[S]：底物浓度 V ：反应速度 Vmax：最大反应速度 Ｋm：米氏常数
Vmax [S] V= Km + [S]
米
S E k1
S Et ES
k1
ES k2 P E
ES
氏 方 程 的
[ES]生成速度：v1 k1Et ES S ，[ES]分解速度：v2 k1ES k2ES
当酶反应体系处于稳态时： v1 v2
第三章 酶化学
(Chemistry ofEnzyme)
本章重点及难点
重点：了解酶作为生物催化剂的特点、国际命名；
了解酶催化作用机理 ；掌握酶促反应动力学中米 氏方程及Km的意义、应用，掌握影响酶促反应动 力学的因素及与影响酶催化高效性的因素之间的 区别。掌握别构酶的特点及核酶、同工酶、诱导 酶等的概念。
定义：Vmax是酶完全被底物饱和时的反应速度， 与酶浓度成正比。
意义：Vmax=K3 [E] 如果酶的总浓度已知，可从Vmax计算 酶 的转换数，即动力学常数K3。
酶的转换数
定义 ：当酶被底物充分饱和时，单位时间内 每个酶分子催化底物转变为产物的分 子数。
意义 ：可用来比较每单位酶的催化能力。
3.米氏常数Km的测定
一、底物浓度对反应速度的影响
（一）、曲线的基本含义
I. 单底物、单产物反应 II. 酶促反应速度一般在规定的反应条件下，用
单位时间内底物的消耗量和产物的生成量来 表示 III. 反应速度取其初速度，即底物的消耗量很小 （一般在5﹪以内）时的反应速度 IV. 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。
即： k1Et ESS k1ES k2ES
Et
S ES ES
S
k1 k1
k2
推
令： k1 k2 Km k1
则：KmES ESS Et S
导
经整理得： ES
Et S Km S
(1)
由于酶促反应速度由[ES]决定，即 v k2 ES
，所以 ES v (2)
k2
将（2）代入（1）得：
现了发酵。 1926年，Sumner首次从刀豆中提纯出脲酶结晶。 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)。
用),使酶的活性中心的化学性质发生改变，导致酶 活力下降或丧失。 失活作用
凡可使酶蛋白变性而引起酶活力丧失的作用。 抑制剂
能够引起酶的抑制作用的化合物。 抑制剂的特点
a.在化学结构上与被抑制的底物分子或底物的过 渡状态相似。
b.能够与酶的活性中心以非共价或共价的方式形 成比较稳定的复合体或结合物。
两者的区别：
抑制剂对酶的抑制作用有选择性，一种抑制剂只能引 起一种酶或一类酶的活性丧失活降低，而蛋白质变性 剂可使所有的酶变性失活。
在抑制剂与酶的结合而导致的抑制作用中，抑制剂一 般都具有以下特点：一方面在化学结构上与被抑制酶 的底物分子或底物的过渡态相似（结构上）。另一方 面能够与酶的活性中心以非共价键或共价的方式形成 比较稳定的复合体或结合物，而变性剂则作用方式较 多。
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物。
多功能酶(multifunctional enzyme)或串联酶 (tandem enzyme)：一些多酶体系在进化过程中由 于基因的融合，多种不同催化功能存在于一条多肽链 中，这类酶称为多功能酶。
一、酶的组成
酶的活性中心是个三维实体，是在酶的高级结构中形成的，酶的活 性中心的aa残基在一级结构可能相距很远，但在空间结构上十分靠 近。
酶与底物的结合是活性部分与底物的形状发生诱导锲合的过程。
酶的活性部位位于酶分子表面的一个裂缝内，底物分子就结合到这 个裂缝内，裂缝内含较多疏水基团，有利于结合催化。
酶活性中心是可运动性的，酶活性中心与底物的结合通过次级键。
v k2
Et S Km S
v
k2Et S Km S
(3)
当[Et]=[ES]时， v Vm
将（4）代入（3），则：
所以 Vm k2 Et
(4)
v
Vm ax S Km S
Km值的推导
当反应速度为最大反应速度一半时
V Vmax Vmax/2
Km
Vmax 2
＝ Vmax[S] Km + [S]
V Vmax
[S]
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。
V Vmax
[S]
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。
