第三章酶学
I 主要内容
一、酶的组成分类
1．酶的化学本质是蛋白质，可以分为简单蛋白和结合蛋白。
2．简单蛋白质酶类：这些酶的活性仅仅由它们的蛋白质结构决定。
3．结合蛋白质酶类：这些酶的活性取决于酶蛋白和辅因子两部分。辅因子主要包括无机离子和有机小分子两种物质，其中有机小分子又根据其与酶蛋白结合的紧密程度不同分为辅酶和辅基。
在结合蛋白质酶类分子中，酶促反应的专一性主要由酶蛋白质的结构决定，催化性质则主要由辅因子化学结构所决定。
二、酶的催化特性
1．高效性：酶的催化效率非常高，酶促反应的速度与化学催化剂催化的反应速度高1010倍左右。
2．专一性：每一种酶只能作用于某一类或某一种物质。根据专一性的程度可分为绝对、相对专一性和立体结构专一性三种类型。
3．温和性：酶一般是在体温、近中性的pH及有水的环境下进行，作用条件较为温和。
4．酶活性的可调节性：细胞内酶活性可以受底物浓度、产物浓度等许多因素的影响。
三、酶的命名和分类
1．命名法：习惯命名法和系统命名法。
2．国际系统分类和编号：根据国际系统分类法的原则，所有的酶促反应按反应性质分为六大类，用1，2，3，4，5，6的编号来表示。
1-氧化还原酶类；2-转移酶类；3-水解酶类；4-裂合酶类；5-异构酶类；6-合成酶类。如：Ecl.1.1.27 乳酸：NAD+氧化还原酶。
四、酶活力(或酶活性)、比活力表示法
用反应初速度表示酶活力。
酶活力单位：U；酶的比活力：U／mg蛋白质
五、酶促反应动力学
1．底物浓度对酶促反应速度的影响。
米氏常数(Km)：当酶反应速度达到最大反应速度一半时的底物浓度。它是酶的特征性常数之一，只与酶的种类有关，而与底物浓度无关；米氏常数(Km)的测定主要采用双倒数作图法。
2．温度对酶反应速度的影响：最适温度：酶反应速度最大的环境温度，它是酶的条件性特征常数，只在一定情况下才有意义。
3．pH对酶促反应速度的影响：最适pH：酶反应速度最大的介质pH值。
4．酶浓度对酶反应速度的影响：当底物浓度远远大于酶浓度时，反应速度与酶浓度成正比。
5．激活剂对酶反应速度的影响：无机激活剂，如阴离子、阳离子。有机激活剂，如某些还原剂以及由酶作用引起的酶原激活。酶原激活是指在某些酶的作用下无活性的酶原转变为有活性酶的过程。
6．抑制剂对酶反应速度的影响。
(1)不可逆性抑制作用：这类抑制剂与酶分子中的特定基团以共价键结合而使酶失活，不能通过清除抑制剂的方法恢复酶活性。
(2)可逆性抑制作用：这类抑制剂与酶的结合是可逆的，清除抑制剂酶活性可以恢复的抑制作用。
a．竞争性抑制：底物与抑制剂竞争性地与酶活性中心的同一部位结合。增加
底物浓度可减少抑制剂的作用。当竞争性抑制剂存在时，Km增大：Vmax不变。
b．非竞争性抑制：非竞争性抑制剂与酶的结合与底物不在同一位点，抑制剂可以和酶(E)结合也可与酶和底物(S)的复合物(ES)结合。非竞争性抑制剂存在时，Km不变；Vmax减小。
c．反竞争性抑制：抑制剂只能与酶与底物的复合物结合，当反竞争性抑制剂存在时，及Km和Vmax都变小。
一、酶促反应机制
酶促化学反应比非酶促反应速度快，最根本的原因是酶促反应与非酶促反应的反应历程不一样，在酶促反应中都要经历一个酶与底物结合形成酶底复合物，酶底复合物进一步转化形成产物并释放出游离酶的基本过程。
1．酶作用机制
酶活性中心：底物结合部位和催化部位。
2．酶作用专一性的机理：
(1)锁与钥匙学说。 (2)诱导契合假说
3．酶作用高效性的机理：
(1)靠近与定向；(2)变形与扭曲；(3)共价催化；(4)酸碱催化；
(5)酶活性部位的低介电区。
4．某些酶的作用原理
(1)溶菌酶：活性部位有Glu35和Asp52，典型的酸碱催化。
(2)胰凝乳蛋白酶：活性部位有Aspl02、His57和Serl95组成的质子电荷传递系统。
5．抗体酶与核糖酶
七、酶活性的调节和调节酶
1．别构调节酶。 2．共价调节酶。 3．酶原的激活。
II 习题
一、名词解释
１．Ｋm与Ｋs：
２．双成分酶：
３．活性中心：
４．变构酶：
５．酶原激活：
６．寡聚酶：
７．同工酶：
８．酶活力、比活力：
二、是非题判断下列各句话意思的正确与否，正确的在题后括号内画“√”，错误的画“×”，如果是错误的，请说明其理由1．形成酶活性部位的氨基酸残基，在一级结构上并不相连，而在空间结构上却处在相近位置。
2．在底物浓度为限制因素时，酶促反应速度随时间而减小。
3．只要底物浓度足够大，即便是有竞争性抑制剂的存在，酶的最大反应速度仍然可以达到。
4．丁二酸脱氢酶受丙二酸的抑制，但此抑制作用可以通过增加丁二酸浓度的方式来解除或减轻。
5．辅酶和辅基都是酶活性不可少的部分，它们与酶促反应的性质有关
6．当[S]>> Km时，酶促反应速度与酶浓度成正比。
7．抑制剂二异丙基氟磷酸(DFP或DIFP)能与活性部位中含有Ser-OH的酶结合使其失活。
8．在结合酶类中，酶促反应的专一性主要由酶蛋白的结构决定，催化性质则主要由辅因子的化学结构所决定。
9．根据定义：酶活力是指酶催化一定化学反应的能力。一般来说，测定酶活力时，测定产物生成量，比测定底物减少量更准确。
10．如果体系中所有的酶都以酶底复合物的形式存在，则v=Ｖmax。
11．酶活力的测定，本质上就是测定酶催化的反应速度。
12．最适温度不是酶的特征性常数，因此可以说温度与酶促反应的速度无关。
13．酶催化反应速度的能力不能直接用酶的体积和质量来表示，这主要是由酶本身的化学性质所决定的。
14．同工酶是指功能和结构都相同的一类酶。
15．在竞争性抑制剂存在时，加入足够量的底物可使酶促反应速度达到正常的Vmax。
16．反竞争性抑制剂是既能改变酶促反应的Km值，又能改变Vmax 的一类抑制剂。
17．有些酶的Km值可能由于结构上与底物无关的代谢物的存在而改变。
18．将具有绝对专一性的酶与底物的关系，比喻为锁和钥匙的关系还比较恰当。
19．所有酶的米氏常数(Km)都可被看成是酶与底物的结合常数(Ks)，即Km＝Ks。
20．脲酶的专一性很强，除尿素外不作用于其它物质。
三、填空题
1．酶分为六大类，l ，2 ，
3 ，
4 ，
5 ，
6 。
2．结合酶类是由和
组成。
3．为准确测定酶活力，必须满足下面三个条件，即
、
。
4．当底物浓度远远大于Km，酶促反应速度与酶浓度
。
5．影响酶促反应速度的因素主
有、、、
、和六种。
6．溶菌酶的活性部位有和两种氨基酸残基，其催化机制是典型的。
7．胰脏分泌的蛋白酶具有相同的作用机制，活性部位都是
由、和
组成的，它们的区别
是。
8．用双倒数作图法求Km时，横坐标为，纵坐标为。
10．酶的比活力是指单位质量蛋白质所具有的酶活力大小，一般采用和两种方式来表示。
11．竞争性抑制剂使酶促反应的Km ，而
Vmax 。
12．天冬氨酸转氨甲酰酶(ATCase)催化和
生成氨甲酰天冬氨酸。它的正调节物是，负调节物是CTP。
13．能催化多种底物进行化学反应的酶有个Km值，其中Km 的底物是该酶的最适底物。
14．与无机催化剂相比，酶催化作用主要具
有、、
和四方面主要特性。15．乳酸脱氢酶以为辅酶，它的酶蛋白由个亚基构成，其亚基分为和两种。
16．迄今已知的变构酶大多都是酶，它含有
个以上亚基构成，除具有活性中心外，还具有中心。
四、选择题
１．米氏常数：
Ａ随酶浓度的增大而增大；Ｂ随酶浓度增大而减小；
Ｃ随底物浓的增大而减小；Ｄ是酶的特征性常数。
２．生物素作用是：
Ａ转氨酶的辅酶；Ｂ脱羧酶的辅酶；
Ｃ一碳单位的载体；Ｄ羧化酶的辅酶。
３．用双倒数作图法求Ｖmax和Ｋm值时，若以Ｓ表示底物，Ｖ表示反应速度，哪么图中Ｘ轴的实验数据表示：
Ａ 1/V；Ｂ 1/[S]
Ｃ V Ｄ [S]
４．竞争性抑制作用可以通过下列哪种方式来减轻或消除？
Ａ增加底物浓度；Ｂ增加酶浓度；
Ｃ减少底物浓度；Ｄ以上方式都不行。
５．磺胺药物冶病的原理是：
Ａ直接杀死细菌；Ｂ叶酸合成的非竞争性抑剂；
Ｃ叶酸合成的竞争性抑制剂Ｄ以上三者都不行。
