第5章 酶与维生素

第五章酶与维生素Enzyme第一节概述一、酶的概念及化学本质（一）酶的定义

酶是由活细胞产生的具有催化功能的蛋白质（核酸），亦称生物催化剂。（二）酶的化学本质—蛋白质（核酸）

酶的化学本质除有催化活性的RNA之外几乎都是蛋白质。

绝大多数酶都是蛋白质。

1983年发现某些RNA分子具有催化活性，对有催化活性的RNA称为核酶酶催化的生物化学反应，称为酶促反应在酶的催化下发生化学变化的物质，称为底物①经酸碱水解终产物是AA②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化学本质是蛋白质酶的化学本质（一）与一般催化剂的相同点1.反应前后质与量不变，且用量少。2.缩短到达平衡的时间，不改变平衡点。3.只能催化本来进行的反应,本身不消耗；

4.作用机理都是降低反应所需活化能。二、酶的作用特点1.高效性：

比一般催化剂高106—1013倍

例如：过氧化氢分解

2H2O2→2H2O+O21mol/L过氧化氢酶1秒钟可分解105mol/L底物1mol/L铁离子1秒钟可分解10-5mol/L底物

（二）与一般催化剂的不同点2.高度专一性(特异性)：酶对底物和催化的反应有严格的选择性。一种酶仅能作用于一种底物或结构上相似的一类物质，促进发生一定的化学反应。专一性结构专一立体（异构）专一绝对专一相对专一键专一基团专一旋光异构顺反异构1）专一性的类型绝对专一（1）键专一：只要求合适的化学键，对键两端的基团并无严格要求。（2）基团专一：不但要求一定的化学键，还要求键一端的基团是一定的。a-葡萄糖苷酶a-是糖苷键糖苷键的一端是葡萄糖底物：蔗糖、麦芽糖相对专一消化道内几种蛋白酶的专一性（芳香）（碱性）（丙）胰凝乳蛋白酶胃蛋白酶弹性蛋白酶羧肽酶胰蛋白酶氨肽酶羧肽酶（1）旋光异构专一性：（2）顺反异构专一性：立体（异构）专一4.高度不稳定性：

引起蛋白质变性的因素都能使酶失活.酶的作用需要温和的条件。如抑制剂调节、共价修饰调节、反馈调节、酶原激活及激素控制等。3.酶催化活性的调节、控制性（一）酶的分类国际E学委员会制定的“国际系统分类法”将酶促反应分为六大类:1.氧化还原酶类:催化氧化还原反应的酶。三、酶的分类和命名2.转移酶类：AR+BA+BR

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。

根据R分类：转移碳基、酮基或醛基、酰基、糖基、烃基、含氮基（如氨基）、含磷基（如磷酸基）含硫基的酶。例如，谷丙转氨酶催化的氨基转移反应：3.水解酶类：AB+H2OAH+BOH

催化催化底物的加水分解反应。如淀粉酶、蛋白酶、核酸酶及脂酶等。例如，脂肪酶催化的脂的水解反应：ABA+B催化从底物上移去某些基团而形成双键的非水解性反应及其逆反应的酶。主要包括醛缩酶、水化酶及脱氨酶等。例如，延胡索酸水合酶催化的反应。

4.裂合酶类：

催化同分异构体的相互转变，即底物分子内基团或原子的重排过程的酶。

例如：6-磷酸葡萄糖异构6-磷酸葡萄糖6-磷酸果糖5.异构酶类：AB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。如：Gln合成酶,丙酮酸羧化酶。A+B+ATPAB+ADP+Pi6.合成酶类：丙酮酸+CO2

草酰乙酸酶的系统编号：4位数字EC：国际酶学委员会标志第一位：代表六大类反应类型第二位：亚类（作用的基团或键的特点）第三位：亚亚类（精确表示底物/产物的性质）第四位：在亚亚类中的序号乳酸脱氢酶EC1.1.1.27第1大类，氧化还原酶第1亚类，氧化基团CHOH第1亚亚类，H受体为NAD+该酶在亚亚类中的编号（二）酶的命名

1.习惯命名法底物名称脲酶、淀粉酶、蛋白酶反应性质脱氢酶、加氧酶、转氨酶两者结合琥珀酸脱氢酶、谷丙转氨酶酶的来源胃蛋白酶、木瓜蛋白酶2.国际系统命名法1)应标明酶的所有底物及催化的性质，并用

