考研西综-生化-0016 酶与维生素

考研西综-生物化学与分子生物学思维导图，包括酶促反应的调节、酶促动力学、概述、维生素等内容的知识点总结。

酶

• 酶促反应的调节
  • 含量调节（合成、降解）—— 慢速调节
  • 活性调节——快速调节
    • 变构调节
      • 只调节「不可逆反应」关键酶：决定反应方向、速率
      • 变构调节剂与变构酶「活性中心以外」调节部位结合
        • 酶空间结构「可逆性」改变→影响催化活性
        • ⚠️注意：变构酶的催化和调节部位 可在同一亚基也可分属在不同亚基
      • 特点
        • 使酶构象改变（可逆——非共价结合）
        • 变构调节剂多为「代谢物」
          • 底物——正反馈
          • 产物——负反馈
          • 特例
            • 糖代谢：磷酸果糖激酶-1（F-2‘6-P）
            • 尿素循环：CPS-I（精氨酸）
            • 脂肪酸合成：乙酰CoA羧化酶（丙二酰CoA）
        • 不消耗ATP、无放大效应
        • 反应动力学为S型曲线——类似氧离曲线
          • 变构调节 “不遵守米氏方程”——矩形曲线
    • 化学修饰
      • 酶肽链上的基团与化学基团「可逆性」结合
        • 改变酶的构象 → 改变催化活性
      • 特点
        • 酶两种结构对应不同的活性
          • （去）磷酸化、（去）乙酰化、（去）甲基化、-SH→-S—S-等
        • 虽为共价结合——但仍为可逆反应
        • 调节物为激素→PKA
        • 消耗ATP、有放大效应
      • eg
        • 糖原合酶→（磷酸化）→ 活性↓
        • 糖原磷酸化酶 →（磷酸化）→ 活性↑
    • 酶原激活
      • 本质：蛋白质水解——形成/暴露活性中心
      • 除胰淀粉酶、胰脂肪酶外，其他蛋白酶均以酶原形式存在
  • 酶的抑制剂
    • 降低催化活性、但未发生变性（变性——钝化剂）
    • 分类：通过透析/超滤去除
      • 不可逆性抑制剂 （-）
        • 专一性～：只与必需基团结合
          • 有机磷农药——AchE丝氨酸羟基磷酸化
        • 非专一性～：还与非必需基团结合
          • 重金属离子——与-SH共价结合
          • 但高浓度重金属离子——蛋白变性
      • 可逆性竞争抑制剂（+）
        • 竞争性抑制作用
          • 底物与抑制物结构相似，竞争酶活性中心 只要底物浓度够大还是可以达到最大反应速率
            • 抑制效应：与底物、抑制剂浓度有关
          • Km↑、Vm不变
          • eg
            • 丙二酸（与琥珀酸）❌琥珀酸脱氢酶
            • 磺胺（与对氨基苯甲酸）❌二氢叶酸合成酶
        • 非竞争性抑制
          • 抑制物与酶活性中外必需基团结合 不影响底物结合，但影响产物释放，影响反应进行
            • 抑制效应：与底物浓度无关
          • Km不变、Vm↓
          • eg：亮aa❌精aa酶（尿素循环：精氨酸→尿素）
        • 反竞争性抑制剂
          • 酶与底物相结合后，抑制剂才结合到复合物上 酶与底物结合越多，抑制剂结合越多，影响产物释放
            • 抑制效应：随底物浓度增大而增大
          • Km↓、Vm↓
          • eg：苯丙氨酸❌碱性磷酸酶
• 酶促动力学
  • 米曼氏方程 V=（Vm+S）/（Km+S） →
    • V / Vm = S /（Km+S）
    • S=10Km时最合适
  • 矩形双曲线
    • • 若酶足够多——“底物浓度—Vm” 直线
      • 若底物足够多——“酶浓度—Vm” 直线
  • Km
    • V=1/2Vm 时底物浓度 反应酶对底物亲和力：Km↑→亲和力↓ 用于判断酶最适底物浓度——Km最小时
    • 与「底物浓度」无关 与「酶结构、底物种类、反应环境」有关
      • 同一底物，不同酶Km不同
      • 同一酶，不同的底物Km不同
    • 己糖激酶（脑）→葡萄糖激酶（肝 Km高）
