酶与其它生物催化剂

陈舌

酶与其它生物催化剂

ENZYMESANDotherbiocatalyst1什么是酶?

生物催化剂蛋白质：催化体内99%以上的反应核酸：ribozyme，小于1%2酶学研究简史

1833年：麦芽抽提液Payen和Persoz

用酒精沉淀

物质（对热不稳定）

淀粉单糖淀粉糖化酶(diatase)31835—37年：Berzelius提出：

催化作用catalysis

催化剂~~~~酶酶学研究简史4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。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)。酶学研究简史5酶的概念目前将生物催化剂分为两类酶、核酶（脱氧核酶）酶是一类由活细胞产生的，对其特异底物具有高效催化作用的蛋白质。本章中仅描述化学本质是蛋白质的酶6第一节

酶和酶反应简介

IntroductiontoEnzymesandEnzymaticReactions7酶和酶反应简介一、化学反应二、酶的化学本质三、酶的分类四、酶的命名五、同工酶8一、化学反应具有热力学和动力学特性（一）热力学性质涉及能量平衡和反应平衡

1．反应平衡可用平衡常数来描述

反应平衡（reactionequilibrium）

平衡常数（equilibriumconstant,Keq）

S1+S2P1+P2Keq=[P1]eq[P2]eq[S1]eq[S2]eq92．自由能的变化是化学反应的动力

自由能（freeenergy）

自由能是能够用于做功的能量。

在生物系统中，生物分子在等温、等压条件下，在化学反应中能量的变化可以用自由能变（

G）来量度。

G=H

TS

10自由能的变化是化学反应的动力，影响化学反应的方向。

G<0

反应为释能反应（exergonicreaction）可以自发进行

G>0

反应为吸能反应（endergonicreaction）不能自发进行

G=0

反应正逆向速率相等，反应处于平衡状态

11反应总能量改变

非催化反应活化能

酶促反应活化能

一般催化剂催化反应的活化能

能量

反应过程

底物

产物

酶促反应活化能的改变

结合能123．标准自由能变与平衡常数有关

标准自由能变（G0´）是指在标准状态下的自由能变

标准状态:

压力=1大气压（101.3kPa）

温度=298K（25C）

pH=7.0

[S]=[P]=1mol/lG=G0´+RTln

[P1][P2][S1][S2]反应达到平衡时即

G=0

G0´=

RTlnK’eq

在S1+S2P1+P2中13（二）动力学性质是对反应速率的描述

动力学是研究化学反应速率及其影响因素的科学。

14二、酶的化学本质是蛋白质（一）单纯酶仅含有氨基酸组分有些酶其分子结构仅由氨基酸残基组成，没有辅助因子。这类酶称为单纯酶（simpleenzyme）。如脲酶、一些蛋白酶、淀粉酶、酯酶和核糖核酸酶等。15（二）结合酶既含有氨基酸组分又含有非氨基酸组分结合酶（conjugatedenzyme）是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

蛋白质部分：酶蛋白(apoenzyme)辅助因子(cofactor)

金属离子小分子有机化合物全酶(holoenzyme)决定反应的特异性及其催化机制

决定反应的性质和反应类型

16辅助因子分类（按其与酶蛋白结合的紧密程度）

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):与酶蛋白结合紧密，不能用透析或超滤的方法除去。17小分子有机化合物辅酶（辅基）的种类与作用

18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。金属离子的作用稳定酶的构象；参与催化反应，传递电子；在酶与底物间起桥梁作用；中和阴离子，降低反应中的静电斥力等。19

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

201.参加基团的转移辅酶的作用氨基------磷酸吡哆醛羧基------生物素一碳单位------四氢叶酸甲基------维生素B12酰基-----辅酶A21氧化还原作用:FADFADH2NAD+NADH+H+NADP+NADPH+H+辅酶的作用223.第二底物的作用谷胱甘肽

GSSG2GSH辅酶A参与的转酰基反应,先形成乙酰辅酶A,然后再脱去乙酰基辅酶的作用23（三）有些酶仅含一条多肽链，而另一些酶由多个亚基组成单体酶（monomericenzyme）

由一条多肽链组成，只具有三级结构的酶。

如核糖核酸酶、一些肠道蛋白水解酶、溶菌酶。

寡聚酶（oligomericenzyme）

由多条相同或不同的亚基组成的酶。

24多酶复合物（multienzymecomplex），或称多酶体系（multienzymesystem）

如：丙酮酸脱氢酶复合物

同工酶（isoenzyme，isozyme）

多功能酶（multifunctionalenzyme）或称串联酶（tandemenzyme）

如：哺乳动物脂肪酸合成酶25三、按酶所催化反应的类型将酶分为六大类（一）催化氧化还原反应的酶属于氧化还原酶类

氧化还原酶类（oxidoreductases）包括催化传递电子和氢、以及需氧参加反应的酶。例如，脱氢酶类、加氧酶类、过氧化物酶和过氧化氢酶等。

26（二）催化分子间基团转移或交换的酶属于转移酶类转移酶类（transferases）包括将磷酸基从ATP转到另外底物的激酶、加无机磷酸使化学键断裂的磷酸化酶，以及糖基转移酶、转氨酶等。

27（三）催化底物发生水解反应的酶属于水解酶类水解酶类（hydrolases）

按其所水解的底物不同

根据它们的作用部位

蛋白酶、酯酶、磷酸酶、糖苷酶、核酸酶

外切酶、内切酶

28（四）催化从底物移去一个基团并形成双键的反应或其逆反应的酶属于裂合酶类

裂合酶或裂解酶类（lyases）是指催化一分子非水解地分裂成两个分子并留有双键，或相反的酶。

如：脱水酶、脱羧酶、醛缩酶

精氨酸代琥珀酸裂解酶精氨酸代琥珀酸精氨酸延胡索酸29合酶（synthases）

催化反应方向相反，一个底物去掉双键，并与另一底物结合形成一个分子的酶。30（五）催化同分异构体相互转化的酶类属于异构酶类

异构酶类（isomerases）：催化分子内部基团的位置互变、几何或光学异构体互变、以及醛酮互变的酶类。

如：变位酶、表构酶、异构酶。31（六）催化两种底物形成一种产物同时偶联有高能键的水解释能的酶属于合成酶类DNA连接酶、氨基酰-rRNA合成酶、谷氨酰胺合成酶属于连接酶或合成酶类（ligases或synthetases）。32四、酶可按其所催化的反应类型予以命名（一）系统名称给出酶促反应的各种信息，但较繁琐

