3第3章酶-8课时

4. 各种个别的酶
Enzyme Commission：E.C或EC
乳酸脱氢酶
EC 1. 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+ 该酶在亚亚类中的流水编号 Enzyme Committee
P 140 表9-4
1. 氧化还原酶类(oxidoreductases)
kat与IU的换算：
1 IU=16.67×10-9 kat
1 kat =60×106IU
最适条件：最适温度（25℃或37 ℃）,最适pH、 最适缓冲液离子强度、最适底物浓度。 底物浓度 ：（1）通常很大，使酶饱和。
（2）底物消耗≤5%
淀粉酶两种定义：
A：1 g可溶性starch，在1h内液化所需的enzyme 量。 B ： l ml 2% 可溶性 starch ，在 1h 内液化所需的 enzyme量。 1g 酶 制 剂 溶 于 1000ml H2O ， 取 0.5ml 与 2% 的 starch 20ml 反应， pH6.0 ， 10 分钟完全液化， 求每克淀粉酶具有的活力数。 A： ( 20 2%) ( 1mL 1000 mL) 60 min 4800u
第三章 酶
Chapter 3
醛糖还原酶
Enzyme

目的要求
* 了解酶的重要作用、命名、分类；
* 掌握酶的本质、特点、作用机制及影响酶 促反应速度的因素。

重点 * 酶作用机理；
* 影响反应速度的因素、酶促反应动力学。
* 酶活力测定。

难点 * 酶的结构、作用机理；
主要内容
第一节 酶引论 第二节 酶动力学 第三节 酶作用机制和酶活性调节
早期应用：我国远古时代利用微生物发酵产生 的曲（酒母，即酶）酿酒和造酱； 生机论认识：1857年，法国Pasteur L认为糖是被 酵母中的一种与活细胞分不开的发酵素催化为 酒精的；德国化学家Liebig认为发酵是由化学物 质引起的。


生机论结束：1897年，德国Buchner兄弟证明了 发酵是被一些能离开活酵母的分子（酶）所催 化； 酶的分离与性质研究：1926年，美Sumer从刀豆 中分离并结晶出脲酶，本质是蛋白质； 20世纪中后叶：分子水平上研究酶在代谢调控 和细胞分化中的作用。
指酶催化化学反应的能力，其衡量的标准
是酶促反应速度。

酶促反应速度(reaction rate) 可在适宜的反应条件下，用单位时间内底物
的消耗或产物的生成量来表示。
研究酶促反 应速度，以 酶促反应的 初速度为准 (底物消耗
≤5%）。

酶的活力单位(U, activity unit) 是衡量酶活力大小的尺度，它反映在规定
EC1.4.1.3 谷氨酸 脱氢酶 EC2.6.1.1 天冬氨酸氨 基转移酶 EC3.5.3.1 精氨酸酶 EC4.1.2.13 果糖二磷酸 醛缩酶 EC5.3.1.9 磷酸葡萄糖 异构酶 EC6.3.1.2 谷氨酰胺 合成酶
五、酶的专一性
结构专一性 立体专一性

（一）结构专一性

绝对专一性(absolute specificity)：只能作 用于特定结构的底物，进行一种专一的 反应，生成一种特定结构的产物。
一个酶的分离纯化分为4 步。 步骤 1 2 总活力（U） 6 4 总蛋白质（mg） 20 10 比活力（U/mg） 6/20 4/10
3 4 3 2 5 2 3/5 2/2
酶的提纯过程中，总蛋白减少，总活力减少， 比活力增高。
每一步比活力 酶的纯化倍数： 第一步比活力
酶的回收率：
每一步总活力 第一步总活力
2. 转移酶类 (transferases )
3. 水解酶类 (hydrolases)
4. 裂解酶类 (lyases)
5. 异构酶类( isomerases) 6. 合成酶类 (ligases, synthetases)
一些酶的命名举例
编号 推荐名称 系统名称 L-谷氨酸：NAD+ 氧化还原酶 L-天冬氨酸：α-酮 戊二酸氨基转移酶 L-精氨酸脒基水解酶 D-果糖1，6-二磷酸： D-甘油醛3-磷酸裂合酶 D-葡萄糖6-磷酸酮醇 异构酶 L-谷氨酸：氨连接酶 催化的反应 L-谷氨酸 + H2O + NAD+ α-酮戊二酸 + NH3 + NADH L-天冬氨酸+α-酮戊二酸 草酰乙酸 +L-谷氨酸 L-精氨酸 + H2O L-鸟氨酸+ 尿素 D-果糖1，6-二磷酸 磷酸二羟丙酮 + D-甘油醛3-磷酸 D-葡萄糖6-磷酸 D-果糖6-磷酸 ATP + L-谷氨酸 + NH3 ADP+磷酸 + L-谷氨酰胺

