1、完整版生物化学酶第三章 酶与辅酶 一、知识要点 在生物体的活细胞中每分每秒都进行着成千上万的大量生物化学反应，而这些反应却能有条不紊地进行且速度非常快，使细胞能同时进行各种降解代谢及合成代谢，以满足生命活动的需要。生物细胞之所以能在常温常压下以极高的速度和很大的专一性进行化学反应，这是由于生物细胞中存在着生物催化剂酶。酶是生物体活细胞产生的具有特殊催化能力的蛋白质。 酶作为一种生物催化剂不同于一般的催化剂，它具有条件温和、催化效率高、高度专一性和酶活可调控性等催化特点。酶可分为氧化还原酶类、转移酶类、水解酶类、裂解酶类、异构酶类和合成酶类六大类。酶的专一性可分为相对专一性、绝对专一性和立体异构
2、专一性，其中相对专一性又分为基团专一性和键专一性，立体异构专一性又分为旋光异构专一性、几何异构专一性和潜手性专一性。 影响酶促反应速度的因素有底物浓度（S）、酶液浓度（E）、反应温度（T）、反应pH值、激活剂（A）和抑制剂（I）等。其中底物浓度与酶反应速度之间有一个重要的关系为米氏方程，米氏常数（Km）是酶的特征性常数，它的物理意义是当酶反应速度达到最大反应速度一半时的底物浓度。竞争性抑制作用、非竞争性抑制作用和反竞争性抑制作用分别对Km值与Vmax的影响是各不相同的。 酶的活性中心有两个功能部位，即结合部位和催化部位。酶的催化机理包括过渡态学说、邻近和定向效应、锁钥学说、诱导楔合学说、酸碱催
3、化和共价催化等，每个学说都有其各自的理论依据，其中过渡态学说或中间产物学说为大家所公认，诱导楔合学说也为对酶的研究做了大量贡献。 胰凝乳蛋白酶是胰脏中合成的一种蛋白水解酶，其活性中心由Asp102、His57及Ser195构成一个电荷转接系统，即电荷中继网。其催化机理包括两个阶段，第一阶段为水解反应的酰化阶段，第二阶段为水解反应的脱酰阶段。 同工酶和变构酶是两种重要的酶。同工酶是指有机体内能催化相同的化学反应，但其酶蛋白本身的理化性质及生物学功能不完全相同的一组酶；变构酶是利用构象的改变来调节其催化活性的酶，是一个关键酶，催化限速步骤。 酶技术是近年来发展起来的，现在的基因工程、遗传工程、细胞
4、工程、酶工程、生化工程和生物工程等领域都有酶技术的参与。 维生素是生物生长和生命活动中所必需的微量有机物，在天然食物中含量极少，人体自身不能合成，必须从食物中摄取。这些维生素既不是构成各种组织的主要原料，也不是体内能量的来源，它们的生理功能主要是在物质代谢过程中起着非常重要的作用，因代谢过程离不开酶，而结合蛋白酶中的辅酶和辅基绝大多数都含有维生素成份。机体缺乏某种维生素时，代谢受阻，表现出维生素缺乏症，而植物体内能合成维生素。二、习 题 （一）名词解释 1米氏常数（Km值） 2底物专一性（substrate specificity） 3辅基（prosthetic group） 4单体酶（mon
5、omeric enzyme） 5寡聚酶（oligomeric enzyme） 6多酶体系（multienzyme system） 7激活剂（activator） 8抑制剂（inhibitor inhibiton） 9变构酶（allosteric enzyme） 10同工酶（isozyme） 11诱导酶（induced enzyme） 12酶原（zymogen） 13酶的比活力（enzymatic compare energy） 14活性中心（active center） （一）名词解释 1米氏常数（Km值）：用m值表示，是酶的一个重要参数。m值是酶反应速度（V）达到最大反应速度（Vmax）一半
6、时底物的浓度（单位M或mM）。米氏常数是酶的特征常数，只与酶的性质有关，不受底物浓度和酶浓度的影响。 2底物专一性：酶的专一性是指酶对底物及其催化反应的严格选择性。通常酶只能催化一种化学反应或一类相似的反应，不同的酶具有不同程度的专一性，酶的专一性可分为三种类型：绝对专一性、相对专一性、立体专一性。 3辅基：酶的辅因子或结合蛋白质的非蛋白部分，与酶或蛋白质结合得非常紧密，用透析法不能除去。 4单体酶：只有一条多肽链的酶称为单体酶，它们不能解离为更小的单位。分子量为13,00035,000。 5寡聚酶：有几个或多个亚基组成的酶称为寡聚酶。寡聚酶中的亚基可以是相同的，也可以是不同的。亚基间以非共价
