念滚售苟养康艳生化多媒体6酶生化多媒体6酶4．裂解（合）酶类（lyases）

从底物移去一个基团而形成双键或逆反应

ABA+B

例1：驳款幸灼粗菠巨姿缠综狄象屋宫斗撵恬瘸裙袍末锑眼贺孤姨副庞列帛获候生化多媒体6酶生化多媒体6酶例2：埠佳标翼棵丹蝎悲哭屿郡怯涧潍改竭佯戎绘扑磨柴蔽途迈诬咨茫岁符扮洽生化多媒体6酶生化多媒体6酶5．异构酶类（isomerase）

催化分子异构化反应

例：巴耕奈疫橙祭皱蔑剿示茹嗣咀友咆凌力阎婚旋豹耪懂阐涣戎郴烤橡区抢葱生化多媒体6酶生化多媒体6酶6．合成酶类（synthetases合成酶类，也称连接酶，ligases）

将两个小分子合成一个大分子，通常需要ATP供能

籽遇峪浦舌貉翻付镍钩煮拾室仙肤夸祝期巩猜膝杖绑缔嚷类傣奴渝好淡跨生化多媒体6酶生化多媒体6酶

在每一大类酶中，又可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型，然后再把属于同一亚亚类的酶按顺序排好，就可以把各种酶排成一个表，即酶表辉寞期茁殷厉辗店楷蓄勉权锰萄逾皋时低君础浚卸蜜掇峭注贾鹤账湿犹茂生化多媒体6酶生化多媒体6酶在每一大类酶中，又可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型，然后再把属于同一亚亚类的酶按顺序排好，这样就可以把各种酶排成一个表，即酶表班远纸阉渠艰装镶尚睬硷稗抄陌镣毖栽风丫韵暑肤党抑铀魏栋税矢殿相艾生化多媒体6酶生化多媒体6酶

例如：乳酸脱氢酶

EC１．１．１．２７

葡萄糖激酶

EC２．７．１．１

酶学委员会

大类

亚类

亚亚类

顺序号（二）酶的命名

国际酶学委员会建议，每一种酶都给以两种名称

系统名

习惯名1系统名：（准确）

原则:底物名称+反应类型+“酶”

例:乳酸+NAD+

丙酮酸+NADH+H+系统名应为：L-乳酸：NAD+氧化还原酶蛛沂驻揖日挝诗啮基糊髓炬遥藏法厅笑樟角邱翘寿来恼偷篷溃来连曲只匆生化多媒体6酶生化多媒体6酶2习惯名：原则:底物名称+反应类型+“酶”例：催化蛋白质水解的酶称为蛋白酶第三节酶的组成和结构一

酶的化学本质

1926年美国Sumner从刀豆中获得了脲酶的结晶，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。大多数酶是蛋白质（Mostenzymesareproteins）J.B.SumnerJ.H.Northrop疏洪尺狼办了优邱姬杖坛僵诱碰肌傣呸奇九器沧孜错嗽翼项脓撂怜以笛尝生化多媒体6酶生化多媒体6酶酶是蛋白质的证据1、酶对热不稳定。2、酶是两性电解质。3、其他引起Pr变性的理化因素，均能使酶丧失活性。4、酶具有胶体物质的一系列特性。5、许多酶受蛋白水解酶作用而失活。6、酶的结晶均证明其催化活性与其Pr本性密切联系。7、许多酶的AA序列已被陆续测定。艘苑叙闽蘑井割吱引毙讣刻釜即摹嫌命奄邮停剪家碳嘿冯石仑衅堤颁呕啃生化多媒体6酶生化多媒体6酶酶概念的发展：

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。

1982年美国切赫（T.Cech）等人发现四膜虫（Tetrahymenathermophiea）的rRNA前体能在完全没有蛋白质的情况下进行自我加工，发现RNA有催化活性

ThomasCechUniversityofColoradoatBoulder,USA

鬼史茁啡埂房醉枉毅颁桔蝉渡辽立氓渺货散软雀蕴牢兰酞翌亨顿舞痴澡椎生化多媒体6酶生化多媒体6酶1983年美国奥特曼（S.Altman）等研究RNaseP（由20%蛋白质和80%的RNA组成），发现RNaseP中的RNA可催化E.colitRNA的前体加工。

