生物化學(xué)總結(jié)酶

1/1生物化學(xué)總結(jié)酶

一、酶的概論

1.定義：具有高效性與特異性的生物催化劑。

2.酶作為生物催化劑的特點：

a.酶具有很高的催化效率。

b.酶具有高度專一性。

c.酶易失活。

d.酶活性受到調(diào)節(jié)和控制。

3.酶作用專一性的機制與假說:鎖鑰學(xué)說、誘導(dǎo)契合學(xué)說。

4.酶的化學(xué)組成：

5.酶的命名：反應(yīng)物：反應(yīng)物反應(yīng)類型酶。

6.六大酶類：

二、酶的催化原理

1.酶通過降低反應(yīng)的活化能，從而使反應(yīng)速率增大。

2.酶與底物復(fù)合物的形成：。

3.酶的活性部位：蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)決定功能，酶活性部位的結(jié)構(gòu)特點決定酶行使其催化功能的特點（高效性、專一性）?；钚圆课皇敲附Y(jié)合和催化底物反應(yīng)的場所，是酶分子表面的一小部分區(qū)域，其功能基團包含催化基團與結(jié)合基團。

特點：a.活性部位在酶分子整個體積中只占很小的一部分。

b.酶的活性部位具有三維立體結(jié)構(gòu)。

c.酶的活性部位是酶分子上的一個裂隙。

d.活性部位具有與底物相對互補的結(jié)構(gòu)，酶活性部位具有柔性，可發(fā)生誘導(dǎo)契合。

e.底物通過非共價作用結(jié)合到酶分子上。

f.活性部位對酶的整體構(gòu)象具有依賴性。

4.影響酶催化效率的因素：（改變反應(yīng)途徑降低活化能）

非共價作用：鄰近效應(yīng)與定向效應(yīng)、底物的形變與誘導(dǎo)契合(←過渡態(tài)理論)。

共價作用：酸堿催化、共價催化、金屬離子催化。

(1).鄰近效應(yīng)：酶與底物結(jié)合以后，使原來游離的底物集中于酶的活性部位，從而減小底物之間或底物與酶的催化基團之間的距離，提高底物有效濃度，使反應(yīng)更容易進行，增加反應(yīng)速率的一種效應(yīng)。定向效應(yīng)：反應(yīng)物的反應(yīng)基團之間、以及酶的催化基團與底物的反應(yīng)基團之間的正確定位和取向產(chǎn)生的效應(yīng)。

(2).當(dāng)酶與底物結(jié)合后，酶與底物之間的非共價作用可以使底物分子圍繞其敏感鍵發(fā)生形變，從而促進底物過渡態(tài)的形成，反應(yīng)活化能被降低，反應(yīng)速率得以加快。酶與底物結(jié)合時，在底物發(fā)生形變的同時，酶活性部位的構(gòu)象也在底物的影響作用下發(fā)生改變，二者的形變導(dǎo)致酶與底物更好地結(jié)合，形成一個互相契合的酶－底物復(fù)合物。

(3).結(jié)合能與過渡態(tài)理論：結(jié)合能來自酶與底物之間的非共價作用。結(jié)合能被用于降低活化能。酶與底物過渡態(tài)之間產(chǎn)生最多最適的非共價作用，釋放最多結(jié)合能。與酶經(jīng)誘導(dǎo)契合調(diào)整后的構(gòu)象最匹配的是底物經(jīng)形變產(chǎn)生的過渡態(tài)，酶與底物過渡態(tài)的親和力要大于酶與底物或產(chǎn)物的親和力。過渡態(tài)理論的證明（如抗體酶、競爭性抑制劑）。

(4).酸堿催化:通過向反應(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.

共價催化:催化劑通過與底物形成不穩(wěn)定的共價中間復(fù)合物，降低反應(yīng)活化能，從而提高反應(yīng)速度的機制。金屬離子催化:通過結(jié)合底物為反應(yīng)定向，電荷屏蔽與穩(wěn)定作用，在氧化還原反應(yīng)中起傳遞電子作用。

5.酶具有高催化效率的分子機理是：酶分子的活性部位結(jié)合底物形成酶－底物復(fù)合物，在酶的幫助作用下（包括共價作用與非共價作用），底物進入特定的過渡態(tài)，由于形成此類過渡態(tài)所需要的活化能遠小于非酶促反應(yīng)所需要的活化能，因而反應(yīng)能夠快速、順利地進行，形成產(chǎn)物并釋放出游離的酶，使其能夠參與其余底物的反應(yīng)。一種酶的催化作用常常是多種催化機制的綜合作用。酶的活性部位一般都含有多個與酶催化作用相關(guān)的基團，可以通過協(xié)同作用。

6.胰凝乳蛋白酶催化反應(yīng)機制：催化體，共價催化＋酸堿催化。

三、酶促反應(yīng)動力學(xué)

在酶催化的反應(yīng)中，酶先與底物形成酶－底物中間復(fù)合物。當(dāng)?shù)孜锓肿釉诿缸饔孟掳l(fā)生化學(xué)變化后，中間復(fù)合物再分解成產(chǎn)物和酶。