习惯命名法，一般是按酶所催化的底物命名，在其底物英文名词上加后缀“ase”作为酶的名称。

如：蛋白酶（protease）、磷酸酶（phosphatase）

系统命名法根据酶所催化的整体反应，按酶的分类对酶命名，每个酶都有一个名称和一个编号。

编号中4个数字中第1个数字是酶的分类号，第2个数字代表在此类中的亚类，第3个数字表示亚-亚类，第4个数字表示该酶在亚-亚类中的序号。

33酶的分类系统名称编号催化的反应推荐名称1.氧化还原酶类(S)-乳酸：NAD+-氧化还原酶EC1.1.1.27(S)-乳酸+NAD+

丙酮酸+NADH+H+L-乳酸脱氢酶2.转移酶类L-丙氨酸：-酮戊二酸氨基转移酶EC2.6.1.2L-丙氨酸+-酮戊二酸丙酮酸+L-谷氨酸丙氨酸转氨酶3.水解酶类1,4--D-葡聚糖-聚糖水解酶EC3.2.1.1水解含有3个以上1,4--D-葡萄糖基的多糖中1,4--D-葡糖苷键-淀粉酶4.裂合酶类D-果糖-1,6-二磷酸D-甘油醛-3-磷酸裂合酶EC4.1.2.13D-果糖-1,6-二磷酸磷酸二羟丙酮+D-甘油醛-3-磷酸果糖二磷酸醛缩酶5.异构酶类D-甘油醛-3-磷酸醛-酮-异构酶EC5.3.1.1D-甘油醛-3-磷酸磷酸二羟丙酮丙糖磷酸异构酶6.连接酶类L-谷氨酸：氨连接酶（生成ADP）EC6.3.1.2ATP+L-谷氨酸+NH3ADP+Pi+L-谷氨酰胺谷氨酸-氨连接酶

酶的分类与命名举例

34（二）推荐名称简便而常用

由于系统名称较烦琐，国际酶学委员会还同时为每一个酶从常用的习惯名称中挑选出一个推荐名称（recommendedname）

系统名称

L-乳酸：NAD+氧化还原酶推荐名称

乳酸脱氢酶

35五、同工酶催化相同的化学反应（一）同工酶是催化相同化学反应而结构不同的一组酶

定义: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。同工酶主要由于基因倍增（duplication）和趋异（divergence）所致。36HHHHHHHMHHMMHMMMMMMMLDH1

(H4)LDH2(H3M)LDH3(H2M2)LDH4(HM3)LDH5

(M4)乳酸脱氢酶的同工酶*举例：乳酸脱氢酶(LDH1～

LDH5)37（二）同工酶在生物体中的表达分布具有时空特异性

同工酶存在于同一种属的不同个体，同一个体的不同组织、同一细胞的不同亚细胞结构，以及同一组织、细胞的不同发育阶段。

LDH同工酶红细胞白细胞血清骨骼肌心肌肺肾肝脾LDH1

（H4）431227.10731443210LDH2

（H3M）444934.70243444425LDH3（H2M2）123320.95335121110LDH4

（HM3）1611.7160512720LDH5

（M4）005.7790120565人体各组织器官LDH同工酶谱（活性%）

38（三）检测组织器官同工酶谱的变化有重要的临床意义

在代谢调节上起着重要的作用；用于解释发育过程中阶段特有的代谢特征；同工酶谱的改变有助于对疾病的诊断；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酶活性心肌梗死酶谱正常酶谱肝病酶谱234539酶和酶反应简介一、化学反应二、酶的化学本质三、酶的分类四、酶的命名五、同工酶40第二节酶的工作原理MechanismofEnzymaticReactions41酶的工作原理一、酶与一般催化剂相似的工作原理二、酶不同于一般催化剂的特点三、酶的活性中心四、酶对底物的多元催化作用4243一、酶具有与一般催化剂相似的工作原理（一）酶与一般催化剂一样能降低反应的活化能1．活化能是化学反应的能障

44酶显著降低反应的活化能

基态分子过渡态活化能是一个能障，与反应速度成反比，外界供能一定，活化能直接决定过渡态分子的量。能量搅拌，加热活化能45反应总能量改变

非催化反应活化能

酶促反应活化能

一般催化剂催化反应的活化能

能量

反应过程

底物

产物

酶促反应活化能的改变

结合能462．活化能的降低可使反应速率呈指数上升

化学反应速率与自由能变化的关系

d[S]kBT

V=

=[S]e

G*/RTdth[S]代表底物（substrate）浓度kB是玻尔茨曼常数（Boltzmannconstant）（1.3811023JK-1）h是普朗克常数（Planckconstant）（6.6261034J.s）G*代表反应的活化能

在标准状态下反应活化能降低1倍，反应速率可提高约5000倍，呈现指数上升一般讲，酶的催化效率比非催化反应高1051017倍

47（二）酶与一般催化剂一样能加速化学反应而不改变反应的平衡点48二、酶促反应具有高度的特异性和高效率（一）酶活性中心是酶与底物结合并将底物转化为产物的部位或称活性部位(activesite)，指若干个必需基团在空间结构上彼此靠近，组成具有特定空间结构、能与底物特异结合并将底物转化为产物的区域。酶的活性中心(activecenter)491．酶的活性中心由许多必需基团组成

必需基团(essentialgroup)酶分子中氨基酸残基侧链的化学基团中，与酶活性密切相关的化学基团。常见的必需基团

丝氨酸残基的羟基组氨酸残基的咪唑基半胱氨酸残基的巯基酸性氨基酸残基的羧基

50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。活性中心外的必需基团51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522．酶的活性中心的构象有利于酶与底物结合及催化反应胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶和弹性蛋白酶活性中心“口袋”

