问题描述：
耐热菌的基因克隆
为什么提取基因组后,酶切总是切不开
为什么提取基因组后,酶切总是切不开
问题解答：
我来补答
一、酶的概念
生物体内的新陈代谢过程包含着许多复杂而有规律的物质代谢和能量变化.绿色植物和某些细菌利用太阳光能、水、CO2和无机盐等简单物质,经过一系列变化,合成复杂的糖、脂、蛋白质等大分子物质,而动物又利用植物中的这些物质,并经过错综复杂的分解和合成、反应转化为自身所需要的一部分,使自己得以生长、繁殖等等.在实验室中,复杂有机物的合成与分解必须要在高温、高压、强酸强碱等剧烈条件下才能进行,如淀粉和蛋白质的水解；而有些反应则在体外难以进行,如蛋白质的合成.但是在生物体内虽然条件十分温和（370C左右、近中性pH值）,这些反应却能顺利和快速的进行.例如,动物吃下的肉食在消化道内只需要几个小时便被完全消化分解；细菌在合适的条件下,二十分钟就增殖一代,在这短短的二十分钟内,合成了新细胞内所需要的全部的各种复杂的物质等等,这是什麽原因呢?这种使体内化学反应变得容易和迅速进行的根本原因就是生物体内普遍存在一种起催化作用的蛋白质--酶.
酶(enzyme)是活细胞内产生的具有高度专一性和催化效率的蛋白质,又称为生物催化剂.酶是生物体自身产生的,在新陈代谢过程中,几乎所有的化学反应都是在酶的催化下进行的,且条件温和,反应效率极高,使生物体内各种物质处于不断的新陈代谢中,从这个意义上讲,没有酶就没有生命.细胞内合成的酶主要是在细胞内起催化作用,也有些酶合成后释入血液或消化道,并在那里发挥其催化作用,人工提取的酶在合适的条件下也可在试管中对其特殊底物起催化作用.
二、酶的研究历史：酶学知识最初来源于生产生活实践（如发酵和酿造）和对疾病的治疗等.从有记载的史料中看,我国4千多年前的夏禹时代就盛行酿酒；周朝已开始制醋、酱、豆豉（在霉菌蛋白酶作用下产生的风味食品）饴糖（主要含麦芽糖）,并用麴来治疗消化不良,直到现在仍是常见的健胃药.酶的系统研究起始于19世纪中叶对发酵本质的研究.Pasteur提出,发酵离不了酵母细胞.
国外知道酶的存在是和发酵联系在一起的.1833年,Payen从麦芽的抽提物中沉淀出一种对热不稳定的物质,它可促进淀粉水解成可溶性糖,人们开始意识到生物细胞中可能存在着一种类似催化剂的物质.1896年,W·Kuhne首先把这类物质称为"enzyme",中文译为"酶".1897年Buchner成功地用不含细胞的酵母液实现发酵,说明具有发酵作用的物质存在于细胞内,并不依赖活细胞.1926年Sumner首次提取出脲酶,并进行结晶,提出酶的本质是蛋白质,并几乎要参与所有的生命活动过程.
1982年以后陆续发现某些RNA和DNA也具有酶的催化功能,使人们进一步认识到,酶不都是蛋白质.现代科学认为,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.酶是一切生命活动的序幕,是机体内一切化学变化的激动者.本章只讨论蛋白质属性的酶.
现已有二千余种酶被鉴定出来,其中有二百余种得到结晶,特别是近几十年来,随着蛋白质分离技术的进步,酶的分子结构、酶作用机理的研究得到发展,有些酶的结构和作用机理已被阐明.总之,随着酶学理论不断深入,必将对揭示生命本质研究作出更大的贡献.?
第二节 酶催化作用的特点
酶是生物催化剂(biological catalyst),具有两方面的特性,既有与一般催化剂相同的催化性质,又具有一般催化剂所没有的生物大分子的特征.
一、酶和一般催化剂的比较：
酶与一般催化剂一样,只能催化热力学允许的化学反应,缩短达到化学平衡的时间,而不改变平衡点.酶作为催化剂在化学反应的前后没有质和量的改变.微量的酶就能发挥较大的催化作用.酶和一般催化剂的作用机理都是降低反应的活化能(activation energy).?
酶作用在于降低反应活化能（Energy of activation EACT）：
酶促反应速度比非催化反应高108~1020倍,比一般催化反应高107~1013.
化学反应速率依赖三个因素：碰撞频率、能量因素、概率因素（有效碰撞）.
有效碰撞：能发生化学反应的分子间碰撞.
活化分子：能发生有效碰撞的分子.
活化能：在任何化学反应中,反应物分子必须超过一定的能阈,成为活化的状态,才能发生变化,形成产物.这种比一般分子高出的能量或提高低能分子达到活化状态的能量,称为活化能.
从初态转化为过渡态需要能量,即为活化能,活化能越大,中间产物越难形成,反应越难进行.
打个比方（见下图）：从理论上讲这个小石块有着能滚下山达到最低能量状态的趋势,但若有屏障（能障或活化能）存在,它就不行.我们有两种办法解决：提升小石块或削掉屏障,它都可以滚下山.
加速化学反应的途径也有二：1、用加热或光照可以使反应体系的一部分分子获得所需的活化能,增加活化分子数,从而加速化学反应的进行.反应所需的活化能越大,相对活化分子就少,反应就越慢,反之亦然.如H2和O2 有火时便会发生爆炸,无火时不反应.
2、就是使用催化剂.催化剂的作用,主要是降低反应所需的活化能,以致相同的能量能使更多的分子活化,从而加速反应的进行.酶能显著地降低活化能,故能表现为高度的催化效率(图2-4).例如前述的H2O2酶的例子,可以显著地看出,酶能降低反应活化能,使反应速度增高千百万倍以上.
图2-4 非催化过程和催化过程自由能的变化
降低活化能、升高温度可以加速化学反应.酶的催化作用有赖于降低反应的活化能.活化能稍有降低,速度会显著增大.
酶促反应的本质：酶催化的反应同一般催化剂一样,也能降低反应的活化能且效率高,这就是它的本质.见下表.
几种物质化学变化所需的活化能
化学反应 催化剂 活化能（卡/摩尔）
H2O2分解反应 无 18000
胶性铂 11700
过氧化氢酶 1700
蔗糖的转化 氢离子（酸水解） 25600
酵母转化酶 11500
麦芽糖转化酶 8000-10000
酪蛋白水解反应 HCl 20600
胰蛋白酶 12000
胰凝乳蛋白酶 12000
乙酸乙酯水解反应 H+ 13000
胰脂酶 4200
酶作为催化剂参加一次化学反应后,酶分子立即恢复到原来的状态继续参加反应,所以一定的酶在短时间内能催化大量的底物发生变化.酶虽然降低了反应的活化能,提高了反应速度,但并不影响反应物和终产物的最终能量水平（ΔG没有变化）.生化反应的自由能变化（ΔG）无论有酶无酶都是一样的,如同滑轮,省力不省功.故酶可以看成是一个生物滑轮.