６．有机磷农药作为酶的抑制剂，是作用于酶活性部位的：Ａ硫基；Ｂ羟基；
Ｃ羧基；Ｄ咪唑基。
７．抑制剂与酶结合，使酶催化作用降低，是因为：
Ａ酶蛋白质变性失活；Ｂ占据酶的活性部位；
Ｃ抑制剂与酶必须基团结合；ＤＢ和Ｃ。
８．将一种非竞争性抑制剂加到一种酶反应系统中：
ＡＫm值增加、Ｖmax升高；ＢＫm值增加、Ｖmax 不变；
ＣＫm值不变、Ｖmax升高；ＤＫm值不变、Ｖmax 变小。
９．酶加速其化学反应速度的原因是：
Ａ使产物比非酶反应更稳定；Ｂ使底物获得更多的
自由能；
Ｃ缩短反应达到平衡所需时间；Ｄ保证底物全部形成产物。
10．ATCase的负调节物是：
Ａ CTP；Ｂ UTP；
Ｃ ATP；Ｄ Asp
11．在下列酶的辅因子中，不含AMP的是：
Ａ NAD+ Ｂ NADP+
Ｃ CoASH；Ｄ FMN。
12．维生素Ｂ6辅酶形式是：
Ａ吡哆醇；Ｂ吡哆醛；
Ｃ吡哆胺；Ｄ磷酸吡哆醛。
13．催化反应Ａ.Ｒ→Ａ＋Ｒ的酶是：
Ａ合成酶类；Ｂ裂合酶类；
Ｃ转移酶类Ｄ氧化还原酶类。
14．大多数酶都具有如下特征：
Ａ都能加速化学反应速度；Ｂ对底物有严格的选择性；
Ｃ分子量大多都在5000以上；Ｄ近中性pH值时活性最大。
15．下列具别构行为的物质是：
Ａ葡萄糖异构酶；Ｂ ATCase；
Ｃ乳酸脱氢酶；Ｄ血红蛋白。
16．具有协同效应的酶，其结构基础是
A 酶蛋白分子的解离和聚合
B 酶蛋白可产生别构效应
C 酶蛋白的降解作用
D 酶蛋白与非蛋白物质结合
17．别构酶的反应速度与底物浓度的关系曲线是：
A 双倒数曲线
B S形曲线
C U形曲线
D 直线
18．酶的不可逆性抑制的机制是：
A 使酶蛋白变性
B 与酶的催化部位以共价键结合
C 使酶降解
D 与酶作用的底物以共价键结合
19．丙二酸对琥珀酸脱氢酶的抑制是由于：
A 丙二酸在性质上与酶作用的底物相似
B 丙二酸在结构上与酶作用的底物相似
C 丙二酸在性质上与酶相似
D 丙二酸在结构上与酶相似、
20．国际上常常采用Hill系数判断别构酶的类型，典型的米氏类型酶的：
A Hill系数＞1
B Hill系数＝1
C Hil1系数＜1
D Hill系数＝o
21．下列关于同工酶的叙述正确的是：
A 同工酶是由多个亚基以共价键结合形成的复合物
B 同工酶对同一种底物有不同的专一性。
C 同工酶是催化同一种反应，但结构不完全相同的同一种酶的多种形式
D 各种同工酶在电场电泳时，迁移率相同。
五、问答与计算
1．酶的化学本质是什么？如何证明？酶作为催化剂具有哪些主要特点？
2．什么是酶的活性中心?底物结合部位、催化部位和变构部位之间有什么关系?为什么酶对其催化反应的正向及逆向底物都具有专一性?
3．酶活力为什么不能直接用酶制剂的质量或体积来表示？
4. 酶的催化本质是什么？为什么能比无机催化剂更有效地催化化学反应？
5．什么是酶的抑制作用？有哪几种类型？研究酶的抑制作用有什么实际意义？
6．许多酶由相同的亚单位组成，这一现象的生物学意义是什么?
7．请简要说明Fisher提出的‘锁与钥匙学说’和Koshland提出的诱导契合学说的主要内容。
8．举例说明同工酶存在的生物学意义。
9．测定酶活力时：(1)酶和底物为什么必须用缓冲液配制?(2)酶和底物是先分别保温，然后混合，还是先混合后保温，为什么?
10．己糖激酶催化葡萄糖磷酸化时，Km值为0.15mmol/L，催化果糖磷酸化时，Km为1.5mmo1／L。假如两种反应的Vmax相同。
写出己糖激酶催化葡萄糖和果糖磷酸化的反应式。．
(2)分别计算葡萄糖和果糖为底物(S)时，[S]＝0.15，1.5，
15mmol/L
11
12
子量并没有变化，也会?
13
可以避免酶失活，该酶?
14．称取25mg0.1ml，以酪蛋白为底物用Folin
1500Pg酪氨酸。另取2ml酶液用凯氏定氮法测得蛋白氮为0.2mg；若以每分钟产生1Pg酪氨酸的酶量为一个活力单位，求：(a)1ml酶液中蛋白的含量及活力单位；(b)1g酶制剂的总蛋白含量及总活力；(c)酶的比活力。
15．有一克酶制剂，配成1000ml水溶液，从中取出1ml测定酶活力，得每分钟分解0.25克淀粉，求每克酶制剂的酶活力单位数（一个酶活力单位为每小时分解一克淀粉的酶量）。
16．某酶在10ml反应混合液中进行反应，所得结果如下：
〔Ｓ〕（Ｍol/L）Ｖ（uＭoL/分）
5.0×10-2 0.25
5.0×10-3 0.25
5.0×
5.0×
5.0×
5.0×
是多少？（2）Ｋm 是多少？（3 1.0×10-1时，
m和Ｖmax各是多少
（习题答案）
一、名词解释
１．Ｋm与Ｋs：Ｋm又称米氏常数是反应速度达到最大速度一半时底物的浓度；Ｋs是酶底复合物的解离平衡常数，其值大小可以反映酶对底物的亲合力大小。
２．双成分酶：由蛋白质和非蛋白质两种组分构成的酶，酶分子中的蛋白质组分称酶蛋白，非蛋白质组分称辅因子。
３．活性中心：又称活性部位是指酶分子中参与和底物的结合，并与酶的催化作用密切相关的部位，由酶分子中相距较近的几个氨基酸残基及必需的辅因子构成。
４．变构酶：酶分子通过与专一性效应物的结合，使其空间结构发生变化，并进一步导致酶活性改变的一类调节酶类。
５．酶原激活：酶原在专一性蛋白酶的催化下，肽链发生特异性
断裂，并进一步导致空间结构发生变化形成酶的催化作用所必需的空间结构的现象。
６．寡聚酶：由两个或两个以上具有三级结构的多肽链构成的酶或者说具有四级蛋白质结构的一类酶。
７．同工酶：能够催化同一种化学反应，但理化性质有所不同的一组酶。
８．酶活力、比活力：酶加速其化学反应速度的能力称酶活力；单位质量或体积酶制剂所具有的酶活力大小称比活力，用U/mg或Katal/Kg来表示。
二、是非题判断下列各句话的正确与否，正确的在题后括号内画“√”，错误的画“×”，如果是错误的，请说明其理由1．对 2．对 3．对 4．对 5．对 6．对 7．对 8．对 9．对
10．对11．对12．错13．对14．错15．对
16．对17．对18．对19．错20．对
三、填空题
1．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
2．酶蛋白，辅因子
3．底物浓度远远过量、最适pH、最适温度
4．正比
5．酶浓度、底物浓度、pH、温度、抑制剂、激活剂
6．天冬氨酸、谷氨基酸，酸碱催化
7．丝氨酸残基、组氨酸残基、天冬氨酸残基，专一性不同
8．1/V，1/S
10．U/mg，Katal/Kg
11．变大，不变
12．天冬氨酸，氨甲酰磷酸
13．多，最小
14．高度的催化活性、高度的专一性、作用条件的温和性、酶活性的可调性
15．NAD，4，H，M
16．寡聚酶类，2，别构中心（调节中心）
四、选择题
１．Ｄ２．Ｄ３．４．Ａ５．Ｃ６．B ７．Ｄ８．Ｄ９．C
10．A 11．D 12．D 13．B 14．ABD 15．BD 16．B 17．B 18．B
19．B 20．B 21．C
五、问答与计算
1．答案略
2．答：酶分子中参与和底物的结合并与酶的催化作用密切相关的部位称为酶的活性中心（活性部位）。酶活性中心包括结合部位和催化部位，结合部位是指酶分子中能与底物结合的活性基团所在的部
变为产物的活性基团所在的部位，与酶促反应的类型有关。变构部位
向反应的产物。
酶来说，
活性基团不同。
3
示单位质量或体积酶制剂催化能力的一种指标。由于绝大多数酶的化学本质都是蛋白质，往往难以制得纯粹的精品，常含有一定的杂质；另外，由于酶制剂不稳定，易变性失活，因此酶活力不能直接用酶制剂的质量和体积来表示。
4. 答：酶的催化本质是可以降低酶促化学反应所需的自由能。酶与无机催化剂相比催化效率较高主要是由于酶促反应与非酶促反应两者的反应历程不同。在酶促反应的过程中，酶先与底物结合形成酶-底中间物，然后酶-底中间物进一步转化形成产物，并释放出游离的酶。在酶与底物的结合过程中，由于临近及定向效应、电子张力、共价催化、酸碱催化等效应的存在，使底物分子结构更不稳定更易于转变成产物。
5．什么是酶的抑制作用？有哪几种类型？研究酶的抑制作用有什
