第3單元 酶和輔酶

1、第3單元 酶和輔酶（一）名詞解釋1米氏常數(shù)（Michaelis constant）； 2寡聚酶（oligomeric enzyme）； 4變構(gòu)酶（allosteric enzyme）；5同工酶（isozyme）；6活性中心（active center）；7 競爭性抑制作用（competitive inhibition）； 8 非競爭抑制作用（noncompetitive inhibition）；9 反競爭性抑制作用（uncompetitive inhibition） 10 抗體酶（abzyme）； 11 酶原的激活（activation of zymogen）；12 別構(gòu)效應(yīng)（alloster

2、ic effect）； 13 正協(xié)同效應(yīng)（positive cooperative effect）；14 共價(jià)修飾調(diào)節(jié)（covalent modification regulation）；15 酶活力（enzyme activity）；16 不可逆抑制作用（irreversible inhibition）；17 可逆抑制作用（reversible inhibition）。（二）填充題1變構(gòu)酶活性中心外還有_，當(dāng)以v對S作圖時(shí)，它表現(xiàn)出_型曲線，而不是典型的米氏酶所具有的_曲線。2酶活性的國際單位（IU）定義為在最適條件下，將底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物的速度為_的酶量。3對于符合米氏方程的酶，vS曲線的雙倒

3、數(shù)作圖（LineweaverBurk作圖法）得到的直線，在橫軸的截距為_，縱軸上的截距為_。4若同一種酶有n個(gè)底物就有_個(gè)Km值，其中Km值最_的底物，一般為該酶的最適底物。5蛋白質(zhì)磷酸化時(shí)，需要_酶，而蛋白質(zhì)去磷酸化需要_酶。6當(dāng)?shù)孜餄舛鹊扔?25Km時(shí)，反應(yīng)初速度與最大反應(yīng)速度的比值是_。7酶催化反應(yīng)的實(shí)質(zhì)在于降低反應(yīng)的_，使底物分子在較低的能量狀態(tài)下達(dá)到_態(tài)，從而使反應(yīng)速度_。8_抑制劑不改變酶促反應(yīng)Vmax，_抑制劑不改變酶促反應(yīng)Km。9含有腺苷酸的輔酶主要有、 、 和。10NAD和NADP還原時(shí)，在增加一個(gè)吸收峰。11維生素A缺乏可引起 癥；兒童缺乏維生素D引起；成人缺乏維生素D引起

4、；維生素C缺乏引起 ；維生素PP缺乏引起；腳氣病是由于缺乏引起的；口角炎是由于缺乏引起的；維生素B12缺乏引起 ；葉酸缺乏引起 。12維生素B1在體內(nèi)的活性形式是，維生素B2在體內(nèi)的活性形式是 和。維生素PP可形成和兩種輔酶。維生素B6是以和形式作為轉(zhuǎn)氨酶的輔酶，以形式作為氨基酸脫羧酶的輔酶。葉酸是 的輔酶，葉酸在體內(nèi)的活性形式是 。生物素在體內(nèi)的作用是。泛酸在體內(nèi)的活性形式有 和 。（三）選擇題（在備選答案中選出1個(gè)或多個(gè)正確答案）1酶催化作用對能量的影響在于A增加產(chǎn)物能量水平 B降低活化能 C降低反應(yīng)物能量水平D降低反應(yīng)的自由能 E增加活化能2下列哪些項(xiàng)是Km值的意義?A Km值是酶的特征

5、性物理常數(shù)，可用于鑒定不同的酶B Km值可以表示酶與底物之間的親和力，Km值越小，親和力越大C Km值可以預(yù)見系列反應(yīng)中哪一步是限速反應(yīng)D 用Km值可以選擇酶的最適底物E 比較Km值可以估計(jì)不同酶促反應(yīng)速度3酶原激活的實(shí)質(zhì)是A 激活劑與酶結(jié)合使酶激活B 酶蛋白的變構(gòu)效應(yīng)C 酶原分子一級結(jié)構(gòu)發(fā)生改變從而形成或暴露出酶的活性中心D 酶原分子的空間構(gòu)象發(fā)生了變化而一級結(jié)構(gòu)不變 E 以上都不對4同工酶的特點(diǎn)是A 催化相同的反應(yīng)，但分子結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)不同的一類酶B 催化相同反應(yīng)，分子組成相同，但輔酶不同的一類酶C 催化同一底物起不同反應(yīng)的酶的總稱D 多酶體系中酶組分的統(tǒng)稱E 催化作用，分子組成及理化性質(zhì)

