第四章 酶催化反应作业修改汇总.doc

第四章 酶催化反应1. 酶分子的组成如何？酶分子结构有什么特征？（作者：许雨晴，邱玉龙，冯淑娟）2. 酶为什么具有催化功能？（作者：尤磊）3. 酶催化剂为什么具有高活性和高选择性？酶的活性和选择性受什么因素影响？（作者：张兵兵，王发龙，贾佑顺）4. 举例说明酶的酸碱催化机理（作者：王勤为，林志远）5. 举例说明酶的氧化还原催化机理（作者：魏慧丹，赵彦勇，刘赛赛）6. 导致酶失活的因素有哪些？说明原因（作者：庄巍，夏兆博， 莫春燕）1：酶分子的组成如何？酶分子结构有什么特征？答案一：(1) 根据酶的组成成份，可分单纯酶和结合酶两类：单纯酶(simple enzyme)：基本组成单位仅为氨基酸的一类酶。结合酶(conjugated enzyme)：也称全酶(holoenzyme)，由酶蛋白(apoenzyme和辅因子（cofactor）构成。(2) 酶的结构特征有以下几点：1、酶蛋白质一般具有球状外貌根据酶分子的结构特点将酶分为三类：单体酶具有三级结构a. 一条多肽链b. 如催化水解反应胰蛋白酶、广泛应用的工业用酶制剂等。寡聚酶具有四级结构a. 由二个甚至多个亚基组成 b. 亚基间通过疏水作用力、氢键、离子键和范德华力联系而成整体分子。如烯醇化酶（二聚体）、乳酸脱氢酶（四聚体）多酶体系a. 由几种酶嵌合形成的复合体b. 有利于一系列反应的连续进行c. 相对分子质量很大2、酶的相对分子质量单体酶在3000060000之间，且40000左右较为集中，约占11。如羧肽酶A由307个氨基酸殘基组成，相对分子质量为34600。寡聚酶至少是单体加倍，多者数万、几十万乃至数百万，二聚体约占36、四聚体约占33。如乳酸脱氢酶亚基相对分子质量为35000，酶相对分子质量为150000。3、氨基酸组成和排列顺序与酶催化活性的关系酶功能相近氨基酸组成相近氨基酸排列顺序相近（存在大量同源序列，尤其催化活性部位）。序列之间的差异，一般是在远离活性部位的地方。4、氨基酸的空间分布酶的内核（活性中心）疏水性氨基酸居多。酶的表面亲水性氨基酸占优势，赋予酶的水溶性特点。5、酶分子的柔顺性酶在水溶液中通常以多种构象存在无水状态相对刚性（一种“锁定”构象）有水状态由“刚”向“柔”转化。水作为一种极性和高介电常数的物质，像润滑剂一样，加到无水的酶中以后，就使酶由“刚”向“柔”转化，酶在与其底物相遇时，才可能发生专一性结合，并催化底物转变成产物。答案二；答：根据酶的组成成份，可分单纯酶和结合酶两类。单纯酶(simple enzyme)是基本组成单位仅为氨基酸的一类酶。它的催化活性仅仅决定于它的蛋白质结构。脲酶、消化道蛋白酶、淀粉酶、酯酶、核糖核酸酶等均属此列。结合酶(conjugated enzyme)的催化活性，除蛋白质部分(酶蛋白apoenzyme)外，还需要非蛋白质的物质，即所谓酶的辅助因子(cofactors)，两者结合成的复合物称作全酶(holoenzyme)。酶的辅助因子可以是金属离子，也可以是小分子有机化合物。常见酶含有的金属离子有K+、Na+、Mg2+、Cu2+、(或Cu+)、Zn2+和Fe2+(或Fe3+)等。它们或者是酶活性的组成部分；或者是连接底物和酶分子的桥梁；或者在稳定酶蛋白分子构象方面所必需。小分子有机化合物是些化学稳定的小分子物质，其主要作用是在反应中传递电子、质子或一些基团，常可按其与酶蛋白结合的紧密程度不同分成辅酶和辅基两大类。辅酶(coenzyme)与酶蛋白结合疏松，可以用透析或超滤方法除去；辅基(prosthetic group)与酶蛋白结合紧密，不易用透析或超滤方法除去，辅酶和辅基的差别仅仅是它们与酶蛋白结合的牢固程度不同，而无严格的界限。酶分子的结构特征。1、酶蛋白质一般具有球状外貌 根据酶蛋白分子的结构特点将酶分为三类：单体酶具有三级结构 a. 一条多肽链。b. 