黑龙江八一农垦大学：《生物化学》课程教学资源（教案讲义）第三章酶.doc_大学文库

第三章酶生物体内不断进行着各种化学变化。绿色植物和某些细菌能以十分简单的物质(如水、CO2和无机盐)为原料合成各种复杂物质,并把太阳能转化为化学能贮存于有机物质中;而其他生物又能分解这些复杂物质,从中获取能量。例如,动物以植物体中的淀粉等复杂物质为食物,将淀粉降解成单糖,并在细胞内进一步分解为CO2和水,同时释放能量供动物生长、发育、运动等各种生命活动需要。在实验室中,复杂有机物的合成与分解必需在高温、高压、强酸或强碱等剧烈条件下进行,而在生物体内虽然条件十分温和,许多复杂的化学变化却进行得极顺利和迅速,这种使化学反应变得容易和迅速的根本原因就是生物体内普遍存在着生物催化剂——酶。酶与其他催化剂不同,它具有很大的专一性和极高的催化效率,能在机体中十分温和的条件下起高效率的催化作用,这不是无机催化剂所能比拟的。人们对酶的认识起源于生产实践。我国几千年前就开始制作发酵饮料及食品。夏禹时代,酿酒已经出现,周代已能制作饴糖和酱。春秋战国时期已能用曲治疗消化不良。1833 年 Payon和 Persoz从麦芽提取液中分离得到一种能水解淀粉的物质,称之为淀粉酶。 1857年微生物学家 Pasteur等人提出酒精发酵是酵母细胞活动的结果,1878年提出了酶”这个概, liebig等人提出发酵现象是由溶解于细胞液中的酶引起的。1913年 Michaelis和 Menten提出了酶动力学原理—米氏学说,这对酶学反应机理的研究是个突破。19236年 Sumner第一次从刀豆中提取出了脲酶结晶,并第一次证明酶有蛋白质性质。20世纪30年代 Northrop又分离出了结晶的胃蛋白酶、胰蛋白酶及胰凝乳蛋白酶,并进行了动力学探讨,确立了酶的蛋白质本质。现已鉴定出4000多种酶,其中不少得到结晶,很多种的一级结构或三级结构也已经阐明。随着酶学理论研究的不断深入必将对生命本质的探索作出更大的贡献。第一节酶的命名与分类、习惯命名法 1961年以前使用的酶的名称都是习惯沿用的,称为习惯名。习惯命名的原则是: (1)绝大多数酶依据其底物来命名如催化水解淀粉的称为淀粉酶,催化水解蛋白质的称为蛋白酶

95 第三章酶生物体内不断进行着各种化学变化。绿色植物和某些细菌能以十分简单的物质(如水、CO2 和无机盐)为原料合成各种复杂物质，并把太阳能转化为化学能贮存于有机物质中；而其他生物又能分解这些复杂物质，从中获取能量。例如，动物以植物体中的淀粉等复杂物质为食物，将淀粉降解成单糖，并在细胞内进一步分解为 CO2 和水，同时释放能量供动物生长、发育、运动等各种生命活动需要。在实验室中，复杂有机物的合成与分解必需在高温、高压、强酸或强碱等剧烈条件下进行，而在生物体内虽然条件十分温和，许多复杂的化学变化却进行得极顺利和迅速，这种使化学反应变得容易和迅速的根本原因就是生物体内普遍存在着生物催化剂——酶。酶与其他催化剂不同，它具有很大的专一性和极高的催化效率，能在机体中十分温和的条件下起高效率的催化作用，这不是无机催化剂所能比拟的。人们对酶的认识起源于生产实践。我国几千年前就开始制作发酵饮料及食品。夏禹时代，酿酒已经出现，周代已能制作饴糖和酱。春秋战国时期已能用曲治疗消化不良。1833 年 Payon 和 Persoz 从麦芽提取液中分离得到一种能水解淀粉的物质，称之为淀粉酶。 1857 年微生物学家 Pasteur 等人提出酒精发酵是酵母细胞活动的结果，1878 年提出了 “酶” 这个概，Liebig 等人提出发酵现象是由溶解于细胞液中的酶引起的。1913 年 Michaelis 和 Menten 提出了酶动力学原理——米氏学说，这对酶学反应机理的研究是一个突破。