:

符号把底物分开。例如：乙醇：NAD+脱氢酶.2)不管催化正反应还是逆反应，一般都用同一名称。3)如果所催化的反应包含二种变化，则尽可能用同一种变化来表示,另一个功能附后。底物1：底物2反应类型如：琥珀酸：FAD氧化还原酶（一）酶活力与酶反应速度

1.酶活力：也称酶活性，指酶催化一定化学反应的能力。

测定酶的活力就是测定酶的反应速率。2.酶反应速度：用单位时间内、单位体积中底物的减少量或产物的增加量来表示。单位：浓度/单位时间四、酶活力测定3、酶的活力单位

(1).酶的活力单位：

1961年，提出用“国际单位”（IU）表示酶活力，即：1个酶活力单位：是指在最适条件下，1分钟内催化减少1微摩尔底物所需的酶量，或生成1微摩尔产物所需的酶量。(25

C,最适底物浓度和最适pH）1IU=

mol/min1972年，提出新的酶活力国际单位：

Kat单位：最适条件下，每秒钟能催化1mol底物转化为产物所需的酶量，定为1Kat=1mol/s

所以：1Kat=60×107IU

习惯用法：每小时催化1克底物所需的酶量。

代表酶的纯度，比活力用每mg蛋白质所含的酶活力单位数表示。对同一酶来说，比活力愈大，表示酶的纯度愈高。用IU/mg蛋白、Kat/mg蛋白表示。

比活力大小可用来比较每单位质量蛋白质的催化能力。4.酶的比活力：1.单纯蛋白酶类：

只是由氨基酸组成，此外不含其他成分，其活性仅仅决定于它的蛋白质结构。2.结合蛋白酶类：

全酶=酶蛋白+辅助因子（有活性）（无活性）（无活性）酶蛋白决定酶的专一性、高效性。辅助因子：传递电子、原子、某些化学基团。一、化学组成：第二节酶的化学结构2.酶的辅助因子（金属离子、辅酶、辅基）辅酶、辅基往往是由维生素参与形成的小分子有机物。根据它们与蛋白质结合的松紧程度不同分：（1）辅酶：指与酶蛋白结合比较松弛的小分子有机物质，通过透析方法可以除去。如：辅酶Ⅰ和辅酶Ⅱ等。（2）辅基：是以共价键和酶蛋白结合，结合的较紧密，不能通过透析法除去，需要经过一定的化学处理才能与酶蛋白分开。如：细胞色素氧化酶中的铁卟啉等

金属离子：

它们是酶和底物联系的“桥梁”；稳定酶蛋白的构象；酶的“活性中心”的部分。

维生素（Vitamin）是动物和人类生理活动所必需的，从食物中获得的一类有机小分子。它们并不是机体的能量来源，也不是结构成分，大多数以辅酶、辅基的形式参与调节代谢活动。脂溶性维生素：A视黄醇（维生素A原——胡萝卜素）D钙化醇E生育酚K凝血维生素水溶性维生素：B族维生素和维生素C

（以下主要介绍B族维生素与辅酶、辅基的关系）第三节维生素与辅酶维生素与辅酶和辅基的关系表7‑2B族维生素及其辅酶形式B族维生素辅酶形式酶促反应中的主要作用硫胺素(B1)硫胺素焦磷酸酯(TPP)α-酮酸氧化脱羧酮基转移作用核黄素(B2)黄素单核苷酸(FMN)黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD)氢原子转移氢原子转移尼克酰胺(PP)（VB5）尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADP+)氢原子转移氢原子转移吡哆醇(醛、胺)(B6)磷酸吡哆醛氨基转移泛酸（VB3）辅酶A(CoA)酰基转移叶酸（VB7）四氢叶酸"一碳基团"转移生物素(H)生物素羧化作用钴胺素(B12)辅酶B12甲基钴胺素5′-脱氧腺苷钴胺素甲基转移一、维生素B1（抗脚气病维生素或硫胺素