533．酶的活性中心对底物具有高度的特异性

酶活性中心与底物结合时，发生构象改变，相互诱导契合，增加与底物的互补性

544．大多数情况下底物与酶活性中心最初的结合是非共价性的氢键离子键疏水键vanderWaals力

酶与底物结合的力55（二）酶-底物相互作用在过渡态达到最优化

1．酶与底物结合时相互诱导发生构象改变

诱导契合假说（induced-fithypothesis）

酶-底物复合物E+SE+PES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。5657羧肽酶的诱导契合模式底物Arg145胍基Tyr248-OHGlu270-COO-582．形成酶-底物过渡态复合物过程中释放结合能底物与酶的活性中心相互诱导契合形成过渡态化合物，过渡态与酶的活性中心以次级键(氢键、离子键、疏水键)相结合，这一过程是释能反应，所释放的能量称为结合能(binding

energy)。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。酶不能使底物形成过渡态，则没有结合能的释放，也就不能催化反应的进行。593．邻近效应、定向排列和表面效应有利于底物形成过渡态邻近效应（proximityeffect）和定向排列（orientationarrange）将分子间的反应变成类似分子内的反应，使反应速率显著提高。

60（三）酶活性中心催化基团通过多种途径催化产物的生成

酶是两性解离的蛋白质，酶活性中心上有些基团是质子供体（酸），有些是质子接受体（碱）。

1．质子转移反应都包含广义酸-碱催化反应

61RNHHH+RNH2..CHNHHNCCHR+CHN：HNCCHROHRO-R酶分子中具有酸-碱催化作用的基团

622．酶可与底物形成瞬时共价键

很多酶在催化过程中，与底物形成瞬时共价键，底物与酶形成共价键后被激活，并很容易进一步水解形成产物和游离的酶。这种催化机制称为共价催化（covalentcatalysis）。

63酶举例亲核基团共价结合中间产物丝氨酸蛋白酶丝氨酸OH酰基酶巯基酶半胱氨酸SH酰基酶ATP酶天冬氨酸COO磷酰基酶含吡哆醛的酶赖氨酸NH2Schiff碱磷酸甘油酸变位酶组氨酸磷酰基酶谷氨酰胺合成酶酪氨酸OH腺嘌呤酶酶的亲核基团与底物共价结合

643．酶可通过亲核催化或亲电子催化加速反应酶活性中心有的催化基团属于亲核基团，可以提供电子给带有部分正电荷的过渡态底物，形成瞬间共价键。这种催化作用称为亲核催化（nucleophiliccatalysis）。

亲电子催化（electrophiliccatalysis）可使酶活性中心的阳离子亲电子基团与富含电子的底物形成共价键。

65三、酶对底物有高度的选择性酶的特异性或专一性（specificity）

66（一）有的酶对其底物和反应类型具有极其严格的选择性

有的酶仅对一种特定结构的底物起催化作用，产生具有特定结构的产物。酶对底物的这种极其严格的选择性称为绝对特异性（absolutespecificity）。

脲酶仅水解尿素，对甲基尿素则无反应。

67（二）多数酶具有相对特异性

多数酶可对一类化合物或一种化学键起催化作用，这种对底物分子不太严格的选择性称为相对特异性（relativespecificity）。

脂肪酶不仅水解脂肪，也可水解简单的酯。

胰蛋白酶水解由碱性氨基酸（精氨酸和赖氨酸）的羧基所形成的肽键。

68人体内有多种蛋白激酶，它们均催化底物蛋白质丝氨酸（或苏氨酸）残基上羟基的磷酸化

蛋白激酶共有序列蛋白激酶A-X-R-(R/K)-X-(S/T)-X-蛋白激酶C-X-(R/K1-3,X0-2)-(S/T)-(X0-2,R/K1-3)-X蛋白激酶G-X-(R/K)2-3-X-(S/T)-X-Ca2+/钙调素蛋白激酶H-X-R-X-X-(S/T)-X-69（三）有些酶仅对底物分子的某种构型起催化作用

酶对空间构型所具有的特异性要求称为空间异构特异性（stereospecificity）

延胡索酸酶仅对延胡索酸(反丁烯二酸)起催化作用，将其加水生成苹果酸，对顺丁烯二酸则无作用

70HOOCCHHOOCCH+H2OHOOCCHHCCOOH+H2OCH2COOHCHCOOHOH苹果酸延胡索酸酶延胡索酸71乳酸脱氢酶仅催化L-乳酸脱氢生成丙酮酸，而对D-乳酸无作用。72酶的工作原理一、酶与一般催化剂相似的工作原理二、酶不同于一般催化剂的特点三、酶的活性中心四、酶对底物的多元催化作用73第三节酶促反应动力学TheKineticsofEnzymaticReactions74酶促反应动力学一、酶促反应初速率用于酶促反应动力学研究二、研究影响酶促反应速率的因素：

底物浓度、酶浓度、温度、PH、

激活剂及抑制剂75概念研究各种因素对酶促反应速率的影响，并加以定量的阐述。影响因素包括有酶浓度、底物浓度、pH、温度、抑制剂、激活剂等。※研究一种因素的影响时，其余各因素均恒定。76单底物、单产物反应；酶促反应速率（velocity，V）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；反应速率取其初速率，即底物的消耗量很小（一般在5﹪以内）时的反应速率；底物浓度远远大于酶浓度。研究前提77一、采用酶促反应初速率来研究酶促反应动力学（一）酶活性是指酶催化化学反应的能力衡量酶活性的尺度是酶促反应速率的大小。酶促反应速率可用单位时间内底物的减少量或产物的生成量来表示。由于底物的消耗量不易测定，所以实际工作中经常是测定单位时间内产物的生成量。78酶的活性:以国际单位（internationalunit,IU）表示。在规定的实验条件下（如温度、pH的限定和足够的底物浓度等），每分钟催化1mol底物转变成产物所需要的酶量为1个国际单位（IU）。

