酶化学（Enzyme ）
1、 酶的定义：是指由生物体内活细胞产生的一种生物催化剂。大
多数有蛋白质组成（少数为RNA ）。
2、 酶的特性：
1） 高效性
2） 专一性：一种酶只能催化一种或一类底物
3） 多样性
4） 温和性: 催化条件温和
5） 活性可调节性：包括抑制剂和激活剂调节、反馈抑制调节、
共价修饰调节和变构调节等
6） 有些酶的催化性与辅因子有关。
7） 易变性
3、 酶的化学本质：
(1) 大多数酶是蛋白质
1) 酶蛋白主要由氨基酸组成
2) 有一、二、三、四级空间结构；
3) 具有两性电解质的性质；
4) 酶的相对分子量很大，其水溶液具有亲水胶体性质，不能透析；
5) 易受某些物理因素(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从而丧失酶活；
6) 可被蛋白酶分解；
7) 可以用蛋白质测序的方法分析分子组成和结构。
(2) 某些RNA 具有催化活性，称为核酶。
4、酶的分类：
根据酶的组成可分为：
(1) 单纯酶：其活性仅取决于其蛋白质结构，如蛋白酶、淀粉酶等。
(2) 结合酶：酶的活性由酶蛋白和辅酶决定。
根据酶所催化的反应性质的不同，将酶分成六大类：
5、 酶的活力
酶活力单位(active unit)：酶活力单位的量度。1961年国际酶学会议规定：1个酶活力单位是指在特定条件(25℃，其它为最适条件) 下，在1min 内能转化1μmol 底物的酶量，或是转化底物中1μmol
的有关基团的酶量。
比活：每分钟每毫克酶蛋白在25℃下转化的底物的微摩尔数。比活是酶纯度的测量。
活化能：将1mol 反应底物中所有分子由基态转化为过度态所需要的能量。
6、酶的催化机理
中间产物学说：当酶催化一化学反应时，首先 E和 S结合形成中间产物 ES，然后它再分解成产物P 并释放酶E 。酶-底物络合物的生成能降低反应的活化能，从而提高化学反应的速度。S + E→ ES →E + P。
诱导契合学说：Koshland(1958)提出，酶分子与底物分子接近时，酶蛋白受底物分子的诱导，其构象发生有利于底物结合的变化，酶与底物在此基础上互补契合，进行反应。
(1) 在酶与底物结合之前，酶分子的构象不一定和底物互相吻合。
(2) 酶分子的活性中心不是刚性的结构。它具有一定的柔性，当底物与酶分子相互接近时，底物分子可以诱导酶分子的构象发生一定的变化。
(3) 由于酶分子构象发生的变化，因而使活性中心的催化基团形成了正确的排列和定向，使酶分子和底物分子楔合而结合成中间络合物，并导致底物发生反应。
(4)当反应完毕时，产物从酶分子上掉下来，这时酶分子又恢复到原来的构象。
X-衍射证明酶与底物结合时，确有显著的构象变化。
7、酶促反应动力学
9 酶促反应动力学
酶促反应动力学是研究酶促反应的速度及影响此速度的各种因素的科学。 米契里斯(Michaelis)和门坦(Menten)根据中间产物学说推导出酶促反应速度方程式，即米-门公式(Michaelis-Menten equation)。
由米门公式可知：酶促反应速度受酶浓度和底物浓度的影响，也受温度、pH 、激活剂和抑制剂的影响。
(1) 酶浓度对酶促反应速度的影响
从米门公式和酶浓度与酶促反应速度的关系图解可以看出：当底物分子浓度足够时，酶促反应速度与酶分子的浓度成正比。
(2) 底物浓度对酶促反应速度的影响
