导图社区 酶与辅酶
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编辑于2023-05-15 11:01:18 河北省1.考研414生物化学思维导图(核苷酸代谢) 2.本人23考研南京农业大学第1名上岸,我自己制作的导图,上岸神器。 3.本导图覆盖考试重点,并且真题也在导图中标记,结合导图复习,事半功倍。
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酶与辅酶
酶
催化特点
酶
高效
催化效率高
专一
高度专一性
温和
反应条件温和
调节
活力受到调节
一般催化剂
实质
降低反应活化能
特点
加速
不影响平衡常数
自身不变化
化学本质
蛋白质
RNA
核酶
实质
化学本质是核酸,但是具有酶的特点
举例
L19RNA
RNA聚合酶和核糖核酸酶,双重催化活性
意义
1.可以作为生物催化剂
2.改变了酶都是蛋白质的传统观念
3.对生命起源的分子进化有启示
分类(按组成)
单纯蛋白酶类
结合蛋白酶类
酶蛋白
辅因子
概念
非蛋白质部分
作用
维持酶分子活性构象
电子及特殊功能基团的载体
酶与底物之间起连接作用
降低反应中的静电斥力
分类1
无机离子
碳酸酐酶的Zn2+,精氨酸酶的Mn2+
金属有机化合物
细胞色素氧化酶的铁卟啉
小分子有机化合物
B族维生素及衍生物
分类2
辅酶
苹果酸脱氢酶的辅酶NAD+
辅基
细胞色素氧化酶的辅基铁卟啉
对酶无抑制作用
分类(按分子结构)
单体酶
通常为水解酶
寡聚酶
大肠杆菌RNA聚合酶
多酶体系
概念
由两个以上功能相关的酶组成,酶成员之间分工合作,催化反应
特点
前一个酶的反应产物往往是后一个酶的反应底物
分类
游离的酶
多酶复合体
11真题
概念
多种酶靠非共价键相互嵌合催化连续反应的体系
特点
有自我调节能力
前一反应的产物是后一反应的底物,反应依次连接构成了一个代谢途径或代谢途径的一部分
反应在多酶复合体内进行,提高了酶的催化效率,有利于对酶的调控
命名
命名
系统名称
酶分类号
EC 3.4.17.1
分类
氧化还原酶类
AH2+B ⇌A+BH2
乳酸脱氢酶
转移酶类
AR+B ⇌A+BR
谷丙转氨酸
水解酶类
AB+H2O→AOH+BH
淀粉酶
裂合酶类
AB ⇌A+B
脱羧酶
异构酶类
A ⇌B
酮醛异构酶
连接酶类
A+B+ATP→AB+ADP+Pi
谷氨酰胺合成酶
易位酶
酶活力
概念
酶催化某一化学反应的能力
基本原则
测定初速度
只有初速度才能反应酶的真实催化能力
在最适条件下测定
温度
pH
合适的缓冲液
底物浓度要远远大于酶量
底物浓度不够将限制酶活力的发挥
表示方法
15真题
1个IU
规定条件下,每分钟能催化1μmol底物转化为产物所需的酶量
1IU=1μmol/min
用酶活力单位数表示酶量
酶活力单位数越高,相对酶量越大
1个Katal
规定条件下,每秒钟催化1mol底物转化为产物的酶量
1Katal=1mol/s
酶的比活力
单位重量的酶含有的活力单位数
U/mg
酶的转换数(Kcat)
最适条件下,每个酶分子在每秒钟转化底物的分子数
酶的活力追踪
总活力=U/ml x 总体积
纯化倍数
酶制剂比活/粗提酶比活
回收率=酶制剂总活力/粗提酶总活力
举例
1个100ml的粗提酶液,比活为1IU,此时酶总活力为100IU
