酶

酶的知识框架：概述：酶：是生物体活细胞产生的具有催化作用的蛋白质，又称为生物催化剂、酶的分子组成、分类及结构、酶促反应的动力学等等

酶

• 概述
  • 酶：是生物体活细胞产生的具有催化作用的蛋白质，又称为生物催化剂
    • 生存负载（事）=外部+内部， 生存力量（人）=内部+外部 生存余力=生存力量/生存负载
  • 酶的作用特点
    • 高效性：通过降低反应活化能 10*8~10*20 比其他非酶催化反应速度高10*7~10*13
    • 专一性（特异性）
      • 酶对其所催化的底物具有严格的选择性。即一种酶仅作用于一种或一类化合物，或作用于一种化学键，以催化一定的化学反应转变为产物，这种性质称为酶的专一性
      • 绝对专一性：一种酶仅作用于一种底物，进行专一反应
      • 相对专一性：一种酶可作用于一类化合物或一种化学键发生化学反应
      • 立体异构专一性：一种酶仅作用于立体异构中的一种，而对另一种则无作用（至少三个识别位点）
    • 不稳定性
    • 可调控性
    • 由活细胞产生
• 酶的分子组成、分类及结构
  • 酶的分子组成及分类
    • 单纯酶：仅由多肽链构成的酶，其催化活性决定于酶蛋白本生
    • 多酶体系
    • 多酶复合体
    • 结合酶
      • 酶蛋白（蛋白质部分）：决定结合酶的特异性
      • 辅因子（非蛋白质部分）:决定反应的性质和类型
        • 辅酶：与酶蛋白的结合疏松，可以通过透析或超滤的方法除去
        • 辅基：与酶蛋白结合紧密，不能通过透析或超滤的方法除去
        • 金属离子和小分子化合物
      • 全酶：二者结合形成的复合物称为全酶，只有全酶才有催化作用，二者之一单独存在时无催化活性
    • 同工酶
      • 同工酶是指能催化相同的化学反应，但酶分子的组成、结构、理化性质乃至免疫学性质或电泳行为均不同的一种酶（名解）
      • 心肌组织富含LDH1 骨骼肌富含LDH5(电泳可分开）
  • 酶的结构
    • 酶原及酶的激活
      • 酶在一定条件下，被水解掉部分肽段，并使剩余肽链构想改变而变成有活性的酶，称为酶原激活
      • 实质
        • 酶分子的形成或暴露活性中心的过程
      • 意义
        • 酶原激活是自体的一种保护机制
    • 必须基团
      • 酶分子中存在的各种化学基团并不一定都与酶的活性有关，其中关于酶活性密切的基团称为酶的必须基团
      • 酶活性中心的必须基团
        • 结合基团
        • 催化基团
      • 酶活性中心以外的必须基团：为维持酶活性中心特有的空间构象所必须
    • 酶的活性中心：必须基团在酶的一级结构上可能相聚甚远，但在空间结构上彼此靠近，组成具有特定空间结构的区域，能与底物特异结合并将底物转化为产物的区域（名解）
• 酶促反应的动力学
  • 内因
    • 底物浓度
      • 米氏方程v=Vmax[S]/Km+[S]
      • Km米氏常数的意义
        • Km在数值上等于酶促反应速度为最大速度一半时的底物浓度
        • Km可近似地反映酶与底物的亲和力（酶的特征常数）Km值与酶的亲和力呈反比
          • Km值最小时对酶的亲和力最大，一般为酶的天然底物或最适底物
        • 判断酶的种类
        • 计算底物浓度和相对浓度
        • 判断酶的激活剂和抑制剂的存在
    • 酶浓度
      • 当底物浓度大大超过酶浓度时，反应速度与酶浓度的变化成正比关系V=k[E]
  • 外因
    • 温度
      • 低温抑制酶的活性，高温破坏酶的活性，反应速度最大时为酶的最适温度
    • pH
      • 不同的部位有不同的最适pH：胃蛋白酶1.8
    • 抑制剂
      • 凡能是酶的活性下降而不引起酶蛋白变性的物质I
      • 不可逆抑制作用