79催量（Katal）

1IU＝16.67×10－9Kat

1催量是指在特定条件下，每秒钟将1mol底物转化成产物所需的酶量

比活性（specificactivity）：比较酶的纯度

比活性单位是每mg蛋白质所含酶的国际单位数，其单位是IUmg蛋白180（二）酶促反应初速率是反应刚刚开始时测得的反应速率酶促反应初速率是指反应刚刚开始，各种影响因素尚未发挥作用时的酶促反应速率，即反应时间进程曲线为直线部分时的反应速率。81（三）有三类方法可用来测定底物或产物的变化量1．直接测定法是对底物或产物量的变化进行直接检测有些酶促反应可在反应进行一定时间后，不用任何辅助反应便可直接测定反应液中底物或产物的浓度。这类测定方法称为直接测定法（directassay）。

还原型（Fe2+）细胞色素c在波长550nm处有明显的吸收峰，而氧化型（Fe3+）则无；细胞色素C氧化酶对细胞色素C的氧化反应，可以直接在波长550nm处检测一定时间内还原型细胞色素C的减少过程。82有些酶促反应的底物和产物不能直接进行检测，必须增加一些辅助试剂来达到检测的目的，这种方法称为间接测定法（indirectassay）

2．间接测定法利用非酶辅助反应对底物或产物量的变化进行间接检测

833．酶偶联测定法是间接反映初始反应的底物或产物量的变化量

许多酶促反应的底物和产物虽然不能直接检测，但可以与另外的酶反应相偶联，偶联的酶以第一个酶的产物为底物，或以此类推，以最后的酶反应产物可以直接检测为目的。这种通过偶联其他酶并对此酶促产物进行直接检测，间接地反映待测酶反应的底物或产物变化量的方法称为酶偶联测定法（enzymecoupledassay）

外加的酶称为工具酶或辅助酶（auxiliaryenzyme）

产物可直接检测的酶称为指示酶（indicatorenzyme）

丙氨酸转氨酶丙氨酸+-酮戊二酸

丙酮酸+谷氨酸乳酸脱氢酶丙酮酸+NADH+H+

乳酸+NAD+

（在340nm处有吸收峰）（在340nm处无吸收峰）84二、酶促反应速率受底物浓度的影响（一）酶促反应速率对底物浓度作图呈矩形双曲线在酶浓度和其他反应条件不变的情况下，反应速率V对底物浓度[S]作图呈矩形双曲线。

85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]VVmax86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]VVmax87当底物浓度高达一定程度酶被底物所饱和，反应速率不再增加，达最大速率；反应为零级反应。[S]VVmax目录88（二）反应速率与底物浓度的关系可用米-曼氏方程式表示

1．米-曼氏方程定量地描述底物浓度与反应速率的关系中间产物

酶促反应模式——中间产物学说E+S

k1k2k3ESE+P89※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)。[S]：底物浓度V：不同[S]时的反应速率Vmax：最大反应速率(maximumvelocity)

Ｋm：米氏常数(Michaelisconstant)

ＶVmax[S]

Km+[S]＝──90米-曼氏方程式推导基于两个假设：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，反应速率取决于慢反应。即

V＝k3[ES](1)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]。912．米-曼氏方程的推导过程引入了稳态概念

稳态：是指ES的生成速率与分解速率相等，即[ES]恒定。k1([Et]－[ES])[S]＝k2[ES]+k3[ES]k2+k3＝Km

（米氏常数）k1令：则(2)变为:([Et]－[ES])[S]＝Km[ES](2)＝([Et]－[ES])[S]k2+k3[ES]k1整理得：92将(3)代入(1)得k3[Et][S]Km+[S](4)V＝────当底物浓度很高，将酶的活性中心全部饱和时，即[Et]＝[ES]，反应达最大速率Vmax＝k3[ES]＝k3[Et](5)[ES]＝───[Et][S]Km+[S](3)整理得:将(5)代入(4)得米氏方程式：Vmax[S]Km+[S]V＝────93Km＝[S]∴Km值等于酶促反应速率为最大反应速率一半时的底物浓度，单位是mol/L。2＝Km+[S]VmaxVmax[S]VmaxV[S]KmVmax/2（三）动力学参数可用来比较酶促反应的动力学性质

1．Km值等于即刻反应速率达到Vmax一半时的底物浓度

942．Km是酶的特征性常数

在酶的结构、溶液pH、温度等条件不变的情况下，酶促反应底物的Km不因反应中酶浓度的改变而不同。

同一酶对其所催化的不同底物有不同的Km；不同酶对同一底物也有其各自的Km

。Km的范围多在10-6～10-2mol/L之间。

Km只与酶和底物的种类以及反应环境（pH、温度、离子强度）有关，而与酶浓度无关。956.0103己-N-乙酰氨基葡萄糖溶菌酶2.5102H2O2过氧化氢酶4.0103D-乳糖-半乳糖苷酶2.5103N-苯甲酰酪氨酰胺1.08101甘氨酰酪氨酰甘氨酸胰凝乳蛋白酶2.6102HCO3碳酸酐酶1.5103D-果糖5105D-葡萄糖4104ATP己糖激酶（脑）

Km（mol/L）

底物

酶

一些酶的底物的Km

963．Km在一定条件下可表示酶对底物的亲和力

k1Km=k2+k3当k3<<k2时，Km

k2/k1。即相当于ES分解为E+S的解离常数（dissociationconstant,Ks）。此时，Km代表酶对底物的亲和力。

Km越大，表示酶对底物的亲和力越小；Km越小，表示酶对底物的亲和力越大。

974．Vmax是酶被底物完全饱和时的反应速率

当所有的酶均与底物形成ES时（即[ES]=[Et]），反应速率达到最大。即Vmax=k3[Et]。

985．kcat代表酶的转换数

kcat=Vmax/[Et]

kcat表示酶被底物完全饱和时，单位时间内每个酶分子（或活性中心）催化底物转变成产物的分子数。

kcat也称为酶的转换数(turnovernumber)，单位是s1

。多数酶的转换数在1104s1之间

99酶底物转换数（s1）过氧化氢酶H2O240000000碳酸酐酶HCO3400000乙酰胆碱酯酶乙酰胆碱14000-内酰胺酶苄青霉素2000延胡索酸酶延胡索酸800RecA蛋白ATP0.4一些酶的转换数