1926 年 Sumner 第一次从刀豆中提取出了脲酶结晶，并第一次证明酶有蛋白质性质。20 世纪 30 年代 Northrop 又分离出了结晶的胃蛋白酶、胰蛋白酶及胰凝乳蛋白酶，并进行了动力学探讨，确立了酶的蛋白质本质。现已鉴定出 4 000多种酶，其中不少得到结晶，很多种的一级结构或三级结构也已经阐明。随着酶学理论研究的不断深入必将对生命本质的探索作出更大的贡献。第一节酶的命名与分类一、习惯命名法 1961 年以前使用的酶的名称都是习惯沿用的，称为习惯名。习惯命名的原则是：（1）绝大多数酶依据其底物来命名如催化水解淀粉的称为淀粉酶，催化水解蛋白质的称为蛋白酶

(2)某些根据所催化的反应性质来命名如水解酶催化底物分子水解,转氨酶催化一种化合物上的氨基转移至另一化合物上 3)有的醵结合上述两个原则来命名如琥珀酸脱氢酶是催化琥珀酸脱氢反应的酶 (4)在这些命名的基础上有时还加上酶的来源或酶的其他特点如胃蛋白酶及胰蛋白酶,碱性磷酸酯酶及酸性磷酸酯酶等习惯命名比较简单,应用历史较长,但缺乏系统性,有时出现一酶数名或一名数酶的情况。为了适应酶学的发展,避免命名的重复,国际酶学会议于1961年提出了一个新的系统命名及系统分类的原则,已为国际生化协会所采用二、国际系统命名法按照国际系统命名法,每一种酶有一个系统名称( systematic name)和习惯名称(即推荐名称( recommended name),后一种名称简单,便于使用,但不严格缺乏系统性。系统名称应当明确表明酶的底物及催化反应的性质。例如,草酸氧化酶(习惯名称)写成系统名称时,应将它的两个底物,即“草酸”及“氧”同时列出,并用“:”将它们隔开,它所催化的反应性质为“氧化”,也需指明,所以它的系统名称为“草酸:氧氧化酶”。若底物之一是水时,可将水略去不写,如乙酰辅酶A水解酶(习惯名)可以写成乙酰辅酶A:水解酶系统名),而不必写成乙酰辅酶A:水水解酶在国际科学文献中,为严格起见,一般使用酶的系统名称,但是因某些系统名称太长,较复杂为了方便起见,有时仍使用酶的习惯名称。在《酶学手册》(《 Enzyme Handbook》, Thome E bar编1969年)或某些专著中列有酶的一览表,表中包括酶的编号、系统名称、习惯名称、反应式、酶的来源、酶的性质等各项内容,必要时可以查阅国际系统分类法及编号国际系统法中分类的原则是将所有的酶促反应按反应性质分为六大类,分别用 2、3、4、5、6的编号来表示。再根据底物中被作用的基团或键的特点将每一大类分为若干个亚类,每个亚类按顺序编成l、2、3、4…等数字。每一个亚类可再分为若干个亚亚类,仍用1、2、3、4…编号。每一个亚一亚类中不同的酶有不同的编号。所以每个酶的分类编号由四个数字组成,数字间由“”隔开:第一个数字指明该酶属于六个大类中的哪一类;第二个数字指出该酶属于哪一个亚类;第三个数字指出该酶属于哪一个亚一亚类;第四个数字则表明该酶在一定的亚一亚类中的排号。编号之前往往冠以EC(如 EC2612),EC为 Enzyme Commission(酶学委员会舶缩写。六个大类及其亚类详细介绍如下 (1)氧化还原类氧化还原酶类 oxido-reductases)催化氧化还原反应。 A2H+B=A+BH 例如,乳酸:NAD氧化还原酶C1.1127,习惯名为乳酸脱氢酶)及黄嘌呤氧化还原酶(EC1.232,习惯名为黄嘌呤氧化酶)

