第五章 酶
一, 酶的概述
二, 酶的分类与命名
三, 酶的化学本质
四, 酶的结构与功能的关系
五, 酶作用的专一性
六, 酶作用的机理
七, 酶促反应的速度和影响酶促反应速度的因素
八, 酶的制备与酶活力的测定
九, 酶的应用
一, 酶的概述
有机物质在体外环境中合成与分解需高
温高压等剧烈条件，而在生物体内极其
温和的情况下，在很短的时间内即可完
成（如 … ），为什么？
定义, 酶是生物体活细胞产生的具有特
殊催化活性和特定空间构象的生物大分
子，包括蛋白质及核酸，又称为生物催
化剂。
酶（ Enzyme）
酶是活细胞产生的一类具有催化功能的蛋白
质，亦称为生物催化剂 Biocatalysts 。
? 绝大多数的酶都是蛋白质 (Enzyme和
Ribozyme)。
? 酶催化的生物化学反应，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。
酶的研究历史
? 1897年，酶的发现和提出,Buchner兄弟用 不
含细胞的酵母汁成功实现了发酵。提出了发酵与
活细胞无关，而与细胞液中的酶有关。
? 1913年,Michaelis和 Menten提出了酶促动力学
原理 —米氏学说。
? 1926年,Sumner从刀豆种子中分离、纯化得到了
脲酶结晶，首次证明酶是具有催化活性的蛋白质。
? 1982年,Cech对四膜虫的研究中发现 RNA具有催
化作用。
酶和一般催化剂的共性,
1.用量少而催化效率高；
2.它能够改变化学反应的速度，但是不能
改变化学反应平衡。酶本身在反应前后也
不发生变化。
3.酶能够稳定底物形成的过渡状态，降低
反应的活化能，从而加速反应的进行。
酶作为生物催化剂的特性
? 酶的催化作用可使反应速度提高 10７ – 101３
倍。
例如：过氧化氢分解
2H2O2 ? 2H2O + O2
? 用 Fe3+ 催化，效率为 6X10-4 mol/mol.S,而
用过氧化氢酶催化，效率为 6X106 mol/mol.S。
? ?-淀粉酶催化淀粉水解,1克结晶酶在 65?C
条件下可催化 2吨淀粉水解。
1．高效性（酶具有极高的催化效率）
? 酶的专一性 Specificity又称为特异性，
是指酶在催化生化反应时对底物的选择
性，即一种酶只能作用于某一类或某一
种特定的物质。亦即酶只能催化某一类
或某一种化学反应。
? 例如：蛋白酶催化蛋白质的水解；淀
粉酶催化淀粉的水解；核酸酶催化核酸
的水解。
2．专一性 Specificity
? 酶促反应一般在 pH 5-8 水溶液中进行，
反应温度范围为 20-40?C。
? 高温或其它苛刻的物理或化学条件，将
引起酶的失活。
3．反应条件温和
４．酶易失活
? 凡能使蛋白质变性的因素如强酸、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、常压和接近中性的酸硷度。
５,酶活力可调节控制
如抑制剂调节、共价修饰调节、反
馈调节、酶原激活及激素控制等。
６,某些酶催化活力与辅酶、辅基及金
属离子有关。
根据酶的组成成分
? 单纯酶 (simple enzyme)是基本组成单位仅为氨基酸
的一类酶。它的催化活性仅仅决定于它的蛋白质结构。
脲酶、消化道蛋白酶、淀粉酶、酯酶、核糖核酸酶等均
属此列。
? 复合酶 (conjugated enzyme)的催化活性，除蛋白质
部分 (酶蛋白 apoenzyme)外，还需要非蛋白质的物质，即
所谓酶的 辅助因子 (cofactors)，两者结合成的复合物称
作 全酶 (holoenzyme)，即：
二, 酶的分类与命名
酶的辅因子
酶
单纯酶
结合酶 （全酶） = 酶蛋白 + 辅因子
辅因子
辅酶,与酶蛋白结合得比较松的小分子有机物 。
辅基,与膜蛋白结合得紧密的小分子有机物。
金属激活剂,金属离子作为辅助因子。
根据酶的结构特点及分子组成形式
1.单体酶, 只含一条肽链，分子量小，大多数水解
酶属于此类。
2.寡聚酶, 由相同或不同的若干亚基构成 。
每条肽链是一个亚基, 单独的亚基无酶的活力 。
如乳酸脱氢酶含四个亚基 。
3.多酶复合体：
若干个功能相关的酶彼此嵌合形成的复合体。
每个单独的酶都具有活性，当它们形成复合体
时，可催化某一特定的链式反应，如脂肪酸合
成酶复合体，含有六个酶及一个非酶蛋白质。
根据酶的存在状态
1.胞内酶：
在合成分泌后定位于细胞内发生作用
的酶，大多数
的酶属于此类。
2.胞外酶：
在合成后分泌到细胞外发生作用的酶，
主要为水解酶。
1961年国际酶学委员会（ Enzyme
Committee,EC）根据酶所催化的反应类
型和机理，把酶分成 6大类：
国际系统分类法
? 氧化 -还原酶催化氧化 -还原反应。
? 主要包括脱氢酶 (dehydrogenase)和氧化酶
(Oxidase)。
? 如，乳酸 (Lactate)脱氢酶催化乳酸的脱氢反应。
1,氧化 -还原酶类 Oxido-reductases
C H 3 C H C O O H
O H
N A D + H +C H 3 C C O O H
O
N A D H
? 转移酶催化基团转移反应，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。
2,转移 (移换 )酶类 Transferases
C H 3 C H C O O H
N H 2
H O O C C H 2 C H 2 C C O O H
O
H O O C C H 2 C H 2 C H C O O H
N H 2
C H 3 C C O O H
O
? 水解酶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,
3, 水解酶类 hydrolases
H 2 O
C O O C H 2 C H 3R R C O O H C H 3 C H 2 O H
? 主要包括醛缩酶、水化酶（脱水酶）及脱氨酶等。
? 裂合酶催化从底物分子中移去一个基团或原子而
形成双键的反应及其逆反应。
? 例如,苹果酸裂合酶即延胡索酸水合酶催化的
反应。
4, 裂合（裂解）酶类 Lyase
H O O C C H = C H C O O H H 2 O H O O C C H 2 C H C O O H
O H
? 异构酶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。
