导图社区 生物化学第六章：酶的催化作用
主要内容包括：酶是生物催化剂，酶的化学本质及其组成，命名和分类，专一性，活力测定和分离纯化，核酶，抗体酶，酶工程。
主要内容包括：酶的活性部位 ，酶催化反应的独特性质，酶促反应机制，酶催化反应机制的实例，酶活性的别构调节，酶活性的共价调节，同工酶。
主要内容包括：化学动力学基础，酶促反应速度，底物浓度/温度/ pH/激活剂 对酶促反应速率的影响，酶的抑制作用。
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第14章DNA的生物合成读书笔记
生物化学第六章
酶的催化作用
酶是生物催化剂
一般催化剂的特点
①机理：↓反应活化能，↑反应速度，不改变平衡点 ②只起催化作用，本身不消耗;
酶作为生物催化剂的特点
生物大分子
RNA(少数)
蛋白质
酶易失活、稳定性差
变性因素：碱、酸、有机溶剂、高温、压力
催化效率高
转换数TN or K cat
酶通常用转换数来表示酶的催化效率， 一定条件下，每秒种每个酶分子转换底物的分子数，或每秒钟每微摩尔酶分子转换底物的分子微摩尔数
比一般催化剂↓↓活化能，催化效率↑
专一性高
反应条件温和，且活力可调节
调节酶的浓度
方式
诱导或抑制酶的生成 调节酶的降解
诱导酶，结构酶
通过激素调节酶活性
反馈调节酶的活性如Thr和Ile
连续的反应链 多酶体系 限速步骤 ——最慢 反馈抑制 ——终端产物抑制
抑制剂和激活剂对酶活性的调节
某些无机离子、小分子可调节酶活 酶活性也受大分子物质的调节
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
催化活力与辅助因子有关
结合酶（又称全酶）=脱辅酶+辅助因子
一般催化剂和酶 不改变自由能和平衡常数
酶的化学本质及其组成
酶的化学本质
蛋白质酶
不是所有蛋白质都是酶，只有催化活性的蛋白质是的 酶
蛋白质酶的空间结构对它们的催化活性是必需的
核酶、脱氧核酶
蛋白酶的分类组成
按化学组成分
单纯蛋白质酶
有些酶仅由蛋白质组成
脲酶、 溶菌酶、 淀粉酶、 脂肪酶、 蛋白质酶 核糖核酸酶等
缀合蛋白质酶
全酶（又名：结合酶）=酶蛋白（脱辅酶）＋辅因子
辅因子
根据与脱辅酶结合的松紧程度分
辅酶
与酶蛋白结合较松（非共价键），【可透析除去】
维生素、NADP、CoA
辅基
与酶蛋白结合较紧（共价键），不可透析除去，用化学方法除去
金属离子、细胞色素氧化酶与铁卟啉辅基结合牢固、FAD、ACP等
组成
金属离子
无机离子维持酶分子的活性中心，甚至参与活性中心 通过本身的氧化还原反应而传递电子 在酶与底物之间起桥梁作用，将酶与底物连接起来 利用离子的电荷影响酶活性
有机化合物
蛋白质类辅酶 （基团转移蛋白）
自身不起催化作用，但为某些酶所必需
分子较小，热稳定性较高 金属离子、铁硫复合体、血红素位于反应中心
生物体内酶种类很多，而辅因子种类却很少的原因？
一种辅助因子可与多种酶蛋白结合
作用
酶蛋白决定酶的专一性 辅因子决定酶促反应的类型和反应的性质
辅酶在酶催化中通常起着电子、原子或者某些化学基团的传递作用
超氧化物歧化酶SOD（Cu2+ 、Zn2+ ） 乳酸脱氢酶LDH（NAD + ）
按蛋白质结构分类
单体酶
酶由一条肽链组成
寡聚酶
≥2亚基（多为偶数，非共价）组成的酶
相同/不同亚基
寡聚酶中亚基的聚合
与酶的专一性有关 与酶活性中心形成有关 与酶的调节性能有关
大多数寡聚酶是胞内酶，而胞外酶一般是单体酶
多酶复合体
几个独立的酶组合起来（非公价键）形成复合体，催化一个系列反应
多酶融合体
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
酶的命名和分类
