2酶化学复习指导

酶化学复习指导一、要点提示1.酶也和其它催化剂一样，通过降低反应的活化能来提高反应速度。但酶的显著特点是催化效率高，具有底物和反应的特异性和可调节性。除了某些RNA之外，绝大部分酶是蛋白质，或是带有辅助因子的蛋白质。按照催化反应的类型酶可分为脱氢酶、转移酶、水解酶、裂解酶、异构酶和合成酶六类。2．比活是酶毫克酶蛋白所具有的酶活力单位数，测定比活是酶纯化的检测指标。对同一种酶来说，比活越高酶的纯度越高。3．酶活性部位是酶结合和催化底物的部位，通常都具有一个三维结构的疏水裂缝。除了含有疏水性氨基酸残基，还有少量的极性氨基酸参与酶的催化反应。4．酶催化的两个主要模式是酸碱催化和共价催化。在酸碱催化中，活性部位的弱酸给出质子，而碱接受质子，质子转移可以促进反应进行。共价催化是通过酶与底物生成瞬间共价键，借助于酶进行基团转移、加速反应。酶活性部位的氨基酸残基有时还有酶的辅助因子参与基团的转移。5．酶促反应速度的提高很大程度上依赖于底物与酶的结合。底物靠近和定向于梅的活性部位，使得活性部位的底物浓度急剧增高，将大大加速酶促反应的速度。底物诱导酶结合，一旦酶结合底物后又使得底物变形。当底物转变为过渡态时，酶对底物的亲和力最大，使反应活化能降低，容易将底物转变为产物。6．酶动力学测定常常是测定反应的起始速度。酶促反应的第一步是形成非共价的酶-底物复合物。酶促反应相对于酶浓度是一级反应，相对于底物浓度的变化表现出典型的双曲线特征。当酶被底物饱和时，酶促反应达到最大反应速度，米氏方程描述了这样的动力学特性。7．米氏常数Km等于最大反应速度一半时的底物浓度，Km是酶特征常数。通过双倒数作图很容易得到Km和Vmax。酶的催化常数Kcat或转化数等于每个酶分子（或酶的每个活性部位）每秒钟转换底物（或转变为产物）的最大分子数，在数值上Kcat等于Vmax除以总没浓度。当Kcat很小而可忽略时，Km是酶对底物亲和力的量度：Km越小表明酶对底物亲和力越大。8．酶促反应速度受抑制剂的影响。酶抑制剂可分为可逆和不可逆抑制剂。可逆抑制剂与酶非共价结合，可逆抑制剂包括竞争性抑制（Km增加，Vmax不变）、反竞争性抑制（Km和Vmax都成比例减少）、非竞争性抑制（Km不变，Vmax减少）；不可逆抑制与酶活性部位的功能基团共价结合。利用不可逆抑制剂处理酶，有可能获得活性部位氨基酸残基的信息和解释酶催化的机理。9．酶促反应受pH和温度的影响，大多数酶都存在一个最适pH和最适温度，但最适pH和最适温度都不是酶的特征常数。在最适pH和最适温度下酶促反应具有最大反应速度，大多数酶的反应速度-pH以及反应速度-温度曲线是钟形曲线。10．许多蛋白酶都是以酶原形式合成的，在合适的条件下酶原通过有选择地蛋白水解被激活，这一过程称为酶原激活。血液凝固取决于酶原激活的级联反应和许多凝血因子，级联反应是一个信号放大的过程。11．别构酶一般都是寡聚酶，其动力学曲线是S形。天东氨酸转氨甲酰酶（ACTase）的别构效应剂CTP是该酶的反馈抑制剂，ATP是该酶的激活剂。CTP和ATP的结合部位在调节亚基。其它调节酶的活性也可以通过共价修饰调节，常见的共价修饰是酶的磷酸化。磷酸化长发生你在酶活性部位的丝氨酸、苏氨酸和酪氨酸残基上。12．某些器官或组织含有催化同一化学反应，而化学组成不同的一组酶，叫同工酶。通过动力学或物理特性很容易将同工酶区分。常见的乳酸脱氢酶有5种同工酶。13．抗体酶是以过渡态类似物制造的具有催化活性的抗体。14．许多酶催化的反应都需要辅助因子的非蛋白质成分的存在。辅助因子分为两类：一类是一些金属离子，另一类是辅酶或辅基的有机化合物。有一些辅酶或辅基参与催化反应中的基团转移，有些转移氢或电子。辅酶和辅基大都是B族维生素的衍生物。15．NAD＋和NADP＋是尼克酸的衍生物，作为脱氢酶的辅酶，由一种特异的底物转移H－使NAD＋或NADP＋还有为NADH或NADPH，同时释放一个质子H＋。NADH或NADPH在340nm处有光吸收，而NAD＋和NADP＋则没有。16．核黄素（维生素B2）是由一个异咯嗪环和一个核糖醇组成，其辅酶形式是FAD和FMN。