5,异构酶类 Isomerases
? 合成酶，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
6,合成酶类 Ligases or Synthetases
1.习惯命名法,
? 根据其催化底物来命名（蛋白酶；淀粉酶）
? 根据所催化反应的性质来命名（水解酶；转
氨酶；裂解酶等）
? 结合上述两个原则来命名（琥珀酸脱氢酶）
? 有时在这些命名基础上加上酶的来源或其它
特点（胃蛋白酶、胰蛋白酶、硷性磷酸脂酶
和酸性磷酸脂酶）。
酶的命名
2.国际系统命名法 （国际酶学委员会１９６１年提出）
系统名称包括底物名称、构型、反应性质，最后
加一个酶字。
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,
? ?-酮戊二酸 + 丙氨酸 ?? 谷氨酸 + 丙酮酸
<<Enzyme Handbook>> Thoms E.Barm编
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
三, 酶的化学本质
大多数酶是蛋白质
1926年 J.B.Sumner首次从刀豆制备出脲酶结
晶，证明其为蛋白质，并提出酶的本质就是
蛋白质的观点。
1982年 T.Cech发现了第 1个有催化活性的天然
RNA——ribozyme（核酶），以后 Altman和
Pace等又陆续发现了真正的 RNA催化剂。
核酶的发现不仅表明酶不一定都是蛋白质，
还促进了有关生命起源、生物进化等问题的
进一步探讨。
除少数酶（核酶）外，绝大多数酶是有催化
能力的蛋白质，依据 (选讲）
四, 酶的结构与功能的关系
1,活性部位和必需基团
? 活性部位,酶分子中直接与底物结合，并和酶催
化作用直接有关的部位。
? 必需基团,酶分子中有些基团若经化学修饰（氧
化、还原、酰化、烷化）使其改变，则酶的活性
丧失，这些基团称为 必需基团。
? 非必需基团,有的酶温和水解掉几个 AA残基，仍
能表现活性，这些基团即 非必需基团。
必需基团
活性
部位
维持酶的空间结构
结合
基团
催化
基团
专一性
催化性质
酶的活性与高级结构的关系
酶的活性不仅与一级结构有关, 而且与其
高级结构密切相关 。 就某种程度而言, 在酶
的活性表现上, 高级结构甚至比一级结构更
为重要 。 高级结构是形成酶特定空间结构的
保证, 高级结构破坏, 酶失去活性 。
有些酶在细胞内合成时，或初分泌时，没
有催化活性，这种无活性状态的酶的前体称
为酶原 (zymogen)。酶原向活性的酶转化的
过程称为酶原的激活。酶原激活实际上是酶
的活性中心形成或暴露的过程。
2,酶原激活
胃蛋白酶、胰蛋白酶、胰糜蛋白酶、羧肽
酶、弹性蛋白酶在它们初分泌时都是以无活
性的酶原形式存在，在一定条件下才转化成
相应的酶。
例如，胰蛋白酶原进入小肠后，受肠激酶或
胰蛋白酶本身的激活，第 6位赖氨酸与第 7位异
亮氨酸残基之间的肽键被切断，水解掉一个六
肽，酶分子空间构象发生改变，产生酶的活性
中心，于是胰蛋白酶原变成了有活性的胰蛋白
酶。
酶原激活的生理意义
在于避免细胞内产生的蛋白酶对细胞进行
自身消化，并可使酶在特定的部位和环境中
发挥作用，保证体内代谢的正常进行。
3,同工酶 (isoenzyme)
——能催化相同的化学反应，但在蛋白质分
子的结构、理化性质和免疫性能等方面都
存在明显差异的一组酶。
乳酸脱氢酶
（ LDH）
M
H M
M M
M
M4
HM
MM
M3H
MM
HH
M2H2
M
H
H
H
MH3
HH
HH
H4
五, 酶作用的专一性
酶作用的
专一性
结构专一性
立体异构专一性
族（基团）专一性
绝对专一性
族专一性：可作用于一类或一些结构很相似的底物。
RCOO- +R OH + H+′酯酶, R—C—O—R′ + H2O
O
O
CH2OH
OH
OH OH
1
5α-葡萄糖
苷酶, O R
+H2O
O
CH2OH
OH
OH
OH OH
1
5
+ ROH
绝对专一性：只能作用于某一底物。
脲酶, H2N—C—NH2 + H2O
O
2NH3 + CO2
六、酶的作用机理
（ 一）酶的催化作用与分子活化能
化学反应自由能方程式 Δ G =Δ H -TΔ S
（ ΔG是总自由能的变化,ΔH 是总热能的
变化,ΔS是熵的变化）
当 Δ G＞ 0，反应不能自发进行。
当 Δ G＜ 0，反应能自发进行。
活化能,分子由常态转变为活化状态所需
的能量。是指在一定温度下,1mol 反应物
全部进入活化状态所需的自由能。
酶的催化机理
是解释酶催化特性的理论，如：酶为什么
能催化化学反应、酶是如何催化化学反应的、
酶为什么有专一性、酶为什么有高效性等。
一个化学反应要能够发生, 关键的是反应
体系中的分子必须具备一定能量即 分子处于
活化状态, 活化分子比一般分子多含的能量
就称为 活化能 。 反应体系中活化分子越多,
反应就越快 。 因此, 设法增加活化分子数量,
是加快化学反应的唯一途径 。 增加反应体系
的活化分子数 有两条途径,一是向反应体系中
加入能量, 如通过加热, 加压, 光照等, 另
一途径是降低反应活化能 。 酶的作用就在于
降低化学反应活化能, 如下图 1所示,
酶为什么能催化化学反应
酶如何降低化学反应的活化能,中间产物学说
中间产物学说认为,酶在催化化学反应时，
酶与底物首先形成不稳定的中间物，然后分
解酶与产物。即酶将原来活化能很高的反应
分成两个活化能较低的反应来进行，因而加
快了反应速度。
中间产物学说已经得到一些可靠的 实验依
据 。如，用吸光法证明了含铁卟啉的过氧化
物酶参加反应时，单纯的酶的吸收光谱与加
入了第一个底物 H2O2后确实产生了变化。
S + E → ES → P + E
底物 酶 中间产物 产物
酶的高效性的解释
1、底物与酶的邻近效应和定向效应
2、底物分子的形变和扭曲
3、共价催化
4、酸碱催化
5.金属离子的作用
6.活性部位的微环境的影响
促使化学反应进行的途径：
1,用加热或光照给反应体系提供
能量。
2,使用催化剂降低反应活化能。
酶和一般催化剂的作用就是降低化学反应所
需的活化能，从而使活化分子数增多，反应
速度加快。
中间产物学说
E + S ES E +P
中间产物存在的证据,1.同位素 32P标记底
物法（磷酸化酶与葡萄糖结合）； 2.吸收
光谱法（过氧化物酶与过氧化氢结合）。
诱导嵌合学说