在生化反应中，若酶的浓度为定值，底物的起始浓度较低时，酶促反应速度与底物浓度成正比，即随底物浓度的增加而增加。当所有的酶与底物结合生成中间产物后，即使在增加底物浓度，中间产物浓度也不会增加，酶促反应速度也不增加。
米氏常数Km ：反应速度为最大反应速度一半时的底物浓度。
① Km是酶的特征性物理常数。只与E 性质有关，与[E]无关；测Km 可鉴别酶。 ②在一定条件下某酶对某一底物有一定的Km 值。
③同一E 有几个S 就有几个Km ，Km 最小的为最适S 或天然S 。
④ Km大，E 与S 亲和力弱；Km 小，E 与S 亲和力强。
(3) 温度对酶促反应速度的影响
1) 各种酶在最适温度范围内，酶活性最强，酶促反应速度最大。在适宜的温度范围内，温度每升高10℃，酶促反应速度可以相应提高1～2倍。
2) 不同生物体内酶的最适温度不同。如，动物组织中各种酶的最适温度为35～40℃；植物体内的酶最适温度在40～50℃之间微生物体内各种酶的最适温度为25～60℃，但也有例外，如黑曲糖化酶的最适温度为62～64℃；巨大芽孢杆菌、短乳酸杆菌、产气杆菌等体内的葡萄糖异构酶的最适温度为80℃；枯草杆菌的液化型淀粉酶的最适温度为85～94℃。
3) 过高或过低的温度都会降低酶的催化效率，即降低酶促反应速度。最适温度在60℃以下的酶，当温度达到60～80℃时，大部分酶被破坏，发生不可逆变性；当温度接近100℃时，酶的催化作用完全丧失。
(4）pH 对酶促反应速度的影响
酶在最适pH 范围内表现出活性，大于或小于最适pH ，都会降低酶活性。 主要表现在两个方面：
①改变底物分子和酶分子的带电状态，从而影响酶和底物的结合；
②过高或过低的pH 都会影响酶的稳定性，进而使酶遭受不可逆破坏。
动物体内的酶最适pH 大多在6.5-8.0之间，但也有例外，如胃蛋白酶的最适pH 为1.5，植物体内的酶最适pH 大多在4.5-6.5之间。 \
(5) 激活剂对酶促反应速度的影响
能激活酶的物质称为酶的激活剂。
①无机阳离子，如钠离子、钾离子、铜离子、钙离子等；
②无机阴离子，如氯离子、溴离子、碘离子、硫酸盐离子磷酸盐离子等； ③有机化合物，如维生素C 、半胱氨酸、还原性谷胱甘肽等。
许多酶只有当某一种适当的激活剂存在时，才表现出催化活性或强化其催化活性，这称为对酶的激活作用。而有些酶被合成后呈现无活性状态，这种酶称为酶原。它必须经过适当的激活剂激活后才具活性。
(6) 抑制剂对酶促反应速度的影响
能减弱、抑制甚至破坏酶活性的物质称为酶的抑制剂。它可降低酶促反应速度。酶的抑制剂有重金属离子、一氧化碳、硫化氢、氢氰酸、氟化物、碘化乙酸、生物碱、染料、对-氯汞苯甲酸、二异丙基氟磷酸、乙二胺四乙酸、表面活性剂等。
对酶促反应的抑制可分为竞争性抑制和非竞争性抑制。
1) 竞争性抑制(competitive inhibition)：与底物结构类似的物质争先与酶的活性中心结合，从而降低酶促反应速度。竞争性抑制是可逆性抑制，通过增加底物浓度最终可解除抑制，恢复酶的活性。
2) 非竞争性抑制(noncompetitive inhibition)：抑制剂与酶活性中心以外的位点结合后，底物仍可与酶活性中心结合，但酶不显示活性。非竞争性抑制是不可逆的，增加底物浓度并不能解除对酶活性的抑制。
3) 反竞争性抑制作用(uncompetitive inhibition) ：抑制剂只与酶-底物复合物结合
而不与游离的酶结合。
有的物质既可作为一种酶的抑制剂，又可作为另一种酶的激活剂。