如催化水解反应胰蛋白酶、广泛应用的工业用酶制剂等。 寡聚酶具有四级结构 a. 由二个甚至多个亚基组成 b. 亚基间通过疏水作用力、氢键、离子键和范德华力联系而成整体分子。如烯醇化酶（二聚体）、乳酸脱氢酶（四聚体）多酶体系 a. 由几种酶嵌合形成的复合体 b. 有利于一系列反应的连续进行 c. 相对分子质量很大 。2、 酶的相对分子质量 单体酶在3000060000之间，且40000左右较为集中，约占11。如羧肽酶A由307个氨基酸殘基组成，相对分子质量为34600。 寡聚酶至少是单体加倍，多者数万、几十万乃至数百万，二聚体约占36、四聚体约占33。如乳酸脱氢酶亚基相对分子质量为35000，酶相对分子质量为150000。3、 氨基酸组成和排列顺序与酶催化活性的关系酶功能相近氨基酸组成相近氨基酸排列顺序相近（存在大量同源序列，尤其催化活性部位） 序列之间的差异，一般是在远离活性部位的地方。4、 氨基酸的空间分布酶的内核（活性中心）疏水性氨基酸居多。 酶的表面亲水性氨基酸占优势，赋予酶的水溶性特点。5、酶分子的柔顺性酶在水溶液中通常以多种构象存在 无水状态相对刚性（一种“锁定”构象） 有水状态由“刚”向“柔”转化。 水作为一种极性和高介电常数的物质，像润滑剂一样，加到无水的酶中以后，就使酶由“刚”向“柔”转化，酶在与其底物相遇时，才可能发生专一性结合，并催化底物转变成产物。答案三：（未能题目要求回答问题）答：1、按照酶的化学组成可将酶分为单纯酶和复合酶两类。（1）单纯酶：功效较单一，只有氨基酸残基组成的肽链，如肠毒清酵素排毒，纤体酵素减肥等，配方就相对简单，只需集合同类酵素就可以达到理想单方面效果。（2）复合酶：除了多肽链组成的蛋白质，还有非蛋白成分，如金属离子、铁卟啉或含B族维生素的小分子有机物，这类型的酶有如复方天然酵素等，其具备较全面的功效，配方复杂，复合种类较多等特点。结合酶的蛋白质部分称为酶蛋白(apoenzyme)，非蛋白质部分统称为辅助因子,两者一起组成全酶；只有全酶才有催化活性，如果两者分开则酶活力消失。2、结构特点一般的蛋白质都是球状，但是不同类型的酶蛋白具有不同的结构。单体酶只有一条肽链组成，故其只有三级结构，即在二级结构的基础上再进一步盘曲或折迭形成具有一定规律的三维空间结构，分子量大约在30KDa-60KDa。寡聚酶则有四级结构，一般由多个亚基构成，亚基间一般通过氢键、离子键、范德华力、疏水相互作用等连接，其分子量大小在几十万到几百万之间。对于酶蛋白的一级结构即氨基酸的排列顺序，一般酶功能相近的其氨基酸排列序列相近，其二级结构包括螺旋、折叠、转角等特点，一般酶蛋白的二级结构都是由这些结构组成。对于其氨基酸空间结构，酶的内部疏水氨基酸较多、而其表面亲水氨基酸相对较多。酶在水溶液中通常以有水状态和无水状态存在,无水状态下酶显相对刚性，有水状态则相对柔性，能有效催化反应。2. 酶为什么具有催化功能？答案一：（未能题目要求回答问题）1、酶蛋白质一般具有球状外貌根据酶蛋白分子的结构特点将酶分为三类单体酶具有三级结构a. 一条多肽链b. 如催化水解反应胰蛋白酶、广泛应用的工业用酶制剂等。寡聚酶具有四级结构a. 由二个甚至多个亚基组成 b. 亚基间通过疏水作用力、氢键、离子键和范德华力联系而成整体分子。如烯醇化酶（二聚体）、乳酸脱氢酶（四聚体）多酶体系a. 由几种酶嵌合形成的复合体b. 有利于一系列反应的连续进行c. 相对分子质量很大酶的辅因子是酶分子结构中的非蛋白质组分，大部分酶必须有辅因子才显示活性。1. 活性中心在酶分子总体积中只占相当小的部分（约1%2%），相当于23个氨基酸残基。2. 都是酶分子表面的一个凹穴，有一定的大小和形状，但不是刚性的，而具有一定的柔性3. 活性中心为非极性的微环境，有利于与底物结合。4. 底物与酶通过形成较弱键力的次级键相互作用并结合到酶的活性中心。 5. 