习惯命名法
简单，缺乏系统性
依据底物来命名：如蛋白酶、淀粉酶 依据催化反应的性质命名：如水解酶、转氨酶 结合上述两个原则命名：如琥珀酸脱氢酶 有时加上酶的来源：如牛胰凝乳蛋白酶
国际系统命名法
系统名称应明确标明酶的底物及催化反应的性质 （底物为水时可略去不写)
国际系统分类法及酶的编号
EC编号
据标码将已知的每一种酶分门别类地排成酶表
根据酶所催化的反应类型，可将酶分为六大类 【氧转水，裂异连】
氧化还原酶类
氧化酶类
催化底物脱氢，并氧化生成H2O2或比H2O
脱氢酶类
直接催化底物脱氢
转移酶类
水解酶类
裂合酶类 （裂解酶）
异构酶类
合成酶（连接酶）
酶的专一性
酶对底物的专一性
结构专一性
绝对专一性
酶只催化一种底物， 生成确定产物
相对专一性
指酶催化一类底物或化学键的反应
分类
键专一性
对键两端的基团要求不同
族（基团）专一性
对键两端的基团并无要求
立体异构专一性
旋光异构专一性
L-氨基酸氧化酶只能催化L-氨基酸氧化
几何异构专一性
关于酶作用专一性的假说
“ 锁钥” 学说
酶底物的结合如同一把钥匙对一把锁一样，但无法解释可逆反应
三点附着学说
“ 诱导契合” 学说
底物诱导改变酶的构象，酶亦诱导底物构象的变化
酶的活力测定和分离纯化
酶活力的测定
酶活力（酶量）
酶的催化能力
酶的活力单位U
国际单位IU
1 IU=umol/min
最适条件下，在1分钟内催化1umol底物转化为产物所需的酶量 定为 1个单位，即 1IU=1 pmol/min
新的酶活力国际单位 Kcat
1Kcat=1mol/s
最适条件下，每秒钟能催化1mol底物转化为产物所需的酶
习惯用法：每小时催化1克底物所需的酶
酶的比活力
U/mg 或U/ml， 比活力↑纯度越高↑
1Kat=60×10^6 IU 1IU=1/60 μKat =16.7 nKat
酶促反应的表示方法
方法
分光光度法 荧光法 同位素测定法 电化学方法
酶的分离纯化
提纯的两个目标
酶制剂的浓缩
杂蛋白和其他大分子物质的去除
步骤
选材、破碎、抽提
分离及纯化
分离提纯方法好坏的2个衡量指标
总活力的回收 比活力提高的倍数
结晶
保存
回收率↓纯度↑
总活力＝（活力单位数/ml酶液）×总体积（ml) 比活力＝活力单位数/mg蛋白（氮） =总活力单位数/mg总蛋白（氮） 回收率（产率）=（每次总活力/第一次总活力）×100% 纯化倍数=每次比活力/第一次比活力
非蛋白质生物催化剂——核酶
核酶ribozyme概念
具有催化能力的 RNA 分子
核酶的种类
大分子核酶
小分子核酶
锤头状/发卡状/肝炎病毒/Vs 核酶
常见
L19RNA (L19IVS） RNaseP的RNA的组分是核酶 锤头状核酶 脱氧核酶
催化分子内反应
自我剪接
I型内含子（I型IVS）
催化反应需要G和Mg2+
II型内含子
催化反应不需要G和Mg²+
自我剪切
某些病毒的 RNA
催化分子间反应
RNase P、L19 RNA
抗体酶 abzyme
具有催化功能的抗体分子 ，其本质上是免疫球蛋白 但是在易变区又被赋予了酶的属性， 又称催化性抗体
产生过程
（1）酯酶水解过程
（2）碳酸酯水解反应 （3）铁整合酶
基因工程
获得最快，简单有效途径
酶工程简介
化学酶工程 （初级酶工程）
天然酶
来源
微生物（主），动、植物
化学修饰酶
↑酶稳定性，↓酶免疫原性，研究酶活性中心
固定化酶
概念
将水溶性的酶用物理或者化学的方法处理使之成为不溶于水的， 但仍具有酶活性的状态
制备方法
物理法
吸附法、包埋法
化学法
载体偶联法、交联法
人工模拟酶
生物酶工程 （高级酶工程）
内容
用基因工程大量生产酶（克隆酶） 对酶基因修饰，产生突变酶 设计新酶基因，合成自然界没有的新酶