么实际意义？
答：某些化学物质与酶分子结合之后，引起酶活性的降低，这种现象称为酶的抑制作用。抑制作用根据酶与抑制剂的结合作用是否可逆分为不可逆性抑制作用和可逆性抑制作用；可逆性抑制作用又根据底物与抑制剂两者与酶活性部位的结合是否存在竞争性分为竞争性抑制作用和非竞争性抑制作用。研究抑制作用的实际意义主要体现在一是可以研究酶活性部位的空间结构，二是可以为新型农药或医药的研制提供理论依据。
6．答：从结构上看，酶可以分为单体酶、寡聚酶和多酶复合物三种类型。参与寡聚酶形成的亚基可以相同也可以不相同。当底物与某个亚基结合时，产生构象变化，引起正或负协同效应，达到调节细胞内各种化学反应速度的目的，寡聚酶大部分是调节酶。
7．答：“锁钥”学说是用以解释酶促反应专一性机制的一种理论。根据这一学说底物与酶活性部位的结合就像钥匙插入锁中一样，底物结构与酶活性部位的结构具有“钢性”的互补关系。后来人们发现在底物与酶分子结合之前，酶活性部位的结构与底物分子的结构两者未必是绝对互补的，酶活性部位的结构往往可以受底物分子结合的诱导作用而发生适应性变化，最终形成酶-底复合物。Koshland据此提出了“诱导契合”学说，该学说认为：底物与酶靠近时诱导酶构象变化，使之有利于酶与底物的结合，形成酶-底复合物。
8．答：同工酶是指酶的多型性，即催化同种反应而结构不完全相同的酶。如乳酸脱氢酶有五种同工酶，分布在不同的组织和器官中，
在不同条件下，分别催化乳酸的脱氢作用。同工酶在物质代谢中起调节作用，如在氨基酸的合成过程中，通常是几种氨基酸由同一起始物合成，合成反应的第一步都是共同的，由共同的酶催化，这种酶以及在分支途径中起作用的酶往往都是同工酶，它们受不同氨基酸的反馈调节。在生物的不同发育阶段，常有不同的同工酶出现，这是基因表达的结果，是不同发育阶段的需要。
9．测定酶活力时：(1)酶和底物为什么必须用缓冲液配制?(2)酶和底物是先分别保温，然后混合，还是先混合后保温，为什么?
答：（1）缓冲液对反应液的pH有缓冲作用，酶和底物分别用缓冲液配制，可以保证在此pH条件下，酶和底物都处在反应的最佳状态。（2）先分别保温，再混合进行反应，如果先混合后保温不能保证酶与底物在最适温度条件下进行反应，在达到最适温度前的反应无法排除，导致测出的最大反应速度较小。
10．解：（1）葡萄糖和果糖磷酸化的反应式（略）。
（2）己糖激酶在相同底物浓度下分别催化葡萄糖和果糖磷酸化的速度如下：
[S](mmol/L) 0.15 1.5 15
葡萄糖V 0.5Vmax 0.5Vmax Vmax
果糖V 0.091Vmax 0.5Vmax 0.91Vmax 11．答：(1) 纯水不能为酶催化反应提供最适的pH环境，酶分子及底物分子不能以合适的解离形式存在；(2)纯水无缓冲作用，在酶促反应过程中，蛋白质容易变性；(3)纯水中缺乏必须的离子，酶对
温度变化敏感，易变性失活。
12．答：这是由于较稀的蛋白质溶液经激烈振荡会产生泡沫，增加表面张力，导致蛋白质空间结构破坏而变性失活。
13．答：这种酶活性部位中含有-SH，容易与其它-SH生成二硫键，加入巯基乙醇可以保护酶活性部位的-SH，防止酶失活。
14．解：(a)按规定：每分钟产生1ug酪氨酸的酶量为1个活力单位。
1ml酶溶掖蛋白 = 0.2×6.25/2＝0.625mg
0.1ml的酶液具有的活力单位是：1500/60＝25活力单位，1ml 酶液应有250个活力单位。
(b)1g酶制剂的总蛋白量 = 0.625×103＝625mg
1g酶制剂的总活力 = 250×103＝2.5×105单位
(c)比活力 = 250/0.625 = 400活力单位/mg蛋白质
15．解：由于规定每小时分解一克淀粉的酶量为一个酶活力单位，1ml酶液每分钟可以分解0.25克淀粉，即0.25酶活力单位，因此每克酶制剂的酶活力0.25×1000 = 250 活力单位。
16．解：（1）从反应结果可以看出，当[S] ≧5.0×10-4Ｍol/L 时，酶促反应的速度不再增加，故Ｖmax=0.25 uＭoL/min。
（2）对于遵从米氏方程的酶促反应的Km，可以通过选择一组反应速度小于Vmax的V及其对应的[S]并将其代入米氏方程即可计算出Km，选择[S]=5.0×10-5Ｍol/L V=0.20 uＭoL/min
第一章 1.酶工程：是生物工程的重要组成部分，是随着酶学研究迅速发展，特别是酶的推广应用，使酶学和工程学相互渗透、结合、发展而成的一门新的技术科学，是酶学、微生物学的基本原理与化学工程有机结合而产生的边缘科学技术。 2.化学酶工程：指自然酶、化学修饰酶、固定化酶及化学人工酶的研究和应用 3.生物酶工程：是酶学和以基因重组技术为主的现代分子生物学技术结合的产物，亦称高级酶工程。 4.酶工程的组成部分？ 答：酶工程主要指自然酶和工程酶（经化学修饰、基因工程、蛋白质工程改造的酶）在国民经济各个领域中的应用。内容包括：酶的产生；酶的分离纯化；酶的改造；生物反应器。5.酶的结构特点？ 答：虽然少数有催化活性的RNA分子已经鉴定，但几乎所有的酶都是蛋白质，因而酶必然具有蛋白质四级结构形式。其中一级结构是指具有一定氨基酸顺序的多肽链的共价骨架；二级结构为在一级结构中相近的氨基酸残基间由氢键的相互作用而形成的带有螺旋、折叠、转角、卷曲等细微结构；三级结构系在二级结构基础上进一步进行分子盘区以形成包括主侧链的专一性三维排列；四级结构是指低聚蛋白中各折叠多肽链在空间的专一性三维排列。具有低聚蛋白结构的酶（寡聚酶）必须具有正确的四级结构才有活性。具有活性的酶都是球蛋白，即被广泛折叠、结构紧密的多肽链，其氨基酸亲水基团在外表，而疏水基团向内。 6.酶活性中心：是酶结合底物和将底物转化为产物的区域，通常是整个酶分子中相当小的一部分，它是由在线性多肽链中可能相隔很远的氨基酸残基形成的三维实体。 7.酶作用机制有哪几种学说？ 答：锁和钥匙模型、诱导契合模型 8.酶催化活力的影响因素？ 答：底物浓度、酶浓度、温度、pH等。 9.酶的分离纯化的初步分离纯化的步骤？ 答：（一）材料的选择和细胞抽提液的制备 1.材料的选择：目的蛋白含量要高，而且容易获得 2.细胞破碎方法及细胞抽提液的制备。为了确保可溶性细胞成分全部抽提出来，应当使用类似于生理条件下的缓冲液。动物组织和器官要尽可能除去结缔组织和脂肪、切碎后放人捣碎机中。完全破碎酵母和细菌细胞。 3.膜蛋白的释放:膜蛋白存在于细胞膜或有关细胞器的膜上。按其所在位置大体可分为外周 蛋白和固有蛋白两种类型 4.胞外酶的分离:胞外酶是在微生物发酵时分泌到发酵液中的。发酵后可通过离心或过滤将菌体从发酵液中分离弃去，所得发酵清液通常要适当浓缩，然后再作进一步纯化。目前常用的浓缩方法是超滤法。 （二）蛋白质的浓缩和脱盐 浓缩方法主要有：沉淀法、吸附法、干胶吸附法、渗透浓缩法、超滤浓缩法