6、相同，但組織分布不同的酶5米氏方程在推導(dǎo)過程中引入了哪項(xiàng)假設(shè)A 酶濃度為底物濃度一半B 由于ES的存在使底物初始濃度降低C 由于酶濃度很大，所以E基本不變 D 忽略反應(yīng)ESES的存在E 由于P0，所以不考慮反應(yīng)EPES的存在6乳酸脫氫酶（LDH）是一個(gè)由兩種不同的亞基組成的四聚體。假定這些亞基隨機(jī)結(jié)合成四聚體，這種酶有多少種同工酶?A 兩種B 三種C 四種D 五種E 六種7酶的比活力是指A 以某種酶的活力作為1來表示其他酶的相對活力B 每毫克蛋白的酶活力單位數(shù)C 任何純酶的活力與其粗酶的活力比D 每毫升反應(yīng)混合液的活力單位E 一種酶與另一種酶的活力比8下列哪一項(xiàng)敘述是正確的A所有的輔酶都是維生

7、素B所有的水溶性維生素都可作為輔酶或輔酶的前體C所有的輔酶都含有維生素D前列腺素是由脂溶性維生素衍生而來（四）判斷題1測定酶活力時(shí)，底物濃度不必大于酶濃度。2當(dāng)SKm時(shí)，v趨向于Vmax，此時(shí)只有通過增加E來增加v。3酶的最適溫度與酶的作用時(shí)間有關(guān)，作用時(shí)間愈長，則最適溫度愈高。4別構(gòu)酶的速度底物關(guān)系曲線均呈S形曲線。5酶的過渡態(tài)底物類似物與底物類似物相比較，是更有效的競爭性抑制劑。6能催化蛋白質(zhì)磷酸化反應(yīng)的酶，稱為磷酸化酶。7在酶的催化反應(yīng)中，組氨酸殘基的咪唑基既可以起堿化作用，也可以起酸化作用。8維生素對人體有益，所以攝入的越多越好。9攝入的維生素C越多，在體內(nèi)儲(chǔ)存的維生素C就越多。（五）

8、分析和計(jì)算題1稱取25mg蛋白酶配成25mL溶液，取2mL溶液測得含蛋白氮02mg，另取01mL溶液測酶活力，結(jié)果每小時(shí)可以水解酪蛋白產(chǎn)生1500g酪氨酸，假定1個(gè)酶活力單位定義為每分鐘產(chǎn)生1g酪氨酸的酶量，請計(jì)算：（1）酶溶液的蛋白濃度及比活。（2）每克純酶制劑的總蛋白含量及總活力。2試比較酶的競爭性抑制作用與非競爭性抑制作用的異同。3何謂酶的專一性?酶的專一性有哪幾類?如何解釋酶作用的專一性?研究酶的專一性有何意義?4闡述酶活性部位的概念?？墒褂媚男┲饕椒ㄑ芯棵傅幕钚灾行?5影響酶反應(yīng)效率的因素有哪些?它們是如何起作用的?6哪些因素影響酶的活性?酶制劑宜如何保存?參考答案（一）名詞解釋1

9、米氏常數(shù)（Km值）：是米氏酶的一個(gè)重要參數(shù)。Km值是酶反應(yīng)速度（v）達(dá)到最大反應(yīng)速度（Vmax）一半時(shí)底物的濃度（單位mol或mmol）。米氏常數(shù)是酶的特征常數(shù)，只與酶的性質(zhì)有關(guān)，不受底物濃度和酶濃度的影響。2寡聚酶：有兩個(gè)或兩個(gè)以上亞基組成的酶稱為寡聚酶。寡聚酶中的亞基可以是相同的，也可以是不同的。亞基間以非共價(jià)鍵結(jié)合，容易用酸堿，高濃度的鹽或其它的變性劑分離。寡聚酶的相對分子質(zhì)量從35 000到幾百萬。4變構(gòu)酶：或稱別構(gòu)酶，一般具有多個(gè)亞基，在結(jié)構(gòu)上除具有活性中心外，還具有可結(jié)合調(diào)節(jié)物的別構(gòu)中心，活性中心負(fù)責(zé)酶對底物的結(jié)合與催化，別構(gòu)中心負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)酶反應(yīng)速度。5同工酶：是指有機(jī)體內(nèi)能夠催化同

