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酶化学的概念酶化学是指研究酶的物理性质、结构、功能和催化机理等方面的科学领域。
酶是生物体内的一类特殊蛋白质分子，具有高度的专一性和高效的催化活性。
它在生物体内扮演着极为重要的角色，参与几乎所有生物体内的代谢过程。
酶的研究涉及到许多学科，如生物化学、生物物理学、分子生物学、结构生物学等。
酶的分类：酶可以按照催化反应的类别进行分类，包括氧化还原酶、转移酶、水解酶、合成酶等等。
酶还可按照酶本身的性质进行分类，如氧化酶、脱羧酶、脱氢酶、酯酶、蛋白水解酶等。
每一类酶都有独特的催化机理和底物特异性。
酶的物理性质：酶是大分子量的蛋白质，通常由数百个氨基酸残基组成。
酶的大部分结构是由α-螺旋和β-折叠片段构成的。
酶的结构对其催化活性和底物特异性起着至关重要的作用。
酶还具有空间构象的变化能力，可以通过构象变化来调控其活性。
此外，酶还可以与底物和辅助物质结合形成酶底物和酶产物复合物，在催化过程中发挥重要作用。
酶的功能：酶主要通过催化底物的化学变化来实现其功能。
酶催化反应可以加速底物的反应速率，使反应在生物体内以可控的速率进行。
此外，酶还展示出高度的底物特异性，即只催化特定的底物分子。
酶的底物特异性由其活性中心和底物分子的互作以及结构适配性决定。
酶的催化机理：酶催化反应的机理通常可以分为两种主要类型，即酶促反应中的酸碱催化和酶促反应中的亲核催化。
酶促反应中的酸碱催化是指酶中的酸碱基团参与了底物的质子交换过程，从而改变了底物的活性。
酶促反应中的亲核催化是指酶通过提供亲核基团来引发底物分子的亲核进攻，从而促进了底物分子的化学反应。
酶的调控：酶活性的调控对于维持生物体内代谢的平衡和适应环境变化起着重要作用。
酶活性可以通过多种方式进行调控，包括底物浓度、辅助物质和蛋白质结构等方面的调控。
酶的活性还可以通过其他分子的结合或去结合来调节。
酶的调控通常会发生在多个层面，从基因转录、转录后修饰到蛋白质的空间结构调整等。
酶的应用：酶在许多领域都有广泛的应用。
酶的化学组成酶是生物体内一类特殊的蛋白质分子，具有催化生物化学反应的能力。
酶的化学组成包括氨基酸残基、辅因子和其他辅助结构。
酶的氨基酸残基是构成酶分子的主要组成部分，其种类和序列决定了酶的功能和特性。
常见的氨基酸残基包括丝氨酸、组氨酸、赖氨酸等。
这些氨基酸残基通过共价键和非共价键相互作用，形成酶的三维结构。
酶的活性位点通常由氨基酸残基的特定序列和空间结构决定，该活性位点能够与底物结合并催化化学反应的进行。
辅因子是酶活性所必需的非蛋白质结构。
辅因子可以是无机离子，如铁离子、镁离子等，也可以是有机分子，如辅酶、辅基等。
辅因子可以参与底物与酶的结合，改变酶的构象或提供催化反应所需的功能基团。
例如，某些酶的活性需要辅酶B12的参与，辅酶B12能够提供甲基基团或乙基基团，参与底物的转移反应。
除了氨基酸残基和辅因子外，酶还包括其他辅助结构，如配体结合位点和调控区域等。
配体结合位点是酶分子上的特定区域，能够与配体分子结合，改变酶的活性或稳定性。
调控区域是酶分子上的特定区域，能够与其他分子相互作用，调控酶的活性或表达水平。
这些辅助结构的存在使得酶能够对外界环境变化做出响应，并调节酶的活性以适应生物体的需要。
酶的化学组成对其功能和特性具有重要影响。
不同的氨基酸序列和结构可以使酶具有不同的底物特异性和催化效率。
辅因子的存在可以提供额外的催化功能或调节酶的活性。
其他辅助结构则能够使酶对环境变化做出响应，实现对底物的高效催化或适应不同生物体的需求。
酶的化学组成包括氨基酸残基、辅因子和其他辅助结构。
这些组成部分相互作用，形成酶的三维结构和活性位点，决定了酶的功能和特性。
了解酶的化学组成有助于我们理解酶的催化机制和在生物体内的重要作用。
酶化学反应
酶化学反应包括酶催化反应和非酶催化反应两种类型，它们分别是有机酶和无机酶的催化反应。
酶是一种由蛋白质和无机分子等组成的复杂生物大分子，其主要功能是催化各种生物化学反应，从而使生物体得以维持生命。
酶催化反应
