生物化学第三章

关于生物化学第三章的思维导图，包含酶活性的测定方法、酶促反应的动力学、酶活性的调节、酶促反应的特点、酶促反应的机制、酶的分子结构等。

酶

• 概述
  • 酶的概念
    • 一般意义上的酶是指由活细胞产生，对其特异底物具有高度催化效率的蛋白质
    • 通常将酶所催化的化学反应称为酶促反应
    • 酶作用的物质称底物；反应后生成的物质称为产物
  • 酶存在形式
    • 单体酶
    • 寡聚酶
      • 由多个相同或不相同的亚基组成
    • 多酶复合物
      • 催化不同化学反应，但功能相关、彼此嵌合在一起
    • 多功能酶
      • 多种催化功能相关的酶融合成一条多肽链
• 酶的分子结构
  • 酶的分子组成
    • 单纯酶
      • 分子中仅含有蛋白质的酶
    • 结合酶
      • 除了含有蛋白质部分外，还有非蛋白质部分
      • 全酶
        • 酶蛋白
          • 决定反应的特异性
          • 子主题
        • 辅因子
          • 决定反应的种类与性质
            • 辅酶
              • 结构中常含有某种B族维生素的衍生物或卟啉物质的小分子有机化合物
              • 在酶促反应中起着传递某些化学基团、电子或原子的作用
              • 与酶蛋白结合疏松，可用透析或超滤的方法去除
            • 辅基
              • 有些辅酶或金属离子与酶蛋白牢固结合，甚至与酶蛋白共价结合，被称辅基
              • 不能用透析的简单的物理办法除去，在反应中不能离开酶蛋白
        • 以金属离子为辅因子的酶
          • 金属酶
            • 金属离子与酶紧密结合，在纯化过程中金属离子一直与酶蛋白结合
          • 金属活化酶
            • 需加入金属离子方具有酶活性，金属离子与酶蛋白结合不牢固，纯化过程易丢失
          • 金属离子的作用
            • 维持酶分子的活性构象
            • 传递电子
            • 在酶与底物之间以及底物与底物之间起桥梁作用
            • 中和电荷，降低反应中静电排斥作用
  • 酶的活性中心
    • 必需集团
      • 将酶分子中与酶活性密切相关的化学集团称为必需集团
        • 活性中心内的必需集团
          • 结合集团
            • 作用为识别底物并与之专一性结合，形成酶-底物复合物，决定酶的专一性
          • 催化集团
            • 负责催化底物键的断裂或形成新键，使底物发生化学反应转变为产物
        • 活性中心以外的必需集团
          • 维持活性中心的空间构象所必需
    • 活性中心
      • 酶分子构成特定的具有三维结构的区域，能够特异的结合底物并催化底物转变为产物，这一区域称为酶的活性中心
  • 同工酶
    • 催化相同化学反应，但酶蛋白的分子结构、理化性质和免疫学特性各不相同的一组酶称为同工酶
• 酶促反应的特点
  • 酶与一般催化剂的共性
    • 酶只能催化热力学上允许进行的反应
    • 反应前后酶的质量不会发生改变
    • 酶的作用只能使反应到达平衡点的速度加快，而不能改变反应的平衡点
  • 酶的催化特点
    • 高效催化性
    • 高度特异性
      • 绝对特异性
        • 一对一
      • 相对特异性
        • 一对同一类
      • 立体异构特异性
        • 只能与立体异构体在的一种类型发生反应
    • 可调节性
    • 不稳定性
• 酶促反应的机制
  • 诱导契合学说
    • 与底物分子结合时，酶与底物的结构相互诱导、相互形变，进而使酶活性中心与底物紧密结合
  • 邻近效应及定向排列
    • 邻近效应：在酶的作用下，结合在酶表面上的底物分子有充裕的时间进行反应
    • 定向排列：底物与酶结合时，其受催化攻击的部位定向的对准酶的活性中心，使酶的活性中心易于诱导底物分子中的电子轨道按有利于反应的方式排列
  • 表面效应
    • 底物与酶的结合，消除了周围大量水分子对底物和酶的功能集团的干扰性吸引或排斥，阻碍了底物与水的结合，导致底物分子去溶剂化，防止水化膜的形成
  • 多元催化作用
    • 一般酸碱催化作用
    • 亲核催化和亲电子催化
• 酶活性的调节
  • 别构酶
    • 别构调节：一些代谢物可与某些分子活性中心外的某部分可逆性地结合，使酶构象改变，从而改变酶的催化活性。
    • 别构酶的特点
      • 常为四级结构，有协同效应
      • 含催化亚基和调节亚基
      • 【S】—V关系曲线为S形
    • 别构酶的动力学特征
      • 别构酶的反应初速率与底物浓度的关系不服从米氏方程
      • 别构酶反应速率与底物浓度关系呈s形曲线的机制
  • 化学修饰调节酶
    • 共价修饰
      • 在其他酶的催化下，酶蛋白肽键上的一些基因可与某种化学基因发生可逆的共价结合，从而改变酶活性。
    • 化学修饰一种酶肽链上的某些集团在其他酶的催化下发生可逆的共价修饰，从而引起酶活性发生改变，这种调节称为酶的化学修饰。
    • 磷酸化是酶的化学修饰的常见方式（不可逆）
      • 酶蛋白分子中丝氨酸、苏氨酸、酪氨酸的羟基是磷酸化修饰的位点。
      • 蛋白酶的磷酸化是在蛋白质激酶催化下，由ATP提供能量和磷酸基
• 酶促反应的动力学
  • 底物浓度对酶促反应速率的影响
    • 酶促反应速率对底物浓度作图呈矩形双曲线
    • 米氏常数在一定条件下可作为反应酶与底物亲和力大小的指标
    • 米氏方程
      • 书P72
  • 书P73
  • 抑制剂对酶促反应速率的影响
    • 不可逆性抑制作用
      • 有些抑制剂通常与酶活性中心的必须集团以共价键牢固结合，不能用透析、超滤等方法将其除去
    • 可逆性抑制作用
      • 竞争性抑制
        • 有些抑制剂和底物结构相似，共同竞争酶的活性中心，从而影响酶与底物的正常结合使酶活性降低
      • 非竞争性抑制
        • 底物与抑制剂之间无竞争关系
      • 反竞争性抑制
        • 某些抑制剂只能与酶-底物复合物结合，而不能与游离的酶相结合
• 酶活性的测定方法
  • 直接测定法
    • 不需任何辅助反应
    • 主要用分光光度计测量
  • 间接测定法
    • 用非酶辅助反应对底物或产物的含量变化进行间接测定
  • 酶偶联测定法