酶的活性部位并不是和底物的几何图形正好吻合，而是在酶与底物结合的过程中，底物分子或酶分子或它们两者的构象同时发生一定变化后才相互契合，这时催化基团的位置也正好处于所催化底物的敏感化学键部位。 结合部位：底物在此与酶分子结合。一个酶的结合部位又可以分为各种亚位点，分别与底物的不同部位结合。催化部位：底物的敏感键在此被打断或形成新的键，从而发生一定的化学反应。一个酶的催化部位可以不止一个。答案二：（应根据酶分子的结构特征，说明其具有催化功能的原因）酶催化作用机理酶催化机理多种多样，殊途同归的是最终都能够降低反应的G：(1)创造稳定过渡态的微环境。例如，通过与反应的过渡态分子更高的亲和力（与底物分子相比），提高其稳定性；或扭曲底物分子，以使得底物更趋向于转化为过渡态。(2)提供不同的反应途径。例如，暂时性地激活底物，形成酶-底物复合物的中间态。(3)将反应中不同底物分子结合到一起，并固定其方位至反应能够正确发生的位置，从而降低反应的“门槛”。从结构上分析：通常酶分子中只有一小部分直接与底物结合并与催化作用直接有关，这些氨基酸残基构成酶的活性中心，而活性中心一般由少数几个氨基酸残基组成，在一级结构上，这些氨基酸残基可能并不相邻，甚至相距很远，位于同一条肽链的不同部分或不同的肽链上，通过肽链的折叠、盘绕，而在空间位置上相互靠近，构成一定的空间区域。一般认为酶的活性中心有两个功能部位：结合部位和催化部位。催化部位负责催化底物键的断裂和产物键的形成，是底物发生化学变化的部位，决定没的催化能力和化学反应的性质。酶的活性中心一般位于酶分子表面的裂缝、空隙或口袋内，底物分子全部或部分结合到该空隙内，发生催化作用。空隙内一般为疏水性环境，底物主要通过次级键如氢键、盐键、范德华力、疏水作用力等与活性中心结合，疏水性环境有助于提高酶与底物的结合能力。3. 酶催化剂为什么具有高活性和高选择性？酶的活性和选择性受什么因素影响？答案一：酶都是蛋白质；都是由氨基酸按一定顺序结合构成的大分子；在生理环境中，酶分子中的原子分别处于一定的空间位置上，形成特定的构象。在使小分子（如氮、氧、二氧化碳等）转化的酶催化反应中，酶的结构中通常含有金属中心。例如过氧化氢分解酶含铁；递送磷的酶含镁；能分解二氧化碳的酶含铬。酶中的金属元素之间形成一个较小区域的活性构造，固定在一个庞大的蛋白质分子上，分子量可高达数百万，如固氮酶中含有的铁钼蛋白，分子量约2730万，每个分子系由一个钼原子、20个铁原子、20个半胱氨酸分子及15个不稳定的硫原子所组成。有相当数量的酶是以复合蛋白质的形式存在的，即除去蛋白质成分外，还含有其他的辅因子，如金属离子、某些维生素及其衍生物等小分子物质，这些辅因子是酶表现活性所必需的。与蛋白质部分结合较紧的称辅基，结合较松的称辅酶。前者如过氧化氢酶中的铁卟啉；后者如一些脱氢酶中的烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD)。通常把含有辅因子的复合蛋白质称全酶，除去辅因子的称酶蛋白。酶蛋白与许多蛋白不同之处为酶蛋白都具有一个与催化有关的特定区域，其中包括与催化过程有关的催化基团，以及与底物结合有关的结合基团。使酶催化剂具有较高的活性。选择性1，每个蛋白质分子的二级，三级和四级结构是不同的。2，独特的四级结构只选择性地“锚定”某些在空间构象上与蛋白质具有互补关系或嵌合关系的反应物分子。3酶的四级结构具有一定的“柔性”。4，酶催化剂有四级结构，一级结构是酶蛋白的基本结构单元，二级结构对酶分子的催化作用具有重大意义，例如，在每盘螺旋一圈包含3.6个氨基酸残基的-螺旋，和每圈包含4.4个氨基酸残基的-螺旋相互转化是，就能引起三级结构的变化，从而对酶分子的催化功能产生一定的影响。另外，由于肽链拥有不同的残基，每种酶的耳机结构具有特有的外表特征，例如，在大残基的情况下，侧链将从二次结构外耸起，而在小残基的情况下，在表面上就形凹陷，结果可为第五提供一种特殊的作用表面等。