1、第三章 酶小 结酶是由生物体内活细胞产生的、以蛋白质为主要成分的生物催化剂。核酶是具催化活性的 RNA。仅由多肽链组成的酶为单纯酶，含有非蛋白辅助因子的酶称为结合酶。它的催化活性与辅助因子有关。辅助因子是金属离子或小分子有机化合物。根据与酶蛋白结合紧密程度可将辅助因子分为辅基和辅酶。金属离子多为辅基，许多 B 族维生素是辅基或辅酶的重要组成成分。酶促反应的特异性和高效性取决于酶蛋白。辅酶或辅基决定酶促反应类型。酶的活性中心是由一些空间结构上彼此靠近的必需基团组成的，能与底物结合并将底物转化为产物的“疏水口袋” 。酶具有催化效率高、专一性强、易失活、反应条件温和、酶活性可调控等特点。其催化机制是
2、酶与底物诱导契合形成中间复合物而降低反应活化能，并通过邻近效应、定向排列、多元催化及表面效应等使酶发挥高效催化作用。酶促反应动力学研究底物浓度、酶浓度、温度、pH 值、激活剂和抑制剂等对酶促反应的影响。米氏方程是反映底物浓度和反应速度之间关系的动力学方程。米氏常数 Km 是酶的特征性常数，可用来表示酶和底物亲和力的大小。米氏常数与底物浓度和酶浓度无关，而受温度和 pH 值的影响。竞争性抑制剂 Km 增大，V max 不变；非竞争性抑制剂 Km 不变，V max 减小；反竞争性抑制剂 Km 减小，V max 速度减小。机体对酶活性和酶含量的调节是代谢调节的重要途径。无催化活性的酶原经蛋白酶水解断
3、裂几处肽键，并去除几个肽段后形成活性中心而具有了催化活性。变构酶是重要的调节酶，酶的共价修饰调节是体内代谢快速调节的重要方式。先天性与后天性酶的异常均可引起疾病。血液中细胞内酶活性的改变可协助诊断疾病，同工酶谱的变化有助于临床诊断。酶可作为药物用于疾病的治疗。习题：一、单项选择题：（20 道） 1. 全酶是指：A. 酶与抑制剂的复合物 B. 酶蛋白与辅助因子的复合物 C. 结构完整无缺的酶 D. 酶蛋白与变构剂的复合物E. 酶蛋白与激活剂的复合物2. 辅酶与辅基的主要区别是A蛋白结合的牢固程度不同 B. 分子大小不同C. 催化能力不同 D. 化学本质不同E. 辅助催化方式不同3. NAD 及
4、NADP 中含有哪种维生素？A. 维生素 B1 B. 维生素 B2 C. 维生素 B6 D. 维生素 PP E. 生物素4. 决定酶专一性的是：A. 辅基 B. 酶蛋白 C. 辅酶 D. 金属离子 E. 维生素5. 溶菌酶活性中心的氨基酸残基是下列中的哪一个？ATrp62 BSer57 C His24 DGlu35 EAsp1016. 酶加速反应速度是通过A. 提高反应活化能 B. 增加反应自由能的变化 C. 改变反应的平衡常数 D. 降低反应的活化能 E. 减少反应自由能的变化7. 下列哪个参数是酶的特征性常数？A. Vmax B. 酶的浓度 C. 最适温度 D. 最适 pH E. Km 8
5、. 某一符合米氏方程的酶，当S2K m 时，其反应速度 Vmax 等于A1/2 V max B3/2 V max C2 V max D2/3V max EV max 9. 米氏常数 Km 是一个用来衡量：A. 酶被底物饱和程度的常数 B. 酶促反应速度大小的常数C. 酶和底物亲和力大小的常数 D. 酶稳定性的常数E. 酶变构效应的常数10. 保持生物制品最适温度是：A. 37 B. 20 C. 0 D. 25 E. 411. 关于 pH 对酶活性的影响主要是由于A影响必需基团解离状态 B影响底物的解离状态C破坏酶蛋白的一级结构 D改变介质分子的解离状态E改变酶蛋白的空间构象12. 可用于汞中毒
6、解毒的物质是：A. 水 B. 糖 水 C. 鸡蛋清 D. 盐水 E. 果汁13. 有机磷杀虫剂对胆碱酯酶的抑制作用属于A. 竞争性抑制作用 B. 非竞争性抑制作用C. 反竞争性抑制作用 D. 可逆性抑制作用E不可逆性抑制作用14. 酶竞争性抑制作用的特点是：A. Km Vmax 不变 B. Km 不变 VmaxC. Km Vmax 不变 D. Km 不变 Vmax E. Km Vmax15. 变构效应剂与酶结合的部位A. 酶活性中心的结合基团 B. 酶活性中心的催化基团 C. 酶的半胱氨酸上的-SH 基 D. 酶活性中心以外的特殊部位 E. 活性中心以外的任何部位16. 酶的抑制作用不包括A.
