酶 （Enzyme）

目录 酶是生物催化剂 酶的分类和命名 酶的作用机理 酶促反应动力学 酶活性调节 酶活测定及分离提纯 酶工程 维生素与辅酶

酶学知识来源于生产实践，我国4千多年前的夏禹时代就酿酒盛行，周朝已开始制醋、酱，并用曲来治疗消化不良。 酶学研究的历史 酶学知识来源于生产实践，我国4千多年前的夏禹时代就酿酒盛行，周朝已开始制醋、酱，并用曲来治疗消化不良。 酶的系统研究起始于19世纪中叶对发酵本质的研究。

Büchner因为其发现，获得1907年诺贝尔化学奖。诺思罗普和Sumner因为发现酶的本质是蛋白质，获得1946年诺贝尔化学 1857年，巴斯德（Pasteur）：酒精发酵是酵母细胞活动的结果； 1878年，德国生理学家库恩提出酶（源自希腊语“在酵母中”）的概念。 1897年，Büchner兄弟用不含细胞的酵母提取液实现了发酵，证明发酵无需活细胞； 1913年，Michaelis和Menten提出酶促动力学原理----米氏学说; 1926年，Sumner首次提取出脲酶并证明其本质是蛋白质； 1982年，Cech首次发现RNA也具有酶的催化活性，提出核酶（ribozyme）的概念。 1995年，Jack W.Szostak研究室首先报道了具有DNA连接酶活性DNA片段，称为脱氧核酶(deoxyribozyme) Büchner因为其发现，获得1907年诺贝尔化学奖。诺思罗普和Sumner因为发现酶的本质是蛋白质，获得1946年诺贝尔化学

酶的生物学意义 酶在机体中十分温和条件下的高效率催化作用，使得生物体内的物质代谢有条不紊地进行，并在多种因素的影响下对代谢发挥着巧妙的调节作用(实验室中复杂有机物的合成与分解必须在高温、强酸或强碱等剧烈条件下才能进行)。

第一节 酶是生物催化剂

酶的概念 酶（enzyme）：酶是一类由活性细胞产生的具有催化作用和高度专一性的特殊蛋白质。 核酶（ribozyme）：是近年来发现的对RNA具有高效特异催化作用的RNA，其作用主要参与RNA剪接。 脱氧核酶(deoxyribozyme)：具有催化活性的DNA。 酶催化的生化学反应，称为酶促反应（Enzymatic reaction）。 在酶的催化下发生化学变化的物质，称为底物（substrate）。

酶的专一性 概念：酶的特异性或专一性(specificity) 指一种酶仅作用于一种或一类化合物，或一定的化学键，催化一定的化学反应并产生一定的产物的特性。 不同的酶有不同的活性中心，故对底物有 严格的特异性。 种类：结构特异性与立体异构特异性。

结构特异性 绝对特异性：只作用于一种特定结构的底物，生成一种特定结构的产物。 相对特异性：有些酶作用于底物时，对键两端的基团的要求程度不同，对其中一个要求严，对另一个要求不严(基团专一性)；或是有的只要求作用于一类化学键，对键两端的基团无严格要求(键专一性)。 胰蛋白酶能水解赖氨酸或精氨酸的羧基所形成的肽键，胰凝乳蛋白酶水解芳香族氨基酸羧基侧的肽键。

立体异构特异性 概念：一种酶仅选择性作用于立体异构中 的一种的特性。 分类： 旋光异构特异性：比如，L-氨基酸氧化酶仅作用于L-氨基酸，对D-氨基酸无效。 几何异构特异性：如延胡索酸酶仅催化反丁烯二酸水合生成苹果酸，对顺丁烯二酸无作用。

乳酸脱氢酶催化乳酸脱氢生成丙酮酸的 可逆反应

只有那些有一定的化学结构，能与酶的结合基团结合，而且空间构型又完全适应的化合物，才能作为酶的底物。

酶的化学本质 酶是蛋白质 单纯酶类：只含有蛋白质成分 结合酶类（全酶）：含有蛋白成分（酶蛋白） 和非蛋白成分（辅因子）。

酶蛋白和辅助因子单独存在均无催化活性，只有二者结合为全酶才有催化活性。 全酶 = 酶蛋白 + 辅助因子 辅助因子 与酶蛋白结合比较疏松的小分子有机物 与酶蛋白结合紧密的小分子有机物。 金属离子作为辅助因子。 金属离子 辅酶 辅基 酶蛋白和辅助因子单独存在均无催化活性，只有二者结合为全酶才有催化活性。

全酶的结构与分子组成

辅助因子的分类 根据与酶蛋白结合的紧密程度分： 辅酶(coenzyme):与酶蛋白结合疏松(不形成共价键) 辅基(prosthetic group):与酶蛋白结合紧密(以共价键相连) 辅酶与辅基无严格区别。