第二章 1.六大类酶基本概念和特点 （1）氧化还原酶：催化氧化还原反应，需要电子供体或受体 （2）转移酶：催化基团转移反应，即将一个底物分子的基团或原子转移到另一个底物的分子上 （3）水解酶：催化底物的加水分解反应 （4）裂合酶：脱去底物上某一基团留下双键，或可相反地在双键外加入某一基团。 （5）异构酶：催化生成异构体反应的酶，分别进行外消旋，差向异构，顺反异构，醛酮异构，分子内转移，分子内裂解等 （6）连接酶：需要三磷酸腺苷等高能磷酸酯作为结合能源，有的还需要金属离子辅助因子。 应用最多的是氧化还原酶，利用率最高的是水解酶 2.必需基团及其作用特点 必需基团包括：（1）活性部位，包括结合基团和催化基团 （2）维持酶空间结构的基团 必需基团是酶分子氨基酸残基侧链的化学基团中，一些与酶活性密切相关的基团。必需基团在空间结构上相互靠近，组成具有特定空间结构的区域，能与底物特异性结合并将其转化为产物 3.两种酶与底物的结合模型 （1）锁钥模型：底物结合部位由酶分子表面的凹槽或空穴组成，这是酶的活性中心，它的形状与底物分子形状互补。底物分子或其一部分像钥匙一样，可专一地插入酶活性中心，通过多个结合位点的结合，形成酶—底物复合物，同时酶活性中心的催化基团正好对准底物的有关敏感键，进行催化反应。 三点结合学说指出，底物分子与酶活性中心的基团必须三点都互补匹配，酶才作用于这个底物。 （2）诱导锲合模型：酶分子与底物分子接近时，酶蛋白质受底物分子诱导，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楔合，进行反应。 4.影响酶催化作用的五种模型 （1）广义的酸碱催化 能供给质子的物质即为酸，能接受质子的物质即为碱。广义的酸碱催化就是指组成酶活性中心的极性基团，在底物的变化中起质子的供体或受体的作用，这就是广义的酸碱催化。发生在细胞内的许多类型的有机反应都是广义的酸碱催化。 组氨酸的咪唑基值得特别注意，因为它既是一个很强的亲核基团，又是一个有效的广义酸碱功能基团。 影响酸碱催化速率的因素：一是酸碱的强度，在这些功能基团中，组氨酸的咪唑基的解离情况pK值为6.0，在生理pH条件下，既可以作质子的供体又可作质子的受体。因此，咪唑基是催化中最有效最活泼的一个催化功能基团；二是这些功能基团供出质子或接受质子的速度，其中的咪唑基的情况特别突出，它供出或接受质子的速度十分迅速，其半衰期小于10-10秒。而且，供出或接受质子的速度几乎相等。由于咪唑基有如此的优点，所以虽然组氨酸在大多数蛋白质中含量很少，却很重要，在许多酶的活性中心处都含有组氨酸 （2）共价催化 酶活性中心处的极性基团，在催化底物发生反应的过程中，首先以共价键与底物结合，生成一个活性很高的共价型的中间产物，此中间产物很容易向着最终产物的方向变化，故反应所需的活化能大大降低，反应速度明显加快。 常见形式是酶的催化基团中亲核原子对底物的亲电原子攻击。 （3）邻近效应和定向效应 邻近效应：在酶促反应中，由酶和底物分子之间的亲和性，底物分子有向酶的活性中心靠近的趋势，最终结合到酶的活性中心，使底物在酶活性中心的有效浓度增加。
酶化学习题 1、酶反应速度对底物浓度作图，当底物浓度达一定程度时，得到的是零级反应，对此最恰当的解释是：( ) A、形变底物与酶产生不可逆结合 B、酶与未形变底物形成复合物 C、酶的活性部位为底物所饱和 D、过多底物与酶发生不利于催化反应的结合 2、米氏常数Km是一个用来度量( ) A、酶和底物亲和力大小的常数 B、酶促反应速度大小的常数 C、酶被底物饱和程度的常数 D、酶的稳定性的常数 3、酶催化的反应与无催化剂的反应相比，在于酶能够：( ) A. 提高反应所需活化能 B、降低反应所需活化能 C、促使正向反应速度提高，但逆向反应速度不变或减小 4、辅酶与酶的结合比辅基与酶的结合更为( ) A、紧 B、松 C、专一 5、下列关于辅基的叙述哪项是正确的？( ) A、是一种结合蛋白质 B、只决定酶的专一性，不参与化学基因的传递 C、与酶蛋白的结合比较疏松 D、一般不能用透析和超滤法与酶蛋白分开 6、酶促反应中决定酶专一性的部分是( ) A、酶蛋白 B、底物 C、辅酶或辅基 D、催化基团 7、重金属Hg、Ag是一类( ) A、竞争性抑制剂 B、不可逆抑制剂 C、非竞争性抑制剂 D、反竞争性抑制剂 8、全酶是指什么？( ) A、酶的辅助因子以外的部分 B、酶的无活性前体 C、一种酶一抑制剂复合物 D、一种需要辅助因子的酶，具备了酶蛋白、辅助因子各种成分 9、根据米氏方程，有关[s]与Km之间关系的说法不正确的是( ) A、当[s]< < Km时，V与[s]成正比 B、当[s]＝Km时，V＝1/2Vmax C、当[s] > >Km 时，反应速度与底物浓度无关 D、当[s]=2/3Km时，V=25％Vmax 10、已知某酶的Km值为0.05mol.L-1，?要使此酶所催化的反应速度达到最大反应速度的80％时底物的浓度应为多少？（） A、0.2mol.L-1 B、0.4mol.L-1 C、0.1mol.L-1 D、0.05mol.L-1 11、某酶今有4种底物(S)，其Km值如下，该酶的最适底物为（） A、S1：Km＝5×10-5M B、S2：Km＝1×10-5M C、S3：Km＝10×10-5M D、S4：Km＝ 0.1×10-5M 12、酶促反应速度为其最大反应速度的80％时，Km等于( )
Lecture1 酶学与酶工程 1、酶的概念，命名、酶的活性中心 1）酶是由活细胞产生的，具有催化活性和高度转移性的特殊蛋白质，是一类生物催化剂。 酶工程：将酶学理论与化工技术相结合，研究酶的产生和应用的一门新的技术性学科，包括了酶制剂的制备、酶的固定化、酶的修饰与改造及酶反应器等方面。 主要:酶的生产、酶的分离纯化、酶的固定化和酶生物反应器。 化学酶工程：用化学手段修饰、改造、模拟天然酶，使其更适合人们的需要，主要包括天然酶、化学修饰酶、固定化酶以及化学人工合成酶的研究与应用。 生物酶工程：用生物学的方法，特别是基因工程、蛋白质工程和组合库筛选法改造天然酶，创造性能优异的新酶，主要是抗体酶、杂合酶、进化酶和核酸酶的研究与应用。 2）命名：系统命名法！！ 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） 3）活性中心 必需基团：酶分子中氨基酸残基侧链的化学基团中，一些与酶活性密切相关的基因 酶的活性中心：必需基团在空间结构上彼此靠近，组成具有特定空间结构的区域，能与底物特异结合并将底物转化为产物。 2、酶的分类、组成、结构特点和作用机制 分类：按酶促反应的性质分类（六大类）：氧化还原酶、转移酶、水解酶、裂解酶类、异构酶类、合成酶类 全酶=酶蛋白+辅因子 辅因子包括：有机辅因子（辅酶非共价结合/辅基非共价结合或共价结合）和金属辅因子（金属酶/金属激活酶） 3、酶作为催化剂的显著特点 强大的催化能力：可以加快至1017倍； 没有副反应，酶在较温和的条件下催化反应的进行； 高度的专一性，各种酶都有专一性但是专一程度的严格性上有所差别； 可调节性，包括了抑制剂和激活剂的调节、反馈抑制调节、共价修饰调节和变构调节等；
第五章酶与维生素 一、名词解释 1．米氏常数（Km值）：用Ｋm值表示，是酶的一个重要参数。Ｋm值是酶反应 速度（V）达到最大反应速度（Vmax）一半时底物的浓度。 2. 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。 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。5. 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） 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。 7．激活剂：凡能增强酶活性的物质，统称为激活剂。 8．抑制剂：凡能降低或抑制酶活性但不引起酶变性的物质称为酶的抑制剂。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．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。 二、填空题 1．酶是活细胞产生的，具有催化活性的蛋白质和核酸。 2．酶具有高效性、专一性、作用条件温和和受调控等催化特点。3．影响酶促反应速度的因素有底物浓度S 、酶浓度E 、PH 、温度、激活剂I 和抑制剂A 。 4. 与酶催化高效率有关的因素有邻近效应、定向效应、诱导应变、共价 催化、活性中心酸碱催化等。 5．丙二酸和戊二酸都是琥珀酸脱氢酶的竞争性抑制剂。 6．变构酶的特点是：（1）由多个亚基组成，（2）除活性中心外还有变构中心，它不符合一般的米氏方程，当以V对[S]作图时，它表现出 S 型曲线，而非双曲线。它是寡聚酶。 7．一条多肽链Asn-His-Lys-Asp-Phe-Glu-Ile-Arg-Glu-Tyr-Gly-Arg经胰蛋白酶水解可得到 3 个多肽。 8．全酶由酶蛋白和辅助因子组成，在催化反应时，二者所起的作用不同，其中酶蛋白决定酶的专一性和高效率，辅助因子起传递电子、原子或化学基团的作用。 9．辅助因子包括辅酶、辅基和金属离子等。其中辅基与酶蛋白结合紧密，需要化学方法处理除去，辅酶与酶蛋白结合疏松，可以用透析法除去。 10．根据国际系统分类法，所有的酶按所催化的化学反应的性质可分为六类氧化还原酶类、转移酶类、水解酶类、裂合酶类、异构酶类和合成酶类。
