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一条单肽链,如胃蛋白酶、胰蛋白酶、溶菌酶等。·中科院2007年生物化学(甲)试题与答案
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寡聚酶:酶蛋白是具有4级结构的蛋白质,有几条~几十条彼此非共价连接的肽链,如糖原磷酸化酶等。这种酶便于进行调节。
多酶体系:由几种独立的酶彼此结合形成的聚合体,后一种酶的底物正好是前一种酶的产物,多酶体系的效率极高,很像是流水作业。
3.按反应性质分:6大类,很重要。
<1>氧化还原酶类:催化氧化还原反应的酶,以催化脱氢为主加氧为次(包括其逆反应:就是加氢脱氧)。用方程式表示就是:A·2H + B ←→ A + B·2H
这类酶通常都需要辅酶帮忙,辅酶有下列几种:NAD(尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸)、NADP(尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸)、FAD(黄素腺嘌呤二核苷酸)、FMN(黄素腺嘌呤单核苷酸),这些都是维生素的衍生物。
具体例子:乳酸发酵的最后一步,见草图。
<2>转移酶类(移换酶类):催化基团转移反应的,用方程式表示为:AB + CD ←→ AC + BD
具体例子:aa代谢中的转氨反应:见草图。
<3>水解酶类:催化水解反应。用方程式表示为:AB + HOH → AOH + BH 例子太多。
<4>裂解酶类:从底物中移去一个基团并形成双键的反应,无方程式可表示。
例子:见草图。
<5>异构酶:催化同分异构反应。用方程式表示为:A ←→ B 例子:见草图。
<6>合成酶:催化2种物质合成一种物质,又必须由ATP水解提供能量的反应,无方程式可表示。例子:见草图。
六大类酶的记忆诀窍:Z字诀:O2 + H2 ←→ H2O 氧转水,裂亦合。
思考题:催化ATP + G ←→ G-6-P + ADP 反应的酶是那一类酶。
五.酶的命名
1.习惯名:规律性不强,抢先原则,比较乱,会出现一酶多名或一名多酶,优点是简单明了。
2.系统命名:酶与名一一对应,要求标名所有底物的名称以及反应的性质,例如上述的谷氨酰氨合成酶是习惯名,其系统名为:Glu:NH3合成酶,优点是明确,缺点是罗嗦。
3.酶的编号:为了对酶进行有效的分类和查询,国际酶学委员会对每一种酶都编有一个号,其形式是:EC □·□·□·□,其中EC=Enzyme Commission,第一个□为6大类之一,第二个□为该大类中的亚类,依此类推。
§2.酶的作用机制:关于酶的高效性和专一性的理论
一.中间复合物学说:解释酶的高效性的理论,即酶为什么能催化生化反应。
1.内容:(以单底物单产物的生化反应为例:S←→P),酶先与底物形成过渡态的中间复合物,进而分解成为底物和酶,从而降低了反应的活化能。用方程式表示为:
E+S←→[ES]←→E+P
2.用图来描述上述过程:见草图,隧道效应。
3.证据:
<1>理论证据:用该理论推导出的酶促反应动力学方程(米氏方程)与实验数据极为相符。
<2>直接证据:寻找过渡态中间复合物[ES],这是一种极不稳定的物质,寿命只有10-12~10-10秒,正常情况下是找不到的,通过低温处理(-50℃),使[ES]的寿命延长至2天,弹性蛋白酶,切片的电镜照片以及X光衍射图都证明了[ES]的存在。
二.锁钥学说:解释酶专一性的理论,已经过时,但是解释得很形象。
1.酶的活性中心:酶与底物直接接触和作用的部位。一般而言,底物比酶要小得多。
2. 锁钥学说:酶的活性中心的构象与底物的结构(外形)正好互补,就像锁和钥匙一样是刚性匹配的,这里把酶的活性中心比作钥匙,底物比作锁。
在此理论的基础上还衍生出一个三点附着学说,专门解释酶的立体专一性。
3.缺陷:酶促反应多数是可逆反应,S←→P,这就产生了一只钥匙开2把锁的情况,是荒唐的。
三.诱导锲合理论:这是为了修正锁钥学说的不足而提出的一种理论。它认为,酶的活性中心与底物的结构不是刚性互补而是柔性互补。当酶与底物靠近时,底物能够诱导酶的构象发生变化,使其活性中心变得与底物的结构互补。就好像手与手套的关系一样。该理论已得到实验上的证实,电镜照片证实酶“就像是长了眼睛一样”。
四.关于酶与底物具体作用的方式:全部用于说明酶的高效性,不同的酶适用于不同的类型,但第一种类型是共有的。
1.邻近与定向效应:邻近指底物汇聚于酶的活性中心,使酶的活性中心的底物浓度高于其它处,定向则指底物的敏感化学键与酶的催化基团正好对准,使反应加速进行。见P198。
2.张力与变形效应:酶的活性中心与底物结合后,底物分子中的敏感键被拉扯而变形,易于断裂。见P198。
3.广义的酸碱催化:释放与吸收H+的物质分别称为广义的酸碱,用得失H+来催化反应是广泛存在的,酶的广义的酸碱催化机理与有机化学中的相同。酸性氨基酸和碱性氨基酸常常作为这类酶的活性中心,酶蛋白中的His的咪唑基也很特别,它即能行酸催化,又能行碱催化。
4.共价催化:当酶与底物形成[ES]时是以共价键相连的,导致底物的敏感键发生断裂,又导致新的共价键形成,最后[ES]中的共价键断裂而释放出E
§3.酶促反应动力学:研究反应条件对反应速度的影响,这里仅研究最简单的酶促反应,即单底物单产物的反应:S←→P
一.酶促反应的速度:仅指初速度,即刚开始反应不久的速度,举例,3Mol→2Mol→1.9Mol与2Mol→1.9Mol。
v=d[P]/dt=- d[S]/dt,单位Mol/L*s,各个符号的意义,考虑到测定的难易程度,最好用v=d[P]/dt
二.各种因素对v的影响
1.[E]的影响:保持其它因素不变,则[E]与v成正比,见P214,其斜率就是酶的转换数。
2.[S]的影响:保持其它因素不变,如[E]、T、PH,对于单底物单产物的酶促反应而言,[S]对v的影响见图P203,分析之。Michaelis和Menten两人总结出了一个经验公式,这就是米氏方程,它与根据中间复合物学说推导出的方程是一致的(P204,请大家回去自己看懂)。互相证明了其正确性。该方程的形式为P204,各个符号的意义。
<1>Vm:最大速度,是当[S]→∞时的速度,注意,[E]恒定了,Vm就是常数,但不同的[E]Vm不同。
<2>Km:米氏常数,是研究酶促反应动力学最重要的常数。它的意义如下:
它的数值等于酶促反应达到其最大速度Vm一半时的底物浓度[S],图示以及公式推导。
它可以表示E与S之间的亲和能力,Km值越大,亲和能力越强,反之亦然。
它可以确定一条代谢途径中的限速步骤:代谢途径是指由一系列彼此密切相关的生化反应组成的代谢过程,前面一步反应的产物正好是后面一步反应的底物,例如,EMP途径。限速步骤就是一条代谢途径中反应最慢的那一步,Km值最大的那一步反应就是,该酶也叫这条途径的关键酶。
它可以用来判断酶的最适底物,某些酶可以催化几种不同的生化反应,叫多功能酶,其中Km值最小的那个反应的底物就是酶的最适底物。
Km