1006．在低底物浓度时，kcat/Km代表酶的催化效率

[Et][S]KmV=kcat当[S]<<Km时

kcat/Km是此二级反应的速率常数，也称特异性常数，其单位是L/(mol·

S)

。反应速率的大小取决于E和S由于相互渗透而相互碰撞的速率。.这种被渗透控制的碰撞速率(diffusion-controlledrateofencounter，DCRE)的上限是108L/(mol·

S)

。kcat/Km越接近此数据，酶的催化效率越高。101

酶kcat/Km[L/(mol·

S)]

乙酰胆碱酯酶1.6108碳酸酐酶8.3107过氧化氢酶4107巴豆酸酶2.8108延胡索酸酶1.6108磷酸丙糖异构酶2.4108-内酰胺酶1108超氧化物歧化酶7109

一些kcat/Km值接近DCRE的酶

102（四）采用作图法可求得酶促反应的动力学参数

1．林-贝氏作图法是求得

Vmax和Km的最常用方法

林-贝氏方程式（Lineweaver-Burkequation）

将米氏方程式两边取倒数，并加以整理，则得出米氏方程式的双倒数形式：V1=KmVmax[S]1+Vmax1103直线在纵轴的截距等于1/Vmax，而在横轴上的截距为1/Km

1042．其他一些作图法也可较准确地求得Vmax和Km

海涅斯-沃尔弗作图法（Hanes-Wolffplot）

双倒数方程式两边同时乘以[S]

[S]V=KmVmax[S]+Vmax1105直线的斜率等于1/Vmax，横轴截距为-Km

106伊迪-霍夫斯蒂作图法（Eadie-Hofsteeplot）

米氏方程式两边均除以[S]

V=[S]VmaxKmV107直线的斜率为-Km，直线的纵轴截距为Vmax

108三、在一定条件下酶促反应速率与酶浓度呈正相关当[S]＞＞[E]，酶可被底物饱和的情况下，反应速率与酶浓度成正比关系式为：V=k3[E]109A：底物浓度曲线，其中，[E]1>[E]2>[E]3。从图中可知，[E]的变化不影响酶促反应的Km。

B：反应速率对酶浓度作图，V与[E]呈直线关系。

110四、酶促反应速率受反应系统温度的双重影响双重影响温度升高，酶促反应速率升高；由于酶的本质是蛋白质，温度升高，可引起酶的变性，从而反应速率降低。最适温度(optimumtemperature)酶促反应速率最快时的环境温度。111哺乳动物组织中酶的最适温度多在35～40℃之间

TaqDNA聚合酶最适温度为72℃

*低温的应用一般的酶在低温下活性降低，但酶本身不被破坏，其活性可随温度的回升而恢复

低温保存酶和菌种等生物制品

低温麻醉

112五、酶促反应速率受反应体系pH的影响最适pH(optimumpH)酶催化活性最大时的环境pH。体内酶的最适pH多在6.5～8之间。

胃蛋白酶的最适pH为1.8

精氨酸酶的最适pH为9.8

pH对几种酶活性的影响

113六、激活剂可加速酶促反应速率酶的激活剂（activator）

使酶从无活性变为有活性或使酶活性增加的物质

必需激活剂（essentialactivator）为酶促反应所必需，如缺乏则测不到酶的活性

Mg2+为己糖激酶的必需激活剂

非必需激活剂（non-essentialactivator）可以提高酶的催化活性，但不是必需的

Cl-对唾液淀粉酶的激活作用

114在酶促反应中，凡能与酶结合而使酶的催化活性下降或消失，但又不引起酶变性的物质称为酶的抑制剂（inhibitor，I）。七、抑制剂对酶活性可表现出可逆或不可逆性抑制作用抑制剂可与酶活性中心内或活性中心外的必需基团结合，从而抑制酶的活性。根据抑制剂与酶是否共价结合及抑制效果的不同，将抑制剂对酶的抑制作用分为可逆性抑制剂（reversibleinhibitor）和不可性逆抑制剂（irreversibleinhibitor）。115

区别于酶的变性

抑制剂对酶有一定选择性引起变性的因素对酶没有选择性116可逆性抑制剂

一类抑制剂与酶的调节部位结合，使酶发生变构，从而对酶发挥抑制作用（别构抑制作用）。

一类抑制剂通过与游离酶或/和酶-底物复合物可逆地结合而影响酶的催化活性。

k1k2k3+kiEII+S+ESESE+PESI+Iki'可逆性抑制作用的抑制剂可以与游离酶结合，形成二元复合物EI；也可以与ES结合，形成三元复合物ESI。

（一）可逆性抑制剂与酶非共价结合

1171．竞争性抑制剂与底物竞争酶的活性中心

定义：抑制剂与底物的结构相似或部分相似，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。

+++EESIESEIEP118有竞争性抑制剂存在的米氏方程式

V=Vmax[S]Km+[S](1+[I]ki)双倒数方程式是

VmaxKm[S]V1=1Vmax1+(1+[I]ki)反应模式+E+SESE+PIEIkik1k2k3SI119竞争性抑制作用V对[S]的双倒数作图

*特点抑制程度取决于抑制剂与酶的相对亲和力及底物浓度；I与S结构类似，或部分相似，竞争酶的活性中心；动力学特点：Vmax不变，表观Km增大。[I]1V1[S]0Km1Km1(1+)[I]kiVmax1--120*举例

丙二酸与琥珀酸竞争琥珀酸脱氢酶琥珀酸琥珀酸脱氢酶FADFADH2延胡索酸121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1222．非竞争性抑制剂不影响酶对底物的亲和力

+

S－S+

S－S+ESIEIEESEPk1k2k3+kiEII+ESESE+P+Iki+SESI*反应模式非竞争性抑制剂与酶活性中心外的某个部位结合，表现为非竞争性抑制作用（non-competitiveinhibition）。123非竞争性抑制的米氏方程式的双倒数形式