96 （2）某些酶根据所催化的反应性质来命名如水解酶催化底物分子水解，转氨酶催化一种化合物上的氨基转移至另一化合物上。（3）有的酶结合上述两个原则来命名如琥珀酸脱氢酶是催化琥珀酸脱氢反应的酶。（4）在这些命名的基础上有时还加上酶的来源或酶的其他特点如胃蛋白酶及胰蛋白酶，碱性磷酸酯酶及酸性磷酸酯酶等。习惯命名比较简单，应用历史较长，但缺乏系统性，有时出现一酶数名或一名数酶的情况。为了适应酶学的发展，避免命名的重复，国际酶学会议于 1961 年提出了一个新的系统命名及系统分类的原则，已为国际生化协会所采用。二、国际系统命名法按照国际系统命名法，每一种酶有一个系统名称(systematic name)和习惯名称(即推荐名称( recommended name)，后一种名称简单，便于使用，但不严格缺乏系统性。系统名称应当明确表明酶的底物及催化反应的性质。例如，草酸氧化酶(习惯名称)写成系统名称时，应将它的两个底物，即“草酸”及“氧”同时列出，并用“：”将它们隔开，它所催化的反应性质为“氧化”，也需指明，所以它的系统名称为“草酸：氧氧化酶”。若底物之一是水时，可将水略去不写，如乙酰辅酶 A 水解酶(习惯名)可以写成乙酰辅酶 A：水解酶(系统名)，而不必写成乙酰辅酶 A：水水解酶。在国际科学文献中，为严格起见，一般使用酶的系统名称，但是因某些系统名称太长，较复杂为了方便起见，有时仍使用酶的习惯名称。在《酶学手册》(《Enzyme Handbook》，Thome E. Barm 编,1969 年)或某些专著中列有酶的一览表，表中包括酶的编号、系统名称、习惯名称、反应式、酶的来源、酶的性质等各项内容，必要时可以查阅。三、国际系统分类法及编号国际系统法中分类的原则是将所有的酶促反应按反应性质分为六大类，分别用 l、 2、3、4、5、6 的编号来表示。再根据底物中被作用的基团或键的特点将每一大类分为若干个亚类，每个亚类按顺序编成 l、2、3、4……等数字。每一个亚类可再分为若干个亚 —亚类，仍用 l、2、3、4……编号。每一个亚—亚类中不同的酶有不同的编号。所以每一个酶的分类编号由四个数字组成，数字间由 “.” 隔开；第一个数字指明该酶属于六个大类中的哪一类；第二个数字指出该酶属于哪一个亚类；第三个数字指出该酶属于哪一个亚—亚类；第四个数字则表明该酶在一定的亚—亚类中的排号。编号之前往往冠以 EC(如 EC2.6.1.2)，EC 为 Enzyme Commission(酶学委员会)的缩写。六个大类及其亚类详细介绍如下：（1）氧化还原酶类氧化还原酶类(oxido-reductases)催化氧化还原反应。 A2H + B ＝ A + B2H 例如，乳酸：NAD+氧化还原酶(EC1.1.1.27，习惯名为乳酸脱氢酶)及黄嘌呤氧化还原酶(EC1.2.3.2，习惯名为黄嘌呤氧化酶)

3.水解酶类 6.合成酶类亚类表示被水解的类型) 亚类表示新形成的键的类型 3.1酯键 3.3醚键 6.3C-N 3.4肽键 6.4C-C 3.5其他C-N键 3.6酸酐键第二节酶的催化性质、酶是生物催化剂 1.酶和一般催化剂比较 (1)用量少但能大大如快反应速率酶与一般催化剂一样,虽然细胞中的相对含量很低,却能大大加快反应速度 (2)不改变反应的平衡点与一般催化剂一样,酶仅能改变化学反应的速度,并不能改变化学反应的平衡点。酶本身在反应前后也不发生变化。例如,肽键遇水自发水解的反应极为缓慢,没有现实意义,当有酶存在时,这个反应则进行得十分迅速。 (3)可降低反应的活化能在一个化学反应体系中,反应开始时反应物(S)分子的能量水平很低,为”初态" (initial state)(A)。在反应的任何一瞬间反应物中都有一部分分子具有比初态更高一些的能量,高出的这一部分能量称为活化能( activation energy),使分子进入“过渡态 transition state)(即活化态A),这时就能形成或打破一些化学键,形成新的物质——产物(P),即S转变为P。