）

1、化学本质

化学本质：嘧啶环＋噻唑环

活性形式：焦磷酸硫胺素（TPP）

2、主要生理功能TPP是α酮酸氧化脱羧酶系的辅酶，参与糖代谢。TPP抑制胆碱酯酶活性。3、缺乏症脚气病和末梢神经炎；食欲不振、消化不良。硫胺素的结构水溶性维生素来源：维生素B1主要存在于种子外皮和胚芽中，米糠、麦麸、豆类中含量最为丰富。性质：酸性液中稳定，中、碱性液中易被氧化；脱氢硫胺素蓝色荧光（定量测定）需要量：正常成人每日需要1.0～1.5mg。缺乏症：脚气病、末梢神经炎水溶性维生素二、维生素B2（核黄素）

1、化学本质

化学本质：核醇＋6，7-二甲基异咯嗪

活性形式：黄素单核苷酸（FMN）和黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD）2、主要生理功能FMN和FAD是许多氧化还原酶的辅酶，是氢的传递体

3、缺乏症口角炎、唇炎、舌炎、阴囊皮炎、眼睑炎、角膜血管增生等水溶性维生素维生素B2的结构FMNAMPFAD

核黄素ribiflavinFMN+2HFMNH2FAD+2HFADH2维生素B2和黄素单核苷酸（FMN）.黄素腺嘌呤二核苷（FAD）+2H-2HNHHROO来源：维生素B2分布很广，在酵母、肝、肾、蛋、奶及大豆中含量丰富，易于吸收。性质：酸性液中稳定，在碱性液中易被热和光破坏；水溶液呈黄绿色荧光（定量测定）

需要量：正常成人每日需要1.2～1.5mg。缺乏症：维生素B2缺乏时可引起口角炎、唇炎、舌炎、阴囊皮炎、眼睑炎、角膜血管增生等

水溶性维生素三、维生素pp（抗癞皮病维生素）1、化学本质

化学本质：吡啶衍生物

活性形式：尼克酰胺二核苷酸（NAD+）和尼克酰胺二核苷酸磷酸（NADP+）

2、主要生理功能NAD+和NADP+是多种不需氧脱氢酶的辅酶

，是氢的传递体

3、缺乏症：癞皮病尼克酸可抑制脂肪动员，降低VLDL合成。主要类型：尼克酸及尼克酰胺肝内可将少量色氨酸转变为维生素ppRAMPNAD+:

R=HNADP+:R=PO2H2尼克酰胺核苷酸维生素pp和尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸（磷酸）NAD(P)+

NAD(P)H+H+NAD(P)++2H2e+H+2e+H+nicotinamide在脱氢酶的活性中心辅助H传递NAD(P)H脱氢酶活性中心底物NAD(P)+NAD(P)H将H传递出去来源:以酵母、花生、谷类、豆类、肉类和动物肝中最丰富；肝中少量色氨酸能转变为维生素pp。玉米中色氨酸和烟酰胺含量低。性质：稳定。在260nm有吸收；与溴化氢生成黄绿色化合物（定量测定）

需要量：15～20mg缺乏症：称为糙皮病，主要表现为皮炎、腹泻及痴呆等，抗结核药物异烟肼的结构与其相似。过量症：血管扩张、痤疮、胃肠不适水溶性维生素四、维生素B6（抗皮炎维生素）

1、化学本质

化学本质：吡啶衍生物

活性形式：磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺2、主要生理功能磷酸吡哆醛也是δ氨基γ酮戊酸（ALA）合成酶的辅酶，参与血红素的合成磷酸吡哆醛是糖原磷酸化酶的重要组分主要类型：吡哆醇、吡哆醛和吡哆胺

磷酸吡哆醛是转氨酶和脱羧酶的辅酶，参与传递氨基和脱羧基吡哆醇吡哆胺磷酸吡哆醛吡哆醛水溶性维生素维生素B6的结构来源:自然界的维生素B6存在于种子、谷类、肝、肉类及绿叶蔬菜中。肠道细菌可合成。性质：对酸稳定，在碱性溶液中易被破坏，对光敏感；与三氯化铁呈红色。需要量：2mg

缺乏症：维生素B6缺乏时可出现低血色素小细胞性贫血和血清铁增高。

水溶性维生素五、泛酸（遍多酸）

1、化学本质

化学本质：β丙氨酸＋二羟二甲基丁酸

活性形式：酰基载体蛋白（ACP）和辅酶A

2、主要生理功能ACP和辅酶A是酰基转移酶的辅酶，参与酰基运转3、缺乏症“脚灼热综合症”水溶性维生素泛酸的结构泛酸在食物中普遍存在，尤其动物组织、谷物及豆类等食物含量丰富，内细菌可合成。性质：淡黄色油状物；在酸性溶液中易分解缺乏症：在二战时的远东战俘中曾有“脚灼热综合症”，为泛酸缺乏所致。水溶性维生素（4）生化功能：

