酶化学

快收藏！一张图带你复习医学生生物化学酶章节全部重点。生物酶是由活细胞产生的具有催化作用的有机物，大部分为蛋白质，也有极少部分为RNA。酶作为一种催化剂，已被广泛地应用于轻工业的各个生产领域。喜欢请点赞收藏！关注我，能持续获取优质导图哦。

酶化学

• 通论
  • 什么是酶？
    • 酶是由活细胞产生，能在体内或体外起催化作用的一类具有活性中心和特殊构象的生物大分子，包括蛋白质和核酸
  • 酶催化作用的特点
    • 与一般催化剂相同的特点
      • 提高反应速率，不改变平衡点
      • 只起催化作用，本身不消耗
      • 降低反应的活化能
        • 活化能：在一定温度下，1mol的底物全部进入活化态所需要的自由能。
        • 酶催化反应的实质
    • 生物催化剂的特点
      • 催化效率高，是普通催化剂的几千万倍
      • 催化活性易受环境变化的影响
      • 可调节性
        • 酶浓度的可调性
        • 通过激素调节酶活性
        • 反馈抑制调节酶活性
        • 抑制剂和激活剂
        • 别构调控、共价修饰、同工酶等
      • 高度专一性
        • 酶对它所催化的反应或底物具有严格的选择性，酶往往只能催化一种或一类紧密相关的反应。
        • 结构专一性
          • 绝对专一性
          • 相对专一性
            • 族专一性
            • 键专一性
        • 立体异构专一性
          • 旋光异构专一性
          • 几何异构专一性
        • 相关学说
          • 锁钥学说—刚性构象
          • 结构性质互补学说—静电效应、极性相同
          • 三点附着学说—立体异构专一性的酶
          • 诱导契合学说：当酶和底物接触时，可诱导酶分子的构象变化，使酶活性中心的各种基团处于和底物互补契合的正确空间位置，有利于催化。
            • 大众普遍接受的观点
• 酶的命名和分类
  • 酶的命名
    • 习惯命名法
      • 根据底物来命名
      • 根据所催化反应性质命名
    • 国际系统命名法
      • 底物1:底物2+反应性质+酶 例如：乳酸：NAD+氧化还原酶
        • 当底物是水时，可省略
  • 酶国际分类法
    • 氧化还原酶类
      • 催化氢的转移或电子传递
      • 脱氢酶类
        • 催化直接从底物上脱氢的反应
      • 氧化酶类
        • 脱氢氧化生成过氧化氢
        • 脱氢氧化生成水
      • 过氧化物酶
      • 加氧酶（双加氧酶和单加氧酶）
    • 转移酶
    • 水解酶
      • 水解酶催化底物的加水分解反应
      • 主要包括淀粉酶、蛋白酶、核酸酶及脂酶等
    • 裂合酶
    • 异构酶
      • 催化同分异构体之间的相互转化
    • 合成酶
      • 催化C-C、C-O、C- N以及C-S键
      • 必须与ATP分解反应相互偶联
  • 酶的组成分类
    • 单纯酶：只有蛋白质
    • 结合酶：脱辅酶+辅助因子
      • 辅助因子
        • 传递电子、原子或某些化学基团的作用
        • 辅基
          • 与酶结合紧
        • 辅酶
          • 与酶结合松
      • 酶蛋白：决定反应的专一性
• 酶催化作用的结构基础
  • 酶分子结构的特征
    • 酶的活性部位
      • 酶的活性中心：是酶分子中直接参与和底物结合，并与酶的催化作用直接有关的部位
      • 酶活性中心两个功能部位
        • 结合部位
          • 结合底物；决定酶促反应的专一性
        • 催化部位
          • 打断或形成新的化学键；决定酶促反应的性质
      • 必需基团
        • 与酶的催化活性直接相关的化学基团
      • 溶菌酶的活性中心
      • 胰凝乳蛋白酶
    • 维持酶活性所必需的氨基酸残基
    • 研究中心存在的实验方法
      • 切除法
      • 化学修饰法也称共价修饰法
        • 酶分子中氨基酸残基侧链上的各种基团，如羧基、羟基、巯基等，均是化学修饰的对象
      • 亲和标记法
        • 根据酶与底物能特异性结合的性质，利用共价修饰剂专一地引入活性部位。
      • X射线衍射分析法
      • 动力学参数测定法
  • 酶原及酶原的激活
    • 酶原：不具有催化活性的酶的前体
    • 酶原的激活：由无活性的酶原转变为有活性的酶的过程
    • 酶原激活的意义
      • 在特定的环境和条件发挥作用
      • 避免细胞自身消化
      • 有的酶原可视为储存形式
• 酶催化作用的机理
  • 酶依靠降低活性能加速化学反应
