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生物化学知识要点小结酶通论一、 酶通论1、 酶催化作用特点:比一般催化剂能更好的降低活化能、催化效率更高2、 酶作为生物催化剂的特点：（1）易失活，高温强酸强碱重金属盐等能使酶失活酶的催化反应在比较温和的常温常压和接近中性酸碱条件下进行；（2）催化效率高，比非催化反应高108—1020倍，比非生物催化剂高107---1013倍；（3）高度专一性，酶最重要的特点之一；（4）活性受到调节和控制，主要有：调节酶的浓度、通过激素调节酶的活性、反馈抑制调节酶活性、抑制剂和激活剂对酶的活性调节二、 酶的化学本质及组成1、 化学本质：除有催化活性的RNA之外几乎都是蛋白质；蛋白质酶的空间结构对它们的催化活性是必需的2、 化学组成：可分为单纯蛋白质和缀合蛋白质3、 酶可分为：单体酶、寡聚酶、多酶复合体三种三、 酶的命名与分类1、习惯命名法：（1）根据酶的作用底物（2）酶催化反应的性质与类型2、国际系统命名法四、 六大酶的特征与举例1、 氧化还原酶又可分为：氧化酶和脱氢酶；氧化酶：底物脱氢，氧化生成H2O2或水，脱氢酶：直接从底物上脱氢2、 转移酶AX+ B=A +BX3、 水解酶 A-B+ HOH ==AOH +BH4、 裂合酶 AB ===A + B 5、 异构酶 催化各种同分异构体之间的相互转变6、 连接酶 A +B +ATP===AB +ADP +Pi A +B +ATP===AB +AMP +Pi五、 酶的专一性1、 结构专一性2、立体异构专一性（1）旋光异构专一性 （2）几何异构专一性六、 酶的活力测定与分离纯化（一）、活力测定；1、酶活力是指酶催化某一反应的能力，2、酶的活力单位：（U/g或U/ml），另外可用Kat为单位。

1Kat==60*106IU 1IU==1/60uKat=16.7nKat 3、酶的比活力表示酶的纯度，比活力越大，酶的纯度越高4、活力测定方法：分光光度法、荧光法、同位素测定法、电化学法等等（二）、酶的分离纯化 选材（常用微生物为材料）、破碎、抽提、分离及纯化、结晶、保存（酶溶液浓度越低越易变性）酶促反应动力学一、化学动力学基础1、各级反应的特征：（1）一级反应 关系式如下：-dc/dt=kc 积分、整理后得c=c0e-kt 其中c0为初浓度；（2）二级反应 关系式如下：-dc/dt=kc1c2二、酶促反应的动力学方程式1、米氏方程式 E + S==ES==E +P v=Vmax*[S]/{K+[S]} Km为米氏常数，且Km值是当酶反应速率达到最大反应速率一半时的底物浓度三、酶的抑制作用（一）、抑制作用的类型：根据抑制剂与酶的作用方式及抑制作用是否可逆分为两大类：1、不可逆的抑制作用以共价键结合（使酶的活性丧失）2、可逆的抑制作用以非共价键结合又可分为（1）竞争性抑制，其抑制程度取决于底物及抑制剂的相对浓度，可通过增加底物浓度而解除；加入竞争性抑制剂后，Km变大，Vmax不变。

2）非竞争性抑制，底物与抑制剂同时与酶结合无竞争性；加入非竞争性抑制剂后，Vmax变小，Km不变3）反竞争性抑制，酶只有与底物结合后，才能与抑制剂结合；加入反竞争性抑制剂后，Km,Vmax都变小其中可逆抑制剂中最重要的和最常用的是竞争性抑制剂二）、温度、PH对酶反应的影响1、温度，一般0—40度，v随温度升高而加快，每升高10度, v增加1倍2、PH，一般酶最适pH4-8之间植物和微生物pH4.5-6.5，动物体内pH5-8因为 1. 过酸、过碱影响酶的构象，甚至变性2. pH改变不是很剧烈时，酶蛋白未变性，但活性受影响影响酶分子解离和底物分子解离，从而影响酶活性3.影响酶活性中心构象3、激活剂的影响，凡是能提高酶活力的物质称为激活剂（activitor)激活剂按分子大小分为三类：（一）无机离子 金属离子 K+、Na+, Mg++, Zn++, Fe++ Ca++ 阴离子 Br- Cl-二）中等大小的有机分子 还原剂 Cyc, GSH, CN EDTA(乙二胺四乙酸），可通过除去重金属离子对酶的抑制三）大分子物质 有些蛋白酶可通过选择性水解肽键使酶原被激活酶的作用机制和酶的调节一、 酶活性部位的特点（一）、1、在酶促反应中，酶与底物分子结合的仅仅是酶分子中的一小部分。