二、酶作为生物催化剂的特点：
为酶是蛋白质,所以酶促反应又固有其特点：
（1）酶易失活：
（2）、高度的催化效率：
一般而论,酶促反应速度比非催化反应高106-1013倍,例如,反应
H2O2+H2O2→2H2O+O2?
在无催化剂时,需活化能18,000卡/克分子；胶体钯存在时,需活化能11,700卡/克分子；有过氧化氢酶(catalase)存在时,仅需活化能2,000卡/克分子以下.
用 -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.
（3）、高度的专一性：?
酶对所作用的底物有严格的选择性,一种酶只作用于一类化合物或一定的化学键,以促进一定的化学变化,并生成一定的产物,这种现象称为酶的特异性或专一性(specificity).受酶催化的化合物称为该酶的底物或作用物(substrate).
酶对底物的专一性通常分为以下几种：?
结构专一性：
①绝对特异性(absolute specifictity)?
有的酶只作用于一种底物产生一定的反应,称为绝对专一性,如脲酶(urease),只能催化尿素水解成NH3和CO2,而不能催化甲基尿素水解.?
②相对特异性(relative specificity)?
一种酶可作用于一类化合物或一种化学键,这种不太严格的专一性称为相对专一性.如脂肪酶(lipase)不仅水解脂肪,也能水解简单的酯类；磷酸酶(phosphatase)对一般的磷酸酯都有作用,无论是甘油的还是一元醇或酚的磷酸酯均可被其水解.
立体异构特异性(stereopecificity)?
酶对底物的立体构型的特异要求,称为立体异构专一性或特异性,分为旋光异构专一性和顺反（几何）异构专一性.如α-淀粉酶(α-amylase)只能水解淀粉中α-1,4-糖苷键,不能水解纤维素中的β-1,4-糖苷键；L-乳酸脱氢酶(L-lacticacid dehydrogenase)的底物只能是L型乳酸,而不能是D型乳酸.而延胡索酸酶只能催化延胡索酸（反丁烯二酸）生成苹果酸,而不能催化顺丁烯二酸反应.
（4）、酶活性的可调节性：?
酶是生物体的组成成份,和体内其他物质一样,不断在体内新陈代谢,酶的催化活性也受多方面的调控.例如,酶的生物合成的诱导和阻遏、酶的化学修饰、抑制物的调节作用、代谢物对酶的反馈调节、酶的别构调节以及神经体液因素的调节等,这些调控保证酶在体内新陈代谢中发挥其恰如其分的催化作用,使生命活动中的种种化学反应都能够有条不紊、协调一致地进行.有胞内酶和胞外酶之分,也有单体酶和多酶复合体之分.
（5）酶反应条件温和但不稳定：
反应条件：室温、常压、温和的PH.酶是蛋白质,酶促反应要求一定的pH、温度等温和的条件,但剧烈条件反而使酶失活,如强酸、强碱、有机溶剂、重金属盐、高温、紫外线、剧烈震荡等任何使蛋白质变性的理化因素都可能使酶变性而失去其催化活性.
第二节 酶的化学本质及其组成
一、酶的化学本质：
1.是蛋白质：酶的性质符合蛋白质的特性,这是主要的.80年代以前的书籍都认为酶的本质就是蛋白质.
2.是RNA：1982年新发现的某些酶的成分是RNA,称为核糖酶.
对比而言,蛋白质作为的酶种类多,数量大,效率高,是酶中的主力.核糖酶仅限于水解酶类,且效率低.
二、酶的化学组成：
根据酶的组成成份,可分单纯酶和结合酶两类.
（一）、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.
（二）、结合酶(conjugated enzyme)：是除蛋白质部分(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：?
全酶 =酶 蛋 白 + 辅助因子
(结合蛋白质) (蛋白质部分) (非蛋白质部分)
（三）、酶的辅助因子：酶的辅助因子可以是金属离子,也可以是小分子有机化合物.
常见酶含有的金属离子有K+、Na+、Mg2+、Cu2+、(或Cu+)、Zn2+和Fe2+(或Fe3+)等.它们或者是酶活性的组成部分,如羧肽酶A中的锌离子；或者是连接底物和酶分子的桥梁；或者在稳定酶蛋白分子构象方面所必需,如脂肪酶中的金属钙和天冬氨酸转氨甲酰酶分子中的锌离子等.
小分子有机化合物是些化学稳定的小分子物质,其主要作用是在反应中传递电子、质子或一些基团,常可按其与酶蛋白结合的紧密程度不同分成辅酶和辅基两大类.
辅酶(coenzyme)与酶蛋白结合疏松,可以用透析或超滤方法除去.
辅基(prosthetic group)与酶蛋白结合紧密,不易用透析或超滤方法除去,辅酶和辅基的差别仅仅是它们与酶蛋白结合的牢固程度不同,而无严格的界限.
现知大多数维生素(特别是B族维生素)是组成许多酶的辅酶或辅基的成分(见表2-1).它们的化学结构式见生物氧化章.体内酶的种类很多,而辅酶(基)的种类却较少,通常一种酶蛋白只能与一种辅酶结合,成为一种特异的酶,但一种辅酶往往能与不同的酶蛋白结合构成许多种特异性酶.酶蛋白在酶促反应中主要起识别底物的作用,酶促反应的特异性、高效率以及酶对一些理化因素的不稳定性均决定于酶蛋白部分.
表2-1 B族维生素及其辅酶形式
B族维生素 辅酶形式 主要作用
硫胺素(B1) 硫胺素焦磷酸酯(TPP) α-酮酸氧化脱羧酮基转换作用
硫辛酸 6,8-二硫辛酸
α-酮酸氧化脱羧
泛酸 辅酶A(CoA) 酰基转换作用
核黄素(B2) 黄素单核苷酸(FMN)
黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD) 氢原子转移
氢原子转移
尼克酰胺(PP) 尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)
尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADP+) 氢原子转移
氢原子转移
吡哆素(B6) 磷酸吡哆醛 氨基酸代谢
生物素(H) 生物素 羧化作用
叶酸 四氢叶酸 "一碳基团"转移
钴胺素(B12) 5-甲基钴铵素
5-脱氧腺苷钴铵素 甲基转移
酶蛋白和辅酶、辅基是酶表现其催化活性不可缺少的两部分.酶蛋白决定反应的专一性,辅酶或辅基则参与和底物分子的作用,催化底物反应,起转移电子、原子和功能基团的作用.它们单独存在时都无活性,只有二者结合成全酶才有活性.