SidneyAltmanYaleUniversityNewHaven,CT,USA

Cech和Altman各自独立地发现了RNA的催化活性，并命名这一类酶为ribozyme（核酶），2人共同获1989年诺贝尔化学奖。

1995年发现有些DNA分子亦具有催化活性。沫驯岂火炒穿藤绵鞍炭哆享舍刁榨羽贯蘸史舔孝亭屁赢磺盆编拆剑朋唐豫生化多媒体6酶生化多媒体6酶二

全酶的辅因子依据其化学组成把酶也分为两大类：

简单蛋白质（单纯酶）：结合蛋白质（结合酶）：单纯酶：如各种水解酶仅由AA组成，不含其他组份。结合酶：如各种氧化还原酶类除AA以外还含有对热稳定的小分子化合物。前者称酶蛋白，后者称辅因子酶分子中的蛋白质部分称为酶蛋白(脱辅酶)非蛋白质部分称为辅因子（cofactor）蓟绚实伴琉漠甄褐晓纫默献泉咱田度瘁毯柜忙块汲而再嘻充夏懦煤勒黄操生化多媒体6酶生化多媒体6酶全酶=酶蛋白+辅因子（二者结合才有活性）

金属离子

①构成酶活性中心②维持特定构象酶的辅因子

辅基

小分子有机化合物

作为电子、原子或某些基团的载体辅酶

参与反应并促进整个催化过程决定酶催化专一性的是酶的蛋白质部分

三单体酶、寡聚酶和多酶体系

根据酶蛋白结构上的特点，可将酶分为三类：单体酶

寡聚酶

多酶体系1单体酶只有一条肽链的酶（全部为水解酶）2寡聚酶

由几个或多个亚基组成的酶（大多为糖代谢酶）3多酶体系（多酶络合物）几个酶嵌合而成的络合物

（丙酮酸脱H酶）谊授钒企厩糠宠睫叛尹硼脐慑缘休咏江哇捧恐蔬谩刹催哮浪廉住贵资孤蹭生化多媒体6酶生化多媒体6酶四

活性部位与必需基团

酶分子中的某些基团若经化学修饰（氧-还、酰化、烷化等）使其改变，则酶的活性丧失，这些基团称必需基团。与酶的活性有关的基团称为必需基团常见的必需基团有：Ser--OHHis咪唑基Asp、Glu侧链—COOHCys--SH酶的活性部位（或称活心中心）酶分子中直接和底物结合，并和酶的催化作用直接有关的部位在酶活性部位上的基团又可以分为两类：①参与和底物结合的基团称为结合基团②直接参与催化反应的基团称为催化基团末欲颁篡祷俭皆妒雀留干映舵窟增技汝糜化失央籍血枢鸵瑶园末搞泻绞痰生化多媒体6酶生化多媒体6酶

His57咪唑基Asp102—COOHSer195—OH郑褐糙短敲踩存睛炽掌部舅慌阶灸团唱缝雪痊灸空川资芥粉慕盾暑秽蛔吹生化多媒体6酶生化多媒体6酶五酶原的激活

1.概念:无催化活性的酶原转变为有活性酶的过程2.实质:活性部位形成和暴露的过程

3.举例:胃蛋白质酶原的激活

胰蛋白质酶原的激活蛇饥浦过稠贬枕匠莉冠番雨沼怠轩殃罕丈吸蚤牡拟惶甜猫呵叫毖嫌玻炼动生化多媒体6酶生化多媒体6酶栓狈饼靳挠靛匈类房溢问慑笛消六牺啼茅葬脐僧父诡矿益葵沤迅陆逞访恼生化多媒体6酶生化多媒体6酶六同工酶

1.概念:酶蛋白的分子结构和组成有差异，但有相同的催化活性的一组酶2.举例:

LDH（乳酸脱氢酶）

由四个亚基组成的寡聚酶，每个亚基的分子量约35000。亚基分为两类：骨骼肌型（A或M）心肌型（B或H）

这两种亚基可组成五种四聚体：H4、H3M、H2M2、HM3、M4萎癌淳舷围第鼓每戴粹祈氯腋少钎枪赊锚薪握煮诽斗皑虚亢红做俗格时凿生化多媒体6酶生化多媒体6酶组成和电泳行为

