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1、酶与一般催化剂的比较 （1）酶是生物催化剂，反应条件温和，常温常压，中性PH，酶易失活。 （2）酶具有很高催化效率 （3）酶具有高度专一性： （4）酶活性受调节控制 【1】调节酶的浓度 【2】激素调节 【3】反馈抑制调节 【4】抑制剂、激活剂调节 【5】酶原的激活 【6】共价修饰 【7】别构调控
2、酶的专一性 （一）结构专一性：对底物要求严格。 （1）绝对专一性：只作用一种底物，如脲酶水解尿素。 （2）相对专一性：作用于一类结构相近的底物。 族专一性或基团专一性：对作用键的两端基团，一端要求严格，对另一端要求不严格。如 α-D-葡萄糖苷酶，要求糖苷键一端为葡萄糖，另一端可为果糖（如蔗糖），或葡萄糖（如麦芽糖）。 键专一性：只作用一定的键，对键两端基团无严格要求。如脂酶，蛋白酶。 （二）立体异构专一性： 旋光异构专一性：如只作用L-氨基酸，可用于氨基酸的拆分。 几何异构专一性：如琥珀酸脱氢酶只生成反丁烯二酸。 潜手性识别：对潜手性分子上的原子有识别性，如酵母醇脱氢酶，只作用尼克酰胺环的C4上的HA。 （三）酶作用专一性假说： （1）锁与钥匙学说： 酶与底物为锁与钥匙的关系。但“刚性模板”无法解释反应物和底物均为酶的底物。 （2）诱导契合假说： 酶与底物分子接近时，酶蛋白受底物分子诱导其构象发生有利于与底物结合的变化，酶与底物在此基础上互补契合，并进行反应
3、米氏方程 （1）1913年Michaelis和Menten提出并推导出表示[S]与v之间定量关系的米氏方程 V =Vmax[S]/Km + [S] Km：米氏常数，物理意义为反应速率为最大速率Vmax一半时底物的浓度，单位与底物浓度同。 米氏方程表示Km及Vmax已知时，v~[S]的定量关系。 （2）米氏常数的意义 【1】Km是酶的一个特性常数，Km大小只与酶性质有关，而与酶浓度无关。当底物确定，反应温度，pH及离子强度一定时，Km值为常数，可用来鉴别酶。 【2】不同的酶Km值不同，测定Km要在相同测定条件（pH、温度、离子强度）下进行。 【3】Km值可用于判断酶的专一性和天然产物，若一个酶有几种底物就有几个Km值，其中Km值最小的底物称为该酶的最适底物，又称天然底物。 【4】1 / Km可近似表示酶与底物亲和力的大小。 【5】Km可帮助推断某一代谢反应的方向和途径。Km小的为主要催化方向（正、逆两方向反应Km不同）。 （3）Vmax和k3(kcat)的意义： 酶浓度[E]一定，则对特定底物Vmax为一常数。催化常数 kcat 又称酶的转化数，数值上与k3同，为酶被底物饱和时，每秒钟每个酶分子转换底物的分子数。 大多数酶的kcat 为1~104/sec，见P322 表8-2，为每秒钟酶促反应每微摩尔酶分子转换底物的微摩尔数。kcat越大，酶催化效率越高。 kcat / Km的意义： kcat / Km大小可以比较不同酶或同一种酶催化不同底物的催化效率。
4、影响酶催化效率的因素 （一）底物和酶的邻近效应与定向效应。 酶催化反应高效率一重要原因是将分子间反应变为分子内反应。 邻近效应：底物与酶先形成中间体络合物，两分子成一个分子，分子内反应速度比分子间反应速度提高。 定向效应：底物反应基团和酶催化基团正确取位会大大加速反应。P389 表10-3 用二羧酸单苯酯水解相对速度和结构关系实验表明：分子内催化反应，当催化基团羧基与酯键愈邻近并有一定取向，反应速度愈大。每移去一个旋转自由度，反应速度约增加200倍。 （二）底物的形变和诱导契合： 酶使底物分子内敏感键中某些基团的电子云密度增高或降低，产生“电子张力”，底物扭曲而接近过渡态，使反应加速。 溶菌酶作用细菌细胞壁，水解由N-乙酰基葡萄糖胺等构成的糖苷键。溶菌酶与底物结合时会引起糖环构象由椅式变成半椅式，可加速水解。 （三）酸碱催化： 酶为广义酸碱催化。咪唑基既是一个强亲核基团，又是一个有效的广义酸碱催化功能基团，因此蛋白质中His含量虽少，但却占有重要的地位。此外酶蛋白中还有氨基、羧基、巯基、羟基等，都具有广义酸碱催化功能。 （四）共价催化： 有亲核催化或亲电催化。酶在催化过程中形成中间物，P392 表10-5列出形成共价中间物的一些酶。 酶分子中氨基酸侧链上有许多亲核基团如羟基、巯基、咪唑基等，可进攻底物的酰基、磷酰基和糖基等。 （五）金属离子催化： 几乎三分之一的酶催化需要金属离子，金属离子可以与酶紧密结合，也可以是松散结合。 金属作用与H+相似，但由于带正电荷更多而作用更强，且容易维持一定浓度。② 金属离子可通过电荷屏蔽作用而促进反应。如Mg++屏蔽ATP中磷酸基负电荷，消除负电荷排斥作用而加速激酶的反应，此时激酶真正作用底物是Mg2+-ATP，而不是ATP，见P394。③ 金属离子通过水的离子化，使水分子更具酸性，促进亲核催化。④ 许多氧化还原酶都含有金属的辅基。 （六）多元催化和协同效应： 酶催化反应时常常是几个功能团适当排列共同作用。如胰凝乳蛋白酶活性中心处三个氨基酸残基组成“电荷中继网”，催化肽键水解；核糖核酸酶催化水解时，His12起广义碱催化作用，接受一个质子，而His119起广义酸作用，和磷酸的氧原子形成氢键。 （七）微环境影响： 酶促反应在酶表面的疏水裂缝（活性中心）中进行，如同反应在有机溶剂中进行，反应基团不为溶剂化，亲核亲电反应均可加速。如溶菌酶Glu35的羧基在非极性区，催化功能增速3×106倍。模拟酶由此设计胶束模拟酶和环糊精等。
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