生物化學(xué)第三章酶與酶促反應(yīng)（一）
掌握
酶（E）是由活細(xì)胞合成的、對(duì)其特異性底物起高效催化作用的蛋白質(zhì)。是生物體內(nèi)最主要的催化劑。酶催化生物體內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)稱為酶促反應(yīng)。也有核酶和脫氧核酶。
1、酶的分子結(jié)構(gòu)與功能
寫在前面：酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)。
由一條肽鏈構(gòu)成的酶稱作單體酶。
由多個(gè)相同或不同的肽鏈（亞基）以非共價(jià)鍵連接組成的酶稱寡聚酶。
某一代謝途徑，按序催化完成一組連續(xù)反應(yīng)的幾種具有不同催化功能的酶可彼此聚合形成一個(gè)結(jié)構(gòu)和功能上的整體，即多酶復(fù)合物（多酶體系）。
一條肽鏈上同時(shí)具有多種不同催化功能，即多功能酶（串聯(lián)酶）。
1）酶的分子組成
2? 單純酶
水解后僅有氨基酸組分而無其他組分的酶。
2? 綴合酶（結(jié)合酶）
由蛋白質(zhì)部分（酶蛋白）和非蛋白質(zhì)部分（輔因子）共同組成。酶蛋白決定酶促反應(yīng)的特異性和催化機(jī)制；輔因子決定酶促反應(yīng)的類型。酶蛋白和輔因子結(jié)合在一起稱作全酶，二者單獨(dú)存在均無催化活性，只有全酶才有催化活性。
?? 輔因子多為小分子有機(jī)化合物或金屬離子（最常見）。
前者多是B族維生素的衍生物或卟啉化合物——參與傳遞電子、質(zhì)子或轉(zhuǎn)移基團(tuán)。
金屬離子是最常見的輔因子，約2/3的酶含有金屬離子。
金屬離子的作用：①參與催化反應(yīng)，傳遞電子。②在酶與底物間起橋梁作用，便于酶對(duì)底物起作用。③穩(wěn)定酶分子的特定空間構(gòu)象。④中和陰離子，降低反應(yīng)中的靜電斥力，利于底物和酶結(jié)合。
金屬酶：金屬離子與酶結(jié)合緊密，提取過程中不易丟失。如羧基肽酶、黃嘌呤氧化酶。
金屬活化酶： 金屬離子雖為酶的活性所必需，但與酶的結(jié)合是可逆結(jié)合（通過底物相連接）。如己糖激酶、肌酸激酶、丙酮酸羧化酶。
2）輔酶與輔基
輔因子分為輔酶和輔基。
輔酶多通過非共價(jià)鍵與酶蛋白相連，結(jié)合疏松，可以用透析或超濾除去。酶促反應(yīng)中輔酶可以在酶之間轉(zhuǎn)移。
輔基與酶蛋白形成共價(jià)鍵，結(jié)合緊密，不易通過透析或超濾除去，酶促反應(yīng)中輔基不能離開酶蛋白。
3）酶的活性中心是酶分子執(zhí)行其催化功能的部位
酶分子中能與底物特異地結(jié)合并催化底物轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)物的具有特定三維結(jié)構(gòu)的區(qū)域，稱為酶的活性中心或酶的活性部位。
與酶活性密切相關(guān)的基團(tuán)稱為酶的必需基團(tuán)。常見的有絲氨酸殘基的羥基、組氨酸殘基的咪唑基、半胱氨酸殘基的巰基、酸性氨基酸的羧基。有些必需基團(tuán)位于活性中心內(nèi)，有的位于活性中心外?；钚灾行膬?nèi)的必需基團(tuán)分為結(jié)合基團(tuán)（識(shí)別與結(jié)合底物和輔酶）和催化基團(tuán)（催化底物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)物）。活性中心外的必需基團(tuán)不直接參與催化反應(yīng)，但是維持酶活性中心應(yīng)有的空間構(gòu)象和作為調(diào)節(jié)劑的結(jié)合部位所必需。
?? 酶的活性中心是酶分子中具有三維結(jié)構(gòu)的區(qū)域，或?yàn)榱芽p，或?yàn)榘枷?，深入到酶分子?nèi)部，形成疏水口袋。
?? 不同酶分子空間構(gòu)象不同，活性中心各異，催化作用也各不相同。
?? 當(dāng)酶的活性中心被其他物質(zhì)占據(jù)，或受某些理化因素作用，使酶的空間構(gòu)象遭到破壞，酶的催化活性即喪失。
4）同工酶的概念：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。
同工酶一級(jí)結(jié)構(gòu)存在差異，但其活性中心的三維結(jié)構(gòu)相同/相似。
?? 長期進(jìn)化中基因趨異的產(chǎn)物。存在于同一種屬或同一個(gè)體的不同組織或同一細(xì)胞的不同亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)中，在代謝調(diào)節(jié)上起著重要作用。
乳酸脫氫酶LDH的同工酶：心肌中以LDH1較為豐富，肝和骨骼肌中含LDH5較多。
臨床意義：
正常血清LDH2的活性高；
心肌梗死時(shí)可見LDH1大于LDH2；
肝細(xì)胞受損時(shí)病人血清LDH5活性升高。
心梗時(shí)，CK2活性升高。
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2、酶促反應(yīng)的特點(diǎn)
1）酶對(duì)底物具有極高的催化效率。
2）酶對(duì)底物具有高度的特異性（絕對(duì)特異性、相對(duì)特異性）。
酶的特異性或?qū)Ｒ恍?/strong>：一種酶僅作用于一種或一類化合物，或一定的化學(xué)鍵，催化一定的化學(xué)反應(yīng)并生成一定的產(chǎn)物。
3）酶具有可調(diào)節(jié)性。
4）酶具有不穩(wěn)定性。
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了解
1、酶與底物結(jié)合形成中間產(chǎn)物
1）誘導(dǎo)契合作用使酶與底物結(jié)合緊密。
誘導(dǎo)契合假說：酶在發(fā)揮其催化作用之前，首先是酶與底物相互接近，其結(jié)構(gòu)相互誘導(dǎo)、相互變形和相互適應(yīng)，進(jìn)而結(jié)合生成酶-底物復(fù)合物，此復(fù)合物再進(jìn)行分解而釋放出酶，同時(shí)生成產(chǎn)物。
意義：使得具有相對(duì)特異性的酶可以結(jié)合一組結(jié)構(gòu)并不完全相同的底物，酶構(gòu)象的變化利于其與底物結(jié)合，并使底物轉(zhuǎn)變?yōu)椴环€(wěn)定的過渡態(tài)而易傳化成產(chǎn)物。
2）鄰近效應(yīng)與定向排列使諸底物正確定位于酶的活性中心。
3）表面效應(yīng)使底物去溶劑化。防止水化膜形成。
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2、同工酶與醫(yī)學(xué)的關(guān)系
同工酶的測定已被應(yīng)用于臨床實(shí)踐。當(dāng)某組織病變時(shí)，可能有某種特殊的同工酶釋放出來，使同工酶譜改變。
同工酶相對(duì)含量的改變?cè)谝欢ǔ潭壬夏芨舾械胤从衬承┡K器的功能狀況，因而可作為臟器病變?cè)\斷與鑒別診斷的依據(jù)。