1.米氏常數(shù)Km的意義：米氏常數(shù)是反應(yīng)速度為最大值的一半時的底物濃度，大小只與酶的性質(zhì)有關(guān)，與酶的濃度無關(guān)；不同的酶具有不同Km值。Km值只是在固定的底物，一定的.溫度和pH條件下，一定的緩沖體系中測定的，不同條件下具有不同的Km值。

1/Km值可用于近似地表示酶與底物之間的親和程度：1/Km值大表示親和程度大;1/Km值小表示親和程度小。Km值可用于計算酶促反應(yīng)初速率v。

在一定酶濃度下，Vmax是常數(shù)；Vmax值只是在固定的底物，一定的溫度和pH條件下，一定的緩沖體系中測定的，不同條件下具有不同的Vmax值。

的意義：kcat表示當(dāng)酶被底物飽和時每秒鐘每個酶分子轉(zhuǎn)換底物的分子數(shù)，稱為轉(zhuǎn)換數(shù)（TN）或催化常數(shù)。kcat通常等于多步反應(yīng)中單一限度步驟的反應(yīng)速率常數(shù)，例如kcat可等于經(jīng)典米氏動力學(xué)反應(yīng)過程的k3。kcat值越大，表示酶的催化效率越高。

生理條件下，[S]?Km時，kcat/Km的值可以作為酶促反應(yīng)速率大小的衡量。kcat/Km可用于綜合反映酶的催化能力。

3.影響酶促反應(yīng)速率的因素：

酶的抑制作用：改變酶的必需基團的化學(xué)性質(zhì)，引起酶活力降低或喪失的作用。

a.不可逆的抑制作用:抑制劑與酶的必需基團通常以共價鍵結(jié)合，引起酶的永久性失活。

b.可逆的抑制作用:抑制劑與酶蛋白以非共價鍵結(jié)合，引起酶活性暫時性喪失。抑制劑可以通過透析、超濾等物理方法被除去，并且能部分或全部恢復(fù)酶的活性。分為：競爭性抑制、非競爭性抑制、反競爭性抑制。

四、酶的調(diào)控

1.方式：改變酶的數(shù)量與分布(同工酶)，改變酶個體的活性(改變酶的結(jié)構(gòu)、直接干涉酶與底物的相互作用)。

2.通過改變酶結(jié)構(gòu)調(diào)控酶活性：別構(gòu)調(diào)控、可逆的共價修飾、酶原激活(蛋白激酶A的激活、表皮生長因子受體的激活)。

3.別構(gòu)調(diào)控：許多酶除具有活性部位外，還具有調(diào)節(jié)部位，酶的調(diào)節(jié)部位可以與某些化合物可逆地非共價結(jié)合，使酶發(fā)生構(gòu)象的改變，進而改變酶的催化活性，這種酶活性的調(diào)節(jié)方式稱為酶的別構(gòu)調(diào)控。別構(gòu)調(diào)控可分為同促別構(gòu)調(diào)控與異促別構(gòu)調(diào)控，同促別構(gòu)調(diào)控中，酶的活性部位和調(diào)節(jié)部位是相同的，效應(yīng)物是底物；異促別構(gòu)調(diào)控中，酶的活性部位和調(diào)節(jié)部位是不同的，效應(yīng)物是非底物分子。

同促別構(gòu)調(diào)控：底物分子本身對別構(gòu)酶的調(diào)節(jié)作用。別構(gòu)酶底物濃度對反應(yīng)速率的動力學(xué)曲線不是雙曲線，是S形曲線。

異促別構(gòu)調(diào)控：非底物分子的調(diào)節(jié)物對別構(gòu)酶的調(diào)節(jié)作用。

4.酶別構(gòu)調(diào)控的一般機理：別構(gòu)酶的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)－寡聚酶結(jié)構(gòu)。酶的某個活性部位結(jié)合底物后，構(gòu)象改變的信息在酶分子中進行傳遞，最終產(chǎn)生效應(yīng)，影響酶的總活性狀態(tài)。多肽鏈之間的界面作為分子開關(guān)起關(guān)鍵作用。非底物效應(yīng)物通過與非活性部位（調(diào)節(jié)部位）結(jié)合，引起酶構(gòu)象的變化，最終影響酶的總活性狀態(tài)。

5.酶別構(gòu)調(diào)控的意義：在酶水平對代謝進行調(diào)節(jié)，反饋抑制。

6.可逆的共價修飾：由其它的酶對共價調(diào)節(jié)酶進行可逆共價修飾，使其在活性形式和非活性形式之間相互轉(zhuǎn)變，從而調(diào)節(jié)酶活性。蛋白質(zhì)的磷酸化是一種重要的可逆的共價修飾形式，指由蛋白激酶催化的把ATP或GTP位磷酸基轉(zhuǎn)移到底物蛋白質(zhì)氨基酸殘基上的過程，其逆過程是由蛋白磷酸酶催化的水解反應(yīng)，稱為蛋白質(zhì)的