三、单体酶、寡聚酶和多酶复合物：
根据酶蛋白组成上的特点,可把酶分为三类.
1、单体酶（单纯酶）：
只有一条肽链的酶叫单体酶.它没有其他组分,其分子量在13000-35000之间.属于这类酶的数量不多,且多为水解酶类.见下表：
水 解 酶
酶的名称 相对分子量 氨基酸残基数
溶菌酶 14600 129
核糖核酸酶 13700 124
木瓜蛋白酶 23000 203
胰蛋白酶 23800 223
羧肽酶A 34600 307
2、寡聚酶：
由两个或以上的甚至几十个亚基组成的酶叫寡聚酶.这些亚基可以是相同的,也可以是不同的肽链；亚基之间以非共价键结合,彼此容易分开.寡聚酶得分子量35000-几百万,它们多为糖代谢的酶（见下表）.
酶的名称 亚 基 相对分子量
数 目 相对分子量
磷酸化酶a 4 92500 370000
己糖激酶 4 27500 102000
果糖磷酸激酶 2 7800 190000
果糖二磷酸酶 2 29000
2 37000 130000
醛缩酶 4 40000 160000
3-○p-甘油醛脱氢酶 2 72000 140000
烯醇化酶 2 41000 82000
肌酸激酶 2 40000 80000
乳酸脱氢酶 4 35000 150000
丙酮酸激酶 4 57200 237000
以上这些酶多数为糖酵解的酶.事实上,单体酶是例外,而寡聚酶则很普遍.
3、多酶复合物（multienzyme system）：
几个功能相关的酶以不同的形式嵌合而成的复合物,叫多酶复合物（体）.这样有利于化学反应的进行,提高酶的催化效率,同时也便于机体对酶的调控.多酶复合物的分子量都在几百万以上.常见的有丙酮酸脱氢酶复合物（系）和脂肪酸合成酶复合物.
4、多功能酶（multifunctional enzyme）：一些多酶体系在进化过程中由于基因的融合,形成由一条多肽链组成却具有多种不同催化功能的酶.
第三节 酶的分类和命名
目前已研究的酶有2000多种,国内外应用于生产实践的有200多种左右.为了避免混淆,便于研究和应用,就要对它们进行分类命名.
一、酶的命名?
(一)习惯命名法?
1、一般采用底物加反应类型而命名,如蛋白水解酶、乳酸脱氢酶、磷酸己糖异构酶等.
2、对水解酶类,只要底物名称即可,如蔗糖酶、胆碱酯酶、蛋白酶等.?
3、有时在底物名称前冠以酶的来源,如血清谷氨酸－丙酮酸转氨酶、唾液淀粉酶等.
习惯命名法简单,应用历史长,但缺乏系统性,有时出现一酶数名或一名数酶的现象.
（二）国际系统命名法(systematic name)?
鉴于新酶的不断发展和过去文献中对酶命名的混乱,国际酶学委员会规定了一套系统的命名法,根据这个命名法原则,每一种酶都有一个系统名称和习惯名称.习惯名称应简单,便于使用.使一种酶只有一种名称.它包括酶的系统命名和4个数字分类的酶编号.
系统名称应明确标明：酶的底物及所催化的反应性质.如果有两个底物都应写出,中间用冒号隔开.此外,底物的构型也应写出.
如谷丙转氨酶,其系统名称为L-丙氨酸：α-酮戊二酸氨基转移酶；
再例如对催化下列反应酶的命名.?
ATP+D-葡萄糖→ADP+D-葡萄糖-6-磷酸
该酶的正式系统命名是：ATP：葡萄糖磷酸转移酶,表示该酶催化从ATP中转移一个磷酸到葡萄糖分子上的反应.它的分类数字是：E.C.2.7.1.1,E.C代表按国际酶学委员会规定的命名,第1个数字(2)代表酶的分类名称(转移酶类),第2个数字(7)代表亚类(磷酸转移酶类),第3个数字(1)代表亚亚类(以羟基作为受体的磷酸转移酶类),第4个数字(1)代表该酶在亚-亚类中的排号(D葡萄糖作为磷酸基的受体).
如果其中一个底物是水,可以省去不写,如D-葡萄糖-δ-内酯水解酶,不必写成D-葡萄糖-δ-内酯：水水解酶.
二、酶的分类?
（一）、国际系统分类法分类原则：
国际生化联合会酶学委员会(I.E.C) 提出的酶的国际系统分类法的分类原则是：将所有已知的酶按其催化的反应类型,分为六大类,分别用l,2,3,4,5,6的编号来表示,即：
1．氧化还原酶类(oxido-reductases)
2．转移酶类(transferases)
3．水解酶类(hydrolases)
4．裂合酶类(裂解酶类,lyases)
5．异构酶类(isomerases)
6．合成酶类,也称为连接酶(ligases)
根据底物分子中被作用的基团或键的性质,将每一大类分为若干亚类,每一亚类又按顺序编为若干亚亚类.因此,每个酶赋予一个学名(系统名)和一个编号,同时推荐一个习惯名.每一个酶的编号由四个数字组成；如催化乳酸脱氢转变为丙酮酸的乳酸脱氢酶,编号为EC1．1．1．27."EC"指国际酶学委员会的缩写；第一个l,代表该酶属于氧化还原酶类；第二个1,代表该酶属于氧化还原酶类中的第一亚类,催化醇的氧化；第三个l,代表该酶后于氧化还原酶类中第一亚类的第一亚亚类；第四个数字表明该酶在一定的亚亚类中的排号.?
（二）、六大类酶的特征：
1、氧化还原酶类(oxido-reductases)：顾名思义是指催化底物进行氧化还原反应的酶类.它包含的数量最多,且多负有生物氧化的功能,其
反应通式：AH2十B＝A十BH2
如乙醇脱氢酶、乳酸脱氢酶、琥珀酸脱氢酶、过氧化氢酶等.该类酶的辅酶是NAD或NADP,FAD或FMN.有些酶可用NAD,也可用NADP,如L-谷氨酸脱氢酶.苹果酸脱氢酶催化苹果酸脱氢的反应如下：?