V Vmax
[S]
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。
（二）米氏方程式
1.快速平衡理论与稳态平衡理论
合并起催化反应的空间局限（部位）。
➢ 结合部位 酶分子中与底物结合
的部位或区域一般称 为结合部位，结合部
位决定酶的专一性。
➢ 催化部位 酶分子中促使底物发生 化学变化的部位称为催化 部位，催化部位决定酶所 催化反应的性质。
活性中心的特点
活性部位只占酶整个分子很小部分。通常只有几个aa残基组成。
酶分子中可作为亲核基团和酸碱催化的功能基团
胰凝乳蛋白酶反应的详细机制（1）
底物 结合底物
His57 质子供体
形成共价 ES复合物
C-N键断裂
胰凝乳蛋白酶反应的详细机制（2）
羰基产物释放
四面体中间物 的瓦解
羧基产物释放
水亲核攻击
第三节 酶促反应的动力学
本节需要解决的问题
底物浓度与酶促反应速度的影响 酶浓度对酶促反应速度的影响 pH对酶促反应速度的影响 温度对酶促反应速度的影响 激活剂对酶促反应速度的影响 抑制剂对酶促反应速度的影响
二、什么是酶？
酶是由活细胞产生的，能在体内或体外起同样催化 作用的一类具有活性中心和特殊构象的生物大分子，包 括蛋白质和核酸，是生物催化剂。
三、酶与一般催化剂的共性及特性
1、共性
（1）不发生质、量的变化，但能 改变反应速度
（2）不改变反应的平衡点，但能 缩短反应时。
（3）可降低反应活化能 （4）只能催化热力学允许的反应
胰
凝
乳
Ser
蛋
白
酶
的
活
性
中 His
Asp
心
活性中心重要基团: His57 , Asp102 , Ser195
必需基团
指酶表现催化活性不可缺少的基团，指在 活性中心之外的某些区域，不与底物直接作用。
活性中心以外 的必需基团
结合基团
底物 催化基团 活性中心
三、与酶的高效率有关的主要因素
1、 邻近与定向效应 2、 诱导契合与底物扭曲变形 3、 共价催化 4、 酸硷催化 5、微环境影响
Km＝[S]
[S]
* Km值等于酶促反应速度为最大反应速度一半 时的底物浓度，单位是mol/L。
Km的意义
Km值
① Km等于酶促反应速度为最大反应速度一半时的底物 浓度。
② 意义：
a) Km是酶的特征性常数之一； b) Km可表示酶对底物的亲和力； c) 同一酶对于不同底物有不同的Km值。
Vmax的意义
类别：旋光异构专一性和几何异构专一性
四、酶作用专一性的假说
(1)、锁钥学说（模板学说）
(2)、多位点亲和理论 (3)、诱导契合学说
五、酶的命名和分类
1. 命名：习惯命名；系统命名 2. 国际系统分类法及编号
*国际生物化学会酶学委员会（Enzyme Commsion）将酶 分成六大类：1.氧还原酶类，2.移换酶类，3.水解酶类，4.裂合 酶类，5.异构酶类，6.合成酶类
当[S]＞＞[E]，酶可被底物饱和的情 况下，反应速度与酶浓度成正比关系 式为：V = K3 [E]
三、温度对酶促反应速度的影响
(1)、一方面是温度升高,酶促 反应速度加快。
(2)、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。
(3)、因此大多数酶都有一个最 适温度。 在最适温度条件 下,酶促反应速度最大。
Lineweaver–Burk的作图法 — 双倒数作图法。
取米氏方程式的倒数形式：
1 Km 1 1
= +
V Vmax [S] Vmax
斜率=Km/Vmax
1.0
0.8
0.6
1/v
0.4
-1/Km
0.2
1/Vmax
0.0
-4 -2
0
2
4
6
1/[S](1/mmol.L-1)
8 10
二、酶浓度对酶促பைடு நூலகம்应速度的影响
E + S k1 ES k3 E + P
k2
中间产物
• 快速平衡理论 1913年 Michaelis和Meuten 提出，当底物浓度远远大于酶浓度时，假定ES分
解成产物的逆反应可忽略不计，因此在“快速平衡”理论的基础上推倒出一个数 学方程式，以表示底物浓度与酶反应速率之间的定量关系，称为米氏方程。
• 稳态平衡理论 1925年Briggs和Haldane提出，反应进行一段时间后，ES浓度增加到一定值时
难点：酶催化作用机理 、各因素对酶促反应速度
的影响及酶促反应动力学的应用。
第一节 通 论
一、酶学研究历史
公元前两千多年，我国已有酿酒记载。 一百余年前，Pasteur认为发酵是酵母细胞生命活动的