酶催化作用的中间产物学说已经得到大家的公认。酶与底物的结合,一般都在酶分子的活性部位发生,且底物依靠许多弱的键与酶结合。解释酶同底物结合方式的学说首先是锁钥学说,继而发展为诱导契合学说。前者认为酶活性部位的构象是刚性不变的,后者认为酶活性部位的构象是柔韧可变的。 锁钥学说(lock and key theory):认为底物分子或底物分子的一部分像钥匙那样,专一地契入到酶的活性中心,即底物分子进行化学反应的部位与酶分子上有催化效能的必需基团间具有紧密互补的关系。
“诱导契合”学说(induced-fit hypothesis):当酶分子与底物分子接近时,酶蛋白受底物分子的诱导,其构象发生有利于底物结合的变化,酶与底物在此基础上互补契合,进行反应。 “诱导契合”学说说明了在酶促反应中,酶与底物是如何相互结合的,也解释了酶为什么具有专一性。 酶能加速化学反应的原因在于极大地降低了反应的活化能。影响酶高效率的重要因素有5个:邻近效应与定向效应,底物分子的敏感键发生形变,共价催化,酸碱催化和微环境的影响。这5个重要因素的解释都可以说明酶如何加速了化学反应,但是对某种酶而言起主要作用的因素则有所偏重。 8.对活细胞的实验测定表明,酶的底物浓度通常就在这种底物的Km值附近,请解释其生理意义?为什么底物浓度不是大大高于Km或大大低于Km呢?
8.答:据v-[S]的米氏曲线,当底物浓度大大低于Km值时,酶不能被底物饱和,从酶的利用角度而言,很不经济;当底物浓度大大高于Km值时,酶趋于被饱和,反应速度随底物浓度改变变化不大,不利于反应速度的调节;当底物浓度在Km值附近时,反应速度对底物浓度的变化较为敏感,有利于反应速度的调节。
9.有时别构酶的活性可以被低浓度的竞争性抑制剂激活,为什么?
9.答:底物与别构酶的结合,可以促进随后的底物分子与酶的结合,同样,竞争性抑制剂与酶的底物结合位点结合,也可以促进底物分子与酶的其他亚基的进一步结合,因此低浓度的抑制剂可以激活某些别构酶。 10.①对于一个遵循米氏动力学的酶而言,当[S]=Km时,若v = 35μmol/min,Vmax是多少μmol/min? ②当[S] = 2×10-5 mo/L,v = 40μmol/min,这个酶的Km是多少? ③若I表示竞争性抑制剂,KI(抑制剂常数)= 4×l0-5 mol/L,当[S]=3×10-2 mol/L和[I]=3×10-5 mol/L时,v是多少?
④若I是非竞争性抑制剂,在KI、[S]和[I]条件与③中相同时,v是多少? 10.答:①当[S]=Km时,v=l/2Vmax则Vmax = 2×35=70μmol/min; ②因为v=Vmax/(l +Km/[S]),所以Km = (V max/v -1)[S] = 1.5×10-5 mol/L; ③因为[s]》Km * [I],所以V= Vmax= 70μmol/min; ④v = Vmax / (l+[I] / KI )= 40μmol/min。
二、选择题
1.变构酶是一种( )。
A.单体酶; B寡聚酶; C.多酶复合体; D.米氏酶 2.核酶的化学本质是( )
A.蛋白质; B RNA; C.DNA; D.糖蛋白 3.下列关于酶活性中心的叙述正确的是( )
A.所有抑制剂都作用于酶活性中心; B所有酶的活性中心都含有辅酶; C.酶的活性中心都含有金属离子; D.所有酶都有活性中心
4.乳酸脱氢酶(LDH)是一个由两种不同的亚基组成的四聚体。假定这些亚基随机结合成酶, 这种酶有多少种同工酶?( )
A.两种; B三种; C.四种; D.五种 5.水溶性维生素常是辅酶或辅基的组成部分,如( ) A辅酶A含烟酰胺(尼克酰胺); B FAD含有吡哆醛; C NAD+含有烟酰胺(尼克酰胺); D.脱羧辅酶含生物素 6.NAD+在酶促反应中转移( )