理解化学反应的实质是学好化学的必经之路[宝典] 理解化学反应的本质是学好化学的必经之路 吴文中 “一学就会，一听就懂，一多就乱，一长就忘”，这也许是高中化学学习过程中在某些同学存在的普遍问题，怎么学好化学,我这里简单谈谈: 课前预习、课上听讲、课后的适当练习和巩固等等都是大家必须知道的学习方法，这里就不谈论了，我这里主要谈谈特别针对化学的学习方法。一、要不要死记硬背——回答是肯定的 化学这门自然学科，由于是属于“后来“发展起来的科学，许多深奥的理性的知识在高中阶段无法展现，因此这门学科没有特定的公式和一成不变的规律，只有一些泛泛的定律，譬如:质量守恒定律，化学平衡移动原理，原子结构理论等等，所以严格地说，高中化学基本上是属于解释性科学，我们在讨论化学问题的时候，很多时候，必须用微观的看不见的东西来理解许多化学现象，基于这些原因，笔者以为，我们学习化学必须记住该记下来的一些知识，譬如化学方程式，元素周期表，物质的溶解性，物质的颜色，状态以及各种物质的化学性质等。同学们，这些需要记下来的知识，只有记下来，而且似乎是没有道理可讲的，譬如说，高锰酸钾加热分解得到锰酸钾。二氧化锰和氧气，这是事实，是没有道理可言的，但假如你不记住象这类化学知识，就好象是无米之炊。值得注意的是:记下化学知识是学好化学的保证，是基础，是前提。但都记住了，不代表就能学好化学。 二、要不要记好上课笔记——回答是两可的 是否需要记好上课笔记，我以为对不同的同学是不一样的，假如你善于笔记，那你就记好上课笔记，假如你因为记了笔记而跟不上教师的上课思路，请不千万不要笔记，笔者提倡同学们只要把最重要的东西，教师适当补充的东西记在书本上就
?Lecture 1 酶学与酶工程 ?酶的概念:酶（enzyme）是一类由活细胞产生的，具有催化活性和高度专一性的特殊蛋白质，是一类生物催化剂。 ? ?酶的分类(6类)、组成、结构特点？和作用机制？ 组成：单体酶、寡聚酶、多酶复合体 Note:一个酶蛋白可有多种催化活性，相当于多个酶(关注原核和真核生物的差别) 除水解酶和连接酶外，其他酶在反应时都需要特定的辅酶。 金属在酶催化中的作用：稳定酶构象、参与酶的催化作用（如激活底物）、电子传递体 ?酶作为催化剂的显著特点: 强大的催化能力：加快反应速度可高达1017倍; 没有副反应; 高度的专一性：各种酶都有专一性，但专一程度的严格性上有所差别; 可调节性; ?同工酶的概念:同一种属中由不同基因或（复）等位基因编码的多肽链所组成的单体、纯聚体或杂交体，其理化及生物学性质不同而能催化相同反应的酶称同工酶。 同一基因生成的不同mRNA所翻译出来的酶蛋白也列入同工酶的范畴。 酶蛋白合成后经不同类型的共价修饰（如糖基化等）而造成的多种酶分子形式，严格来说不属于同工酶而称为synzyme，但也有人称其为次生性同工酶（secondary isozyme）。 不同种属中催化相同反应的酶称为xenozyme，也不属于同工酶。
?酶的活性中心 指必需基团在空间结构上彼此靠近，组成具有特定空间结构的区域，能与底物特异结合并将底物转化为产物 必需基团(essential group):酶分子中氨基酸残基侧链的化学基团中，一些与酶活性密切相关的基团。 活性中心内的必需基团:结合基团（与底物相结合）和催化基团（催化底物转变成产物） 活性中心外的必需基团：维持酶活性中心应有的空间构象所必需； 构成酶活性中心的常见基团：His的咪唑基、Ser的－OH、Cys的－SH、Glu的γ-COOH。 ?酶的作用机制 ?酶活力的调节 ?酶的应用 食品加工方面：生物技术在食品工业中应用的代表就是酶的应用，目前已经有几十种酶成功用于食品工业。如葡萄糖、饴糖、果葡糖浆的生产、蛋白质制品加工、果蔬加工、食品保鲜以及改善食品品质与风味等。 常用的酶制剂主要有：淀粉酶、糖化酶、蛋白酶、葡萄糖异构酶、果胶酶、脂肪酶、纤维素酶葡萄糖氧化酶等。 酶在轻工业方面的应用：用酶进行原料处理（发酵原料、淀粉原料、纤维素原料、含戊聚糖的植物原料的处理、纺织原料、造纸原料的制浆、生丝的脱胶处理、羊毛的除垢），用酶生产各种产品（L-氨基酸、核苷酸、酱油或豆酱、制革），用酶增强产品的使用效果（加酶洗涤剂；加酶牙膏、牙粉和嗽口水） 酶在医学中的应用：主要的医药用酶、用酶进行疾病的诊断、用酶治疗各种疾病、用酶制造各种药物 ?酶与食品质量安全 酶制剂作为食品添加剂进入食品的潜在危害 酶催化有毒物质的产生 酶作用导致食品中营养组分的损失 潜在的产毒素性 潜在的致病性 对策：安全菌株，体外基因毒理学测试，酶制剂的安全评价，酶制剂来源安全性的评估标准 ?Lecture 2 基因工程的酶学基础 ?核酶（Ribozyme)：概念：具有生物催化功能的RNA。 看课件 ?基因工程的酶学基础 ?基因克隆表达的过程 基因克隆常用的酶，有什么应用，注意事项（补充后两者）
第七章酶 一、单项选择题 1．关于酶的叙述哪项是正确的？ A．体内所有具有催化活性的物质都是酶B．所有的酶都含有辅基或辅酶C．大多数酶的化学本质是蛋白质D．都具有立体异构特异性 E．能改变化学反应的平衡点并加速反应的进行 2．关于酶的叙述哪一个是正确的? A．所有的酶都是别构酶E．酶催化的高效率是因为分子中含有辅酶或辅基C．酶的活性中心中都含有催化基团D．所有的酶都含有两个以上的多肽链 E．所有的酶都能使化学反应的平衡常数向加速反应的方向进行 3．酶具有下列哪种能量效应 A．增加反应活化能B．降低反应活化能 C．增加产物的能量水平D．降低反应物的能量水平 E．降低反应的自由能变化 4．酶蛋白变性后其活性丧失，这是因为 A．亚基解聚B．酶蛋白被完全降解为氨基酸 C．酶蛋白的一级结构受破坏D．酶蛋白的空间结构受到破坏 E．酶蛋白不再溶于水 5．有关酶的辅酶叙述正确的是 A．是与酶蛋白结合紧密的金属离子B．分子结构中不含维生素的小分子有机化合物C．在催化反应中不与酶的活性中心结合D．在反应中参与传递氢原子、电子或其他基团E．是与酶蛋白紧密结合的小分子有机化合物 6．酶和一般化学催化剂相比具有下列特点，例外的是 A．具有更强的催化效能B．具有更强的专一性 C．催化的反应无副反应D．可在高温下进行 E．其活性可以受调控的 7. 酶能使反应速度加快，主要在于 A.大大降低反应的活化能 B. 增加反应的活化能 C. 减少了活化分子 D. 增加了碰撞频率
E. 减少反应中产物与底物分子自由能的差值 8. 在酶促反应中，决定反应特异性的是 A. 无机离子 B. 溶液pH C.酶蛋白 D. 辅酶 E. 辅助因子 9．酶的特异性是指 A．酶与辅酶特异的结合B．酶对其所催化的底物有特异的选择性C．酶在细胞中的定位是特异性的D．酶催化反应的机制各不相同 E．在酶的分类中各属不同的类别 10．酶促反应动力学研究的是 A．酶分子的空间构象B．酶的电泳行为 C．酶的活性中心D．酶的基因来源 E．影响酶促反应速度的因素 11. 在心肌组织中，哪一种乳酸脱氢酶同工酶的含量最高 A. LDH1 B. LDH2 C. LDH3 D. LDH4 E. LDH5 12. 对各种关键酶的调节中，最常见的共价修饰方式是 A. 甲基化 B. 糖基化 C. 去甲基化 D. 乙酰化 E.磷酸化 13. 酶与一般催化剂的区别是 A. 只能加速热力学上可以进行的反应 B. 不改变化学反应的平衡点 C. 缩短达到化学平衡的时间 D. 具有高度特异性 E. 能降低活化能 14.关于活化能的描述哪一项是正确的 A. 初态底物分子转变为活化分子所需的能量 B. 是底物和产物能量水平的差值 C. 酶降低反应活化能的程度与一般催化剂相同 D. 活化能越大，反应越容易进行 E. 是底物分子从初态转变到过渡态时所需要的能量 15．酶与一般催化剂具有下列共性，例外的是