7、 有机磷农药对胆碱酯酶的作用 B. 强酸、强碱对酶的变性作用C. Hg2+对巯基酶的抑制作用 D. 磺胺类药物对细菌二氢叶酸合成酶的抑制作用E. 砷化物对巯基酶的抑制作用17. 竞争性抑制剂的抑制程度与下列哪种因素有关？A作用时间 B底物浓度 C抑制剂浓度 D酶与底物亲和力的大小E酶与抑制剂亲和力的大小18非竞争性抑制是指A. 抑制剂与底物结合 B抑制剂与酶的活性中心结合C抑制剂与酶底物复合物结合 D抑制剂与酶活性中心以外的某一部位结合E抑制剂使酶变性，降低酶活性19. 下列关于同工酶的概念的叙述那一项是正确的A. 是结构相同而存在部位不同的一组酶 B. 是催化相同化学反应而酶的一级结构和理化
8、性质不同的一组酶C. 是催化反应及性质都相似而发生不同的一组酶D. 是催化相同反应的所有酶 E. 以上都不是20. 反竞争性抑制的动力学改变是：A. Km Vmax 不变 B. Km 不变 VmaxC. Km Vmax 不变 D. Km 不变 Vmax E. Km Vmax21下列常见抑制剂中，除哪个外都是不可逆抑制剂？A. 有机磷化合物 B. 有机汞化合物C. 有机砷化合物 D. 氰化物E. 磺胺类药物22 平常测定酶活性的反应体系中，哪项叙述是不适当的?A作用物的浓度愈高愈好 B应选择该酶的最适 pHC反应温度应接近最适温度 D合适的温育时间E有的酶需要加入激活剂二、多项选择题 （5 道）
9、1. 酶的作用特点包括：A高度专一性 B. 高催化效率C. 酶活性可被调节 D. 不易变性失活2. 有关酶活性中心的叙述中，正确的是A 酶都有活性中心 B. 酶活性中心都含有辅酶或辅基C酶活性中心外也存在必需基团 D. 酶的活性中心都有结合部位和催化部位3. 影响酶促反应的因素有A. 变性剂 B. 底物浓度 C. 激活剂 D. pH 值4.下列关于 LDH1 和 LDH5 的叙述中，哪些是正确的？A. 两者在心肌和肝脏的分布不同 B. 对同一底物 Km 值不同 C. LDH5 主要分布在心肌 D. LDH1 主要分别在骨骼肌5. 因体内酶的缺陷造成的疾病有：A蚕豆病 B. 白化病 C. 糖尿病
10、 D. 苯丙酮酸尿症6常见的酶活性中心的必需基团有A半胱氨酸和胱氨酸的巯基 B谷氨酸，天冬氨酸的侧链羧基C丝氨酸的经基 D组氨酸的咪唑基三、名词解释：8 个1. 酶 2. 辅酶 3. 酶的活性中心 4. Km 值 5. 酶的变构调节 6. 酶的抑制作用 7. 同工酶 8. 酶的最适温度四、论述题 （5 题）1. 什么是全酶？在酶促反应中酶蛋白与辅助因子分别起什么作用？ 2. 试述酶加快酶促反应速度的机制。 3. 何谓酶原与酶原激活？以胰蛋白酶原为例，试述酶原激活的原理及生理意义？4. 什么是酶的竞争性抑制？举例说明竞争性抑制的特点？5. 试述机体内如何通过哪些方式对催化酶促反应的酶进行调节来适
11、应新陈代谢需要的？6. 血清酶测定在临床诊断中有何重要应用？举例说明如何用酶活性改变诊断疾病？参考答案与题解一、单项选择题1. B 2. A 3. D 4. B 5. D 6. D 7. A 8. C 9. C 10. E 11. A 12. C 13.E 14. A 15. D 16. B 17. A 18. D 19. B 20. B 二、多项选择题1. ABC 2. ACD 3. BCD 4. AB 5. ABD 三、名词解释1. 由活细胞产生的、具有高效催化功能的生物催化剂。其化学本质大多为蛋白质，也可为核酸（DNA 或 RNA） 。2. 是结合酶的非蛋白部分，它与酶的结合方式比较疏松