“锁钥学说, （ Fischer,1890）：酶的活
性中心结构与底物的结构互相吻合，紧密
结合成中间络合物。
诱导嵌合学说 （ Koshland,1958）：酶活性
中心的结构有一定的灵活性，当底物（激活
剂或抑制剂）与酶分子结合时，酶蛋白的构
象发生了有利于与底物结合的变化，使反应
所需的催化基团和结合基团正确地排列和定
向，转入有效的作用位置，这样才能使酶与
底物完全吻合，结合成中间产物。
使酶具有高催化效率的因素
酶分子为酶的催化提供各种功能基团和形成
特定的活性中心，酶与底物结合成中间产物，
使分子间的催化反应转变为分子内的催化反
应。
1,邻近定向效应
2.,张力, 与, 形变,
3,酸碱催化
4,共价催化
七, 酶促反应动力学
1,酶反应速度的测量
用一定时间内底物减少或产物生成的量来
表示酶促反应速度。测定反应的 初速度 。
10 20 30 40 50 60 min
酶反应进程曲线
酶促反应动力学 (kinetics of enzyme-
catalyzed reactions)是研究酶促反应速度
及其影响因素的科学。酶促反应的影响因素
主要包括酶的浓度、底物的浓度,pH、温度、
抑制剂和激活剂等。
1902年,Henri用蔗糖酶水解蔗糖的实验
中观察到：在蔗糖酶酶的浓度一定的条件下
测定底物（蔗糖）浓度对酶 反应速度的影响,
它们之间的关系呈现 矩形双曲线
(rectangular hyperbola)。如下图所示：
2.底物浓度对反应速度的影响
在底物浓度很低时, 反应速度随底物浓度的增
加而急骤加快, 两者呈 正比 关系, 表现为 一级反
应 。 随着底物浓度的升高, 反应速度不再呈正比
例加快, 反应速度增加的幅度不断下降 。 如果 继
续加大底物浓度, 反应速度不再增加, 表现为 零
级反应 。 此时, 无论底物浓度增加多大, 反应速
度也不再增加, 说明酶已被底物所饱和 。 所有的
酶都有饱和现象, 只是达到饱和时所需底物浓度
各不相同而已 。
为解释酶被底物饱和现象,Michaelis和
Menten做了大量的定量研究，积累了足够的
实验数据，提出了酶促反应的动力学方程,
Vmax指该酶促反应的最大速度,[S]为底
物浓度,Km是米氏常数,VO是在某一底物浓
度时相应的反应速度。从米氏方程可知：
当底物浓度很低时
[S] << Km,则 V≌Vmax[S]/Km,反应速度
与底物浓度呈正比 ;
当底物浓度很高时，
[S]>> Km,此时 V≌Vmax,反应速度达最大
速度，底物浓度再增高也不影响反应速度。
米氏常数的意义
（ 1）, 物理意义：
Km值等于酶反应速度为最大速度一半
时的底物浓度。
（ 2）, Km 值 愈大,酶与底物的 亲和力愈小 ；
Km值 愈小,酶与底物 亲和力愈大 。酶与底物
亲和力大，表示不需要很高的底物浓度，便
可容易地达到最大反应速度。
（ 3）, Km 值是酶的特征性常数,只与酶的
性质，酶所催化的底物和酶促反应条件 (如
温度,pH、有无抑制剂等 )有关，与酶的浓
度无关。酶的种类不同,Km值不同，同一种
酶与不同底物作用时,Km 值也不同。各种
酶的 Km 值范围很广，大致在 10-1～ 10-6 M
之间。
Km在实际应用中的重要意义
（ 1）,鉴定酶,通过测定可以鉴别不同来
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属于同一
种酶。
（ 2）,判断酶的最佳底物,如果一种酶可
作用于多个底物,就有几个 Km值，其中 Km
最小对应的底物就是酶的天然底物。如蔗
糖酶既可催化蔗糖水解 (Km=28mmol/L),也
可催化棉子糖水解 (Km=350mmol/L),两者
相比，蔗糖为该酶的天然底物。
（ 3）,计算一定速度下的底物浓度,如某
一反应要求的反应速度达到最大反应速度
的 99%，则 [S]=99Km
Km求法：
A
。
B
.。
用 1/V0 对 1/[S] 的作图得一直线，其斜率是
Km/Vmax,，在纵轴上的截距为 1/Vmax,横轴上
的截距为 -1/Km。此作图除用来求 Km 和 Vmax
值外，在研究酶的抑制作用方面还有重要价值。
双倒数作图法
3,酶浓度的影响 在一定温度和 pH
下, 酶促反应在 底
物浓度大大超过酶
浓度时, 速度与酶
的浓度呈 正比 。
酶浓度对速度的
影响机理,酶浓度
增加, [ES]也增加
,而 V0=k3[ES],故
反应速度增加 。
4,温度对酶促反应速度的影响
酶促反应与其它化学反应一样, 随温度的
增加, 反应速度加快 。 化学反应中温度每
增加 10℃ 反应速度增加的倍数称为温度系
数 Q10。 一般的化学反应的 Q10为 2～ 3,而酶
促反应的 Q10为 1～ 2。
在一定范围内, 反应速度达到最大时对应的
温度称为该酶促反应的 最适温度 （ optimum
temperature Tm）,一般 动物组织 中的酶其
最适温度为 35～ 40℃, 植物与微生物 中的酶
其最适温度为 30～ 60℃, 少数 酶可达 60℃ 以
上, 如细菌淀粉水解酶的最适温度 90℃ 以上 。
5,pH对酶促反应速度的影响
大多数酶的活性受 pH 影响显著，在某一 pH
下表现最大活力，高于或低于此 pH，酶活力显著
下降。酶表现最大活力的 pH称为 酶的最适
pH(optimumpH pHm)。典型的 酶速度 -pH曲线 是 较
窄的钟罩型曲线,但有的 酶的速度 -pH曲线 并非一
定呈钟罩型。如胃蛋白酶和木瓜蛋白酶的速度 -pH
曲线。
胃蛋白酶的速度 -温度曲线如下图：
胃蛋白酶的速度 -温度曲线如下图：
动物体内多数酶的最适 pH值接近中性，但也
有例外，如胃蛋白酶的最适 pH约 1.8，肝精氨
酸酶最适 pH约为 9.8(见下表 )。
一些酶的最适 pH
6,激活剂对酶反应速度的影响
能使酶活性提高的物质，都称为激活剂
(activator)，其中大部分是离子或简单的有机
化合物。如 Mg++是多种激酶和合成酶的激活剂，
动物唾液中的 α -淀粉酶则受 Cl-的激活。
通常，酶对激活剂有一定的选择性，且有
一定的浓度要求，一种酶的激活剂对另一种
酶来说可能是抑制剂，当激活剂的浓度超过
一定的范围时，它就成为抑制剂。
激活剂
7,抑制剂对反应速度的影响
凡能使酶的活性下降而不引起酶蛋白变
性的物质称为 酶的抑制剂 (inhibitor)。使
酶变性失活 (称为酶的钝化 )的因素如强酸、
强碱等，不属于抑制剂。通常 抑制作用 分为