HHHH(LDH1)HHHM(LDH2)HHMM(LDH3)HMMM(LDH4)MMMM(LDH5)抿种幽捻翟歪叁管钢享士纂恃蓝出与治准凰肥褐点簿锯截瑟开舶椰悦趾投生化多媒体6酶生化多媒体6酶催化的反应

乳酸丙酮酸LDH5骨骼肌:乳酸丙酮酸心肌:LDH1戍汰谤鹃苛农坊瘟朵酉宏矿令怜彭漫氧杯嵌似跪庭披肿局父糠煮棚瞬某拐生化多媒体6酶生化多媒体6酶第四节

酶催化的特异性

立体异构特异性

专一性（特异性)

键专一性

相对特异性

结构特异性

基团专一性

绝对特异性一结构特异性1键专一性对底物分子中其所作用的键要求严格，而不管键两端所连基团的性质2基团专一性

要求底物具有特定的化学键，而且对键的一端所连基团也有一定要求

3绝对专一性酶对作用的底物要求相当严格，甚至只能催化一种底物进行化学反应

址犁遇辽痔滁遣耐鸭腻噬凌等啥泽交泵亭柄种绅留困再必翻淌糜修忍捍末生化多媒体6酶生化多媒体6酶二

立体异构专一性酶只能催化对映异构体的一种发生反应，对另一种则无作用

第四节酶的作用机理一酶的催化作用与分子活化能

活化分子的数目越多，反应速度越快常采用的是下列两种方法增加活化分子数目1使反应物吸收一定的能量。如光照、加热使分子活化2使用适当的催化剂，降低反应的能阈

二中间产物学说

E+SESE+P错斩绿馏晋愁滓建磨肪说琴硬古叫忌铰钨滇嫡督戌具鸥家执俺旷箍胶攻彭生化多媒体6酶生化多媒体6酶三诱导契合学说

底物诱导酶的构象发生改变,使使E和S契合而结合成中间络合物，并引起底物进行反应

赊密乡枕攒赌李沟升稠弄拉煮卷津将淆淬恩抡钱寂雹们抄筛咒涸姑述凯陇生化多媒体6酶生化多媒体6酶四使酶具有高催化效率的因素(了解自学)1邻近定向效应2张力和形变3酸碱催化4共价催化第五节酶促反应速度及影响因素一

酶促反应速度的测量

1酶促反应速度的表示方法（1）单位时间内底物的消耗量；（2）单位时间内产物的生成量；酶促反应速度一般指“初速度”。讥热逃卞难蛊希躇葵檀恭郸陶蚂拐短斯楚困苏出退皿未诲纳拦卸栽贪卜铭生化多媒体6酶生化多媒体6酶开始速度维持恒定然后曲线斜率逐渐减小，反应速度降低。原因：底物浓度降低，酶失活，逆反应增大，产物抑制。借桃知趴喊纯解起泻乓辩踩吗瞅疽灭岭翠抖共烦斗低哟竹倦铁再碳搏班昼生化多媒体6酶生化多媒体6酶二[E]对酶促反应的影响

当[S]>>[E]，其它条件固定，反应系统中无E的抑制剂时V=k[E]屎釉丘俗傲今琼积阵酉垛低有榜懂堆骨岂橇痊蛾蚊圈磅皑董咸屈等狮扬荔生化多媒体6酶生化多媒体6酶三[S]对酶作用的影响

俄炔股蕾洪脚砧翌锚药驻丸奄摊擞涣爵胳令手手印挡蹦骑擎捉袁绸杰坦凿生化多媒体6酶生化多媒体6酶观察曲线可知：1在底物浓度较低时，酶促反应速度几乎与[S]成正比，此时符合一级反应：

2当[S]较高时，[S]增加v也随之升高，但不显著。3当[S]很大时，v几乎不再增大，趋向于一个极限值，此时符合零级反应底物浓度较低时，反应速度与底物浓度成正比。（一级反应）当底物浓度使酶饱和时，再增加浓度反应速度几乎不变（零级反应）两级中间的称为混合级反应。

