基本概念：

1．协同效应：指一个亚基与其配体结合后，能影响此寡聚体中另一亚基与配体的结合能力，如果是促进作用，则称为正协同效应，反之则为负协同效应。以血红蛋白为例，当Hb的第一个亚基与O2结合以后，促进了第二及第三个亚基与O2结合后，又大大促进了第四个亚基与O2结合，这种效应为正协同效应。

2．变构效应：一个蛋白质与它的配体（或其它蛋白质）结合后，蛋白质的构象发生变化，使它更适于功能需要，这一类变化称为变构效应。例如Hb是变构蛋白，小分子O2是Hb的变构剂或效应剂。
基本要求：熟悉蛋白质一级结构与功能的关系，蛋白质空间结构与功能的关系。

四．蛋白质的理化性质

基本要点：

（一）蛋白质的两性电离：蛋白质分子除两端的氨基和羧基可解离外，侧链中某些基团在一定条件下可解离成带正电荷或负电荷的基团。在某一pH溶液中，蛋白质解离成正、负离子的趋势相等，即成为兼性离子，蛋白质所带的正电荷和负电荷相等，净电荷为零，此溶液的pH值称为该蛋白质的等电点。

（二）蛋白质的胶体性质：蛋白质分子颗粒大小在1—-100nm胶体范围之内。维持蛋白质溶液稳定的因素有两个：（1）水化膜：蛋白质颗粒表面大多为亲水基团，可吸引水分子，使颗粒表面形成一层水化膜，从而阻断蛋白质颗粒的相互聚集，防止溶液中蛋白质的沉淀析出。（2）同种电荷：在pH≠pI的溶液中，蛋白质带有同种电荷。pH>pI，蛋白质带负电荷；pH沉淀蛋白质的方法，常用的有：（1）盐析法：在蛋白质溶液中加入大量的硫酸铵，硫酸钠或氯化钠等中性盐，破坏蛋白质的水化膜和同种电荷，使蛋白质颗粒相互聚集，发生沉淀。（2）丙酮沉淀法：使用丙酮沉淀时，必须在0～4℃低温下进行，丙酮用量一般10倍于蛋白质溶液体积，蛋白质被丙酮沉淀时，应立即分离，否则蛋白质会变性，除了丙酮以外，也可用乙醇沉淀。

（三）蛋白质的变性,复性和凝固：在某些物理和化学因素(如加热，强酸，强碱，有机溶剂，重金属离子及生物碱等)作用下，其特定的空间构象被破坏，从而导致其理化性质的改变和生物活性的丧失，称为蛋白质的变性。变性的蛋白质易于沉淀，但是沉淀的蛋白质不一定变性。变性的蛋白质，只要其一级结构仍完好，可在一定条件下恢复其空间结构，随之理化性质和生物学性质也重现，这称为复性。蛋白质在强酸，强碱溶液中发生变性后，仍能溶解于该溶液中。若将pH调至蛋白质的等电点，变性蛋白质成絮状析出，若再加热，絮状物可形成比较坚固的凝块，这就是蛋白质的凝固作用。

（四）蛋白质的紫外吸收：由于蛋白质分子中含有色氨酸和酪氨酸，因此在280nm波长处有特征性吸收峰，可作蛋白质定量测定。

（五）蛋白质的呈色反应：有茚三酮反应，双缩脲反应等。

基本概念：

1．蛋白质等电点（pI）：在某一pH溶液中，蛋白质解离成正、负离子的趋势相等，即成为兼性离子，蛋白质所带的正电荷和负电荷相等，净电荷为零，此溶液的pH值称为该蛋白质的等电点。

2．蛋白质的变性（denaturation of protein）：在某些物理和化学因素(如加热，强酸，强碱，有机溶剂，重金属离子及生物碱等)作用下，其特定的空间构象被破坏，从而导致其理化性质的改变和生物活性的丧失，称为蛋白质的变性。