酶催化反应具有高效、高选择性、高专一性和高稳定性等特点，其原理在于使化学反应过程受到生物作用力的调控，从而达到在生物条件下进行化学反应的效果。
例如，酶能够促进含氮化合物的氢化反应，促进氧化还原反应，催化羧酸的裂解等等。
由于酶具有所谓“锁定和钥匙”的分子识别机制，因此其具有高度的选择性和专一性。
而且，由于酶生物大分子结构复杂且稳定，不受小分子化合物的干扰或影响，故其在生物大分子合成、代谢和降解过程等方面有着重要应用。
酶催化反应受多个因素影响，如温度、pH等，这些因素能够影响酶的构象和活性，从而影响酶催化反应速率。
一般而言，较低的温度和较低的pH都会减缓酶反应速率，而较高的温度和pH会促进酶反应速率，但是过高的温度和pH则会破坏酶的大分子结构，从而使酶失去催化活性。
非酶催化反应
非酶催化反应则没有酶那样的“锁定和钥匙”机制，其催化反应
的原理则是来自于一些无机物、金属离子和小分子有机化合物，它们
因为可供氧化还原反应或配位效应而被认为是催化反应的非酶催化剂。
例如，硫酸或铬酸钾都是强氧化剂，可用于氧化某些有机物质，
从而实现反应催化。
而铜离子可以通过配位效应来加速某些化学反应
等等。
这些都是非酶催化反应的例子。
总的来说，酶化学反应对于维持生命活动和生物体健康都具有至
关重要的作用。
在人类医学、工业和生物技术等领域都有着广泛的应用。
本章介绍了酶的特点、酶催化反应的类型，阐明了影响酶活性与催化高效性的主要因素及机理，并简单讨论了酶的应用。
酶是生物催化剂，具有专一性和高效性等特点。
绝大多数酶的化学本质是蛋白质，但也有以RNA为主要成分的核酶和具有催化活性的抗体酶。
酶蛋白与辅因子结合形成全酶，酶反应的专一性和高效性取决于脱辅基酶蛋白，而辅因子决定着酶催化反应的类型和性质。
酶可以用习惯命名法和国际系统命名法来命名，根据酶促反应性质不同，酶被分为六大类。
酶的活性部位由结合部位和催化部位组成，结合部位决定酶的专一性，催化部位决定酶的催化活性和效率，因而酶的活性部位是酶行使催化功能的结构基础。
酶的激活可以通过打断一个或几个特殊的肽键，使酶形成具有催化活性的三维结构，例如酶原的激活；也可采用别构剂的作用改变酶的构象，进而调节酶的活性，称为别构效应；有些酶可在其他酶的作用下，将酶结构进行共价修饰，使酶活性发生改变；在不同组织或器官中，可以通过同工酶催化相同的化学反应。
酶分子可以利用化学或分子生物学方法进行修饰。
酶分子的化学修饰包括酶蛋白侧链的修饰、酶的亲和修饰和酶的化学交联；酶分子的遗传改造分为酶分子的非理性设计和理性设计两种。
酶催化作用高效性的本质是降低了反应的活化能，其催化机理有酸碱催化、共价催化、邻近效应和定向效应、金属离子催化、静电催化及底物的形变和诱导契合。
解释酶专一性的学说有三种，其中“诱导契合”学说认为酶分子具有一定的柔软性，较好地解释了酶作用专一性的特点。
酶促反应受酶浓度、底物浓度、温度、pH值、激活剂和抑制剂的影响。
其中米氏方程是反映底物浓度与酶反应速率之间关系的动力学方程，Km是酶的特征性物理常数。
酶会发生可逆或不可逆抑制，其中竞争性抑制作用、非竞争性抑制作用和反竞争性抑制作用是常见的可逆抑制作用。
酶活力是指酶催化一定反应的能力，其单位为“IU”或“U”，可通过分光光度法、荧光法、同位素测定法等方法测定。
酶的一般分离纯化过程为：细胞破碎、酶的抽提、浓缩和纯化。
第二章酶化学一、填空题1.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。
2.酶是由________________产生的，具有催化能力的________________。
3.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。
4.常用的化学修饰剂DFP可以修饰________________残基，TPCK常用于修饰________________残基。
5.酶促动力学的双倒数作图(Lineweaver-Burk作图法)，得到的直线在横轴上的截距为________________，纵轴上的截距为________________。