这些具有较高能量处于活化态的分子称为活化分子。反应物中这种活化分子越多,反应速度越快。酶和一般催化剂一样可以降低反应的活化能增加活化分子数,加快反应速度。酶作为催化剂参加一些反应后,酶分子立即恢复原来的状态,继续参加新的反应 2.酶作为生物催化剂的特性 (1)催化效率高以分子比表示,酶催化反应的反应速度比非催化反应高10~10 倍,比其他催化反应高10~103倍。以转化数(每秒钟每个酶分子能催化多少个umol的底物发生变化)表示,大部分酶为100,最大可达几十万,甚至可达100万以上 (2)具有高度的专一性种酶只能作用于一类或一种特定的物质,这就是酶作用的专一性( specificity.)。通常把被酶作用的物质称为底物 substra)。所以也可以说一种酶只能作用于一种或一类底物。不同的酶有不同的专一性

99 3. 水解酶类 6.合成酶类 (亚类表示被水解的类型) (亚类表示新形成的键的类型) 3.1 酯键 6.1 C—N 3.2 糖苷键 6.2 C—S 3.3 醚键 6.3 C—N 3.4 肽键 6.4 C—C 3.5 其他 C—N 键 3.6 酸酐键第二节酶的催化性质一、酶是生物催化剂 1．酶和一般催化剂比较（1）用量少但能大大加快反应速率酶与一般催化剂一样，虽然细胞中的相对含量很低，却能大大加快反应速度。（2）不改变反应的平衡点与一般催化剂一样，酶仅能改变化学反应的速度，并不能改变化学反应的平衡点。酶本身在反应前后也不发生变化。例如，肽键遇水自发水解的反应极为缓慢，没有现实意义，当有酶存在时，这个反应则进行得十分迅速。（3）可降低反应的活化能在一个化学反应体系中,反应开始时反应物(S)分子的能量水平很低，为"初态"(initial state)(A)。在反应的任何一瞬间反应物中都有一部分分子具有比初态更高一些的能量，高出的这一部分能量称为活化能(activation energy)，使分子进入“过渡态”(transition state)(即活化态 A * )，这时就能形成或打破一些化学键，形成新的物质——产物(P)，即 S 转变为 P。这些具有较高能量处于活化态的分子称为活化分子。反应物中这种活化分子越多,反应速度越快。酶和一般催化剂一样可以降低反应的活化能，增加活化分子数，加快反应速度。酶作为催化剂参加一些反应后，酶分子立即恢复原来的状态，继续参加新的反应。 2．酶作为生物催化剂的特性（1）催化效率高以分子比表示,酶催化反应的反应速度比非催化反应高 108～1020 倍,比其他催化反应高 107～10 13 倍。以转化数•(每秒钟每个酶分子能催化多少个μmol 的底物发生变化)表示，大部分酶为1 000,最大可达几十万，甚至可达100 万以上。（2）具有高度的专一性一种酶只能作用于一类或一种特定的物质，这就是酶作用的专一性(specificity)。通常把被酶作用的物质称为底物(substrate)。所以也可以说一种酶只能作用于一种或一类底物。不同的酶有不同的专一性

(3)易失活酶是蛋白质,凡是使蛋白质变性的因素(高温、高压、强酸、强碱等)都能使酶的结构破坏,因而失去活性,所以酶的催化作用是在温和的条件(常温、常压和适合的pH值等)下实现的。 (4)酶活力的调节控制酶活力可以调节控制。它的调控方式很多,包括抑制剂调节、共价修饰调节、反馈调节、酶原激活和激素控制等,详细内容将在后面讨论。这也是化学调控的基础,叶面肥中含有许多离子,有些是光合酶的活化剂 (5)酶的催化活力与辅、辅基及金属离子有关有些酶是复合蛋白质,其中的小分子物质(辅酶、辅基及金属离子)与酶的催化活性密切相关。