第三章：酶

第一節(jié)：酶的分子結(jié)構(gòu)與功能

酶：是由活細(xì)胞產(chǎn)生的、對其底物具有高度特異性和高度催化效能的蛋白質(zhì)。

酶的分類：由單一亞基構(gòu)成的酶稱為單體酶。由多個相同或不同的亞基以非共價鍵組成的為寡聚酶。幾種具有不同催化功能的酶可以彼此聚合形成復(fù)合物，稱為多酶體系。在一條肽鏈上具有不同的催化功能，這類酶稱為多功能酶或串聯(lián)酶。

一：酶的分子組成中常含有輔助因子

單純酶：僅含有蛋白質(zhì)的酶。如淀粉酶，核酸酶等

結(jié)合酶：由蛋白部分和非蛋白部分組成。其中蛋白部分稱為酶蛋白，非蛋白部分稱為輔助因子。酶蛋白決定酶促反應(yīng)的特異性及其催化機制，輔助因子主要決定酶促反應(yīng)的性質(zhì)和類型酶蛋白和輔助因子結(jié)合在一起稱為全酶，只有全酶才具有催化作用。

輔助因子按與酶蛋白結(jié)合的程度分為輔酶和輔基

與酶蛋白結(jié)合程度較為疏松的為輔酶，可用透析或超濾的方法除去

與酶蛋白結(jié)合程度較為緊密的為輔基，不可用透析或超濾的方法除去

二：酶的活性中心是酶分子執(zhí)行其催化功能的部位

酶的活性中心=活性部位：酶分子中能與底物特異的結(jié)合并催化底物轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)物的具有三維結(jié)構(gòu)的區(qū)域。與酶密切相關(guān)的化學(xué)基團(tuán)稱為必需基團(tuán)，必需基團(tuán)又可分為結(jié)合基團(tuán)和催化基團(tuán)。

同工酶：是指催化相同的化學(xué)反應(yīng)，但酶蛋白的分子結(jié)構(gòu)、理化性質(zhì)乃至免疫學(xué)性質(zhì)不同的一組酶。

絕對專一性：有的酶只作用于特定結(jié)構(gòu)的底物分子，進(jìn)行一種專一的反應(yīng)，生成一種特定結(jié)構(gòu)的產(chǎn)物。

相對專一性：有些酶對底物的專一性不是根據(jù)底物的分子結(jié)構(gòu)，而是依據(jù)底物分子中特定的化學(xué)鍵或特定的基團(tuán)，因而可以作用于含有相同化學(xué)鍵或化學(xué)基團(tuán)的一類化合物，這種選擇性稱為相對專一性

誘導(dǎo)契合學(xué)說：酶在發(fā)揮作用前需先于底物結(jié)合，酶與底物相互接近時，兩者在結(jié)構(gòu)上相互誘導(dǎo)，相互變性和相互適應(yīng)，進(jìn)而結(jié)合并形成酶-底物復(fù)合物。

定向效應(yīng)：相互靠近的底物分子之間以及底物與酶的活性部位的基團(tuán)之間還必須要有正確的立體化學(xué)排列才能發(fā)生反應(yīng)。

親核催化：酶活性中心中的親核基團(tuán)釋放出電子攻擊過渡態(tài)中間物上的帶正電的原子或基團(tuán)，形成瞬時共價鍵，此時底物被激活，并很容易進(jìn)一步水解形成產(chǎn)物和游離的酶

親電催化：酶活性中心內(nèi)親電基團(tuán)與富含電子的底物形成共價鍵，激活底物，進(jìn)一步水解形成產(chǎn)物和游離的酶。

第三節(jié)：酶促反應(yīng)動力學(xué)

一：底物濃度對酶促反應(yīng)速率的影響呈矩形雙曲線

Km：等于酶促反應(yīng)速率為最大反應(yīng)速率一半時的底物濃度，是酶的特征性常數(shù)，不同的酶km值不同，km也可表示酶對底物的親和力，km越小，酶對底物的親和力越大。