酶化学（Enzyme ）
1、 酶的定义：是指由生物体内活细胞产生的一种生物催化剂。大
多数有蛋白质组成（少数为RNA ）。
2、 酶的特性：
1） 高效性
2） 专一性：一种酶只能催化一种或一类底物
3） 多样性
4） 温和性: 催化条件温和
5） 活性可调节性：包括抑制剂和激活剂调节、反馈抑制调节、
共价修饰调节和变构调节等
6） 有些酶的催化性与辅因子有关。
7） 易变性
3、 酶的化学本质：
(1) 大多数酶是蛋白质
1) 酶蛋白主要由氨基酸组成
2) 有一、二、三、四级空间结构；
3) 具有两性电解质的性质；
4) 酶的相对分子量很大，其水溶液具有亲水胶体性质，不能透析；
5) 易受某些物理因素(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从而丧失酶活；
6) 可被蛋白酶分解；
7) 可以用蛋白质测序的方法分析分子组成和结构。
(2) 某些RNA 具有催化活性，称为核酶。
4、酶的分类：
根据酶的组成可分为：
(1) 单纯酶：其活性仅取决于其蛋白质结构，如蛋白酶、淀粉酶等。
(2) 结合酶：酶的活性由酶蛋白和辅酶决定。
根据酶所催化的反应性质的不同，将酶分成六大类：
5、 酶的活力
酶活力单位(active unit)：酶活力单位的量度。1961年国际酶学会议规定：1个酶活力单位是指在特定条件(25℃，其它为最适条件) 下，在1min 内能转化1μmol 底物的酶量，或是转化底物中1μmol
的有关基团的酶量。
比活：每分钟每毫克酶蛋白在25℃下转化的底物的微摩尔数。比活是酶纯度的测量。
活化能：将1mol 反应底物中所有分子由基态转化为过度态所需要的能量。
6、酶的催化机理
中间产物学说：当酶催化一化学反应时，首先 E和 S结合形成中间产物 ES，然后它再分解成产物P 并释放酶E 。酶-底物络合物的生成能降低反应的活化能，从而提高化学反应的速度。S + E→ ES →E + P。
诱导契合学说：Koshland(1958)提出，酶分子与底物分子接近时，酶蛋白受底物分子的诱导，其构象发生有利于底物结合的变化，酶与底物在此基础上互补契合，进行反应。
(1) 在酶与底物结合之前，酶分子的构象不一定和底物互相吻合。
(2) 酶分子的活性中心不是刚性的结构。它具有一定的柔性，当底物与酶分子相互接近时，底物分子可以诱导酶分子的构象发生一定的变化。
(3) 由于酶分子构象发生的变化，因而使活性中心的催化基团形成了正确的排列和定向，使酶分子和底物分子楔合而结合成中间络合物，并导致底物发生反应。
(4)当反应完毕时，产物从酶分子上掉下来，这时酶分子又恢复到原来的构象。
X-衍射证明酶与底物结合时，确有显著的构象变化。
7、酶促反应动力学
9 酶促反应动力学
酶促反应动力学是研究酶促反应的速度及影响此速度的各种因素的科学。 米契里斯(Michaelis)和门坦(Menten)根据中间产物学说推导出酶促反应速度方程式，即米-门公式(Michaelis-Menten equation)。
由米门公式可知：酶促反应速度受酶浓度和底物浓度的影响，也受温度、pH 、激活剂和抑制剂的影响。
(1) 酶浓度对酶促反应速度的影响
从米门公式和酶浓度与酶促反应速度的关系图解可以看出：当底物分子浓度足够时，酶促反应速度与酶分子的浓度成正比。
(2) 底物浓度对酶促反应速度的影响
