生物化學課后習題答案第四章xt4

1、第四章酶化學一、課后習題判斷對錯。如果不對，請說明原因。（1）生物體內(nèi)具有催化能力的物質(zhì)都是蛋白質(zhì)。（2）所有的酶都具有輔酶或輔基。（3）酶促反應(yīng)的初速度與底物濃度無關(guān)。（4）當?shù)孜锾幱陲柡蜖顟B(tài)時，酶促反應(yīng)的速率與酶的濃度成正比。（5）對于所有酶而言，Km值都與酶的濃度無關(guān)。（6）測定酶的活力時，必須在酶促反應(yīng)的初速度時進行?，F(xiàn)有1g淀粉酶制劑，用水稀釋1000ml，從中吸取0.5ml測定該酶的活力，得知5min分解0.25g淀粉。計算每克酶制劑所含的淀粉酶活力單位數(shù)。（淀粉酶活力單位規(guī)定為：在最適條件下，每小時分解1g淀粉的酶含量為1個活力單位。）稱取25mg蛋白酶配成25ml酶溶液，從中取

2、出0.1ml酶液，以酪蛋白為底物，用Folin比色法測定酶活力，得知每小時產(chǎn)生1500ug酪氨酸;易取2ml酶液用凱氏定氮法測得蛋白氮為0.2mg。根據(jù)以上數(shù)據(jù)，解答以下問題。（每分鐘產(chǎn)生1pg酪氨酸的酶量為1個活力單位。）（1）1mg酶液中所含的蛋白質(zhì)量及活力單位；（2）比活力；（3）1g酶制劑的總蛋白含量及比活力。4當?shù)孜餄舛萻分別等于4、5、6和10Km時，求反應(yīng)速率V相當于最大反應(yīng)速度Vmax的幾分之幾？根據(jù)下列實驗數(shù)據(jù)（表7-5），用Lineweaver-Burk作圖法求;（1）非抑制反應(yīng)下的Km和Vmax（2）抑制反應(yīng)下的Km和Vmax（3）判斷抑制作用的類型。從某生物材料中提取純

3、化一種酶，按下列步驟進行純化（表7-8）計算最后所得酶制劑的比活力，活力回收率和純化倍數(shù)（純化率）。解析：（1）不對，生物體內(nèi)具有催化活性還有RNAO。（2）不對，只有結(jié)合酶有輔酶或輔基。（3）不對，如果酶促反應(yīng)的底物只有一種，當其他條件不變，酶的濃度也固定的情況下，一種酶所催化的化學反應(yīng)速率與底物的濃度間有如下的規(guī)律：在底物濃度低時，反應(yīng)速度隨底物濃度的增加而急劇增加，反應(yīng)速率與底物濃度成正比，表現(xiàn)為一級反應(yīng)；當?shù)孜餄舛容^高時，增加底物濃度，反應(yīng)速度雖隨之增加，但增加的程度不如底物濃度低時那樣顯著，即反應(yīng)速率不再與底物濃度成正比，表現(xiàn)為混合級反應(yīng)；當?shù)孜餄舛冗_到某一定值后，再增加底物濃度，反

4、應(yīng)速率不再增加，而趨于恒定，即此時反應(yīng)速率與底物濃度無關(guān)，表現(xiàn)為零級反應(yīng)，此時的速率為最大速率（Vmax）,底物濃度即出現(xiàn)飽和現(xiàn)象。由此可見，底物濃度對酶促反應(yīng)速率的影響是非線性的。（4）不對，原因見（3）。（5）正確。（6）不對，測酶活應(yīng)在一定的底物濃度下，反應(yīng)速度應(yīng)該為最大反應(yīng)速度。淀粉酶活力單位規(guī)定為：在最適條件下，每小時（h）分解1g淀粉的酶量為1個活力單位。0.25g淀粉/5minx60minx1000/0.5=6000U（1）1ml酶液中所含的蛋白質(zhì)量及活力單位。凱氏定氮法：0.2mgx6.25/2=0.625mg活力單位：1500ug/60/0.1=250U（2）比活力=活力單位

5、數(shù)/毫克酶蛋白（N）=250U/0.625mg=400（3）1g酶制劑的總蛋白含量及總活力：（每min產(chǎn)生lugTyr的酶量規(guī)定為1個活力單位）。總蛋白的量=625mg總活力=250UX1000=2.5x104U根據(jù)米氏方程計算：分別為4/5，5/6，6/7，10/11。根據(jù)Lineweaver-Burk作圖法求得：（1）Km=1.31,Vmax=3.29x103o（2）Km=7.33Vmax=6.28x10o（3）反競爭性抑制。根據(jù)比活力=活力單位數(shù)/毫克酶蛋白回收率=提純后總活力/提純前總活力x100%純化倍數(shù)=純化后比活力/純化前比活力經(jīng)三步純化后，最后酶制劑的比活力=16.33，回收率