辅酶A是酰基转移酶的辅酶，在代谢过程中作为酰基载体起传递酰基的作用，可充当多种酶的辅酶参加酰化反应及氧化脱羧等反应。

4‘-磷酸泛酰巯基乙胺可作为酰基载体蛋白（ACP）的辅基，参与脂肪酸合成代谢。

辅酶A参与体内一些重要物质如乙酰胆碱、胆固醇、卟啉等的合成，并能调节血浆脂蛋白和胆固醇的含量。（5）缺乏症：人类未发现缺乏症动物：生长减慢或体重减轻；皮肤、粘膜及羽毛损伤；神经系统紊乱；胃肠道功能失调；免疫功能受损等。猪:

皮肤皮屑增多，毛细，眼周围有棕色的分泌物，胃肠道疾病，生长缓慢.典型症状---鹅步症。鹅步症返回雏鸡:眼分泌物增加与眼睑粘合，喙角及趾部形成痂皮，生长受阻,羽毛粗糙。羽毛粗糙口角、眼睑炎症脚趾炎症六、生物素

1、化学本质

化学本质：噻吩与尿素相结合的骈环＋戊酸

活性形式：生物素

2、主要生理功能生物素是体内多种羧化酶的辅酶，参与羧化反应3、缺乏症一般不缺乏

主要类型：α生物素（蛋黄）和β生物素（肝）

水溶性维生素生物素的结构羧基生物素-酶生物素-酶来源：α生物素主要存在于蛋黄中；β生物素主要存在于肝中。肠道细菌合成。性质：无色针状晶体，对热、酸碱稳定，易被氧化剂破坏。缺乏症：生物素来源广泛，人体肠道细菌也能合成，很少出现缺乏症。生物素缺乏时可出现疲乏、食欲不振、恶心呕吐、皮炎及脱屑性红皮病。水溶性维生素-VB7（4）功能：以辅酶形式参与碳水化合物、脂肪和蛋白质的代谢。例如丙酮酸的羧化、氨基酸的脱氨基、嘌呤和必需脂肪酸的合成等。（5）缺乏症：人一般不会缺乏。猪:后腿痉挛、足裂缝;皮炎(皮肤干燥、粗糙,并有棕色渗出物)。猪蹄裂

猪皮炎症---注意从肩部沿背及两侧蔓延的干燥鳞片状剥落的皮肤和形成的皮痂返回七、叶酸（蝶酰谷氨酸-造血维生素）

1、化学本质

化学本质：蝶呤啶＋对氨基苯甲酸＋L-谷氨酸

活性形式：四氢叶酸2、主要生理功能四氢叶酸是一碳单位转移酶的辅酶，作为一碳单位的载体

3、缺乏症巨幼红细胞性贫血水溶性维生素VB11叶酸的结构来源：叶酸广泛存在于肉类、鲜果及蔬菜中，人类肠道细菌也能合成叶酸性质：淡黄色晶体，在水溶液中易被光破坏需要量：200～400µg缺乏症：叶酸缺乏时，DNA合成受到抑制，可造成巨幼红细胞性贫血。

水溶性维生素八、维生素B12（抗恶性贫血维生素或钴胺素）

1、化学本质

化学本质：咕啉衍生物

活性形式：甲基钴胺素，5′-脱氧腺苷钴胺素2、主要生理功能甲钴胺素是甲基转移酶的辅酶，参与同型半胱氨酸的甲基化反应3、缺乏症巨幼红细胞贫血（恶性贫血），同型半胱氨酸尿症是目前所知唯一含有金属元素的维生素

5′脱氧腺苷钴胺素是L-甲基丙二酸辅酶A变位酶的辅酶，参与丙二酰辅酶A转变为琥珀酰辅酶A的反应水溶性维生素维生素B12的结构来源：维生素B12广泛存在于动物性食品中，常结合于蛋白质上。人肠道细菌合成。性质：红色晶体，在中性溶剂中耐热；被日光和氧化剂破坏；在强酸强碱下易分解。需要量：2～3µg缺乏症：维生素B12缺乏很少见，偶见于年长者由于内因子产生不足或严重吸收障碍疾病和长期素食者。