可逆性 抑制和 不可逆性 抑制两类。
1,不可逆性抑制作用 (irreversible
inhibition)
不可逆性抑制作用的抑制剂，通常以共价
键方式与酶的必需基团进行不可逆结合而使
酶丧失活性。常见的不可逆抑制剂如下图所
示。按其作用特点，又分专一性及非专一性
两种。
2,可逆性抑制 (reversible inhibition)
抑制剂与酶以 非共价键 结合，在用透析
等物理方法除去抑制剂后，酶的活性能恢复，
即抑制剂与酶的结合是可逆的。这类抑制剂
大致可分为以下二类：
1.竞争性抑制 (competitive inhibition)
(1)
抑制剂 I和底物 S对游离酶 E的结合
有竞争作用,互相排斥，已结合底物
的 ES复合体，不能再结合 I。同样已结
合抑制剂的 EI复合体，不能再结合 S。
1
vi ＝ （ 1 + ）
Km
Vmax 〔 S〕
1 +
Vmax
1〔 I〕
Ki
2.非竞争性抑制 (non-
competitive inhibition)
(1)
抑制剂 I和底物 S与酶 E的结合 完全互不
相关,既不排斥，也不促进结合，抑制
剂 I可以和酶 E结合生成 EI，也可以和 ES
复合物结合生成 ESI。底物 S和酶 E结合成
ES后，仍可与 I结合生成 ESI，但 一旦形
成 ESI复合物，再不能释放形成产物 P。
非竞争性抑制
Vi＝ Vmax〔 S〕
( 1+ ) 〔 I〕K
i
Km+( )〔 S〕
3,反竞争性抑制
(1)含义和反应式
反竞争性抑制剂 必须在酶结合了底物之
后 才能与酶与底物的中间产物结合，该抑
制剂 与单独的酶不结合 。
八,酶的分离纯化及活力测定 (选讲 )
1.酶在细胞中的分布：
胞外酶,水解酶类，易收集，不必破碎细
胞，缓冲液或水浸泡细胞或发酵液离心得到
上清液即为含酶液。
胞内酶,除水解酶类外的其它酶类，需破
碎细胞，不同的酶分布部位不同，最好先将
酶存在的细胞器分离后再破碎该细胞器，然
后将酶用适当的缓冲溶液或水抽提。
2.分离材料：
动植物原料或微生物的发酵液。 微生物
发酵液是用于分离酶的最常用材料，因为
微生物种类多，繁殖快，培养时间短，含
酶丰富。由微生物发酵产生的酶或其它生
物组织中的酶因含有大量的其它物质，所
以必须经过分离、提纯、结晶等阶段才可
做实际应用。
对于某种酶的具体制备方案，应通过
了解 酶的来源、性质及纯度需要 来确定，
无固定的方案。
3.原则：
在增加酶得率和纯度的同时, 尽可能 避
免高温, 过酸, 过碱, 剧烈的震荡及其它 可
能使酶丧失活力的一切操作过程 。 尽最大可
能保存酶的活力 。
4.分离提纯：
酶的抽提,将酶溶解出来就称为抽提 。
胞外酶,固体培养的菌体加水或适当缓冲溶
液浸泡过 滤即可。液体培养的菌体将发酵液离
心分离除去菌体收 集离心液即可。 胞内酶,先
破碎细胞，再用水或适当的缓冲溶液抽提。
5,酶的纯化：
纯化的 关键 是维持酶的活性，因为随着
酶的逐渐提纯，一些天然的可保持酶活力的
其它成分逐渐减少，酶的稳定性变差，所以
整个纯化过程应 维持低温 。
（ 1）酶的沉淀方法, 与蛋白质的沉淀方
法相同，常用：
① 盐析法,常用硫酸铵盐析, 有分段盐析和一
次性盐析两种方法 。
② 有机溶剂沉淀法,用乙醇, 丙酮等 。 应低温
操作, 溶剂少量分批加入 。
③ 等电点沉淀法
（ 2） 酶的纯化方法：
有吸附层析, 离子交换层析, 凝胶过
滤层析, 亲和层析等,
6.酶的结晶：
纯化以后的酶液再次沉淀, 仍采
用沉淀法 。
7.酶的保存：
一般在 -20℃ 以下低温保存 。
8,酶活力的测定
定性鉴定 提取物中某一酶是否存在,
一般是根据 此酶引起的化学反应 来判断,
如检验在提取物中是否存在淀粉酶 。 则用
提取物与淀粉反应, 一段时间以后, 用碘
-碘化钾与反应液反应, 若变蓝, 说明提
取物无淀粉酶活力；反之, 提取物有淀粉
酶的活力 。
酶活力的测定,实际上是酶定量测定的方
法, 酶制剂因含杂质多易失活等原因, 故不
能用称重或测量体积来定量 。
酶活力的概念：
指酶催化特定化学反应的能力。 其 大小
通常用来表示。一定量的酶制剂催化某一化
学反应速度快，活力大；反之，活力小。 速
度表示法 常用 -dS/dt或 dP/dt，测初速度，
多用后者。因为反应初期底物过量，底物的
减少量不容易测定，而产物从无到有，易测
定。
酶的活力单位：
1961年国际生化协会酶学委员会 统一规定, 酶的
国际单位 （ IU） 规定为：在最适反应条件 （ 温度
25℃ ） 下, 每分钟内催化 1微摩尔 （ μ mol） 底物转
化为产物所需的酶量 （ 或 1分钟内转化底物生成 1微
摩尔产物的酶量 ） 称为 1标准单位 。
测定条件,最佳的反应条件, 如下 。
1972年国际生化协会 又推荐一种新单位, 即
Katal(Kat)单位 。 规定：在最适温度下, 每秒钟能
催化 1摩尔底物转化为称为所需要的酶量定义为 1
Kat。 1 Kat=60× 106 IU,
酶的比活力：
每单位酶蛋白所含的 活力单位数 。
对 固体 酶：用 活力单位 /mg酶蛋白, 或 活力单
位 /mg酶蛋白 氮 来表示；
对 液体 酶：用 活力单位 /ml酶液 来表示 。
很明显, 比活力越大, 酶的活力越大 。
酶的转换数,
酶的转换数是指在 〔 E〕 t 一定,[S] >> [E]
的条件下，当被底物饱和时，单位时间内每一活
性中心或每分子酶所能转换的底物分子数。
酶活力的测定方法
1,分光光度法,产物与适当的化学试剂生成有
色物质或产物有紫外吸收的能力可采用此法 。
2,测压法,产物中有气体, 测气压增加量 。
3,滴定法,产物中有酸生成, 用碱滴定 。
4,荧光法,产物中有荧光物质生成或产物与荧
光试剂反应生成荧光产物可用此法 。
5、旋光法,产物中有旋光物质可采用此法。
除了以上方法外，还可根据 产物的性质 采
用其它方法。
回收率和纯化倍数
回收率＝ × 100％
每次总活力
第一次总活力
纯化倍数＝ 每次比活力
第一次比活力
酶的回收率和纯化倍数的测定常在酶分离过程中的每个环节中
进行。一个正常、合理的纯化程序，随着纯化的进行，总蛋白量
逐渐减少，比活力不断增加，纯化倍数提高了，但回收率降低。
九, 酶的应用
工业上酶应用的优点：
1,酶的催化效率高，专一性强，不发生
副作用。
2,酶作用条件温和。
3,酶及其反应产物大多无毒性。
酶工程：酶的生产、制备和应用。