7、键结合，容易为酸碱，高浓度的盐或其它的变性剂分离。寡聚酶的分子量从35 000到几百万。 6多酶体系：由几个酶彼此嵌合形成的复合体称为多酶体系。多酶复合体有利于细胞中一系列反应的连续进行，以提高酶的催化效率，同时便于机体对酶的调控。多酶复合体的分子量都在几百万以上。 7激活剂：凡是能提高酶活性的物质，都称激活剂，其中大部分是离子或简单的有机化合物。 8抑制剂：能使酶的必需基团或酶活性部位中的基团的化学性质改变而降低酶的催化活性甚至使酶的催化活性完全丧失的物质。 9变构酶：或称别构酶，是代谢过程中的关键酶，它的催化活性受其三维结构中的构象变化的调节。 10同工酶：是指有机体内能够催化同一种化学反
8、应，但其酶蛋白本身的分子结构组成却有所不同的一组酶。 11诱导酶：是指当细胞中加入特定诱导物后诱导产生的酶，它的含量在诱导物存在下显著增高，这种诱导物往往是该酶底物的类似物或底物本身。 12酶原：酶的无活性前体，通常在有限度的蛋白质水解作用后，转变为具有活性的酶。 13酶的比活力：比活力是指每毫克蛋白质所具有的活力单位数，可以用下式表示： 比活力= 活力单位数 蛋白质量（mg） 14活性中心：酶分子中直接与底物结合，并催化底物发生化学反应的部位，称为酶的活性中心。 （二）英文缩写符号 1NAD+（nicotinamide adenine dinucleotide） 2FAD（flavin ad
9、enine dinucleotide） 3THFA（tetrahydrofolic acid） 4NADP+（nicotinamide adenine dinucleotide phosphate） 5FMN（flavin mononucleotide） 6CoA（coenzyme A） 7ACP（acyl carrier protein） 8BCCP（biotin carboxyl carrier protein） 9PLP（pyridoxal phosphate）（二）英文缩写符号1NAD+ （nicotinamide adenine dinucleotide）：烟酰胺腺嘌呤二核苷酸；辅酶
10、。 2FAD（flavin adenine dinucleotide）：黄素腺嘌呤二核苷酸。 3THFA（tetrahydrofolic acid）：四氢叶酸。 4NADP+（nicotinamide adenine dinucleotide phosphate）：烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸；辅酶。 5FMN（flavin mononucleotide）：黄素单核苷酸。 6CoA（coenzyme A）：辅酶A。 7ACP（acyl carrier protein）：酰基载体蛋白。 8BCCP（biotin carboxyl carrier protein）：生物素羧基载体蛋白。 9PLP（py
11、ridoxal phosphate）：磷酸吡哆醛。（三）填空题 1酶是 产生的，具有催化活性的 。 2酶具有 、 、 和 等催化特点。 3影响酶促反应速度的因素有 、 、 、 、 和 。 4胰凝乳蛋白酶的活性中心主要含有 、 、和 基，三者构成一个氢键体系，使其中的 上的 成为强烈的亲核基团，此系统称为 系统或 。 5与酶催化的高效率有关的因素有 、 、 、 、 等。 6丙二酸和戊二酸都是琥珀酸脱氢酶的 抑制剂。 7变构酶的特点是：（1） ，（2） ，它不符合一般的 ，当以V对S作图时，它表现出 型曲线，而非 曲线。它是 酶。 8转氨酶的辅因子为 即维生素 。其有三种形式，分别为 、 、 ，其
12、中 在氨基酸代谢中非常重要，是 、 和 的辅酶。 9叶酸以其 起辅酶的作用，它有 和 两种还原形式，后者的功能作为 载体。 10一条多肽链Asn-His-Lys-Asp-Phe-Glu-Ile-Arg-Glu-Tyr-Gly-Arg经胰蛋白酶水解可得到 个多肽。 11全酶由 和 组成，在催化反应时，二者所起的作用不同，其中 决定酶的专一性和高效率， 起传递电子、原子或化学基团的作用。 12辅助因子包括 、 和 等。其中 与酶蛋白结合紧密，需要 除去， 与酶蛋白结合疏松，可以用 除去。 13TRCech和S.Alman因各自发现了 而共同获得1989年的诺贝尔奖（化学奖）。 14根据国际系统分类