常见的辅助因子 金属离子 小分子有机化合物 稳定酶的构象； 参加催化过程， 参与催化反应，传递电子； 在反应中起运载体 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 参加催化过程， 在反应中起运载体 的作用，传递电子、 质子或其它基团。

总之，酶蛋白在酶促反应中主要起识别底物的作用，决定酶催化专一性，辅助因子通常是作为电子、原子或某些化学基团的载体，决定反应的性质。

酶的不同形式 单体酶(monomeric enzyme)：仅具有三级结构的酶。 寡聚酶(oligomeric enzyme): 由多个相同或不同亚基以非共价键连接的酶。 多酶体系(multienzyme system): 由几种不同功能的酶彼此聚合形成的多酶复合体。 多功能酶(multifunctional enzyme): 由于基因的融合，形成由一条多肽链组成却具有多种不同催化功能的酶。

The classification and naming of enzyme 第二节 酶的分类与命名 The classification and naming of enzyme

酶的分类 按酶促反应性质分为六大类 1.氧化还原酶类(oxidoreductase) 2.转移酶类(transferase) 3.水解酶类(hydrolase) 4.裂合酶类(lyase) 5.异构酶类(isomerase) 6.合成酶类(或连接酶类，ligase)

1 氧化-还原酶 Oxidoreductase 催化氧化-还原反应。 主要包括脱氢酶(dehydrogenase)和氧化酶(Oxidase)。 如，乳酸(Lactate)脱氢酶催化乳酸脱氢 AH2 + B（O2） A + BH2（H2O2，H2O）

2 转移酶 Transferase 催化基团转移反应，即将一个底物分子的基团或原子转移到另一个底物的分子上。 例如， 谷丙转氨酶催化的氨基转移反应。 A·X + B A +B·X

3 水解酶 hydrolase 催化底物的加水分解反应。 主要包括淀粉酶、蛋白酶、核酸酶及脂酶等。 例如，脂肪酶(Lipase)催化的脂的水解反应： AOH + BH AB + H2O

4 裂合酶 Lyase 催化从底物分子中移去一个基团或原子形成双键的反应及其逆反应。 主要包括醛缩酶、水化酶及脱氨酶等。 例如， 延胡索酸水合酶催化的反应。 AB A+B

5 异构酶 Isomerase 催化各种同分异构体的相互转化，即底物分子内基团或原子的重排过程。 例如，6-磷酸葡萄糖异构酶催化的反应。 A B 常见的有消旋和变旋、醛酮异构、顺反异构和变位酶类。

6 合成酶 Ligase or Synthetase 又称为连接酶，能够催化C-C、C-O、C-N 以及C-S 键的形成反应。这类反应必须与ATP分解反应相互偶联。 A + B + ATP + H-O-H ===A  B + ADP +Pi 例如，丙酮酸羧化酶催化的反应。 丙酮酸 + CO2  草酰乙酸

7核酸酶（催化核酸） ribozyme 是唯一的非蛋白酶。它是一类特殊的RNA，能够催化RNA分子中的磷酸酯键的水解及其逆反应。

酶的命名 习惯命名（recommended name） 根据底物命名 如催化淀粉水解的酶称为淀粉酶。 根据催化的反应性质命名 如催化底物分子水解的酶称为水解酶。 结合上述两个原则命名 如催化琥珀酸脱氢反应的酶称为琥珀酸脱氢酶 加上酶的来源或其它特点命名 如胃蛋白酶、胰蛋白酶、碱性磷酸酯酶。

（二）系统命名（systematic name） 底物名称 + 构型类型 + 反应性质 + “酶” 例如： 习惯名称:谷丙转氨酶 系统名称:丙氨酸：-酮戊二酸氨基转移酶 酶催化的反应: 丙氨酸 + -酮戊二酸 丙酮酸 + 谷氨酸

酶的编码 每个酶都有一个有四个数字组成的编码 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

The mechanism of enzyme-catalyzed reaction 第三节 酶的作用机理 The mechanism of enzyme-catalyzed reaction

酶与一般催化剂的共同点： 在反应前后没有质和量的变化； 只能催化热力学允许的化学反应； 只能加速可逆反应的进程，而不改变 反应的平衡点。

一、酶促反应的特点 酶促反应具有极高的效率 酶的催化效率比非催化反应高108~1020倍，比一般催化剂高107~1013。 酶的催化不需要较高的反应温度

从反应物（初态）转化成中间产物（过渡态）需要的能量即活化能（Eact）, Eact越大，反应越难进行。 A + B AB C + D 反应物（初态） 中间产物（过渡态 ） 产物（终态） 从反应物（初态）转化成中间产物（过渡态）需要的能量即活化能（Eact）, Eact越大，反应越难进行。

b、大于Eact成为有效碰撞分子 有效碰撞分子占总碰撞分子的百分数取决于两个因素：① 活化能 ② 温度 有效碰撞分子占总碰撞分子的百分数取决于两个因素：① 活化能 ② 温度 降低活化能或升高温度都可加速化学反应， 酶的催化作用依赖于降低反应的活化能。

