生物化学---酶类
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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。
酶(enzyme):生物催化剂,除少数RNA外几乎都是蛋白质。
酶不改变反应的平衡,只是通过降低活化能加快反应的速度。
脱脯基酶蛋白:酶中除去催化活性可能需要的有机或无机辅助因子或辅基后的蛋白质部分。
全酶:具有催化活性的酶,包括所有必需的亚基,辅基和其它辅助因子。
酶活力单位:酶活力单位的量度。
1961年国际酶学会议规定:1个酶活力单位是指在特定条件(25oC,其它为最适条件)下,在1min内能转化1μmol底物的酶量,或是转化底物中1μmol的有关基团的酶量。
比活(specific activity):每分钟每毫克酶蛋白在25oC下转化的底物的微摩尔数。
比活是酶纯度的测量。
活化能(activation energy):将1mol反应底物中所有分子由其态转化为过度态所需要的能量。
活性部位(active energy):酶中含有底物结合部位和参与催化底物转化为产物的氨基酸残基部分。
活性部位通常位于蛋白质的结构域或亚基之间的裂隙或是蛋白质表面的凹陷部位,通常都是由在三维空间上靠得很进的一些氨基酸残基组成。
酸-碱催化(acid-base catalysis):质子转移加速反应的催化作用。
共价催化(covalent catalysis):一个底物或底物的一部分与催化剂形成共价键,然后被转移给第二个底物。
许多酶催化的基团转移反应都是通过共价方式进行的。
靠近效应(proximity effect):非酶促催化反应或酶促反应速度的增加是由于底物靠近活性部位,使得活性部位处反应剂有效浓度增大的结果,这将导致更频繁地形成过度态。
初速度(initial velocity):酶促反应最初阶段底物转化为产物的速度,这一阶段产物的浓度非常低,其逆反应可以忽略不计。
米氏方程:表示一个酶促反应的起始速度(υ)与底物浓度([s])关系的速度方程:υ=υmax[s]/(Km+[s])米氏常数:对于一个给定的反应,异至酶促反应的起始速度(υ0)达到最大反应速度(υmax)一半时的底物浓度。
⽣物化学第四章酶第四章酶酶是⼀类具有⾼效率、⾼度专⼀性、活性可调节的⾼分⼦⽣物催化剂。
1957巴斯德提出酒精发酵是酵母细胞活动的结果。
1 分⼦Glc→2分⼦⼄醇+2分⼦CO2 从Glc开始,经过12种酶催化,12步反应,⽣成⼄醇。
1897 Buchner兄弟证明发酵与细胞的活动⽆关,不含细胞的酵母汁也能进⾏⼄醇发酵。
1913 Michaelis和Menten提出⽶⽒学说—酶促动⼒学原理。
1926 Sumner⾸次从⼑⾖中提出脲酶结晶,并证明具有蛋⽩质性质。
1969 化学合成核糖核酸酶。
1967-1970 从E.coli中发现第I、第II类限制性核酸内切酶。
1986 Cech发现四膜⾍细胞⼤核期间26S rRNA前体具有⾃我剪接功能。
ribozyme ,deoxyribozymeE.coRI5’——GAA TTC——3’3’——CTTAAG——5’限制作⽤修饰作⽤5’——GAATTC——3’5’——GAATTC——3’3’——CTTAAG——5’ 3’——CTTAAG——5’第⼀节酶学概论⼀、酶的⽣物学意义⼤肠杆菌⽣命周期20分钟,⽣物体内化学反应变得容易和迅速进⾏的根本原因是体内普通存在⽣物催化剂—酶。
没有酶,⽣长、发育、运动等等⽣命活动就⽆法继续。
限制性核酸内切酶(限制-修饰)⼆、酶的概念及其作⽤特点1、酶是⼀种⽣物催化剂酶是⼀类具有⾼效率、⾼度专⼀性、活性可调节的⾼分⼦⽣物催化剂。
⽣物催化剂:酶(enzyme),核(糖)酶(ribozyme),脱氧核(糖)酶(deoxyribozyme)2、酶催化反应的特点(1)、催化效率⾼酶催化反应速度是相应的⽆催化反应的108-1020倍,并且⾄少⾼出⾮酶催化反应速度⼏个数量级。
(2)、专⼀性⾼酶对反应的底物和产物都有极⾼的专⼀性,⼏乎没有副反应发⽣。
(3)、反应条件温和(4)、活性可调节根据据⽣物体的需要,许多酶的活性可受多种调节机制的灵活调节,包括:别构调节、酶的共价修饰、酶的合成、活化与降解等。
