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第三单元 酶酶是生物体内特有的催化剂。生物体内一系列复杂的化学反应几乎都是在酶的催化下进行的，生命活动离不开酶。受酶催化的物质称为底物，反应的生成物质称为产物。第一节 酶的催化作用一、催化作用 催化剂是指能加速化学反应而其自身在反应前后不发生改变的物质。酶是生物体合成的催化剂，它比一般催化剂具有更强的催化效能，但仍遵循一般催化剂的基本概念。由于酶的化学本质是蛋白质，它具有一些独特的催化性质：酶能显著地降低反应活化能，具有高度的催化能力；每种酶都选择性地催化一种或一组类似发生特定的化学反应，具有高度的催化专性；酶是蛋白质，其空间结构可受到各种理化因素的影响以致改变酶的催化活性，所以酶具有高度的不稳定性；酶的催化作用是受调控的。【执业】1下列有关酶的叙述，正确的是(2001)A.生物体内的无机催化剂B.催化活性都需要特异的辅酶C.对底物都有绝对专一性D.能显著地降低反应活化能E.在体内发挥催化作用时，不受任何调控答案：D【执业】6酶的催化高效性是因为酶(2003)A.启动热力学不能发生的反应B.能降低反应的活化能C.能升高反应的活化能D.可改变反应的平衡点E.对作用物(底物)的选择性答案：B【执业】10.关于酶的正确叙述是(2004)A.不能在胞外发挥作用B.大多数酶的化学本质是核酸C.能改变反应的平衡点D.能大大降低反应的活化能E.与底物结合都具有绝对特异性答案：D【执业】 12.下列有关酶的叙述，正确的是A.生物体内的无机催化剂B.催化活性都需要特异的辅酶C.对底物都有绝对专一性D.能显著地降低反应活化能E.在体内发挥催化作用时，不受任何调控答案：D【助理】5下列关于酶的叙述正确的是（2003）A.活化的酶均具有活性中心B.能提高反应系统的活化能C.所有的酶都具有绝对特异性D.随反应进行酶量逐渐减少E.所有的酶均具有辅基或辅酶答案：A 二、酶-底物复合物 ()中间产物学说 酶在催化时，首先与其底物结合，生成酶-底物复合物，经催化作用后再分解成酶和产物，这种酶催化作用过程称为中间产物学说。由于酶-底物复合物的形成，化学反应成千成万倍地被加速，酶与底物一般是通过非共价键结合，使酶和底物分子中参与结合和催化作用的基团有一定的空间立体对应及恰当的距离，以达到快速的结合和解离平衡。 (二)酶的活性中心 酶的分子量在104-106之间，多数底物为小分子有机物，分子量一般在102-103之间。所以酶与底物的结合范围，只能是酶表面的一个区域。即使底物为蛋白质或核酸等大分子化合物，酶与它们的结合面，也只是一个区域。酶分子中能与底物结合并发生催化作用的局部空间结构称为酶的活性中心。活性中心中有许多与催化作用直接相关的基闭，称为必需基团。有些必需基团涉及酶与底物的结合，又称为结合基团，有些具有催化功能，称为催化基团。在酶活性中心外，也存在一些与活性相关的必需基团。【执业】 5关于酶活性中心的叙述，正确的是(2002)A.酶原有能发挥催化作用的活性中心B.由一级结构上相互邻近的氨基酸组成C.必需基团存在的唯一部位D.均由亲水氨基酸组成E.含结合基团和催化基团答案：E 三、酶的专一性生物体内有数以千万计的化合物和化学反应，都由相应的酶催化。一种酶只能作用于一种或一类化合物，进行一种类型的化学反应，生成一定结构的产物，这种现象称为酶的专一性。若一个酶仅作用于一种底物，如精氨酸酶仅能催化L-精氨酸水解为L-鸟氨酸与尿素，属于绝对专一性。