能 量 非催化反应活化能 一般催化剂催 化反应的活化能 酶促反应活化能 底物 反应总能量改变 产物 反 应 过 程 酶促反应活化能的改变

中间产物学说 在酶催化的反应中，第一步是酶与底物形成酶－底物中间复合物。当底物分子在酶作用下发生化学变化后，中间复合物再分解成产物和酶。 E + S === E-S  P + E 许多实验事实证明了E-S复合物的存在。E-S复合物形成的速率与酶和底物的性质有关。

酶催化作用的本质是酶的活性中心与底物分子通过短程非共价力(如氢键,离子键和疏水键等)的作用，形成E-S反应中间物， 其结果使底物的价键状态发生形变或极化，起到激活底物分子和降低过渡态活化能作用。

酶的活性中心

酶的活性中心 结合基团 催化基团 必需基团 酶的活性中心(active center) 或活性部位(active site)： 酶的必需基团在空间结构上彼此靠近，组成具有特定空间结构的区域，能与底物特异地结合，并将底物转化为产物，这一区域称为酶的活性中心。 结合基团 催化基团 必需基团 酶的活性中心

活性中心的构象特点 在酶分子整个体积中只占比较小的一部分，是一个三维实体，或为裂缝，或为凹陷。 多为氨基酸残基的疏水基团组成的疏水环境，形成疏水“口袋”。 酶的催化作用取决于活性中心

必需基团(essential group) 酶分子中氨基酸残基侧链的化学基团中，一些与酶活性密切相关的化学基团。包括： 活性中心的必需基团 　 结合基团、催化基团 活性中心以外的必需基团 为维持酶活性中心应有的空间构象所必需。

活性中心以 外的必需基团 底 物 催化基团 结合基团 活性中心

锁钥学说 认为整个酶分子的天然构象是具有刚性结构的，酶表面具有特定的形状。酶与底物的结合如同一把钥匙对一把锁一样

锁 钥 学 说

诱导契合学说 该学说认为酶表面并没有一种与底物互补的固定形状，而只是由于底物的诱导才形成了互补形状.

诱导契合学说

己糖激酶与D-葡萄糖经诱导契合 生成复合物

与酶作用高效性有关的因素 1 邻基效应和定向效应 在酶促反应中，底物分子结合到酶的活性中心，一方面底物在酶活性中心的有效浓度大大增加，有利于提高反应速度； 另一方面，由于活性中心的立体结构和相关基团的诱导和定向作用，使底物分子中参与反应的基团相互接近，并被严格定向定位，使酶促反应具有高效率和专一性特点。

邻 近 定 向 效 应

张力学说 这是一个形成内酯的反应。当 R＝CH3时，其反应速度比 R＝H的情况快315倍。

酸－碱催化 指通过质子酸提供部分质子,或是通过质子碱接受部分质子的作用，达到降低反应活化能的过程。 酶分子中可以作为酸、碱的基团 酸基团（质子供体） 碱基团（质子受体） His 是酶的酸碱催化作用中最活泼的一个催化功能团。

共价催化 催化剂通过与底物形成反应活性很高的共价过渡产物，使反应活化能降低，从而提高反应速度的过程，称为共价催化。 酶中参与共价催化的基团主要包括 His 的咪唑基，Cys 的硫基，Asp 的羧基，Ser 的羟基等。 某些辅酶，如焦磷酸硫胺素和磷酸吡哆醛等也可以参与共价催化作用。

酶原与酶原激活

一个或几个特定的肽键断裂，水解掉一个或几个短肽 酶原激活的机理 酶 原 该 过 程 不 可 逆 在特定条件下 一个或几个特定的肽键断裂，水解掉一个或几个短肽 分子构象发生改变 形成或暴露出酶的活性中心

某些酶原的激活过程 酶原 激活条件 活化的酶 水解掉的肽段 胃蛋白酶原 H+或胃蛋白酶 胃蛋白酶 六个多肽片段 胰蛋白酶原 肠激酶或胰蛋白酶 六肽 糜蛋白酶原A 胰蛋白酶或糜蛋白酶 α-糜蛋白酶 两个二肽 羧基肽酶原A 羧基肽酶A 几个碎片 弹性蛋白酶原 弹性蛋白酶

酶原激活的生理意义 避免细胞产生的蛋白酶对细胞自身消化，并使酶在特定的部位和环境中发挥作用，保证体内代谢正常进行。 酶的贮存形式，凝血和纤维蛋白溶解酶原部分酶原激活还存在着级联反应，如凝血机制。