        • 这类抑制剂通常以共价键与酶的必须基团进行不可逆的结合而使酶丧失活性，不可逆抑制剂不能用透析、超滤等物理方法除去而使酶复活
          • 专一性不可逆抑制作用
            • 抑制剂能特异地与酶活性中心的必须基团进行共价键结合
            • 案例分析
              • 有机磷化合物中毒：有机磷化合物如有机磷杀虫剂，能专一作用于胆碱酯酶活性中心的丝氨酸残基上的羟基，使其酰化而抑制该酶的活性，解救的办法可用解磷定（PAM），使其分子中含有负电性较强的肟基，可与有机磷的磷原子发生反应，从而夺取与胆碱酯酶结合的磷酰基，使胆碱酯酶的丝氨酸羟基游离出来而挥复活性
          • 非专一性不可逆抑制作用
            • 抑制剂能与酶分子中的一类或几类基团作用，不管是否为必须基团，皆可与之共价结合，从而使酶失去催化活性
              • 低浓度的重金属离子和砷剂等能与酶分子的巯基共价键结合，使巯基酶失活，可用二巯基丙醇进行解毒
      • 可逆抑制作用
        • 抑制剂以非共价键与酶或酶-底物复合物的特定区域结合，从而使酶活性降低或丧失，用透析、超滤等方法将抑制剂除去后，酶的活性可以恢复
          • 竞争性抑制作用
            • 抑制剂与底物结构相似，两者相互竞争与酶的活性中心相结合，当抑制剂与酶结合后，可以阻碍与底物的结合，从而抑制酶活性（名解、填空）
            • 竞争性抑制的特点
              • 抑制剂与底物的结构相似
              • 抑制剂与底物相互竞争与酶活性中心结合
              • 抑制呈度取决于[I]/[S]的相对比例
              • 增加底物浓度可以减少甚至解除抑制作用
              • 酶与底物的亲和力降低，即表现观Km值增大，但最大反应速度Vmax不变
            • 应用举例
              • 磺胺类药物与对氨基苯甲酸的化学结构相似（可抑菌）
          • 非竞争性抑制作用
            • 非竞争性抑制作用抑制剂与酶活性中心以外的必须基团，不影响酶与底物的结合，酶与底物的结合也不影响酶与抑制剂的结合。但酶、底物、和抑制剂三者生成ESI复合物不能释放出产物（名解）
            • 非竞争性抑制作用的特点
              • 底物和抑制剂结构不相似
              • 两者可以互不干扰同时与酶的不同部位结合，不存在竞争关系
              • 抑制呈度只取决于[I]
              • 增加[S]不能去除抑制作用
              • 表现观Km值不变，Vm值降低
          • 反竞争性抑制作用
            • 此类抑制剂仅与酶-底物复合（ES）结合，使酶失去催化活性。抑制剂与ES结合后，减弱了ES解离成E和P的趋势，更加有利于底物与酶的结合，这种现象恰好与竞争性抑制相反
            • 反竞争性抑制的特点
              • 抑制剂只能和ES结合，生成不能形成产物ESI三元复合物
              • 只有当I纯在是，增加S的浓度使ES浓度增加，I不断和ES结合生成ESI
              • 表观Km、Vm同时降低
    • 激活剂
      • 使酶由无活性变为有活性，或使酶的活性增加
        • 非必须激活剂
        • 必须激活剂
• 酶的作用机制
  • 显著降低反应活化能
  • 中间复合物学说
    • • 过渡态中间物处于更低能级，大大降低了底物的活化能
  • 酶原及酶的激活
    • 酶在一定条件下，被水解掉部分肽段，并使剩余肽链构想改变而变成有活性的酶，称为酶原激活
    • 实质
      • 酶分子的形成或暴露活性中心的过程
    • 意义
      • 酶原激活是自体的一种保护机制