水溶性维生素九、硫辛酸1、化学本质

化学本质：6,8-二硫辛酸

活性形式：硫辛酸、二氢硫辛酸2、主要生理功能硫辛酸是α-酮酸氧化脱羧酶系的辅酶

保护巯基酶免受重金属离子的毒害硫辛酸具有抗脂肪肝、降低血胆固醇的作用

水溶性维生素硫辛酸二氢硫辛酸坏血/病——毛细管脆弱、易碎表现为牙龈发炎出血，皮肤出现小血斑、VC防治坏血病——抗坏血酸化学结构——酸性多羟基化合物（十）VC（抗坏血酸）D-葡萄糖醛酸L-葡萄糖酸L-古洛内酯L-古洛内酯氧化酶3-氧-L-古洛内酯L-抗坏血酸1，4内脂14还原人、猴、豚鼠体内缺乏只能通过食物获取？反应

羟化作用：促进胶原蛋白的合成；参与体内类固醇激素、儿茶酚、五羟色胺等合成过程中芳香环的羟化作用。

氧化还原作用：维生素C可脱H成为脱氢抗坏血酸，并参加多种生物氧化反应。

抗体的合成：需要维生素C的参与。

解毒作用：重金属导致巯基酶失去活性产生中毒，维生素C使氧化型谷胱甘肽转化为还原型而解毒。

促进造血作用。功能（4）缺乏症：缺乏时造成坏血病。第四节酶的分子结构与功能

一、酶的一级结构与活性中心结合部位

活性中心

必需基团催化部位酶的结构活性中心以外的必需基团

其它部分

调控部位酶分子中存在着一些可以与其他分子发生某种程度的结合的部位，从而引起酶分子空间构象的变化，对酶起激活或抑制作用酶的活性中心示意图概念：酶的活性中心是指直接与底物结合并起催化反应的空间区域，通常是相隔很远的氨基酸残基形成的三维实体。

活性中心结合部位催化部位调控基团中心外必需基团中心内必需基团1、结合部位酶分子中与底物结合，使底物与酶的一定构象形成复合物的基团。酶的结合基团决定酶反应的专一性。2、催化部位

酶分子中催化底物发生化学反应并将其转变为产物的基团。催化基团决定酶所催化反应的性质，同时也是决定反应的高效性。3、调控基团酶分子中一些可与其他分子发生某种程度的结合并引起酶分子空间构象的变化，对酶起激活或抑制作用的基团。一些酶活性中心的基团二、酶原与酶原的激活（一）概念：酶原——酶在生物体内首先合成出来的无活性前体。酶原的激活——酶原必须在一定的条件下去掉一个或几个特殊的肽键，从而使酶的构象发生一定的变化，才有活性，这一过程称为酶原激活。 （二）激活的本质或实质

酶的活性中心形成或暴露的过程 意义：避免自身受损伤

缬天天天天赖异缬甘组SS丝SS缬缬胰蛋白酶原肠激酶（激活作用）缬天天天天赖异甘组SS丝缬SS缬缬活性中心胰蛋白酶为什么不直接以酶形式存在呢？保护正常组织不受伤害胰蛋白酶的激活胰蛋白酶原胰蛋白酶六肽肠激酶活性中心胰蛋白酶原的激活示意图

三、同工酶1.概念：同工酶：是指能催化相同的化学反应，但酶蛋白的分子结构、理化性质和免疫性能等方面都存在明显差异的一组酶。一般为寡聚蛋白。2.同工酶举例：

1959年，用电泳分离法发现动物的乳酸脱氢酶具有多种分子形式。LDH5(M4)、LDH4(M3H)、LDH3(M2H2)、LDH2(MH3)、LDH1(H4)心肌型（H）和肌肉型（M）乳酸脱氢酶（LDH）同工酶的组成