第三章酶化学 一、填空题 1．酶是由产生的对特异底物起高效催化作用的。 2．酶加速反应的机制是通过降低反应的，而不改变反应的。3．结合酶，其蛋白质部分称，非蛋白质部分称，两者结合成复合物称。 4．酶活性中心中结合部位决定了酶的，而催化部位决定了。5．辅酶与辅基的区别在于前者与酶蛋白结合，后者与酶蛋白结合。6．酶活性中心与底物相结合那些基团称————，而起催化作用的那些基团称————。 7．酶的特异性包括——----特异性——-------特异性和——-----特异性。8．米曼二式根据中间产物学说推导出V与[S]的数学方程式简称为------。式中的----为米氏常数，它的值等于酶促反应速度达到------一半时的------。
9．可逆性抑制是指抑制剂与酶进行——结合影响酶的反应速度，――― 抑制剂与酶的活性中心结合，――――抑制剂与酶的活性中心外的必需基团结合。10．反竞争性抑制剂使酶对底物表观Km——，Vmax——。 11．无活性状态的酶的前身物称为-----，在一定条件下转变成有活性酶的过 程称----。其实是----形成和暴露过 程。 12.丙二酸是-------酶的------抑制剂，增加底物浓度可------抑制。 13．同工酶是指催化化学反应-----而酶蛋白分子结构、理化性质及免疫学性 质-------——的一组酶。 14．不可逆抑制剂常与酶以——键相结合使酶失活。 15．当非竞争性抑制剂存在时，酶促反应动力学参数如下Km——，Ｖmax--------。16．酶促反应速度为最大反应速度的80％时，底物浓度是Km的———倍
二、选择题（讲到这里） 单选 1．关于酶概念的叙述下列哪项是正确的? A．所有蛋白质都有酶的活性 B．其底物都是有机化合物 C．其催化活性都需特异的辅助因子 D．体内所有具有催化活性的物质都是酶E．酶是由活细胞合成具有催化作用的蛋白质 2．酶加速化学反应的根本原因是： A．升高反应温度 B．增加反应物碰撞频率 C．降低催化反应的活化能 D．增加底物浓度 E．降低产物的自由能 3．全酶是指： A．酶与底物复合物 B．酶与抑制剂复合物 C．酶与辅助因子复合物 D．酶的无活性前体 E．酶与变构剂的复合物
名词解释 第一章酶学与酶工程 酶：生物体内进行新陈代谢不可缺少的受多种因素调节控制的具有催化能力的生物催化剂。 酶工程：是酶学和工程学相互渗透结合形成的一门新的技术科学。从应用目的出发研究酶，在一定的生物反应装置中利用酶的催化性质，将相应原料转化成有用的物质。 单体酶（monomeric enzyme）：由一条多肽链组成，如溶菌酶；由多条肽链组成，肽链间二硫键相连构成一整体。 寡聚酶（oligomeric enzyme）：由两个或两个以上的亚基组成的酶。 多酶复合体（multienzyme complex）：由几种酶非共价键彼此嵌合而成。 催化转换数：每个酶分子每分钟催化底物转化的分子数。 酶活力(酶活性)：指酶催化一定化学反应的能力。 酶活力的大小：一定条件下所催化的某一化学反应的反应速度， 酶反应速度：单位时间内底物的减少量或产物的增加量。 酶的活力单位（U，activity unit）：酶活力的大小及酶含量的多少。 酶单位：在一定条件下，一定时间内将一定量的底物转化为产物所需要的酶量。这样酶的含量可以用每克酶制剂或每毫升酶制剂含有多少酶单位来表示（U/g或U/ml）。 Katal（Kat）单位：一个katal单位是指在最适反应条件下，1秒钟催化1moL底物转化为产物所需要的酶量。 酶的比活力（specific activity）：代表酶的纯度，比活力用每mg蛋白质所含有的酶活力单位数表示。对同一种酶比活力愈大，纯度愈高。 酶的转换数：以一定条件下每秒钟每个酶分子转换底物的分子数来表示酶的催化效率。 酶动力学：是研究酶促反应的速度以及影响此速度的各种因素的科学。 抑制剂:任何分子直接作用于酶使他的催化速度降低即称为~。 不可逆抑制作用：抑制剂与酶的必需基团以共价键结合而引起酶活性丧失，不能用透析，超滤或凝胶过滤等物理方法去除抑制剂而使酶复活。 可逆抑制作用：抑制剂与酶以非共价键结合而引起酶活性的降低或丧失，能用物理的方法除去抑制剂而使酶复活。 第二章酶的发酵生产 酶的生物合成：生物体在一定的条件下都能产生多种多样的酶。酶在生物体内产生的过程，称为~。 酶的发酵生产：经过预先设计，通过人工操作控制，利用细胞的生命活动，产生人们所需要的酶的过程，称为酶的发酵生产——是现在酶生产的主要方法。 固体发酵法（麸曲培养法）：以麸皮和米糠为主要原料，添加谷糠、豆饼，无机盐和适量水分，制成固体或半固体状态，经灭菌、冷却后，供微生物生长和产酶用。 液体表面发酵法：将已灭菌的液体培养基接种后，装入可密闭的发酵箱内的浅盘中，液体厚约1~2cm，然后向盘架间通入无菌空气，维持一定的温度进行发酵。 液体深层发酵法：采用液体培养基，置于发酵罐中，经灭菌、冷却后接入产酶细胞，在一定条件下进行发酵。 保藏：性能优良的产酶细胞选育出来后，必须尽可能保持其生长和产酶特性不变异，不死亡，不被杂菌污染等。 细胞活化：保藏细胞在使用前必须接种于新鲜的斜面培养基上，在一定的条件下进行培养，以恢复细胞的生命活动能力，这叫做~。
酶-试题
第七章酶 一、单项选择题 1．关于酶的叙述哪项是正确的？ A．体内所有具有催化活性的物质都是酶B．所有的酶都含有辅基或辅酶 C．大多数酶的化学本质是蛋白质D．都具有立体异构特异性 E．能改变化学反应的平衡点并加速反应的进行2．关于酶的叙述哪一个是正确的? A．所有的酶都是别构酶E．酶催化的高效率是因为分子中含有辅酶或辅基C．酶的活性中心中都含有催化基团D．所有的酶都含有两个以上的多肽链 E．所有的酶都能使化学反应的平衡常数向加速反应的方向进行 3．酶具有下列哪种能量效应 A．增加反应活化能B．降低反应活化能 C．增加产物的能量水平D．降低反应物的能量水平 E．降低反应的自由能变化 4．酶蛋白变性后其活性丧失，这是因为 A．亚基解聚B．酶蛋白被完全降解为氨基酸 C．酶蛋白的一级结构受破坏D．酶蛋白的空间结构受到破坏 E．酶蛋白不再溶于水 5．有关酶的辅酶叙述正确的是 A．是与酶蛋白结合紧密的金属离子B．分
子结构中不含维生素的小分子有机化合物 C．在催化反应中不与酶的活性中心结合D．在反应中参与传递氢原子、电子或其他基团 E．是与酶蛋白紧密结合的小分子有机化合物6．酶和一般化学催化剂相比具有下列特点，例外的是 A．具有更强的催化效能B．具有更强的专一性 C．催化的反应无副反应D．可在高温下进行 E．其活性可以受调控的 7. 酶能使反应速度加快，主要在于 A.大大降低反应的活化能 B. 增加反应的活化能 C. 减少了活化分子 D. 增加了碰撞频率 E. 减少反应中产物与底物分子自由能的差值 8. 在酶促反应中，决定反应特异性的是 A. 无机离子 B. 溶液pH C.酶蛋白 D. 辅酶 E. 辅助因子 9．酶的特异性是指 A．酶与辅酶特异的结合B．酶对其所催化的底物有特异的选择性 C．酶在细胞中的定位是特异性的D．酶催化反应的机制各不相同 E．在酶的分类中各属不同的类别 10．酶促反应动力学研究的是
