第三章 酶

生物化学第3章酶生物化学第3章酶第3章酶自学建议1.掌握酶及所有相关的概念、酶的结构与功能的关系、酶的工作原理、酶促反应动力学特点、意义及应用。

2.熟识酶的分子共同组成与酶的调节。

3.了解酶的分类与命名及酶与医学的关系。

基本知识点酶是对其特异底物起高效催化作用的蛋白质。

单纯酶是仅由氨基酸残基组成的蛋白质，融合酶除所含蛋白质部分外，还所含非蛋白质辅助因子。

辅助因子就是金属离子或小分子有机化合物，后者称作辅酶，其中与酶蛋白共价紧密结合的辅酶又称辅基。

酶分子中一些在一级结构上可能相距很远的必需基团，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，这一区域称为酶的活性中心。

同工酶就是指催化剂相同化学反应，酶蛋白的分子结构、化学性质乃至免疫学性质相同的一组酶，就是由相同基因编码的多肽链，或同一基因mRNA分解成的相同mrna所译者的相同多肽链共同组成的蛋白质。

酶促反应具有高效率、高度特异性和可调节性。

酶与底物诱导契合形成酶-底物复合物，通过邻近效应、定向排列、表面效应使底物容易转变成过渡态。

酶通过多元催化发挥高效催化作用。

酶促反应动力学研究影响酶促反应速率及其影响因素，后者包括底物浓度、酶浓度、温度、ph、抑制剂和激活剂等。

底物浓度对反应速率的影响可用米氏方程表示。

v?vmax[s]km?[s]其中，km为米氏常数，其值等同于反应速率为最小反应速率一半时的底物浓度，具备关键意义。

vmax和km需用米氏方程的双倒数作图去求得。

酶在拉沙泰格赖厄县ph和拉沙泰格赖厄县温度时催化活性最低，但拉沙泰格赖厄县ph和拉沙泰格赖厄县温度不是酶的特征性常数，受到许多因素的影响。

酶的抑制作用包含不可逆遏制与对称遏制两种。

对称遏制中，竞争抑制作用的表观km值减小，vmax维持不变；非竞争抑制作用的km值维持不变，vmax增大，反竞争抑制作用的km值与vmax均增大。

在机体内酶活性与含量的调节是代谢调节的重要途径。

第三章酶本章要点生物催化剂——酶：由活细胞产生的、对其底物具有高度特异性和高度催化效能的蛋白质。

一、酶的分子结构与功能1.单体酶：由单一亚基构成的酶。

（如溶菌酶）2.寡聚酶：由多个相同或不同的亚基以非共价键连接组成的酶。

（如磷酸果糖激酶-1）3.多酶复合物（多酶体系）：几种具有不同催化功能的酶可彼此聚合。

（如丙酮酸脱氢酶复合物）4.多功能酶（串联酶）：一些酶在一条肽链上同时具有多种不同的催化功能。

（如氨基甲酰磷酸合成酶Ⅱ）（一）、酶的分子组成中常含有辅助因子1.酶蛋白主要决定酶促反应的特异性及其催化机制；辅助因子主要决定酶促反应的性质和类型。

2.酶蛋白和辅助因子单独存在时均无催化活性，只有全酶才具有催化作用。

3.辅酶与酶蛋白的结合疏松，可以用透析和超滤的方法除去。

在酶促反应中，辅酶作为底物接受质子或基团后离开酶蛋白，参加另一酶促反应并将所携带的质子或基团转移出去，或者相反。

4.辅基则与酶蛋白结合紧密，不能通过透析或超滤将其除去。

在酶促反应中，辅基不能离开酶蛋白。

5.作为辅助因子的有机化合物多为B族维生素的衍生物或卟啉化合物，它们在酶促反应中主要参与传递电子、质子（或基团）或起运载体作用。

金属离子时最常见的辅助因子，约2/3的酶含有金属离子。

6.金属离子作为酶的辅助因子的主要作用①作为酶活性中心的组成部分参加催化反应，使底物与酶活性中心的必需基团形成正确的空间排列，有利于酶促反应的发生；②作为连接酶与底物的桥梁，形成三元复合物；③金属离子还可以中和电荷，减小静电斥力，有利于底物与酶的结合；④金属离子与酶的结合还可以稳定酶的空间构象。