  • 酸-碱催化
    • 通过质子的转移催化反应
  • 共价催化
    • 酶和底物之间共价键形成可激活底物，促进底物转化为产物
  • 金属离子催化
    • 金属酶：紧密结合的金属离子
    • 金属激活酶：松散结合金属离子
  • 酶执行催化功能实例
    • 羧肽酶A
    • 胰凝乳蛋白酶的催化机理
      • 丝氨酸蛋白酶类
      • 胰凝乳蛋白酶、胰蛋白酶和弹性蛋白酶底物结合口袋
    • 溶菌酶
      • 分布：脊椎动物分泌物、蛋清、血清等
      • 作用：水解细菌细胞壁多糖——糖苷酶
• 酶促反应动力学
  • 酶促反应因素
    • 底物浓度
    • 产物的浓度
    • PH
    • 温度
    • 抑制剂
    • 激活素
  • 底物浓度对反应速度的影响
    • 研究前提：单底物、单底物反应
    • 底物浓度远远大于酶浓度
    • 在其他因素不变情况下，底物浓度对反应速度的影响呈矩形双曲线关系
    • 米氏方程
      • 当酶促反应速度为最大反应速度一半时，㎞=【S】
      • 当【S】>>km时，v=Vmax
      • 当【S】<<km时，v= Vmax/Km•【S】
  • 温度对酶促反应速度的影响
  • PH的影响
  • 激活剂的影响
    • 无机离子激活剂
    • 一些小分子的有机化合物
    • 生物大分子激活剂
  • 抑制剂对酶的影响
    • 失活作用：使酶变性而引起酶活力丧失
    • 抑制作用：使酶活力下降但不引起变性
    • 抑制剂：能引起抑制作用的物质
    • 抑制作用分类
      • 不可逆抑制
        • 重金属离子、有机汞、有机砷化合物
        • 有机磷化合物
        • 氰化物和一氧化碳
      • 可逆抑制
        • 非共价键结合
        • 竞争性抑制
          • 竞争与酶的结合部位
          • 生物碱麻醉—竞争性替代
        • 非竞争性抑制
          • 改变构象
          • 抑制剂与酶活性中心以外的部位结合，使结合部位发生改变
        • 混合型抑制作用
  • 过渡态类似物是酶的一种潜在抑制剂
• 重要酶类及其活性调节
  • 多酶体系
    • 多酶体系是具有高度组织性的一个多酶复合体
      • 多酶复合体：指多种酶靠非共价键相互嵌合、催化连续反应的体系
  • 调节酶
    • 都是多亚基蛋白质
    • 别构酶及别构调节
      • 别构酶：具有别构现象的酶【S型曲线】
        • 特点
          • 两个或多个亚基
            • ATP（激活剂）增强酶和底物亲和力 CTP（抑制剂）降低酶和底物亲和力
            • 一部分亚基有活性中心
            • 另一部分有别构调节中心
          • 多数兼有同促效应和异促效应
            • 同促效应：底物分子本身对别构酶的调节作用
            • 异促效应：非底物分子对别构酶的调节作用
      • 调节物：能与别构酶结合并调节其活性的物质，又称别构效应物
      • 别构剂：能使酶分子发生别构作用的物质
      • 别构效应：效应物与别构酶的别构部位结合后，诱导出或稳定住酶分子的某种构象，使酶活性部位对底物的结合和催化作用受到影响，从而调节酶的反应速度及代谢过程
      • 别构调控酶分子的非催化部位与某些化合物可逆地非共价结合后发生构象的变化，进而改变酶活性状态
    • 酶的共价修饰调节
      • 共价修饰：在其他酶的催化作用下，某些酶蛋白肽链上的一些基团可与某种化学基团发生可逆的共价结合，从而改变酶的活性
      • 常见修饰方式
        • 可逆磷酸化
        • 尿苷酰化
        • 甲基化
  • 同工酶
    • 定义
      • 催化相同的化学反应，但其蛋白质分子结构、理化性质和免疫性能等方面存在明显差异的一组酶
    • 特点
      • 都是寡聚酶
      • 不同的亚基组成
      • 不同亚基的活性中心非常相似
      • 组织分布部位不同
      • 所催化反应有侧重点
    • 利用同工酶诊断心肌梗死
• 酶的活力测定和分离纯化
  • 酶分离纯化的一般原则
    • 胞外酶
    • 胞内酶
  • 酶的活力与测定
    • 酶活力（酶活性）：指酶催化一定化学反应的能力
    • 酶活力单位
      • 在一定条件下、一定时间内，将一定量的底物转化为产物所需的酶量
    • 比活力
      • 每毫克酶蛋白所具有的活力单位数
        • 酶的比活力越高，纯度越高
    • 测定酶活力的方法
      • 终点法
      • 动力学方法
        • 比色法
        • 量气法
        • 滴定法
        • 分光光度法
        • 放射测量法
        • 酶偶联分析
    • 回收率和纯化倍数