第四节 酶促反应动力学 Kinetics of enzyme-catalyzed reaction

研究内容：酶促反应速度及其影响因素。 酶促反应的速度用单位时间内底物(substrate)减少或产物增加的量来表示。 酶促反应速度的影响因素：底物浓度、酶浓度、 温度、 pH值、抑制剂、激活剂等。

一、酶浓度对反应速度的影响 当[S] » [E] 时，反应速度与[E]变化成正比，即V = k [E] V [E]

二、底物浓度对反应速度的影响 研究前提： 在其他因素不变的情况下，底物浓度对 反应速度的影响呈矩形双曲线关系。 单底物、单产物反应 反应速度取其初速度，即反应刚刚开始，产物的生成量极少，逆反应可不予考虑 底物浓度远远大于酶浓度 在其他因素不变的情况下，底物浓度对 反应速度的影响呈矩形双曲线关系。

[S] V Vmax 当底物浓度较低时： 反应速度与底物浓度成正比； 反应为一级反应。

[S] V Vmax 随着底物浓度的增高： 反应速度不再成正比例加速； 反应为混合级反应。

[S] V Vmax 当底物浓度高达一定程度： 反应速度不再增加，达最大速度； 反应为零级反应

低

米氏方程 1913年，德国化学家 Michaelis 和 Menten根据中间产物学说对酶促反应的动力学进行研究，推导出了表示整个反应中底物浓度和反应速度关系的著名公式，称为米氏方程。 Km — 米氏常数 Vmax — 最大反应速度

米氏方程的推导： 根据中间产物学说，酶促反应分两步进行:

米氏常数的意义 米氏方程 当反应速度等于最大速度一半时,即 V = 1/2 Vmax, Km = [S] 上式表示,米氏常数是反应速度为最大值的一半时的底物浓度。 因此,米氏常数的单位为 mol/L。 Km 即为米氏常数， Vmax为最大反应速度

米氏常数的意义 不同的酶具有不同Km值，它是酶的一个重要的特征物理常数。 Km值只是在固定的底物，一定的温度和pH条件下，一定的缓冲体系中测定的，不同条件下具有不同的Km值。 表示酶与底物之间的亲和程度： Km值大表示亲和程度小，酶的催化活性低; Km值小表示亲和程度大,酶的催化活性高。

米氏常数的测定 基本原则：将米氏方程变化成相当于y=ax+b的直线方程，再用作图法求出Km。 例：双倒数作图法（Lineweaver-Burk法） 米氏方程的双倒数形式： 1 Km 1 1 — = —— . — + —— v Vmax [S] Vmax

1 Km 1 1 米氏常数Km的测定： 取米氏方程式的倒数形式： 斜率=Km/Vmax  =    +  V Vmax [S] Vmax -1/Km 1/Vmax

酶的Km在实际应用中的意义 鉴定酶：通过测定Km，可鉴别不同来源或相同来源但在不同发育阶段，不同生理状态下催化相同反应的酶是否是属于同一种酶。 判断酶的最适底物（天然底物） 。 计算一定速度下底物浓度。 了解酶的底物在体内具有的浓度水平。 判断反应方向或趋势。 判断抑制类型。

v = —————— 计算一定速度下底物浓度 从米氏方程中求得： 当反应速度达到最大反应速度的90%，则 Vmax · [S] km + [S] 90% Vmax =100% Vmax [S] / ( Km + [S] ) 即 [S] = 9Km 在进行酶活力测定时，通常用 4km 的底物浓度即可。

三、pH 的影响 在一定的pH 下, 酶具有最大的催化活性,通常称此 pH 为最适pH。

pH 对酶作用的影响机制 1. 环境过酸、过碱使酶变性失活； 2. 影响酶活性基团的解离； 3. 影响底物的解离。

pH可影响酶与底物的结合。 酶促反应的最适pH：酶催化活性最大时的环境pH。 最适pH不是酶的特征常数，只在一定条件下有意义。 最适pH和酶的最稳定pH不一定相同，和体内环境的pH也未必相同。 影响最适pH的因素：底物浓度、缓冲液的种类与浓度、酶的纯度

四、温度的影响 一方面是温度升高,酶促反应速度加快。 另一方面,温度升高,酶的高级结构将发生变化或变性，导致酶活性降低甚至丧失。 因此大多数酶都有一个最适温度。在最适温度条件下,反应速度最大。

高温影响： 1.温度升高，反应速度加快； 2.温度升高，酶热变性速度加快。 最适温度 T v 低温影响： 1.温度降低，酶活性降低； 2.温度过低,酶无活性但不变性。