12、。3. 在酶分子表面，由必需基团组成的具有一定空间结构的，能与底物结合并将底物转变成产物的疏水区域。 4. 即米氏常数，为当酶促反应速度达到最大反应速度一半时的底物浓度。5. 体内有的代谢物可以与某些酶分子活性中心以外的某一部位可逆地结合，使酶发生变构而改变其生物活性。代谢物对酶活性的这种调节方式称为酶的变构调节。6. 任何直接或间接的影响酶的活性中心，使酶活性降低或丧失而不引起酶蛋白变性的作用。7. 是指催化的化学反应相同，而分子结构和理化性质不同的一组酶。8. 使酶促反应速度达到最大时的环境温度。四、论述题1. 全酶是由酶蛋白与相应辅助因子结合形成的复合物。酶蛋白在酶促反应中主要起识别底物
13、的作用，酶促反应的特异性、高效率以及酶对一些理化因素的不稳定性均决定于酶蛋白部分。酶蛋白决定反应底物的种类，决定该酶的专一性。而酶的辅助因子可以是金属离子，也可以是小分子有机化合物。金属离子是最多见的辅助因子，约 2/3 的酶含有金属离子。常见酶含有的金属离子有 K+、Na +、Mg 2+、Cu 2+、 （Cu +） 、Zn 2+、Fe 2+（Fe 3+）等。它们或者是酶活性的组成部分如羧基肽酶 A 中的 Zn2+；或者是连接底物和酶分子的桥梁如各种激酶依赖 Mg2+ 与 ATP 结合发挥作用；或者在稳定酶蛋白分子构象方面所必需。小分子有机化合物是些化学稳定的小分子物质如：铁卟啉、NAD ，F
14、AD、FMN 等，其主要作用是在反应中传递电子、质子或一些基团。2. 酶加快酶促反应速度的机制是降低反应活化能。由于酶在催化时首先通过诱导契合与底物结合生成酶底物复合物。 其活化能降低还可能有以下几种作用机制：1）邻近效应和定向作用； 2) 多元催化作用； 3) 表面效应。3. 酶原是指酶的无活性前体。酶原在一定条件下转变为有活性的酶的过程，称为酶原激活。酶原激活的原理：胰蛋白酶原在肠激酶的作用下切除 N 端的 6 肽而形成酶的活性中心，由无活性转变成有活性的胰蛋白酶。酶原激活的生理意义：酶原的激活使酶能在特定的部位、特定的环境条件下发挥催化作用，从而保护了分泌酶原的组织细胞，也保证了机体的某
15、些生理功能的正常进行。如胰腺产生的胰蛋白酶原必须随胰腺进入肠道才能被激活，既保护了胰腺组织，又有利于食物蛋白的消化。4. 酶的竞争性抑制是指酶的竞争性抑制剂与底物结构相似两者共同竞争酶的活性中心而使酶的活性降低。磺胺类药物的抑菌作用是由于磺胺类药物与对氨基苯甲酸（PABA）具有类似结构。PABA 是某些细菌合成二氢叶酸（DHF）的原料，DHF 可转变成四氢叶酸（THF）而 THF 是合成核酸不可缺少的辅酶。由于磺胺类药物能与 PABA 竞争性地结合酶的活性中心。DHF 合成受抑制，THF 也随之减少，使核酸合成障碍，导致细菌死亡。5. 在体内，作为新陈代谢基础的酶促反应为适应环境的变化和机体的