第五章酶第一节概述一、酶的概念酶是由活性细胞产生的、具有高效催化能力和催化专一性的蛋白质,又叫生物催化剂。
酶(enzyme) 是由生物细胞合成的,以蛋白质为主要成分的生物催化剂。
不同生物体所含的酶在种类和数量上各有不同,这种差异决定了生物的代谢类型。
二、酶催化作用的特点1、酶与非生物催化剂的共性:1) 用量少、催化效率高。
2) 都能降低反应的活化能。
3) 能加快反应的速度,但不改变反应的平衡点。
4) 反应前后不发生质与量的变化。
2、酶作为生物催化剂的特性1) 催化效率极高(immense catalytic power )可用分子比(molecular ratio)来表示,即每摩尔的酶催化底物的摩尔数。
酶反应的速度比无催化剂高108-1020倍,比其他催化剂高107-1013倍酶作为催化剂比一般催化剂更显著地降低活化能,催化效率更高。
通常用酶的转换数(turnover number,TN,或催化常数K cat)来表示酶的催化效率。
它们是指在一定条件下,每秒钟每个酶分子转换底物的分子数,或每秒钟每微摩尔酶分子转换底物的微摩尔数。
Kcat:103~1062) 高度的专一性(highly specific )∶所谓酶的专一性是酶对反应物(底物)的选择性绝对专一性:一种酶只能作用于特定的底物。
发生特定的反应,对其他任何物质都没有作用。
相对专一性:有些酶的专一性较低,对具有相同化学键或成键基团的底物都具有催化性能。
立体异构专一性(光学专一性):几乎所有酶对立体异构物的作用都具有高度专一性。
内肽酶胃蛋白酶R1,R1:芳香族氨基酸及其他疏水氨基酸(NH2端及COOH端胰凝乳蛋白酶R1:芳香族氨基酸及其他疏水氨基酸(COOH端)弹性蛋白酶R2:丙氨酸,甘氨酸,丝氨酸等短脂肪链的氨基酸(COOH端胰蛋白酶R3:碱性氨基酸(COOH端)外肽酶羧肽酶A R m:芳香族氨基酸羧肽末端的肽键羧肽酶B Rm:碱性氨基酸羧肽末端的肽键氨肽酶氨肽末端的肽键二肽酶要求相邻两个氨基酸上的α-氨基和α-羧基同时存在3) 反应条件温和4) 酶的催化活性是受调节控制的5) 酶不稳定,容易失活2. 酶的分类(1) 氧化-还原酶Oxidoreductase氧化-还原酶催化氧化-还原反应。
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(K m)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V max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。
单元测试二:酶
班级:姓名:分数:
一.填空题(每空1.5分,共30分)
1.酶的化学本质大部分是蛋白质。
2.酶能与底物结合,并将其转化成产物,这一区域称为酶的活性中心。
3.根据酶的催化反应类型,把酶分为氧化还原酶类,转移酶类,裂解酶类,异构酶类,合成酶类和水解酶类。
4.酶与一般催化剂的不同点在于它具有催化效率高,高度的专一性,易失活 (条件温和)和活性受调节控制的特点。
5.酶活性中心的必需基团有两种,一种是催化基团,还有一种是结合基团。
还有一些必需基团位于酶的活性中心以外部位。
6.无活性状态的酶的前身物称为酶原,其转化成有活性的酶的过程称为酶原的激活作用。
7.抑制剂按其作用方式可分为可逆抑制作用和不可逆抑制作用。
判断题
1.结合蛋白酶中的辅酶(不牢固,易出错)与酶蛋白结合牢固,不能用透析或超滤法除去。
错(辅酶应该改为辅基)
2.所有的酶都是蛋白质。
错
3.并不是所有的酶都含有辅酶或辅基错
4.所有的酶都能在体内外起催化作用对
5.酶都能降低反应的活化能加速反应的进行对
6.所有酶(应改为一些酶)在细胞内合成或初分泌时都以酶原形式存在,须经过激活才能转变为有活性的酶。
错
7.一种酶仅能催化一种反应或仅对一种底物起催化作用,称为相对特异性。
错
8.一种酶蛋白只能与一种辅助因子结合。
对
9.一种辅助因子只能与一种(种应改为类)酶蛋白结合。
错
10.醛缩酶属于水解酶类。
错(应为裂解酶类)
11.酶能大幅度降低活化能,使反应速度加快。
对
12.酶对底物的相对特异性是指酶对底物没有严格的选择性。
错
13.只有维生素B可以作为酶的辅酶。