      • 说明葡萄糖激酶 变构调节非主要方式
      • 低血糖时有限保证脑功能
      • 肝糖原合成
        • 并非从G开始
          • G→G-6-P→G-1-P→Gn
        • 而是走乳酸循环→三碳途径→G-6-P
• 概述
  • 降低反应活化能，提高反应速率，不改变反应方向
  • 大多数蛋白质、少数RNA
    • 结合酶（全酶/缀合酶）
      • 单纯酶（不结合辅助因子）
        • 淀粉酶、脂肪酶、核酸酶、脲酶
      • 酶蛋白
        • 决定反应的特异性
      • 辅助因子
        • 决定反应类型、直接参与酶促反应
        • 分类
          • 辅酶（+）
          • 辅基（-）
          • 能被透析/超滤？
        • 组成
          • 金属离子
            • 作为酶活性中心组成成分
              • 酶的活性中心
                • 由空间上相对集中的化学基团构成，完成催化反应的中心部位
                • 必需基团
                  • 活性中心内：催化基团、结合基团
                  • 活性中心外：稳定酶构象、调节剂结合部位
                • 同工酶
                  • 活性中心类似、一级结构不同
                    • 有相同催化功能，但其他性质均不相同
                  • 常用于诊断疾病、遗传研究
                    • 心肌酶
                    • 乳酸脱氢酶
                      • LDH1—心肌、LDH5—肝脏
                    • 葡萄糖激酶
                      • 是己糖激酶的IV型同工酶
                      • 位于肝脏Km高
                        • 主要受激素化学调节，底物变构调节不明显
                        • 低血糖时有限保证脑供能（脑己糖激酶）
                        • 肝脏糖异生走乳酸“3C”途径
            • 作为酶活性中心内 链接酶与底物的桥梁
              • 金属离子作为辅基时——金属酶
              • 金属离子作为酶的激活剂时——金属激活酶
            • 中和阴离子以降低静电斥力，有利于酶与底物合成
            • 稳定酶构象
          • 小分子有机化合物
            • 维生素B族衍生物（传递电子、H、基团）
              • VitB1
                • TPP焦磷酸硫胺素
                • 脱羧酶（参与a-酮酸脱羧、不参与氨基酸脱羧）
              • VitB2（核黄素）
                • FMN、FAD
                • 双递氢体、 FAD辅助脱氢
              • VitB3（VitPP、烟酸）
                • NAD、NADP
                • 辅助脱氢、NAD单递氢体
              • VitB5（泛酸、遍多酸）
                • HSCoA
                • 传递酰基（乙酰CoA、琥珀酰CoA）
              • VitB6
                • 磷酸吡多醛
                • ALA合酶（血红素合成） 转氨酶 磷酸化酶（糖原分解） 氨基酸脱羧酶
              • VitB7（生物素）
                • —
                • 羧化酶
                  • 糖异生：丙酮酸羧化酶→草酰乙酸
                  • 脂肪酸合成：乙酰CoA羧化酶→丙二酰CoA
              • VitB11（叶酸）
                • FH4
              • VitB12（钴胺素）
                • —
                • 转甲基酶