一, 酶的概述
二, 酶的分类与命名
三, 酶的化学本质
四, 酶的结构与功能的关系
五, 酶作用的专一性
六, 酶作用的机理
七, 酶促反应的速度和影响酶促反应速度的因素
八, 酶的制备与酶活力的测定
九, 酶的应用
一, 酶的概述
有机物质在体外环境中合成与分解需高
温高压等剧烈条件，而在生物体内极其
温和的情况下，在很短的时间内即可完
成（如 … ），为什么？
定义, 酶是生物体活细胞产生的具有特
殊催化活性和特定空间构象的生物大分
子，包括蛋白质及核酸，又称为生物催
化剂。
酶（ Enzyme）
酶是活细胞产生的一类具有催化功能的蛋白
质，亦称为生物催化剂 Biocatalysts 。
? 绝大多数的酶都是蛋白质 (Enzyme和
Ribozyme)。
? 酶催化的生物化学反应，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。
酶的研究历史
? 1897年，酶的发现和提出,Buchner兄弟用 不
含细胞的酵母汁成功实现了发酵。提出了发酵与
活细胞无关，而与细胞液中的酶有关。
? 1913年,Michaelis和 Menten提出了酶促动力学
原理 —米氏学说。
? 1926年,Sumner从刀豆种子中分离、纯化得到了
脲酶结晶，首次证明酶是具有催化活性的蛋白质。
? 1982年,Cech对四膜虫的研究中发现 RNA具有催
化作用。
酶和一般催化剂的共性,
1.用量少而催化效率高；
2.它能够改变化学反应的速度，但是不能
改变化学反应平衡。酶本身在反应前后也
不发生变化。
3.酶能够稳定底物形成的过渡状态，降低
反应的活化能，从而加速反应的进行。
酶作为生物催化剂的特性
? 酶的催化作用可使反应速度提高 10７ – 101３
倍。
例如：过氧化氢分解
2H2O2 ? 2H2O + O2
? 用 Fe3+ 催化，效率为 6X10-4 mol/mol.S,而
用过氧化氢酶催化，效率为 6X106 mol/mol.S。
? ?-淀粉酶催化淀粉水解,1克结晶酶在 65?C
条件下可催化 2吨淀粉水解。
1．高效性（酶具有极高的催化效率）
? 酶的专一性 Specificity又称为特异性，
是指酶在催化生化反应时对底物的选择
性，即一种酶只能作用于某一类或某一
种特定的物质。亦即酶只能催化某一类
或某一种化学反应。
? 例如：蛋白酶催化蛋白质的水解；淀
粉酶催化淀粉的水解；核酸酶催化核酸
的水解。
2．专一性 Specificity
? 酶促反应一般在 pH 5-8 水溶液中进行，
反应温度范围为 20-40?C。
? 高温或其它苛刻的物理或化学条件，将
引起酶的失活。
3．反应条件温和
４．酶易失活
? 凡能使蛋白质变性的因素如强酸、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、常压和接近中性的酸硷度。
５,酶活力可调节控制
如抑制剂调节、共价修饰调节、反
馈调节、酶原激活及激素控制等。
６,某些酶催化活力与辅酶、辅基及金
属离子有关。
根据酶的组成成分
? 单纯酶 (simple enzyme)是基本组成单位仅为氨基酸
的一类酶。它的催化活性仅仅决定于它的蛋白质结构。
脲酶、消化道蛋白酶、淀粉酶、酯酶、核糖核酸酶等均
属此列。
? 复合酶 (conjugated enzyme)的催化活性，除蛋白质
部分 (酶蛋白 apoenzyme)外，还需要非蛋白质的物质，即
所谓酶的 辅助因子 (cofactors)，两者结合成的复合物称
作 全酶 (holoenzyme)，即：
二, 酶的分类与命名
酶的辅因子
酶
单纯酶
结合酶 （全酶） = 酶蛋白 + 辅因子
辅因子
辅酶,与酶蛋白结合得比较松的小分子有机物 。
辅基,与膜蛋白结合得紧密的小分子有机物。
金属激活剂,金属离子作为辅助因子。
根据酶的结构特点及分子组成形式
1.单体酶, 只含一条肽链，分子量小，大多数水解
酶属于此类。
2.寡聚酶, 由相同或不同的若干亚基构成 。
每条肽链是一个亚基, 单独的亚基无酶的活力 。
如乳酸脱氢酶含四个亚基 。
3.多酶复合体：
若干个功能相关的酶彼此嵌合形成的复合体。
每个单独的酶都具有活性，当它们形成复合体
时，可催化某一特定的链式反应，如脂肪酸合
成酶复合体，含有六个酶及一个非酶蛋白质。
根据酶的存在状态
1.胞内酶：
在合成分泌后定位于细胞内发生作用
的酶，大多数
的酶属于此类。
2.胞外酶：
在合成后分泌到细胞外发生作用的酶，
主要为水解酶。
1961年国际酶学委员会（ Enzyme
Committee,EC）根据酶所催化的反应类
型和机理，把酶分成 6大类：
国际系统分类法
? 氧化 -还原酶催化氧化 -还原反应。
? 主要包括脱氢酶 (dehydrogenase)和氧化酶
(Oxidase)。
? 如，乳酸 (Lactate)脱氢酶催化乳酸的脱氢反应。
1,氧化 -还原酶类 Oxido-reductases
C H 3 C H C O O H
O H
N A D + H +C H 3 C C O O H
O
N A D H
? 转移酶催化基团转移反应，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。
2,转移 (移换 )酶类 Transferases
C H 3 C H C O O H
N H 2
H O O C C H 2 C H 2 C C O O H
O
H O O C C H 2 C H 2 C H C O O H
N H 2
C H 3 C C O O H
O
? 水解酶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,
3, 水解酶类 hydrolases
H 2 O
C O O C H 2 C H 3R R C O O H C H 3 C H 2 O H
? 主要包括醛缩酶、水化酶（脱水酶）及脱氨酶等。
? 裂合酶催化从底物分子中移去一个基团或原子而
形成双键的反应及其逆反应。
? 例如,苹果酸裂合酶即延胡索酸水合酶催化的
反应。
4, 裂合（裂解）酶类 Lyase
H O O C C H = C H C O O H H 2 O H O O C C H 2 C H C O O H
O H
? 异构酶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。