6.磺胺类药物可以抑制________________酶，从而抑制细菌生长繁殖。
7.谷氨酰胺合成酶的活性可以被________________共价修饰调节；糖原合成酶、糖原磷酸化酶等则可以被________________共价修饰调节。
二、是非题1.[ ]对于可逆反应而言，酶既可以改变正反应速度，也可以改变逆反应速度。
2.[ ]酶活性中心一般由在一级结构中相邻的若干氨基酸残基组成。
3.[ ]酶活力的测定实际上就是酶的定量测定。
4.[ ]Km是酶的特征常数，只与酶的性质有关，与酶浓度无关。
5.[ ]当[S]>> Km时，v 趋向于Vmax，此时只有通过增加[E]来增加v。
6.[ ]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。
7.[ ]增加不可逆抑制剂的浓度，可以实现酶活性的完全抑制。
8.[ ]正协同效应使酶促反应速度增加。
9.[ ]竞争性可逆抑制剂一定与酶的底物结合在酶的同一部位。
10.[ ]酶反应的最适pH只取决于酶蛋白本身的结构。
三、选择题1.[ ]利用恒态法推导米氏方程时，引入了除哪个外的三个假设？A.在反应的初速度阶段，E+P→ES可以忽略B.假设［S］>>［E］，则［S］-［ES］≈［S］C.假设E+S→ES反应处于平衡状态D.反应处于动态平衡时，即ES的生成速度与分解速度相等2.[ ]用动力学的方法可以区分可逆、不可逆抑制作用，在一反应系统中，加入过量S和一定量的I，然后改变［E］，测v，得v～［E］曲线，则哪一条曲线代表加入了一定量的可逆抑制剂？A.1B.2C.3D.不可确定3.[ ]在一反应体系中，［S］过量，加入一定量的I，测v～［E］曲线，改变［I］，得一系列平行曲线，则加入的I是：A.竞争性可逆抑制剂B.非竞争性可逆抑制剂C.反竞争性可逆抑制剂D.不可逆抑制剂4.[ ]竞争性可逆抑制剂抑制程度与下列哪种因素无关？A.作用时间B.抑制剂浓度C.底物浓度D.酶与抑制剂的亲和力的大小E.酶与底物的亲和力的大小5.[ ]酶的竞争性可逆抑制剂可以使：A.Vmax减小，Km减小B.Vmax增加，Km增加C.Vmax不变，Km增加D.Vmax不变，Km减小E.Vmax减小，Km增加6.[ ]溶菌酶在催化反应时，下列因素中除哪个外，均与酶的高效率有关？A.底物形变B.广义酸碱共同催化C.邻近效应与轨道定向D.共价催化7.[ ]丙二酸对琥珀酸脱氢酶的影响属于：A.反馈抑制B.底物抑制C.竞争性可逆抑制D.非竞争性可逆抑制E.反竞争性可逆抑制8.[ ]酶的活化和去活化循环中，酶的磷酸化和去磷酸化位点通常在酶的哪一种氨基酸残基上？A.天冬氨酸B.脯氨酸C.赖氨酸D.丝氨酸E.甘氨酸9.[ ]测定酶活性时，通常以底物浓度变化小于多少时测得的速度为反应的初速度？A.0.1%B.0.5%C.1%D.2%E.5%10.[ ]在生理条件下，下列哪种基团既可以作为H+的受体，也可以作为H+的供体？A.His的咪唑基B.Lys的ε氨基C.Arg的胍基D.Cys的巯基E.Trp的吲哚基四、问答与计算1.试指出下列每种酶具有哪种类型的专一性。
(1)脲酶(只催化尿素NH2CONH2的水解，但不能作用于NH2CONHCH3)(2)β-D-葡萄糖苷酶(只作用β-D-葡萄糖形成的各种糖苷，但不能作用于其他的糖苷，例如果糖苷)(3)酯酶(作用于R1COOR2的水解反应)(4)L-AA氧化酶(只作用于L-AA，而不能作用于D-AA)(5)反丁烯二酸水合酶[只作用于反丁烯二酸(延胡索酸)，而不能作用于顺丁烯二酸(马来酸)](6)甘油激酶(催化甘油磷酸化，生成甘油-1-磷酸)2.称取25mg蛋白酶配成25ml溶液，取2ml溶液测得含蛋白氮0.2mg，另取0.1ml溶液测酶活力，结果每小时可以水解酪蛋白产生1500ug酪氨酸，假定1个酶活力单位定义为每分钟产生1ug酪氨酸的酶量，请计算：(1)酶溶液的蛋白浓度及比活(2)每克酶制剂的总蛋白含量及总活力。
3.Vmax和米氏常数可以通过作图法求得，试比较v～［S］图，双倒数图，v～v/［S］作图，［S］/v～［S］作图及直接线性作图法求Vmax和Km的优缺点。