酶的三级结构，是酶分子的结构单元，成为单体，是酶催化选择性的关键，因为，通过螺旋状或褶片状的肽链在节段上的进一步折叠，就能使许多在链上远离的基团相互挨近，形成排列恰当又能适应底物不同基团的各种作用部位，可以说，酶的所以具有独特的专一性，就在于酶分子具有这种精确的结构。酶的活性和选择性受温度，pH,还有水溶剂的影响，温度越高酶的活性越高，但是高温会使酶失活。不同的酶所需要的pH环境不一样。水溶剂是酶反应比较好的溶剂，但是在实际生活中，往往是有机溶剂，是酶的活性大大降低，在一些反应中往往加入一定的水来提高活性。答案二：答：(1) 酶催化剂为什么具有高活性和高选择性的原因有以下几点构成：1、酶分子的活性中心。酶分子中直接与底物结合，并和酶催化作用直接有关形成中间化合物的区域叫酶的活性中心（active center）或活性部位（active site)。2、酶分子的多级结构。酶分子具有一级、二级、三级、四级结构。组成简单酶的氨基酸在形成多肽链（一级结构）后，通过部分盘旋成螺旋状或者折叠成层状（二级结构），再进一步卷曲、折叠形成具有一定空间构型的成为单体、亚基、或原巨体的三级结构，最后由几个单体齐聚成构像一定的酶分子（四级结构）。酶分子结构上的这种严格层次，对酶之所以具有催化功能起着十分重大的作用。这能使原来相互远离的氨基酸残基挨近，形成由若干个集团组成的“活性中心”。当底物和活性中心挨近时，尚能使酶的四级结构构象发生变化，使底物处于对反应来说最好的空间状态和尽可能地挨近活性中心，缩短反应距离。这使得酶分子中有些氨基酸尽管不能参与反应，却有使底物按一定构型固定在酶分子上的作用，酶分子中的各种氨基酸都是反应的积极参与者。3、酶分子中氨基酸残基的三类催化功能。第一类是活性中心能和底物中的特定部位直接作用的部位；第二类是结合中心虽不起催化作用，但能把底物固定在一起的位置上，决定酶的专一性；第三类是大多数氨基酸的残基可使酶分子保持特有的空间构象。综上所述，正是由于以上部位的协合作用，才使底物和酶能相互匹配，构成酶所独有的催化活性和专一性。这才使得酶催化剂具有高活性和高选择性。(2) 影响酶的活性和选择性的因素有：1、温度：温度（temperature）对酶促反应速度的影响很大，表现为双重作用：（1）与非酶的化学反应相同，当温度升高，活化分子数增多，酶促反应速度加快，对许多酶来说，温度系数（temperature coefficient）Q多为12，也就是说每增高反应温度10，酶反应速度增加12倍。（2）由于酶是蛋白质，随着温度升高而使酶逐步变性，即通过酶活力的减少而降低酶的反应速度。各种酶在最适温度范围内，酶活性最强，酶促反应速度最大。一般而言，温度越高化学反应越快，但酶是蛋白质，若温度过高会发生变性而失去活性，因而酶促反应一般是随着温度升高反应加快，直至某一温度活性达到最大，超过这一最适温度，由于酶的变性，反应速度会迅速降低。2、pH值： pH影响酶促反应速度的原因：（1）环境过酸、过碱会影响酶蛋白构象，使酶本身变性失活。（2）pH影响酶分子侧链上极性基团的解离，改变它们的带电状态，从而使酶活性中心的结构发生变化。在最适pH时，酶分子上活性中心上的有关基团的解离状态最适于与底物结合，pH高于或低于最适pH时，活性中心上的有关基团的解离状态发生改变，酶和底物的结合力降低，因而酶反应速度降低。（3）pH能影响底物分子的解离。可以设想底物分子上某些基团只有在一定的解离状态下，才适于与酶结合发生反应。若pH的改变影响了这些基团的解离，使之不适于与酶结合，当然反应速度亦会减慢。基于上述原因，pH的改变，会影响酶与底物的结合，影响中间产物的生成，从而影响酶反应速度。酶在最适pH范围内表现出活性，大于或小于最适pH，都会降低酶活性。主要表现在两个方面：改变底物分子和酶分子的带电状态，从而影响酶和底物的结合；过高或过低的pH都会影响酶的稳定性，进而使酶遭受不可逆破坏。