10、一種化學(xué)反應(yīng)，但其酶蛋白本身的分子結(jié)構(gòu)組成及理化性質(zhì)卻有所不同的一組酶。6活性中心：酶分子中直接與底物結(jié)合，并催化底物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的部位，稱為酶的活性中心。由若干個(gè)在一級結(jié)構(gòu)上相距很遠(yuǎn)，但在空間結(jié)構(gòu)上彼此靠近的氨基酸殘基集中在一起形成具有一定空間結(jié)構(gòu)的區(qū)域，該區(qū)域與底物相結(jié)合并將底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物，對于結(jié)合酶來說，輔酶或輔基往往是活性中心的組成成分。7競爭性抑制作用：通過增加底物濃度可逆轉(zhuǎn)的一種酶抑制類型。競爭性抑制劑因具有與底物相似的結(jié)構(gòu)，通常與正常的底物或配體競爭酶的結(jié)合部位。這種抑制使得Km增大，而Vmax不變。8非競爭抑制作用：抑制劑與酶活性中心以外的基團(tuán)結(jié)合，形成酶抑制劑或酶底物抑制劑復(fù)

11、合物的一種酶促反應(yīng)抑制作用。這種抑制使得Vmax變小，但Km不變。這種抑制不能通過增加底物濃度的方法解除。9反競爭性抑制作用：抑制劑與酶底物復(fù)合物結(jié)合，而不與游離酶結(jié)合的一種酶促反應(yīng)抑制作用。這種抑制作用使得Vmax和Km都變小，但Vmax/Km比值不變。10抗體酶：也叫催化性抗體，是抗體的高度選擇性和酶的高效催化能力巧妙結(jié)合的產(chǎn)物，本質(zhì)上是一類具有催化能力的免疫球蛋白，在其可變區(qū)賦予了酶的屬性。11酶原的激活：有些酶在細(xì)胞內(nèi)合成和初分泌時(shí)，并不表現(xiàn)有催化活性，這種無活性狀態(tài)的酶的前身物稱為酶原。在一定條件下，受某種因素的作用，酶原分子的部分肽鍵被水解，使分子結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，形成酶的活性中心，無

12、活性的酶原轉(zhuǎn)化成有活性的酶稱為酶原的激活。12別構(gòu)效應(yīng)：又稱為變構(gòu)效應(yīng)，當(dāng)某些寡聚蛋白的別構(gòu)中心與別構(gòu)效應(yīng)劑（變構(gòu)效應(yīng)劑）發(fā)生作用時(shí)，可以通過蛋白質(zhì)構(gòu)象的變化來改變酶的活性，這種改變可以是活性的增加或減少。別構(gòu)效應(yīng)劑（變構(gòu)效用劑）可以是蛋白質(zhì)本身的作用物也可以是作用物以外的物質(zhì)（如底物、激活劑、抑制劑等）。13正協(xié)同效應(yīng)：當(dāng)?shù)孜锱c一個(gè)亞基上的活性中心結(jié)合后，引起酶分子構(gòu)象的改變，使其它亞基的活性中心與底物的結(jié)合能力增強(qiáng)的作用，稱為正協(xié)同效應(yīng)。14共價(jià)修飾調(diào)節(jié)：指一類可在其它酶的作用下對其結(jié)構(gòu)通過共價(jià)修飾（如磷酸化、腺苷酰化），使該酶在活性形式與非活性形式之間相互轉(zhuǎn)變，這種調(diào)節(jié)稱為共價(jià)修飾調(diào)節(jié)。

13、15酶活力：也稱酶活性，指酶催化一定化學(xué)反應(yīng)的能力，可用在一定條件下它所催化的某一化學(xué)反應(yīng)的速度表示。單位：濃度/單位時(shí)間。16不可逆抑制作用：某些抑制劑通常以共價(jià)鍵與酶蛋白中的必須基團(tuán)結(jié)合，而使酶失活，抑制劑不能用透析、超濾等物理方法除去，由這樣的不可逆抑制劑引起的抑制作用稱不可逆抑制作用。17可逆抑制作用：可逆抑制作用的特點(diǎn)是抑制劑以非共價(jià)鍵與酶蛋白中的必須基團(tuán)結(jié)合，可用透析等物理方法除去抑制劑而使酶重新恢復(fù)活性。（二）填充題1變構(gòu)中心，S，直角雙； 2 1?mol/min； 3 1/Km，1/Vmax； 4 n，?。?5 蛋白激；蛋白磷酸酯； 6 1：5； 7 活化能，活化，加快； 8