VmaxKm[S]V1=1Vmax1+(1+[I]ki)(1+[I]ki)*特点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；抑制程度取决于抑制剂的浓度；动力学特点：Vmax降低，表观Km不变。[I]1V1[S]Km1(1+)[I]kiVmax1Vmax0非竞争性抑制作用V对[S]的双倒数作图

1243．反竞争性抑制剂只与酶-底物复合物结合

++ESESESIEPk1k2k3+ESESE+P+IkiESI*反应模式125反竞争性抑制作用的米氏方程式的双倒数形式

VmaxKm[S]V1=1Vmax1+(1+[I]ki)[I]1V1[S]Km1(1+)[I]kiVmax1Vmax0(1+)[I]kiKm反竞争性抑制作用V对[S]的双倒数作图

*特点：a)抑制剂只与酶-底物复合物结合；抑制程度取决于抑制剂的浓度及底物的浓度；动力学特点：Vmax降低，表观Km降低。126各种可逆性抑制作用的比较127（二）不可逆性抑制剂与酶共价结合不可逆性抑制作用的抑制剂

基团特异性抑制剂（group-specificinhibitor）底物类似物（substrateanalog）自杀性抑制剂（suicideinhibitor）

1281．基团特异性抑制剂与酶分子中特异的基团共价结合

一些酶活性中心的催化基团是丝氨酸残基上的羟基，这些酶称为羟基酶。

如胆碱酯酶和丝氨酸蛋白酶

有机磷化合物羟基酶失活的酶酸CH3CHN+HONROPR'OOOE+NROPR'OOOCHCH3N++EOH

解磷定失活的酶有机磷-解磷定复合物活化的酶

129半胱氨酸残基上的巯基是许多酶的必需基团。低浓度的重金属离子(Hg2+、Ag2+、Pb2+等)及As3+等可与巯基酶分子中的巯基结合，使酶失活。

路易士气巯基酶失活的酶酸失活的酶BAL巯基酶BAL与砷剂结合物1302．底物类似物可共价地修饰酶的活性中心

与基团特异性抑制剂不同，底物类似物与底物的结构相似，可特异地与酶的活性中心共价结合，不可逆地抑制酶的活性。此类抑制剂可作为亲和标记物，用来定性酶活性中心的功能基团。

TPCK对胰凝乳蛋白酶活性中心组氨酸咪唑环的亲和标记

131

酶的自杀性抑制剂可以作为酶的底物与酶活性中心相结合，生成酶-底物复合物，并接受酶的催化作用。然而，经催化后的中间产物不游离出产物，而是转化为酶的抑制剂，进一步与酶活性中心共价结合，对酶产生抑制作用。

E+SESE·IE-I

3．自杀性抑制剂是经过修饰的酶的底物132+

酶-底物复合物无活性酶中被修饰的FAD

N，N-二甲基丙炔酰胺自杀性抑制剂N,N-二甲基丙炔酰胺在被单胺氧化酶氧化后，由于填加1个质子，使之与酶的辅基FAD结合生成稳定的烷化物，从而酶被抑制。单胺氧化酶通过其辅基FAD氧化N,N-二甲基丙炔酰胺(N,N-dimethylpropargylamine)：

133酶促反应动力学一、酶促反应初速率用于酶促反应动力学研究二、研究影响酶促反应速率的因素：

底物浓度、酶浓度、温度、PH、

激活剂及抑制剂134第四节酶活性的调节RegulationofEnzymeActivities135酶活性的调节一、别构效应剂的调节二、共价修饰三、酶原激活136酶的调节1.酶活性调节：

抑制抑制剂激活激活剂双重调节别构调节共价修饰多形性调节酶原的激活同工酶2.酶含量调节：调节合成：诱导、阻遏调节降解137一、调节酶的催化活性随着对环境信号的反应而变化调节酶（regulatoryenzyme）

对环境因素的作用表现出催化活性增高或降低、或酶量的增多或减少，进而能影响和调整反应途径反应速率的酶。

机体通过改变调节酶的活性或诱导、阻遏酶的生物合成，可实现细胞代谢水平的调节；物质代谢的整体调节和激素水平的调节最终也都是通过影响酶促反应速率实现的。

138二、别构酶通过构象的改变影响酶促反应速率（一）别构效应剂与别构酶结合引发酶的构象改变别构调节(allostericregulation)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。139别构酶（allostericenzyme）：能发生别构效应的酶别构效应剂（allostericeffector）

：能引起酶发生构象改变的化合物调节部位（regulatorysite）：别构效应剂与酶结合的部位别构酶也有两种构象形式，紧缩态(tensestate,T

state)和松驰态(relaxedstate,Rstate)。T态和R态对底物的亲和力或催化活性不同，别构效应剂就是通过引起酶R态与T态的互变，改变酶的催化速率。

140（二）别构效应剂可引起别构酶分子中各亚基间的协同作用

亚基的构象改变可以相互影响，发生协同效应。（cooperativity）

正协同效应（positivecooperativity）

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（negativecooperativity）

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。141同种协同效应（homotropiccooperativity）

别构效应剂引起的构象改变增加或降低后续亚基对同种别构效应剂的亲和力。

异种协同效应（heterotropiccooperativity）

别构效应剂引起的构象改变增加或降低后续亚基对他种别构效应剂的亲和力。

142别构效应剂引起的构象改变增加酶对底物的亲和力，这种现象（属于异种正协同效应）称为别构激活作用（allostericactivation）。此别构效应剂称为别构激活剂（allostericactivator）

引起酶对底物亲和力降低的现象（属于异种负协同效应）称为别构抑制作用（allostericinhibition）。此别构效应剂称为别构抑制剂（allostericinhibitor）143（三）别构酶的动力学特性不遵守米-曼氏动力学

正协同效应的底物浓度-反应速率曲线为S形曲线

负协同效应的底物-速率曲线外形类似矩形双曲线，但不是矩形双曲线

144三、一些调节酶可在催化方向相反的两种酶的作用下发生共价修饰（一）磷酸化与去磷酸化是最多见的共价修饰方式

共价修饰(covalentmodification)或化学修饰(chemicalmodification)

