三、選擇題
1.A 2.B 3.C 4.D 5.A 6.D 7.B 8.B 9.C 10.C
11.D 12.B 13.A 14.D 15.C 16.C 17.C 18.C 19.B 20.C
21.B 22.A 23.D 24.C 25.C 26.C 27.C 28.C 29.D 30.B
31.C 32.C 33.D 34.D 35.D 36.A 37.A 38.B 39.B 40.C
41.B 42.B
四、是非題
1.錯 2.錯 3.錯 4.錯 5.錯 6.錯 7.對 8.錯 9.錯 10.對
11.錯 12.錯 13.錯 14.對 15.錯 16.對 17.錯 18.錯 19.對 20.錯
21.對 22.錯 23.錯 24.錯 25.對 26.對 27.錯 28.錯 29.對 30.錯
31.對 32.對 33.錯 34.錯 35.錯 36.對 37.錯 38.對 39.對 40.錯
五、問答題
1.酶具有一般催化劑的特征,如用量少而催化效率高;凡催化劑都能加快化學反應的速度,而其本身在反應 前后沒有結構和性質的改變;催化劑只能縮短反應達到平衡所需的時間,而不能改變反應的平衡點,酶亦如 此。然而酶是生物大分子,具有其自身的特性,如⑴催化效率高,⑵酶的催化活性可被調節(jié)控制,⑶具高度專一性等。
2.⑴鎖鑰學說 :是德國著名有機化學家 ,EmilFisher提出來的。他認為酶像一把鎖,酶的底物或底物分子的一部分結構尤如鑰匙一樣,能專一性地插入到酶的活性中心部位,因而反應發(fā)生。
、迫c附著學說:該學說是A·Ogster在研究甘油激酶催化甘油轉變?yōu)榱姿岣视蜁r提出來的。其要點是:立體對映體中的一對底物雖然基團相同,但空間排布不同;那么這些基團與酶活性中心的有關基團能否互相匹配不好確定。只有三點都相互匹配時,酶才能作用于這個底物。
以上兩種學說都把酶和底物之間的關系認為是“剛性的”,只能說明底物與酶的結合,不能說明催化。因此屬于“剛性模板”學說。
、钦T導楔合假說:1958年,Koshland提出了誘導楔合理論。該學說的要點是:酶活性中心的結構具有可塑性,即酶分子木身的結構不是固定不變的。當酶與其底物結合時,酶受到底物的誘導,其構象發(fā)生相應的改變,從而引起催化部位有關基團在空間位置上的改變;以利于酶的催化基團與底物的敏感鍵正確的楔合,形成酶-底物中間復合物。
3.習慣命名的原則是:
、鸥鶕呋牡孜锩,如蛋白酶,淀粉酶等;
、聘鶕呋姆磻再|命名,如脫氫酶,轉氨酶,脫浚酶等;
、怯行┟傅拿羌雀鶕呋牡孜,又根據所催化的反應性質。如唬功酸脫氫酶,乳酸脫氫酶等;
⑷有些酶的命名,除了上述原則外,再加上酶的來源及酶的其他特征,如胃蛋白酶,堿性磷酸酶等。
習慣命名法簡單、易懂,應用歷丈較長,但缺乏系統(tǒng)性。
4.①底物濃度的影響:所有的酶反應,如果其它條件恒定,則反應速度決定于酶濃度和底物濃度,如果酶濃度保持不變,當底物濃度增加,反應速度隨著增加,并以雙曲線形式達到最大速度。
②pH值對酶促反應速度的影響:pH值對酶反應速度有顯著的影響,酶有最適的pH值,在最適pH值兩側,酶促反應速度呈下降趨勢,大部分酶的pH值-酶活性曲線近于鐘罩形。
、蹨囟葘γ复俜磻俣鹊挠绊懀好糠N酶都有最適的反應溫度,在最適溫度兩側,反應速度也呈鐘罩形曲線。溫度對酶促反應的影響有兩個方面,一方面是當溫度升高時,反應速度加快;另一方面,隨著溫度的升高而使酶逐步變性,降低了酶的反應速度。