13、法，所有的酶按所催化的化学反应的性质可分为六类 、 、 、 、 、 和 。 15根据国际酶学委员会的规定，每一种酶都有一个唯一的编号。醇脱氢酶的编号是EC1.1.1.1，EC代表 ，4个数字分别代表 、 、 和 。 16根据酶的专一性程度不同，酶的专一性可以分为 、 、 和 。 17酶的活性中心包括 和 两个功能部位，其中 直接与底物结合，决定酶的专一性， 是发生化学变化的部位，决定催化反应的性质。 18酶活力是指 ，一般用 表示。 19通常讨论酶促反应的反应速度时，指的是反应的 速度，即 时测得的反应速度。 20解释别构酶作用机理的假说有 模型和 模型两种。 21固定化酶的优点包括 ， ，
14、等。 22pH值影响酶活力的原因可能有以下几方面：影响 ，影响 ，影响 。 23温度对酶活力影响有以下两方面：一方面 ，另一方面 。 24脲酶只作用于尿素，而不作用于其他任何底物，因此它具有 专一性；甘油激酶可以催化甘油磷酸化，仅生成甘油-1-磷酸一种底物，因此它具有 专一性。 25酶促动力学的双倒数作图（Lineweaver-Burk作图法），得到的直线在横轴的截距为 ，纵轴上的截距为 。 26磺胺类药物可以抑制 酶，从而抑制细菌生长繁殖。 27判断一个纯化酶的方法优劣的主要依据是酶的 和 。 28维生素是维持生物体正常生长所必需的一类_有机物质。主要作用是作为_的组分参与体内代谢。 29根
15、据维生素的_性质，可将维生素分为两类，即_和_。 30维生素B1由_环与_环通过_相连，主要功能是以_形式，作为_和_的辅酶，转移二碳单位。 31维生素B2的化学结构可以分为二部分，即_和_，其中_原子上可以加氢，因此有氧化型和还原型之分。 32维生素B3由_与_通过_相连而成，可以与_，_和_共同组成辅酶_，作为各种_反应的辅酶，传递_。 33维生素B5是_衍生物，有_，_两种形式，其辅酶形式是_与_，作为_酶的辅酶，起递_作用。 34生物素可看作由_，_，_三部分组成，是_的辅酶，在_的固定中起重要的作用。 35维生素B12是唯一含_的维生素，由_，_和氨基丙酸三部分组成，有多种辅酶形式。
16、其中_是变位酶的辅酶，_是转甲基酶的辅酶。 36维生素C是_的辅酶，另外还具有_作用等。（三）填空题 1活细胞；蛋白质 2高效性；专一性；作用条件温和；受调控 3E；S；pH；T（温度）；I（抑制剂）；A（激活剂） 4Ser195；His57；Asp102；Ser195；氧原子；电荷转接；电荷中继网 5邻近效应；定向效应；诱导应变；共价催化；活性中心酸碱催化 6竞争性 7由多个亚基组成；除活性中心外还有变构中心；米氏方程；S；双；寡聚酶 8磷酸吡哆醛；VB6；磷酸吡哆醛；磷酸吡哆胺；磷酸吡哆醇；磷酸吡哆醛；转氨酶；脱羧酶；消旋酶 9还原性产物；DHFA；THFA；一碳单位 10三 11酶蛋白；
17、辅助因子；酶蛋白；辅助因子 12辅酶；辅基；金属离子；辅基；化学方法处理；辅酶；透析法 13核酶（具有催化能力的RNA） 14氧化还原酶类；转移酶类；水解酶类；裂合酶类；异构酶类；合成酶类 15酶学委员会；氧化还原酶类；作用-CHOH基团的亚类；受体NAD+或NADP+的亚亚类；序号为1 16绝对专一性；相对专一性；立体专一性 17结合部位；催化部位；结合部位；催化部位 18酶催化化学反应的能力；一定条件下，酶催化某一化学反应的反应速度 19初；底物消耗量Km时， V趋向于Vmax，此时只有通过增加E来增加V。 （ ）20酶的最适pH值是一个常数，每一种酶只有一个确定的最适pH值。 （ ）21
18、酶的最适温度与酶的作用时间有关，作用时间长，则最适温度高，作用时间短，则最适温度低。 （ ）22金属离子作为酶的激活剂，有的可以相互取代，有的可以相互拮抗。 （ ）23增加不可逆抑制剂的浓度，可以实现酶活性的完全抑制。 （ ）24竞争性可逆抑制剂一定与酶的底物结合在酶的同一部位。 （ ）25由1g粗酶制剂经纯化后得到10mg电泳纯的酶制剂，那么酶的比活较原来提高了100倍。 （ ）26酶反应的最适pH值只取决于酶蛋白本身的结构。 （ ）27所有B族维生素都是杂环化合物。 （ ）28B族维生素都可以作为辅酶的组分参与代谢。 （ ）29脂溶性维生素都不能作为辅酶参与代谢。 （ ）30除了动物外，其他生物包括植物、微生物的生长也有需要维生素的现象。 （ ）31植物的某些器官可以自行合成某些维生素，并供给植物整体生长所需。 （ ）32维生素E不容易被氧化，因此可做抗氧化剂。（五）是非判断题