酶分子中的某些基团可在其他酶的催化下，共价结合某些化学基团；同时又可在另一种酶的催化下，将此结合上的化学基团去掉，从而影响酶的活性。

145酶的共价修饰种类：

1.磷酸化（phosphorylation）和去磷酸化（dephosphorylation）

2.甲基化（methylation）和去甲基化（demethylation）

3.腺苷化（adenylation）和去腺苷化（deadenylation）

4.尿苷化(uridylation)

和去尿苷化（deuridylation）

磷酸化和去磷酸化修饰是最常见的共价修饰

146

酶的磷酸化与脱磷酸化-OHThrSerTyr酶蛋白H2OPi磷蛋白磷酸酶ATPADP蛋白激酶ThrSerTyr-O-PO32-酶蛋白147（二）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。

148四、一些酶只有通过对其前体剪切后才有活性酶原(zymogen)有些酶在细胞内合成或初分泌时只是酶的无活性前体，此前体物质称为酶原。酶原的激活在一定条件下，酶原向有活性酶转化的过程。149

酶原激活的原理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150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151消化蛋白酶原的激活

酶原激活因子激活途径胃蛋白酶原H+或胃蛋白酶胃蛋白酶+六肽胰蛋白酶原肠激酶、胰蛋白酶胰蛋白酶+六肽胰凝乳蛋白酶原胰蛋白酶胰凝乳蛋白酶+2个二肽弹性蛋白酶原胰蛋白酶弹性蛋白酶+几个肽段羧基肽酶原胰蛋白酶羧基肽酶+几个肽段152胰腺1

245SSSS胰蛋白酶11516

245SSSS11316

245SSSSSer14-Arg15，Thr147-Asn148酶原-胰凝乳蛋白酶-胰凝乳蛋白酶-胰凝乳蛋白酶-胰凝乳蛋白酶194Ile16转180°Asp194Met192内表，Gly193伸长Ser195，His57移位Asp192146149-胰凝乳蛋白酶胰蛋白酶153

酶原激活的生理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。154酶活性的调节一、别构效应剂的调节二、共价修饰三、酶原激活155第五节酶与医学EnzymesandMedicalSciences156酶与医学一、酶与疾病的发生、诊断及治疗二、酶用于生物化学分析三、酶工程157一、酶与疾病的发生、诊断及治疗密切相关（一）许多疾病与酶的质和量的异常相关1．酶的先天性缺陷是先天性疾病的重要病因之一

酪氨酸酶缺乏引起白化病；苯丙氨酸羟化酶缺乏引起苯丙酮酸尿症。

2．酶原异常激活和酶活性异常改变可引起疾病胰腺炎因胰蛋白酶在胰腺中被激活。

3．一些疾病可以引起酶活性的改变

严重肝病时可因肝合成的凝血因子减少而影响血液凝固。

158（二）体液中酶的活性可作为疾病的诊断指标

2.恶性肿瘤可因肿瘤组织的增殖加快，其标志酶释放入血增多，有助于对该组织肿瘤的诊断。

前列腺癌病人血清酸性磷酸酶含量增高。

组织器官损伤可使其组织特异性的酶释放入血，有助于对此组织器官疾病的诊断。

急性肝炎时，血清中丙氨酸转氨酶活性升高。

3.有些酶的清除和排泄障碍也可造成血清含量升高。

肝硬化时血清碱性磷酸酶活性升高。

4.酶的诱导合成增多也可以从血清中检测出来，用于协助诊断和预后判断。

胆管阻塞时胆汁返流可刺激肝合成碱性磷酸酶增多。

159（三）酶作为药物可用于疾病的治疗

1.有些酶作为助消化的药物

消化腺分泌功能不良所致的消化不良可服用胃蛋白酶、胰蛋白酶、胰脂肪酶、胰淀粉酶等予以纠正。

3.有些酶具有溶解血栓的疗效链激酶、尿激酶及纤溶酶等溶解血栓，用于治疗心、脑血管栓塞等。

胰蛋白酶、溶菌酶、木瓜蛋白酶、菠萝蛋白酶等可加强伤口的净化、抗炎和防止浆膜粘连等。在某些外敷药中加入透明质酸酶可以增强药物的扩散作用。2.有些酶用于清洁伤口和抗炎160（四）有些药物通过抑制或激活体内某种酶的活性起治疗作用一些药物通过抑制某些酶的活性，纠正体内代谢紊乱。如抗抑郁药通过抑制单胺氧化酶而减少儿茶酚胺的灭活，治疗抑郁症。洛伐他汀通过竞争性抑制HMG-CoA还原酶的活性，抑制胆固醇的生物合成，降低血胆固醇。给新生儿服用苯巴比妥可诱导肝细胞UDP-葡萄糖醛酸基转移酶的生物合成，减轻新生儿黄疸，防止出现胆红素脑病。161二、酶作为试剂可用于生物化学分析（一）有些酶可作为酶偶联测定法中的指示酶或辅助酶

当有些酶促反应的底物或产物不能被直接测定时，可偶联另一种或两种酶，使初始反应产物定量地转变为可测量的某种产物，从而测定初始反应的底物、产物或初始酶活性。这种方法称为酶偶联测定法。若偶联一种酶，这个酶即为指示酶（indicatorenzyme）；若偶联两种酶，则前一种酶为辅助酶（auxiliaryenzyme），后一种酶为指示酶。162葡糖氧化酶法测定血糖时，过氧化物酶为指示酶。163（二）有些酶可作为酶标记测定法中的标记酶酶联免疫吸附测定（enzyme-linkedimmunosorbentassays，ELISA）法就是利用抗原-抗体特异性结合的特点，将标记酶与抗体偶联，对抗原或抗体做出检测的一种方法。常用的标记酶：辣根过氧化物酶碱性磷酸酶葡萄糖氧化酶β-Ｄ-半乳糖苷酶164（三）多种酶成为基因工程常用的工具酶多种酶已常规用于基因工程操作过程中。例如，Ⅱ型限制性内切核酸酶、DNA连接酶、逆转录酶、DNA聚合酶等。165三、酶工程是对酶进行改造的新型应用技术酶工程（enzymeengineering）是利用化学的和基因工程方法对酶的结构、理化性质进行改造，或研发新的酶分子，使之具有更高的催化效率、高度稳定性，更容易提取与纯化，便于工业、农业和医药卫生等领域应用的一门技术。