多酶融合体（多功能酶）
一条多肽链上含有两种或两种以上催化活性的
酶，往往是基因融合的产物。
例如：天冬氨酸激酶 I--- 高丝氨酸脱氢酶 I 融合体
（双功能酶） 该酶是四聚体α4，每条肽链含两个活性区域：N端区域是Asp激酶，C端区域是高Ser脱氢酶
四、酶的命名和分类
（一）命名
1. 习惯命名法——推荐名称 只取一个较重要的底物名称和反应类型。 乳酸脱氢酶 乳酸 + NAD+ 丙酮酸 + NADH + H+ 谷丙转氨酶 -酮戊二酸 + 丙氨酸谷氨酸 + 丙酮酸
七、核酶 P143 自习
L19 RNA是核酶 Rnase P的RNA组分是核酶 锤头核酶

八、酶分子工程
国定化酶 化学修饰酶 抗体酶——人工模拟酶 酶的蛋白质工程

小组讨论，通过查阅文献了解有哪些应用？
课后作业
课后习题1、4、7、、8、9、10 习题集

第二节 酶动力学
二、酶作为生物催化剂的特点
1. 酶与一般催化剂的共同点

效率高，用量少；
只能加速可逆反应的进程，而不改变 反应的平衡点； 反应前后自身结构不变; 降低反应活化能。


2. 酶的催化特点
（1）易失活 高温、强碱、强酸、重金属盐可导致失活。 反应条件：常温、常压，中性pH环境。
（2）酶促反应具有极高的效率

1982 年 T.Cech 发 现 了 第 1 个 有 催 化 活 性 的 天 然
RNA——ribozyme （ 核 酶 ） ， 以 后 Altman 和
Pace等又陆续发现了真正的RNA催化剂。
（二）蛋白酶
1. 化学 组成 简单蛋白质酶（单纯酶） 酶蛋白 脱辅（基）酶 缀合蛋白质 决定反应的 (apoenzyme) 全 种类与性质 酶（结合酶） 酶 小分子有机 辅助因子 化合物（NAD＋） 辅酶 (cofactor) 金属离子 （基） （SOD） 结合疏松，可用透析或超滤的方法除去。 辅助因子 （按其与酶蛋白 结合紧密，不能用透析或超滤的方法除去。 结合的紧密程度）
0.5mL 10 min 1gE
B：
(
20 mL 1mL 60 min 240000U ) 1000 mL 1mL 0.5mL 10 min 1gE
比活力(specific activity)：每毫克酶蛋白所 具有的酶活力。 单位：U/mg蛋白质。 酶的比活力是分析酶的含量与纯度 的重要指标。
×100%
（二）反应速率、初速率和酶活力测定P143 1. 化学反应初速率及其测定 化学反应速率：单位时间内产物的浓度 变化率。会随时间而变慢，当底物浓度变 化不超过初始浓度5%时，产物生成量与 时间几乎成正比。 反应初速率测定方法： 分光光度法、荧光法、化学分析法、 同位素法、电化学法
2. 酶活力测定 小组讨论 酶反应进程曲线 酶浓度曲线
（5）酶活力受到调节 （6）反应条件温和 常温、常压，中性pH环境。 （7）酶的催化活性离不开辅酶、辅基、金属离子
三、 酶的化学本质
P137
（一）大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA（核酶）

1926 年 James Sumner 首次从刀豆制备出脲酶结 晶，证明其为蛋白质，并提出酶的本质就是蛋白
质的观点。
Enzyme Kinetics

概念
研究各种因素对酶促反应速度的影响，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。
一、底物浓度对反应速度的影响 P151
研究前提
I. II.
III.
IV.

单底物、单产物反应 酶促反应速度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 反应速度取其初速度，即底物的消耗量很小 （一般在5﹪以内）时的反应速度 底物浓度远远大于酶浓度
决定反应 的特异性
金属离子的作用 P138 表9-2 稳定酶的构象； 构成酶的活性中心； 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。 小分子有机化合物的作用 P138 表9-3 在反应中起运载体的作用，传递电子、 质子或其它基团。
2. 酶的四级缔合
O H2N—C—NH2 + H2O 脲酶 2NH3 + CO2

相对专一性(relative specificity)：作用于 一类化合物或一种化学键。
* 键专一
O R—C—O—R' + H2O * 基团专一
CH2OH
5
酯酶
RCOO- +R'OH + H+
CH2OH
α-葡萄糖
O
1
OH
HO
O R
+ H2 O
条件下，酶促反应在单位时间（s、min或h）内