                  • SAM循环
    • 单体酶（寡聚酶）
    • 多功能酶
      • 酶分子中存在多种催化活性部位的酶
      • 脂肪酸合成酶、乙酰CoA羧化酶
  • 酶与催化剂区别
    • 催化效率高（降低反应活化能）
    • 特异性更高（且特异性多样）
      • 绝对特异性
        • 只催化一种化合物：琥珀酸脱氢酶（琥珀酸→延胡索酸）
      • 相对特异性
        • 可催化一种化学键：蛋白酶（催化各种蛋白质水解）
      • 立体异构特异性
        • 催化时需要考虑旋光性：人体为 L-aa
    • 反应条件更加温和（酶的不稳定性）
    • 可被调节（化学、底物调节）
    • 特殊催化作用
      • 诱导契合作用
        • 底物与酶接触时，「底物可改变酶的构象」 有利于酶与底物更加紧密结合
      • 邻近效应与定向排列
        • 酶可使底物主要集中于酶活性中心
      • 表面反应
        • 酶可以使底物分子去溶剂化，以防止水化膜形成
      • 多元催化
        • 酶可以完成：酸碱催化（质子转移） 共价催化、亲核催化
  • 临床联系
    • 诊断疾病
      • ALT
        • 急性肝炎
      • 碱性磷酸酶
        • 成骨性骨肿瘤、胆管阻塞
      • 酸性磷酸酶
        • 前列腺癌
      • 胆碱脂酶
        • 轻度 AchE活力：50～70% 仅有毒蕈样（M样）症状
        • 中度 AchE活力：30～50% 开始出现烟碱样（N样）症状
        • 重度 AchE活力：<30% 凡出现肺水肿、脑水肿、抽搐、昏迷、呼吸肌麻痹之一者
        • 有机磷中毒最佳检查，分级指标
    • 酶缺乏
      • 苯丙氨酸羟化酶
        • 苯丙酮尿症
      • 酪氨酸酶
        • 白化病
      • 尿黑酸酶
        • 尿黑酸尿症
      • 苯丙氨酸、酪氨酸代谢
      • G-6-PD
        • 蚕豆病
          • 磷酸戊糖途径
      • 腺苷酸脱氨酶
        • 联合免疫缺陷综合征
      • 次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶（HGPRT）
        • 自毁容貌综合征
      • 嘌呤核苷酸合成
    • 酶提前激活
      • 胰腺炎
    • 酶活性抑制
      • 有机磷中毒
• 维生素
  • 脂溶性维生素：A、D、E、K
    • 同脂肪吸收靠胆汁，易在体内蓄积中毒
  • VitA
    • 暗视觉（视杆细胞中视黄醛合成）
      • 夜盲症
    • 全反式维甲酸
      • VitA活化形式
      • 与核受体结合（脂溶性）
      • 早幼粒白血病治疗（+砷剂）
    • 抗氧化
      • VitA、VitC、VitE
  • VitD
    • 活化ViD属于类固醇
      • 骨化三醇（升Ca、升P）
      • 甲状旁腺素（升Ca、降P）
      • 降钙素（降Ca、降P）
      • 调节Ca、P代谢的激素
      • VitA虽为脂溶性、但不是类固醇
    • 缺乏：佝偻病
  • VitE
    • 抗氧化
    • 维持生殖（生育酚）
    • 促进血红素合成
    • 缺乏：溶血性贫血、神经功能障碍（生育酚）
  • VitK
    • 凝血因子2、7、9、10
      • 华法林、双香豆素
  • VitPP（B3、烟酸、尼克酸）
    • 衍生物：NAD+（尼克酰胺）、NADP+
    • 抑制脂肪动员，导致VLDL合成↓
      • 治疗：高胆固醇血症
    • 大量服用可引起胃肠不适、血管扩张
    • 色氨酸→烟酸 胆固醇→VitD3
      • 维生素多从食物摄取（特例）
    • 缺乏：赖皮病
  • VitB1
    • 缺乏：脚气病
    • 治疗：末梢神经炎
      • 抗痨药异烟肼副作用：肝毒性、末梢神经炎
  • VitB11（叶酸）、VitB12（钴胺素）
    • 巨幼贫
  • VitC
    • 缺乏：坏血病、影响伤口愈合（前胶原分子合成）
• NAD+、NADP+、FAD、辅酶A 都含有腺嘌呤