第三章 酶化学
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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。
第三章酶的化学修饰第一节酶的分子修饰一、酶的化学修饰原因1、稳定性2、酶反应的最适条件3、酶的专一性4、米式常数过大5、临床应用的特殊要求6、酶种类的限制改变酶特性有两种主要的方法:1)通过分子修饰的方法来改变已分离出来的天然酶的活性。
2)通过基因工程方法改变编码酶分子的基因而达到改造酶的目的。
二、酶分子修饰通过各种方法使酶分子的结构发生某些改变,从而改变酶的某些特性和功能的技术过程称为酶分子修饰。
即在体外将酶分子通过人工的方法与一些化学基团(物质),特别是具有生物相容性的物质,进行共价连接,从而改变酶的结构和性质。
三、酶分子修饰的意义⏹提高酶的活力⏹增强酶的稳定性⏹降低或消除酶的抗原性⏹研究和了解酶分子中主链、侧链、组成单位、金属离子和各种物理因素对酶分子空间构象的影响化学修饰效果举例用纤维蛋白的专一性单克隆抗体修饰尿激酶,使其溶血栓性提高了100倍。
用乙醛酸修饰胰凝乳蛋白酶的表面氨基,形成亲水性的α-NHCH2COOH后,该酶对60℃热处理的稳定性增高了1000倍。
超氧化物歧化酶(SOD)、L-谷氨酰胺酶、L-天门冬酰胺酶、尿酸酶等用PEG(聚乙二醇)修饰后,完全消除了酶的抗原性和免疫原性,减慢了它们在动物血液循环中被清除的速度,酶的活力可以保存15%-45%。
四、酶化学修饰的基本原理1、如何增强酶天然构象的稳定性与耐热性修饰剂分子存在多个反应基团,可与酶形成多点交联。
使酶的天然构象产生“刚性”结构。
2、如何保护酶活性部位与抗抑制剂大分子修饰剂与酶结合后,产生的空间障碍或静电斥力阻挡抑制剂,“遮盖”了酶的活性部位。
3、如何维持酶功能结构的完整性与抗蛋白水解酶酶化学修饰后通过两种途径抗蛋白水解酶:A 大分子修饰剂产生空间障碍阻挡蛋白水解酶接近酶分子。
“遮盖”酶分子上敏感键免遭破坏。
B 酶分子上许多敏感基团交联上修饰剂后,减少了受蛋白水解酶破坏的可能性。
4、如何消除酶的抗原性酶蛋白氨基酸组成的抗原决定簇,与修饰剂形成了共价键。
第三章酶化学1.试比较酶与非酶催化剂的异同点。
2.解释酶作用专一性的假说有哪些?各自的要点是什么?3.酶的习惯命名法的命名原则是什么?5.已知丙氨酸是某酶的底物结合部位上的一个氨基酸;一次突变丙氨酸转变为甘氨酸,但酶活性没有受到影响。
在另一次突变时,丙氨酸变成了谷氨酸,使该酶的活性明显丧失,请分析原因。
6.在一酶促反应中,若底物浓度为饱和,并有一种抑制剂存在,问:1)继续增加底物浓度,2)增加抑制剂浓度,反应速度将如何变化?为什么?8.何谓共价调节酶?举例说明其如何通过自身活性的变化实现对代谢的调节。
10.举例说明酶的专一性及其研究意义是什么?12.下表数据是在没有抑制剂存在或有不同浓度的抑制剂存在时测得的反应速度随底物浓度变化的情况:1)无抑制剂存在时,反应的最大速度和Km是多少?2)若有2mmol的抑制剂存在,反应的最大速度和Km又是多少?该抑制剂属于何种类型的抑制作用?EI复合物的解离常数是多少?3)若有100mmol的抑制剂存在,最大反应速度和Km又是多少?该种抑制剂属于何种类型的抑制作用?EI复合物的解离常数是多少?13.举例说明酶的竞争性抑制作用及其研究意义。
16.酶原及酶原激活的生物学意义是什么?17.为什么吸烟者患肺气肿的可能性较大?18.从一级结构看,胰蛋白酶含有13个赖氨酸和2个精氨酸,为什么胰蛋白酶不能水解自身?20.以E.coli天冬氨酸转氨甲酰酶(ATCase)为例说明变构酶的结构特征及其在代谢调节中的作用?21.虽然凝血酶和胰蛋白酶的性质有许多相似之处,但胰蛋白酶原经自身催化可转变为胰蛋白酶,而凝血酶原不能,为什么?22.何谓同工酶?举例说明其分子结构的特征及研究意义?23.胰蛋白酶原的第2,3,4,5位氨基酸都是天门冬氨酸,这一结构特征的意义是什么?24.为什么胰脏酶原激活过程中产生的肽链的C一末端氨基酸一般是精或赖氨酸?27.为什么说N一磷乙酰基L一天门冬氨酸(PALA)是研究天门冬氨酸转氨甲酸酶(AT -Case)性质的特异性试剂?28.碱性磷酸酶水解1一磷酸葡萄糖产生葡萄糖和磷酸。