还有如以血红素为辅基的细胞色素氧化酶、以铜为辅基的多酚氧化酶等.多酚氧化酶又称为酪氨酶,催化含酚基的化合物氧化成醌,而醌类物质可经过一系列脱水、聚合等反应,最后生成黑色物质.此酶专一性不强,单酚、多酚都能氧化.多酚氧化酶在植物中分布较广,马铃薯、蘑菇、茶叶、漆树乳汁、苹果、梨等都含有相当多的多酚氧化酶,切开马铃薯在空气中暴露一段时间后,表面会变成黑褐色,其原因就是马铃薯中的酚类物质被多酚氧化酶氧化的结果.高等动物的皮肤、毛发、角膜中的黑色素,也是由此酶氧化酪氨酸等所生成的产物.白化病患者的皮肤、毛发等缺乏此酶,不能形成黑色素,故全身粉白,这是一种先天性遗传病.在昆虫血液淋巴和表皮中也有此酶,对昆虫的表皮的硬化和黑化起重要作用.
2、转移酶类(transferases)：指催化底物之间进行某些基团的转移或交换的酶类.反应通式为：
A-R十C＝A+C-R
如转甲基酶、转氨酶、转酰基、转糖苷基、转醛、酮基、己糖激酶（转磷酸基）、磷酸化酶等.转移酶类包括8个亚类,每一亚类表示被转移基团的性质.如：
2．1 转移一碳单位
2．2 转醛、酮基
2．3 转酰基
……
谷丙转氨酶（GPT）催化丙氨酸和a-酮戊二酸之间氨基转移的反应如下：
还有一个转氨酶叫谷草转氨酶（GOT）为谷氨酸与草酰乙酸之间的转氨基酶.GPT和GOT二酶在血液中的含量的高低在临床医学中是肝功能检验的一个指标.当肝细胞由于各种原因遭到损害以至发炎、坏死（肝炎）时,细胞中的转氨酶被释放到血液中并引起血液中转氨酶浓度升高.测定转氨酶是肝功检查中较灵敏的方法之一.此酶也存在于心脏、皮肤等组织中,这些组织若发生病变,血液中的转氨酶浓度也会增加,但不如肝脏那样显著.
另外,（己糖）激酶为转移磷酸基团的酶,它催化的反应在代谢中往往与能量转移有关,是非常重要的一类酶.如ATP+D-葡萄糖→6-P-葡萄糖+ADP.
3、水解酶类(hydrolases)：催化底物的加水分解或其逆反应.反应通式：
A-B十H20＝A-H十B-OH
水解酶多数都是胞外酶,在生物体内分布广,数量最多,目前生产上常用的酶多数属于此类酶,如胰蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶、核酸酶、磷酸酶等.该类酶包括9个亚类,每一亚类表示被水解键的性质,如：
3．1水解酯键
3．2水解糖苷键
3．3水解肽键?
水解酶类一般不需要辅酶或辅基,但某些金属离子对这类酶的活力有一定影响.此类酶常用"底物名称+酶"的方式命名,如蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶、核酸酶等,进一步区别时可加上酶的来源,如胃蛋白酶、胰蛋白酶等.
4、裂合酶类(裂解酶类) (lyases)：催化一个底物的裂解为两个化合物或其逆反应的酶类.底物裂解时,一分为二；产物中往往留下双键.在逆反应中,催化某一基团加到这个双键上.例如柠檬酸合成酶、醛缩酶等.反应通式：
A-B＝A十B
如醛缩酶催化1,6-二磷酸果糖分子断裂生成磷酸二经丙酮和3-磷酸甘油醛的反应.
该类酶包括5个亚类,亚类表示被裂解键的性质,如：
4．1 C-C键的断裂
4．2 C-C键的断裂
4．3 C-N键的断裂 ?
5、异构酶类(isomerases)：催化同分异构体之间的相互转变.例如,磷酸丙糖异构酶、消旋酶等.反应通式：
A＝B
如磷酸丙糖异构酶催化3-磷酸甘油醛和磷酸二羟丙酮之间的相互转变.该类酶包括6个亚类,亚类表示异构作用的类型.?
6、合成酶类(连接酶类,ligases)：催化由两种或两种以上的物质合成一种物质的反应,且必须偶联有ATP参加.例如,谷氨酰胺合成酶、氨基酸：tRNA连接酶等.反应通式：
A十B十ATP=A-B十ADP十Pi
如丙酮酸羧化酶催化丙酮酸羧化为草酰乙酸的反应.
合成酶类包括4个亚类,亚类表示所形成键的类型.?
第四节 酶的专一性
一、酶的专一性
酶对所作用的底物有严格的选择性,一种酶只作用于一类化合物或一定的化学键,以促进一定的化学变化,并生成一定的产物,这种现象称为酶的特异性或专一性(specificity).受酶催化的化合物称为该酶的底物或作用物(substrate).
酶对底物的专一性通常分为以下几种：?
结构专一性：
①绝对特异性(absolute specifictity)?
有的酶只作用于一种底物产生一定的反应,称为绝对专一性,如脲酶(urease),只能催化尿素水解成NH3和CO2,而不能催化甲基尿素水解.?
②相对特异性(relative specificity)?
一种酶可作用于一类化合物或一种化学键,这种不太严格的专一性称为相对专一性.如脂肪酶(lipase)不仅水解脂肪,也能水解简单的酯类；磷酸酶(phosphatase)对一般的磷酸酯都有作用,无论是甘油的还是一元醇或酚的磷酸酯均可被其水解.
立体异构特异性(stereopecificity)?
酶对底物的立体构型的特异要求,称为立体异构专一性或特异性,分为旋光异构专一性和顺反（几何）异构专一性.如α-淀粉酶(α-amylase)只能水解淀粉中α-1,4-糖苷键,不能水解纤维素中的β-1,4-糖苷键；L-乳酸脱氢酶(L-lacticacid dehydrogenase)的底物只能是L型乳酸,而不能是D型乳酸.而延胡索酸酶只能催化延胡索酸（反丁烯二酸）生成苹果酸,而不能催化顺丁烯二酸反应.
酶的立体异构特异性表明,酶与底物的结合,至少存在三个结合点.例如L-乳酸脱氢酶是具有立体异构特异性的酶,它能催化L-乳酸脱氢生成丙酮酸的可逆反应,而对D-乳酸就不发生反应：?
L(+)乳酸通过其不对称碳原子上的CH3、COOH及OH基分别与乳酸脱氢酶活性中心的A、B及C三个功能基团结合,故可受酶催化而转变为丙酮酸.而D(-)乳酸由于OH、COOH的空间位置与L(+)乳酸相反,与酶的三个结合基团不能完全配合,故不能与酶结合受其催化(图2).由此可见,酶的特异性不但决定于酶活性中心的功能基团的性质,而且还决定于底物和活性中心的空间构象,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.
图2-2 乳酸脱氢酶的立体异构特异性
A、B、C分别为LDH活性中心的三个功能基团
酶的这种专一性非常严格,那些在有机化学中认为是对称的化合物如甘油、乙醇、柠檬酸等,在它们作为酶的底物时就不对称了（即使有相同的基团）,即在空间上它们所处的位置毕竟不同（可用"三点着陆"理论解释,1948年Oqston提出）.