A氨基; B氢原子; C.氧原子; D.羧基 7.NAD+或NADP+中含有哪一种维生素?( ) A烟酸(尼克酸); B烟酰胺(尼克酰胺); C.吡哆醛; D.吡哆胺
8.辅酶磷酸吡哆醛的主要功能是( )
A.传氢体; B传递二碳基团; C.传递一碳基团; D.传递氨基; 9.生物素是下列哪一个酶的辅酶?( )
A.丙酮酸脱氢酶; B.丙酮酸激酶; C.丙酮酸脱氢酶系; D.丙酮酸羧化酶 10.米氏常数是一个用来衡量( )
A酶和底物亲和力大小的常数; B酶被底物饱和程度的常数; C酶促反应速度大小的常数; D.酶稳定性的常数 11.酶原是酶的( )前体
A有活性; B无活性; C.提高活性; D.降低活性 12.非竞争性抑制剂使( )
A Vmax变小,Km不变;B.Vmax变小,Km变小; C.Vmax不变,Km变大
三、填空题
l.酶所催化的反应称____,酶所具有的催化能力称____。1.酶促反应,酶的活性 2.泛素(ubiquitin)的功能是____。2.促进某些酶或蛋白质降解
3.在酶的双倒数作图中,只改变斜率不改变横轴截距的抑制剂属于____。3.非竞争性抑制剂 4.在酶的分类命名表中,RNA聚合酶属于____。4.转移酶
5.胰蛋白酶原变成有活性的胰蛋白酶需在其____端切除六肽。5.N / 氨基
四、判断题(在题后括号内注明“对”或“错”)
1.酶的最适温度与其作用时间有关,作用时间长,则最适温度高,反之,则最适温度低。( ) 2.金属离子作为酶的激活剂,可以相互取代或者相互拮抗。( ) 3.增加不可逆抑制剂的浓度,可以实现酶活性的完全抑制。( ) 4.可逆抑制剂与酶的底物结合酶的部位是相同的。( )
5.由19粗酶制剂经纯化后得到lOmg电泳纯的酶制剂,那么酶的比活较原来提高了100倍。( ) 6.酶反应的最适pH值只取决于酶蛋白本身的结构。( ) 7.所有B族维生素都是杂环化合物。( )
8.B族维生素都可以作为辅酶或辅酶的组分参与代谢。( ) 9.脂溶性维生素均不能作为辅酶参与代谢。( ) 10.维生素E极易被氧化,因此可做抗氧化剂。( )
四、判断题
1.错。酶最适温度与酶的作用时间有关,作用时间长,则最适温度低,作用时间短,则最适温度高。 2.对。金属离子作为酶的激活剂,有的可以相互取代,如Mg2+作为激酶等的激活剂时可以被M12 -取代;有的可以相互拮抗,如Na+抑制K+的激活作用。
3.对。不可逆抑制剂通常以比较牢固的共价键与酶结合,而使酶失活,不能用透析、超滤等物理方法除去抑制剂而恢复酶的活性,因此增加不可逆抑制剂的浓度,可以实现酶活性的完全抑制。
4.错。竞争性可逆抑制剂可以与酶的底物结合在酶的同一部位,非竞争性可逆抑制剂可以与酶的底物结合在酶的不同部位。
5.错。因为不知道纯化前后的比活分别是多少,因此无法计算比活的提高倍数。
6.锗。酶反应的最适pH值不仅取决于酶蛋白本身的结构,还与底物种类、浓度及缓冲液成分有关。 7.错。B族维生素中维生素B3不含环状结构,其余都是杂环化合物。 8.对。所有B族维生素都可以作为辅酶或辅酶的组分参与代谢。 9.错。维生素K可以作为 7一羟化酶的辅酶,促进凝血。 10.对,
五、简答题 【参考答案三】 一、名词解释
1.激活剂( activator):凡是能提高酶活性的物质,都称激活剂,其中大部分是离子或简单的有机化合
物。 2.抑制剂(inhibitor):能使酶的必需基团或酶活性部位中的基团的化学性质改变而降低酶的催化活性,甚至使酶的催化活性完全丧失的物质。
3.活性中心( active center):酶分子中直接与底物结合,并催化底物发生化学反应的部位,称为酶的活性中心。
4.酶的专一性( enzyme specificity):酶的专一性是指酶对底物及其催化反应的严格选择性。通常酶只能催化一种化学反应或一类相似的反应,不同的酶具有不同程度的专一性,酶的专一性可分为三种类型:绝对专一性、相对专一性、立体专一性。
