第三章酶的基本知识

1、第三章 酶Enzyme 成都中医药大学峨眉学院 资源教研室 童娟 制v1833年年Payen和和Persoz从麦芽中抽提出一种从麦芽中抽提出一种对热敏感的物质，这种物质能将淀粉水解成可对热敏感的物质，这种物质能将淀粉水解成可溶性糖，被称为淀粉糖化酶（溶性糖，被称为淀粉糖化酶（diastase），意），意思是思是“分离分离”。v 1926年美国人年美国人J. B. Sumner从刀豆中结晶出从刀豆中结晶出脲酶，并提出酶是蛋白质的观点。脲酶，并提出酶是蛋白质的观点。v 进入进入80年代后，核糖酶（年代后，核糖酶（ribozyme）、抗体）、抗体酶、模拟酶等相继出现，酶的传统概念受到挑酶、模拟酶等相

2、继出现，酶的传统概念受到挑战，也使酶学研究进入新的阶段。战，也使酶学研究进入新的阶段。第一节 概述成都中医药大学峨眉学院 资源教研室 童娟 制（一）酶是生物催化剂（一）酶是生物催化剂1、酶是活细胞产生的一类具有催化功能的生物分子酶是活细胞产生的一类具有催化功能的生物分子2 2、酶催化了生物体内的化学反应、酶催化了生物体内的化学反应3 3、酶的化学本质是蛋白质（极少数是核酸）、酶的化学本质是蛋白质（极少数是核酸）4 4、几个定义、几个定义v酶促反应：酶催化的生物化学反应酶促反应：酶催化的生物化学反应v底物（底物（S S）：被酶催化的物质，又称基质）：被酶催化的物质，又称基质v产物（产物（P P）

3、：催化所产生的物质）：催化所产生的物质v酶酶“活性活性”：酶的催化能力：酶的催化能力v酶酶“失活失活”：酶失去了催化能力：酶失去了催化能力成都中医药大学峨眉学院 资源教研室 童娟 制（二）酶的特性（二）酶的特性1.催化效率高催化效率高 2. 特异性强：高度专一性特异性强：高度专一性3.反应条件温和反应条件温和 4.可调节性：酶促反应受多种因素调控可调节性：酶促反应受多种因素调控 5.稳定性差稳定性差v酶是活细胞产生的，对底物具有高度酶是活细胞产生的，对底物具有高度催化效率和高度特异性的一类生物催化催化效率和高度特异性的一类生物催化剂。剂。成都中医药大学峨眉学院 资源教研室 童娟 制1、根据催化

4、的、根据催化的底物名称底物名称命名命名v 如：脲酶、淀粉酶、蛋白酶如：脲酶、淀粉酶、蛋白酶2、根据催化的、根据催化的反应性质反应性质命名命名v如：脱氢酶、加氧酶、转氨酶如：脱氢酶、加氧酶、转氨酶3、根据以上、根据以上两者结合两者结合命名命名v如：如： 琥珀酸脱氢酶、谷丙转氨酶琥珀酸脱氢酶、谷丙转氨酶4、根据酶的、根据酶的来源及其他特征来源及其他特征命名命名v如：如： 胃蛋白酶、木瓜蛋白酶、碱性磷酸酶胃蛋白酶、木瓜蛋白酶、碱性磷酸酶 三、三、 酶的命名酶的命名成都中医药大学峨眉学院 资源教研室 童娟 制v根据酶所催化的整体反应为依据，标明酶的所有底根据酶所催化的整体反应为依据，标明酶的所有底物与

5、反应类型。物与反应类型。v国际生物化学会酶学委员会（国际生物化学会酶学委员会（IEC）将酶分成六大）将酶分成六大类：类： 1.氧还原酶类，氧还原酶类，2.转移酶类，转移酶类， 3.水解酶类，水解酶类， 4.裂合酶类，裂合酶类，5.异构酶类，异构酶类，6.合成酶类合成酶类 如：乳酸脱氢酶：如：乳酸脱氢酶： L-乳酸乳酸:NAD +氧化还原酶氧化还原酶三、三、 酶的命名酶的命名成都中医药大学峨眉学院 资源教研室 童娟 制v凡能催化底物发生氧化还原反应的酶凡能催化底物发生氧化还原反应的酶 CH3CHCOOHOHNAD+H+CH3CCOOHONADH乳酸脱氢酶催化乳酸的脱氢反应乳酸脱氢酶催化乳酸的脱氢

