第五章酶 在活细胞中进行着大量化学反应,这些化学反应的特点是速度非常之高并且能有条不紊地进行,从 而使得细胞同时能进行各种降解代谢及合成代谢,以满足生命活动的需要。如果让这些化学反应在体外 进行,则速度非常之慢,或者需要高温高压等特殊条件才能快速进行。生物细胞之所以能在常温常压下 以极快的速度和很高的专一性进行化学反应是由于其中存在有生物催化剂,生物催化剂的特征是它们有 高度的专一性和极高的催化效率,是无机催化剂所不能比拟的。这类生物催化剂统称为酶。 酶是具有生物催化作用的蛋白质。酶的催化作用条件温和,其催化作用具有高效率、专一性及可 调控性,使生物体在新陈代谢过程中的各个反应能有条不紊地进行 第一节酶的催化性质 、醇是生物催化剂 (一)酶和一般催化剂的比较 酶作为生物催化剂和一般催化剂相比有以下的共性: 1、用量少而催化效率高酶与一般催化剂一样,虽然在细胞中的相对含量很低,却能使一个慢速 反应变为快速反应。 2、不改变化学反应的平衡点和一般催化剂一样,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 可降低反应的活化能催化剂,包括酶在内,能降低化学反应的活化能。在催化反应中,只需较 少的能量就可使反应物进入“活化态”。 (二)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,比其它催化 反应高107~1013倍。以转换数(每分钟每个酶分子能催化多少个反应物分子发生变化)表示,大部分酶 为1000,最大的可达一百万以上。 2、酶的作用具有高度的专一性一种酶只能作用于某一类或某一种特定的物质。这就是酶作用的专 性。通常把被酶作用的物质称为该酶的底物。所以也可以说一种酶只作用于一个或一类底物。如糖苷 键、酯键、肽键等都能被酸碱催化而水解,但水解这些化学健的酶却各不相同,即它们分别需要在具有 定专一性的酶作用下才能水解。 3、酶易失活一般催化剂在一定条件下会因中毒而失去催化能力,而酶却较其它催化剂更加脆 弱,更易失去活性。强酸、强碱、高温等条件都能使酶破坏而完全失去活性。所以酶作用一般都要求比 较温和的条件,如常温、常压、接近中性的酸碱度等。 4、酶活力的调节控制酶活力是受调节控制的、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、酶原激活及激素控制等 酶的催化活力与辅酶、辅基和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,酶就失去活性。 高效率、专一性以及作用条件温和使酶在生物体新陈代谢过程中发挥强有力的作用,酶活力的调控 使生命活动中各个反应得以有条不紊地进行。 二、薛的化学本质 (一)酶的本质 酶是具有生物催化活性的蛋白质。同其它蛋白质一样,酶蛋白主要由氨基酸组成,因此,也具有两 性电解质的性质,并且有一、二、三、四级结构。也受某些物理因素(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、丧失酶活性。酶的相对分子质量也很大,其水溶液具 有亲水胶体的性质,不能透析。在体外,酶能被胰蛋白酶等水解而失活。 酶的化学本质是蛋白质。但不能说所有蛋白质都是酶,只是具有催化作用的蛋白质,才称为酶。 )酶的组成分类 根据酶的组成成分可分为简单蛋白酶和复合蛋白酶两类 简单蛋白酶有些酶只需要其蛋白质部分进行催化功能,称为简单蛋白质酶 复合蛋白酶另外一些酶的活性还需要有非蛋白成分,称为复合蛋白质酶或结合蛋白质酶。复合蛋 白酶的非蛋白成分称为辅因子或辅基,一些金属酶需要Mg2、Fe2+、Zn2等金属作辅基。其它一些酶则需 112第五章 酶 在活细胞中进行着大量化学反应，这些化学反应的特点是速度非常之高并且能有条不紊地进行，从 而使得细胞同时能进行各种降解代谢及合成代谢，以满足生命活动的需要。如果让这 些化学反应在体外 进行，则速度非常之慢，或者需要高温高压等特殊条件才能快速进行。生物细胞之所以能在常温常压下 以极快的速度和很高的专一性进行化学反应是由于其中存在有生物催化剂，生物催化剂的特征是它们有 高度的专一性和极高的催化效率，是无机催化剂所不能比拟的。这类生物催化剂统称为酶。 酶 是具有生物催化作用的蛋白质。酶的催化作用条件温和，其催化作用具有高效率、专一性及可 调控性，使生物体在新陈代谢过程中的各个反应能有条不紊地进行。 第一节 酶的催化性质 一、酶是生物催化剂 (一) 酶和一般催化剂的比较 酶作为生物催化剂和一般催化剂相比有以下的共性： 1、用量少而催化效率高 酶与一般催化剂一样，虽然在细胞中的相对含量很低，却能使一个慢速 反应变为快速反应。 2、不改变化学反应的平衡点 和一般催化剂一样，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。 3、可降低反应的活化能 催化剂，包括酶在内，能降低化学反应的活化能。在催化反应中，只需较 少的能量就可使反应物进入“活化态”。 (二)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 ~10 20倍，比其它催化 反应高 107 ~10 13倍。以转换数（每分钟每个酶分子能催化多少个反应物分子发生变化）表示，大部分酶 为 1000，最大的可达一百万以上。 2、酶的作用具有高度的专一性 一种酶只能作用于某一类或某一种特定的物质。这就是酶作用的专 一性。通常把被酶作用的物质称为该酶的底物。所以也可以说一种酶只作用于一个或一类底物。如糖苷 键、酯键、肽键等都能被酸碱催化而水解，但水解这些化学健的酶却各不相同，即它们分别需要在具有 一定专一性的酶作用下才能水解。 3、酶易失活 一般催化剂在一定条件下会因中毒而失去催化能力，而酶却较其它催化剂更加脆 弱，更易失去活性。强酸、强碱、高温等条件都能使酶破坏而完全失去活性。所以酶作用一般都要求比 较温和的条件，如常温、常压、接近中性的酸碱度等。 4、酶活力的调节控制 酶活力是受调节控制的、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、酶原激活及激素控制等。 5、酶的催化活力与辅酶、辅基和金属离子有关 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，酶就失去活性。 高效率、专一性以及作用条件温和使酶在生物体新陈代谢过程中发挥强有力的作用，酶活力的调控 使生命活动中各个反应得以有条不紊地进行。 二、酶的化学本质 （一）酶的本质 酶是具有生物催化活性的蛋白质。同其它蛋白质一样，酶蛋白主要由氨基酸组成，因此，也具有两 性电解质的性质，并且有一、二、三、四级结构。也受某些物理因素（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、丧失酶活性。酶的相对分子质量也很大，其水溶液具 有亲水胶体的性质，不能透析。在体外，酶能被胰蛋白酶等水解而失活。 酶的化学本质是蛋白质。但不能说所有蛋白质都是酶，只是具有催化作用的蛋白质，才称为酶。 （二）酶的组成分类 根据酶的组成成分可分为简单蛋白酶和复合蛋白酶两类。 简单蛋白酶 有些酶只需要其蛋白质部分进行催化功能，称为简单蛋白质酶。 复合蛋白酶 另外一些酶的活性还需要有非蛋白成分，称为复合蛋白质酶或结合蛋白质酶。复合蛋 白酶的非蛋白成分称为辅因子或辅基，一些金属酶需要Mg2+、Fe2+ 、Zn2+等金属作辅基。其它一些酶则需 112