4.有时别构酶的活性可以被低浓度的竞争性抑制剂激活，请解释。
5.在很多酶的活性中心均有His残基参与，请解释。
第三章维生素一、填空题1.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。
2.根据维生素的________________性质，可将维生素分为两类，即________________和________________。
3.维生素A的活性形式是________________，可与视蛋白组成________________，后者是维持________________视觉所必需的。
4.维生素D在体内的主要作用是调节________________代谢，与________________生长有关。
5.维生素K的主要作用是作为________________的辅酶，促进肝脏凝血酶原中Glu残基的________________，生成________________，修饰后的凝血酶原与________________结合，才能被激活转化为凝血酶。
6.维生素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。
7.维生素C是________________酶的辅酶，另外还具有________________作用等。
二、是非题1.[ ]四种脂溶性维生素都是异戊二烯衍生物，属于类脂。
2.[ ]所有B族维生素都是杂环化合物。
3.[ ]B族维生素都可以作为辅酶的组分参与代谢。
4.[ ]脂溶性维生素都不能作为辅酶参与代谢。
5.[ ]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。
6.[ ]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。
7.[ ]维生素E不容易被氧化，因此可做抗氧化剂。
8.[ ]经常做日光浴有助于预防佝偻病和骨软化症的出现。
9.[ ]L-抗坏血酸有活性，D-抗坏血酸没有活性。
三、单选题1.[ ]下列辅酶中的哪个不是来自于维生素？A.CoAB.CoQC.PLPD.E.FMN2.[ ]肠道细菌可以合成下列哪种维生素？A.维生素AB.维生素CC.维生素DD.维生素EE.维生素K3.[ ]下列叙述哪一种是正确的？A.所有的辅酶都包含维生素组分B.所有的维生素都可以作为辅酶或辅酶的组分C.所有的B族维生素都可以作为辅酶或辅酶的组分D.只有B族维生素可以作为辅酶或辅酶的组分E.只有一部分B族维生素可以作为辅酶或辅酶的组分4.[ ]下列化合物中除哪个外都是环戊烷多氢菲的衍生物。
A.维生素DB.胆汁酸C.促肾上腺皮质激素D.肾上腺皮质激素E.强心苷5.[ ]下列化合物中，除哪个外都是异戊二烯的衍生物。
A.视黄醇B.生育酚C.鲨烯D.核黄醇E.叶绿醇6.[ ]下列化合物中除哪个外，常作为能量合剂使用。
A.CoAB.A TPC.胰岛素D.生物素7.[ ]下列化合物中哪个不含环状结构？A.叶酸B.泛酸C.烟酸D.生物素E.核黄素8.[ ]下列化合物中哪个不含腺苷酸组分？A.CoAB.FMNC.FADD.E.9.[ ]下列情况中，除哪个外均可造成维生素K的缺乏症。
A.新生儿B.长期口服抗生素C.饮食中完全缺少绿色蔬菜D.素食者四、问答题1.请指出与下列生理功能相对应的脂溶性维生素。
(1)调节钙磷代谢，维持正常血钙、血磷浓度。
(2)促进肝脏合成凝血酶原，促进凝血。
(3)维持上皮组织正常功能，与暗视觉有关。
(4)抗氧化剂，与动物体生殖功能有关。
2.指出下列症状分别是由于哪种(些)维生素缺乏引起的？(1)脚气病(2)坏血病(3)佝偻病(4)干眼病(5)蟾皮病(6)软骨病(7)新生儿出血(8)巨红细胞贫血3.指出下列物质分别是哪种维生素的前体？(1)β-胡萝卜素(2)麦角固醇(3)7-脱氢胆钙化醇(4)色氨酸4.指出下列各种情况下，应补充哪种(些)维生素。
(1)多食糖类化合物(2)多食肉类化合物(3)以玉米为主食(4)长期口服抗生素(5)长期服用雷米封的肺结核病人(6)嗜食生鸡蛋清的人。
