山东师范大学：《生物化学》课程教学资源（PPT课件）第三章 酶

第三章 酶 酶的概念 提要 酶的分类与命名 酶的化学本质 酶的结构与功能的关系 酶作用的专一性 酶作用的机理 酶促反应的速度和影响酶促反应速度的因素 酶活力的测定与酶的制备 酶的应用

第三章 酶 酶的概念 酶的分类与命名 酶的化学本质 酶的结构与功能的关系 酶作用的专一性 酶作用的机理 酶促反应的速度和影响酶促反应速度的因素 酶活力的测定与酶的制备 酶的应用 提要

第一节酶的概念 一、酶的概念 酶是活细胞产生的，能在体内或体外起同样催 化作用的生物分子，又称生物催化剂(biocatalyst)。 绝大多数的酶是蛋白质，称这类酶为enzyme; 具有催化功能的RNA被称为核酶(ribozyme): 具有催化功能的DNA被称为脱氧核酶 (deoxyribozy me)

第一节 酶的概念 一、酶的概念 酶是活细胞产生的,能在体内或体外起同样催 化作用的生物分子,又称生物催化剂(biocatalyst)。 绝大多数的酶是蛋白质，称这类酶为enzyme; 具有催化功能的RNA被称为核酶(ribozyme)； 具有催化功能的DNA被称为脱氧核酶 (deoxyribozyme)

二、酶具有一般催化剂的特征 1.只能催化热力学上允许进行的反应； 2.可以缩短化学反应到达平衡的时间，而不改 变反应的平衡点； 3.用量少，反应中本身不被消耗； 4.通过降低活化能加快化学反应速度。（图）

二、酶具有一般催化剂的特征 1. 只能催化热力学上允许进行的反应； 2. 可以缩短化学反应到达平衡的时间，而不改 变反应的平衡点； 3. 用量少，反应中本身不被消耗； 4. 通过降低活化能加快化学反应速度。（图）

过渡态 非催化反应活化能 能 量 一般催化剂 反应活化能 改 酶促反应活化能 变 反应总能量变化 终态 活化过程 酶促反应活化能的改变

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 酶促反应活化能的改变 过渡态

三、酶的催化特性 1.高效性：通常比非生物催化剂的催化活性高 1061013倍。 1mol过氧化氢酶5×106molH202/5 2H202←→2H20+02 1mol离子铁 6X10-mol H2O2/s 不同催化剂存在下过氧化氢分解反应的活化能 催化剂 活化能(k/mol) 无催化剂 75348 胶态钯 48976 过氧化氢酶 8372 据计算，在25℃时活化能每减少4.184kJ/mol(1kCal/mol), 反应速度可增高5.4倍

三、酶的催化特性 1. 高效性：通常比非生物催化剂的催化活性高 106~1013倍。 2H2O2 2H2O + O2 1mol过氧化氢酶 5×106mol H2O2 /s 1mol离子铁 6×10-4mol H2O2 /s 75 348 48 976 8 372 无催化剂 胶态钯 过氧化氢酶 催化剂 活化能（kJ/mol） 不同催化剂存在下过氧化氢分解反应的活化能 据计算，在25℃时活化能每减少4.184 kJ/mol（1 kCal/mol）， 反应速度可增高5.4倍

常用酶的转换数(turnover number,.TN,等于催化 常数kct)来表示酶的催化效率。Kca是指在一定条件 下每秒钟每个酶分子转换底物的分子数，或每秒钟每 mol酶分子转换底物的umol数。（大多数酶对其天然 底物的kt的变化范围为每秒1~104) 酶与一般催化剂催化效率的比较 底物 催化剂 反应温度（℃) 反应速度常数 尿素 H+ 62 7.4×10-7 脲酶 21 5.0×106 过氧化氢 Fe 2+ 22 56 过氧化氢酶 22 3.5×107

酶与一般催化剂催化效率的比较 底物 催化剂 反应温度(℃) 反应速度常数 尿素 H + 62 7.4  10-7 脲酶 21 5.0  106 过氧化氢 Fe 2+ 22 56 过氧化氢酶 22 3.5  107 常用酶的转换数（turnover number, TN, 等于催化 常数kcat ）来表示酶的催化效率。 Kcat是指在一定条件 下每秒钟每个酶分子转换底物的分子数，或每秒钟每 µmol酶分子转换底物的µmol数。（大多数酶对其天然 底物的kcat 的变化范围为每秒1~104）

2.高度专一性：酶对底物具有严格的选择性。 即：一种酶只能催化一种或一类结构相似 的化合物发生一定的反应。 3.酶易失活：对环境条件极为敏感。 4.酶活性可被调节控制： (1)酶浓度调节； (2)激素调节； (3)反馈抑制调节； 为P所抑制 A一‖→B→C→D→P（终产物) ↑.T 图通过终产物可逆的结合对途径中的第1个酶反馈抑制

2. 高度专一性：酶对底物具有严格的选择性。 即：一种酶只能催化一种或一类结构相似 的化合物发生一定的反应。 3. 酶易失活：对环境条件极为敏感。 4. 酶活性可被调节控制： （1）酶浓度调节； （2）激素调节； （3）反馈抑制调节； 为P所抑制 A ―‖→ B → C → D → P（终产物） ↑. . . . . . . .↑ 图 通过终产物可逆的结合对途径中的第1个酶反馈抑制

(4)抑制剂和激活剂的调节； (5)其他调节方式（别构调节、酶原的激活、 酶的可逆共价修饰、同工酶) 胞外酶 酶 胞内酶 BACK

酶 胞外酶 胞内酶 （4）抑制剂和激活剂的调节； （5）其他调节方式 (别构调节、酶原的激活、 酶的可逆共价修饰、同工酶)

第二节酶的分类与命名 一、酶的分类 1961年国际酶学委员会（Enzyme Committee,. EC)根据酶所催化的反应类型和机理，把酶分 成6大类： 1.氧化还原酶类(oxido-reductases):催化氧 化还原反应的酶。 一一主要是催化氢的转移或电子传递的氧化还原反应 AH,+BA+BH2 (1)脱氢酶类：催化直接从底物上脱氢的反应。 AH2+B=A+BH2(需辅酶I或辅酶Ⅱ)

第二节 酶的分类与命名 一、酶的分类 1961年国际酶学委员会（Enzyme Committee, EC）根据酶所催化的反应类型和机理，把酶分 成6大类： 1. 氧化还原酶类（ oxido- reductases）：催化氧 化还原反应的酶。 －－主要是催化氢的转移或电子传递的氧化还原反应 AH2 + B A + BH2 （1）脱氢酶类：催化直接从底物上脱氢的反应。 AH2 +B A + BH2（需辅酶Ⅰ或辅酶Ⅱ）

(2) 氧化酶类 ① 催化底物脱氢，并氧化生成H202: AH2+O2=A+H2O2(需FAD或FMN) ②催化底物脱氢，氧化生成H0: 2AH2+02=2A+2H20 (3)过氧化物酶 R00+H202=R0+H20+02 (4)加氧酶（双加氧酶和单加氧酶) OH 02+1 (顺，顺-已二烯二酸) C=0 OH

（2）氧化酶类 ① 催化底物脱氢，并氧化生成H2O2： AH2 + O2 A + H2O2（需FAD或FMN） ② 催化底物脱氢，氧化生成H2O： 2AH2 + O2 2A + 2H2O （3）过氧化物酶 ROO + H2O2 RO + H2O + O2 （4）加氧酶（双加氧酶和单加氧酶） O2 + OH OH C=O C=O OH OH （顺，顺-已二烯二酸）