5,异构酶类 Isomerases
? 合成酶，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
6,合成酶类 Ligases or Synthetases
1.习惯命名法,
? 根据其催化底物来命名（蛋白酶；淀粉酶）
? 根据所催化反应的性质来命名（水解酶；转
氨酶；裂解酶等）
? 结合上述两个原则来命名（琥珀酸脱氢酶）
? 有时在这些命名基础上加上酶的来源或其它
特点（胃蛋白酶、胰蛋白酶、硷性磷酸脂酶
和酸性磷酸脂酶）。
酶的命名
2.国际系统命名法 （国际酶学委员会１９６１年提出）
系统名称包括底物名称、构型、反应性质，最后
加一个酶字。
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,
? ?-酮戊二酸 + 丙氨酸 ?? 谷氨酸 + 丙酮酸
<<Enzyme Handbook>> Thoms E.Barm编
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
三, 酶的化学本质
大多数酶是蛋白质
1926年 J.B.Sumner首次从刀豆制备出脲酶结
晶，证明其为蛋白质，并提出酶的本质就是
蛋白质的观点。
1982年 T.Cech发现了第 1个有催化活性的天然
RNA——ribozyme（核酶），以后 Altman和
Pace等又陆续发现了真正的 RNA催化剂。
核酶的发现不仅表明酶不一定都是蛋白质，
还促进了有关生命起源、生物进化等问题的
进一步探讨。
除少数酶（核酶）外，绝大多数酶是有催化
能力的蛋白质，依据 (选讲）
四, 酶的结构与功能的关系
1,活性部位和必需基团
? 活性部位,酶分子中直接与底物结合，并和酶催
化作用直接有关的部位。
? 必需基团,酶分子中有些基团若经化学修饰（氧
化、还原、酰化、烷化）使其改变，则酶的活性
丧失，这些基团称为 必需基团。
? 非必需基团,有的酶温和水解掉几个 AA残基，仍
能表现活性，这些基团即 非必需基团。
必需基团
活性
部位
维持酶的空间结构
结合
基团
催化
基团
专一性
催化性质
酶的活性与高级结构的关系
酶的活性不仅与一级结构有关, 而且与其
高级结构密切相关 。 就某种程度而言, 在酶
的活性表现上, 高级结构甚至比一级结构更
为重要 。 高级结构是形成酶特定空间结构的
保证, 高级结构破坏, 酶失去活性 。
有些酶在细胞内合成时，或初分泌时，没
有催化活性，这种无活性状态的酶的前体称
为酶原 (zymogen)。酶原向活性的酶转化的
过程称为酶原的激活。酶原激活实际上是酶
的活性中心形成或暴露的过程。
2,酶原激活
胃蛋白酶、胰蛋白酶、胰糜蛋白酶、羧肽
酶、弹性蛋白酶在它们初分泌时都是以无活
性的酶原形式存在，在一定条件下才转化成
相应的酶。
例如，胰蛋白酶原进入小肠后，受肠激酶或
胰蛋白酶本身的激活，第 6位赖氨酸与第 7位异
亮氨酸残基之间的肽键被切断，水解掉一个六
肽，酶分子空间构象发生改变，产生酶的活性
中心，于是胰蛋白酶原变成了有活性的胰蛋白
酶。
酶原激活的生理意义
在于避免细胞内产生的蛋白酶对细胞进行
自身消化，并可使酶在特定的部位和环境中
发挥作用，保证体内代谢的正常进行。
3,同工酶 (isoenzyme)
——能催化相同的化学反应，但在蛋白质分
子的结构、理化性质和免疫性能等方面都
存在明显差异的一组酶。
乳酸脱氢酶
（ LDH）
M
H M
M M
M
M4
HM
MM
M3H
MM
HH
M2H2
M
H
H
H
MH3
HH
HH
H4
五, 酶作用的专一性
酶作用的
专一性
结构专一性
立体异构专一性
族（基团）专一性
绝对专一性
族专一性：可作用于一类或一些结构很相似的底物。
RCOO- +R OH + H+′酯酶, R—C—O—R′ + H2O
O
O
CH2OH
OH
OH OH
1
5α-葡萄糖
苷酶, O R
+H2O
O
CH2OH
OH
OH
OH OH
1
5
+ ROH
绝对专一性：只能作用于某一底物。
脲酶, H2N—C—NH2 + H2O
O
2NH3 + CO2
六、酶的作用机理
（ 一）酶的催化作用与分子活化能
化学反应自由能方程式 Δ G =Δ H -TΔ S
（ ΔG是总自由能的变化,ΔH 是总热能的
变化,ΔS是熵的变化）
当 Δ G＞ 0，反应不能自发进行。
当 Δ G＜ 0，反应能自发进行。
活化能,分子由常态转变为活化状态所需
的能量。是指在一定温度下,1mol 反应物
全部进入活化状态所需的自由能。
酶的催化机理
是解释酶催化特性的理论，如：酶为什么
能催化化学反应、酶是如何催化化学反应的、
酶为什么有专一性、酶为什么有高效性等。
一个化学反应要能够发生, 关键的是反应
体系中的分子必须具备一定能量即 分子处于
活化状态, 活化分子比一般分子多含的能量
就称为 活化能 。 反应体系中活化分子越多,
反应就越快 。 因此, 设法增加活化分子数量,
是加快化学反应的唯一途径 。 增加反应体系
的活化分子数 有两条途径,一是向反应体系中
加入能量, 如通过加热, 加压, 光照等, 另
一途径是降低反应活化能 。 酶的作用就在于
降低化学反应活化能, 如下图 1所示,
酶为什么能催化化学反应
酶如何降低化学反应的活化能,中间产物学说
中间产物学说认为,酶在催化化学反应时，
酶与底物首先形成不稳定的中间物，然后分
解酶与产物。即酶将原来活化能很高的反应
分成两个活化能较低的反应来进行，因而加
快了反应速度。
中间产物学说已经得到一些可靠的 实验依
据 。如，用吸光法证明了含铁卟啉的过氧化
物酶参加反应时，单纯的酶的吸收光谱与加
入了第一个底物 H2O2后确实产生了变化。
S + E → ES → P + E
底物 酶 中间产物 产物
酶的高效性的解释
1、底物与酶的邻近效应和定向效应
2、底物分子的形变和扭曲
3、共价催化
4、酸碱催化
5.金属离子的作用
6.活性部位的微环境的影响
促使化学反应进行的途径：
1,用加热或光照给反应体系提供
能量。
2,使用催化剂降低反应活化能。
酶和一般催化剂的作用就是降低化学反应所
需的活化能，从而使活化分子数增多，反应
速度加快。
中间产物学说
E + S ES E +P
中间产物存在的证据,1.同位素 32P标记底
物法（磷酸化酶与葡萄糖结合）； 2.吸收
光谱法（过氧化物酶与过氧化氢结合）。
诱导嵌合学说
“锁钥学说, （ Fischer,1890）：酶的活