若将它们除去,酶就会失去酶的高效性、专一性及温和的作用条件在生物体内的新陈代谢中发挥着强有力的作用,酶活力的调控使生命活动中的反应得以有条不紊地进行。二、酶的化学本质 1.酶的蛋白质本质蛋白质有多种生物功能,其中具有催化作用的蛋白质称为酶。几乎所有的酶都是蛋白质。酶和其他蛋白质一样都是由氨基酸组成的,具有两性电解质的性质并具有一、二、三、四级结构,也受物理因素(加热、紫外线照射等)及化学因素(酸碱、有机溶剂等)的作用而变性或沉淀,丧失活性。酶的分子量也很大,其水溶液具有亲水胶体的性质,不能通过透析膜。在体外酶被胰蛋白酶水解而失活。 2.酶的核酸性质多年来人们一直认为酶都是蛋白质,然而,近年来有实验表明:核酸分子也是高活性的酶。最使人震惊的例子是L9RNA,它是原生动物四膜虫26 S TRNA前体经自身拼接所释放出的内含子的缩短的形式(黑板图示)。L19RNA在一定条件下能够以高度专的形式催化寡聚核糖核苷酸底物的切割与连接。我们称本质为RNA的酶为核糖核酸酶 ( ribozymes,有时也称为RNA酶。它们很适于去识别并转化单链核酸,因为它们与所作用的核酸底物享用共同的碱基配对语言 RNA分子和蛋白质分子一样,可以是非常有效的催化剂,但大多数的RNA的催化效率不及蛋白质。因为RNA不同于蛋白质:首先RNA不能形成大的非极性分子,而且与蛋白质相比它们的极性小得多;第二,核酸只有四种不同的构建单位,而蛋白质有20 种氨基酸作为基本的构建单位、酶的底物专性酶的两个最显著特性就是它们的高度专一性( specificity)和极高的催化效率。正是由于这些特性使得酶与一般催化剂有明显的区别。酶对它所催化的反应与对底物的选择两方面都是高度专一的。通常酶只能催化一种化学反应或一类相似的化学反应。酶对底物的选择性很严格,有时甚至是绝对的。由于酶具有专一性,所以生物体内的代谢过程才能有

100 （3）易失活酶是蛋白质,凡是使蛋白质变性的因素(高温、高压、强酸、强碱等)都能使酶的结构破坏，因而失去活性，所以酶的催化作用是在温和的条件•(常温、常压和适合的 pH 值等)下实现的。（4）酶活力的调节控制酶活力可以调节控制。它的调控方式很多，包括抑制剂调节、共价修饰调节、反馈调节、酶原激活和激素控制等，详细内容将在后面讨论。这也是化学调控的基础，叶面肥中含有许多离子，有些是光合酶的活化剂。（5）酶的催化活力与辅酶、辅基及金属离子有关有些酶是复合蛋白质,其中的小分子物质(辅酶、辅基及金属离子)与酶的催化活性密切相关。若将它们除去,酶就会失去活性。酶的高效性、专一性及温和的作用条件在生物体内的新陈代谢中发挥着强有力的作用，酶活力的调控使生命活动中的反应得以有条不紊地进行。二、酶的化学本质 1．酶的蛋白质本质蛋白质有多种生物功能，其中具有催化作用的蛋白质称为酶。几乎所有的酶都是蛋白质。酶和其他蛋白质一样都是由氨基酸组成的，具有两性电解质的性质并具有一、二、三、四级结构，也受物理因素(加热、紫外线照射等)及化学因素(酸碱、有机溶剂等)的作用而变性或沉淀，丧失活性。酶的分子量也很大，其水溶液具有亲水胶体的性质，不能通过透析膜。在体外酶被胰蛋白酶水解而失活。 2．酶的核酸性质多年来人们一直认为酶都是蛋白质，然而，近年来有实验表明：核酸分子也是高活性的酶。最使人震惊的例子是 L19RNA，它是原生动物四膜虫 26S rRNA 前体经自身拼接所释放出的内含子的缩短的形式（黑板图示）。L19RNA 在一定条件下能够以高度专一的形式催化寡聚核糖核苷酸底物的切割与连接。我们称本质为 RNA 的酶为核糖核酸酶 (ribozymes)，有时也称为 RNA 酶。它们很适于去识别并转化单链核酸，因为它们与所作用的核酸底物享用共同的碱基配对语言。 