甘肃农业大学：《基础生物化学》课程教学资源（课件讲稿）第四章 酶 Enzyme

Contents酶的概念1酶的分类和命名3酶的作用机制酶促反应动力学45酶活性的调节6维生素与辅酶

酶的分类和命名 酶的作用机制 酶促反应动力学 3 1 酶的概念 2 4 4 5 6 酶活性的调节 维生素与辅酶

第一节酶的概念酶是生物催化剂酶（enzyme）是生物细胞产生的以蛋白质为主要成分的生物催化剂。酶促反应：A+B →C+DA、B：底物（substrate,S）C、D：产物(productor,P)蛋白质类：Enzyme核酸类：Ribozyme；Deoxyribozyme生物催化剂(Biocatalyst)模拟生物催化剂

一、酶是生物催化剂 酶（enzyme）—— 是生物细胞产生的以蛋白质为 主要成分的生物催化剂。 酶促反应： A+B →C+D A、B：底物（substrate,S） C、D：产物(productor,P) 第一节 酶的概念 生物催化剂 （Biocatalyst） 蛋白质类： Enzyme 核酸类：Ribozyme ; Deoxyribozyme 模拟生物催化剂

三、酶催化作用的特点（一）酶和一般催化剂的共性加快反应速度，但不改变反应平衡点参与反应但反应前后质和量都没变化降低反应活化能。活化能（DE）：在一定温度下1mol底物全部进入活化态所需要的自由能

二、酶催化作用的特点 （一）酶和一般催化剂的共性 l 加快反应速度，但不改变反应平衡点； l 参与反应但反应前后质和量都没变化； l 降低反应活化能。 l 活化能（DE）：在一定温度下1mol底物全部 进入活化态所需要的自由能

(二)酶作为生物催化剂的特性1.高效性2.专一性3.反应条件温和4.酶的催化活性可调节控制5. 与辅助因子有关

（二）酶作为生物催化剂的特性 l 1.高效性 l 2.专一性 l 3.反应条件温和 l 4.酶的催化活性可调节控制 l 5.与辅助因子有关

1.高效性108~1020倍比普通化学反应107~1013倍比非酶催化反应催化效率高的本质：活化能大大降低AEESE-酶能量水平S-底物AHP-产物E+SES-酶与底物的复合物AG-P+ E-反应过程

1.高效性 l比普通化学反应 108 ~1020倍 l比非酶催化反应 107 ~1013倍 催化效率高的本质：活化能大大降低 E+S P+ E ES 能 量 水 平 反应过程 G E1 E2 E-酶 S-底物 P-产物 ES-酶与底物的复合物

例：1.H202-H20+02无催化剂P.胶态钯过氧化氢酶Activationenergy(kJ/mol)75.2448.948.36Fe2+催化，效率为6×10-4mo1/molS，过氧化氢酶催化，效率为6×106mo1/mo1·S。2.用α-淀粉酶催化淀粉水解，1克结晶酶在65C条件下可催化2吨淀粉水解

例： 1. H2O2→H2O+O2 无催化剂 Pd胶态钯 过氧化氢酶 Activation energy （kJ/mol） 75.24 48.94 8.36 Fe2+ 催化，效率为6×10-4 mol/mol·S， 过氧化氢酶催化，效率为6 ×106 mol/mol·S。 2. 用-淀粉酶催化淀粉水解，1克结晶酶在65C条件 下可催化2吨淀粉水解

2、酶的专一性绝对专一性基团专一性结构专一性相对专一性键专一性专一性一性旋光异构专立体异构专一性几何异构专一性()结构专一性(1）绝对专一性：一种酶只催化一种底物发生特定的反应既要求一定的化学键，又要求键两端一定的基团。如：酶只催化尿素分解NH2脲酶2NH3+CO2+H200=底物：=CBANH2尿素脲酶NH-CH3反应键+H20OCNH2甲基尿素

专一性 绝对专一性 相对专一性 旋光异构专一性 几何异构专一性 2、酶的专一性 基团专一性 键专一性 立体异构专一性 结构专一性 （一） 结构专一性 （1）绝对专一性：一种酶只催化一种底物发生特定的反应， 既要求一定的化学键，又要求键两端一定的基团。 如：脲酶只催化尿素分解 O C NH 2 NH 2 + H 2O 2 N H 3 + C O 2 尿 素 脲 酶 O C NH NH 2 + H 2O 甲 基 尿 素 反应键 CH 3 脲 酶 底物： A B

（2）相对专一性A.基团专一性：酶要求一定的化学键，还对A、B中的一侧基团要求严格，而对另一端的基团则无特殊要求。底物：BA反应键如葡萄糖苷酶，并且要求键的一可以催化水解α -糖苷键,侧基团为葡萄糖而另一端可以是任意糖葡萄糖十其它单糖葡萄糖其它单糖如：麦芽糖蔗糖

A.基团专一性：酶要求一定的化学键，还对A、B中的一侧基团 要求严格，而对另一端的基团则无特殊要求。 葡萄糖 其它单糖 如：麦芽糖、 蔗糖 葡萄糖 其它单糖 （2）相对专一性 底物： A B 反应键 如葡萄糖苷酶，可以催化水解α-糖苷键，并且要求键的一 侧基团为葡萄糖，而另一端可以是任意糖。 +

B.键专一性：酶只要求作用于一定的化学键，而对键两侧的基团都无严格要求。底物：BA反应键如：酯酶只要是酯键就可水解。0R-C-O-CR

底物： A B 反应键 B.键专一性： 酶只要求作用于一定的化学键，而对键两侧 的基团都无严格要求。 R C O C R' O 如：酯酶只要是酯键就可水解

(二)立体异构专一性酶只催（1）几何异构专一性：底物或产物有几何异构体时，化顺反异构体其中一种。如：延胡索酸酶只能催化延胡索酸（反一丁烯二酸）水合生成苹果酸，对马来酸（顺一丁烯二酸）则不起作用。CH2-COOH延胡索酸酶H-C-COOH+H0HOOC-C-HHO-C-COOH2）旋光异构专一性：酶只催化D、L型底物有旋光异构体时，其中的一种。如：L-氨基酸氧化酶只催化L-氨基酸氧化,而对D-氨基酸无作用

(1)几何异构专一性：底物或产物有几何异构体时，酶只催 化顺反异构体其中一种。 如:延胡索酸酶只能催化延胡索酸（反－丁烯二酸）水合生成苹果酸，对 马来酸（顺－丁烯二酸）则不起作用。 (2)旋光异构专一性：底物有旋光异构体时，酶只催化D、L型 其中的一种。 如：L-氨基酸氧化酶只催化L-氨基酸氧化,而对D-氨基酸无作用。 （二）立体异构专一性 H-C-COOH ‖ HOOC-C-H ＋H2O 延胡索酸酶 延胡索酸 CH2-COOH ∣HO-C-COOH L－苹果酸