合肥大学（合肥学院）：《发酵工程与设备》课程教学资源（PPT课件）第四章 酶催化反应动力学

第四章 酶催化反应动力学

第四章 酶催化反应动力学

第一节 酶催化反应的基本特征  酶是生物提高其生化反应效率而产生的 生物催化剂，其化学本质是蛋白质。  在生物体内，所有的反应均在酶的催化 作用下完成，几乎所有生物的生理现象 都与酶的作用紧密联系。  生物酶分为六大类：氧化还原酶、转移 酶、水解酶、裂合酶、异构酶、合成酶

第一节 酶催化反应的基本特征  酶是生物提高其生化反应效率而产生的 生物催化剂，其化学本质是蛋白质。  在生物体内，所有的反应均在酶的催化 作用下完成，几乎所有生物的生理现象 都与酶的作用紧密联系。  生物酶分为六大类：氧化还原酶、转移 酶、水解酶、裂合酶、异构酶、合成酶

一、酶的催化共性 酶参与生物化学反应，它能降低反应的活 化能（分子参与化学反应时所需要的最低能 量），加快生化反应的速率，但它不改变反应 的方向和平衡关系，即它不能改变反应的平衡 常数，而只能加快反应达到平衡的速率；酶在 反应过程中，其主体结构和离子价态可以发生 某种变化，但在反应结束时，一般酶本身不消 耗，并恢复到原来状态

一、酶的催化共性 酶参与生物化学反应，它能降低反应的活 化能（分子参与化学反应时所需要的最低能 量），加快生化反应的速率，但它不改变反应 的方向和平衡关系，即它不能改变反应的平衡 常数，而只能加快反应达到平衡的速率；酶在 反应过程中，其主体结构和离子价态可以发生 某种变化，但在反应结束时，一般酶本身不消 耗，并恢复到原来状态

二、酶的催化特性 （1）较高的催化效率 （2）很强的专一性 （3）具有温和的反应条件 （4）易变性与失活

二、酶的催化特性 （1）较高的催化效率 （2）很强的专一性 （3）具有温和的反应条件 （4）易变性与失活

较高的催化效率 酶活力表示方法 1 酶的分子活力：在最适宜条件下，每1mol酶 在单位时间内所能催化底物的最大量（mol） 2 酶的催化中心活力：在单位时间内，每一个 酶的催化中心所催化底物的量（mol） 3 酶活力：在特定条件下，每1min能催化 1 mol底物转化为产物时所需要的酶量，称 为一个酶单位，或称为国际单位，用U表示。 酶活力还可用比活力表示。比活力系指每 1mg酶所具有的酶单位数，用U/mg表示。 

较高的催化效率 酶活力表示方法 1 酶的分子活力：在最适宜条件下，每1mol酶 在单位时间内所能催化底物的最大量（mol） 2 酶的催化中心活力：在单位时间内，每一个 酶的催化中心所催化底物的量（mol） 3 酶活力：在特定条件下，每1min能催化 1 mol底物转化为产物时所需要的酶量，称 为一个酶单位，或称为国际单位，用U表示。 酶活力还可用比活力表示。比活力系指每 1mg酶所具有的酶单位数，用U/mg表示。 

酶催化反应和化学催化反应的转换数大小的比较 催化剂 反应 转换数 mol/（中心点·S） 温度℃ 酶催化剂 菠萝蛋白酶 木瓜蛋白酶 胰蛋白酶 碳酸肝酶 肽的水解 肽的水解 肽的水解 羰基化合物的可 逆反应 4×10-3~5×10-1 8×10-2~1×10 3×10-3~1×102 8×10-1~6×105 0~37 0~37 0~37 0~37 化学催化剂 硅胶－氧化铝 硅胶－氧化铝 二氧化钒 二氧化钒 异丙基苯裂解 异丙基苯裂解 环己烷脱氢 环己烷脱氢 3×10-8 2×104 7×10-11 1×102 25 420 25 350

酶催化反应和化学催化反应的转换数大小的比较 催化剂 反应 转换数 mol/（中心点·S） 温度℃ 酶催化剂 菠萝蛋白酶 木瓜蛋白酶 胰蛋白酶 碳酸肝酶 肽的水解 肽的水解 肽的水解 羰基化合物的可 逆反应 4×10-3~5×10-1 8×10-2~1×10 3×10-3~1×102 8×10-1~6×105 0~37 0~37 0~37 0~37 化学催化剂 硅胶－氧化铝 硅胶－氧化铝 二氧化钒 二氧化钒 异丙基苯裂解 异丙基苯裂解 环己烷脱氢 环己烷脱氢 3×10-8 2×104 7×10-11 1×102 25 420 25 350

很强的专一性  酶催化反应有很高的选择性，一种酶仅 能作用于一种物质或一类结构相似的物 质进行某一种反应，这种特性称为酶的 专一性或选择性

很强的专一性  酶催化反应有很高的选择性，一种酶仅 能作用于一种物质或一类结构相似的物 质进行某一种反应，这种特性称为酶的 专一性或选择性

绝对专一性 ：一种酶只能催化一种化合物进 行一种反应 相对专一性：一种酶能够催化一类具有相同 化学键或基团的物质进行某种 类型的反应 反应专一性：一种酶只能催化某化合物在热 力学上可能进行的许多反应中 的一种反应 底物专一性 ：一种酶只能催化一种底物 立体专一性：一种酶只能作用于所有立体异 构体中的一种

绝对专一性 ：一种酶只能催化一种化合物进 行一种反应 相对专一性：一种酶能够催化一类具有相同 化学键或基团的物质进行某种 类型的反应 反应专一性：一种酶只能催化某化合物在热 力学上可能进行的许多反应中 的一种反应 底物专一性 ：一种酶只能催化一种底物 立体专一性：一种酶只能作用于所有立体异 构体中的一种

具有温和的反应条件  酶催化反应温度一般在生理温度 25~37℃的范围，仅有少数酶反应可在 较高温度下进行。同时，酶催化反应一 般是在接近中性的pH值条件下进行

具有温和的反应条件  酶催化反应温度一般在生理温度 25~37℃的范围，仅有少数酶反应可在 较高温度下进行。同时，酶催化反应一 般是在接近中性的pH值条件下进行

易变性与失活  酶的化学本质是蛋白质，因而具有蛋白 质的所有性质。其中，容易变性的性质， 使得酶在应用时，常因变性而使活力下 降，甚至完全失去活力，即失活。酶的 变性多数为不可逆

易变性与失活  酶的化学本质是蛋白质，因而具有蛋白 质的所有性质。其中，容易变性的性质， 使得酶在应用时，常因变性而使活力下 降，甚至完全失去活力，即失活。酶的 变性多数为不可逆