6、=1.54%,純化倍數(shù)=24o二、補充習題（一）名詞解釋1米氏常數(shù)2寡聚酶3變構(gòu)酶4同工酶5活性中心6.酶原的激活1別構(gòu)效應(yīng)；8協(xié)同效應(yīng)（二）分析和計算題稱取25mg蛋白酶配成25mL溶液，取2mL溶液測得含蛋白氮0.2mg,另取0.1mL溶液測酶活力，結(jié)果每小時可以水解酪蛋白產(chǎn)生1500g酪氨酸，假定1個酶活力單位定義為每分鐘產(chǎn)生1iig酪氨酸的酶量，請計算：（1）酶溶液的蛋白濃度及比活。（2）每克純酶制劑的總蛋白含量及總活力。試比較酶的競爭性抑制作用與非競爭性抑制作用的異同。何謂酶的專一性？酶的專一性有哪幾類？如何解釋酶作用的專一性？研究酶的專一性有何意義？闡述酶活性部位的概念。可使用哪些

7、主要方法研究酶的活性中心？影響酶反應(yīng)效率的因素有哪些?它們是如何起作用的?哪些因素影響酶的活性？酶制劑宜如何保存？參考答案（一）名詞解釋米氏常數(shù)（Km值）：是米氏酶的一個重要參數(shù)。Km值是酶反應(yīng)速度（V）達到最大反應(yīng)速度（Vmax）半時底物的濃度（單位mol或mmo）。米氏常數(shù)是酶的特征常數(shù)，只與酶的性質(zhì)有關(guān)，不受底物濃度和酶濃度的影響。寡聚酶：有兩個或兩個以上亞基組成的酶稱為寡聚酶。寡聚酶中的亞基可以是相同的，也可以是不同的。亞基間以非共價鍵結(jié)合，容易用酸堿，高濃度的鹽或其它的變性劑分離。寡聚酶的相對分子質(zhì)量從35000到幾百萬。變構(gòu)酶：或稱別構(gòu)酶，一般具有多個亞基，在結(jié)構(gòu)上除具有活性中心外

8、，還具有可結(jié)合調(diào)節(jié)物的別構(gòu)中心，活性中心負責酶對底物的結(jié)合與催化，別構(gòu)中心負責調(diào)節(jié)酶反應(yīng)速度。同工酶：是指有機體內(nèi)能夠催化同一種化學反應(yīng)，但其酶蛋白本身的分子結(jié)構(gòu)組成及理化性質(zhì)卻有所不同的一組酶。.酶原的激活：有些酶在細胞內(nèi)合成和初分泌時，并不表現(xiàn)有催化活性，這種無活性狀態(tài)的酶的前身物稱為酶原。在一定條件下，受某種因素的作用，酶原分子的部分肽鍵被水解，使分子結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，形成酶的活性中心，無活性的酶原轉(zhuǎn)化成有活性的酶稱為酶原的激活。別構(gòu)效應(yīng)：又稱為變構(gòu)效應(yīng)，當某些寡聚蛋白的別構(gòu)中心與別構(gòu)效應(yīng)劑（變構(gòu)效應(yīng)劑）發(fā)生作用時，可以通過蛋白質(zhì)構(gòu)象的變化來改變酶的活性，這種改變可以是活性的增加或減少。別構(gòu)

9、效應(yīng)劑（變構(gòu)效用劑）可以是蛋白質(zhì)本身的作用物也可以是作用物以外的物質(zhì)（如底物、激活劑、抑制劑等）。協(xié)同效應(yīng)：當?shù)孜锱c一個亞基上的活性中心結(jié)合后，引起酶分子構(gòu)象的改變，使其它亞基的活性中心與底物的結(jié)合能力增強的作用，稱為正協(xié)同效應(yīng)。（二）分析和計算題（1）蛋白濃度=0.2x6.25mg/2mL=0.625mg/mL（2）比活力=（1500/60 x1ml/0.1mL）-0.625mg/mL=400U/mg（3）總蛋白=0.625mg/mLX1000mL=625m;5（4）總活力=625mgK400U/mg=2.5X10Uo競爭性抑制是指抑制劑I和底物S對游離酶E的結(jié)合有競爭作用，互相排斥，已結(jié)合

10、底物的ES復合體，不能再結(jié)合I;同樣已結(jié)合抑制劑的EI復合體，不能再結(jié)合S。多數(shù)競爭性抑制在化學結(jié)構(gòu)上與底物S相似，能與底物S競爭與酶分子活性中心的結(jié)合，因此，抑制作用大小取決于抑制劑與底物的濃度比，加大底物濃度，可使抑制作用減弱甚至消除。競爭性抑制作用的雙倒數(shù)曲線與無抑制劑的曲線相交于縱坐標1/Vmax處，但橫坐標的截距，因競爭性抑制存在而變小，說明該抑制作用，并不影響酶促反應(yīng)的最大速度Vmax,而使Km值變大。非競爭性抑制是指抑制劑I和底物S與酶E的結(jié)合互不影響，抑制劑I可以和酶E結(jié)合生成EI,也可以和ES復合物結(jié)合生成ESIo底物S和酶E結(jié)合成ES后，仍可與I結(jié)合生成ESI，但一旦形成E