在极端的酸性或碱性条件下会变性而完全失活，大多数酶的最适PH值为4.5-8.0范围内。3、酶的浓度： 在有足够底物而又不受其它因素的影响的情况下，则酶促反应速率与酶浓度成正比。当底物分子浓度足够时，酶分子越多，底物转化的速度越快。但事实上，当酶浓度很高时，并不保持这种关系，根据分析，这可能是高浓度的底物夹带夹带有许多的抑制剂所致。当酶促反应体系的温度、pH不变，底物浓度足够大，足以使酶饱和，则反应速度与酶浓度成正比关系。因为在酶促反应中，酶分子首先与底物分子作用，生成活化的中间产物（或活化络合物），而后再转变为最终产物。在底物充分过量的情况下，可以设想，酶的数量越多，则生成的中间产物越多，反应速度也就越快。相反，如果反应体系中底物不足，酶分子过量，现有的酶分子尚未发挥作用，中间产物的数目比游离酶分子数还少，在此情况下，再增加酶浓度，也不会增大酶促反应的速度。4、底物浓度：在生化反应中，若酶的浓度为定值，底物的起始浓度较低时，酶促反应速度与底物浓度成正比，即随底物浓度的增加而增加。当所有的酶与底物结合生成中间产物后，即使在增加底物浓度，中间产物浓度也不会增加，酶促反应速度也不增加。 在底物浓度相同条件下，酶促反应速度与酶的初始浓度成正比。酶的初始浓度大，其酶促反应速度就大。 在底物浓度较低时，只有少数的酶与底物作用生成中间产物，在这种情况下，增加底物的浓度，就会增加中间产物，从而增加酶促反应的速度；但是当底物浓度足够大时，所有的酶都与底物结合生成中间产物，体系中已经没有游离态的酶了，在底物充分过量的条件下，继续增加底物的浓度，对于酶促反应的速度，显然已毫无作用。我们把酶的活性中心都被底物分子结合时的底物浓度称饱和浓度。各种酶都表现出这种饱和效应，但不同的酶产生饱和效应时所需要底物浓度是不同的。5、激活剂：凡是能提高酶活性的物质，都称激活剂（activator），其中大部分是离子或简单的有机化合物。激活剂种类很多，有无机阳离子，如钠离子、钾离子、铜离子、钙离子等；无机阴离子，如氯离子、溴离子、碘离子、硫酸盐离子磷酸盐离子等；有机化合物，如维生素C、半胱氨酸、还原性谷胱甘肽等。许多酶只有当某一种适当的激活剂存在时，才表现出催化活性或强化其催化活性，这称为对酶的激活作用。而有些酶被合成后呈现无活性状态，这种酶称为酶原。它必须经过适当的激活剂激活后才具活性。6、抑制剂： 能减弱、抑制甚至破坏酶活性的物质称为酶的抑制剂。它可降低酶促反应速度。酶的抑制剂有重金属离子、一氧化碳、硫化氢、氢氰酸、氟化物、碘化乙酸、生物碱、染料、对-氯汞苯甲酸、二异丙基氟磷酸、乙二胺四乙酸、表面活性剂等。 对酶促反应的抑制可分为竞争性抑制和非竞争性抑制。与底物结构类似的物质争先与酶的活性中心结合，从而降低酶促反应速度，这种作用称为竞争性抑制。竞争性抑制是可逆性抑制，通过增加底物浓度最终可解除抑制，恢复酶的活性。与底物结构类似的物质称为竞争性抑制剂。抑制剂与酶活性中心以外的位点结合后，底物仍可与酶活性中心结合，但酶不显示活性，这种作用称为非竞争性抑制。非竞争性抑制是不可逆的，增加底物浓度并不能解除对酶活性的抑制。与酶活性中心以外的位点结合的抑制剂，称为非竞争性抑制剂。 有的物质既可作为一种酶的抑制剂，又可作为另一种酶的激活剂。 7、其他因素答案三：酶具有高活性和高选择性的原因如下： 酶属生物大分子，分子质量至少在1万以上，大的可达百万。酶的催化作用有赖于酶分子的一级结构及空间结构的完整。它们通过多肽链的盘曲折叠，组成一个在酶分子表面、具有三维空间结构的孔穴或裂隙，以容纳进入的底物与之结合并催化底物转变为产物，这个区域即称为酶的活性中心。而酶活性中心以外的功能集团则在形成并维持酶的空间构象上也是必需的，故称为活性中心以外的必需基团。酶分子具有活性中心。酶分子中直接与底物结合，并和酶催化作用直接有关形成中间化合物的区域叫酶的活性中心或活性部位。