心、肝病变时引起的血清LDH同工酶的变化规律：

心脏疾病LDH1和LDH2上升。

急性肝炎LDH5明显上升，随病情好转而恢复正常。LDH1(H4)LDH2(H3M)LDH3(H2M2)LDH4(H1M3)LDH5(M4)H亚基M亚基生理及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2345（一）别构酶（变构酶）与变构调节变构剂变构激活剂变构抑制剂变构酶变构部位一些代谢物可与某些酶分子活性中心外的某部位非共价可逆地结合，使酶构象改变，从而改变酶的催化活性，此种调节方式称变构调节。四、调节酶生物体内对代谢途径的反应速率起调节作用的酶。●为寡聚体酶，即多体酶，含二个或多个亚基，比一般单体酶要大得多和复杂得多。●含有活性部位和调节(别构)部位，活性部位负责对底物的结合与催化，调节部位负责调节酶催化反应的速度。●每一种别构酶的调节部位只能与它的专一性调节物或效应物分子非共价地结合。别构酶（或变构酶）：是一类双功能的酶，这类酶具有催化功能，也具有同调节物分子结合而改变酶反应速度的功能。酶的别构（变构）效应示意图效应剂别构中心活性中心蛋白激酶A(无活性)蛋白激酶A(有活性)cAMPCCCCRRRR蛋白激酶A的激活变构酶有特征性的S形动力学曲线。变构剂或底物浓度，在一定的范围里，一个比较小的变化就会导致反应速度显著的改变，因此更具可调节性。0.11米氏双曲线与S形变构曲线（二）共价修饰酶共价修饰(covalentmodification)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。常见类型磷酸化与脱磷酸化（最常见）乙酰化和脱乙酰化甲基化和脱甲基化腺苷化和脱腺苷化－SH与－S－S互变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-酶蛋白激酶ATPADP磷酸化酶b（无活性）磷酸化酶aP（有活性）磷酸酯酶-OHH2OP1.单体酶：一条多肽链组成的酶，种类较少，多是催化水解反应的酶。分子量1.3万—3.5万。2.寡聚酶：由两个或两个以上的亚基组成的酶，分子量3.5万—几百万。相当数量的寡聚酶是调节酶。如乳酸脱氢酶、磷酸果糖激酶等。五、单体酶、寡聚酶、多酶复合体细胞中的许多酶常常是在一个连续的反应链中起作用，即前一个反应的产物是后一个反应的底物，在完整细胞内的某一代谢过程中，由几个酶形成的反应体系，称为多酶体系（multienzymesystem）。

功能相关的几个酶靠非共价键彼此嵌合而成的聚合体，所有反应依次连接，有利于一系列反应的连续进行。分子量几百万以上。分散多酶体系与中间物示意图多酶复合体示意图3.多酶复合物：

例如：丙酮酸脱氢酶系由3个酶组成，脂肪酸合成酶系由6个酶和1个ACP蛋白组成。

大肠杆菌的丙酮酸脱氢酶系模型第五节酶的作用机制一.酶催化作用与分子活化能：活化能：分子由基态转变为活化态所需要的能量。活化分子：那些所含能量达到或超过某一限度的的分子才能参加反应的分子。一般催化剂反应活化能反应总能量变化酶促反应活化能非催化反应活化能初态终态能量改变活化过程酶促反应降低活化能过渡态二、中间产物学说（过渡态学说）

非酶促反应SP酶促反应S+EESP+E

反应分两步走，活化能大大降低，因此反应容易进行。S+EESES＊EP

P+E底物—酶中间物过渡态产物—酶中间物酶作用的实质在于降低反应活化能1、锁钥学说（1890）：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。此学说可以较好的解释酶的立体异构专一性；但不能解释：酶的多底物现象、酶对正反方向的催化等。三、酶作用专一性的学说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2、诱导契合学说（1964年）

该学说认为酶的活性部位并不是和底物的形状正好互补的，而是在酶和底物结合的过程中，底物分子或酶分子，有时是两者的构象同时发生了一定的变化后才互补的，这时催化基团的位置也正好在所催化底物键的断裂和即将生成键的适当位置。这个动态的辨认过程称为诱导契合。

诱导契合学说酶与底物靠近

定向

酶与底物相互诱导变形

契合形成中间产物

产物脱离A.靠近定向靠近电性吸引疏水作用定向酶底物

诱导契合机制B.诱导契合活性中心催化基团进行催化诱导互补性结构变化能否契合—专一性的由来契合C.产物脱离酶复原－催化剂1、邻近效应、定向效应邻近效应：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。定向效应：当专一性底物向酶活性中心靠近时，会诱导酶分子构象发生改变，使酶活性中心的相关基团和底物的反应基团正确定向排列，同时使反应基团之间的分子轨道以正确方向严格定位，使酶促反应易于进行。使酶具有高效率和专一性特点。四.决定酶作用高效性的机制酶AB邻近效应和定向效应邻近定向效应2.“张力”和“形变”底物与酶结合诱导酶的分子构象变化，变化的酶分子又使底物分子的敏感键产生“张力”甚至“形变”，从而促使酶－底物中间产物进入过渡态。底物分子发生形变酶底物同时形变产物3、酸碱催化酸碱催化是通过瞬时的向反应物提供质子或从反应物接受质子以稳定过渡态，加速反应的一类催化机制。酶分子中可以作为广义酸、碱的基团广义酸基团（质子供体）广义碱基团（质子受体）4、共价催化