7.金属酶：有的金属离子与酶结合紧密，提取过程中不易丢失。

8.金属激活酶：有的金属离子虽为酶的活性所必需，但与酶的结合是可逆结合。

（二）、酶的活性中心是酶分子执行其催化功能的部位1.酶的活性中心（活性部位）：酶分子中能与底物特异地结合并催化底物转变为产物的具有特定三维结构的区域。

第三章酶生物体内不断进行着各种化学变化。

绿色植物和某些细菌能以十分简单的物质(如水、CO2和无机盐)为原料合成各种复杂物质，并把太阳能转化为化学能贮存于有机物质中；而其他生物又能分解这些复杂物质，从中获取能量。

例如，动物以植物体中的淀粉等复杂物质为食物，•将淀粉降解成单糖，并在细胞内进一步分解为CO2和水，同时释放能量供动物生长、发育、运动等各种生命活动需要。

在实验室中，复杂有机物的合成与分解必需在高温、高压、强酸或强碱等剧烈条件下进行，而在生物体内虽然条件十分温和，许多复杂的化学变化却进行得极顺利和迅速，这种使化学反应变得容易和迅速的根本原因就是生物体内普遍存在着生物催化剂——酶。

酶与其他催化剂不同，它具有很大的专一性和极高的催化效率，能在机体中十分温和的条件下起高效率的催化作用，这不是无机催化剂所能比拟的。

人们对酶的认识起源于生产实践。

我国几千年前就开始制作发酵饮料及食品。

夏禹时代，酿酒已经出现，周代已能制作饴糖和酱。

春秋战国时期已能用曲治疗消化不良。

1833年Payon和Persoz从麦芽提取液中分离得到一种能水解淀粉的物质，称之为淀粉酶。

1857 年微生物学家Pasteur等人提出酒精发酵是酵母细胞活动的结果，1878年提出了“酶”•这个概，Liebig等人提出发酵现象是由溶解于细胞液中的酶引起的。

1913年Michaelis和Menten提出了酶动力学原理——米氏学说，•这对酶学反应机理的研究是一个突破。

1926年Sumner第一次从刀豆中提取出了脲酶结晶，并第一次证明酶有蛋白质性质。

20世纪30年代Northrop又分离出了结晶的胃蛋白酶、胰蛋白酶及胰凝乳蛋白酶，并进行了动力学探讨，确立了酶的蛋白质本质。

现已鉴定出4 000多种酶，其中不少得到结晶，很多种的一级结构或三级结构也已经阐明。

随着酶学理论研究的不断深入必将对生命本质的探索作出更大的贡献。

第一节酶的命名与分类一、习惯命名法1961年以前使用的酶的名称都是习惯沿用的，称为习惯名。

第三章酶化学（一）名词解释1.米氏常数；2.寡聚酶；3.比活力(specific activity)4.变构酶；5.同工酶；6.活性中心；7. 竞争性抑制作用；8. 非竞争抑制作用；9. 反竞争性抑制作用10.酶的专一性；11. 酶原的激活；12. 别构效应；13. 正协同效应；14. 共价修饰调节；15. 酶活力；16. 不可逆抑制作用；17. 可逆抑制作用。

1.变构酶活性中心外还有___________，当以v对[S]作图时，它表现出______型曲线，而不是典型的米氏酶所具有的_______曲线。

2.酶活性的国际单位（I.U.）定义为在最适条件下，将底物转化为产物的速度为_______的酶量。

3.对于符合米氏方程的酶，v-[S]曲线的双倒数作图（Lineweaver-Burk作图法）得到的直线，在横轴的截距为___________，纵轴上的截距为____________。

