水溶性维生素及其辅酶的作用
维生素 学名 辅酶形式 酶促反应中的主要作用 B1 硫胺素 B2 核黄素 PP（B5） 烟酰胺 尼克酸 B6 砒哆醛 砒哆胺 砒哆醇 泛酸（B3） H（B7） 生物素 叶酸 B12 钴胺素 硫胺素焦磷酸 醛基转移和α-酮酸的脱羧作用 黄素腺嘌呤单核苷酸（FMN） 氧化还原反应 黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD+） 氢原子（电子）转移 烟酰胺腺嘌呤二核苷（NAD+） 烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADP+） 磷酸砒哆醛 作为氨基酸脱羧酶、转氨基酶等的辅酶，磷酸砒哆胺 参与转移氨基、脱羧作用 辅酶A 作为多种酰胺基转移反应的辅酶 生物素 传递CO2 四氢叶酸 作为多种一碳基团转移的活性载体 甲基钴氨素，脱氧腺苷钴氨素 氢原子1，2交换（重排作用），甲基化 酶的活性中心：酶分子上结合底物并催化底物发生化学反应的有限三维空间称为酶的活性部
位或活性中心。
活性中心的两个功能部位：
结合部位（binding site） 决定底物专一性； 催化部位（catalytic site）决定反应专一性。 酶的必需基团：在酶分子中经缺失、替换或修饰后能影响和破坏酶活性的基团称为酶催化作用的必需基团
酶原：细胞中没有催化活性的酶的前体形式，被称为酶原。
酶原激活：使无活性的酶原转变成活性酶的过程，称为酶原激活。 多酶体系：根据酶催化反应的需要，由催化一系列反应步骤的酶彼此以次级键嵌合形成具有高度组织性的多酶复合体，又称为多酶体系 多功能酶：是指具有两种以上催化活性的酶
中间产物学说：酶首先与底物结合成酶-底物复合物，其次转变成酶-过渡态中间物复合物，然后生成酶-产物复合物，最后从酶分子上释放产物，即酶催化通过形成中间产物从而显著降低反应的活化能（活化能是分子由基态转变为过渡态即活化态所需的能量），从而表现出极高的催化效率。
酶促反应的影响因素！！！！
底物浓度对反应速度的影响
一定pH、温度、酶浓度下：[S]较低时，v与[S]呈正比，为一级反应； [S]增加， v 不再按比例升高，为混合级反应； [S]继续加大， v 趋于极限，为零级反应。 [S] –v呈双曲线关系。
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米氏方程 在底物浓度较低时， [S]< 米氏常数的意义 Km是酶的特征性常数，其物理意义为：当酶反应速度达到最大反应速度一半时底物的浓度。 一种酶有几种底物时，对每种底物各有一个Km，其中Km最小的底物称为该酶的最适底物。 Km是代谢物对多种代谢途径选择取向的决定因素之一。 Km可反应酶对底物亲和力的大小，1/Km近似表明酶对底物亲和力的大小： 1/Km越大，酶对底物亲和力越强 1/Km越小，酶对底物亲和力越弱 酶浓度对反应速度的影响 在底物浓度大大超过酶浓度、温度和 pH 固定不变、反应体系中不含有抑制剂的情况下，酶反应速度与酶浓度成正比。 pH 对酶反应速度的影响 （1）pH过小、过大 ( 即过酸或过碱 ) 都能使酶蛋白变性而失活；（2）pH 的改变①能影响酶活性中心必需基团的解离程度，同时，②也可以影响底物和辅酶（基）的解离程度，从 而影响酶分子对底物分子的结合和催化。 酶的最适 pH：只有在特定的 pH 条件下，酶、底物和辅酶的解离状态最适宜它们相互结合，并发生催化作用，从而使酶反应速度达到最大值，这个 pH 称为酶的最适 pH 。 温度对反应速度的影响 化学反应速度随温度升高而加快。酶是蛋白质，可能随温度升高而变性。在温度较低时，反应速度随温度升高而加快。温度超过一定数值之后，酶受热变性的影响占优势，反应速度反而随温度升高而减慢，从而形成倒 V 形或倒 U 形曲线。 最适温度：使反应速度达到最大值的温度被称为最适温度 抑制剂对反应速度的影响 某些物质并不引起酶蛋白变性，但是能够与酶分子上的某些必需基团相结合，改变其性 质，从而使酶活性降低，甚至于完全丧失。这种作用称为抑制作用；这种物质称为抑制剂 （如有机磷杀虫剂、磺胺类药物等） 。凡是能提高酶活性的物质，都称为酶的激活剂（activator）。 