14、競爭性，非競爭性； 9 FAD，NAD，NADP，B12輔酶；10340nm； 11 夜盲，佝僂病，軟骨病，壞血病，糙皮病，維生素B1，維生素B2，惡性貧血，巨幼紅細(xì)胞性貧血； 12 TPP，F(xiàn)MN，F(xiàn)AD，NAD，NADP，磷酸吡哆醛，磷酸吡哆胺，磷酸吡哆醛，一碳單位轉(zhuǎn)移酶，四氫葉酸，羧化酶的輔酶，ACP，CoA；（三）選擇題1（B）酶是生物催化劑，在反應(yīng)前后其含量沒有發(fā)生變化，酶之所以能使反應(yīng)快速進(jìn)行，就是它降低了反應(yīng)的活化能。2（A，B，C，D）Km值是酶的特征性常數(shù)，只與酶的性質(zhì)有關(guān)，與酶的濃度無關(guān)。酶的種類不同，Km值不同，同一種酶與不同底物作用時(shí)，Km值也不同，Km值愈小，酶與底物

15、親和力愈大。3（C）酶原激活實(shí)質(zhì)上是水解一定的肽鍵，使酶的活性中心形成或暴露的過程。4（A）同工酶是指催化的化學(xué)反應(yīng)相同但分子結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)有所不同的一組酶。這類酶存在于生物的同一種屬或同一個(gè)體的不同組織、甚至同一組織或細(xì)胞中。5（E）在反應(yīng)初速率階段，產(chǎn)物濃度很低，反應(yīng)EPES的速率極小，可以忽略不計(jì)；通常參與反應(yīng)的底物濃度遠(yuǎn)高于酶濃度，因此被酶結(jié)合的底物量非常少，可以忽略不計(jì)。6（D）乳酸脫氫酶（lactate dehydrogenase，LDH），具有五種分子組成形式：LDH5（M4）、LDH4（M3H）、LDH3（M2H2）、LDH2（MH3）、LDH1（H4）。7（B）酶的比活力是指

16、單位質(zhì)量的酶蛋白所含的活力單位數(shù)。8（B）有些輔酶不是來自維生素，脂溶性維生素也不是合成前列腺素的前體，所有的B族維生素和維生素C都是輔酶或是輔酶的前體。（四）判斷題1錯(cuò)。底物應(yīng)該過量才能更準(zhǔn)確的測定酶的活力。2對。當(dāng)SKm時(shí)，v趨向于Vmax，因?yàn)関k3E，所以可以通過增加E來增加v。3錯(cuò)。酶最適溫度與酶的作用時(shí)間有關(guān)，作用時(shí)間越長，則最適溫度低。4錯(cuò)。別構(gòu)酶的速度底物關(guān)系曲線不一定均呈S形曲線，負(fù)協(xié)同效應(yīng)為平坦的雙曲線形式。5對。過渡態(tài)互補(bǔ)學(xué)說認(rèn)為，酶與底物形成中間物的過程中，酶和底物的結(jié)構(gòu)均會(huì)發(fā)生一定的變化，與酶結(jié)合的是底物的過渡態(tài)，因此，過渡態(tài)類似物更容易與酶的活性部位結(jié)合。6錯(cuò)。能催

17、化蛋白質(zhì)磷酸化反應(yīng)的酶稱為蛋白激酶。7對。8錯(cuò)。維生素?cái)z入不足能引起疾病，攝入過多的脂溶性維生素可以在體內(nèi)儲(chǔ)存而引起維生素中毒。9錯(cuò)。維生素C是水溶性的，在體內(nèi)不能儲(chǔ)存。（五）分析和計(jì)算題1（1）蛋白濃度02×625mg/2mL0625mg/mL；（2）比活力（1500/60×1ml/01mL）÷0625mg/mL400U/mg；（3）總蛋白0625mg/mL×1000mL625mg；（4）總活力625mg×400U/mg25×105U。2競爭性抑制是指抑制劑I和底物S對游離酶E的結(jié)合有競爭作用，互相排斥，已結(jié)合底物的ES復(fù)合體，不能