基本要求：掌握蛋白质的理化性质。

五．蛋白质的分离纯化：

基本要点：

蛋白质分离纯化的方法主要有：盐析、透析、超离心、电泳、离子交换层析、分子筛层析等方法。（1）盐析是应用中性盐加入蛋白质溶液，使蛋白聚集而沉淀。（2）透析方法是利用仅能通透小分子化合物的半透膜，使大分子蛋白质和小分子化合物分离，达到浓缩蛋白质或去除盐类小分子的目的。酶促反应的特点；底物浓度、酶浓度、温度、pH、激活剂及抑制剂诸因素对酶促反应速度的影响；竞争性抑制作用的特点；酶原与酶原激活的概念；变构调节及共价修饰调节的概念、特点；同工酶的概念。

本章难点：

底物浓度对酶促反应速度的影响；竞争性抑制作用的特点；变构酶及共价修饰调节的概念、特点。

一、酶的分子结构与功能

要点：

1．酶的分子组成：

酶按分子组成分为单纯酶和结合酶。单纯酶：仅由氨基酸残基构成；如：脲酶等。结合酶：由蛋白质（酶蛋白）和非蛋白质（辅助因子）组成，全酶＝酶蛋白＋辅助因子。辅助因子包括小分子有机化合物和金属离子。小分子有机化合物是一些化学稳定的小分子物质,常含维生素或维生素类物质。分为：①辅酶：与酶蛋白以非共价键疏松结合，可用透析等简单方法分离；②辅基：与酶蛋白以共价键牢固结合，不能用透析等简单方法分离。主要作用：参与酶的催化过程，在反应中传递电子、质子或一些基团。金属离子多为酶的辅基。常见的有K+、Na+、Mg2+等。分为：①金属酶：酶蛋白与金属离子结合紧密；②金属激活酶：酶蛋白与金属离子结合松弛，金属离子不与酶蛋白直接结合，而是借助底物相连接。作用：作为酶活性中心的催化基团参与催化反应、传递电子；作为连接酶与底物的桥梁；稳定酶的构象所必需；中和阴离子，降低反应中的静电斥力。

２．酶的活性中心

酶的必需基团：酶分子中与酶活性密切相关的基团。酶的活性中心：酶分子中有些必需基团在空间上彼此靠近，具有严格空间构象，能与底物特异结合并将底物转化为产物的区域。 能与底物结合的称结合基团；能影响底物中某些化学键的稳定性，催化底物反应并将其转变为产物的称催化基团，对结合酶来说，辅酶或辅基参与酶活性中心的组成。
有些位于活性中心外的侧链基团，对维持活性中心的构象有重要作用，称活性中心外必需基团。活性中心常位于酶蛋白分子表面，为含较多疏水氨基酸残基的“裂缝”或“凹陷”，形成了有利于酶促反应发生的疏水环境。

基本概念：酶的活性中心

基本要点：掌握酶的活性中心的概念，酶的分子组成

二．酶促反应的特点与机制

要点： 酶与一般催化剂的共同点：反应前后的质和量不变；只催化热力学允许的反应；只能加速可逆反应的进程，不改变反应的平衡点。但是酶又具有不同于一般催化剂的特点。

（一）酶促反应的特点

１．酶促反应具有极高的效率：在常温条件下，酶的催化效率通常比非催化反应高108~1020倍，比非酶催化剂催化反应高107~1013倍。

２．酶促反应具有高度的特异性：一种酶只作用于一种或一类化合物，催化一定的化学反应，生成一定的产物，称为酶的特异性。分为三类：（1）绝对特异性：酶只作用于特定结构的底物，生成一种特定结构的产物。如脲酶只能催化尿素水解为CO2和NH3。（2）相对特异性：酶可作用于一类化合物或一种化学键。如磷酸酶可水解各种磷酸酯键；蔗糖酶可以水解蔗糖或棉子糖中的同一种糖苷键等。（3）立体异构特异性：一种酶仅作用于立体异构体中的一种。如乳酸脱氢酶仅催化L-乳酸水解，而不作用于D-乳酸。

