酶

生物化学酶知识点，酶是一类由活细胞产生的，对其特异底物具有高效催化作用的生物大分子，它包括蛋白质和核酸。

酶

• 概述
  • 酶的概念
    • 是一类由活细胞产生的，对其特异底物具有高效催化作用的生物大分子，它包括蛋白质和核酸。
    • 相关概念
      • 底物（Substrate，S）
        • 酶作用的物质
      • 产物（Product，P）
        • 反应生成的物质
      • 酶促反应
        • 酶催化的反应
      • 酶活性（酶反应速度）
        • 酶催化化学反应的能力
  • 酶促反应特点
    • 简述
      • 与无机催化剂相比，酶催化具有专一性、高效性和可调节性，以及催化限于生物体内环境等特点。
    • 专一性(特异性)
      • 绝对
      • 相对
      • 立体异构
    • 高效性
      • 降低活化能
    • 可调节性
    • 低稳定性
      • 酶只适于生物体内条件
• 酶的分子组成及结构特征
  • 酶的分子组成
    • 单纯酶(single E.)
      • 只有蛋白质成分
    • 结合酶(conjugate E.)
      • 二者结合称全酶(holoenzyme)
      • 蛋白质和非蛋白质成分共同组成
        • 蛋白质成分称为酶蛋白
        • 非蛋白质成分称为辅因子
  • 酶的结构与功能
    • 必需基团(essential groups)
      • 对于发挥酶活性比不可少的基团，必需基团的改变将导致酶活性的丧失
    • 必需基团一般位于酶的活性中心
      • 结合基团(binding groups)：识别参与酶与底物的结合
      • 催化基团(catalytic groups)：在反应过程中影响底物化学键的稳定或直接参与酶反应
    • 活性中心以外必需基团
      • 稳定酶的空间结构和活性中心的构象
• 酶的作用机制
  • 降低反应活化能
  • 形成中间复合物
    • 锁钥学说
    • 诱导契合学说
      • 相互诱导
      • 相互适应
      • 相互变形
• 酶促反应动力学
  • 相关概念
    • 酶促反应的速度是单位时间中底物消耗或产物生成的量
    • 底物浓度直接影响反应速度。在特定反应体系中随着底物的消耗，反应速度逐渐下降
    • 测酶促反应的初速度应测初速度。一般为底物消耗 5%以下时的速度
  • 影响酶促反应速度的因素
    • 底物浓度的影响
      • 中间产物学说
      • 米氏方程
      • 米氏常数Km意义
        • 根据米氏方程，当 V＝Vmax/2 时，Km＝[S]，即 Km 是反应速度达到 Vmax 一半时的底物浓度
        • Km 近似于 ES 复合物的解离常数，可表示酶与底物亲和力的高低，1/Km 与亲和力成正比
      • 米氏常数Km作用
        • 鉴别酶
        • 确定酶的最适底物
        • 判断反应方向或趋势
        • 判断v与Vmax的比例关系
      • Km与Vmax求取
    • 酶浓度
      • 当酶被底物饱和时： 反应速度与酶浓度成正比
      • 在底物饱和情况下，测定反应速度可反应酶量
      • 根据米氏方程，在确定的底物浓度条件下反应速度同样与酶浓度成正比
    • 温度
      • 不同生物体酶的最适温度不同
        • 动物体内酶的最适温度在37-50℃
        • 植物体内酶的最适温度在50-60℃
      • 影响因素
        • 底物的种类
        • 作用时间（时间越长，最适温度越低）
      • 实际应用
        • 临床上的低温麻醉
        • 低温保存菌种或作物的种子
        • 高温消毒灭菌
      • 在特定温度下，酶促反应速度达到最大值，称酶的最适温度
      • 双重影响
        • 温度升高，反应速度加快
        • 温度太高，酶变性失活
    • pH
      • 酶活力易受环境 pH 的影响。在一定 pH 时酶表现最高活性，称酶的最适 pH(optimum pH)
      • 最适 pH 会受到底物种类、溶液环境等的影响
      • 最适pH的影响因素
        • 酶的纯度
        • 底物的种类和浓度
        • 缓冲液的种类和浓度
    • 抑制剂
      • 抑制剂对反应速度的影响
        • 酶蛋白变性致酶活力丧失，称失活作用(inactivation)
        • 在不引起酶蛋白变性的情况下导致酶活力的降低或丧失，称为抑制作用(inhibition)
        • 引起抑制作用的物质称为抑制剂(inhibitor)
        • 抑制作用是特异的，往往作用于酶的活性中心或必需基团，一种抑制剂往往只对一种或一类
      • 可逆抑制
        • 概念
          • 抑制剂与酶非共价结合，引起酶活性降低或丧失
          • 抑制剂与酶的结合处于平衡态，可以通过透析等方法去除
        • 可逆抑制作用
          • 竞争性抑制作用(competitive inhibition)
            • Vmax 不变 Km 升高
          • 非竞争性抑制作用(non-competitive inhibition)
            • Vmax 下降 Km 不变
          • 反竞争性抑制作用(uncompetitive inhibition)
            • Vmax 下降 Km 下降
        • 三种不同作用特点
          • 竞争性抑制作用特点
            • ①与底物结构类似
            • ②抑制剂和底物都与酶活性中心结合
            • ③抑制作用的强弱取决于[I]/[S]的相对比例，增加[S]可以减弱或消除抑制作用；增加[I]可以增强或利用抑制作用
            • ④动力学特点为Km增大，Vmax不变
          • 非竞争性抑制作用特点
            • ①非竞争性抑制剂的化学结构不一定与底物的分子结构类似；
            • ②抑制剂与酶的活性中心外的位点结合；
            • ③抑制剂对酶与底物的结合无影响，故底物浓度的改变对抑制程度无影响，抑制程度取决于抑制剂的浓度；
            • ④根据米氏方程，非竞争性抑制剂存在时表现为Km值不变，Vmax降低。
          • 反竞争性抑制作用特点
            • ①反竞争性抑制剂的化学结构不一定与底物的分子结构类似；
            • ②抑制剂与底物可与酶的不同部位结合；
            • ③必须有底物存在，抑制剂才能对酶产生抑制作用；抑制程度随底物浓度的增加而增加，抑制作用强弱取决于抑制剂浓度及底物浓度；
            • ④根据米氏方程，反竞争性抑制剂存在时Km值减小，Vmax降低
      • 不可逆抑制
        • 不可逆抑制作用(irreversible inhibition)：抑制剂以共价键与酶的必需基团结合导致的酶活性丧失
          • 不能用超滤、透析等方法去除抑制作用
    • 激活剂
      • 通过特定机制是酶产生活性或活性增加的物质就是酶的激活剂(activator)
        • 激活剂的种类：
          • 金属离子：Na＋、 K＋、 Ca2＋、 Mg2＋等
          • 阴离子： Cl－、PO4 3－等
          • 小分子有机化合物：胆汁酸盐、谷胱甘肽等
          • 蛋白质：钙调素、肠激酶
      • 激活剂的激活作用
      • 激活剂有必需与非必需之分：
        • 必需激活剂：在无激活剂存在时酶没有活性
          • Mg2+ 是多数激酶的必需激活剂，也是酶的金属辅因子
        • 非必需激活剂：无激活剂存在时活性较低
          • Cl－ 是唾液淀粉酶的非必需激活剂
• 辅助因子在酶促反应中的作用？
  • 主要参与传递电子、质子(或基团)或起运载体作用