对需要辅助因子的酶来说，辅助因子也是活性中心的组成部分。酶催化反应的特异性实际上决定于酶活性中心的结合基团、催化基团及其空间结构。所以酶具有高活性。 酶的分子结构的基础是其氨基酸的序列，它决定着酶的空间结构和活性中心的形成以及酶催化的专一性。酶分子具有一级、二级、三级、四级结构。一级结构是酶蛋白的基本结构单元，二级结构对酶分子的催化作用具有重大意义。酶的三级结构，是酶分子的结构单元，成为单体，是酶催化选择性的关键，因为，通过螺旋状或褶片状的肽链在节段上的进一步折叠，就能使许多在链上远离的基团相互挨近，形成排列恰当又能适应底物不同基团的各种作用部位。氨基酸残基的功能，可以大体分为三类：第一类能和底物中的特定部位直接作用的，称为催化中心；另一类虽不能起催化作用，但能把底物固定在一定的位置上，决定酶的专一性，称为结合中心；大多数氨基酸的残基则可使酶分子酶保持特有的空间构象，正是由于这些不同部位的协合作用，才使底物和酶能相互匹配，构成所独有的催化活性和专一性。可以想象，在这样的反应环境下，在由酶和底物形成的复合物中，酶的活性中心对底物反应部位的进攻将变得更加容易，所以酶具有高的选择性。酶的活性和选择性受pH、温度、紫外线、重金属盐、抑制剂、激活剂的影响。影响酶活性的因速率；酶的浓度、底物的浓度等不会影响酶活性，但可以素，一定会影响酶促反应的速率，但影响酶促反应的速率的因素不一定影响酶的活性，这是易忽略点也是易错点。pH、温度、紫外线、重金属盐、抑制剂、激活剂等通过影响酶的活性来影响酶促反应的影响酶促反应的速率。抑制剂是可以降低酶活性的分子；激活剂则是可以增加酶活性的分子。有许多药物和毒药就是酶的抑制剂。4. 举例说明酶的酸碱催化机理答案一：（举出实例啊！）酸碱催化作用是以酸碱做催化剂的催化。反应物分子与酸碱相接触，或吸附在催化剂固体表面的酸碱部位上，就会发生酸碱反应，形成活性中间络合物，然再分解出产物，使催化剂复原。 碱性催化剂 oP!7+X |A 在碱性催化剂催化的酯交换反应中，真正起活性作用的是甲氧阴离子，如下图所示。甲氧阴离子攻击甘油三酯的羰基碳原子，形成一个四面体结构的中间体，然后这个中间体分解成一个脂肪酸甲酯和一个甘油二酯阴离子，这个阴离子与甲醇反应生成一个甲氧阴离子和一个甘油二酯分子，后者会进一步转化成甘油单酯，然后转化成甘油。所生成的甲氧阴离子又循环进行下一个的催化反应。酸性催化剂 ,R CnvB 酸催化酯交换的反应机理如下图所示。质子先与甘油三酯的羰基结合，形成碳阳离子中间体。亲质子的甲醇与碳阳离子结合并形成四面体结构的中间体，然后这个中间体分解成甲酯和甘油二酯，并产生质子催化下一轮反应。甘油二酯及甘油单酯也按这个过程反应。答案二：（太简单了！举例啊，写反应式啊！）酸碱催化作用是以酸碱做催化剂的催化。反应物分子与酸碱相接触，或吸附在催化剂固体表面的酸碱部位上，就会发生酸碱反应，形成活性中间络合物，然再分解出产物，使催化剂复原。 碱性催化剂 oP!7+X |A 在碱性催化剂催化的酯交换反应中，真正起活性作用的是甲氧阴离子，如下图所示。甲氧阴离子攻击甘油三酯的羰基碳原子，形成一个四面体结构的中间体，然后这个中间体分解成一个脂肪酸甲酯和一个甘油二酯阴离子，这个阴离子与甲醇反应生成一个甲氧阴离子和一个甘油二酯分子，后者会进一步转化成甘油单酯，然后转化成甘油。所生成的甲氧阴离子又循环进行下一个的催化反应。酸性催化剂 ,R CnvB 酸催化酯交换的反应机理如下图所示。质子先与甘油三酯的羰基结合，形成碳阳离子中间体。亲质子的甲醇与碳阳离子结合并形成四面体结构的中间体，然后这个中间体分解成甲酯和甘油二酯，并产生质子催化下一轮反应。甘油二酯及甘油单酯也按这个过程反应。5. 举例说明酶的氧化还原催化机理答题一：（通过反应式，将各基元反应中反应物和酶分子的结构变化及电子转移表示出来！）.漆酶的作用底物具有广泛性，但对氧具有专一性。