RNA 分子和蛋白质分子一样，可以是非常有效的催化剂，但大多数的 RNA 的催化效率不及蛋白质。因为 RNA 不同于蛋白质：首先 RNA 不能形成大的非极性分子，而且与蛋白质相比它们的极性小得多；第二，核酸只有四种不同的构建单位，而蛋白质有 20 种氨基酸作为基本的构建单位。三、酶的底物专一性酶的两个最显著特性就是它们的高度专一性(specificity) 和极高的催化效率。正是由于这些特性使得酶与一般催化剂有明显的区别。酶对它所催化的反应与对底物的选择两方面都是高度专一的。通常酶只能催化一种化学反应或一类相似的化学反应。酶对底物的选择性很严格，有时甚至是绝对的。由于酶具有专一性，所以生物体内的代谢过程才能有一

定的方向和顺序。不同的酶具有不同程度的专一性。我们可以将酶的专一性分为三种类 1.绝对专性有些酶的专一性是绝对的,即除一种底物以外,它对其他任何物质都不起催化作用这种专一性称为绝对专一性。若底物分子发生细微的改变,便不能作为酶的底物。例如反丁烯二酸酶仅能催化反丁烯二酸形成L苹果酸,却不能催化结构极其相似的顺丁烯二酸发生此反应。 2.相对专一性另外一些酶对底物专一性程度要求较低,能够对结构相似的一类化合物起催化作用,这类酶的专一性称为相对专一性。它又可分为基团专一性和键专一性两类。现以水解酶为例说明这两种类型的专一性。设底物A、B为两个化学基团,两者之间以一定的键连接,当水解酶作用时,反应如下: A-B+HO- aoh+BH (1)基团专性有些酶除了要求A和B之间的键合适外,而且对其所作用键两端的基团具有不同的专一性。例如A一B化合物,酶常对其中的一个基团(如A)具有高度的甚至是绝对的专一性,而对另外一个基团(如B)具有相对的专一性。这种酶的专一性称为基团专一性。例如,α-D葡萄糖苷酶能水解具有α-,4-糖苷键的D-葡萄糖苷,这种酶对α-D-葡萄糖基团和α-糖苷键具有绝对专一性,而底物分子上的R基团则可以是任何糖或非糖基嗽如甲基)。所以这种酶既能催化麦芽糖的水解,又能催化蔗糖的水解。 (2)键专一性有些酶的专一性更低,它只要求底物分子上有适合的化学键就可以起催化作用,而对键两端的A、B基团的结构要求不严,只有相对专一性。例如,酯酶对具有酯键( RCOOR′舶化合物都能进行催化,酯酶除了水解脂肪外,还能水解脂肪酸和醇所合成的酯类。这种专一性称为键专一性。立体专性一种酶只能对一种立体异构体起催化作用,对其对映体则全无作用,这种专一性称为立体专一性。自然界有许多化合物以立体异构体存在。氨基酸和糖类有D-构型及L-构型的异构体,如D氨基酸的氧化酶能催化许多D氨基酸氧化,但对L氨基酸则完全不起作用,所以D氨基酸氧化酶与DL-氨基酸作用时,只有一半的底物(D型)被分解,可用此法来分离消旋化合物四、酶的组成及分类 1.根据酶的组成将酶分成两类

101 定的方向和顺序。不同的酶具有不同程度的专一性。我们可以将酶的专一性分为三种类型。 1．绝对专一性有些酶的专一性是绝对的，即除一种底物以外，它对其他任何物质都不起催化作用，这种专一性称为绝对专一性。若底物分子发生细微的改变，便不能作为酶的底物。例如反丁烯二酸酶仅能催化反丁烯二酸形成 L-苹果酸，却不能催化结构极其相似的顺丁烯二酸发生此反应。 2．相对专一性另外一些酶对底物专一性程度要求较低，能够对结构相似的一类化合物起催化作用，这类酶的专一性称为相对专一性。它又可分为基团专一性和键专一性两类。现以水解酶为例说明这两种类型的专一性。设底物 A、B 为两个化学基团，两者之间以一定的键连接，当水解酶作用时，反应如下： A—B + H2O────→ AOH + BH （1）基团专一性有些酶除了要求 A 和 B 之间的键合适外，而且对其所作用键两端的基团具有不同的专一性。