五、激活剂对反应速度作用的影响 激活剂：凡能提高酶活力的物质都是酶的激活剂。如Cl-是唾液淀粉酶的激活剂。 必需激活剂：如金属离子 非必需激活剂：有机化合物

激活剂分类 1. 无机离子 金属离子：K+、Na+、 Mg2+、Cu2+、Mn2+、Zn2+、 Se3+、Co2+、Fe2+ ； 阴离子： Cl-、Br； 2. 有机分子 还原剂：抗坏血酸、半胱氨酸、谷胱甘肽； 金属螯合剂：EDTA

六、抑制剂对反应速度的影响 抑制剂（inhibitor): 能使酶的催化活性下降甚至失活，但不引起酶蛋白变性的物质。 根据酶与抑制剂结合的紧密程度不同分为 不可逆性抑制（irreversible inhibition） 可逆性抑制（reversible inhibition）

（一）不可逆性抑制作用 概念 抑制剂与酶活性中心上的必需基团以牢固的共价键结合，从而使酶活性丧失，不能用透析，超滤等办法除去抑制剂而使酶复活。

巯基酶的抑制 巯基酶: 以半胱氨酸残基侧链上的巯基（-SH）为必需基团的一类酶。 重金属离子（Hg2+、Ag+ 、Pb2+）及As3+可与活性巯基不可逆结合，使酶活性被抑制。此类抑制剂所结合的巯基不局限于必需基团，故又称为非专一性抑制剂。 二巯基丙醇（BAL）或二巯基丁二酸钠治疗巯基酶中毒。

羟基酶的抑制 羟基酶: 以丝氨酸侧链上的羟基(OH)为必需基团的一类酶。 有机磷杀虫剂（敌敌畏、敌百虫）、二战时使用过的毒气（DFP）等有机磷化合物能专一地与丝氨酸残基上的羟基结合，这类具有专一作用的抑制剂常称为专一性抑制剂。 催化乙酰胆碱水解的胆碱脂酶是羟基酶。有机磷中毒时此酶活性受抑制。 临床上用解磷定来治疗有机磷中毒。可夺取已经和胆碱脂酶结合的磷酰基，使酶复活。

（二）可逆性抑制作用 概念 抑制剂与酶以非共价键疏松地结合而引起酶活性的降低或丧失。能用透析，超滤等方法除去抑制剂而使酶复活。 竞争性抑制（competitive inhibition） 非竞争性抑制（non-competitive inhibition）

1.竞争性抑制作用 抑制剂在化学结构上与底物类似，与底物竞争酶的活性中心。抑制作用大小取决于抑制剂与底物的浓度比。

竞争性抑制作用 P+ E P+ E E+S E+S ES ES EI + I 实例：磺胺药物的药用机理 H2N- -SO2NH2 对氨基苯磺酰胺 H2N- -COOH 对氨基苯甲酸 谷氨酸 蝶呤 叶酸 EI

竞争性抑制的米氏公式 E + S ES E + P I + EI 1 V Km Vmax [S] = + （1+ ） [I] Ki V= （1+ ） [I] Ki V= Vmax[S]

1 + 1/Ki 增大 [S] [S]

2.非竞争性抑制作用 抑制剂与活性中心外的必需基团结合，不影响酶与底物的结合。底物与抑制剂之间无竞争关系，但酶-底物-抑制剂复合物（ESI）不能进一步释放出产物。

非竞争性抑制作用 E+S ES P+ E EI+S ESI + I + I 实例：重金属离子（Cu2+、Hg2+、Ag+、Pb2+） 金属络合剂（EDTA、F-、CN-、N3-）

[S] [S]

七、酶活性测定与酶活性单位 酶的活性：酶催化化学反应的能力，衡量标准是酶促反应速度的大小。 酶活性单位： 国际单位（IU）：在特定的条件下，每分钟催化1 μmol 底物转化为产物所需的酶量。 催量单位（katal）：在特定条件下，每秒钟使1mol底物转化为产物所需的酶量。 1 IU＝16.67×10 － 9kat

第五节 酶活性调节 The regulation of enzyme

一、别构酶 体内一些代谢物可以与某些酶分子活性中心外的某一部位可逆地结合，使酶发生构象变化，从而影响酶的催化活性，这种对酶催化活性的调节方式称为变构调节（allosteric regulation）。 别构酶（allosteric enzyme） 别构酶通常为代谢途径的关键酶。 变构效应（allosteric effection）

特点 变构酶往往位于代谢途径的上游或几条代谢途径的交汇处，受后续产物或终产物的反馈调节。 变构酶常由多个亚基组成，含有催化部位的亚基称为催化亚基（catalytic subunit），含调节部位的亚基称为调节亚基（regulatory subunit）。调节亚基与变构效应剂的结合存在着协同效应

cAMP 对cAMP 依赖性蛋白激酶 (蛋白激酶A, PKA)的变构激活作用 R R cAMP C C + 4 cAMP + C R C R cAMP cAMP cAMP 对cAMP 依赖性蛋白激酶 (蛋白激酶A, PKA)的变构激活作用