酶的化学修饰基本原理及修饰酶的性质特点 【摘要】酶是高效生物催化剂，在工业、医学、科研等领域有着非常广泛的应用，尤其在工业生产中创造出巨大的经济效益。但由于酶是蛋白质，稳定性差且在生物体内具有较大的免疫原性，因而严重制约了其应用。对酶分子进行化学修饰是提高其稳定性的方法并且能够降低在生物体内的免疫原性，能够扩大其应用范围，极大地改善酶本质的不足。简要介绍酶的化学修饰基本原理及修饰酶的性质特点。 1 酶的化学修饰的基本原理 酶分子的化学修饰就是在分子水平上对酶进行改造，包括对酶分子主链结构的改变和对其侧链基团的改变。前者是分子生物学层次上的修饰，即在己知酶的结构与功能盖系的基础上，有目的地改变酶的某个活性基团或氨基酸残基，从而使酶产生新的性状，又称理性分子设计，理性分子设计主要应用于改造酶的底物特异性．催化特性以及热稳定性,Shaffer等通过将天冬氨酸转氨酶的Val39、 Lys41、Thr47、Ash69、Thrl09和Ash297突变为酪氨酸转氨酶所对应的Lcu、Tyr、Ile、Leu、Set和Ser，修饰酶对Phe的活性增加3个数量级，而对Asp的活件没有影响，然而，由于酶的结构、功能和作用机制没自完全了解，而且仅仅把氨基酸序列的同源性作为氨基酸取代的标准，加上氨基酸取代后有可能导致没构想的改变，所以，并非所有理性分子设计都能取得预期效果，这就严重制约了理性分子设计的应用。 1. 1功能基团的修饰 酶分子可离解的基团如氨基(NH2)、羧基(～COOH)、羟基（OH)、巯基(sH)、咪锉基等都可用来修饰。脱氨基作用可改善酶的稳定性，消除酶分子表面的氨基酸的电荷，酰化反应，可改变侧链羟基性质。这些修饰反应，可稳定酶分子有利的催化活性现象，提高抗变性的能力。 1.2用表面活性剂对酶进行化学修饰 除糖基修饰外，也有人用表面活性剂对酶进行化学修饰。表面活性剂的亲水部分与酶连在一起，而亲油部分伸向有机溶剂，从而提高了酶在有机溶剂中的溶
酶工程的原理及发展 概述： 在生命活动中，构成新陈代谢以及生物体内的一切化学变化都是在酶的催化作用下进行的，可以说没有酶生命就不能进行下去。没有两个主要的特点：1，强大的催化能力；2，高度的专一性。酶的催化反应速率比其他相似的非酶催化反应速率高1010～1014倍，换句话说，5秒内能完成的反应，若无酶时则需要1500年才能完成。酶的高度转一性催化机制可以用“锁和钥匙模型”来解释。由于酶分子的空间结构，可以使酶分子形成特定形状的空穴，成为活性中心，犹如钥匙和锁一样发生催化反应。 关键字：蛋白质维生素氨基酸脂肪酸固醇脂类半乳聚糖矿物质生物催化剂荷尔蒙内切酶 ○酶工程的介绍： 酶既可以催化一个反应的正反应，也可以催化其逆反应，但用上述内容就无法解释，而可以用“诱导契合模型”说明之。所谓的酶工程就是指酶制剂在工业上的大规模生产及利用。由于美不但广泛存在于动植物组织细胞中，而且也存在于微生物细胞中和他的培养基中，可通过各种理化反应方法把它提取出来，制成纯净的酶制剂，这种酶制剂保存了他的生物催化特性。不同种类的酶制剂可以借不同种类的微生物来制取。某些不同种类的微生物热可以生产出同一种酶制剂。 酶工程的主要研究内容有：酶的制备，酶和细胞的固定化，酶反应器的设计和放大，反应条件的设计和优化等。 酶工程的主要任务是：通过预先设计，经过人工操作加以控制，从而大量获得生产实践所需要的酶，并通过各种方法保持酶的稳定性，发挥其最大的催化功能。 酶催化反应的基本步骤：酶制剂得到后，应用酶的固定化技术将酶制剂精制成固态酶（固态），然后将其组装在特殊设计的器件当中（叫做生物反应器）中，利用这种反应器将原料（底物）转化为人类所需要的产品。例如，将天冬酰胺酶提纯，做成反应器，以富马酸为底物，则可以将富马酸转变成天冬氨酸，转化率达到百分之九十五以上，反应产物几乎是纯品。酶工程的实质：把酶或细胞直接应用于生物工程和化学工业的反应系统，其特点是转化率高，产品回收和提纯工艺简单，节约能源。酶工程的应用前景非常广阔。酶工程就是将酶或者微生物细胞，动植物细胞，细胞器等在一定的生物反应装置中，利用酶所具有的生物催化功能,借助工程手段将相应的原料转化成有用物质并应用于社会生活的 一门科学技术。它包括酶制剂的制备,酶的固定化,酶的修饰与改造及酶反应器等方面内容。酶工程的应用，主要集中于食品工业，轻工业以及医药工业中。 酶是一种在生物体内具有新陈代谢摧化剂作用的蛋白质，酶工程就是利用酶摧化的作用。是指利用酶或者微生物细胞，动植物细胞，细胞器等，借助酶所具有推动功能，通过工程学的手段向人类提供产品或向社会提供服务的一门科学技术。酶工程的应用，主要集中于食品工业，轻工业以及医药工业中。 酶的特性及机理： 1、酶与无机催化剂比较： ⑴相同点： ①、改变化学反应速率，本身几乎不被消耗； ②、只催化已存在的化学反应； ③、加快化学反应速率，缩短达到平衡时间，但不改变平衡点； ④、降低活化能，使化学反应速率加快。5）都会出现中毒现象。
物质的反应实质 一、选择题 1、下图表示的是某化学反应前后物质的微粒变化，其中分别表示X 、Y 、Z 三种物质的分子。该反应的化学方程式中，X 、Y 、Z 三种物质的化学计量数之比为（ ） A 、1∶1∶1 B 、1∶2∶1 C 、2∶1∶2 D 、4∶1∶2 2、某反应的微观示意图如图（一种小球代表一种元素的原子），下列说法错误的是（ ） A ． 该反应是置换反应 B ． 该反应的本质是原子的重新组合 C ． 该反应前后分子的种类改变 D ． 该反应中的生成物都是化合物 3、提起压在容器中水面上方的活塞，容器中的水发生汽化，如图所示．下列选项中，最能表示水汽化后相同空间内粒子分布的是（ ） 4、某反应的微观示意图如下，下列说法正确的是（ ） A.该 反应说明原子在化学 反应中可再分 B.反应物的分子个数比为3：2 C.所有参与反应的物质都是化合物 D.D 物质中氯元素的化合价+1 5、下图中“○”和“●”分别表示不同元素的原子，其中表示单质的是（ ） ． B ． C ．
6、意大利罗马大学的科学家获得了极具理论研究意义的N 4分子．N 4分子 结构如图所示．下列有关N 4的说法正确的是（ ） A ．N 4约占空气体积的78% B ．N 4是一种单质 C ．N 4属于一种新型的化合物 D ．由于N 4与N 2的组成元素相同，所以它们的性质相同 7、右图是高温下某反应的微观过程。下列说法中正确的是 ( ) A ．该反应属于复分解反应 B ．该反应中元素的化合价没有变化 C ．图中的两种化合物都属于氧化物 D ．该反应所得生成物(按图中顺序)的质量比为 (填最简整数比) 二、填空题 8、右图为电解水的实验装置图。接通电源观察两电极都有气泡产生。 （1）通电一段时间后，玻璃管a 收集到的气体是 ， a 、b 两玻璃管收集的气体体积比约为 。 （2）下图为水分解的微观过程： ①水的分解过程中，不发生变化的微粒是 。 ②结合实验现象，写出水通电分解的化学方程式 。 （3）已知同温同压下，气体的体积比决定于气体的分子个数比。该实验中能够说明水的化学式为“H 2O ”的实验现象是 。 9、如图分别是水蒸气液化，水通电分解和氢气在氯气中燃烧的微观变化示意图．请回答下列问题： （1）图②表示的化学方程式为 （2）从微观角度解释图①、图②的本质区别是 ；
1、酶的催化作用特点：具有专一性，催化效率高和反应条件温和等显著特点。 2、酶研究的两个方向：理论研究方向和应用研究方向。理论研究方向：酶的理化性质、催化性质、催化机制等。应用研究：促进了酶工程的形成。 3、酶工程的定义：利用酶或者微生物细胞，动植物细胞，细胞器，借助于酶的催化作用，通过工程学手段生产产品或提供社会服务的科学体系。 4、酶工程的应用范围：①对生物资源中天然酶的开发和生产②自然酶的分离纯化与鉴定技术③酶的固定化技术④酶反应器的研制与应用⑤与其它生物技术领域的交叉与渗透。 5、酶工程的组成：①酶的发酵生产②酶的分离纯化③酶分子修饰④酶和细胞固定化⑤酶反应器和酶的应用等方面。 6、酶工程的主要任务：通过预先设计，经过人工操作控制而获得大量所需的酶，并通过各种方法使酶发挥其最大的催化功能。 8、酶的分类：第1类，氧化还原酶；第2类，转移酶；第3类，水解酶；第4类，裂合酶；第5类，异构酶；第6类，合成酶；第7类，核酸类酶。 9、酶的作用机制：酶的催化机理可能与几种因素有关：酶与底物结合时，两者构象的改变使它们互相契合，底物分子适当地向酶分子活性中心靠近，并且趋向于酶的催化部位，使活性中心这一局部地区额底物浓度大大增高，并使底物分子发生扭曲，易于断裂。在另一些情况中，可能还有一些其他的因素使酶反应速度稍有一些提高，如酶与底物形成有一定稳定度的过渡态中间物——共价的ES中间物，这种ES中间物又可迅速地分解成产物，又如酶活性中心的质子供体和质子受体对底物分子进行了广义的酸碱催化等。 10、酶的催化能力：酶仅能改变化学反应的速度，并不不能改变化学反应的平衡点。酶本身在反应前后也不发生变化例如肽键遇水自发地进行水解的反应极为缓慢，当有蛋白酶存在时，这个反应则进行得十分迅速，可降低反应的活化能。在一个化学反应体系中，反应开始时，反应物(S)分子的平均能量水平较低为“初态”，在反应的任何一瞬间反应物中都有一部
