酶与酶促反应

酶与酶促反应思维导图。认认真真做的，喜欢的可以看一下。酶其实是由活细胞产生的、对其底物具有高度特异性和高度催化效能的蛋白质或RNA。酶的催化作用有赖于酶分子的一级结构及空间结构的完整。

酶

• 化学本质：蛋白质
• 由一条肽链构成的酶：单体酶 由多个相同或不同的肽链（即亚基）以非共价键连接组成的酶为寡聚酶
• 多酶体系（多酶复合物）：几种具有不同催化功能的酶彼此聚合形成一个结构和功能上的整体 多功能酶（串联酶）：一条肽链上同时具有多种不同的催化功能
• 同工酶
  • Km不同
  • 一同三不同：催化相同的化学反应 分子结构、理化性质和免疫学性质不同
  • 乳酸脱氢酶LDH
    • LDH1(H4)
      • 对乳酸亲和力最大,Km最小，在碱性溶液中电泳最快
    • LDH2(H3M)
    • LDH3(H2M2)
    • LDH4(H1M3)
    • LDH5(M4)
  • CK2常作为临床早期诊断心肌梗死的指标之一
  • 已糖激酶有4种同工酶，其中肝内Km最大
• 酶不同于一般 催化剂的 显著特点
  • 酶对底物具有极高的催化效率
  • 酶对底物具有高度的特异性
    • 绝对特异性
      • 只作用于特定结构的底物分子，进行专一反应，生成一种特定结构的产物
      • 只催化底物的一种光学异构体或一种立体异构体
    • 相对特异性
      • 作用于含有相同化学键或化学基团的一类化合物
  • 酶具有可调节性
    • 酶活性的调节
      • 快调节
    • 酶含量的调节
      • 慢调节
  • 酶具有不稳定性
• 酶通过促进底物形成过渡态而 提高反应速率
  • 有效降低反应活化能
  • 与底物结合形成中间产物
    • 酶与底物结合的过程是释能反应， 释放的结合能是降低反应活化能 的主要能量来源
    • 诱导契合作用 使酶与底物密切结合
      • 不是锁与钥匙的机械关系，而是 两者相互诱导、相互变形和相互 适应进而结合
    • 邻近效应与定向排列使 底物正确位于酶的活性中心
      • 将分子间的反应变成 类似于分子内的反应
  • 表面效应使底物分子去溶剂化
• 酶既可起亲核催化作用又可起亲电子催化作用
• 酶促反应动力学
  • 底物浓度对酶促反应速率的影响 呈矩形双曲线
    • 米氏方程：v=Vmax[S]/(Km+[S])
    • Km是酶的特征性常数
      • 它与酶浓度无关，与酶的结构、底物结构、 反应环境的pH、温度和离子强度有关
      • 在一定条件下可表示酶对底物的亲和力， Km越小，亲和力越大
  • 底物足够时酶浓度对酶促反应速率 的影响呈直线关系
  • 温度对酶促反应速率的影响 具有双重性
    • 酶的最适温度不是酶的特征性常数 它与反应时间有关
  • PH通过改变酶分子及底物分子 的解离状态 影响酶促反应速率
    • 也不是酶的特征性常数
  • 子主题
  • 抑制剂可降低酶促反应速率
    • 使酶活性下降，但不引起酶蛋白变性
    • 不可逆性抑制剂与酶共价结合
      • 有机磷农药与胆碱酯酶活性中心 丝氨酸残基的羟基结合 解毒：阿托品、解磷定
      • 低浓度的重金属离子（Hg+,Ag+,Pb2+）,路易士气， 与巯基结合使酶失活 解毒：二巯基丙醇（BAL）
    • 可逆性抑制剂与酶非共价结合
      • 竞争性抑制剂与底物竞争结合酶的活性中心
        • Vm不变，Km变大
        • 磺胺类药物的抑菌机制
      • 非竞争性抑制剂结合活性中心之外的调节位点
        • Vm变小，Km不变
        • 亮氨酸对精氨酸酶的抑制 毒毛花苷（哇巴因）对细胞膜Na+,K+-ATP酶的抑制 麦芽糖对α-淀粉酶的抑制
      • 反竞争性抑制的结合位点由底物诱导产生
        • Vm变小，Km变小
        • 苯丙氨酸对胎盘型磷酸酶的抑制
        • 取决于底物与抑制剂浓度，只有两者浓度都上升， 抑制才能增强
  • 激活剂可提高酶促反应速率
    • 大多为金属离子如Mg2+,K+,Mn2+等 少数为阴离子，如Cl- 也有许多有机化合物激活剂，如胆汁酸盐
• 酶活性的调节
  • 别构调节（酶的活性中心外的非共价可逆结合）
  • 化学修饰调节共价可逆结合
    • 最常见的形式为磷酸化和去磷酸化
  • 酶原的激活
    • 实际上是酶的活性中心形成或暴露的过程
    • 大多是经过蛋白酶的水解作用，去除一个或几个肽段后，导致分子构象改变
    • 1防止组织自溶 2酶的储存形式
• 酶含量的调节
  • 酶是机体的组成成分，各种酶都处于 不断合成与降解的动态平衡过程中
  • 酶蛋白合成可被诱导或阻遏（转录水平）
  • 酶的降解
  • 急性胰腺炎时，血、尿淀粉酶活性升高
• 活细胞产生
• 催化效率高、专一性强、作用条件温和
• 所有的酶都有活性中心
  • 酶分子中能与底物特异地结合并催化底物转变为产物的具有特定三维结构的区域
    • 辅酶和辅基往往是酶活性中心的组成成分
• 酶的必需基团
  • 丝氨酸残基的羟基
  • 组氨酸残基的咪唑基
  • 半胱氨酸残基的巯基
  • 酸性氨基酸残基的羧基
  • 位于酶的活性中心内或活性中心外
    • 酶活性中心内的必需基团
      • 结合基团：识别与结合底物和辅酶 催化基团：影响化学键稳定性
    • 酶活性中心外的必需基团
      • 不直接参与催化作用 维持酶活性中心的空间构象 作为调节剂的结合部位
• 单纯酶：水解后仅有氨基酸组分而无其他组分的酶 缀合酶（结合酶）：由蛋白质部分（酶蛋白）和非蛋白质部分（辅因子）共同组成
  • 酶蛋白主要决定酶促反应的特异性及其催化机制
  • 辅因子主要决定酶促反应的类型
  • 酶蛋白与辅因子结合在一起称为全酶 酶蛋白和辅因子单独存在时均无催化活性 只有全酶才具有催化作用
  • 辅因子
    • 辅酶
      • 非共价键 比较疏松 可用透析或超滤的方法除去 在酶促反应中，作为底物接受质子或基团后离开酶蛋白
    • 辅基
      • 共价键 较为紧密 不易通过透析或超滤将其除去 在酶促反应中不能离开酶蛋白
    • 多为有机化合物或金属离子
      • 有机化合物多为B族维生素的衍生物或卟啉化合物
      • 金属离子是最常见的辅因子
        • ①作为酶活性中心的组成部分参与催化反应
        • ②作为连接酶与底物的桥梁
        • ③中和电荷，减小静电斥力
        • ④稳定酶的空间构象
        • 金属酶（结合紧密） 金属激活酶（可逆结合）
    • 1.一种辅助因子可以和多种酶蛋白结合 2.有些酶也可以同时含有多种不同类型的辅因子