【助理】1酶促反应中决定酶专一性的部分是（2005）A.酶蛋白 B.辅基或辅酶 C.金属离子D.底物 E.催化基团答案：A（2005）考题点评：酶蛋白决定反应的持异性，辅助因子决定反应的种类和性质。第二节 辅酶与酶辅助因子 除了单纯由氨基酸残基形成的单纯蛋白质作为酶以外，更多的酶需要辅助因子参与作用，通常被称为结合酶，其中酶的蛋白质部分称为酶蛋白。根据辅助因子与酶蛋白结合成全酶的牢固程度，又分为辅酶和辅基两类。辅酶为结构复杂的小分子有机物，通过非共价键与酶蛋白疏松结合，可用透析、超滤等方法而分离；辅基则常以共价键与酶蛋白牢固结合，不易与酶蛋白分离。除了上述辅酶外，酶辅助因子主要是各种金属离子，如Zn2+、Fe2+、Cu2+、Mn2+、Ca2+、Mg2+、Na2+和K+等。【执业】2辅酶和辅基的差别在于A.辅酶为小分子有机物，辅基常为无机物B.辅酶与酶共价结合，辅基则不是C.经透析方法可使辅酶与酶蛋白分离，辅基则不能D.辅酶参与酶反应，辅基则不参与E.辅酶含有维生素成分，辅基则不含答案：C【助理】4决定酶促反应特异性的是（2002）A.辅酶B.辅基 C.酶蛋白D.底物 E激活剂答案：C一、维生素与辅酶的关系维生素可分为水溶性及脂溶性两大类。水溶性维生素中有多种B族维生素，在体内参与辅酶的组成(表2-3-1)。 表2-3-1 常见辅酶所含B族维生素辅 酶B族维生素硫胺素焦磷酸(TPP)维生素B1，(硫胺素)黄素腺嘌吟单核苷酸(FMN)维生素B2(核黄素)黄素腺嘌吟二核苷酸(FAD)维生素B2：(核黄素)磷酸吡哆醛(PLP)维生素B6辅酶A(CoA)泛酸四氢叶酸(FH4)叶酸烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADH)烟酰胺(维生素PP)脂溶性的维生素K，在体内还原后，作为凝血因子II、X等蛋白质中谷氨酸-羧化酶的重要辅助因子。【执业】4下列含有核黄素的辅酶是A.FMNB.HS-CoAC.NAD+D.NADP+答案：A【执业】9.下列为含有B族维生素的辅酶，例外的是A.磷酸吡哆醛(2004)B.辅酶AC.细胞色素bD.四氢叶酸E.硫胺素焦磷酸答案：C【执业】13.下列辅酶含有维生素PP的是(2001)A.FADB.NADP+C.CoQD.FMNE.FH4答案：B【执业】15.一碳单位代谢的辅酶是(2001)A.叶酸B.二氢叶酸C.四氢叶酸D.NADPHE.NADH答案：C (1619题共用备选答案) (2001)A.维生素B1B.维生素B2C.维生素B12D.泛酸E.维生素PP【执业】16.FAD中所含的维生素是答案：B【执业】17.NAD+中所含的维生素是答案：E【执业】18.TPP中所含的维生素是答案：A【执业】19.辅酶A中所含的维生素是答案：D【助理】1 下列有关维生素D的叙述，错误的是（2002）A.维生素D的活性形式是1,24-（OH）2-D3B.维生素D为类固醇衍生物C.活性维生素D可促进小肠对钙磷的吸收D.缺乏维生素D的*易发生骨软化症E.维生素D的羟化作用主要在肝肾中进行答案：A【助理】2 下列不属于含有B族维生素的辅酶的是（2006）A磷酸吡哆醛B细胞色素CC辅酶AD四氢叶酸E硫胺素焦磷酸答案：B二、辅酶作用辅酶及辅助因子，在酶促反应中起着传递电子、原子或某些化学基团的作用。各种辅酶的结构中都具有某种能进行可逆变化的基团，起到转移各种化学基团的作用。在氧化还原酶中依赖辅酶分子中的烟酰胺或核黄素发挥其转氢作用。在转氨基酶分子中，吡哆醛起到转移氨基的作用。