6、反应三、三、 酶的分类酶的分类成都中医药大学峨眉学院 资源教研室 童娟 制v凡能催化底物发生基团转移或交换的酶凡能催化底物发生基团转移或交换的酶 三、 酶的分类成都中医药大学峨眉学院 资源教研室 童娟 制v凡能催化底物发生水解反应的酶凡能催化底物发生水解反应的酶 三、 酶的分类成都中医药大学峨眉学院 资源教研室 童娟 制v凡能催化底物分子中凡能催化底物分子中C-C（或（或C-O、C-N等）等）化学键断裂，断裂后一分子底物转变为两分化学键断裂，断裂后一分子底物转变为两分子产物的酶子产物的酶 三、 酶的分类成都中医药大学峨眉学院 资源教研室 童娟 制v能催化底物分子发生几何学或结构学的同分能催化底

7、物分子发生几何学或结构学的同分异构变化的酶异构变化的酶 三、 酶的分类成都中医药大学峨眉学院 资源教研室 童娟 制v催化两个分子连接在一起，并伴随有催化两个分子连接在一起，并伴随有ATP分子分子中的高能磷酸键断裂的一类酶，又称连接酶。中的高能磷酸键断裂的一类酶，又称连接酶。三、 酶的分类成都中医药大学峨眉学院 资源教研室 童娟 制v 1 单纯蛋白酶类：单纯蛋白酶类：只含有蛋白质成分只含有蛋白质成分v 2 结合蛋白酶类（全酶）结合蛋白酶类（全酶）：含有蛋白成分：含有蛋白成分（酶蛋白）和非蛋白成分（辅助因子）（酶蛋白）和非蛋白成分（辅助因子）三、 酶的分类辅助因子辅助因子与酶蛋白结合比较疏松的小分

8、子有机物与酶蛋白结合比较疏松的小分子有机物与酶蛋白结合紧密的小分子有机物。与酶蛋白结合紧密的小分子有机物。金属离子作为辅助因子。金属离子作为辅助因子。金属离子金属离子辅酶辅酶辅基辅基酶蛋白决定了反应底物的种类酶蛋白决定了反应底物的种类辅酶（基）决定底物的反应类型辅酶（基）决定底物的反应类型成都中医药大学峨眉学院 资源教研室 童娟 制（三）根据酶的结构特点分（三）根据酶的结构特点分1、单体酶、单体酶 ：只有一条多肽链的酶：只有一条多肽链的酶v如：溶菌酶、蛋白酶、核糖核酸酶如：溶菌酶、蛋白酶、核糖核酸酶2、寡聚酶、寡聚酶 ：由几个或多个亚基组成的酶：由几个或多个亚基组成的酶v如：磷酸化酶如：磷酸化

9、酶a、乳酸脱氢酶、乳酸脱氢酶3、多酶复合体系、多酶复合体系 ：几个酶彼此嵌合形成的复合体：几个酶彼此嵌合形成的复合体v如：丙酮酸脱氢酶系、脂肪酸合成酶复合体如：丙酮酸脱氢酶系、脂肪酸合成酶复合体三、 酶的分类一、酶的结构特点一、酶的结构特点 活性部位活性部位 必需基团必需基团二、酶的功能二、酶的功能 酶原激活酶原激活 同工酶同工酶成都中医药大学峨眉学院 资源教研室 童娟 制：酶分子中直接与底物结合，并催化底物：酶分子中直接与底物结合，并催化底物发生反应的部位。发生反应的部位。成都中医药大学峨眉学院 资源教研室 童娟 制： 在酶分子中和酶的催化活性直在酶分子中和酶的催化活性直接有关的基团。接有关

10、的基团。必需基团必需基团结合基团结合基团活性中心外的必需基团活性中心外的必需基团活性中心内的必须基团活性中心内的必须基团催化基团催化基团成都中医药大学峨眉学院 资源教研室 童娟 制酶分子酶分子必需基团必需基团其它部分（非必需基团）其它部分（非必需基团）活性中心活性中心活性中心以外的必需基团活性中心以外的必需基团结合基团结合基团催化基团催化基团成都中医药大学峨眉学院 资源教研室 童娟 制：不具催化活性的酶的前体：不具催化活性的酶的前体：酶原变成酶的过程：酶原变成酶的过程：使无活性的酶原转变为有活性：使无活性的酶原转变为有活性的酶的物质的酶的物质：酶活性部位形成或暴：酶活性部位形成或暴露的过程露的