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。它包括两种类型：亲核催化和亲电催化亲核基团：

His的咪唑基，Cys

的巯基，Asp的羧基，Ser的羟基等；亲电子基团：H+

、Mg2+、Mn2+

、Fe3+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。

5.酶活性中心是低介电区域（疏水的微环境）酶活性中心是低介电区，有利于使底物分子的敏感键和酶的催化基团之间形成很大的反应力。1.底物浓度对酶促反应速度的影响第六节影响酶促反应速度的因素

在低底物浓度时：反应速度与底物浓度成正比，表现为一级反应特征。一、底物浓度对酶促反应速度的影响随着底物浓度的增高反应速度不再成正比例加速；反应为混合级反应。

当底物浓度达到一定值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。酶与底物的中间络合物学说米氏方程米氏常数S+EESP+E底物浓度与酶反应速度关系的数学表达式：2.米氏方程式（Michaelis-Menten★

S与E形成中间产物，且整个反应速度取决于ESP+E★

产物浓度接近为0（初速度）★[S]>>[E]★反应达到平衡

前提V=Vmax[S]Km+[S]米氏常数：当v=1/2Vmax时的底物浓度Km=[S]Km值：是当酶促反应速度达到最大反应速度一半时的底物浓度，它的单位是mol/L,与底物浓度的单位一样。3.米氏常数Km关于米氏常数Km的几点说明：a.Km值大小可以近似地表示酶和底物的亲和力。Km愈大，表明亲和力愈小，反之则大。同一种酶有几种底物就有几个Km值，其中Km值最小的底物一般称为该酶的最适底物或天然底物。

b.是酶的一个重要的特征物理常数,只与酶的性质有关，而与其浓度无关。每一种酶对于它的一种底物只有一个米氏常数。

不同的酶具有不同Km值。c.催化可逆反应的酶，推测正逆反应的效率。d.有助于寻找连锁反应的限速步骤。e.

Km值只是在固定的底物，一定的温度和pH条件下，一定的缓冲体系中测定的，不同条件下具有不同的Km值。测定一个酶促反应的Km的方法很多,一般最常用双倒数作图法:斜率=Km/Vmax1/Vmax-1/Km4.Km值的求法——双倒数作图法二、酶浓度对酶反应速度的影响在一定条件下酶促反应的速度与酶的浓度成正比。当底物浓度大大超过酶浓度时，反应达到最大速度。如果此时增加酶的浓度可增加反应速度，酶促反应的速度与酶的浓度成正比关系。三、pH对酶促反应的影响pH最适pHv最适pH一般4～8动物酶6.5～8.0；植物酶4.5～6.5；酶的最适pH受酶纯度、底物的种类、缓冲液等影响。酶有最适pH的原因：酶分子的解离状态；底物的解离状态；〔SE〕的形成。过酸过碱导致酶蛋白变性

影响底物分子解离状态

影响酶分子解离状态

影响酶的活性中心构象酶反应速度最大时的溶液pH，称为酶的最适pH四、温度的影响温度对酶促反应速度的影响：a.一方面是温度升高,酶促反应速度加快(温度系数Q10：反应温度提高10

C，其反应速度与原来的反应速度之比。Q10多为1-2)。b.另一方面,温度升高,酶的高级结构将发生变化或变性，导致酶活性降低甚至丧失，反应速度很快下降。低温一般不使酶变性。使酶促反应速度达最大时的温度称为酶的最适温度。五、激活剂对酶反应速度的影响凡能提高酶活性的物质,都称为激活剂,其中大部分是离子或简单有机化合物。按其分子大小可分为：1、无机离子（1）金属离子：K+、Na+、Mg2+、Zn2+、Fe3+、Cu2+等；（2）阳离子,α-淀粉酶受Cl-