【执业】7辅酶在酶促反应中的作用是(2003)A.起运载体的作用B.维持酶的空间构象C.参加活性中心的组成D.促进中间复合物形成E.提供必需基团答案：A【执业】20辅酶在酶促反应中的作用是A起运载体的作用B维持酶的空间构象C参加活性中心的组成D促进中间复合物形成E提供必需基团答案：A解析：辅酶及辅助因子在酶促反应中起着传递电子、原子或某些化学基团的作用。各种辅酶的结构中都具有某种能进行可逆变化的基团，起到转移各种化学基团的作用。在氧化还原酶中依赖辅酶分子中的烟酰胺或核黄素发挥其转氢作用。在转氨基酶分子，吡哆醛起到转移氨基的作用。三、金属离子作用金属离子与酶蛋白的结合可以是非常紧密的，是酶的重要组成成分，能与酶及底物形成各种形式的三元络合物，不仅保证了酶与底物的正确定向结合，而且金属离子还可作为催化基团，参与各种方式的催化作用。第三节 酶反应动力学酶反应动力学主要研究酶催化反应的过程与速率，以及各种影响酶催化速率的因素。一、Km和Vmax的概念在酶促反应中，底物浓度与反应速度为矩形双曲线的关系。底物浓度很低时，反应速度随底物浓度增加而上升，成直线比例，而当底物浓度继续增加时，反应速度上升的趋势逐渐缓和，旦底物浓度达到相当高时，反应速度不再上升，达到极限最大值，称最大反应速度(Vmax)。根据中间产物学说，推导出了一个方程式，从数学上显示底物浓度和反应速度的关系，其中的Km值为一常数，表示酶蛋白分子与底物的亲和力。Km值是酶的特征性常数之一，在一定程度上代表酶的催化效率。Km值在数值上等于酶促反应速度达到最大反应速度12时的底物浓度。一种酶能催化几种底物时就有不同的Km值，其中Km值最小的底物一般认为是该酶的天然底物或最适底物。【执业】3Km值是指反应速度为0.5Vmax时的(2001)A.酶浓度B.底物浓度C.抑制剂浓度D.激活剂浓度E.产物浓度答案：B【执业】11.Km值是指反应速度为12 Vmax时的A.酶浓度B.底物浓度C.抑制剂浓度D.激活剂浓度E.产物浓度答案：B【助理】2.酶活性测定的反应体系的叙述正确的是（2000）A.底物浓度与酶促反应速度呈直线函数关系B.温育时间必须在120分钟以上C.反应体系中不应该用缓冲溶液D.在040范围内，反应速度随温度升高而加快E.pH值为中性答案：D【助理】7有关酶Km值的叙述正确的是（2004）A.Km值是酶底物复合物的解离常数B.Km值与酶的结构无关C.Km值与底物的性质无关D.Km值并不反映酶与底物的亲和力E.Km值在数值上是达到最大反应速度一半时所需要的底物浓度答案：E【助理】8有关酶活性测定的反应体系的叙述正确的是（2000，2005）A.底物浓度达到Km即可B.反应时间须在120分钟以上C.反应体系中不应该用缓冲溶液D.反应温度一般为37E.反应体系必须加激活剂答案：D（2000，2005）【解析】本章中酶促反应特点，酶促反应动力学是常考内容。第1、4题都是考查酶的专一性（特异性）；第3题考查酶的抑制剂。（激活性也要注意）二、最适pH和最适温度酶反应溶液的PH可影响酶分子特别是活性中心的必需基团的解离程度、底物和辅酶的解离程度以及酶与底物的结合，以致影响酶的反应速度。在其他条件恒定的情况下，能使酶促反应速度达最大值时的pH，称为酶的最适pH。大部分体内酶的最适pH在7.4左右。例外的是胃蛋白酶的最适PH是1.52.5，这就是胃酸缺乏会出现消化不良症状的原因之一。【助理】6酶的最适pH是（2004）A.酶的特征性常数B.酶促反应速度最大时的pHC.酶最稳定时的pHD.