11、过程成都中医药大学峨眉学院 资源教研室 童娟 制：能催化相同的化学反应，但在蛋能催化相同的化学反应，但在蛋白质分子的结构、理化性质和免疫性能等白质分子的结构、理化性质和免疫性能等方面都存在明显差异的一组酶。方面都存在明显差异的一组酶。：广泛存在于生物界：广泛存在于生物界：一般由两种或两种以上的亚：一般由两种或两种以上的亚基组成基组成（二）同工酶（二）同工酶成都中医药大学峨眉学院 资源教研室 童娟 制MMM MMM4HMMMM3HMMHHM2H2MHHHMH3HHHHH4HLDH5LDH4LDH3LDH2LDH1骨肌型骨肌型心肌型心肌型（二）同工酶（二）同工酶成都中医药大学峨眉学院 资源教研室

12、童娟 制单位时间内产单位时间内产物的生成量或单位时间内底物的消耗量。物的生成量或单位时间内底物的消耗量。d Pd t初速度=酶活性：酶催化一定化学反应的能力酶活性：酶催化一定化学反应的能力成都中医药大学峨眉学院 资源教研室 童娟 制在酶浓度、温度、在酶浓度、温度、pH不变的情况下不变的情况下v 在低底物浓度时, 反应速度与底物浓度成正比，为一一级反应级反应。v 底物浓度增大与速度的增加不成正比,为混合级反应混合级反应.v 当底物浓度达到一定值，几乎所有的酶都与底物结合后，反应速度达到最大值（Vmax），此时再增加底物浓度，反应速度不再增加，表现为零级反应零级反应。成都中医药大学峨眉学院 资源教

13、研室 童娟 制u19131913年，德国化学家年，德国化学家MichaelisMichaelis和和MentenMenten根据根据中中间产物学说间产物学说对酶促反映的动力学进行研究，推对酶促反映的动力学进行研究，推导出了表示整个反应中底物浓度和反应速度关导出了表示整个反应中底物浓度和反应速度关系的著名公式，称为系的著名公式，称为米氏方程米氏方程。V=Vmax SKm + SK Km m 米氏常数米氏常数V Vmax max 最大反应速度最大反应速度成都中医药大学峨眉学院 资源教研室 童娟 制v米氏方程V=Vmax SKm + Sn当反应速度等于最大速度当反应速度等于最大速度一半时一半时, ,

14、即即V V = 1/2 = 1/2 V Vmaxmax, , K Km = Sm = S 。因此。因此, ,米氏常数米氏常数的单位为的单位为mol/Lmol/Lv鉴定酶：鉴定酶： K Km m是酶的特征常数是酶的特征常数v不同条件下具有不同的不同条件下具有不同的KmKm值值v判断酶与底物亲和力大小判断酶与底物亲和力大小v判断酶的最适底物或天然底物判断酶的最适底物或天然底物成都中医药大学峨眉学院 资源教研室 童娟 制 ES温度、温度、pH不变，底物浓度足够大不变，底物浓度足够大成都中医药大学峨眉学院 资源教研室 童娟 制高温两种不同影响：1.温度升高，反应速温度升高，反应速度加快度加快；2.温度

15、升高，酶热变温度升高，酶热变性速度加快，反应速性速度加快，反应速度下降度下降。Tv最适温度低温影响低温影响：1.1.温度降低，酶活性降低温度降低，酶活性降低2.2.温度过低温度过低, ,酶无活性但不变性酶无活性但不变性成都中医药大学峨眉学院 资源教研室 童娟 制v在一定的在一定的pH pH 下下, , 酶具酶具有最大的催化活性有最大的催化活性, ,通通常称此常称此pH pH 为为pH稳定性稳定性：在一定：在一定pH范围内酶是稳定范围内酶是稳定pHpH对酶作用的影响机制：对酶作用的影响机制：1.1.环境过酸、过碱使酶变性失活；环境过酸、过碱使酶变性失活；2.2.影响酶活性基团的解离；影响酶活性基