氧化还原反应的本质和特征 ?氧化还原反应的本质： 电子的转移（得失或偏移） 氧化还原反应的特征： 化合价升降（某些元素化合价在反应前后发生变化，是氧化还原反应判别的依据）?氧化还原反应的发展史： 1.物质与氧气发生的反应属于氧化反应，含氧化合物中氧被夺去的反应属于 还原反应。 2.有化合价升降的反应属于氧化还原反应。 3.有电子得失或偏移的反应属于氧化还原反应。 对物质的认识存在发展的过程，从最初的隔离开的氧化反应、还原反应，到从表面上看化合价变化的氧化还原反应，把氧化与还原统一在一个概念下，再透过现象看本质，化合价的变化是有电子得失或偏移引起的。 ?氧化还原反应中应注意的几个问题： 1、氧化剂氧化性的强弱，不是看得电子的多少，而是看得电子的难易； 还原剂还原性的强弱，不是看失电子的多少，而是看失电子的难易。 eg：氧化性：浓HNO3>稀HNO3还原性：Na>Al
2、有新单质参加或生成的反应不一定是氧化还原反应eg：C(金刚石）==C （石墨）；3O2==2O3(放电）；P4(白磷)==4P（红磷） 3、任何元素在化学反应中，从游离态变为化合态，或由化合态变为游离态，均发 生氧化还原反应（比如置换反应，化合反应，分解反应） 4、置换反应一定是氧化还原反应，复分解反应一定不是氧化还原反应；有单质参 加的化合反应和有单质生成的分解反应全部属于氧化还原反应。 5、元素具有最高价的化合物不一定具有强氧化性！eg.H3PO4、H2SiO3(或 H4SiO4)两酸均无强氧化性但硝酸有强氧化性。 ?氧化还原的表示可用单线桥也可用双线桥： 一、双线桥法： 此法不仅能表示出电子转移的方向和总数，还能表示出元素化合价升降和氧化、还原关系。双线桥的箭头始于反应物有关元素的原子或离子，箭头指向发生化合价变化后生成物中对应元素的原子或离子或原子团。 标变价明确标出所有发生氧化还原反应的元素的化合价，不变价的元素不标化合价。 连双线将标化合价的同一元素用直线加箭头从反应物指向生成物(注意：箭头的起止一律对准各元素)
生物化学第六章酶化学 第一节概述 一、酶的概念 1、酶的概念---酶是生物催化剂 （1）所有酶均由生物体产生 几乎所有的生物都能合成酶，甚至病毒也能合成或含有某些酶。 （2）酶和生命活动密切相关 几乎所有的生命活动或过程都有酶参加 A 执行具体的生理机制，如乙酰胆碱酯酶和神经冲动有关。 B 参与消除药物毒物转化的过程，如限制性核酸内切酶能特异性地水解外源DNA,防止异种生物遗传物质的侵入。 C 协同激素等物质起信号转化、传递与放大作用，如细胞膜上的腺苷酸环化酶。 D 催化代谢反应，在生物体内建立各种代谢途径，形成相应的代谢体系。 ◆酶的组成和分布是生物进化与组织功能分化的基础。 不同生物，有各自相应的酶系和辅酶；即使同类生物，酶的组成与分布也有明显的种属差异,例如精氨酸酶只在排尿素动物的肝脏内，在排尿酸的动物中没有；例如，肝脏是氨基酸代谢与尿素形成的主要场所，因此，精氨酸酶几乎全部集中在肝脏内。 ◆在生物的长期进化过程中，为适应各种生理机能的需要，为适应外界条件的千变万化，还形成了从酶的合成到酶的结构和活性各种水平的调节机制。 2、酶的化学本质---大多数酶都是蛋白质 （1）酶的相对分子质量很大,如胃蛋白酶的相对分子质量为36000. （2）酶由氨基酸组成，将酶制剂水解后可得到氨基酸。 （3）酶具有两性性质 （4）酶的变性失活与水解一切可以使蛋白质失活变性的因素同样可以使酶变性。酶都是蛋白质？核酶不是 二、酶的催化特性 1、高效率酶的催化效率比一般化学剂高106—1013倍 2、专一性 一种酶只能作用于一类或某一种物质的性质称为酶作用的专一性或特异性。 蔗糖酶只能催化蔗糖等。 三、酶的组成及分类 1、酶的组成—根据组成分为单纯酶和结合酶 单纯酶：由简单蛋白质构成，如水解酶（淀粉酶、蛋白酶等） 结合酶：结构中含有蛋白质和非蛋白成分，结合酶分为酶蛋白或脱辅基酶蛋白，非蛋白成分称为辅因子，辅因子又分为辅酶（与酶蛋白结合疏松，可用透析法除去）和辅基（不能用透析法去除）两类。 辅酶及辅基从化学本质来看分为两类：一类为无机金属元素（铜/锌/镁/锰等），另一类为小分子有机物，如维生素。 酶蛋白决定酶的专一性。 2、酶的命名 3、酶的分类—酶按其催化的反应分类
第一章酶工程基础 1.名词解释：酶工程、比活力、酶活力、酶活国际单位、酶反应动力学 ①酶工程：由酶学与化学工程技术、基因工程技术、微生物学技术相结合而产生的一门新技术，是工业上有目的地设计一定的反应器和反应条件，利用酶的催化功能，在常温常压下催化化学反应，生产人类所需产品或服务于其它目的地一门应用技术。 ②比活力：指在特定条件下，单位质量的蛋白质或RNA所拥有的酶活力单位数。 ③酶活力：也称为酶活性，是指酶催化某一化学反应的能力。其大小可用在一定条件下，酶催化某一化学反应的速度来表示，酶催化反应速度愈大，酶活力愈高。 ④酶活国际单位: 1961年国际酶学会议规定：在特定条件(25℃，其它为最适条件)下，每分钟内能转化1μmol底物或催化1μmol产物形成所需要的酶量为1个酶活力单位，即为国际单位（IU）。 ⑤酶反应动力学:指主要研究酶反应速度规律及各种因素对酶反应速度影响的科学。 2.说说酶的研究简史 酶的研究简史如下： (1)不清楚的应用：酿酒、造酱、制饴、治病等。 (2)酶学的产生：1777年，意大利物理学家 Spallanzani 的山鹰实验；1822年，美国外科 医生 Beaumont 研究食物在胃里的消化；19世纪30年代，德国科学家施旺获得胃蛋白酶。1684年，比利时医生Helment提出ferment—引起酿酒过程中物质变化的因素（酵素）；1833年，法国化学家Payen和Person用酒精处理麦芽抽提液，得到淀粉酶；1878年，德国 科学家K?hne提出enzyme—从活生物体中分离得到的酶，意思是“在酵母中”（希腊文）。 (3)酶学的迅速发展（理论研究）：1926年,美国康乃尔大学的”独臂学者”萨姆纳博士从 刀豆中提取出脲酶结晶，并证明具有蛋白质的性质;1930年，美国的生物化学家Northrop 分离得到了胃蛋白酶、胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶结晶，确立了酶的化学本质。 3.说说酶工程的发展概况 I.酶工程发展如下： ①1894年，日本的高峰让吉用米曲霉制备淀粉酶，酶技术走向商业化： ②1908年，德国的Rohm用动物胰脏制得胰蛋白酶，皮革软化及洗涤； ③1911年，Wallerstein从木瓜中获得木瓜蛋白酶，用于啤酒的澄清； ④1949年，用微生物液体深层培养法进行 －淀粉酶的发酵生产，揭开了近代酶工业的序幕； ⑤1960年，法国科学家Jacob和Monod提出的操纵子学说，阐明了酶生物合成的调节机制，通过酶的诱导和解除阻遏，可显著提高酶的产量； ⑥1971年各国科学家开始使用“酶工程”这一名词。 II.在酶的应用过程中，人们注意到酶的一些不足之处，如：稳定性差，对强酸碱敏感，只 能使用一次，分离纯化困难等，解决的方法之一是固定化。 固定化技术的发展经历如下历程： ①1916年，Nelson和Griffin发现蔗糖酶吸附到骨炭上仍具催化活性； ②1969年，日本千佃一郎首次在工业规模上用固定化氨基酰化酶从DL-氨基酸生产L－氨基酸； ③1971年，第一届国际酶工程会议在美国召开，会议的主题是固定化酶。 4. 酶的催化特点 酶催化作用特性有： ①极高的催化效率：在37℃或更低的温度下，酶的催化速度是没有催化剂的化学反应速率 的1012-1020倍；