酶思维导图

这是一篇关于酶的思维导图，知识内容有酶的概述、酶的调节、酶的作用机制、酶促反应动力学、酶的分子组成及结构等。

酶

• 酶的分子组成及结构
  • 酶的分子结构中含有各种基团，其中一些基团与酶活性密切相关，称为酶的必需基团，根据功能分为两类。
    • 一类维持酶活性构象或参与活性调节
    • 一类直接参与催化反应，该类必需基团集中在酶分子的特定部位，该部位称为活性中心
      • 酶的活性中心又称活性部位、催化位点，是酶的分子结构中可结合底物并催化其反应生成产物的部位。
        • 活性中心的必需基团分为两类
          • 结合基因，其作用是与底物结合，形成酶-底物复合物。
          • 催化基因，降低底物分子中特定化学键的稳定性，将底物转化成产物。
  • 酶的辅助因子
    • 是某些酶在催化反应是所需的有机分子或离子，与无活性的酶蛋白结合成由活性的全酶。绝大多数辅助因子直接参与催化反应，起传递电子、原子或基团的作用。
      • 根据与酶蛋白结合的牢固程度和作用特点可分为辅基与辅酶
        • 辅酶
          • 又称辅底物，与酶蛋白结合松散甚至只在催化反应时才结合可用透析或超滤法去除
        • 辅基
          • 与酶蛋白结合牢固甚至共价结合，不能用透析或超滤的方法去除
  • 同工酶：是指能催化相同的化学反应，但酶蛋白的组成、结构、理化性质、免疫学性质、活性调节有差异的一组酶，是在生物进化过程中基因复制和趋异进化的产物。
  • 单纯酶和结合酶
    • 单纯酶：催化反应不需要辅助因子参与，活性中心中的必需基团全部来自酶蛋白氨基酸R基
    • 结合酶：由酶蛋白和辅助因子构成，活性中心中的部分必需基因来自辅助因子。一种辅助因子可以与不同酶蛋白结合，组成具有不同专一性的结合酶。
  • 分类
    • 单体酶：仅具有三级结构，并且只有一个活性中心
    • 寡聚酶：由多个亚基组成，有多个活性中心，这些活性中心位于不同的亚基上，催化相同的反应。
    • 多酶复合体：由几种功能相关的酶构成，有两种或两种以上的活性中心，各活性中心的催化的反应构成连续反应，即一种活性中心的产物恰好是另一种活性中心的反应物，前一活性中心的产物作为反应物直接转入后一活性中心，不会脱离酶蛋白。
    • 多功能酶：由一条肽链构成，但含有多个活性中心，这些活性中心催化不同的反应。多功能酶可以进一步构成多酶复合体。
• 酶的作用机制
  • 降低反应所需活化能
  • 酶-底物复合学说：酶先与底物结合形成不稳定的酶-底物复合物（又称活化络合物）之后酶-底物复合物转化成酶-产物复合物，再释放产物。
• 酶促反应的动力学
  • 研究酶促反应速度及其影响因素的科学
  • 各因素对酶促反应速度的影响
    • 酶浓度对酶促反应的影响
    • 底物浓度对酶促反应速度的影响
    • 温度对酶促反应速度的影响
    • PH对酶促反应速度的影响
    • 抑制剂对酶促反应速度的影响
      • 不可逆抑制剂
        • 与酶的必需基团共价结合使酶失活，从而使酶促反应减慢甚至停止。
        • 基因特异性抑制剂：作用于氨基酸的特定基团
        • 底物抑制剂：又称亲和标记，可以化学修饰活性中心，因此特异性高于基因特异性抑制剂。（TPCK是糜蛋白酶的底物类似物，可以与活性中心组氨酸共价使其失活。
        • 自杀性抑制剂：又称机制抑制剂，是一种修饰底物，可以被活性中心转化为中间产物，与必需基团共价结合使其失活。
      • 能使酶促反应速度减慢而不引起酶变性的物质称为酶的抑制剂
      • 可逆抑制剂
        • 有些抑制剂通过与酶或酶底物复合物的非共价结合抑制酶促反应，可以采用透析等物理方法将其去除，从而解除抑制。
        • 竞争性抑制剂
          • 有些可逆抑制剂与底物相似，属于底物类似物，能与底物竞争酶的活性中心，抑制酶与底物结合，抑制酶促反应。
          • Vmax不变，Km增大。
        • 反竞争性抑制剂
          • 有些抑制剂只与酶-底物复合物结合，使酶失去催化活性，且其抑制效应不能通过增加底物浓度消除。
          • Km减小，Vmax减小。
        • 非竞争性抑制剂
          • 有些抑制剂和底物可以同时结合于酶的不同部位，因而不影响底物与酶活性中心的结合，但妨碍酶活性构象的形成，抑制酶促反应，且不能通过增加底物浓度消除。
          • Km不变，Vmax减小。
  • 单底物反应的米氏方程：V。=Vmax*S/(Km+S)
  • Km是反应速度为最大反应速度一半时的底物浓度，是酶的特征常数。
• 酶的概述
  • 酶是由活细胞合成，起催化作用的蛋白质或RNA
  • 由酶催化的化学反应称为酶促反应
    • 高效性
    • 专一性
      • 绝对专一性
        • 只能催化一种底物发生一种化学反应
      • 相对专一性
        • 可以催化一类底物或一种化学键发生一种化学反应
      • 立体专一性
        • 能够识别立体异构体的构型，因而只催化特定构型的立体异构体发生反应
    • 不稳定性
      • 酶促反应条件温和，可在常温常压下进行。
    • 可调节性
      • 既可通过改变酶蛋白的结构来调节酶蛋白的活性，又可通过改变酶蛋白的总量来调节酶的总活性。
• 酶的调节
  • 结构调节
    • 变构调节
      • 特定物质与酶活性中心外的特定部位以非共价键特异性结合，改变酶构象，从而改变其活性。
      • 能通过变构调节改变活性的酶称为变构酶、别构酶，属于变构蛋白。
      • 变构酶活性中心与特点物质结合的部位称为调节位点
      • 能对变构酶进行变构调节的特定物质称为变构调节剂、变构效应剂、变构剂，提高酶活性的称为变构激活剂，降低酶活性的称为变构抑制剂。
    • 化学修饰调节
      • 又称共价修饰调节，通过酶促反应改变酶蛋白特定部位与特定修饰基因的共价结合状态，改变酶构象，从而改变其活性。
    • 酶原激活
      • 酶原：有些酶在细胞刚合成时、初分泌时或起作用前是无活性前体，这种无活性前体称为酶原
        • 酶原是酶的安全运输形式
        • 酶原是酶的安全储存形式
      • 酶原向酶转化的过程称为酶原激活
      • 酶原激活实际是酶的活性中心形成或暴露的过程
      • 酶原必须水解一个或几个特定肽键，或水解一个或几个特定氨基酸残基、台端改变酶蛋白的构象，从而表现出酶活性
  • 水平调节
    • 通过调节酶蛋白的合成和降解速度改变酶蛋白水平，从而改变总活性。
    • 酶蛋白合成调节
    • 酶蛋白降解调节
• 酶在医药方面的应用
  • 酶与疾病发生的关系
    • 酶异常导致疾病
    • 疾病导致酶异常
  • 酶在疾病诊断中的应用
    • 酶作为诊断指标
    • 酶作为诊断工具