16、团的解离；3.3.影响底物的解离。影响底物的解离。成都中医药大学峨眉学院 资源教研室 童娟 制金属离子：金属离子：K+、Na+、 Mg2+、Cu2+、Mn2+、Zn2+、Se3+ Co2+、Fe2+ 阴离子：阴离子： Cl-、HPO4-2有机分子有机分子 还原剂还原剂：抗坏血酸、半胱氨酸、谷胱甘肽：抗坏血酸、半胱氨酸、谷胱甘肽 金属螯合剂金属螯合剂：EDTA 具有蛋白质性质的大分子具有蛋白质性质的大分子：对无活性的酶原起作用的酶对无活性的酶原起作用的酶激活剂激活剂:v凡是能使酶从无活性转变为有活性或使酶凡是能使酶从无活性转变为有活性或使酶活性增加的物质。活性增加的物质。成都中医药大学峨眉学院

17、资源教研室 童娟 制 竞争性抑制竞争性抑制可逆抑制可逆抑制 反竞争性抑制反竞争性抑制不可逆抑制不可逆抑制 非竞争性抑制非竞争性抑制v抑制剂抑制剂:能使酶活性下降而不引起酶蛋白变能使酶活性下降而不引起酶蛋白变性的物质。性的物质。成都中医药大学峨眉学院 资源教研室 童娟 制+IEIESP+ EE+S竞争性抑制作用竞争性抑制作用 实例：磺胺药物的药用机理实例：磺胺药物的药用机理H2N- -SO2NH2对氨基苯磺酰胺对氨基苯磺酰胺H2N- -COOH对氨基苯甲酸对氨基苯甲酸对氨基苯甲酸对氨基苯甲酸谷氨酸谷氨酸蝶呤蝶呤叶酸叶酸成都中医药大学峨眉学院 资源教研室 童娟 制非竞争性抑制作用非竞争性抑制作用S

18、 + EESE + P + IEI + IEIS+SE+PSv无 IV/2km有 I()成都中医药大学峨眉学院 资源教研室 童娟 制反竞争性抑制作用反竞争性抑制作用ESIESP+ EE+S+I成都中医药大学峨眉学院 资源教研室 童娟 制补充作业名词解释：名词解释：v活性中心活性中心v米氏常数（米氏常数（Km值）值） v激活剂激活剂 v抑制剂抑制剂 v同工酶同工酶 v酶原酶原 成都中医药大学峨眉学院 资源教研室 童娟 制填空题v酶的活性中心包括酶的活性中心包括 和和 两个功能部位，两个功能部位，其中其中 直接与底物结合，决定酶的直接与底物结合，决定酶的 ， 是发生化学变化的部位，决定是发生化学变

19、化的部位，决定 。 v根据国际系统分类法，所有的酶按所催化的化学反根据国际系统分类法，所有的酶按所催化的化学反应的性质可分为六应的性质可分为六类类 、 、 、 、 、 和和 。 v辅助因子包括辅助因子包括 、 和和 等。其中等。其中 与酶蛋白与酶蛋白结合紧密，需要结合紧密，需要 除去，除去， 与酶蛋白结合疏松，与酶蛋白结合疏松，可以用可以用 除去。除去。 成都中医药大学峨眉学院 资源教研室 童娟 制判断改错题v（ ）1酶促反应的初速度与底物浓度无关。酶促反应的初速度与底物浓度无关。 v（ ）2当底物处于饱和水平时，酶促反应的速度与酶当底物处于饱和水平时，酶促反应的速度与酶浓度成正比。浓度成正比

20、。 v（ ）3增加不可逆抑制剂的浓度，可以实现酶活性的增加不可逆抑制剂的浓度，可以实现酶活性的完全抑制。完全抑制。 v（ ）4在非竞争性抑制剂存在下，加入足量的底物，在非竞争性抑制剂存在下，加入足量的底物，酶促的反应能够达到正常酶促的反应能够达到正常Vmax。 v（ ）5对于可逆反应而言，酶既可以改变正反应速度，对于可逆反应而言，酶既可以改变正反应速度，也可以改变逆反应速度。也可以改变逆反应速度。 v（ ）6从鼠脑分离的己糖激酶可以作用于葡萄糖从鼠脑分离的己糖激酶可以作用于葡萄糖（Km=610-6mol/L）或果糖（）或果糖（Km=210-3mol/L），），则己糖激酶对果糖的亲和力更高。则己糖激酶对果糖的亲和力更高。