酶的知识总结

“酶”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

• 分子结构
  • 分类
    • 单体酶
    • 寡聚酶
    • 多酶复合物/多酶体系
    • 多功能酶/串联酶
  • 分子组成
    • 分类
      • 单纯酶
      • 缀合酶
        • 酶蛋白
          • 决定酶促反应的特异性及其催化机制
        • 辅因子
          • 辅酶（疏松）
          • 辅基（紧密）
            • 酶促反应，辅基 不能离开酶蛋白
        • 全酶
          • 单独存在时均无催化活性 只有全酶才具有催化作用
• 功能（催化功能）
  • 活性中心
    • 必须基团
      • 活性中心内
        • 结合基团（识别和结合底物和辅酶）
        • 催化基团（影响底物某些化学键的稳定性）
      • 活性中心外
    • 三维结构
      • 裂缝/凹陷
  • 同工酶
    • 乳酸脱氢酶
    • 肌酸激酶
• 工作原理
  • 显著特点
    • 极高的催化效率
    • 高度的特异性
      • 绝对特异性
        • 只作用于特定结构（脲酶、琥珀酸脱氢酶）
        • 只作用于一种光学异构体/立体异构体（乳酸脱氢酶、延胡索酸酶）
      • 相对特异性（磷酸酶、蔗糖酶、消化系统蛋白酶）
    • 可调节性
    • 不稳定性（常温、常压、接近中性）
  • 催化反应
    • 通过促进底物形成过 渡态而提高反应速率
      • 更有效降低反应活化能
        • 基态/过渡态
        • 活化能/结合能
    • 形成中间产物
      • 诱导契合作用使酶与底物密切结合
      • 邻近效应和定向排列使诸底物正确定位于酶的活性中心
      • 表面效应使底物分子去溶剂化
    • 多元催化作用
      • 普通酸-碱催化作用
      • 共价催化
        • 亲核催化
        • 亲电子催化
• 对酶促反应速率的影响
  • 底物浓度
    • 图像呈矩形双曲线
    • 米氏方程
      • Km米氏常数
      • Vmax最大反应速率
      • {[S]底物浓度
    • 重要的动力学参数
      • Km值
        • Km值等于酶促反应速率为最大反应速率一半时的底物浓度
        • Km值时酶的特征性常数（与酶的结构、底物结构、反应环境的PH、温度和离子强度有关， 而与酶浓度无关）
        • Km值在K3远远小于K2下可以表示酶对底物的亲和力（越大亲和力越大）
      • Vmax
        • Vmax是酶被底物完全饱和时的反应速率
          • Vmax=k3[Et]
      • k3酶的转换数
        • 当酶被底物完全饱和时，单位时间内每个酶分子（或活性中心）催化底物转变成产物的分子数
        • k3=Vmax/[Et]
    • Km和Vmax通过林-贝作图法
  • 酶浓度
    • 图像呈直线关系
    • 正比关系，底物充足时随着酶浓度的增加，酶促反应速率增大
  • 温度
    • 具有双重性
    • 最适温度
  • PH值
    • 通过改变酶分子及其底物分子的解离状态影响速率
    • 最适PH值
  • 抑制剂（降低）
    • 不可逆性抑制剂与酶共价结合
    • 可逆性抑制剂与酶非共价结合
      • 竞争性抑制
        • 与底物竞争结合酶的活性中心（竞争性抑制作用）
        • 其存在时米氏方程双倒数方程
        • 其存在时，斜率增大，Km增大，即酶对底物的亲和力降低，但不影响Vmax
        • 磺胺类药物
      • 非竞争性抑制
        • 结合活性中心之外的调节位点（非竞争性抑制作用）
        • 其存在时米氏方程双倒数方程
        • 其存在时，斜率增大，Km不变，即不影响酶对底物的亲和力，但使用Vmax降低
      • 反竞争性抑制
        • 没有底物结合时，游离的酶并不能与抑制剂结合， 当底物与酶结合后，酶才能与抑制剂结合
        • 其存在时米氏方程双倒数方程
        • 其存在时，斜率不变，Km降低，Vmax降低
  • 激活剂（提高）
    • 必须激活剂
    • 非必须激活剂
• 酶的调节
  • 酶活性的调节（快速调节）
    • 别构效应剂
      • 通过改变酶的构象调节酶活性
      • 相关定义
        • 别构酶
        • 别构效应剂
        • 别构部位（调节部位）
        • 别构激活剂（别构抑制剂）
      • 协同效应
        • 正协同效应
        • 负协同效应
    • 化学修饰调节
      • 通过某些化学基团与酶的共价可逆结合来实现
      • 酶的共价修饰（化学修饰）
        • 磷酸化
        • 去磷酸化
    • 酶原
      • 通过激活过程才能转变为有活性的酶
      • 酶的活性中心暴露的过程
      • 存在意义：保护机体
  • 酶含量的调节（缓慢调节）
    • 酶蛋白合成可被诱导或阻遏
      • 诱导物
        • 诱导作用
      • 辅阻遏物
        • 阻遏作用
    • 酶的降解与一般蛋白质降解途径相同
• 一级结构存在差异，活性中心的三维结构相同或相似
• 本质
  • 有机化合物（B族维生素）
    • 传递电子、质子（或基团）或起运载体作用
  • 金属离子 最常见
    • 作用
      • 参与催化反应
      • 连接酶，桥梁
      • 中和电荷
      • 稳定酶的空间结构
      • 金属酶 金属激活酶
• 决定酶促反应的类型 （多为小分子的有机化合物或金属离子）