4.若同一种酶有n个底物就有________个K m值，其中K m值最________的底物，一般为该酶的最适底物。

5.蛋白质磷酸化时，需要__________酶，而蛋白质去磷酸化需要_______酶。

6.当底物浓度等于0.25K m时，反应初速度与最大反应速度的比值是______。

7.酶催化反应的实质在于降低反应的______，使底物分子在较低的能量状态下达到______态，从而使反应速度______。

8.___ ____抑制剂不改变酶促反应V max，______抑制剂不改变酶促反应K m。

9.谷丙转氨酶属于___________酶类；它的系统名称是___________。

10.复合酶类有___________和___________两部分组成。

11.合成酶类催化由_______合成一种物质的反应,且必须有_______参加.12.酶活性中心有两个功能部位,一是___________,一是___________.13.天冬氨酸转氨甲酰酶的别构激抑活剂为________,别构抑剂_________.14.对同一种酶来说,酶的比活力越___________,___________越高.15.解释别构酶作用机理的两个重要模型是___________和___________.16.磺胺类药物是___________,可干扰___________合成.17.酶是生物催化剂,其化学本质属于___________或___________（三）选择题1.下面关于米氏常数K m的论述哪一个是正确的?1)与ES复合物形成及分解的速度常数都有关系2)在不同类型的抑制作用中，K m都改变3)用双倒数作图法不能得到K m值4)在酶促反应的初速度阶段不能得到k m2.测定酶促反应的初速度是为了：1)使实验尽快完成以避免酶蛋白的变性3)避免酶被底物饱和2)防止逆反应对结果分析所造成的影响4)增加酶催化反应的效率3.下面关于酶的抑制作用的论述哪一个是正确的?1)都为可逆的抑制作用2)增加底物的浓度可消除抑制剂对酶的影响3)根据抑制剂与酶结合的情况可区分不同类型的抑制作用4)抑制作用与抑制剂浓度无关4.下面关于Michealis-Menten方程作图的论述哪一个是正确的?1)反映了最大反应速度与底物浓度的关系2)反映出酶促反应的初速度与底物浓度的关系3)对所有的酶都适合4)是一个S型的曲线5.下面关于反竞争性抑制剂的论述哪一个是正确的?1)通过一个或多个共价键与酶结合2)当它存在时不改变Km3)当它存在时不改变最大反应速度4)只与ES复合物结合，干扰其分解为产物6.下面关于竞争性抑制剂的论述哪一个是正确的?1)无论其存在与否，双倒数作图在纵坐标上的截距都是1/V max2)在它存在时不改变Km3)在它存在时不影响底物与酶的活性部位的结合4)如果抑制作用发生，需它与底物反应以消除它对酶促反应的影响7.下列关于底物浓度对反应速度影响作图的表述哪一个是正确的?1)是一条直线2)当底物浓度高时，酶被底物饱和3)说明ES复合物形成的速度比分解的速度小4)是1/V对1/[S]作图8.下面关于用双倒数作图法求Km的表述哪一个是不正确的?1)是一条直线2)不能测定最大反应速度3)是1/V对1/S作图4)双倒数方程由米氏方程转化而来9.下列关于别构酶特性的叙述哪一个是正确的?1)不受抑制剂的影响2)不具协同性3)当配基与活性部位以外的部位结合时，引起酶构象的变化4)只有一个亚基组成10. 如何区分别构蛋白是否具有协同性?1)配基结合的齐变模型和序变模型2)氧合的和脱氧的血红蛋白3)胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶4)酶促反应的速度对底物浓度作图所获得的曲线一般是S型11.当有别构抑制剂存在时，别构酶：1)不再遭受构象的变化2)由于构象改变，催化反应的速度降低3)由于底物和抑制剂之间竞争酶的活性部位，使催化反应的速度降低4)由于变构抑制剂与酶的活性部位结合，使反应速度降低12.“齐变模型”和“序变模型”之间最主要的不同点是：1)都是对具有不同亚基的蛋白质来讲的2)齐变模型描述相对分子质量较小的蛋白质的性质，序变模型描述相对分子质量较大的蛋白质的性质3)齐变模型预测抑制剂与酶的紧密结合4)序变模型认为变构酶的亚基可以两种以上的状态存在，齐变模型认为酶的所有亚基只能有两种状态存在13.下列关于酶的国际单位与“催量”(kat单位)之间关系的叙述哪一个是正确的?1)lkat＝6×108I.U. 3)1 I.U.