一般而言，漆酶催化苯酚类、芳香胺等物质，其机理如下式所示:O2 + 4e + 4H +4Cu 2 + 2H2O整个催化过程大致包括: 酶分子对底物的作用、电子在酶分子中的传递、氧分子对酶分子的还原。就酚类化合物和芳香胺类化合物而言，漆酶利用氧分子作为电子受体，从被氧化的底物分子中，通过单电子提取方式从多酚类化合物的o 位和p 位的OH 和芳胺中去除一个H 原子，形成自由基，该自由基不稳定，进一步发生聚合或解聚反应，引起重排、二聚、烷基芳基断裂、苄醇氧化、侧链和芳环的断裂或生成醌等一系列的非酶促反应。在氧的存在下，还原态漆酶被氧化，氧分子被还原为水。乳酸脱氢酶(简写为LDH) 主要存在于动物的肌肉中。该酶的分子中含有四个亚基,。LDH 实际上是一个具有五种分子形态的同工酶族, 其中有两种形态分别由同一种亚基组成, 这两种LDH 是主要分布于心肌中的H4 和主分布于骨骼肌中的M 4; 另三种LDH 分别由混合亚基组成, 它们分别为H3M、H2M 2 和HM 3。在任何形态的LDH 中, 每一个H 或M 亚基均含一个具有催化功能的活性中心L-乳酸脱氢酶可逆催化氧化L-乳酸生成丙酮酸, 使用烟酰胺腺嘌呤二核苷酸NAD+NADH 作辅酶, 在该反应中LDH 的每一个亚基分别结合一个底物分子和一个辅酶分子, 独立地发生反应在下面的正反应中,LDH 在NAD+ 的辅助下, 可逆催化氧化去质子化乳酸, 生成去质子化丙酮酸和H+ , 与此同时,NAD+ 结合来自底物的一个H-转化为NADH。该反应可以逆向进行。反应方程式如下:实该反应按如下机理进行, 即酶(E) 总是首先与辅酶(NAD+ ) 结合为二元复合物。与此同时, 酶的构象发生改变, 然后再结合底物L -乳酸(S) 进行反应。反应时先释放出产物丙酮酸(P) , 然后酶与还原辅酶(NADH) 分离, 反应中生成的H+ 首先转移到酶的残基(His-195)上, 反应后再由酶释放出去, 完成催化反应。答题二：（通过反应式，将各基元反应中反应物和酶分子的结构变化及电子转移表示出来！）（1）氧化还原酶是催化氧化还原反应的酶的总称。其中,氧化酶能催化物质被氧气所氧化，脱氢酶能催化从物质分子脱去氢。主要存在于细胞中。氧化还原酶催化底物的氧化或还原，反应时需要电子供体或受体。（2）然而，有些氧化还原反应中，除了电子传递，还有原子或集团的传递。传递一个正电荷原子或基团，相当于传递一个电子；相反，传递一个负电荷原子或集团，相当于接受一个电子。例如辅酶 NAD+ 和辅酶 NADH ,NADH + X + H+ NAD+ +XH2如下所示丙酮酸生成乳酸，NADH NAD+ + H+ + 2e- NAD+ NADH辅酶 NAD+ 和辅酶 NADH是递氢体，辅酶加氢还原，相当于接受电子。逆反应同理。答案三：（通过反应式，将各基元反应中反应物和酶分子的结构变化及电子转移表示出来！） 氧化还原通常是指反应物得电子或失电子的过程。但是从反应原理看，这并不完整；还要区分是电子传递还是原子传递的问题。因为在有些氧化还原中，除了电子传递之外，尚有原子或基因的传递，例如，卤素和碱的反应： X2+OH- X-+XOH 通常都认为是氧化还原反应（X的氧化态自0变至+1和-1）。然而从机理来看，既可以看做SN2亲核反应（OH-对X-）,也可以看做把X+当作Lewis酸的酸碱反应。特别是在水溶液中，宁可把它看做原子或基因的传递，而不是电子的传递。例如，Fe（II）离子作为还原剂，是因为氢原子自水合界向底物传递的关系。 概言之，传递一个正电荷基团或原子，相当于传递一个电子，而传递一个负电荷基团或原子则相当于接受一个电子。在酶催化的氧化还原反应中，可以把催化剂-酶看做一种氧化还原体系。当反应分子与之作用时，也会发生如下的氧化还原反应： X S:+氧化剂 X-S+还原剂可以看出，这种可逆的氧化还原作用，能在反应中心处是电子密度发生不太大的变化，无需消耗大量的能，显然，这是一种特别可取的机理。