二：底物足夠時酶濃度對酶促反應(yīng)速率的影響呈直線關(guān)系

三：溫度對酶促反應(yīng)速率的影響具有雙重性

酶在最適溫度時的反應(yīng)速率最大，升高溫度或者降低溫度都可改變酶的活性。

四：PH通過改變酶分子及底物的解離狀態(tài)影響酶促反應(yīng)速率

PH可影響酶對底物的親和力，也可改變酶分子的空間構(gòu)象，從而影響酶的活性。酶在最適PH時反應(yīng)速率最大。

五：抑制劑可降低酶促反應(yīng)速率

（一）不可逆性抑制劑與酶共價結(jié)合

抑制劑與酶的活性中心的必須基團(tuán)共價結(jié)合，使酶失活。

（二）可逆性抑制劑與酶非共價結(jié)合

競爭性抑制作用：抑制劑與酶的底物結(jié)構(gòu)相似，可與底物競爭結(jié)合酶的活性中心，從而阻礙酶與底物形成中間產(chǎn)物

磺胺類藥物的抑菌機制

細(xì)菌利用對氨基苯甲酸合成二氫葉酸，進(jìn)而合成四氫葉酸。磺胺類藥物與對氨基苯甲酸的結(jié)構(gòu)相似，競爭性抑制二氫葉酸合成酶的活性中心，抑制二氫葉酸的合成，從而干擾細(xì)菌的核酸合成，使細(xì)菌的生長受到抑制。人可以直接利用食物中的葉酸，體內(nèi)核酸的合成不受磺胺類藥物的影響。

非競爭性抑制作用：抑制劑與酶活性中心外的部位結(jié)合，不影響酶與底物的結(jié)合，但抑制劑-酶-底物復(fù)合物不能進(jìn)一步釋放出產(chǎn)物。

反競爭性抑制劑作用：此類抑制劑也與酶活性中心外的部位結(jié)合，當(dāng)?shù)孜锱c酶結(jié)合后，抑制劑與酶-底物復(fù)合物結(jié)合，使酶-抑制劑-底物復(fù)合物不能釋放出產(chǎn)物。

六：激活劑可提高酶促反應(yīng)速率

激活劑可分為兩類：必須激活劑和非必須激活劑

別構(gòu)調(diào)節(jié)=變構(gòu)調(diào)節(jié)：代謝物與某些酶的活性中心外的某個部位非共價可逆結(jié)合，引起酶的構(gòu)象改變，從而改變酶的活性，酶的這種調(diào)節(jié)稱為別構(gòu)調(diào)節(jié)

別構(gòu)酶：受別構(gòu)調(diào)節(jié)的酶稱為別構(gòu)酶。

酶的共價修飾=酶的化學(xué)修飾：酶蛋白的肽鏈上的一些基團(tuán)可在其他酶催化下，與某些化學(xué)基團(tuán)共價結(jié)合，同時又在另一種酶的催化下，去掉已結(jié)合的化學(xué)基團(tuán)，從而改變酶的活性。此種調(diào)節(jié)稱為酶的化學(xué)修飾或共價修飾。最常見的是磷酸化和去磷酸化

酶原和酶原的激活：有些酶在細(xì)胞內(nèi)合成或初分泌時、或在功能發(fā)揮前處于無活性狀態(tài)，這種無活性狀態(tài)的酶稱為酶原。酶原經(jīng)過水解酶的作用，去除一個或幾個肽段后，空間構(gòu)象發(fā)生改變，從而表現(xiàn)出酶的活性。酶原轉(zhuǎn)變成有活性的酶的過程稱為酶原的激活。

酶的活力：也稱酶的活性，指酶催化指定化學(xué)反應(yīng)的能力，酶活性是研究酶的特性，分離純化以及酶制劑生產(chǎn)和應(yīng)用時的不可缺少的指標(biāo)，酶活力是用在一定條件下，它所催化某一反應(yīng)的反應(yīng)初速度來表示。

酶的比活力是酶濃度的量度，即指單位重量的蛋白質(zhì)中所具有酶的活力單位數(shù)，一般來說，對于同一種酶，比活力越大，表示酶的純度越高。

維生素：人體不能合成或合成量很少、不能滿足機體的需要，必須由食物供給，維持正常生命活動過程所必需的一組低分子量有機化合物。

維生素的分類及其功能

（1）脂溶性維生素

維生素a：維持正常視覺功能，對基因表達(dá)和組織分化具有調(diào)節(jié)作用，體內(nèi)有效的抗氧化劑

維生素d：調(diào)節(jié)血鈣和影響細(xì)胞分化

維生素e：體內(nèi)重要的抗氧化劑，調(diào)節(jié)基因表達(dá)，促進(jìn)血紅素的合成

維生素k：促凝血作用，對骨代謝有重要作用

（2）水溶性維生素

維生素b1：糖代謝中具有重要作用

維生素b2：主要起傳遞氫的作用

維生素b6：多種酶的輔酶

維生素b12：影響一碳單位的代謝和脂肪酸的合成

維生素pp：活化形式作為脫氫酶的輔酶參與氧化還原反應(yīng)

維生素c：羥化酶的輔酶，作為抗氧化劑可直接參與體內(nèi)氧化還原反應(yīng)，增強免疫力

泛酸：酰基轉(zhuǎn)移酶的輔酶

生物素：羧化酶的輔酶

葉酸：活性形式四氫葉酸是一碳單位的載體

a-硫辛酸：抗脂肪肝和降低膽固醇的作用