常作为黄素酶或黄素蛋白等许多酶的辅基参与氧化还原反应。在氧化还原反应中，FAD或FMN被还原为FADH2和FMNH2。FAD和FMN在445~450nm波长范围内有吸收，显黄色，但FADH2和FMNH2是无色的。17．辅酶A是泛酸的衍生物，参与酰基转移反应。乙酰辅酶A的硫酯键的能量大约相当于ATP磷酸酐的能量。18．硫胺素（维生素B1）是第一个分离出的维生素，其辅基形式是硫胺素焦磷酸（TPP）,是许多α-酮酸脱氢酶的辅基，可接受酰基形成硫酯。硫胺素可用于预防和治疗脚气病。19．磷酸吡哆醛（PLP）是许多参与氨基酸代谢的酶的辅基。PLP是吡哆醇的衍生物，通常都是与酶结合在一起，例如连接在转氨酶活性部位的赖氨酸残基上。20．生物素常作为几种依赖于ATP的羧化酶和羧基转移酶的辅基。生物素通过酰胺键与处于酶活性部位的一个赖氨酸残基的ε-氨基共价连接。21．四氢叶酸是叶酸还原的产物，它参与甲醇、甲醛和甲酸氧化水平的一碳单位的转移。这种转移在蛋白质合成和嘌呤核苷酸以及dTMP的生物合成中非常重要。22．维生素B12和它的辅酶形式含有一个钴啉环。腺苷钴胺素是维生素B12的辅酶形式，它参与某些分子内的重排反应。维生素B12的另一种辅酶形式甲基钴胺素是由四氢叶酸和同型半胱氨酸形成蛋氨酸的中间代谢物。23．硫辛酸可以作为α-酮戊二酸脱氢酶多酶复合体的一个辅基。它能够接受酰基，形成一个硫酯，然后再将酰基转移给第二个受体，例如辅酶A。24．维生素C也叫L-抗坏血酸，因为它具有防止坏血病的功能。另外还具有通过自身氧化，维持酶分子的巯基，使体内各种含巯基的酶保持活性功能。25.4种脂溶性维生素是维生素A、D、E和K。维生素A是与视觉有关的化合物，维生素D的衍生物可以调节Ca2+的利用，维生素E可防止膜脂的氧化损伤。维生素K是在某些血凝聚蛋白中由谷氨酸转换为羧基谷氨酸反应中所必须的一种化合物。二、术语解释酶全酶脱辅基酶蛋白酶活力单位比活活化能活性部位酸碱催化共价催化邻近效应诱导契合酶促反应初速度一级反应米氏方程米氏常数催化常数双倒数作图抑制剂竞争性抑制作用非竞争性抑制反竞争性抑制丝氨酸蛋白酶酶原别构作用别构酶别构调节剂齐变模式序变模式同工酶三、练习题1．某酶的各个纯化步骤的实际测量数据如下表。将粗提取物的纯化倍数定为1、粗提取物的总活力定为100%，试完成下表。纯化步骤总蛋白/mg总活性/单位比活/(单位mg-1)纯化倍数产率/%粗提取物2500050000001硫酸铵沉淀50003000000DEAE纤维素层析15001500000凝胶层析500900000亲和层析50850000答：比活的定义是每毫克蛋白的活力单位数，而纯化倍数是相对于粗提取物的比活的比值，产率是该纯化步骤的总活力与粗提取物总活力的比值。纯化步骤总蛋白/mg总活性/单位比活/(单位mg-1)纯化倍数产率/%粗提取物2500050000002001100硫酸铵沉淀50003000000600360DEAE纤维素层析150015000001000530凝胶层析5009000001800918亲和层析508500001700085172．米氏方程推导过程中假定的稳定态的定义是什么，这样的假设对推导方程有什么好处？答：稳定态假设是指在反应过程中美-底物复合物的浓度不发生明显变化，即假设复合物生成的速度等于其解离的速度，从而简化了酶的动力学方程。3．对于一个酶(E)催化一个底物(S)生成一个宠物(P)的米氏反应：PEkESkSEcat1如果其中的k1＝7×107/s，k－1＝1×103/s，kcat＝2×104/s,那么（a）Ks与Km分别是多少？（b）底物是否接近平衡或是更像一个稳态系统？答：5111043.1kkKs474311103107102101kkkKcatm由于kcat比k-1大20倍，所以反应系统是一个稳态系统。4.符合米氏方程的酶在以下条件时反应速度为多少（最大反应速度的%）（1）[S]＝Km；（2）[S]＝0.5Km；（3）[S]＝0.1Km；（4）[S]＝10Km。答：（1）v＝0.5Vmax；（2）v＝0.33Vmax；（3）v＝0.09Vmax；（4）v＝0.91Vmax。1k