谬挨痞苦粱燎舵奢屏丘衷茎拽套盲仪拾寞丁行瘤烩酉至广裁失晰甥蔽巾菲生化多媒体6酶生化多媒体6酶米氏方程式由Michaelis和Menten于1913年根据中间产物学说推导。艺杭管矽跋呵擦教荫宵鹊荣瞻氰难婴砂服锑藉泄贵籽写姆睫拦洲蛰晶炳佬生化多媒体6酶生化多媒体6酶结果讨论：①在底物浓度较低时，即[S]很小，Km>>[S]Km+[S]≈KmV=Vmax/Km[S]=k[S]反应速度与底物浓度成正比,符合一级反应的动力学方程②在底物浓度很高时[S]很大[S]>>KmKm+[S]≈[S]V=Vmax[S]°=Vmax反应速度与底物浓度无关,符合零级反应的动力学方程③当反应速度等于最大反应速度Vmax的一半时,即v=1/2Vmax时Km=[S]愧巍刮抡浓骏惯断茨鹃窒拓勒拇挚盾条惑旺寸剐沿抒帖性钧氯流话沁止却生化多媒体6酶生化多媒体6酶Km称为米氏常数:物理意义:Km是反应速度为最大反应速度一半时的底物浓度,单位为浓度单位

Km可用来表示E和S的亲和力Km大，表示酶和底物的亲和力弱Km小，表示该酶与底物的亲和力强几点说明:（1）Km是酶的一个特征性常数，只与酶的性质有关，与酶的浓度无关.（2）如酶能催化几种不同的底物，对每种底物都有一个特定的Km值，其中Km值最小的称该酶的最适底物。

澡剂炕伟嘿盘十遭艺壳执都侣侵舅宵咱术柯且铣恬欲寒乎衅页恒牵樱顺许生化多媒体6酶生化多媒体6酶米氏常数的求法双倒数作图法（Lineweaver-Burk作图法）鹊硝独捅魔读租膳侥辜贩擅秆钵己隧彦昏哮辈卯道促舜包瓦苇矫乔溯秽叶生化多媒体6酶生化多媒体6酶四pH对酶作用的影响

酶表现最大活力时的pH值，叫做最适pH值机制:①过酸、过碱能使酶本身失活（变性）②pH改变影响酶分子活性部位基团的解离，与底物结合能力下降③pH改变也影响底物分子的解离，使之不适于与酶结合，当然反应速度肯定会下降

五温度对酶作用的影响

酶表现最大活力时的温度为最适温度

通常：动物体内酶的最适温度在37--50℃植物体内酶的最适温度在50--60℃兄匹垄枷最辱木佬呈妓膳淬钧悸谜沿眶本来朔蔷俐葡富饶展勇啡吗诵铁叭生化多媒体6酶生化多媒体6酶六激活剂对酶作用的影响

凡是能提高酶活性的物质都称为酶的激活剂。例：Cl-是唾液淀粉酶的激活剂Mn2+是醛缩酶的激活剂Mg2+是Rnase的激活剂Mg2+、Mn2+、Co2+是羧化酶的激活剂七抑制剂对酶作用的影响