性中心结构与底物的结构互相吻合，紧密
结合成中间络合物。
诱导嵌合学说 （ Koshland,1958）：酶活性
中心的结构有一定的灵活性，当底物（激活
剂或抑制剂）与酶分子结合时，酶蛋白的构
象发生了有利于与底物结合的变化，使反应
所需的催化基团和结合基团正确地排列和定
向，转入有效的作用位置，这样才能使酶与
底物完全吻合，结合成中间产物。
使酶具有高催化效率的因素
酶分子为酶的催化提供各种功能基团和形成
特定的活性中心，酶与底物结合成中间产物，
使分子间的催化反应转变为分子内的催化反
应。
1,邻近定向效应
2.,张力, 与, 形变,
3,酸碱催化
4,共价催化
七, 酶促反应动力学
1,酶反应速度的测量
用一定时间内底物减少或产物生成的量来
表示酶促反应速度。测定反应的 初速度 。
10 20 30 40 50 60 min
酶反应进程曲线
酶促反应动力学 (kinetics of enzyme-
catalyzed reactions)是研究酶促反应速度
及其影响因素的科学。酶促反应的影响因素
主要包括酶的浓度、底物的浓度,pH、温度、
抑制剂和激活剂等。
1902年,Henri用蔗糖酶水解蔗糖的实验
中观察到：在蔗糖酶酶的浓度一定的条件下
测定底物（蔗糖）浓度对酶 反应速度的影响,
它们之间的关系呈现 矩形双曲线
(rectangular hyperbola)。如下图所示：
2.底物浓度对反应速度的影响
在底物浓度很低时, 反应速度随底物浓度的增
加而急骤加快, 两者呈 正比 关系, 表现为 一级反
应 。 随着底物浓度的升高, 反应速度不再呈正比
例加快, 反应速度增加的幅度不断下降 。 如果 继
续加大底物浓度, 反应速度不再增加, 表现为 零
级反应 。 此时, 无论底物浓度增加多大, 反应速
度也不再增加, 说明酶已被底物所饱和 。 所有的
酶都有饱和现象, 只是达到饱和时所需底物浓度
各不相同而已 。
为解释酶被底物饱和现象,Michaelis和
Menten做了大量的定量研究，积累了足够的
实验数据，提出了酶促反应的动力学方程,
Vmax指该酶促反应的最大速度,[S]为底
物浓度,Km是米氏常数,VO是在某一底物浓
度时相应的反应速度。从米氏方程可知：
当底物浓度很低时
[S] << Km,则 V≌Vmax[S]/Km,反应速度
与底物浓度呈正比 ;
当底物浓度很高时，
[S]>> Km,此时 V≌Vmax,反应速度达最大
速度，底物浓度再增高也不影响反应速度。
米氏常数的意义
（ 1）, 物理意义：
Km值等于酶反应速度为最大速度一半
时的底物浓度。
（ 2）, Km 值 愈大,酶与底物的 亲和力愈小 ；
Km值 愈小,酶与底物 亲和力愈大 。酶与底物
亲和力大，表示不需要很高的底物浓度，便
可容易地达到最大反应速度。
（ 3）, Km 值是酶的特征性常数,只与酶的
性质，酶所催化的底物和酶促反应条件 (如
温度,pH、有无抑制剂等 )有关，与酶的浓
度无关。酶的种类不同,Km值不同，同一种
酶与不同底物作用时,Km 值也不同。各种
酶的 Km 值范围很广，大致在 10-1～ 10-6 M
之间。
Km在实际应用中的重要意义
（ 1）,鉴定酶,通过测定可以鉴别不同来
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属于同一
种酶。
（ 2）,判断酶的最佳底物,如果一种酶可
作用于多个底物,就有几个 Km值，其中 Km
最小对应的底物就是酶的天然底物。如蔗
糖酶既可催化蔗糖水解 (Km=28mmol/L),也
可催化棉子糖水解 (Km=350mmol/L),两者
相比，蔗糖为该酶的天然底物。
（ 3）,计算一定速度下的底物浓度,如某
一反应要求的反应速度达到最大反应速度
的 99%，则 [S]=99Km
Km求法：
A
。
B
.。
用 1/V0 对 1/[S] 的作图得一直线，其斜率是
Km/Vmax,，在纵轴上的截距为 1/Vmax,横轴上
的截距为 -1/Km。此作图除用来求 Km 和 Vmax
值外，在研究酶的抑制作用方面还有重要价值。
双倒数作图法
3,酶浓度的影响 在一定温度和 pH
下, 酶促反应在 底
物浓度大大超过酶
浓度时, 速度与酶
的浓度呈 正比 。
酶浓度对速度的
影响机理,酶浓度
增加, [ES]也增加
,而 V0=k3[ES],故
反应速度增加 。
4,温度对酶促反应速度的影响
酶促反应与其它化学反应一样, 随温度的
增加, 反应速度加快 。 化学反应中温度每
增加 10℃ 反应速度增加的倍数称为温度系
数 Q10。 一般的化学反应的 Q10为 2～ 3,而酶
促反应的 Q10为 1～ 2。
在一定范围内, 反应速度达到最大时对应的
温度称为该酶促反应的 最适温度 （ optimum
temperature Tm）,一般 动物组织 中的酶其
最适温度为 35～ 40℃, 植物与微生物 中的酶
其最适温度为 30～ 60℃, 少数 酶可达 60℃ 以
上, 如细菌淀粉水解酶的最适温度 90℃ 以上 。
5,pH对酶促反应速度的影响
大多数酶的活性受 pH 影响显著，在某一 pH
下表现最大活力，高于或低于此 pH，酶活力显著
下降。酶表现最大活力的 pH称为 酶的最适
pH(optimumpH pHm)。典型的 酶速度 -pH曲线 是 较
窄的钟罩型曲线,但有的 酶的速度 -pH曲线 并非一
定呈钟罩型。如胃蛋白酶和木瓜蛋白酶的速度 -pH
曲线。
胃蛋白酶的速度 -温度曲线如下图：
胃蛋白酶的速度 -温度曲线如下图：
动物体内多数酶的最适 pH值接近中性，但也
有例外，如胃蛋白酶的最适 pH约 1.8，肝精氨
酸酶最适 pH约为 9.8(见下表 )。
一些酶的最适 pH
6,激活剂对酶反应速度的影响
能使酶活性提高的物质，都称为激活剂
(activator)，其中大部分是离子或简单的有机
化合物。如 Mg++是多种激酶和合成酶的激活剂，
动物唾液中的 α -淀粉酶则受 Cl-的激活。
通常，酶对激活剂有一定的选择性，且有
一定的浓度要求，一种酶的激活剂对另一种
酶来说可能是抑制剂，当激活剂的浓度超过
一定的范围时，它就成为抑制剂。
激活剂
7,抑制剂对反应速度的影响
凡能使酶的活性下降而不引起酶蛋白变
性的物质称为 酶的抑制剂 (inhibitor)。使
酶变性失活 (称为酶的钝化 )的因素如强酸、
强碱等，不属于抑制剂。通常 抑制作用 分为