5.酶的比活力( enzymatic compare energy):比活力是指每毫克蛋白质所具有的酶活力单位数,可以用下式表示:
比活力 = 活力单位数 (U)/ 蛋白质量 (mg)
6.THF (tetrahydrofolate):四氢叶酸,是叶酸的活性辅酶形式,也称为辅酶F,是通过二氢叶酸还原酶连续还原叶酸而成。
7.核酶( ribozvme):具有催化能力的本质为RNA的酶。
8.抗体酶( abozyme):专一于抗原分子的、有催化活性的一类具有特殊生物学功能的蛋白质。
9.共价调节( covalent regulation):有些酶分子上的某些氨基酸残基的基团,在另一组酶的催化下发生可逆的共价修饰,从而引起酶活性的改变,这个过程称为共价调节。
10.酶工程(enzyme engineering):研究酶的生产、纯化、固定化技术、酶分子结构的修饰和改造及其在工农业、医药卫生等方面应用的一项技术。
五、简答题
1.简述酶活性调节方式,这些方式在代谢调节上有何不同及在代谢调节上的意义。
1.答:酶活性的调节方式是多种多样的。总体而言,可分为两大类:一类是酶的量没有明显的改变,而通过改变酶蛋白的结构,或者酶蛋白各亚基的解离或装配,以及和其他蛋白质的相互作用而实现调节,例如别构调节、化学修饰调节、酶原激活等。另一类是酶的量有所改变,这类调节涉及到酶蛋白表达上的调节。
2.什么是米氏方程?Km的意义是什么?如何求米氏常数?
2.答:①1913年由Michaelis和Menten提出的有关反应速度和底物浓度关系的数学方程式,即, ν = Vmax [S] / (Km+ [S])
②Km值等于酶促反应速度为最大速度一半时的底物浓度,单位是mol/L。当pH、温度和离子强度等因素不变时,Km是恒定的。Km是酶的特征性常数之一,在酶学及代谢研究中是重要的特征数据。 ③求Km最常用的方法是进行双倒数作图。必须指出,米氏方程只适用于较为简单的酶促反应过程,而对于比较复杂的酶促反应过程,如包含多酶体系、多底物、多产物、多中间物等的反应,还不能全面地加以概括和说明,必须借助于复杂的计算过程。 3.什么是酶的最适温度?温度如何影响酶促反应速度?
3.答:①酶的最适温度指酶促反应速度最大时的温度。该温度不是酶的特征性常数。
②在一定的温度范围内,随温度增高,反应速度加快。但酶是蛋白质,温度过高会使酶变性失活。在温度较低时,前一影响较大,反应速度随温度升高而加快。一般地说,温度每升高10℃,反应速度大约增加1倍。但温度超过一定数值后,酶受热变性的因素占优势,反应速度反而随温度上升而减缓,形成倒U形曲线。
4.测定酶活力时为什么要加过量的底物?
4.答:酶活力的测定实际上就是测定酶所催化的化学反应的速度。而反应速度可用单位时间内底物的减少量或产物的生成量来表示。但是,在测定的初速度范围内,底物减少量仅为底物总量的很小一部分,测定不易准确;而产物从无到有时较易测定。故一般用单位时间内产物生成的量来表示酶催化的反应速度比较合适。
5.什么是酶的抑制作用?可逆抑制作用和不可逆抑制作用有什么区别?又怎样区别? 5.答;①酶的抑制作用:凡能使酶的活性下降而不引起酶蛋白变性的现象。
②可逆性抑制作用:抑制剂与酶的结合以解离平衡为基础,属非共价结合,用超滤、透析等物理方法除去抑制剂后,酶的活性能恢复,即抑制剂与酶的结合是可逆的。
不可逆抑制作用:抑制剂通常以共价键方式与酶的必需基团进行结合,一经结合就很难自发解离,
不能用透析或超滤等物理方法解除抑制。
③抑制剂与酶的结合后,能否用超滤、透析等物理方法除去抑制剂,使酶的活性得到恢复。 6.竞争性抑制、非竞争性抑制和反竞争性抑制作用的主要区别是什么?它们在酶促反应中会使 Vmax和Km值发生什么变化?