生物体内的新陈代谢过程包含着许多复杂而有规律的物质代谢和能量变化.绿色植物和某些细菌利用太阳光能、水、CO2和无机盐等简单物质,经过一系列变化,合成复杂的糖、脂、蛋白质等大分子物质,而动物又利用植物中的这些物质,并经过错综复杂的分解和合成、反应转化为自身所需要的一部分,使自己得以生长、繁殖等等.在实验室中,复杂有机物的合成与分解必须要在高温、高压、强酸强碱等剧烈条件下才能进行,如淀粉和蛋白质的水解；而有些反应则在体外难以进行,如蛋白质的合成.但是在生物体内虽然条件十分温和（370C左右、近中性pH值）,这些反应却能顺利和快速的进行.例如,动物吃下的肉食在消化道内只需要几个小时便被完全消化分解；细菌在合适的条件下,二十分钟就增殖一代,在这短短的二十分钟内,合成了新细胞内所需要的全部的各种复杂的物质等等,这是什麽原因呢?这种使体内化学反应变得容易和迅速进行的根本原因就是生物体内普遍存在一种起催化作用的蛋白质--酶.
酶(enzyme)是活细胞内产生的具有高度专一性和催化效率的蛋白质,又称为生物催化剂.酶是生物体自身产生的,在新陈代谢过程中,几乎所有的化学反应都是在酶的催化下进行的,且条件温和,反应效率极高,使生物体内各种物质处于不断的新陈代谢中,从这个意义上讲,没有酶就没有生命.细胞内合成的酶主要是在细胞内起催化作用,也有些酶合成后释入血液或消化道,并在那里发挥其催化作用,人工提取的酶在合适的条件下也可在试管中对其特殊底物起催化作用.
二、酶的研究历史：酶学知识最初来源于生产生活实践（如发酵和酿造）和对疾病的治疗等.从有记载的史料中看,我国4千多年前的夏禹时代就盛行酿酒；周朝已开始制醋、酱、豆豉（在霉菌蛋白酶作用下产生的风味食品）饴糖（主要含麦芽糖）,并用麴来治疗消化不良,直到现在仍是常见的健胃药.酶的系统研究起始于19世纪中叶对发酵本质的研究.Pasteur提出,发酵离不了酵母细胞.
国外知道酶的存在是和发酵联系在一起的.1833年,Payen从麦芽的抽提物中沉淀出一种对热不稳定的物质,它可促进淀粉水解成可溶性糖,人们开始意识到生物细胞中可能存在着一种类似催化剂的物质.1896年,W·Kuhne首先把这类物质称为"enzyme",中文译为"酶".1897年Buchner成功地用不含细胞的酵母液实现发酵,说明具有发酵作用的物质存在于细胞内,并不依赖活细胞.1926年Sumner首次提取出脲酶,并进行结晶,提出酶的本质是蛋白质,并几乎要参与所有的生命活动过程.
1982年以后陆续发现某些RNA和DNA也具有酶的催化功能,使人们进一步认识到,酶不都是蛋白质.现代科学认为,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.酶是一切生命活动的序幕,是机体内一切化学变化的激动者.本章只讨论蛋白质属性的酶.
现已有二千余种酶被鉴定出来,其中有二百余种得到结晶,特别是近几十年来,随着蛋白质分离技术的进步,酶的分子结构、酶作用机理的研究得到发展,有些酶的结构和作用机理已被阐明.总之,随着酶学理论不断深入,必将对揭示生命本质研究作出更大的贡献.?
第二节 酶催化作用的特点
酶是生物催化剂(biological catalyst),具有两方面的特性,既有与一般催化剂相同的催化性质,又具有一般催化剂所没有的生物大分子的特征.
一、酶和一般催化剂的比较：
酶与一般催化剂一样,只能催化热力学允许的化学反应,缩短达到化学平衡的时间,而不改变平衡点.酶作为催化剂在化学反应的前后没有质和量的改变.微量的酶就能发挥较大的催化作用.酶和一般催化剂的作用机理都是降低反应的活化能(activation energy).?
酶作用在于降低反应活化能（Energy of activation EACT）：
酶促反应速度比非催化反应高108~1020倍,比一般催化反应高107~1013.
化学反应速率依赖三个因素：碰撞频率、能量因素、概率因素（有效碰撞）.
有效碰撞：能发生化学反应的分子间碰撞.
活化分子：能发生有效碰撞的分子.
活化能：在任何化学反应中,反应物分子必须超过一定的能阈,成为活化的状态,才能发生变化,形成产物.这种比一般分子高出的能量或提高低能分子达到活化状态的能量,称为活化能.
从初态转化为过渡态需要能量,即为活化能,活化能越大,中间产物越难形成,反应越难进行.
打个比方（见下图）：从理论上讲这个小石块有着能滚下山达到最低能量状态的趋势,但若有屏障（能障或活化能）存在,它就不行.我们有两种办法解决：提升小石块或削掉屏障,它都可以滚下山.
加速化学反应的途径也有二：1、用加热或光照可以使反应体系的一部分分子获得所需的活化能,增加活化分子数,从而加速化学反应的进行.反应所需的活化能越大,相对活化分子就少,反应就越慢,反之亦然.如H2和O2 有火时便会发生爆炸,无火时不反应.
2、就是使用催化剂.催化剂的作用,主要是降低反应所需的活化能,以致相同的能量能使更多的分子活化,从而加速反应的进行.酶能显著地降低活化能,故能表现为高度的催化效率(图2-4).例如前述的H2O2酶的例子,可以显著地看出,酶能降低反应活化能,使反应速度增高千百万倍以上.
图2-4 非催化过程和催化过程自由能的变化
降低活化能、升高温度可以加速化学反应.酶的催化作用有赖于降低反应的活化能.活化能稍有降低,速度会显著增大.
酶促反应的本质：酶催化的反应同一般催化剂一样,也能降低反应的活化能且效率高,这就是它的本质.见下表.
几种物质化学变化所需的活化能
化学反应 催化剂 活化能（卡/摩尔）
H2O2分解反应 无 18000
胶性铂 11700
过氧化氢酶 1700
蔗糖的转化 氢离子（酸水解） 25600
酵母转化酶 11500
麦芽糖转化酶 8000-10000
酪蛋白水解反应 HCl 20600
胰蛋白酶 12000
胰凝乳蛋白酶 12000
乙酸乙酯水解反应 H+ 13000
胰脂酶 4200
酶作为催化剂参加一次化学反应后,酶分子立即恢复到原来的状态继续参加反应,所以一定的酶在短时间内能催化大量的底物发生变化.酶虽然降低了反应的活化能,提高了反应速度,但并不影响反应物和终产物的最终能量水平（ΔG没有变化）.生化反应的自由能变化（ΔG）无论有酶无酶都是一样的,如同滑轮,省力不省功.故酶可以看成是一个生物滑轮.