错
14.同工酶都是寡聚酶。
对(寡聚酶:几个或几十个亚基)
15.对结合酶来说,辅基与辅酶也在酶的活性中心。
对
16.酶的抑制剂与变性剂对酶活性影响的作用方式是相同的错
17.酶是由活细胞产生的具有催化功能的蛋白质,其作用与一般催化剂完全相同。
错
18.酶分子中形成活性中心的氨基酸残基在一级结构上位置往往并不相连, 而在空间结构上却处于相近位置。
对
19.同工酶是一组功能与结构(删去)相同的酶。
错
20.酶的最适温度是酶的特征性常数。
错
21.酶的最适pH是酶的特征性常数。
错
22.米氏常数km是酶的特征性常数。
对
23. 米氏常数km越大标明酶和底物的亲和力就越大。
错(应为越小)
24.酶具有高度催化效率是因为酶能降低反应的活化能,从而使活化分子数增多,而加速了化学反应。
对
25.酶在体外实验时,最适温度可以随作用时间的缩短而有所提高,所以最适温度不是酶的特征性常数。
对
26.测定酶活力时, 一般测定产物的生成量比测定底物的减少量更为准确。
对
27.米氏常数km等于该酶反应最大速度一半时的底物浓度。
对
28.所有的维生素都可以作为酶的辅酶。
错
29.维生素B族可以作为酶的辅酶。
对
30.维生素吃的越多越好。
错
三.多选题(每题2分,共20分)
1.Km的意义包括( ADE)等。
A: 是酶的特征性常数 B: 不是酶的特征性常数 C: 与酶浓度有关 D: 与酶浓度无关E: 能反映酶
与底物的亲和力
2.关于酶活性中心的叙述正确的是(ABCE )。
A: 必需基团集中的部位B: 位于酶分子表面,只占微小区域C: 辅助因子结合的部位
D: 所有必需基团都位于活性中心内 E: 是酶与底物结合的部位
3.结合酶的正确叙述是( ABCE)。
A: 酶蛋白上有活性中心 B: 辅助因子是酶活性中心的组成部分 C:酶蛋白对辅助因子的选择性强
D: 一种辅酶只能与一种酶蛋白结合 E: 只有全酶才具有催化活性
4.关于竞争性抑制剂的叙述是(ABCD )。
A: 其结构与底物十分相似 B:与酶的活性中心部位结合 C: 结合力为非共价键
D:用增大底物浓度方法可解除抑制 E: 对酶的抑制作用是不可逆的
5.关于pH能改变酶活性的叙述是(ABCD )。
A:pH能影响酶的必需基团解离程度 B:pH能影响底物的解离程度 C: pH能影响酶与底物的结合程度 D: pH能影响辅助因子的解离程度 E: pH能降低反应所需的活化能
6.关于同工酶的叙述,正确的是(ABCDE )
A: 可催化相同的反应 B: 有多种存在形式 C: 不同组织中各种形式比例不同 D: 不同形式
的同工酶电泳区带不同E: 酶蛋白分子结构不同
7.酶作用的特点是(BE )。
A: 结构不变性 B:高效的催化效率 C: 活性不可调节 D: 高度特异性 E: 敏感性高
8.使酶失活的因素有(ACE )。
A: 强酸或强碱 B: 低温 C:煮沸 D: 中性盐 E:震荡
9.结合酶类的特点,下列说法正确的是(CDE )。
A: 辅助因子种类多,酶蛋白种类少 B: 一种酶蛋白可以与多种辅助因子结合 C: 酶蛋白决定催化反应的类型
D:酶蛋白与辅助因子组成全酶才有活性 E: 一种酶蛋白只能与一种辅助因子结合
10.对于变构酶特点的叙述,正确的是( BDE) 。
A: 均为单体酶,由一个(多个)亚基组成 B:除具有活性中心外,还具有调节中心 C: 催化部位与调节部位均不在(应可在)同一亚基上(的不同部位) D:与底物结合起催化作用亚基称催化亚基 E: 与变构剂结合起调节作用的亚基称调节亚基(能与效应剂作用的亚基或部位)
四.问答题(此部分做在作业本上)
1.称取25mg蛋白酶粉配制成25毫升酶溶液,从中取出0.1毫升酶液,以酪蛋白为底物,用Folin-酚比色法测定酶活力,得知每小时产生1500微克酪氨酸.另取2毫升酶液,用凯氏定氮法测得蛋白氮为0.2毫克(蛋白质中氮的含量比较固定:16%).若以每分钟产生l微克酪氨酸的酶量为1个活力单位计算.根据以上数据求:(a)1毫升酶液中所含蛋白质量及活力单位.(b)比活力.(c)1克酶制剂的总蛋白含量及总活力.
略
2.从酶的空间结构阐述酶为何具有催化功能。
从活性中心解释
3.简述酶的催化机制
从三大反应机理方面解释
4.设计实验方案,研究淀粉酶水解淀粉的最佳实验条件?。