7 激活剂主要有以下几种类型： 1.无机离子 ①阳离子 如Ca2+、Mg2+、Zn2+、K+、Na+ 等； ②阴离子 如Cl-、Br-、I- 等； 2.有机分子 ①巯基酶还原剂 如半胱氨酸、维生素C、GSH、巯基乙醇等； ②金属的螯合剂 如乙二胺四乙酸（EDTA）。 丙二酸对琥珀酸脱氢酶 的抑制，因为丙二酸是二羧酸化合物，与这个酶的正常底物琥珀酸（丁二酸）结构上很相似。 临床作用意义：竞争性抑制剂在临床治疗方面十分重要,不少有疗效的药物实际上就是酶的竞争性抑制剂。 例1 氨基喋呤/氨甲喋呤 氨基喋呤/氨甲喋呤（为叶酸类似物）能竞争性抑制癌细胞的二氢叶酸还原酶，从而影响四氢叶酸的合成，导致嘌呤和胸腺嘧啶合成障碍，临床上用以治疗白血病（leukemia）。 二氢叶酸还原酶 二氢叶酸﹣﹣﹣﹣﹣-→四氢叶酸 例 2 磺胺类药物 它能抑制细菌的生长繁殖，而不伤害人和畜禽。人和畜禽能够利用食物中的叶酸，而细菌不能利用外源的叶酸，必须自己合成。 细菌体内的①二氢叶酸合成酶催化对氨基苯甲酸、喋呤和谷氨酸变成二氢叶酸。②磺胺（对氨基苯磺酰胺）类药物，由于与对氨基苯甲酸的结构非常相似，因此对二氢叶酸合成酶有竞争性抑制作用，可使合成二氢叶酸的反应受阻，细菌由于缺乏二氢叶酸，生成四氢叶酸的原料不足，便抑制生长增殖。 竞争性抑制作用：竞争性抑制剂与底物竞争与酶的活性中心结合，从而阻止底物与酶的结合，这是最常见的一种可逆性抑制作用。 非竞争性抑制作用：底物和抑制剂可以同时与酶结合，两者没有竞争作用。 酶活力 ：酶催化底物发生化学反应的能力，也成为酶活性。 测定酶活力，实际上就是测定酶催化化学反应进行的速度。 酶促反应速度越快，酶活力就越大；反之，速度越慢， 酶活力就越小。 酶活力单位 规定：在 25℃，最适 pH，饱和底物浓度的反应条件下，每分钟催化减少1μmol/L 底物或生成1μmol/L产物所需的酶量，定为一个国际单位。 单位： 1 IU＝1μmol／min 实质：酶所催化反应的初始速度。 Kat 与国际单位 (IU) 的互算关系如下：1 Kat ＝ 6 × 107IU 酶的比活力：指每毫克酶蛋白所含酶活力的单位数。 单位：IU／mg 实质：表示酶纯度 对同一种酶来说，比活力愈高，表明酶纯度愈高。 酶分离纯化的一般原则：在整个分离纯化过程中要始终保持酶的活性。酶活性的测定应始终贯穿于整个分离纯化过程中，以便于监测酶活性的变化、掌握酶的纯化程度、选择和确定酶的分离纯化方法。 变构酶：变构酶又称别构酶，是指那些处于代谢途径关键部位、具有变构调节作用的一类酶。变构酶一般都是寡聚蛋白酶，由两个或两个以上亚基组成。 同工酶：能催化相同的化学反应，但酶蛋白的分子结构、理化性质和免疫学性质不同的一组酶。 共价调节酶：在其它酶的催化下，有些酶分子结构中的某种特殊基团，能与特殊的化学基团共价结合或解离，从而使酶分子活性发生改变[从无活性(或低活性)形式变成有活性(或高活性)形式，或者从有活性(高活性)形式变成无活性(或低活性)形式]，这种作用称为共价修饰调节。这种被修饰的酶称为共价调节酶 8 生物氧化 生物氧化: 糖、脂、蛋白质等有机物质在生物体内经过一系列与体外燃烧有别的氧化分解，最终生成CO2和H2O 并释放能量的过程称为生物氧化 生物氧化.特点 （1） 营养物质在37℃左右 ，经酶催化的一系列的化学反应，逐步氧化，并逐步地 释放能量； （2）生物氧化过程中释放的能量，主要以化学能的形式储存在ATP中，机体需要时再由ATP给机体提供能量，还有一部分能量以热能的形式释放； （3）在近中性的水溶液中进行，pH 保持相对恒定； （4）生物氧化过程中产生的 CO２不是来自碳原子与氧的直接化合，而是有机酸的脱羧基作用生成； （5）在真核生物细胞内，生物氧化都在线粒体内进行。不含线粒体的原核生物细胞如细菌，生物氧化是在细胞膜上进行的。 生物氧化过程中CO2的生成:来源于有机酸，在酶催化下的脱羧作用 直接脱羧基作用 α-直接脱羧：氨基酸的脱羧 β-直接脱羧：草酰乙酸脱羧 氧化脱羧基作用 α-氧化脱羧：丙酮酸的氧化脱羧 β-氧化脱羧：苹果酸的氧化脱羧 生物氧化过程中水的生成 水的生成方式有两种： 底物直接脱水：营养物质在代谢过程中从底物直接脱水。