6.答:①竞争性抑制作用:抑制剂一般与酶的天然底物结构相似,可与底物竞争酶的活性中心结合,从而降低酶与底物的结合效率,抑制酶的活性。
非竞争性抑制作用:抑制剂可与酶活性中心以外的必需基团结合,但不影响酶与底物的结合,酶与底物的结合也不影响酶与抑制剂的结合,但形成的酶一底物一抑制剂复合物不能进一步释放出产物,致使酶活性丧失。
反竞争性抑制作用:酶只有在与底物结合后,才能与抑制剂结合。
②竞争性抑制作用:Vmax不变,Km增加。非竞争性抑制作用:Vmax减小,Km不变。反竞争性抑制作用:Vmax减小,Km减小。
7.酶活力与酶的比活力有何区别?什么是酶的转换数。
7.答:①酶活力又称酶活性,是指酶催化化学反应的能力。酶活力的大小可用在一定的条件下酶催化某一化学反应的反应速度来表示。
酶的比活力也称为比活性,是指每毫克酶蛋白所具有的酶活力单位数。 ②酶的转换数:每秒钟每个酶分子能催化多少微摩尔的底物发生变化。 8.测定酶活力时,为什么要测定酶促反应的初速度。
8.答:酶活力的测定,实际上就是测定酶所催化的化学反应的速度。而反应速度只在最初一段时间内保持恒定,随着反应时间的延长,酶反应速度逐渐下降。因此,研究酶反应速度应以酶促反应的初速度为准。
9.将下列化学名称与B族维生素及其辅酶形式相匹配。
(A)泛酸;(B)烟酸;(C)叶酸;(D)硫胺素;(E)核黄素;(F)吡哆素;(G)生物素。
(1)维生素Bl;(2)维生素B2;(3)维生素B3;(4)维生素B5;(5)维生素B6;(6)维生素B7;(7)维生素B11;(8)维生素B12。
(Ⅰ) FMN; (Ⅱ)FAD; (Ⅲ)NAD+; (lV) NADP+; (V) CoA; (VI) PLP; (Ⅶ) PMP; (Ⅷ) FH2,FH4; (Ⅸ) TPP。
9.答:(A)一(3)一(V); (B)一(4)一(Ⅲ),(Ⅳ); (C)一(7)一(Ⅷ); (D)一(1)一(Ⅸ); (E)一(2)一(I),(Ⅱ); (F)一(5)一(Ⅵ),(Ⅶ); (G)一(6)。
10.如何分离提纯酶蛋白?操作中应注意什么? 10.答:(1)提纯酶蛋白的方法如下。
①选材,应选择酶含量高、易于分离的材料作原料。
②破碎细胞,可选择研磨器、匀浆器、捣碎机、超声波等仪器。 ③抽提,在低温下,用水或低盐溶液从已破碎的细胞中将酶溶出。
④分离及提纯。由于酶是蛋白质,可用分离蛋白质的方法进行。常用的方法有盐析、有机溶剂沉淀、吸附以及层析和电泳。
⑤保存,浓缩或结晶后于- 20℃以下保存。
(2)酶是生物活性物质,提纯时必须考虑尽量减少酶活力的损失,因此全部操作须在低温(0~5℃)下进行。为防止重金属离子使酶失活,还须向抽提液中加入少量的EDTA螯合剂。为防止酶分子中的 -SH被氧化,须加入少量口一巯基乙醇。另外,分离过程中不能过度搅拌,以免产生大量泡沫,使酶变性。
二、填空题
1.a-淀粉酶和β-淀粉酶只能水解淀粉的____键,所以不能够使支链淀粉完全水解。1.a-l,4-糖苷键 2.1分子葡萄糖转化为2分子乳酸净生成____ 分子ATP。2. 2
3.糖酵解过程中有3个不可逆的酶促反应,这些酶是____、____和____。碘乙酸主要作用于____,从而抑制糖酵解过程。3.己糖邀酶,果糖磷酸激酶,丙酮酸激酶, 磷酸甘油醛脱氢酶
4.调节三羧酸循环最主要的酶是____、____、____。4.柠檬酸金成酶,异柠檬酸脱氢酶,a-酮戊二酸脱氢酶