二、酶作为生物催化剂的特点：
为酶是蛋白质,所以酶促反应又固有其特点：
（1）酶易失活：
（2）、高度的催化效率：
一般而论,酶促反应速度比非催化反应高106-1013倍,例如,反应
H2O2+H2O2→2H2O+O2?
在无催化剂时,需活化能18,000卡/克分子；胶体钯存在时,需活化能11,700卡/克分子；有过氧化氢酶(catalase)存在时,仅需活化能2,000卡/克分子以下.
用 -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.
（3）、高度的专一性：?
酶对所作用的底物有严格的选择性,一种酶只作用于一类化合物或一定的化学键,以促进一定的化学变化,并生成一定的产物,这种现象称为酶的特异性或专一性(specificity).受酶催化的化合物称为该酶的底物或作用物(substrate).
酶对底物的专一性通常分为以下几种：?
结构专一性：
①绝对特异性(absolute specifictity)?
有的酶只作用于一种底物产生一定的反应,称为绝对专一性,如脲酶(urease),只能催化尿素水解成NH3和CO2,而不能催化甲基尿素水解.?
②相对特异性(relative specificity)?
一种酶可作用于一类化合物或一种化学键,这种不太严格的专一性称为相对专一性.如脂肪酶(lipase)不仅水解脂肪,也能水解简单的酯类；磷酸酶(phosphatase)对一般的磷酸酯都有作用,无论是甘油的还是一元醇或酚的磷酸酯均可被其水解.
立体异构特异性(stereopecificity)?
酶对底物的立体构型的特异要求,称为立体异构专一性或特异性,分为旋光异构专一性和顺反（几何）异构专一性.如α-淀粉酶(α-amylase)只能水解淀粉中α-1,4-糖苷键,不能水解纤维素中的β-1,4-糖苷键；L-乳酸脱氢酶(L-lacticacid dehydrogenase)的底物只能是L型乳酸,而不能是D型乳酸.而延胡索酸酶只能催化延胡索酸（反丁烯二酸）生成苹果酸,而不能催化顺丁烯二酸反应.
（4）、酶活性的可调节性：?
酶是生物体的组成成份,和体内其他物质一样,不断在体内新陈代谢,酶的催化活性也受多方面的调控.例如,酶的生物合成的诱导和阻遏、酶的化学修饰、抑制物的调节作用、代谢物对酶的反馈调节、酶的别构调节以及神经体液因素的调节等,这些调控保证酶在体内新陈代谢中发挥其恰如其分的催化作用,使生命活动中的种种化学反应都能够有条不紊、协调一致地进行.有胞内酶和胞外酶之分,也有单体酶和多酶复合体之分.
（5）酶反应条件温和但不稳定：
反应条件：室温、常压、温和的PH.酶是蛋白质,酶促反应要求一定的pH、温度等温和的条件,但剧烈条件反而使酶失活,如强酸、强碱、有机溶剂、重金属盐、高温、紫外线、剧烈震荡等任何使蛋白质变性的理化因素都可能使酶变性而失去其催化活性.
第二节 酶的化学本质及其组成
一、酶的化学本质：
1.是蛋白质：酶的性质符合蛋白质的特性,这是主要的.80年代以前的书籍都认为酶的本质就是蛋白质.
2.是RNA：1982年新发现的某些酶的成分是RNA,称为核糖酶.
对比而言,蛋白质作为的酶种类多,数量大,效率高,是酶中的主力.核糖酶仅限于水解酶类,且效率低.
二、酶的化学组成：
根据酶的组成成份,可分单纯酶和结合酶两类.
（一）、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.
（二）、结合酶(conjugated enzyme)：是除蛋白质部分(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：?
全酶 =酶 蛋 白 + 辅助因子
(结合蛋白质) (蛋白质部分) (非蛋白质部分)
（三）、酶的辅助因子：酶的辅助因子可以是金属离子,也可以是小分子有机化合物.
常见酶含有的金属离子有K+、Na+、Mg2+、Cu2+、(或Cu+)、Zn2+和Fe2+(或Fe3+)等.它们或者是酶活性的组成部分,如羧肽酶A中的锌离子；或者是连接底物和酶分子的桥梁；或者在稳定酶蛋白分子构象方面所必需,如脂肪酶中的金属钙和天冬氨酸转氨甲酰酶分子中的锌离子等.
小分子有机化合物是些化学稳定的小分子物质,其主要作用是在反应中传递电子、质子或一些基团,常可按其与酶蛋白结合的紧密程度不同分成辅酶和辅基两大类.
辅酶(coenzyme)与酶蛋白结合疏松,可以用透析或超滤方法除去.
辅基(prosthetic group)与酶蛋白结合紧密,不易用透析或超滤方法除去,辅酶和辅基的差别仅仅是它们与酶蛋白结合的牢固程度不同,而无严格的界限.
现知大多数维生素(特别是B族维生素)是组成许多酶的辅酶或辅基的成分(见表2-1).它们的化学结构式见生物氧化章.体内酶的种类很多,而辅酶(基)的种类却较少,通常一种酶蛋白只能与一种辅酶结合,成为一种特异的酶,但一种辅酶往往能与不同的酶蛋白结合构成许多种特异性酶.酶蛋白在酶促反应中主要起识别底物的作用,酶促反应的特异性、高效率以及酶对一些理化因素的不稳定性均决定于酶蛋白部分.
表2-1 B族维生素及其辅酶形式
B族维生素 辅酶形式 主要作用
硫胺素(B1) 硫胺素焦磷酸酯(TPP) α-酮酸氧化脱羧酮基转换作用
硫辛酸 6,8-二硫辛酸
α-酮酸氧化脱羧
泛酸 辅酶A(CoA) 酰基转换作用
核黄素(B2) 黄素单核苷酸(FMN)
黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD) 氢原子转移
氢原子转移
尼克酰胺(PP) 尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)
尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADP+) 氢原子转移
氢原子转移
吡哆素(B6) 磷酸吡哆醛 氨基酸代谢
生物素(H) 生物素 羧化作用
叶酸 四氢叶酸 "一碳基团"转移
钴胺素(B12) 5-甲基钴铵素
5-脱氧腺苷钴铵素 甲基转移
酶蛋白和辅酶、辅基是酶表现其催化活性不可缺少的两部分.酶蛋白决定反应的专一性,辅酶或辅基则参与和底物分子的作用,催化底物反应,起转移电子、原子和功能基团的作用.它们单独存在时都无活性,只有二者结合成全酶才有活性.