16、需要不断进行快速和缓慢地改变，使体内代谢反应高度有序进行，以维持体内环境的相对稳定这需要对酶活性进行多种方式的调节，主要可分为酶活性调节和调节酶含量。酶活性调节属于快速调节，有三种重要方式：（1）变构激活（见第三题答案） 。（2）变构调节 某些酶是多亚基组成的寡聚体，具有与底物结合的活性中心，还有活性中心外的变构部位可与小分子的代谢物称变构效应剂可逆结合，使酶发生构象改变并改变其催化活性，这类酶称为变构酶。这种调节方式称为变构调节。变构调节使酶活性增加称为变构激活，使酶活性降低为别构抑制。酶的变构抑制是最常见的变构效应。变构激活剂通常是变构酶的底物，变构抑制剂一般是代谢反应途径的终末产物。 （
17、3）共价修饰调节 某些代谢关键酶酶蛋白上的化学基团，可在细胞内其他酶的作用下，发生可逆的共价变化，使酶的活性快速改变从而调节该代谢通路，称为酶共价修饰调节。 最常见的共价修饰调节方式是磷酸化与脱磷酸化修饰。受共价修饰调节的酶都有无活性和有活性两种方式，在共价修饰中进行可逆转换。酶含量的调节：细胞内酶蛋白不断代谢更新，其含量处于合成和降解的动态平衡中。对酶蛋白合成的调节，增加酶蛋白合成量的过程称为酶蛋白的诱导，减少酶蛋白合成的过程称为酶蛋白的阻遏。诱导与阻遏多发生在基因调控转录的水平。底物常诱导合成代谢中关键酶的产生。不同酶的降解速度也有有差别，降解方式有：（1）溶酶体组织的非特异性降解。 （2
18、）由泛素识别结合待分解蛋白，特殊泛素结合降解酶催化蛋白降解。6血清酶可分为三类： 血清特异酶，主要在血液发挥催化作用，如各种凝血、纤溶酶、脂蛋白脂肪酶等 外分泌酶，来源于各种外分泌腺，如胰淀粉酶、胃蛋白酶等，其浓度与腺体功能活动相关。 细胞内酶类，是存在于各组织细胞中的酶。随着细胞更新破坏而少量释放入血，组织病理损伤时释入血中增加，来源于特定组织，有器官专一性的酶血清中的含量变化有助于该组织疾病的诊断。疾病时血清酶活性改变的原因包括：因疾病损伤的细胞释放的细胞酶增多；疾病导致酶类合成异常减少或增多；缺氧、缺血、酸中毒、炎症、坏死等使细胞膜通透性增加， 酶释放增多；肿瘤引起血清酶活性改变。血清酶
19、测定在临床疾病诊断中的应用有以下几个方面：1）对骨骼、前列腺疾病的诊断 血清碱性磷酸酶 ALP 活性在成骨肉瘤、畸形骨炎时增加最明显，肿瘤骨转移时 ALP 明显上升，主要是 ALP 的骨性同工酶升高。 血清酸性磷酸酶（ACP ）活性在前列腺癌患者中明显升高。转移性前列腺癌时增高可达 4050 倍。2）肝细胞损伤的诊断 如丙氨酸转氨酶（ALT） ，因肝脏 ALT 活性最高，肝细胞损伤时ALT 释入血清增多，有较高的灵敏度。在黄胆型急性病毒性肝炎、中毒性肝损伤时，血清ALT 活性明显增加。3）对心肌梗塞的诊断 用于诊断心肌梗塞的血清酶类有乳酸脱氢酶（LDH） ，心肌主要含有 LDH1 同工酶。心肌梗塞时血清 LDH 同工酶 LDH1 活性显著增高。4) 对胰腺疾病的诊断 测定血清酶活性可用于胰腺疾病诊断的包括：如 淀粉酶，血清和尿液的淀粉酶主要来自胰腺和唾液腺。在急性胰腺炎时，血清 淀粉酶活性显著上升，可作为该病诊断的常用指标。5）对骨骼肌病的诊断骨骼肌病时一些细胞酶释入血液，如血清骨骼肌富含的 LDH5、 LDH4水平增高。