在生化反应中，若酶的浓度为定值，底物的起始浓度较低时，酶促反应速度与底物浓度成正比，即随底物浓度的增加而增加。当所有的酶与底物结合生成中间产物后，即使在增加底物浓度，中间产物浓度也不会增加，酶促反应速度也不增加。
米氏常数Km ：反应速度为最大反应速度一半时的底物浓度。
① Km是酶的特征性物理常数。只与E 性质有关，与[E]无关；测Km 可鉴别酶。 ②在一定条件下某酶对某一底物有一定的Km 值。
③同一E 有几个S 就有几个Km ，Km 最小的为最适S 或天然S 。
④ Km大，E 与S 亲和力弱；Km 小，E 与S 亲和力强。
(3) 温度对酶促反应速度的影响
1) 各种酶在最适温度范围内，酶活性最强，酶促反应速度最大。在适宜的温度范围内，温度每升高10℃，酶促反应速度可以相应提高1～2倍。
2) 不同生物体内酶的最适温度不同。如，动物组织中各种酶的最适温度为35～40℃；植物体内的酶最适温度在40～50℃之间微生物体内各种酶的最适温度为25～60℃，但也有例外，如黑曲糖化酶的最适温度为62～64℃；巨大芽孢杆菌、短乳酸杆菌、产气杆菌等体内的葡萄糖异构酶的最适温度为80℃；枯草杆菌的液化型淀粉酶的最适温度为85～94℃。
3) 过高或过低的温度都会降低酶的催化效率，即降低酶促反应速度。最适温度在60℃以下的酶，当温度达到60～80℃时，大部分酶被破坏，发生不可逆变性；当温度接近100℃时，酶的催化作用完全丧失。
(4）pH 对酶促反应速度的影响
酶在最适pH 范围内表现出活性，大于或小于最适pH ，都会降低酶活性。 主要表现在两个方面：
①改变底物分子和酶分子的带电状态，从而影响酶和底物的结合；
②过高或过低的pH 都会影响酶的稳定性，进而使酶遭受不可逆破坏。
动物体内的酶最适pH 大多在6.5-8.0之间，但也有例外，如胃蛋白酶的最适pH 为1.5，植物体内的酶最适pH 大多在4.5-6.5之间。 \
(5) 激活剂对酶促反应速度的影响
能激活酶的物质称为酶的激活剂。
①无机阳离子，如钠离子、钾离子、铜离子、钙离子等；
②无机阴离子，如氯离子、溴离子、碘离子、硫酸盐离子磷酸盐离子等； ③有机化合物，如维生素C 、半胱氨酸、还原性谷胱甘肽等。
许多酶只有当某一种适当的激活剂存在时，才表现出催化活性或强化其催化活性，这称为对酶的激活作用。而有些酶被合成后呈现无活性状态，这种酶称为酶原。它必须经过适当的激活剂激活后才具活性。
(6) 抑制剂对酶促反应速度的影响
能减弱、抑制甚至破坏酶活性的物质称为酶的抑制剂。它可降低酶促反应速度。酶的抑制剂有重金属离子、一氧化碳、硫化氢、氢氰酸、氟化物、碘化乙酸、生物碱、染料、对-氯汞苯甲酸、二异丙基氟磷酸、乙二胺四乙酸、表面活性剂等。
对酶促反应的抑制可分为竞争性抑制和非竞争性抑制。
1) 竞争性抑制(competitive inhibition)：与底物结构类似的物质争先与酶的活性中心结合，从而降低酶促反应速度。竞争性抑制是可逆性抑制，通过增加底物浓度最终可解除抑制，恢复酶的活性。
2) 非竞争性抑制(noncompetitive inhibition)：抑制剂与酶活性中心以外的位点结合后，底物仍可与酶活性中心结合，但酶不显示活性。非竞争性抑制是不可逆的，增加底物浓度并不能解除对酶活性的抑制。
3) 反竞争性抑制作用(uncompetitive inhibition) ：抑制剂只与酶-底物复合物结合
而不与游离的酶结合。
有的物质既可作为一种酶的抑制剂，又可作为另一种酶的激活剂。