V [S] 变构抑制 变构酶 变构激活 变构酶酶促反应动力学曲线

二、同工酶（isoenzyme） 定义 指催化相同的化学反应，但酶蛋白的分子结构、理化性质乃至免疫学性质不同的一组酶。

同工酶可能是机体对环境变化或代谢变化的另一种调节方式，即当一种同工酶受到抑制或破坏时，其他的同工酶仍然起作用，从而保证代谢的正常进行。 * 举例：乳酸脱氢酶(LDH1～ LDH5) H M LDH1 (H4) LDH2 (H3M) LDH3 (H2M2) LDH4 (HM3) LDH5 (M4) 乳酸脱氢酶的同工酶

第六节 酶活性测定

一、酶活力 又称酶活性，指酶催化一定化学反应的能力。 酶是蛋白质，种类多，结构复杂多样，一般对酶的测定，不是直接测定其酶蛋白的浓度，而是测定其催化化学反应的能力，这是基于在最优化条件下，当底物足够（过量），在酶促反应的初始阶段，酶促反应的速度（初速度）与酶的浓度成正比（即V=k[E]），故酶活力测定的是化学反应速度，一定条件下可代表酶活性分子浓度。 通常以在一定条件下酶所催化的化学反应速度来表示。

二、酶活力的测定 (1)测一定时间内产物生成量 (2)测定完成一定量反应所需时间 测定时确定三种量： ①加入一定量的酶； ②一定时间间隔； ③物质的增减量。

三、酶活力单位 是衡量酶活力大小的计量单位。规定条件（最适条件）下一定时间内催化完成一定化学反应量所需的酶量。 （1）国际单位U（Unit） 在25℃和最适条件下，1min内催化转化1μmol底物（或生成1μmol产物）所需要的酶量为一个酶活力单位。 1 U= 1μmol / min

三、酶活力单位 （2）“Katal”单位 指在一定条件下1s内转化1mol底物所需的 酶量。 1Kat = 1mol / s Kat和U的换算关系 1Kat = 6×107 U 1U=16.67 nKat

四、比活力 比活力：每单位（一般是mg）蛋白质样品中的酶活力单位数U（酶单位/mg蛋白）；或每kg蛋白质中含的Kat数。 实际应用中也用每单位制剂中含有的酶活力数表示，如：酶单位/mL（液体制剂），酶单位/g（固体制剂）。 对同一种酶来讲，比活力愈高则表示酶的纯度越高（含杂质越少），所以比活力是评价酶纯度高低的一个指标。

第七节 维生素与辅酶

第七节 维生素与辅酶

维生素（Vitamin） 维持机体健康所必须的一类低分子有机化合物 。机体不能合成或合成不足，虽需要量很少（1-100mg/日/人），但必须由外界供给才能维持正常生理功能 。 特点 不供热能，不构成机体组织，但参加机体代谢 。长期缺乏任何一种维生素都会导致相应的疾病。

类别 根据溶解度，维生素分为两大类 脂溶性 水溶性

脂溶性Vit 特点 包括VA、VD、VE、VK各小类。 食物和植物油中； ②耐热，一般烹调不易被破坏； ①溶于脂类和脂溶剂，多与脂类共存于动物性 食物和植物油中； ②耐热，一般烹调不易被破坏； ③排泄慢，若摄入过多便在体内蓄积而产生有 害作用。

水溶性Vit 特点 包括ＶＢ（Ｂ１、Ｂ２、Ｂ６、Ｂ１２、ＶＰＰ、 ①溶于水，故在食物加工洗涤过程中易丢失； ②不耐热、酸、碱，烹调易被破坏； 　　包括ＶＢ（Ｂ１、Ｂ２、Ｂ６、Ｂ１２、ＶＰＰ、 泛酸、生物素、叶酸等）及ＶC 。 特点 ①溶于水，故在食物加工洗涤过程中易丢失； ②不耐热、酸、碱，烹调易被破坏； ③排泄较快，一般大量使用不产生蓄积和毒性 作用。

维生素与辅酶 多数维生素作为辅酶和辅基的组成成分，参与体内的物质代谢。 其中脂溶性维生素在体内可直接参与代谢的调节作用，而水溶性维生素是通过转变成辅酶对代谢起调节作用。 辅酶参与的酶促反应主要为氧化-还原反应或基团转移反应。 大多数辅酶的前体主要是水溶性 B 族维生素。许多维生素的生理功能与辅酶的作用密切相关。

1.维生素B1和羧化辅酶 VB1又称硫胺素，在体内以焦磷酸硫胺素(TPP)形式存在。缺乏时表现出多发性神经炎、皮肤麻木、心力衰竭、四肢无力、下肢水肿。 焦磷酸硫胺素(TPP)是脱羧酶的辅酶，催化丙酮酸或α–酮戊二酸的氧化脱羧反应，所以又称为羧化辅酶。