烯醇化酶催化2-磷酸苷油酸脱水生成磷酸烯醇式丙酮酸。 由电子传递链生成水 在生物氧化中，水是代谢物上脱下的氢与生物体吸进的O2化合生成的。代谢物上的氢需要在脱氢酶的作用下才能脱下，吸入的O2要通过氧化酶的作用才能转化为高活性的氧。在此过程中，还需要有一系列传递体才能把氢传递给氧，生成水。 电子传递链：电子传递链又称呼吸链，是指代谢物上脱下的氢（质子和电子）经一系列递氢体或电子传递体按对电子亲和力逐渐升高的顺序依次传递，最后传给分子氧从而生成水的全部体系。 真核细胞的呼吸链存在于线粒体内膜上，原核细胞的呼吸链存在于质膜上。 线粒体内典型的呼吸链有两条： NADH电子传递链 （根据底物脱下的氢初始受体不同） FADH2电子传递链（琥珀酸电子传递链） （1）NADH 呼吸链 是细胞内最主要的呼吸链，因为生物氧化过程中绝大多数脱氢酶都是以NAD+为辅酶，当这些酶催化代谢物脱氢后，脱下来的氢使NAD+转变为NADH，后者通过这条呼吸链将氢最终传给氧而生成水。 （2）FADH2 呼吸链 电子的传递是由 FADH2 传给铁硫中心，然后再传给辅酶 Q，由辅酶 Q 到 O2 之间的电子传递与 NADH 呼吸链完全相同。 9 FADH2 是在三羧循环中由琥珀酸氧化成延胡索酸时形成。动物体内磷酸甘油脱氢酶和脂酰CoA 脱氢酶的辅基也是FAD。 电子传递链的组成：黄素蛋白 铁硫蛋白 细胞色素 辅酶Q 它们都是疏水性分子。除泛醌外，其他组分都是蛋白质，通过其辅基的可逆性氧化还原传递电子。 铁硫蛋白 ：铁硫蛋白是含铁硫络合物的蛋白质，又称非血红素铁蛋白。 辅酶Q：是电子传递链中唯一的非蛋白质组分。 细胞色素：细胞色素是一类传递电子的蛋白质，它含有血红素辅基。根据可见光区的吸收光谱不同分成a、b、c 三类。 电子传递链的排列顺序 从 NADH 和 FADH2 到 O2 之间的电子传递体在呼吸链中的排列顺序是按照它们的氧化还原电位由低到高排成的，这个序列与它们对电子亲和力的不断增加顺序相吻合。 具有电子传递活性的内膜复合物 复合物Ⅰ（NADH-泛醌还原酶）催化电子从NADH 转移到泛醌； 复合物Ⅱ（琥珀酸-泛醌还原酶）催化电子从琥珀酸转移到泛醌； 复合物Ⅲ（泛醌-Cytc还原酶）催化电子从还原型泛醌转移到Cytc； 复合物Ⅳ（细胞色素c氧化酶）催化电子从还原型Cytc转移到分子氧。 电子传递抑制剂 能够阻断呼吸链中某部位电子传递的物质称为电子传递抑制剂。 常见的抑制剂有： A 鱼藤酮 安密妥和杀粉蝶菌素，它们的作用是阻断电子由NADH+H+ 向CoQ的传递。鱼藤酮是一种极毒的植物物质，常用作重要的杀虫剂。 B 抗霉素A，抑制电子从细胞色素b到细胞色素c1 的传递作用。 C 氰化物 叠氮化物和一氧化碳，他们都有阻断电子从细胞色素氧化酶到分子氧之间的传递作用。氰化物和叠氮化物与血红素a3 的高铁形式作用，而一氧化碳则是抑制a3的亚铁形式。 氧化磷酸化：NADH 和 FADH2 带的转移潜势很高的电子，在沿呼吸链传递给氧的过程中，逐步释放自由能，使ADP+ Pi ATP的过程，称为氧化磷酸化或电子传递磷酸化。 生物体内通过生物氧化生成ATP的两种方式： 底物水平磷酸化：在底物氧化过程中，形成了某些高能中间代谢物，再通过酶促磷酸基团转移反应，直接偶联ATP 的形成，称为底物水平磷酸化。 X～P + ADP → XH + ATP 氧化磷酸化：电子从NADH+H+ 或FADH2经电子传递链传递给分子氧并形成水，同时偶联ADP磷酸化生成ATP的过程，成为电子传递链磷酸化或氧化磷酸化，是需氧生物合成ATp的主要途径。 ATP 的生成 一对电子通过 NADH 呼吸链到分子氧的传递，可形成 2.5 个 ATP；一对电子通过 FADH2 呼吸链，则可形成 1.5 个 ATP。 氧化磷酸化的作用机理 ＋ 化学渗透假说：电子沿呼吸链传递时，释出的能量用于把 H 由线粒体的基质穿过内膜泵 ＋＋ 到线粒体内膜和外膜之间的膜间腔中，膜间腔中的 H 浓度高于间质中的 H浓度，线粒体的内膜外侧为正、内侧为负，于是形成一种跨线粒体内膜的质子梯度，产生了膜电势，即产生贮藏能量的电化学质子梯度。 ＋ 正是由这种电化学质子梯度推动 H 由膜间又穿过内膜上的 ATP 酶复合体的 Fo部位 10