＝6×108kat2)1 I.U.＝6×107kat 4) l kat＝6×107 I.U.14.一种酶的纯竞争性抑制作用有下面的哪一种动力学性质?1) K m增加而V max不变3)K m和V max均降低2)K m降低而V max不变4)K m和V max均增加15.当酶促反应达到恒态时，[ES]复合物的浓度如何?1)浓度为零2)浓度增加3)浓度减少4)浓度不变16.在酶的反竞争性抑制作用中，抑制剂影响下列中的哪一个?1)最大反应速度3)Vmax和Km都受到影响2)米氏常数Km 4)Vmax和Km都不会受到影响17.当底物浓度恰好等于Km时，反应速度与最大反应速度的关系是：1)相同2)不同3) v＝1/2Vmax 4) v＝1/3Vmax18.当一酶促反应的速度达到最大速度的75％时，K m与[S]的关系是：1)[S]＝K m2) [S]＝2 K m3)[S]＝3 Km 4)[S]＝4 K m19.酶的高效催化作用是因为酶能：1)改变化学反应的平衡点3)降低反应的活化能2)减少活化分子的数量4)催化热力学上不能进行的反应20.当某酶的底物浓度[S]＝4Km时，反应速度v等于：1) Vmax 2) 0.8Vmax 3) 3/4Vmax 4) 0.5Vmax21.某酶对其四个底物的Km值如下所示，问该酶的最适底物是哪一个?1) Km＝4.3×10—33) Km＝2.3×10—32) Km＝3.5×10—34) Km＝4.1×10—322.不可逆的抑制作用和可逆的抑制作用的主要区别是下述中的哪一个?1)抑制剂与酶分子上的某些基团以共价键结合2)抑制剂与酶分子上的某些基团以非共价键结合3)抑制剂与酶分子上的某些基团是以非共价键还是共价键结合的4)以上都是23.辅酶和辅基的主要区别是下列中的哪一个?1)与酶蛋白以非共价键结合3)与酶蛋白结合的紧密程度不同2)二者的分子大小不同4)与酶蛋白以共价键结合24.在下列哪一条件下，酶反应速度与酶浓度成正比?1)当酶浓度足够大时3)当底物浓度足够大时2)在最适温度和最适pH条件下4)以上都是25.竞争性抑制剂通过下列何种方式抑制酶的活性?1)与酶的必须基团结合3)与酶的活性中心结合2)与酶的辅基成分结合4)与酶的辅助因子结合26.增加底物浓度可解除下列哪种抑制剂或抑制作用对酶活性的影响?1)非竞争性抑制剂3)可逆的抑制作用2)竞争性抑制剂4)反竞争性抑制剂27.下列关于酶活性中心的叙述哪一个是不正确的?1)是酶分子中直接与酶的催化作用有关的部位2)对简单酶类来说，活性中心一般有少数几个氨基酸组成3)必需基团一定在活性中心内4)活性中心一般只占酶分子的很小一部分结构28.琥珀酸脱氢酶的竞争性抑制剂是下列中的哪一个?1)草酰乙酸2)丙酮酸3)丙二酸4)琥珀酰CoA29.下列关于磺胺类药物杀菌机理的叙述哪一项是正确的?1)是叶酸合成酶的反竞争性抑制剂3)是叶酸合成酶的竞争性抑制剂2)是B12合成酶的竞争性抑制剂4)使B12合成酶的反竞争性抑制剂30.下列有关温度对酶反应速度影响的叙述哪一项是正确的?1)酶反应速度随着温度的升高而加快2)酶反应速度随着温度的升高而减慢，因酶变性失活3)每种酶都有其最适温度4)最适温度是酶的特征常数31.下列有关pH对酶反应速度影响的叙述哪一项是不正确的?1)pH不是酶的特征常数2)在最适pH条件下酶表现出最大活性3)在极端pH条件下酶易变性失活4)酶反应速度对pH变化的曲线都是钟罩型的32.下列关于酶的激活剂的叙述哪一个是正确的?1)激活剂对酶的作用无选择性3)激活剂一般都是小分子的有机化合物2)激活剂一般都是无机离子4)激活剂是能提高酶活性的物质33.下列哪个是Km的单位?1)单位/m1 2)nmol/s 3)mmol/min 4)mol/L34.下列关于同功酶的叙述哪一项是错误的?1)同功酶具有不同的理化性质2)同功酶一般为寡聚酶，都具有特定的四级结构3)同功酶能催化相同的化学反应，因此具有相同的分子结构4)同功酶能催化相同的化学反应，但它们的分子结构、理化性质均不相同35；下列关于酶的国际单位的论述哪一个是正确的?1)1 I.U.指在最适条件下，每分钟催化lmol底物转化所需的酶量2)1 I.U.指在最适条件下，每分钟催化lmol产物生成所需的酶量3) 1I.U.指在最适条件下，每分钟催化lμmol底物转化所需的酶量4) 1I.U.指在最适条件下，每秒钟催化1μmol底物转化所需的酶量（四）判断题1.测定酶活力时，底物浓度不必大于酶浓度。