大分子底物和酶接触的部位也只是一个小区域这个小区域就称为活性中心-----指酶分子上直接参与反应的氨基酸残基的侧链基团，根据一定的空间构象组成的活性结构1）酶活性中心可分为两部分，一部分是直接与底物结合，称为特异性部位,又称为结合部位； 另一部分直接参与催化的部分，称为活性部位,又称转变部位前者决定酶的专一性，后者决定所催化反应的性质2）活性中心—一般只由少数几个氨基酸残基侧链基团组成的立体结构最主要的基团有四个：Glu, Asp-COOH, Lys-NH3+,Ser-OH, Cys-SH.这几个氨基酸在一级结构上的位置可以相距甚远，可能分别在一条肽链或不同肽链的不同部位但由于肽链通过盘曲，折叠形成空间结构，使的它们在空间上十分接近，彼此之间有一定的相对位置这样一个具有特殊结构的活性中心才能和一定的底物结合，并催化其发生化学反应3）酶活性中心的必需基团：主要包括（1）亲核性基团：丝氨酸的羟基，半胱氨酸的巯基和组氨酸的咪唑基2）酸碱性基团：门冬氨酸和谷氨酸的羧基，赖氨酸的氨基，酪氨酸的酚羟基，组氨酸的咪唑基和半胱氨酸的巯基等2、 底物与酶的结合基团主要是通过次级键结合的；主要的次级键包括氢键、离子键、范德华力和疏水键。

3、 酶活性部位具有柔性和可运动性（二）、化学修饰法1、 用某些化学试剂与酶分子侧链基团以共价键结合，观察酶活性的改变，以确定活性中心的氨基酸残基主要有非特异性共价修饰、特异性共价修饰、亲和标记法（两个特点：较专一地引入酶的活性部位，接近底物结合部位；具有活泼的化学基团可以与活性部位的某一基团形成稳定的共价键）三）、定点诱变法二、影响酶催化效率的有关因素（一）、底物与酶的邻近效应与定向效应1、邻近效应：酶与底物结合形成中间复合物以后，使底物与底物之间、酶的催化基团与底物之间结合于同一分子而使有效浓度得以极大的升高，从而使反应速率大大增加的一种效应2、定向效应：指反应物的反应基团之间和酶的催化基团与底物的反应基团之间的正确取位产生的效应二）、底物的形变与诱导契合；（三）、酸碱催化；（四）、共价催化；（五）、金属离子催化；主要以3种途径：通过结合底物为反应定向、通过可逆地改变金属离子的氧化态调节氧化还原反应、通过静电效应或屏蔽负电荷六）、多元催化与协同效应；（七）、活性部位微环境的影响三、几种常见的酶 1、溶菌酶 可催化某些细菌细胞壁多糖的水解；有129个氨基酸残基；是单肽链蛋白质；有四对二硫键。

2、胰核糖核酸酶A 124个氨基酸残基；四对二硫键；活性部位是His12 His119 Lys413、羧肽酶A 是有其前体羧肽酶原经胰蛋白酶水解部分肽段断裂加工而成四、酶活性调节机制1、别构调控：酶分子的非催化部位与某些化合物可逆地非共价键结合后发生构象的改变，进而改变酶的活性状态2、别构酶的性质 （1）、一般都是寡聚酶通过次级键由多亚基构成，（2）、别构酶的动力学：协同指数 S表示正协同 R表示负协同，（3）别构酶经加热或用化学试剂处理，可引起别构酶解离失去调节活性称为脱敏作用3、同工酶：指催化相同的化学反应，但其蛋白质分子结构、理化性质和免疫性能等方面都存在明显差异的一组酶4、同工酶的多种生物学功能：作为遗传标记 与个体发育及组织分化有密切关系 调节代谢 癌基因的表达等等蛋白质一、 蛋白质的共价结构（一）、蛋白质通论：1、蛋白质（protein) 是生命现象的物质基础不管是简单的低等生物，还是复杂的高等生物，在它们的体内都有蛋白质的存在也就是说生物体细胞内原生质体（protoplasm)主要成分是蛋白质2、蛋白质的组成与分类：（1）蛋白质是一类含氮有机化合物，除含有碳、氢、氧外，还有氮和少量的硫。

