第3單元 酶和輔酶.doc

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(jìng)爭(zhēng)性抑制作用（competitive inhibition）； 8. 非競(jìng)爭(zhēng)抑制作用（noncompetitive inhibition）； 9. 反競(jìng)爭(zhēng)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)（allosteric 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(duì)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(guó)際單位（I.U.）定義為在最適條件下，將底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物的速度為_(kāi)的酶量。3.對(duì)于符合米氏方程的酶，v-S曲線的雙倒數(shù)作圖（Lineweaver-Burk作圖法）得到的直線，在橫軸的截距為_(kāi)，縱軸上的截距為_(kāi)。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 。10.NAD+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 ；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(duì)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(jiàn)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(jí)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(jí)結(jié)構(gòu)不變 E. 以上都不對(duì)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)相同，但組織分布不同的酶5.米氏方程在推導(dǎo)過(guò)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)ESE+S的存在E. 由于P0，所以不考慮反應(yīng)E+PES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(lái)表示其他酶的相對(duì)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(lái)（四）判斷題1.測(cè)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(guò)增加E來(lái)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(zhǎng)，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(guò)渡態(tài)底物類似物與底物類似物相比較，是更有效的競(jìng)爭(zhēng)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(duì)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）分析和計(jì)算題1.稱取25mg蛋白酶配成25mL溶液，取2mL溶液測(cè)得含蛋白氮0.2mg，另取0.1mL溶液測(cè)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(qǐng)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(jìng)爭(zhēng)性抑制作用與非競(jìng)爭(zhēng)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。可使用哪些主要方法研究酶的活性中心？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.米氏常數(shù)（Km值）：是米氏酶的一個(gè)重要參數(shù)。m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(duì)分子質(zhì)量從35 000到幾百萬(wàn)。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(duì)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(jí)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(duì)于結(jié)合酶來(lái)說(shuō)，輔酶或輔基往往是活性中心的組成成分。7.競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用：通過(guò)增加底物濃度可逆轉(zhuǎn)的一種酶抑制類型。競(jìng)爭(zhēng)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(jìng)爭(zhēng)酶的結(jié)合部位。這種抑制使得Km增大，而Vmax不變。8.非競(jìng)爭(zhēng)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)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(guò)增加底物濃度的方法解除。9.反競(jìng)爭(zhēng)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(wú)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(wú)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(guò)蛋白質(zhì)構(gòu)象的變化來(lái)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(duì)其結(jié)構(gòu)通過(guò)共價(jià)修飾（如磷酸化、腺苷?；?，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)。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. 1mmol/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. 競(jìng)爭(zhēng)性，非競(jìng)爭(zhēng)性； 9. FAD，NAD+，NADP+，B12輔酶；10.340nm； 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(méi)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(wú)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(guò)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)E+PES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(lái)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(guò)量才能更準(zhǔn)確的測(cè)定酶的活力。2.對(duì)。當(dāng)SKm時(shí)，v趨向于Vmax，因?yàn)関=k3E，所以可以通過(guò)增加E來(lái)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(zhǎng)，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(duì)。過(guò)渡態(tài)互補(bǔ)學(xué)說(shuō)認(rèn)為，酶與底物形成中間物的過(guò)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(guò)渡態(tài)，因此，過(guò)渡態(tài)類似物更容易與酶的活性部位結(jié)合。6.錯(cuò)。能催化蛋白質(zhì)磷酸化反應(yīng)的酶稱為蛋白激酶。7.對(duì)。8.錯(cuò)。維生素?cái)z入不足能引起疾病，攝入過(guò)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=0.26.25mg/2mL=0.625mg/mL；（2）比活力=（1500/601ml/0.1mL）0.625mg/mL=400U/mg；（3）總蛋白=0.625mg/mL1000mL=625mg；（4）總活力=625mg400U/mg=2.5105U。2.競(jìng)爭(zhēng)性抑制是指抑制劑I和底物S對(duì)游離酶E的結(jié)合有競(jìng)爭(zhēng)作用，互相排斥，已結(jié)合底物的ES復(fù)合體，不能再結(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(jìng)爭(zhēng)性抑制在化學(xué)結(jié)構(gòu)上與底物S相似，能與底物S競(jìng)爭(zhēng)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(jìng)爭(zhēng)性抑制作用的雙倒數(shù)曲線與無(wú)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(jìng)爭(zhēng)性抑制存在而變小，說(shuō)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(jìng)爭(zhēng)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(wú)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(mǎi)對(duì)酶的抑制程度。非競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑的雙倒數(shù)曲線與無(wú)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(jìng)爭(zhēng)性抑制存在變大，說(shuō)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(duì)催化的反應(yīng)和反應(yīng)物所具有的選擇性。根據(jù)對(duì)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(duì)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(duì)底物的構(gòu)型有選擇。例如只作用于L構(gòu)型或只作用于順式構(gòu)型。根據(jù)過(guò)渡態(tài)互補(bǔ)假說(shuō)，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(duì)稱合成或不對(duì)稱拆分。4. 酶的活性中心往往是若干個(gè)在一級(jí)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(duì)于結(jié)合酶來(lái)說(shuō)，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(duì)ES和EI的X-射線晶體分析、NMR分析、對(duì)特定基團(tuán)的化學(xué)修飾、使用特異性的抑制劑和對(duì)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