纯化后获得2ml纯品,测定酶比活为35IU/ml,此时酶总活力为70IU
则酶的纯化倍数为35,酶的回收率为70%
酶促反应动力学
底物浓度
米氏方程
19真题
前提
1.酶与底物结合很快,快速达到平衡,为可逆反应
2.ES形成产物(P)是限速步骤,不引起明显的可逆变化
E+S ↔ES→E+P
代表含义
V0
反应初速度
Vmax
酶被底物饱和时的最大速度
Km
酶促反应达到最大速度一半时的底物浓度
Km值
12真题
意义
酶促反应达到最大速度一半时的底物浓度
单位
mol/L
特点
酶的特征常数,与浓度无关
Km值越大,亲和力越小
对于可逆反应,Km值越小,此方向的反应越容易进行
双倒数法测定Km,Vmax
温度
图片含义
温度升高,活化底物分子数增加
温度超过一定范围,酶变性
pH
胃蛋白酶最适pH为1.5
影响因素
底物种类
缓冲液种类与浓度
酶纯度
抑制剂
概念
能选择性地与酶结合,引起酶活性降低或者完全失活,但不引起酶变性
类型
可逆抑制
概念
抑制剂与酶蛋白非共价结合
分类
竞争性抑制
08真题
特点
增加底物浓度,可以解除抑制
抑制剂与底物结构类似
抑制剂与底物竞争酶的活性中心
Km值增大,Vmax不变
理解
Vmax不变,因为酶活性不变
Km增大,因为底物与酶结合下降,所以亲和力下降,所以Km增大
举例
丙二酸对琥珀酸脱氢酶的抑制
抗癌药物5'-氟尿嘧啶
抑制胸腺嘧啶的合成,进而干扰DNA的合成
非竞争性抑制
11真题
特点
抑制剂与酶的结合位点不同于底物
最终形成三元复合物ESI,使酶活性受损
Km不变,Vmax变小
理解
Vmax变小,因为酶活性受抑制
Km不变,因为不影响底物与酶结合,所以亲和力不变,所以Km不变
反竞争性抑制
14真题
特点
抑制剂只与ES复合物结合,ESI复合物不能生成产物
Km和Vmax均变小
理解
Vmax变小,因为酶活性下降
Km变小,因为底物与酶结合增加,所以亲和力增加,所以Km变小
三者区分方法
加抑制剂,然后测Vmax和Km
不可逆抑制
概念
抑制剂与酶蛋白共价键结合
举例
青霉素
与酶活性中心的Ser羟基结合
有机磷农药
与乙酰胆碱酯酶活性中心的Ser羟基结合
激活剂
无机离子
有机小分子
还原型谷胱甘肽
生物大分子
蛋白质激酶
维生素与辅酶
水溶性维生素
记忆表格
THF
功能
转移一碳单位
活性部位
N5、N10
N5、N10-甲基四氢叶酸
亚甲基的载体参与甘氨酸转变成丝氨酸
举例
在丝氨酸与甘氨酸的转化过程中,有亚甲基四氢叶酸的生成,而该化合物又是dUMP生成dTMP所必须的,通过一碳单位的生成与使用,氨基酸代谢与核苷酸发生相互联系
注意
氧化型
容易得电子
无H(如FAD)为氧化型
还原型
容易失电子
有H(如FADH2)为还原型
脂溶性维生素
特殊点
β-胡萝卜素是维生素A原
辅基——硫辛酸
结合
二氢硫辛酸的羧基与酶蛋白Lys的酰胺键结合
功能
作为脱氢酶的辅基传递氢和电子
作为酰基载体
辅酶Q
醌类化合物
酶的活性调节
别构调节
09、18真题
概念
与酶活性中心以外的部位可逆结合,通过使酶的构象发生变化来改变酶的催化活性
别构酶
位置
位于代谢途径的起始步骤或分支处,可快速感知代谢物的变化,从而做出灵活调节
类型
寡聚酶
功能部位
活性中心
别构中心
与效应物可逆非共价结合,导致活性中心构象发生变化
效应物
正效应物