三、单体酶、寡聚酶和多酶复合物：
根据酶蛋白组成上的特点,可把酶分为三类.
1、单体酶（单纯酶）：
只有一条肽链的酶叫单体酶.它没有其他组分,其分子量在13000-35000之间.属于这类酶的数量不多,且多为水解酶类.见下表：
水 解 酶
酶的名称 相对分子量 氨基酸残基数
溶菌酶 14600 129
核糖核酸酶 13700 124
木瓜蛋白酶 23000 203
胰蛋白酶 23800 223
羧肽酶A 34600 307
2、寡聚酶：
由两个或以上的甚至几十个亚基组成的酶叫寡聚酶.这些亚基可以是相同的,也可以是不同的肽链；亚基之间以非共价键结合,彼此容易分开.寡聚酶得分子量35000-几百万,它们多为糖代谢的酶（见下表）.
酶的名称 亚 基 相对分子量
数 目 相对分子量
磷酸化酶a 4 92500 370000
己糖激酶 4 27500 102000
果糖磷酸激酶 2 7800 190000
果糖二磷酸酶 2 29000
2 37000 130000
醛缩酶 4 40000 160000
3-○p-甘油醛脱氢酶 2 72000 140000
烯醇化酶 2 41000 82000
肌酸激酶 2 40000 80000
乳酸脱氢酶 4 35000 150000
丙酮酸激酶 4 57200 237000
以上这些酶多数为糖酵解的酶.事实上,单体酶是例外,而寡聚酶则很普遍.
3、多酶复合物（multienzyme system）：
几个功能相关的酶以不同的形式嵌合而成的复合物,叫多酶复合物（体）.这样有利于化学反应的进行,提高酶的催化效率,同时也便于机体对酶的调控.多酶复合物的分子量都在几百万以上.常见的有丙酮酸脱氢酶复合物（系）和脂肪酸合成酶复合物.
4、多功能酶（multifunctional enzyme）：一些多酶体系在进化过程中由于基因的融合,形成由一条多肽链组成却具有多种不同催化功能的酶.
第三节 酶的分类和命名
目前已研究的酶有2000多种,国内外应用于生产实践的有200多种左右.为了避免混淆,便于研究和应用,就要对它们进行分类命名.
一、酶的命名?
(一)习惯命名法?
1、一般采用底物加反应类型而命名,如蛋白水解酶、乳酸脱氢酶、磷酸己糖异构酶等.
2、对水解酶类,只要底物名称即可,如蔗糖酶、胆碱酯酶、蛋白酶等.?
3、有时在底物名称前冠以酶的来源,如血清谷氨酸－丙酮酸转氨酶、唾液淀粉酶等.
习惯命名法简单,应用历史长,但缺乏系统性,有时出现一酶数名或一名数酶的现象.
（二）国际系统命名法(systematic name)?
鉴于新酶的不断发展和过去文献中对酶命名的混乱,国际酶学委员会规定了一套系统的命名法,根据这个命名法原则,每一种酶都有一个系统名称和习惯名称.习惯名称应简单,便于使用.使一种酶只有一种名称.它包括酶的系统命名和4个数字分类的酶编号.
系统名称应明确标明：酶的底物及所催化的反应性质.如果有两个底物都应写出,中间用冒号隔开.此外,底物的构型也应写出.
如谷丙转氨酶,其系统名称为L-丙氨酸：α-酮戊二酸氨基转移酶；
再例如对催化下列反应酶的命名.?
ATP+D-葡萄糖→ADP+D-葡萄糖-6-磷酸
该酶的正式系统命名是：ATP：葡萄糖磷酸转移酶,表示该酶催化从ATP中转移一个磷酸到葡萄糖分子上的反应.它的分类数字是：E.C.2.7.1.1,E.C代表按国际酶学委员会规定的命名,第1个数字(2)代表酶的分类名称(转移酶类),第2个数字(7)代表亚类(磷酸转移酶类),第3个数字(1)代表亚亚类(以羟基作为受体的磷酸转移酶类),第4个数字(1)代表该酶在亚-亚类中的排号(D葡萄糖作为磷酸基的受体).
如果其中一个底物是水,可以省去不写,如D-葡萄糖-δ-内酯水解酶,不必写成D-葡萄糖-δ-内酯：水水解酶.
二、酶的分类?
（一）、国际系统分类法分类原则：
国际生化联合会酶学委员会(I.E.C) 提出的酶的国际系统分类法的分类原则是：将所有已知的酶按其催化的反应类型,分为六大类,分别用l,2,3,4,5,6的编号来表示,即：
1．氧化还原酶类(oxido-reductases)
2．转移酶类(transferases)
3．水解酶类(hydrolases)
4．裂合酶类(裂解酶类,lyases)
5．异构酶类(isomerases)
6．合成酶类,也称为连接酶(ligases)
根据底物分子中被作用的基团或键的性质,将每一大类分为若干亚类,每一亚类又按顺序编为若干亚亚类.因此,每个酶赋予一个学名(系统名)和一个编号,同时推荐一个习惯名.每一个酶的编号由四个数字组成；如催化乳酸脱氢转变为丙酮酸的乳酸脱氢酶,编号为EC1．1．1．27."EC"指国际酶学委员会的缩写；第一个l,代表该酶属于氧化还原酶类；第二个1,代表该酶属于氧化还原酶类中的第一亚类,催化醇的氧化；第三个l,代表该酶后于氧化还原酶类中第一亚类的第一亚亚类；第四个数字表明该酶在一定的亚亚类中的排号.?
（二）、六大类酶的特征：
1、氧化还原酶类(oxido-reductases)：顾名思义是指催化底物进行氧化还原反应的酶类.它包含的数量最多,且多负有生物氧化的功能,其
反应通式：AH2十B＝A十BH2
如乙醇脱氢酶、乳酸脱氢酶、琥珀酸脱氢酶、过氧化氢酶等.该类酶的辅酶是NAD或NADP,FAD或FMN.有些酶可用NAD,也可用NADP,如L-谷氨酸脱氢酶.苹果酸脱氢酶催化苹果酸脱氢的反应如下：?
还有如以血红素为辅基的细胞色素氧化酶、以铜为辅基的多酚氧化酶等.多酚氧化酶又称为酪氨酶,催化含酚基的化合物氧化成醌,而醌类物质可经过一系列脱水、聚合等反应,最后生成黑色物质.此酶专一性不强,单酚、多酚都能氧化.多酚氧化酶在植物中分布较广,马铃薯、蘑菇、茶叶、漆树乳汁、苹果、梨等都含有相当多的多酚氧化酶,切开马铃薯在空气中暴露一段时间后,表面会变成黑褐色,其原因就是马铃薯中的酚类物质被多酚氧化酶氧化的结果.高等动物的皮肤、毛发、角膜中的黑色素,也是由此酶氧化酪氨酸等所生成的产物.白化病患者的皮肤、毛发等缺乏此酶,不能形成黑色素,故全身粉白,这是一种先天性遗传病.在昆虫血液淋巴和表皮中也有此酶,对昆虫的表皮的硬化和黑化起重要作用.