３．酶促反应的可调节性：酶促反应受到多种因素的调控，使机体适应其内外环境的变化，维持正常的生命活动。

（二）酶促反应的机制

１．酶可降低反应所需的活化能：

活化分子能量与底物分子能量的差值为反应所需的活化能。活化分子愈多，反应速度愈快。酶能加快化学反应的机理在于酶能增加反应的活化能。

２．酶-底物复合物的形成及诱导契合假说：

酶与底物相互接近时，其结构相互诱导、相互变形和相互适应，进而相互结合。这一过程为酶－底物结合的诱导契合假说。

３．酶促反应的机制：

（1）邻近效应与定向排列：两种或数种底物分子在酶活性中心聚集、特异结合，使活性中心的底物浓度增加；底物受催化攻击部位对准活性中心的催化基团，可增加催化效率。

（2）多元催化：一种酶常兼有酸、碱双重催化作用，发生多个功能基团的协同作用，提高酶的催化效率。

（3）表面效应：酶的活性中心提供的疏水环境可排除水分子对各功能基团的干扰性吸引或排斥，防止底物与酶之间形成水化膜，利于酶与底物结合。

基本概念：

基本要求：熟悉酶促反应与一般催化反应的共同点；掌握酶促反应的特点；了解酶促反应的机制及诱导契合学说

三．酶促反应动力学

要点：酶促反应的动力学研究酶促反应速度及其影响因素。这些因素包括酶浓度、底物浓度、温度、pH、抑制剂、激活剂等。

（一）底物浓度对反应速度的影响：其他因素不变，底物浓度的变化对反应速度作图呈矩形双曲线。底物浓度很低时，反应速度与底物浓度呈正比；底物浓度再增加，反应速度的增加趋缓；当底物浓度达某一值后，反应速度达最大，反应速度不再增加。

１．米-曼氏方程：解释底物浓度和反应速度关系的最合理学说是中间产物学说。根据此学说得出了反应速度与底物浓度关系的数学方程式。即米氏方程: , Vmax为最大反应速度， Km为米氏常数
单位时间内每个被底物饱和时的酶分子（或活性中心）催化底物转变为产物的分子数。

３．Km值和Vmax值的测定：可利用林-贝氏双倒数作图法准确的测得Km值和Vmax值。

（二）酶浓度对反应速度的影响：当[S]>>[E] ，使酶达饱和时，反应速度与酶浓度的变化近似成正比关系。

（三）温度对反应速度的影响：升高温度可加快酶促反应速度，同时也会加速酶蛋白变性，酶促反应速度降低。 酶促反应速度最快时的环境温度称为该酶促反应的最适温度。酶的最适温度不是酶的特征性常数，酶可在短时间内耐受较高的温度，延长反应时间酶的最适温度会降低。由于低温时酶活性虽降低但不被破坏，故保存菌种和酶制剂需低温条件。测定酶活性时，常控制反应体系在最适温度。

（四）pH对酶促反应速度的影响：pH影响酶活性中心某些必需基团、辅酶及许多底物的解离状态，因而，PH的改变对酶的催化作用影响很大。酶促反应速度最快时的环境pH称为酶促反应的最适pH。环境pH高于或低于最适pH，酶活性都降低。动物体内多数酶的最适pH接近体液中性pH，但胃蛋白酶最适pH约为pH1.8，肝精氨酸酶最适pH约为pH9.8。酶的最适pH也不是酶的特征常数。在测定酶活性时，应选用适宜pH的缓冲液保持酶活性相对衡定。

（五）抑制剂对反应速度的影响：能使酶活性下降而不引起酶蛋白变性的物质称酶的抑制剂。抑制剂与酶活性中心内、外的必需基团结合而抑制酶的活性。除去抑制剂可使酶的活性恢复。根据抑制剂与酶结合牢固或疏松，分为可逆性抑制与不可逆性抑制。