激活效应
负效应物
抑制效应
同促效应物
底物
异促效应物
非底物化合物
动力学特点
S形曲线
举例
天冬氨酸转氨甲酰酶
激活剂
ATP
抑制剂
CTP
意义
灵敏调节速度
底物浓度发生较小变化时,别构酶可以灵敏有效调节酶促反应速度,保证重要代谢途径正常运行
别构模型
齐变模型
序变模型
共价调节
概念
某些酶自身氨基酸残基发生可逆共价修饰,在活性与无活性之间变化
过程
共价结合修饰基团
水解去掉修饰基团
方式
磷酸化/去磷酸化
磷酸化
蛋白激酶
去磷酸化
蛋白质磷酸酶
常见
Ser, Thr
甲基化/去甲基化
二硫键的氧化/还原
特点
共价修饰
可逆
信号放大
信号转导系统的重要参与者
胞外信号与胞内代谢联系起来
意义
在细胞信号传导中起重要作用
一个酶的激活或失活可以开启或关闭一个代谢途径
重要的共价修饰酶
糖原磷酸化酶
形式
磷酸化酶a
活性高
磷酸化酶b
活性低
位置
发生在α,β两个亚基上
活性中心氨基酸
Ser羟基
磷酸基团供体
ATP
功能
血糖低,需要糖原降解
磷酸化酶b →磷酸化酶a
磷酸化酶激酶
不需要糖原降解
磷酸化酶a →磷酸化酶b
磷酸化酶磷酸酶
酶原激活
10真题
概念
酶原
无活性的前体物
酶原激活
酶原转变为有活性的酶的过程
特点
蛋白质发生专一性水解
不可逆
意义
保护合成这些酶的细胞免受损伤
需要时迅速分泌和激活
调节蛋白
概念
有些蛋白质通过对酶活性的直接激活或抑制来控制反应的进行
举例
钙调蛋白(CaM)
同工酶
概念
催化同一种化学反应,但酶结构和性质不同的一组酶
举例
乳酸脱氢酶
酶催化机理
酶活性中心
16真题
概念
酶与底物结合并转换为产物的特定区域
组成
结合部位
识别特定的底物并与之结合,决定酶的底物专一性
催化部位
决定酶的催化效率
特点
位于酶分子表面的一个凹穴
柔性
三维实体
由几个氨基酸残基侧链组成
在酶分子中只占很小一部分
口诀
脸盆里放了一个柔软的小球
脸盆-凹穴,柔软-柔性,小-只占很小一部分,球-三维实体
酶专一性
概念
通常情况下,酶只能催化一种或一类相似的化学反应,具有高度专一性
举例
DNA聚合酶执行DNA模版指令非常精确
对底物,产物都有专一性
分类
绝对专一性
相对专一性
键专一性
基团专一性
假说
E.Fischer
锁-钥模型
D.Koshland
诱导契合学说
举例
胰蛋白酶
凹穴里有负电荷,适合有正电荷侧链的残基
水解赖氨酸,精氨酸羧基形成的肽键
胰凝乳蛋白酶
凹穴大小适合芳香族残基
水解芳香族羧基形成的肽键
酶高效催化的机制
根本因素
形成中间产物,降低活化能
微观因素
邻近与定向效应
诱导契合
酸碱催化
共价催化
金属离子催化
酶活性中心的疏水微环境
了解其概念,特点
知乎@小谷同学
b站@别抱cc
小红书@是个泡泡
注意:磷酸化酶激酶是带上基团 磷酸化酶磷酸酶是去掉基团
透析可解除
透析不可解除
为什么最终趋向于平衡?
1.底物减少,产物浓度增加,逆反应速率加快
2.产物对酶的反馈抑制作用
3.部分酶分子失活
辅酶与辅基的区别
分离方法不同
辅酶
透析可除去
辅基
透析不可除去
游离性不同
辅酶
能够以不与酶结合的形式存在,可结合成多种酶的辅酶,它的游离特性在功能上保证辅酶的运载能力。
辅基
不能离开酶蛋白,酶失去了辅基就无法实现功能,失去了活性。
与酶蛋白结合紧密程度不同
辅酶
结合不牢固
辅基
结合牢固