2、转移酶类(transferases)：指催化底物之间进行某些基团的转移或交换的酶类.反应通式为：
A-R十C＝A+C-R
如转甲基酶、转氨酶、转酰基、转糖苷基、转醛、酮基、己糖激酶（转磷酸基）、磷酸化酶等.转移酶类包括8个亚类,每一亚类表示被转移基团的性质.如：
2．1 转移一碳单位
2．2 转醛、酮基
2．3 转酰基
……
谷丙转氨酶（GPT）催化丙氨酸和a-酮戊二酸之间氨基转移的反应如下：
还有一个转氨酶叫谷草转氨酶（GOT）为谷氨酸与草酰乙酸之间的转氨基酶.GPT和GOT二酶在血液中的含量的高低在临床医学中是肝功能检验的一个指标.当肝细胞由于各种原因遭到损害以至发炎、坏死（肝炎）时,细胞中的转氨酶被释放到血液中并引起血液中转氨酶浓度升高.测定转氨酶是肝功检查中较灵敏的方法之一.此酶也存在于心脏、皮肤等组织中,这些组织若发生病变,血液中的转氨酶浓度也会增加,但不如肝脏那样显著.
另外,（己糖）激酶为转移磷酸基团的酶,它催化的反应在代谢中往往与能量转移有关,是非常重要的一类酶.如ATP+D-葡萄糖→6-P-葡萄糖+ADP.
3、水解酶类(hydrolases)：催化底物的加水分解或其逆反应.反应通式：
A-B十H20＝A-H十B-OH
水解酶多数都是胞外酶,在生物体内分布广,数量最多,目前生产上常用的酶多数属于此类酶,如胰蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶、核酸酶、磷酸酶等.该类酶包括9个亚类,每一亚类表示被水解键的性质,如：
3．1水解酯键
3．2水解糖苷键
3．3水解肽键?
水解酶类一般不需要辅酶或辅基,但某些金属离子对这类酶的活力有一定影响.此类酶常用"底物名称+酶"的方式命名,如蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶、核酸酶等,进一步区别时可加上酶的来源,如胃蛋白酶、胰蛋白酶等.
4、裂合酶类(裂解酶类) (lyases)：催化一个底物的裂解为两个化合物或其逆反应的酶类.底物裂解时,一分为二；产物中往往留下双键.在逆反应中,催化某一基团加到这个双键上.例如柠檬酸合成酶、醛缩酶等.反应通式：
A-B＝A十B
如醛缩酶催化1,6-二磷酸果糖分子断裂生成磷酸二经丙酮和3-磷酸甘油醛的反应.
该类酶包括5个亚类,亚类表示被裂解键的性质,如：
4．1 C-C键的断裂
4．2 C-C键的断裂
4．3 C-N键的断裂 ?
5、异构酶类(isomerases)：催化同分异构体之间的相互转变.例如,磷酸丙糖异构酶、消旋酶等.反应通式：
A＝B
如磷酸丙糖异构酶催化3-磷酸甘油醛和磷酸二羟丙酮之间的相互转变.该类酶包括6个亚类,亚类表示异构作用的类型.?
6、合成酶类(连接酶类,ligases)：催化由两种或两种以上的物质合成一种物质的反应,且必须偶联有ATP参加.例如,谷氨酰胺合成酶、氨基酸：tRNA连接酶等.反应通式：
A十B十ATP=A-B十ADP十Pi
如丙酮酸羧化酶催化丙酮酸羧化为草酰乙酸的反应.
合成酶类包括4个亚类,亚类表示所形成键的类型.?
第四节 酶的专一性
一、酶的专一性
酶对所作用的底物有严格的选择性,一种酶只作用于一类化合物或一定的化学键,以促进一定的化学变化,并生成一定的产物,这种现象称为酶的特异性或专一性(specificity).受酶催化的化合物称为该酶的底物或作用物(substrate).
酶对底物的专一性通常分为以下几种：?
结构专一性：
①绝对特异性(absolute specifictity)?
有的酶只作用于一种底物产生一定的反应,称为绝对专一性,如脲酶(urease),只能催化尿素水解成NH3和CO2,而不能催化甲基尿素水解.?
②相对特异性(relative specificity)?
一种酶可作用于一类化合物或一种化学键,这种不太严格的专一性称为相对专一性.如脂肪酶(lipase)不仅水解脂肪,也能水解简单的酯类；磷酸酶(phosphatase)对一般的磷酸酯都有作用,无论是甘油的还是一元醇或酚的磷酸酯均可被其水解.
立体异构特异性(stereopecificity)?
酶对底物的立体构型的特异要求,称为立体异构专一性或特异性,分为旋光异构专一性和顺反（几何）异构专一性.如α-淀粉酶(α-amylase)只能水解淀粉中α-1,4-糖苷键,不能水解纤维素中的β-1,4-糖苷键；L-乳酸脱氢酶(L-lacticacid dehydrogenase)的底物只能是L型乳酸,而不能是D型乳酸.而延胡索酸酶只能催化延胡索酸（反丁烯二酸）生成苹果酸,而不能催化顺丁烯二酸反应.
酶的立体异构特异性表明,酶与底物的结合,至少存在三个结合点.例如L-乳酸脱氢酶是具有立体异构特异性的酶,它能催化L-乳酸脱氢生成丙酮酸的可逆反应,而对D-乳酸就不发生反应：?
L(+)乳酸通过其不对称碳原子上的CH3、COOH及OH基分别与乳酸脱氢酶活性中心的A、B及C三个功能基团结合,故可受酶催化而转变为丙酮酸.而D(-)乳酸由于OH、COOH的空间位置与L(+)乳酸相反,与酶的三个结合基团不能完全配合,故不能与酶结合受其催化(图2).由此可见,酶的特异性不但决定于酶活性中心的功能基团的性质,而且还决定于底物和活性中心的空间构象,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.
图2-2 乳酸脱氢酶的立体异构特异性
A、B、C分别为LDH活性中心的三个功能基团
酶的这种专一性非常严格,那些在有机化学中认为是对称的化合物如甘油、乙醇、柠檬酸等,在它们作为酶的底物时就不对称了（即使有相同的基团）,即在空间上它们所处的位置毕竟不同（可用"三点着陆"理论解释,1948年Oqston提出）.
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