11、SI復合物，再不能釋放酶E和形成產(chǎn)物P。其特點是：1和S在結(jié)構(gòu)上一般無相似之處，1常與酶分子活性部位以外的化學基團結(jié)合，這種結(jié)合并不影響底物和酶的結(jié)合，增加底物濃度并不能減少I對酶的抑制程度。非競爭性抑制劑的雙倒數(shù)曲線與無抑制劑的曲線相交于橫坐標-1/Km處，但縱坐標的截距，因競爭性抑制存在變大，說明該抑制作用，不影響酶促反應(yīng)的Km值，而使Vmax值變小。酶的專一性是指酶對催化的反應(yīng)和反應(yīng)物所具有的選擇性。根據(jù)對底物的選擇性，酶的專一性可以分為結(jié)構(gòu)專一性和立體異構(gòu)專一性。結(jié)構(gòu)專一性指每對底物的特征結(jié)構(gòu)化學鍵或功能團等有選擇，例如肽酶只能水解肽鍵，酯酶只作用酯鍵。立體異構(gòu)專一性指酶對底物的構(gòu)型有

12、選擇。例如只作用于L構(gòu)型或只作用于順式構(gòu)型。根據(jù)過渡態(tài)互補假說，酶的專一性實質(zhì)上是酶與底物分子在結(jié)構(gòu)上互補。研究酶的專一性可以揭示酶的催化機理，獲得有關(guān)酶的結(jié)構(gòu)與功能信息，為酶的應(yīng)用、酶分子設(shè)計或分子修飾提供指導。在生物化工中運用酶的專一性可以減少副反應(yīng)，特別是利用酶的立體異構(gòu)專一性進行不對稱合成或不對稱拆分。酶的活性中心往往是若干個在一級結(jié)構(gòu)上相距很遠，但在空間結(jié)構(gòu)上彼此靠近的氨基酸殘基集中在一起形成具有一定空間結(jié)構(gòu)的區(qū)域，該區(qū)域與底物相結(jié)合并將底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物，對于結(jié)合酶來說，輔酶或輔基往往是活性中心的組成成分。酶的活力中心通常包括兩部分：與底物結(jié)合的部位稱為結(jié)合中心，決定酶的專一性；促進底

13、物發(fā)生化學變化的部位稱為催化中心，它決定酶所催化反應(yīng)的性質(zhì)以及催化的效率。有些酶的結(jié)合中心與催化中心是同一部分。對ES和EI的X-射線晶體分析、NMR分析、對特定基團的化學修飾、使用特異性的抑制劑和對酶作用的動力學研究等方法可用于研究酶的活性中心。影響酶催化效率的有關(guān)因素包括：（1）底物和酶的鄰近效應(yīng)與定向效應(yīng)，鄰近效應(yīng)是指酶與底物結(jié)合形成中間復合物后，使底物和底物（如雙分子反應(yīng)）之間，酶的催化基團與底物之間結(jié)合于同一分子而使有效濃度得以極大的升高，從而使反應(yīng)速率大大增加的一種效應(yīng)；定向效應(yīng)是指反應(yīng)物的反應(yīng)基團之間和酶的催化基團與底物的反應(yīng)基團之間的正確取位產(chǎn)生的效應(yīng)。（2）底物的形變和誘導契

14、合（張力作用），當酶遇到其專一性底物時，酶中某些基團或離子可以使底物分子內(nèi)敏感鍵中的某些基團的電子云密度增高或降低，產(chǎn)生“電子張力”，使敏感鍵的一端更加敏感，底物分子發(fā)生形變，底物比較接近它的過渡態(tài)，降低了反應(yīng)活化能，使反應(yīng)易于發(fā)生。（3）酸堿催化，酸堿催化是通過瞬時的向反應(yīng)物提供質(zhì)子或從反應(yīng)物接受質(zhì)子以穩(wěn)定過渡態(tài)，加速反應(yīng)的一類催化機制。（4）共價催化，在催化時，親核催化劑或親電子催化劑能分別放出電子或接受電子并作用于底物的缺電子中心或負電中心，迅速形成不穩(wěn)定的共價中間復合物，降低反應(yīng)活化能，使反應(yīng)加速。（5）微環(huán)境的作用：酶的活性部位形成的微環(huán)境通常是疏水的，由于介電常數(shù)較低，可以加強有關(guān)基團之間的靜電相互作用，加快酶促反映的速度。在同一個酶促反應(yīng)中，通常會有上述的3個左右的因素同時起作用，稱作多元催化。底物濃度、酶含量、溫度、pH