备课素材：酶相关的生化知识-2023-2024学年高一上学期生物人教版必修1

酶相关的生化知识 1.酶的化学组成：酶可分为单纯蛋白质与缀合蛋白质两类。 单纯蛋白质的酶：仅由氨基酸残基组成，不含其他化学成分，如 脲酶、淀粉酶、核糖核酸酶、溶菌酶等。 缀合蛋白质的酶：除了氨基酸残基组分外，还含有金属离子、有 机小分子等化学成分，这类酶又被称为全酶(holoenzyme).。 底物 M 辅因子 脱辅酶 全酶 图6一1全酶、脱辅酶与辅因子 脱辅酶：全酶中的蛋白质部分 辅因子：全酶中非蛋白质部分称为辅因子。（其中属于有机分子 的辅因子称为辅酶)脱辅酶与辅因子单独存在时均无催化活性，只有 由二者结合而成的全酶分子才具有催化活性。 (eg:NAD+和NADP+主要作为氧化还原反应中脱氢酶的辅酶，被称 为辅酶I、辅酶Ⅱ) 2.酶的活性部位：为什么酶具有高效性与专一性？ 在酶分子中，只有小部分区域的化学基团（如氨基酸残基、全酶 的辅因子等提供的基团，又称必需基团)参与对底物的结合与催化作 用，这些特异的化学基团比较集中的区域是酶活力直接相关的区域， 称酶的活性部位(active site)或活性中心(active center)。 必需基闲 活性部位 肽链的折叠 图6-4酶活性部位的形成 ①活性部位在整体结构中只占很小的部分 ②形状、大小、电荷性质与底物分子具有较好的互补性 ③含有特定的催化基团，可帮助和促使底物发生特定的化学变 化。 ④酶的活性部位具有柔性。 ⑤酶的活性部位通常是酶分子上的一个裂隙，为底物分子即将发 生的反应提供一个区别于溶剂环境的局部微环境（通常是疏水的环 境)，有利于酶与底物的结合以及底物分子与酶催化基团之间的相互 作用。 3.酶的作用机制：为什么酶能降低活化能，提高反应速率？ 过渡态 过度态 活化能 活化能 S复合物 反应物 反应物 产物 产物 反应进程 反应进程 (a)非熊化反应 ()酶催化反应 图6-3酶的作用机制 酶与底物中间复合物学说： 1903年Henri等利用蔗糖酶水解蔗糖进行实验，研究底物浓度 与反应速率之间的关系，并提出了酶与底物中间复合物学说来解释其 实验结果。 该学说认为当酶催化某一化学反应时，酶(E)首先和底物(S)结 合生成中间复合物(ES,可视为酶促反应的中间物)，中间复合物继 续反应以生成产物(P),并释放出游离的酶，如下所示： E+SES→P+E 酶具有高催化效率的分子机制：酶分子的活性部位结合底物形成 酶-底物复合物，在酶的作用下（包括共价作用与非共价作用），底物 进入特定的过渡态，由于形成此类过渡态所需要的活化能远小于非酶 促反应所需要的活化能，因而反应能够顺利进行，形成产物并释放出 游离的酶，使其能够参与其余底物的反应。 4.影响酶活性的因素 4.1温度对酶活性的影响：酶促反应的最适温度是两个过程平衡 的结果。 ①随着温度的升高，整个反应体系能量增加，反应物能量随之增 加，因此化学反应中单位时间内反应物分子有效碰撞次数增加，反应 速度增快。 ②超过最适温度后当温度升高时，虽然反应速度在增加，但酶变 性失去活性的速度也在增快，酶活性减弱，从而降低酶促反应速率。 ↑反应速率 十反应速率 非酶促反应 酶促反应 酶促反应 非酶促反应 02030405060温度/℃ 56789pH 图422温度对酶促反应速率的影响 图423pH对酶促反应速率的影响 4.2pH对酶活性的影响 酶蛋白分子上带有许多酸性、碱性氨基酸残基，DH直接影响 到这些残基的解离状态，进而影响酶和底物的结合以及进一步的 催化反应。 PS:设计探究实验时应当使用缓冲溶液营造不同pH环境（模 拟细胞内环境)