在没反应重，有许多过程是通过这种低能通道进行的。例如，生物体内线粒体氧化体系中的呼吸链，就是由一系列包括NAD+、FMN、辅酶Q、多种细胞色素在内的可以催化可逆氧化还原反应的酶组成的。例如，NAD+（烟酰胺腺嘌呤二核苷酸，辅酶I）或NADP+（磷酸烟酰胺腺嘌呤二核苷酸，辅酶II）是许多脱氢酶的辅酶，其特点是分子中都含有烟酰胺，可以进行可逆的加氢（还原）与脱氢（氧化）。因此，它们是递氢体。但反应时它们只接受一个氢原子和一个电子，而将另一个H+留在介质中。6. 导致酶失活的因素有哪些？说明原因答案一：导致酶失活的原因有很多如高温、强酸强碱、有机溶剂、重金属盐、紫外线、剧烈震荡等任何使蛋白质变性的理化因素都可能使酶变性而失去活。高温：在高温下酶的空间结构会遭到破坏，蛋白质类酶的空间结构是靠-S-S-二硫键来维持的，高温会破坏二硫键导致酶失活变性。强酸强碱：酶在强酸强碱的作用下会发生两种反应，第一个是变性，酶的空间结构发生不可逆的改变导致酶失活，第二是肽键可能断裂，大分子的酶被切割，变成小分子的肽类化合物或氨基酸。一些物理因素也会导致酶结构的破坏导致其失去催化活性。答案二：蛋白质变性是指蛋白质分子在受到物理、化学因素的作用时，其空间构象发生改变与生物活性的丧失。大多数酶是蛋白质，对环境条件极为敏感。在高温、强碱或强酸、重金属等影响蛋白质变性的条件下，都会使酶丧失活性。1、温度：温度对酶催化具有双重作用：（1）温度升高，活化分子数增多，酶催化反应的反应速度加快。（2）酶是蛋白质，随着温度的升高，蛋白质发生变性，酶逐渐失活。以温度为横坐标，酶催化反应的反应速度为纵坐标作图，所得曲线为稍有倾斜的钟罩形。曲线顶峰处对应的温度即为酶的最适温度。最适温度是双重作用的结果，在低温时前一种效应为主，高温时，后一种效应为主。最适温度不是酶的特征性常数，不是一个固定值，它与酶作用时间的长短有关，酶可以在短时间内承受较高的温度，但当酶的反应时间较长时，最适温度会向温度较低的方向移动。通常需要在规定的反应时间下，选择最适反应温度。反应时间较短的反应，可选择较高的温度，增加反应速率。2、pH值： 首先，环境过酸、过碱会影响酶蛋白的构象，使酶本身变性失活。其次，pH值影响酶分子侧链上极性基团的解离，改变它们的带电状态，从而使酶活性中心的结构发生变化。另外，pH还能影响底物分子的解离，使之不与酶结合，造成反应无法正常进行。酶在最适pH值范围内表现出活性，大于或小于最适pH值都会降低酶的活性。主要表现为：改变底物分子和酶分子的带点状态，从而影响酶和底物的结合；过高或过低的pH值都会影响酶的稳定性，进而使酶遭受不可逆的破坏。3、酶的浓度：在有足够多底物且不受其他因素影响下，酶的催化作用与酶的浓度成正比。当底物分子浓度足够时，酶越多，底物转化的速度越快。但当酶的浓度过高时，酶催化反应速率随酶的浓度的增加趋于一定。在酶催化反应中，酶分子首先与底物分子作用，生成活化的中间产物（或活化络合物），而后再转变成最终产物。当反应体系中，酶的含量过多，现有的酶分子尚未发挥作用，中间产物的数目比游离酶分子数还少，在此情况下，再增加酶浓度，也不会增大反应速率。4、辅因子：重金属离子通过破坏酶蛋白中的二硫键，使其变性，从而酶失活。有些有机分子可能与酶蛋白中某些基团强烈作用，使其空间结构破坏、活性位丧失。答案三：酶失活即由于外界环境（高温、PH等）的改变而导致酶的蛋白质分子结构发生改变，从而导致具有催化作用的酶的作用效果消失。凡能影响蛋白质的理化因素都能影响酶的活性。因此温度、酸碱度、重金属离子都能影响酶的活性。高温、强酸、强碱等因素均可引起酶丧失催化能力。酶在非细胞环境中活性的丧失：当纯化的酶处于非自然条件下的温度、盐、pH值等环境中时, 首先应考虑酶失活。未知原因引发的酶自发失活也见于酶制备过程中,尤其是在稀释溶液中。