18、再結(jié)合I；同樣已結(jié)合抑制劑的EI復(fù)合體，不能再結(jié)合S。多數(shù)競爭性抑制在化學(xué)結(jié)構(gòu)上與底物S相似，能與底物S競爭與酶分子活性中心的結(jié)合，因此，抑制作用大小取決于抑制劑與底物的濃度比，加大底物濃度，可使抑制作用減弱甚至消除。競爭性抑制作用的雙倒數(shù)曲線與無抑制劑的曲線相交于縱坐標(biāo)I/Vmax處，但橫坐標(biāo)的截距，因競爭性抑制存在而變小，說明該抑制作用，并不影響酶促反應(yīng)的最大速度Vmax，而使Km值變大。非競爭性抑制是指抑制劑I和底物S與酶E的結(jié)合互不影響，抑制劑I可以和酶E結(jié)合生成EI，也可以和ES復(fù)合物結(jié)合生成ESI。底物S和酶E結(jié)合成ES后，仍可與I結(jié)合生成ESI，但一旦形成ESI復(fù)合物，再不能釋放

19、酶E和形成產(chǎn)物P。其特點(diǎn)是：I和S在結(jié)構(gòu)上一般無相似之處，I常與酶分子活性部位以外的化學(xué)基團(tuán)結(jié)合，這種結(jié)合并不影響底物和酶的結(jié)合，增加底物濃度并不能減少I對酶的抑制程度。非競爭性抑制劑的雙倒數(shù)曲線與無抑制劑的曲線相交于橫坐標(biāo) 1/Km處，但縱坐標(biāo)的截距，因競爭性抑制存在變大，說明該抑制作用，不影響酶促反應(yīng)的Km值，而使Vmax值變小。3酶的專一性是指酶對催化的反應(yīng)和反應(yīng)物所具有的選擇性。根據(jù)對底物的選擇性，酶的專一性可以分為結(jié)構(gòu)專一性和立體異構(gòu)專一性。結(jié)構(gòu)專一性指每對底物的特征結(jié)構(gòu)化學(xué)鍵或功能團(tuán)等有選擇，例如肽酶只能水解肽鍵， 酯酶只作用酯鍵。立體異構(gòu)專一性指酶對底物的構(gòu)型有選擇。例如只作用于

20、L構(gòu)型或只作用于順式構(gòu)型。根據(jù)過渡態(tài)互補(bǔ)假說，酶的專一性實(shí)質(zhì)上是酶與底物分子在結(jié)構(gòu)上互補(bǔ)。研究酶的專一性可以揭示酶的催化機(jī)理，獲得有關(guān)酶的結(jié)構(gòu)與功能信息，為酶的應(yīng)用、酶分子設(shè)計(jì)或分子修飾提供指導(dǎo)。在生物化工中運(yùn)用酶的專一性可以減少副反應(yīng)，特別是利用酶的立體異構(gòu)專一性進(jìn)行不對稱合成或不對稱拆分。4 酶的活性中心往往是若干個(gè)在一級結(jié)構(gòu)上相距很遠(yuǎn)，但在空間結(jié)構(gòu)上彼此靠近的氨基酸殘基集中在一起形成具有一定空間結(jié)構(gòu)的區(qū)域，該區(qū)域與底物相結(jié)合并將底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物，對于結(jié)合酶來說，輔酶或輔基往往是活性中心的組成成分。酶的活力中心通常包括兩部分：與底物結(jié)合的部位稱為結(jié)合中心，決定酶的專一性；促進(jìn)底物發(fā)生化學(xué)變化的部位稱為催化中心，它決定酶所催化反應(yīng)的性質(zhì)以及催化的效率。有些酶的結(jié)合中心與催化中心是同一部分。對ES和EI的X射線晶體分析、NMR分析、對特定基團(tuán)的化學(xué)修飾、使用特異性的抑制劑和對酶作用的動(dòng)力學(xué)研究等方法可用于研究酶的活性中心。5 影響酶催化效率的有關(guān)因素包括：（1）底物和酶的鄰近效應(yīng)與定向效應(yīng)，鄰近效應(yīng)是指酶與底物結(jié)合形成中間復(fù)合物后，使底物和底物（如雙分子反應(yīng)）之間，酶的催化基團(tuán)與底物之間結(jié)合于同一分