2.维生素B2和黄素辅酶 维生素B2又称核黄素，由核糖醇和6，7-二甲基异咯嗪两部分组成。 缺乏时组织呼吸减弱，代谢强度降低。主要症状为口腔发炎，舌炎、角膜炎、皮炎等。 H2OH 核糖醇基 异咯嗪基

FAD(黄素腺嘌呤二核苷酸)和FMN(黄素单核苷酸)是核黄素(VB2)的衍生物。它们在脱氢酶催化的氧化-还原反应中，起着电子和质子的传递体作用。

3.泛酸和辅酶A（CoA） VB3又称泛酸，是由,-二羟基---二甲基丁酸和一分子-丙氨酸缩合而成。 -丙氨酸

CoA是生物体内代谢反应中乙酰化酶的辅酶，它是含泛酸的复合核苷酸。它的重要生理功能是传递酰基，是形成代谢中间产物的重要辅酶。 -巯基乙胺 ADP

尼克酸 尼克酰胺 4.维生素PP和辅酶I、辅酶II VPP包括尼克酸（又称烟酸）和尼克酰胺（又称烟酰胺）。在体内主要以尼克酰胺形式存在，尼克酸是尼克酰胺的前体。 尼克酸 尼克酰胺 VPP能维持神经组织的健康，又称抗癞皮病维生素。缺乏时表现出神经营养障碍，出现皮炎。

NAD(烟酰胺腺嘌呤二核苷酸，即辅酶I) 和NADP(烟酰胺腺嘌呤磷酸二核苷酸,即辅酶II)是烟酰胺的衍生物，它们是多种重要脱氢酶的辅酶。

5.维生素B6和磷酸吡哆醛 VB6是一类吡啶衍生物，包括吡哆醇、吡哆醛和吡哆胺。 VB6具有抗皮炎功能。

VB6在体内经磷酸化作用转化为相应的磷酸脂，参加代谢的主要是磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺。磷酸吡哆醛是氨基酸转氨作用、脱羧作用和消旋作用的辅酶。

6.生物素 生物素又称VB7、 VH，它是多种羧化酶的辅酶。 生物素的功能是作为CO2的递体，在生物合成中起传递和固定CO2的作用。

7.叶酸和叶酸辅酶 叶酸又称VB11，作为辅酶的是叶酸加氢的还原产物四氢叶酸（THFA）。 THFA的主要作用是作为一碳基团，如-CH3, -CH2-, -CHO 等的载体，参与多种生物合成过程。 人体缺乏叶酸时，会出现贫血症状。

8.维生素B12和B12辅酶 VB12又称为钴胺素。VB12分子中与Co+相连的CN基被5’-脱氧腺苷所取代，形成VB12辅酶。

VB12

9.维生素C VB12能防治坏血病，故又称抗坏血酸。在体内参与氧化还原反应，羟化反应。人体不能合成。 L-抗坏血酸 脱氢抗坏血 （还原型） （氧化型）

10.硫辛酸 硫辛酸是少数不属于维生素的辅酶。硫辛酸是6,8-二硫辛酸，有两种形式：即硫辛酸（氧化型）和二氢硫辛酸（还原型）。

11.维生素A VA又称视黄醇, 是不饱和一元醇类，有VA1、VA2两种。 主要功能：维持上皮组织健康及正常视觉，促进年幼动物的正常生长。

12.维生素D 维生素D是固醇类化合物，主要有D2，D3， D4， D5。其中D2，D3活性最高。

在生物体内存在VD原有VD3原和VD2原，经紫外线照射可以转化为VD3和VD2。 UV 7-脱氢胆固醇（VD3原，皮肤中） VD3 主要功能：调节钙、磷代谢，维持血液中钙、磷浓度正常，促使骨骼正常发育。 维生素D

12.维生素E VE又称生育酚，目前发现的有6种，其中，，，四种有生理活性，以α-育酚的活性最大。 主要功能：具有抗氧化剂的功能，可作为食品添加剂使用，还可保护细胞膜的完整性；同时还有抗不育的作用。 CH3 α-育酚：R1=R2=R3=CH3

14.维生素K VK是2-甲基萘醌的衍生物。天然VK有两种：K1、K2。K1存在于绿叶植物中，称叶绿醌；K2存在于发酵食品中，由细菌合成。人工合成的K3，其生物活性比K1、K2都高。 主要功能：促进肝脏合成凝血酶原，促进血液的凝固。 CH3 VK3 VK2