、苊笣舛葘γ阜磻俣鹊挠绊懀涸诿复俜磻,如果底物濃度足夠大,足以使酶飽和,則反應速度與酶濃度呈正比。
、菁せ顒⿲γ复俜磻俣鹊挠绊懀杭せ顒┠軌蛱岣呙傅幕钚曰蛲ㄟ^除去抑制劑而解除對酶的抑制作用o
⑥抑制劑對酶反應的影響:抑制劑可以降低酶的活性,但不引起酶蛋白的變性,根據抑制劑與酶的作用方式可將抑制作用分為兩大類:不可逆的抑制作用和可逆的抑制作用。
5.⑴繼續(xù)增加底物濃度,若為競爭性抑制劑則反應速度升高或不變化。若為非競爭性抑制劑則反應速度不變。
⑵增加抑制劑濃度,因底物為飽和狀態(tài),若該抑制劑為競爭性抑制劑,反應速度下降或不變化;若為非競爭性抑制劑,反應速度不變或下降。不必考慮反競爭性抑制作用和不可逆的抑制作用。
6.⑴V-[S]作圖法
以底物濃度為橫坐標,反應速度為縱坐標作圖,求出最大反應速度。根據Km的定義,最大反應速度一半時所對應的底物濃度即為Km。由于反應速度只能接近Vmax,而永遠達不到最大速度,所以最大速度的一半不易求得,用該法求得的Km不太準確。
、齐p倒數作圖法
該法是將米氏方程轉化為倒數方程:
1/V=Km/Vmax*[S]+1/Vmax
以1/[S]為橫坐標,以l/V為縱坐標作圖,所得直線在縱坐標上的截距代表最大反應速度的倒數(l/Vmax),而在橫坐標上的截距代表一l/Km。由于代表底物濃度低的點往往偏離直線較遠,因而影響了Km和Vmax的精確測定。盡管這些方法有一定的缺點,但仍作為目前實驗室較常用的方法。
7.共價調節(jié)酶,也稱為共價修飾酶,是一類在其它酶的作用下,對其結構進行共價修飾,而使其在活性形式與非活性形式之間互相轉變的酶。
如糖原磷酸化酶。它的活性形式是糖原磷酸化酶a,可催化糖原的磷酸解反應。酶的非活性形式是磷酸化酶b。磷酸化酶b在其激酶的作用下,每個亞基上的第14位絲氨酸殘基接受ATP提供的磷酸基被磷酸化。兩分子被磷酸化的磷酸化酶b形成四聚體的磷酸化酶a。磷酸化酶且在磷酸化酶磷酸酶的作用下脫去磷酸基叉可轉變?yōu)榱姿峄竍。因此,糖原磷酸化酶的活性形式和非活性形式之間的平衡,使磷酸基共價地結合到酶上或從酶上脫下,從而控制調節(jié)著磷酸化酶的活性,進而調節(jié)控制著糖原分解的速度。
8.酶的專一性,也稱特異性,是指酶對其所催化的反應或反應物有嚴格的選擇性。一種酶往往只能催化一種或一類反應,作用于一種或一類物質,而一般催化劑無此現(xiàn)象。如蛋白質、脂肪、淀粉都可被酸水解,但若用酶水解,蛋白酶只能水解蛋白質,脂肪酶只能水解脂肪。又如脈酶,只催化尿素的分解,尿素分子的輕微改變,該酶都不能作用。丁氨基酸氧化酶只能催化D型氨基酸的氧化脫氨基作用,而不能催化L-氨基酸的氧化脫氨基。這種具有高度專一性的酶及有關多酶體系的存在,是生物體新陳代謝得以有條不紊地順利進行的重要保證。如果沒有專一性的酶的存在,生物體內物質有規(guī)律的代謝過程就不存在,生命活動也就不存在,如由于某種酶的缺陷所導致的疾病,苯丙酮酸尿癥,就是由于苯丙氨酸控化酶的缺陷使苯丙氨酸不能轉變?yōu)槔野彼,苯丙氨酸只能通過轉氨基作用代謝產生了較多的苯丙酮酸所致。
9.用雙倒數作圖法可求得Km和Vmax
1/[S](μmol) |
1/v(μmol/min) | ||
無抑制劑存在 |
有2mmol抑制劑存在 |
有100mmol抑制劑存在 | |
3.3 |
0.096 |
0.24 |
0.48 |
2 |