可逆性 抑制和 不可逆性 抑制两类。
1,不可逆性抑制作用 (irreversible
inhibition)
不可逆性抑制作用的抑制剂，通常以共价
键方式与酶的必需基团进行不可逆结合而使
酶丧失活性。常见的不可逆抑制剂如下图所
示。按其作用特点，又分专一性及非专一性
两种。
2,可逆性抑制 (reversible inhibition)
抑制剂与酶以 非共价键 结合，在用透析
等物理方法除去抑制剂后，酶的活性能恢复，
即抑制剂与酶的结合是可逆的。这类抑制剂
大致可分为以下二类：
1.竞争性抑制 (competitive inhibition)
(1)
抑制剂 I和底物 S对游离酶 E的结合
有竞争作用,互相排斥，已结合底物
的 ES复合体，不能再结合 I。同样已结
合抑制剂的 EI复合体，不能再结合 S。
1
vi ＝ （ 1 + ）
Km
Vmax 〔 S〕
1 +
Vmax
1〔 I〕
Ki
2.非竞争性抑制 (non-
competitive inhibition)
(1)
抑制剂 I和底物 S与酶 E的结合 完全互不
相关,既不排斥，也不促进结合，抑制
剂 I可以和酶 E结合生成 EI，也可以和 ES
复合物结合生成 ESI。底物 S和酶 E结合成
ES后，仍可与 I结合生成 ESI，但 一旦形
成 ESI复合物，再不能释放形成产物 P。
非竞争性抑制
Vi＝ Vmax〔 S〕
( 1+ ) 〔 I〕K
i
Km+( )〔 S〕
3,反竞争性抑制
(1)含义和反应式
反竞争性抑制剂 必须在酶结合了底物之
后 才能与酶与底物的中间产物结合，该抑
制剂 与单独的酶不结合 。
八,酶的分离纯化及活力测定 (选讲 )
1.酶在细胞中的分布：
胞外酶,水解酶类，易收集，不必破碎细
胞，缓冲液或水浸泡细胞或发酵液离心得到
上清液即为含酶液。
胞内酶,除水解酶类外的其它酶类，需破
碎细胞，不同的酶分布部位不同，最好先将
酶存在的细胞器分离后再破碎该细胞器，然
后将酶用适当的缓冲溶液或水抽提。
2.分离材料：
动植物原料或微生物的发酵液。 微生物
发酵液是用于分离酶的最常用材料，因为
微生物种类多，繁殖快，培养时间短，含
酶丰富。由微生物发酵产生的酶或其它生
物组织中的酶因含有大量的其它物质，所
以必须经过分离、提纯、结晶等阶段才可
做实际应用。
对于某种酶的具体制备方案，应通过
了解 酶的来源、性质及纯度需要 来确定，
无固定的方案。
3.原则：
在增加酶得率和纯度的同时, 尽可能 避
免高温, 过酸, 过碱, 剧烈的震荡及其它 可
能使酶丧失活力的一切操作过程 。 尽最大可
能保存酶的活力 。
4.分离提纯：
酶的抽提,将酶溶解出来就称为抽提 。
胞外酶,固体培养的菌体加水或适当缓冲溶
液浸泡过 滤即可。液体培养的菌体将发酵液离
心分离除去菌体收 集离心液即可。 胞内酶,先
破碎细胞，再用水或适当的缓冲溶液抽提。
5,酶的纯化：
纯化的 关键 是维持酶的活性，因为随着
酶的逐渐提纯，一些天然的可保持酶活力的
其它成分逐渐减少，酶的稳定性变差，所以
整个纯化过程应 维持低温 。
（ 1）酶的沉淀方法, 与蛋白质的沉淀方
法相同，常用：
① 盐析法,常用硫酸铵盐析, 有分段盐析和一
次性盐析两种方法 。
② 有机溶剂沉淀法,用乙醇, 丙酮等 。 应低温
操作, 溶剂少量分批加入 。
③ 等电点沉淀法
（ 2） 酶的纯化方法：
有吸附层析, 离子交换层析, 凝胶过
滤层析, 亲和层析等,
6.酶的结晶：
纯化以后的酶液再次沉淀, 仍采
用沉淀法 。
7.酶的保存：
一般在 -20℃ 以下低温保存 。
8,酶活力的测定
定性鉴定 提取物中某一酶是否存在,
一般是根据 此酶引起的化学反应 来判断,
如检验在提取物中是否存在淀粉酶 。 则用
提取物与淀粉反应, 一段时间以后, 用碘
-碘化钾与反应液反应, 若变蓝, 说明提
取物无淀粉酶活力；反之, 提取物有淀粉
酶的活力 。
酶活力的测定,实际上是酶定量测定的方
法, 酶制剂因含杂质多易失活等原因, 故不
能用称重或测量体积来定量 。
酶活力的概念：
指酶催化特定化学反应的能力。 其 大小
通常用来表示。一定量的酶制剂催化某一化
学反应速度快，活力大；反之，活力小。 速
度表示法 常用 -dS/dt或 dP/dt，测初速度，
多用后者。因为反应初期底物过量，底物的
减少量不容易测定，而产物从无到有，易测
定。
酶的活力单位：
1961年国际生化协会酶学委员会 统一规定, 酶的
国际单位 （ IU） 规定为：在最适反应条件 （ 温度
25℃ ） 下, 每分钟内催化 1微摩尔 （ μ mol） 底物转
化为产物所需的酶量 （ 或 1分钟内转化底物生成 1微
摩尔产物的酶量 ） 称为 1标准单位 。
测定条件,最佳的反应条件, 如下 。
1972年国际生化协会 又推荐一种新单位, 即
Katal(Kat)单位 。 规定：在最适温度下, 每秒钟能
催化 1摩尔底物转化为称为所需要的酶量定义为 1
Kat。 1 Kat=60× 106 IU,
酶的比活力：
每单位酶蛋白所含的 活力单位数 。
对 固体 酶：用 活力单位 /mg酶蛋白, 或 活力单
位 /mg酶蛋白 氮 来表示；
对 液体 酶：用 活力单位 /ml酶液 来表示 。
很明显, 比活力越大, 酶的活力越大 。
酶的转换数,
酶的转换数是指在 〔 E〕 t 一定,[S] >> [E]
的条件下，当被底物饱和时，单位时间内每一活
性中心或每分子酶所能转换的底物分子数。
酶活力的测定方法
1,分光光度法,产物与适当的化学试剂生成有
色物质或产物有紫外吸收的能力可采用此法 。
2,测压法,产物中有气体, 测气压增加量 。
3,滴定法,产物中有酸生成, 用碱滴定 。
4,荧光法,产物中有荧光物质生成或产物与荧
光试剂反应生成荧光产物可用此法 。
5、旋光法,产物中有旋光物质可采用此法。
除了以上方法外，还可根据 产物的性质 采
用其它方法。
回收率和纯化倍数
回收率＝ × 100％
每次总活力
第一次总活力
纯化倍数＝ 每次比活力
第一次比活力
酶的回收率和纯化倍数的测定常在酶分离过程中的每个环节中
进行。一个正常、合理的纯化程序，随着纯化的进行，总蛋白量
逐渐减少，比活力不断增加，纯化倍数提高了，但回收率降低。
九, 酶的应用
工业上酶应用的优点：
1,酶的催化效率高，专一性强，不发生
副作用。
2,酶作用条件温和。
3,酶及其反应产物大多无毒性。
酶工程：酶的生产、制备和应用。