酶工程方法

化学工程

通过基因重组技术对酶进行修饰、改造或再设计

166（一）有些酶可通过化学工程手段进行改造

1．固定化酶是固相酶

固定化酶（immobilizedenzyme）是将水溶性酶用物理或化学方法处理，将其固定于有机或无机物的介质上，或包埋于某种膜中，使之成为不溶于水的、稳定的、可以反复使用的固态酶。

固定化酶可以装柱，这样，固定化酶不但具有酶的高催化效率和高特异性，而且还具有类似离子交换层析和亲和层析的优点，反应自动化、连续化、管道化。

1672．抗体酶是具有酶活性的抗体

抗体酶（abzyme）是人工制造的具有催化活性的单克隆抗体。

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）。

1683．对酶活性中心必需基团的化学修饰可改变酶的催化性质

通过对酶活性中心的某一必需基团的化学修饰，改变酶的催化性质。这种酶即保持酶蛋白的理化性质和稳定性，又可使其具有人们预想的催化目的。

1694．模拟酶是人工合成的具有催化作用的非蛋白质有机化合物

利用有机合成的方法合成的具有底物结合部位和催化部位的非蛋白质有机化合物称为模拟酶（mimicenzyme）。

模拟酶具有天然酶的高效、特异催化作用。由于模拟酶是小分子的稳定的化合物，应用方便。同时，模拟酶还克服了天然酶提取纯化的复杂性、耗材多、产量低、酶的不稳定性、生物大分子在应用上的抗原性等许多不便。

170（二）基因工程是对酶一级结构的修饰酶的基因工程是利用重组DNA技术对酶一级结构的修饰，以发现催化活性更高、更稳定的可以大量生产的酶。

酶的基因工程方法

理论性再设计（rationalredesign）

直接演化（directedevolution）

在准确了解和掌握酶的结构、功能和催化机制的基础上，采用定点突变改变酶蛋白的氨基酸序列。

171酶与医学一、酶与疾病的发生、诊断及治疗二、酶用于生物化学分析三、酶工程172第六节催化性核酸CatalyticNucleicAcids173催化性核酸一、核酶是具有催化活性的RNA二、脱氧核酶是人工合成的具有催化活性的DNA三、核酶和脱氧核酶的应用174一、核酶是具有催化活性的RNA具有催化活性的RNA称为核酶（ribozyme）。

根据核酶的分子大小，可将核酶分为小分子核酶和大分子核酶

。1981年，托马斯.塞克发现

RNA有自身催化作用。175（一）小分子核酶主要有锤头核酶、发夹核酶1.锤头核酶（hammerheadribozyme）

A：顺式催化锤头核酶的二级结构B：反式催化核酶的二级结构C：反式催化核酶的三级结构

A发现于植物类病毒、拟病毒

176锤头核酶的组成部分：由高度保守的核苷酸组成的催化核心（catalyticcore）

三个双螺旋茎（I、II和III）对剪切点的识别序列UH（H为除G以外的核苷酸）

反式催化的锤头核酶的双螺旋茎I和III是与底物特异结合而形成的互补链。

177锤头核酶催化转酯化反应的机制剪切点核苷酸糖基2-OH对邻近的磷酸二酯键进行亲核攻击，产生二个产物，其一含有2,3-环磷酸。178核酶的催化反应也具有米-曼氏动力学行为

在底物RNA的含量超过核酶含量时，如果核酶每个茎与底物RNA分子形成6个碱基对，其kcat=12min1，Km=0.020.2mmol/L。

179核酶对RNA的剪切作用

核酶通过与底物RNA的碱基互补形成酶-底物复合物，进而转化成酶-底物过渡态复合物，最后断裂成二个产物。

1802.发夹核酶（hairpinribozyme）

来自烟草斑纹病毒卫星RNA、I型菊苣黄色花斑病毒发夹核酶催化连接反应活性是剪切反应活性的10倍；相反，锤头核酶催化剪切反应的活性是其连接反应活性的100倍。

发夹核酶底物（-5~+9与核酶结合）（1~50）1813.其他小分子核酶肝炎病毒核酶(hepatitisdeltavirusribozyme)瓦库德卫星核酶(VarkudSatelliteribozyme,VSribozyme)

182（二）大分子核酶主要有组I内含子、组II内含子和RNA酶P核酶

1.组I和组II内含子剪接hnRNA

组I内含子（groupIintron）和组II内含子（groupIIintron）发现于细菌和高等植物、真菌和藻类的细胞器中。

这些内含子在hnRNA成熟过程中，进行分子内部的自我剪切去除，并将剩余的外显子连接在一起，形成成熟的mRNA。

1832.核酸酶P核酶是核酸酶P的RNA亚基

核酸酶P是内切核酸酶，催化生成5’成熟的tRNA。

细菌核酸酶P的RNA亚基（称核酸酶P核酶，RNasePribozyme）具有催化活性，而碱性的蛋白质部分的作用是稳定阴离子的核酸酶P核酶的构象、帮助核酶与底物的结合。

184核酶已鉴定的数量生物来源催化反应的类型组I内含子>1000真核生物（细胞核、线粒体、叶绿体）、细菌、噬菌体自身剪接的转酯化作用（3-OH）组II内含子>700真核生物（细胞器）、细菌自身剪接的转酯化作用（3-OH）类组I内含子6耐格虫属水解（3-OH）核酸酶P核酶>300真核生物（核、细胞器）、原核生物水解（3-OH）锤头核酶11植物类病毒和卫星RNA；蝾螈自身剪切的转酯化作用（2,3-环磷酸）发夹核酶4植物类病毒和卫星RNA自身剪切的转酯化作用（2,3-环磷酸）肝炎病毒核酶2人肝炎病毒自身剪切的转酯化作用（2