１．不可逆性抑制作用：

抑制剂以共价键与酶活性中心的必需基团牢固结合，使酶失活，不能用透析超滤等简单方法消除的称不可逆性抑制作用。有机磷化合物能共价结合胆碱酯酶活性中心丝氨酸残基的羟基，胆碱酯酶失活。 重金属离子如Hg2+、Ag+ 及As3+可与酶分子的巯基共价结合，使酶失活。临床药物解磷定（PAM）可解除有机磷化合物对胆碱酯酶的抑制。二巯基丙醇（BAL）可解重金属盐引起的巯基酶中毒。

２．可逆性抑制作用

以非共价键与酶或酶-底物复合物疏松结合，利用透析或超滤等简单方法可除去其抑制，使酶恢复活性，称可逆性抑制作用。分为以下三种：
（1）竞争性抑制作用：
抑制剂与底物结构相似，可与底物竞争酶的活性中心，阻碍酶与底物结合形成中间产物，抑制酶的活性。增加底物浓度，可减弱竞争性抑制剂的抑制作用。竞争性抑制存在时Vmax不变、Km值增大。如丙二酸与琥珀酸的结构相似，丙二酸是琥珀酸脱氢酶的竞争性抑制剂。 磺胺类药物的作用机理：细菌生长有赖于核苷酸及核酸的合成。核苷酸的合成需FH4，FH4由FH2还原生成。FH2可在二氢叶酸合成酶作用下以对氨基苯甲酸、蝶呤、谷氨酸为底物合成。磺胺类药物与对氨基苯甲酸结构相似，能作为二氢叶酸合成酶的竞争性抑制剂，阻断FH2合成。细菌因核苷酸与核酸的合成受阻而生长繁殖减弱。

（2）非竞争性抑制作用：抑制剂结合酶活性中心外必需基团，与底物无竞争关系，最终形成的酶-底物-抑制剂复合物不能释放出产物而抑制酶的活性。非竞争性抑制存在时Vmax降低、表观Km值不变。（
3）反竞争性抑制作用：抑制剂与酶-底物中间复合物（ES）结合成难以解离的ESI复合物，ES的量、产物生成的量都相应减少，使酶促反应速度下降。反竞争性抑制存在时Vmax降低、Km值降低。

（六）激活剂对反应速度的影响：可使酶活性由无到有或由低到高的一类物质称为酶的激活剂。大多数激活剂为金属离子，如Mg2+、K+等；少数为阴离子，如Cl－等。还包括某些有机化合物，如胆汁酸盐等。使酶由无活性变为有活性的激活剂称为必需激活剂，大多数金属离子属于此类；能使酶由低活性变为高活性者为酶的非必需激活剂，如Cl－可增强唾液淀粉酶的活性，胆汁酸盐可增强胰脂肪酶的活性等。激活剂作用是能与酶、底物或酶-底物复合物结合参加反应，或参与酶活性中心的构成，加快酶促反应速度。

（七）酶活性的测定与酶活性单位：酶活性指酶催化某种化学反应的能力，以酶促反应速度表示。测定酶活性时，反应体系中应有足够的底物浓度及酶浓度，最适温度及最适pH，并应含有适宜的辅因子、激活剂等，以保证获得高的反应速度。另外，还要排除样品中非测定因素的干扰。
酶活性单位可衡量酶活性大小，指在规定条件下，酶促反应在单位时间内生成一定量产物或消耗一定量底物所需酶量。国际生化学会酶学委员会规定：在特定条件下，每分钟催化1μmol底物转化为产物所需的酶量为一个国际单位（IU）。后又推荐以催量单位（katal）表示酶活性。1催量（1kat）指在特定条件下，每秒钟使1mol底物转化为产物所需的酶量。

基本概念：

基本要求：掌握米氏方程的表达式、Vmax及Km的意义；底物浓度、酶浓度、pH、温度、竞争性抑制剂、激活剂对酶促反应的影响；熟悉酶活性的测定与酶活性单位；了解米氏方程的推导，Vmax及Km值的测定，不可逆抑制剂、非竞争性抑制剂、反竞争性抑制剂对酶促反应速度的影响

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