例如 A—B 化合物，酶常对其中的一个基团(如 A)具有高度的甚至是绝对的专一性，而对另外一个基团(如 B)具有相对的专一性。这种酶的专一性称为基团专一性。例如，α-D-葡萄糖苷酶能水解具有α-l，4-糖苷键的 D-葡萄糖苷，这种酶对α-D-葡萄糖基团和α-糖苷键具有绝对专一性，而底物分子上的 R 基团则可以是任何糖或非糖基团(如甲基)。所以这种酶既能催化麦芽糖的水解，又能催化蔗糖的水解。（2）键专一性有些酶的专一性更低，它只要求底物分子上有适合的化学键就可以起催化作用，而对键两端的 A、B 基团的结构要求不严，只有相对专一性。例如，酯酶对具有酯键（RCOOR′)的化合物都能进行催化，酯酶除了水解脂肪外，还能水解脂肪酸和醇所合成的酯类。这种专一性称为键专一性。 3．立体专一性一种酶只能对一种立体异构体起催化作用，对其对映体则全无作用，这种专一性称为立体专一性。自然界有许多化合物以立体异构体存在。氨基酸和糖类有 D-构型及 L-构型的异构体，如 D-氨基酸的氧化酶能催化许多 D-氨基酸氧化，但对 L-氨基酸则完全不起作用，所以 D-氨基酸氧化酶与 DL-氨基酸作用时，只有一半的底物(D 型)被分解，可用此法来分离消旋化合物。四、酶的组成及分类 1．根据酶的组成将酶分成两类

(1)单因为酶是蛋白质,所以酶和其他蛋白质一样,可以根据其组成成分分为简单蛋白质和结合蛋白质两类。有些酶其活性仅仅决定于蛋白质结构,这类酶属于简单蛋白质,又称单酶,如脲酶、蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶及核糖核酸酶等。 (2)全酶另一类酶其蛋白质与非蛋白组分结合后才表现出酶活性,这类酶属于结合蛋白质,称为全酶,即全酶=酶蛋白+辅助因子。全酶中蛋白质部分称为酶蛋白,非蛋白部分称为辅助因子。在催化反应中酶蛋白与辅因子所起的作用不同,酶的专一性取决于酶蛋白本身,辅助因子一般都在酶促反应中起运输转移电子、原子或某些功能基(如参与氧化还原或运载酰基)的作用酶的辅助因子包括金属离子及有机物,绝大多数情况下可以通过透析或其他方法将全酶中的辅助因子除去。例如,酵母提取物有催化葡萄糖发酵的能力,透析除去辅助因子后,酵母就失去了催化能力。这种与酶蛋白松弛结合的辅助因子称为辅酶( cofactor或 coenzyme),但在少数情况下,有一些辅助因子是以共价键和酶蛋白结合在一起的,不易透析除去,这种辅助因子称为辅基( prosthetic group)。辅基与辅酶的区别只在于它们与酶蛋白结合的牢固程度不同,并无严格的界限。一些可作为酶的辅助因子的辅酶和辅基见表5-1 2.根据酶蛋白的特点将酶分为三类 (1)单体酶单体酶 monomerIc enzyme)只有一条多肽链。属于这一类的酶很少,一般都是催化水解反应的酶,相对分子质量在13000~35000之间如溶菌酶、胰蛋白酶 (2)寡聚酶寡聚酶( oligomeric enzyme)由几个甚至几十个亚基组成,这些亚基可以是相同的多肽链,也可以是不同的多肽链。亚基之间不是共价结合,彼此很容易分开。寡聚酶的分子量从35万到几百万,如磷酸化酶a和3-磷酸甘油脱氢酶等。 (3)多酶体系多酶体系( multienzyme system)是由几种酶彼此嵌合形成的复合体。它有利于一系列反应的进行。这类多酶复合体分子量很高,一般都在几百万以上。如脂肪合成酶复合体。表5-1一些酶的辅助因子乙醇脱氢酶( alcchol dehydrogenase) 碳酸酐酶( carbonic anhydrase) 碳酸水解酶( phosphohydrolases 磷酸转移酶( phosphotransferases Mg mn 精氨酸酶( arginase) 丙酮酸羧化酸 (pyrN decarboxylase) Zn2+Mn2(还需生物素) 胞色素( cytochromes 过氧化物酶( peroxidse Fe2或Fe”(铁离子在卟啉环中) 过氧化氢酶( catalase) Fe2+或Fe”(铁离子在卟啉环中)