其中氮的平均含量为16%；凯氏定氮法：蛋白质含量=蛋白氮*6.252）按照蛋白质的外形可分为球状蛋白质（溶解性较好，能形成结晶）和纤维状蛋白质（又可分为可溶性纤维状蛋白质和不溶性纤维状蛋白质）；按照蛋白质的组成，可以分为简单蛋白（只含由a-氨基酸组成的肽链，不含其它成分）和结合蛋白（由简单蛋白与其它非蛋白成分结合而成）；简单蛋白有清、球、谷、精、组、硬蛋白，结合蛋白有色、糖、核、脂蛋白3、蛋白质功能多样性:主要有催化、调节、转运、贮存、运动、结构成分、支架作用、防御和进攻、异常功能等(二）、肽 1、肽键的结构：一个氨基酸的氨基与另一个氨基酸的羧基之间失水形成的酰胺键称为肽键，所形成的化合物称为肽，组成多肽的氨基酸单元称为氨基酸残基2、肽键的特点：氮原子上的孤对电子与羰基具有明显的共轭作用， 组成肽键的原子处于同一平面，在大多数情况下，以反式结构存在 3、肽的化学性质：游离的ɑ--氨基、ɑ-羧基和R基可以发生与氨基酸中相应的基团类似的反应；NH2末端的氨基酸残基也能与茚三酮发生定量反应；双縮尿反应是肽和蛋白质所特有的三)、蛋白质一级结构的测定：(1）测定蛋白质的一级结构的要求 1，样品必需纯（>97%以上）2，知道蛋白质的分子量3，知道蛋白质由几个亚基组成4，测定蛋白质的氨基酸组成；并根据分子量计算每种氨基酸的个数5，测定水解液中的氨量，计算酰胺的含量。

2)测定步骤：（1）多肽链的拆分 （2）测定蛋白质分子中多肽链的数目 （3）二硫键的断裂 （4）测定每条多肽链的氨基酸组成，并计算出氨基酸成分的分子比 （5）分析多肽链的N-末端和C-末端 （6）多肽链断裂成多个肽段 （7）测定每个肽段的氨基酸顺序 （8）确定多肽链片段的顺序 （9）确定原多肽链中二硫键的位置 四）、末端基氨基酸测定: 1、Sanger法（二硝基氟苯（DNFB）法）：2,4-二硝基氟苯在碱性条件下，能够与肽链N-端的游离氨基作用，生成二硝基苯衍生物（DNP）2、丹磺酰氯法：在碱性条件下，丹磺酰氯（二甲氨基萘磺酰氯）可以与N-端氨基酸的游离氨基作用，得到丹磺酰-氨基酸3、 肼解法4、氨肽酶法（氨肽酶是一种肽链外切酶，它能从多肽链的N-端逐个的向里水解）5、羧肽酶法：目前常用的羧肽酶有四种：A,B,C和Y；A和B来自胰脏；C来自柑桔叶；Y来自面包酵母羧肽酶A能水解除Pro,Arg和Lys以外的所有C-末端氨基酸残基；B只能水解Arg和Lys为C-末端残基的肽键 （五 ）、肽和蛋白质的人工合成 人工合成一般要经过三个步骤：1、氨基的保护和羧基的活化2、羧基的保护和氨基的活化3、接肽并除去保护基团。

此外还有多肽的固相合成法，此法只做一般了解二、蛋白质的三维结构（一）、研究蛋白质构象的方法，1、X射线衍射法（间接法）2、研究溶液中蛋白质构象的光谱学方法：（1）紫外光谱，（2）荧光和荧光偏振，（3）圆二色性，（4）核磁共振二）、稳定蛋白质的作用力：主要是次级键1、氢键2、疏水作用3、范德华力4、离子键三）、多肽链折叠的规则方式：蛋白质的二级结构是指肽链的主链在空间的排列,或规则的几何走向、旋转及折叠它只涉及肽链主链的构象及链内或链间形成的氢键 主要有a-螺旋、b-折叠、b-转角三种1）a-螺旋：多肽链中的各个肽平面围绕同一轴旋转，形成螺旋结构，螺旋一周，沿轴上升的距离即螺距为0.54nm,含3.6个氨基酸残基；两个氨基酸之间的距离为0.15nm,螺旋上升时每个残基沿轴旋转100o轴氨基酸残基侧链（R基）伸向外侧，肽链内形成氢键。