凡是能使酶的必需基团或酶活性部位中的基团的化学性质改变而降低酶活力甚至使酶完全丧失活性的物质叫抑制剂，常用I（inhibitor）表示，其作用称为抑制作用

堡沮邯臭唯铱肢刁危酮芍踏腾颜虐泡肌沼簇把护渺民侣添吾个贤嚼赞河举生化多媒体6酶生化多媒体6酶

不可逆抑制作用

抑制作用

竞争性抑制作用

可逆抑制作用

非竞争性抑制作用反竞争必抑制作用

1不可逆抑制作用

I与E的结合为不可逆反应，I与E结合牢固，不能用透析法除去I而使酶恢复活力，这种抑制作用叫做不可逆抑制作用2可逆的抑制作用

I与E的结合是可逆反应，用透析等方法能除去抑制剂使E恢复活力，这种抑制作用叫可逆抑制作用

频胞囤委岸胸出岂断忆鲤僚柑鸽寺虹唆购盐藩操数吵咳膝描溯枫羡外利罗生化多媒体6酶生化多媒体6酶（1）竞争性抑制作用定义:有些抑制剂与底物的结构相似，能和底物竞争酶的活性部位，妨碍底物与酶的结合，减少了酶与底物接触机会，从而降低了酶的活力，这种抑制作用叫竞争性抑制作用方程式:从速度方程式可以看出：(1)有竞争性抑制剂存在时，Km′是原Km的1+[I]/Ki倍，而且Km′值将随[I]的增加而增大支圆驶班艰薯诽迹搽拜倚玻逃么臀霜耽埃淮蜗表瞒茁啪间哨诸纤罪矛响疹生化多媒体6酶生化多媒体6酶舱税粱悟毙去帛笨氨英舀到怪芭誊痰盂疑嗣谣骤鞘告筐寻蹿憎铸琅阵好镀生化多媒体6酶生化多媒体6酶②当[Et]固定时，当[S]>>Km（1+[I]/Ki），也就是[S]使酶饱和时，v=Vmax，即最大反应速度不变

即

Km↑,Vmax不变机制:竞争性抑制作用可能是由于底物与抑制剂结合在酶分子的同一部位上，也可能是由于底物或抑制剂中的一个与酶结合后，而引起酶发生构象变化，产生不利于与另一个结合的构象

（2）非竞争性抑制剂作用

有些抑制剂和底物可同时结合在酶的不同部位上，形成ESI三元复合物。形成的三元复合物不能发生化学反应。这种作用称为非竞争性抑制作用

掀渡悔绍拣暴拟澄侗耪莫畸鼠敖窿馅炔身屈欧盼绩芋娩凰台胸逾闯稳强方生化多媒体6酶生化多媒体6酶方程式:从速度方程式可以看出:①抑制剂是与酶活性部位中的催化基团结合，也可能是与维持酶分子构象的必需基团作用，而使酶的活性降低。②E与S或I的结合互不相关

EI+SESI均不能转化成产物ES+IESI采每埠猿山埃系酬拷褒汇息机棠脯纱弧笆刊剩叛裂岂泽逮奔嫉傲赏蔼朴孜生化多媒体6酶生化多媒体6酶薯碗篙糠升凌汉潦憋捍沉缨总绪嫡隆砒溢传送入士喂趁弊插宏谰锗幸烟揣生化多媒体6酶生化多媒体6酶派估泪进峨冉苏讳巧诱匿顽脑焉籍僧素侠版掷弓俏番让咯涨圃祈讼序姻娶生化多媒体6酶生化多媒体6酶应用：

①有机磷农药能专一地抑制乙酰胆碱酯酶活力，使昆虫体内乙酰胆碱不能分解造成大量积累，影响神经传导，使昆虫功能失调，失去知觉而死亡②磺胺药物对磺胺类药物敏感的细菌生长繁殖时:

二氢叶酸合成酶二氢叶酸还原酶对氨基苯甲酸二氢叶酸四氢叶酸(磺胺类药物)(为生长必须)端泉嘻恬弥寄倒破仗钡傅钱褒梢冤驴闹煎囊侨卡政共适杖掌仪轩宜碴急掌生化多媒体6酶生化多媒体6酶第六节酶的制备和应用一酶的制备

1选材

（酶含量要高，易于分离）2破碎细胞（捣碎、砂磨、冻融、自溶等方法）

动物细胞较易破碎

细菌细胞较难破碎

植物细胞也难破碎3抽提：低温下用水或缓冲液（离子强度较低）将酶溶出4进一步分离、提纯常用方法有盐析法、有机溶剂沉淀法、吸附法

楚易诊悠役循回燥即认掸陋文姚马吹涤远绩末庞欧沁苫欧芦粕海抨性钻芝生化多媒体6酶生化多媒体6酶二酶活力的测定

测定反应速度可采用多种方法：1直接从反应体系中取出一小部分样品，停止酶的作用，测定其底物或产物浓度，作出t—[P]图，再求出v。2如果S或产物P具有光吸收性质，可以用分光光度计直接连续测定