102 （1）单酶因为酶是蛋白质，所以酶和其他蛋白质一样，可以根据其组成成分分为简单蛋白质和结合蛋白质两类。有些酶其活性仅仅决定于蛋白质结构，这类酶属于简单蛋白质，又称单酶，如脲酶、蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶及核糖核酸酶等。（2）全酶另一类酶其蛋白质与非蛋白组分结合后才表现出酶活性，这类酶属于结合蛋白质，称为全酶，即全酶＝酶蛋白＋辅助因子。全酶中蛋白质部分称为酶蛋白，非蛋白部分称为辅助因子。在催化反应中酶蛋白与辅因子所起的作用不同，酶的专一性取决于酶蛋白本身，辅助因子一般都在酶促反应中起运输转移电子、原子或某些功能基（如参与氧化还原或运载酰基）的作用。酶的辅助因子包括金属离子及有机物，绝大多数情况下可以通过透析或其他方法将全酶中的辅助因子除去。例如，酵母提取物有催化葡萄糖发酵的能力，透析除去辅助因子后,酵母就失去了催化能力。这种与酶蛋白松弛结合的辅助因子称为辅酶(cofactor 或 coenzyme)•，但在少数情况下，有一些辅助因子是以共价键和酶蛋白结合在一起的，不易透析除去，这种辅助因子称为辅基(prosthetic group)。辅基与辅酶的区别只在于它们与酶蛋白结合的牢固程度不同，并无严格的界限。一些可作为酶的辅助因子的辅酶和辅基见表 5-1。 2．根据酶蛋白的特点将酶分为三类（1）单体酶单体酶(monomeric enzyme)只有一条多肽链。属于这一类的酶很少,一般都是催化水解反应的酶，相对分子质量在 13 000～35 000 之间,如溶菌酶、胰蛋白酶等。（2）寡聚酶寡聚酶 (oligomeric enzyme)由几个甚至几十个亚基组成，这些亚基可以是相同的多肽链，也可以是不同的多肽链。亚基之间不是共价结合,彼此很容易分开。寡聚酶的分子量从3.5 万到几百万，如磷酸化酶 a 和 3-磷酸甘油脱氢酶等。（3）多酶体系多酶体系 (multienzyme system)是由几种酶彼此嵌合形成的复合体。它有利于一系列反应的进行。这类多酶复合体分子量很高，一般都在几百万以上。如脂肪合成酶复合体。表 5-1 一些酶的辅助因子某些含有或需要金属离子的酶辅助因子(金属离子) 乙醇脱氢酶(alcohol dehdrogenase) 碳酸酐酶(carbonic anhydrase) 羧肽酶(carboxypeptidase) 碳酸水解酶(phosphohydrolases) 磷酸转移酶(phosphotransferases) 精氨酸酶(arginase) 丙酮酸羧化酶(pyruv tecarboxylase) 细胞色素(cytochromes) 过氧化物酶(peroxidase) 过氧化氢酶(catalase) Zn2+ Zn2+ Zn2+ Mg2 Mg2+ Mn2+ Mn2+ Zn2+ Mn2+(还需生物素) Fe2+或 Fe3+(铁离子在卟啉环中) Fe2+或 Fe3+(铁离子在卟啉环中) Fe2+或 Fe3+(铁离子在卟啉环中)

黑龙江八一农垦大学：《生物化学》课程教学资源（教案讲义）第三章 酶

黑龙江八一农垦大学：《生物化学》课程教学资源（教案讲义）第三章酶