结束

作业 一、选择题 1、酶反应速度对底物浓度作图，当底物浓度达一定程度时，得到的是零级反应，对此最恰当的解释是 A、形变底物与酶产生不可逆结合 B、酶与未形变底物形成复合物 C、酶的活性部位为底物所饱和 D、过多底物与酶发生不利于催化反应的结合 2、米氏常数Km是一个用来度量 A、酶和底物亲和力大小的常数 B、酶促反应速度大小的常数 C、酶被底物饱和程度的常数 D、酶的稳定性的常数 3、辅酶与酶的结合比辅基与酶的结合更为 A、紧 B、松 C、专一 4、下列关于辅基的叙述哪项是正确的？ A、是一种结合蛋白质 B、与酶蛋白的结合比较疏松 C、只决定酶的专一性，不参与化学基团的传递 D、一般不能用透析和超滤法与酶蛋白分开 5、酶促反应中决定酶专一性的部分是 A、酶蛋白 B、底物 C、辅酶或辅基 D、催化基团

6、重金属Hg、Ag是一类 A、竞争性抑制剂 B、不可逆抑制剂 C、非竞争性抑制剂 D、反竞争性抑制剂 7、根据米氏方程，有关[s]与Km之间关系的说法不正确的是 A、当[s]<< Km时，V与[s]成正比 B、当[s]＝Km时，V＝1/2Vmax C、当[s]>>Km时，反应速度与底物浓度无关 D、当[s]=2/3Km时，V=25％Vmax 8、某酶今有4种底物(S)，其Km值如下，该酶的最适底物为 A、S1：Km＝5×10-5 mol/L B、S2：Km＝1×10-5 mol/L C、S3：Km＝10×10-5 mol/L D、S4：Km＝0.1×10-5 mol/L 9、酶促反应速度为其最大反应速度的80％时，Km等于 A、[S] B、1/2[S] C、1/4[S] D、0.4[S] 10、酶的非竞争性抑制剂对酶促反应的影响是 A、Vmax不变，Km增大 B、Vmax不变，Km减小 C、Vmax增大，Km不变 D、Vmax减小，Km不变 11、目前公认的酶与底物结合的学说是 A、活性中心说 B、诱导契合学说 C、锁匙学说 D、中间产物学说 12、变构酶是一种 A、单体酶 B、寡聚酶 C、多酶复合体 D、米氏酶

13、具有生物催化剂特征的核酶(ribozyme)其化学本质是 A、蛋白质 B、RNA C、DNA D、糖蛋白 14、下列关于酶活性中心的叙述正确的是 A、所有酶都有活性中心 B、所有酶的活性中心都含有辅酶 C、酶的活性中心都含有金属离子 D、所有抑制剂都作用于酶活性中心 15、丙二酸对琥珀酸脱氢酶的抑制作用，按抑制类型应属于 A、反馈抑制 B、非竞争性抑制 C、竞争性抑制 D、底物抑制 16、水溶性维生素常是辅酶或辅基的组成部分，如 A、辅酶A含尼克酰胺 B、FAD含有吡哆醛 C、NAD含有尼克酰胺 D、脱羧辅酶含生物素 17、NAD+ 在酶促反应中转移 A、氨基 B、氢原子 C、氧原子 D、羧基 18、NAD+ 或 NADP+ 中含有哪一种维生素 A、尼克酸 B、尼克酰胺 C、吡哆醛 D、吡哆胺 19、下列哪一种维生素能被氨基喋呤和氨甲喋呤所拮抗？ A、维生素B6 B、核黄素 C、叶酸 D、泛酸 20、酶原是酶的 A、有活性前体 B、无活性前体 C、提高活性前体 D、降低活性前体

二、是非题（在题后括号内打√或×） 1、米氏常数是与反应系统的酶浓度无关的一个常数。（ ） 2、同工酶就是一种酶同时具有几种功能。（ ） 3、辅酶与酶蛋白的结合不紧密，可以用透析的方法除去。（ ） 4、一个酶作用于多种底物时，其最适底物的Km值应该是最小。（ ） 5、酶反应的专一性和高效性取决于酶蛋白本身。（ ） 6、酶的最适温度是酶的一个特征性常数。（ ） 三、问答题 1、已知某酶的Km值为0.05mol.L-1，要使此酶所催化的反应速度达到最大反应速度的80％时，底物的浓度应为多少？ 2、有淀粉酶制剂1克，用水溶解成1000ml，从中取出1ml测定淀粉酶活力，测知每5分钟分解0.25克淀粉，计算每克酶制剂所含的淀粉酶活力单位数。 3、什么是米氏方程，米氏常数Km的意义是什么？试求酶反应速度达到最大反应速度的99％时，所需求的底物浓度（用Km表示）。 4、举例说明酶的结构和功能之间的相互关系。 四、名词解释 酶的活性中心；酶原；活力单位；比活力；Km；变构效应；同工酶；竟争性抑制作用；维生素