与底物种类无关的参数E.酶的等电点答案：B化学反应的速度随温度增加而加快，但酶是蛋白质，可随温度的升高而变性。可见温度对酶促反应速度有双重影响。当温度既不过高以引起酶的变性，也不过低以抑制反应速度时，酶促反应的速度最快，此时的温度即为酶的最适温度。体内酶的最适温度一般在37左右。第四节 酶的抑制作用酶活性可被加入反应体系中某一物质所减弱，该物质为该酶的抑制剂。抑制作用可分为两大类：可逆性与不可逆性。一、不可逆抑制作用不可逆抑制作用抑制剂一般均为非生物来源，它们与酶共价结合破坏了酶与底物结合或酶的催化功能。由于抑制剂与酶共价结合，不能用简单的透析、稀释等物理方法除去抑制作用。二、可逆抑制作用可逆性抑制剂是通过非共价键与酶结合，因此既能结合又易解离，迅速地达到平衡。酶促反应速度因抑制剂与酶或酶-底物复合物相结合而减慢。可逆性抑制作用又分为竞争性和非竞争性抑制等类型。(一)竞争性抑制作用 竞争性抑制剂的结构与底物相似，能与底物竞争酶的结合位点，所以称竞争性抑制作用。抑制剂与底物竞争酶的结合位点的能力取决于两者的浓度。如抑制剂浓度恒定，底物浓度低时，抑制作用最为明显。随着底物浓度的增加，酶-底物复合物浓度增加，抑制作用减弱。当底物浓度远远大于抑制剂浓度时，几乎所有的酶均被底物夺取，此时，酶促反应的Vmax不变，但Km值变大。很多药物都属酶的竞争性抑制剂。磺胺药物与对氨基苯甲酸具有类似结构，而对氨基苯甲酸是二氢叶酸合成酶的底物之一，因此磺胺药通过竞争性地抑制二氢叶酸合成酶，使细菌缺乏二氢叶酸乃至四氢叶酸而不能合成核酸而增殖受抑制。【执业】8关于酶竞争性抑制剂的叙述错误的是(2004)A.抑制剂与底物结构相似B.抑制剂与底物竞争酶的底物结合部位C.增加底物浓度也不能达到最大反应速度D.当抑制剂存在时Km值变大E.抑制剂与酶非共价结合答案：C(二)非竞争性抑制作用 抑制剂既能与酶结合，也能与酶-底物复合物结合，从而使酶丧失活性，称为非竞争性抑制剂。此种抑制剂既影响对底物的结合，又阻碍其催化功能，表现为Vmax值减小，而Km值不变。【助理】3.有机磷酸酯农药抑制的酶是（2000，2005）A.琥珀酸脱氢酶B.己糖激酶C.胆碱酯酶D.柠檬酸合成酶E.异柠檬酸脱氢酶 答案：C 第五节 酶的调节酶的调节主要可分为酶活性调节及酶含量调节两方面，前者涉及一些酶结构的变化，后者则与酶的合成与降解有关。一、别构效应和协同效应代谢物等作用于酶的特定部位，也即别构部位，引起酶构象的变化，使酶活性增加或降低，这就是酶的别构调节。被调节的酶称为别构酶。别构抑制是最常见的别构效应。通过多酶体系的终未产物作为抑制剂结合到关键酶的别构部位而快速调节酶的活性中心功能，达到快速抑制该酶而调整整个代谢通路的作用。有些别构酶即以底物或前体等作为别构激活剂，结合到酶的别构部位，通过酶的变构而促进该酶的活化，避免过多底物的堆积而快速达到代谢平衡。已知的别构酶都含有一个以上的亚基，第一个亚基与底物或效应剂结合后，第二个亚基与底物的结合能力可以受影响，此种情况称为协同效应。二、酶的共价修饰有些酶，尤其是一些限速酶，在细胞内其他酶的作用下，其结构中某些特殊基团进行可逆的共价修饰，从而快速改变该酶活性，调节某一多酶体系的代谢通路，称为共价修饰调节。最常见的共价修饰是磷酸化修饰。通过蛋白激酶的催化，被修饰酶分子中丝氨酸或酪氨酸侧链上的羟基进行磷酸化，也可通过各种磷酸酶使此类磷酸基团去除，从而形成可逆的共价修饰。磷酸化修饰是体内重要的快速调节酶活性的方式之。三、酶原激活在细胞内合成及初分泌时，没有