0.069 |
0.17 |
0.34 |
1 |
0.0445 |
0.008 |
0.22 |
0.33 |
0.033 |
0.044 |
0.15 |
0.11 |
0.025 |
0.03 |
0.12 |
1)無抑制劑時,Km=l.lXlO-5mol/L Vmax=47.6μmol/min
2)有2mmol抑制劑時,Km'=3.1XlO-5mol/L Vmax=47.6μmol/min
該抑制劑屬于競爭性抑制劑(因Km變大,Vmax不變化):
根據1十[1]/Ki=Km'/Km=3.1XlO/1.lXlO-5=2.8
[I]/Ki=1.4 Ki=1.4X10-3mol/L
3)有1OOmmol抑制劑時,Km'=1.lXlO-5mol/L Vmax=9.5μmol/min
該抑制劑屬于非競爭性抑制劑(因Km不變,Vmax變小:
根據1+[I]/Ki=Umax/Umax'=47.6/9.5=5.01 [I]/Ki=4.01
Ki=2.5XlO-4mol/L
10.有些酶,如消化系統(tǒng)中的各種蛋白酶,以無活性的前體形式合成和分泌,然后輸送到特定的部位;當功能需要時,經特異性蛋白酶的作用轉變?yōu)橛谢钚缘拿付l(fā)揮作用。此外還有執(zhí)行防御功能的酶。這些不具催化活性的酶的前體稱為酶原。如胃蛋白酶原,胰蛋白酶原和胰凝乳蛋白酶原等。
特定肽鍵的斷裂所導致的酶原激活在生物機體中廣泛存在,是生物體中存在的重要的調控酶活性的一種方式。哺乳動物消化系統(tǒng)中的幾種蛋白酶以無活性的酶原形式分泌出來,使其達到特定的部位后發(fā)揮作用,這具有保護消化道本身的生物學意義。如果酶原的激活過程發(fā)生異常,將導致一系列疾病的發(fā)生。出血性胰腺炎的發(fā)生就是由于蛋白酶原在未進入小腸時就被激活,激活的蛋白酶水解自身的胰腺細胞,導致胰腺出血、腫脹、腹部嚴重疼痛并伴有惡心嘔吐等癥狀。
11.Km是當酶促反應速度達到最大反應速度一半時的底物濃度。Km是酶的特征常數之一,只與酶的性質有關,與酶的濃度無關;Km受pH值及溫度的影響,不同的酶Km不同,如果一個酶有幾種底物,則對每一種底物各有一個特定的Km。其中Km最小的底物稱為該酶的最適底物。1/Km可近似地表示酶對底物的親和力的大小,1/Km值越大,表示酶對底物親和力越大,1/Km值越小,表示酶對底物親和力越小。
12.提示:⑴.進行酶活力測定時應注意以下幾點:①使酶促反應在最適條件下進行,最適pH、最適溫度;②對特異性不強的酶應選擇最適底物;③防止激活劑與抑制劑對酶活性的干擾;④通常測定產物的生成量比較準確,但檢測方法要靈敏。
、.為什么測定酶活力時測初速度最好:因為在最初一段時間內酶促反應速度能保持恒定,隨著時間的推移酶活性會受到影響,如底物濃度降低,產物的抑制作用,pH及溫度條件對酶的破壞。
13.提示:①因為大多數酶在催化底物反應時,生理條件下的pH近中性,H+和OH-濃度太低,不足以起到催化劑作用,因此酶反應的酸堿催化劑為廣義的質子供體或質子受體,電子對供體或電子對受體。
、谟H核基因:Ser-羥基,Cys-巰基,His-咪唑基
親電子基因:H+、Mg2+、Mn2+、Fe3+、NH3+
、勖傅鞍字屑饶茏鳛橘|子供體又能作為質子受體的最活潑最有效的催化基因是組氨酸的咪唑基,它給出和接受質子的速度十分迅速。