5.2分子乳酸异生为葡萄糖要消耗____ ATP。 5.6 个
6.丙酮酸还原为乳酸,反应中的NADH来自于( )的氧化。6.甘油醛-3-磷酸
7.延胡索酸在____酶作用下,可生成苹果酸,该酶属于EC分类中的( )酶类。7.延胡索酸,氧化还原
8.磷酸戊糖途径可分为____阶段,分别称为____和____,其中两种脱氢酶是( )和___,它们的辅酶是____。8.两个,氧化阶段,非氧化阶段,葡萄糖-6-磷酸脱氢酶,葡萄糖酸-6-磷酸脱氢酶,NADP+ 9.糖酵解在细胞的____中进行,该途径是将____转变为__,同时生成__和 ___的一系列酶促反应。9.胞质,葡萄糖,丙酮酸,ATP,NADH
10.糖原的磷酸解过程通过( )酶降解a-l,4-糖苷键,靠( )和( )降解a-l,6-糖苷键。10.糖原磷酸化酶,转移酶,a-l,6一糖苷酶 三、选择题
1.由己糖激酶催化的反应的逆反应所需要的酶是( )
A果糖二磷酸酶; B葡萄糖-6-磷酸酶; C.果糖磷酸激酶; D.磷酸化酶 2.正常情况下,大脑获得能量的主要途径( )
A葡萄糖进行糖酵解氧化; B脂肪酸氧化; C葡萄糖的有氧氧化; D.磷酸戊糖途径; E以上都是 3.糖的有氧氧化的最终产物是( )
A C02 +H2 0+ATP; B乳酸; C.丙酮酸; D.乙酰CoA 4.需要引物分子参与生物合成反应的有( )
A酮体生成; B脂肪合成; C糖异生合成葡萄糖; D.糖原合成; E以上都是 5.不能经糖异生合成葡萄糖的物质是( )
Aa-磷酸甘油; B丙酮酸; C乳酸; D.乙酰CoA; E.生糖氨基酸 6.丙酮酸激酶是以下哪个途径的关键酶( )
A.磷酸戊糖途径; B糖异生; C糖的有氧氧化; D.糖原合成与分解; E糖酵解 7.丙酮酸羧化酶是以下哪个途径的关键酶( )
A糖异生; B磷酸戊糖途径; C.胆固醇合成; D.血红素合成; E脂肪酸合成 8.动物饥饿后摄食,其肝细胞主要的糖代谢途径是( )
A.糖异生; B.糖有氧氧化; C.糖酵解; D.糖原分解; E磷酸戊糖途径 9.下列各中间产物中,哪一个是磷酸戊糖途径所特有的?( )
A.丙酮酸; B.3-磷酸甘油醛; C.果糖-6-磷酸; D.1,3-=磷酸甘油酸; E.葡萄糖酸-6-磷酸 10.三碳糖、六碳糖与七碳糖之间相互转变的糖代谢途径是( )
A.糖异生; B糖酵解; C.三羧酸循环; D.磷酸戊糖途径; E糖的有氧氧化 11.关于三羧酸循环,以下哪个是错误的( )
A.是糖、脂肪及蛋白质分解的最终途径; B受ATP/ADP值的调节; C.NADH可抑制柠檬酸合酶; D.NADH氧化需要线粒体穿梭系统 12.三羧酸循环中哪一个化合物前后各放出1分子COz( )
A柠檬酸; B乙酰CoA; C.琥珀酸; D.a-酮戊二酸 13.磷酸果糖激酶所催化的反应产物是( )
A.F-l-P; B F-6-P; C.F-D-P; D.G-6-P 14.醛缩酶的产物是( )
A.G-6-P; B.F-6-P; C.F-D-P; D.1,3-二磷酸甘油酸 15. TCA循环中发生底物水平磷酸化的化合物是( )
A.旷酮戊二酸; R琥珀酸; C.琥珀酰CoA; D.苹果酸 ? 16.丙酮酸脱氢酶系催化的反应不涉及下述哪种物质?( )
A.乙酰CoA; B硫辛酸; C.TPP; D.生物素; E NAD+ 17.三羧酸循环的限速酶是( )