酶促反应需要在温和的条件下进行：常 温、常压、适宜的溶液pH和离子强度。 工业合成氨
熔铁催化剂
N+3H2 300-600℃， 200-800Atm2NH3
根瘤菌生物固氮
4.2酶的化学本质和组成
1．酶的化学本质
化学本质：除了核酶外，绝大多数是蛋白质. 核酶（ ribozyme ）：具有催化活性的RNA
（2）两个底物参加反应时应同时列出，中间用冒号（:） 分开。如其中一个底物为水时，水可略去。
丙氨酸+α-酮戊二酸 → 谷氨酸+丙酮酸 丙氨酸:α-酮戊二酸氨基转移酶
脂肪+H2O → 脂酸+甘油 脂肪水解酶
4.3酶的命名与分类 酶的编号:
国际酶学委员会（Enzyme Commission） 给每一个酶规定了一个编号，由EC和4个 阿拉伯数字表示，数字中用“·”隔开。
EC 类.亚类.亚亚类.排号，如EC l.1.1.1
催化效率高 酶具有很高的催化效率，比非催化反应速率高105~107， 生物体如果没有酶，将不能进行代谢。 转换数：表示酶催化效率的概念，单位时间转化底物的分子数。
例应
活化能
非催化反应
75.24kJ/mol
钯催化反应
48.9kJ/mol
H2O2酶催化
8.36kJ/mol
Eduard Buchner
生物化学领域的研究和发现无细胞的发酵体 (1897)
The Nobel Prize in Chemistry 1946 发现酶可以结晶以及酶的人工合成方面的研究(1926)
James Batcheller Sumner John Howard Northrop Wendell Meredith Stanley
1930年Northrop得到胃蛋白酶结晶。1946年获得诺贝尔化学奖。
1965年Blake对溶菌酶进行了X-射线衍射分析，酶的活性中心的催化机理获 得了直接而具体的解释。
1982年Cech发现个别RNA具有催化作用，提出Ribozyme的概念。
The Nobel Prize in Chemistry 1907
Sidney Altman
Thomas R. Cech
核酶的发现 (1982)
4.1酶的概念与特点
1.酶的概念：
酶是生物催化剂。 酶是催化剂，与一般的催化剂有共性； 具有生物特性，与一般化学催化剂存在明显差异： 化学催化剂：小分子，结构简单 酶：生物大分子，结构复杂。
4.1酶的概念与特点
2.酶的特点：高效、专一、温和、可调控
辅基（prosthetic group）:结合紧密
4.2酶的化学本质和组成
辅酶或辅基的作用：电子、原子或化学基团的载体。 维生素通常是合成辅酶的前体物质。
4.2酶的化学本质和组成 3．酶的类型
根据酶蛋白分子结构不同将酶分成三类
1．单体酶（monomeric enzyme） 2．寡聚酶（oligomeric enzyme） 3．多酶复合物（multienzyme complex）
4.1酶的概念与特点
2.酶的特点：
酶的活性具有调节性
酶活性的调节是维持代谢正常进行的重要环节 调控方式：基因表达、底物诱导以及产物抑制等
专一性
酶对催化反应的类型和反应物有严格的选择性。
专一性主要由酶的结构特别是活性中心结构的特异性决定。
4.1酶的概念与特点
对环境因素敏感（易失活）
生物变性因素导致失活：温度、pH、 盐浓度
4.2酶的化学本质和组成
2．酶的化学组成
纯蛋白质构成酶：仅由氨基酸残基组成的，不含其他化学成分 缀合蛋白质构成的酶：除了氨基酸残基，还含有金属离子、有机小分子等
全酶=脱辅酶+辅因子 两者单独存在没有催化活性
金属离子
辅因子
根据与酶蛋白之间结合的紧密程度
辅酶（coenzyme）：结合松弛
小分子有机化合物
丙酮酸脱氢酶复合体
4.3酶的命名与分类 酶的命名
1．习惯名称(约定俗称的方法)
命名依据：
（1）底物 ： 如蛋白酶，脂肪酶 （2）反应类型：如脱氢酶，装转氨酶 （3）底物和反应性质：如琥珀酸脱氢酶 （4）来源或其它特点：如胃蛋白酶，胰蛋白酶
4.3酶的命名与分类
2．系统名称
1961年国际酶学委员会（enzyme commission）提出 的酶的命名和分类方法。 命名的要求： （1）标明底物，催化反应的性质
4.2酶的化学本质和组成
单体酶 只有1条多肽链的酶。
6.2酶的化学本质和组成
寡聚酶
由两个或两个以上亚基组成的酶，亚基之间以非共价键连接。
亚基之间是通过共价结合的，容易在 变性剂作用下彼此分离，从而失活； 说明蛋白质四级结构是酶活性所必需 的。
4.2酶的化学本质和组成
多酶复合体
几个酶嵌合而成的络合 物，这些酶功能相关， 催化一系列连续的反应。
The Nobel Prize in Chemistry 1972
核糖核酸酶的序列和生物活性构象方面研究 了解核糖核酸酶分子活性中心催化活性和化学结构之间的联系
Christian B. Anfinsen
Stanford Moore
William H. Stein
The Nobel Prize in Chemistry 1989
第四章 酶(enzyme)
酶的发展历史
1837年，瑞典化学家Berzelius认为发酵是活细胞造成的，首先想到催化作用。
1857年Pasteur认为酒的发酵是酵母(yeast)细胞生命活动的结果，细胞破裂则 失去发酵作用。
1878年Kuhne提出了enzyme，源于希腊语的酵母中(in yeast)，中文：酵素 酶 1897年Buchner兄弟用不含酵母细胞的提取液完成了发酵，证明酶无生命， 只是一种化学物质。 Eduard Buchner是第一位提出酵素可以独立出细胞而产生作用的，获1907年 诺贝尔化学奖。 1926年Sumner从刀豆中得到脲酶的结晶，首次证明酶是蛋白质。
证据： （1）分离出的纯蛋白质晶体具有催化活性； （2）对酶进行碱水解，最终产物为氨基酸； （3）对待测酶进行蛋白酶水解，发现其失活。 （4）蛋白质变性剂能够使酶失活； （5）酶具有胶体性质，不能穿过半透膜： （6）酶具有蛋白质特有的呈色反应。
结构特性：酶的催化活性依赖于蛋白质的结构完整性，当 酶蛋白的高级结构发生变化时，失去催化活性。