、芑钚灾行牡氖杷h(huán)境,有利于使底物的敏感鍵和酶活性中心內的催化基團之間形成很大的作用力,使敏感鍵易于斷裂。否則水的極性會減弱酶與底物分子間的靜電相互作用或氫鍵作用等。
14.提示:已知:lml酶制劑相當于1mg酶制劑,根據酶活力單位定義:
每小時分解1克淀粉的酶量為1個活力單位,則lmg酶制劑每小時分解淀粉的酶的活力單位=0.25g/5分鐘×60÷1=3活力單位
每克酶制劑所含活力單位=3個活力單位×1000=3000活力單位
15.提示:①選材:應選擇酶含量高,易于分離的組織或材料;②破碎細胞;③抽提:溫度一般控制在0~4℃,選擇適宜的pH值,通常在緩沖系統(tǒng)中進行;④分離提純:將粗提液中的雜質去除,可根據酶的性質進行;⑤保存:分離純化后將酶制品濃縮、保存,一般在-20℃以下長期保存。
16.因胰蛋白酶是胰臟所有酶原的共同激活劑,它專一性水解賴或精氨酸的羧基參與形成的肽鍵 (Lys-X,Arg-X--)。故胰蛋白酶作用于酶原產生的肽鏈的C-末端氨基酸一般為賴氨酸或精氨酸。
18.堿性磷酸酶水解1-磷酸葡萄糖時,P-O鍵和C-O鍵都可能被斷裂;若P-O鍵被斷裂,180將摻入到葡萄糖分子中,若C-O鍵被斷裂,180將摻入到磷酸分子中。
19.大量實驗證明,酶促反應是分兩步進行的。酶 (E)與底物 (S)反應前,首先形成一個不穩(wěn)定的中間復合物(ES),然后再分解為產物(P)并放出酶。如下所示:
E+S←→ES ←→P+E
酶催化底物形成產物的過程,其關鍵步驟是底物的化學鍵斷裂和新的化學鍵的形成。由于酶與底物首先形成中間復合物ES,酶的構象受底物分子的誘導會發(fā)生明顯的改變;同時酶中的某些基團可以使底物分子內敏感鍵中的某些基團更易于發(fā)生反應,甚至使底物分子發(fā)生形變,從而形成一個相互鍥合的酶底物復合物。處于這種狀態(tài)的化合物反應活性很高,很容易變成過渡態(tài),因此反應的活化能大大降低。
ES復合物存在的證據:
、沤柚娮语@微鏡觀察或用X_光衍射方法直接觀察到了酶和底物反應過程中的FS復合物的存在;
⑵根據酶和底物反應前后的光譜變化,可證明其存在,如大腸桿菌色氨酸合成酶,催化色氨酸和吲哚合成色氨酸。該酶具有特征性的吸收光譜,當向酶溶液中加入其中的一個底物如L-絲氨酸,發(fā)現(xiàn)該酶的熒光強度明顯升高,而加入D-絲氨酸,則無變化。當再加入另一個底物吲哚,酶的熒光強度又會發(fā)生變化。
20.因競爭性抑制劑與親和試劑TPCK(N-對甲苯磺酰苯丙氨酰氯甲基酮)都能與酶的活性部位結合。這樣,若競爭性抑制劑與酶的活性部位結合后,TPCK就不能再與酶結合;而非競爭性抑制劑不能與酶的活性部位結合,因此它不能阻止TPCK與酶的結合。
21.因脯氨酸的環(huán)狀結構,使它不能進入這些酶的底物結合部位。
22.根據非競爭性抑制動力學特征 ,
V/Vi=1十[1]/Ki V/Vi=11,ki=0.001
[I]={v/Vi-1}ki= O.0l(mol/L)
23.提示:①蛋白質與氮的換算系數為6.25,因此2ml為0.2mgN,1ml為0.1mg×6.25。
0.1ml酶液每小時產生1500酪氨酸,則1ml每分鐘產生15000/60=250單位
、0.625mg含有250單位,則1mg含有250/0.625=400
、25mg蛋白粉配成25ml酶液,1ml中含有0.625mg蛋白質,則1mg蛋白酶粉含有0.625mg蛋白質,1000mg蛋白酶粉含有625mg蛋白質,1g含有0.625g蛋白質。