生物化学 - 1-5章 - 习题 - 答案

答 案

第二章 蛋白质化学

A型题

一、名词解释

1．氨基酸的等电点：当溶液在某一特定的pH值时，氨基酸以两性离子的形式存在，正电荷数与负电荷数相等，净电荷为零，在直流电场中既不向正极移动也不向负极移动，这时溶液的pH值称为该氨基酸的等电点，用pI表示。

OCNH2．肽键：是指键，是一个氨基酸的α–COOH基和另一个氨基酸的α–

NH2基所形成的酰胺键。

3．多肽链：由许多氨基酸残基通过肽键彼此连接而成的链状多肽，称为多肽链。 4．肽平面：肽链主链的肽键具有双键的性质，因而不能自由旋转，使连接在肽键上的六个原子共处于一个平面上，此平面称为肽平面。

5．蛋白质的一级结构：多肽链上各种氨基酸残基的排列顺序，即氨基酸序列。

6．肽单位：多肽链上的重复结构，如Cα–CO–NH–Cα称为肽单位，每一个肽单位实际上就是一个肽平面。

7．多肽：含有三个以上的氨基酸的肽统称为多肽。

8．氨基酸残基：多肽链上的每个氨基酸，由于形成肽键而失去了一分子水，成为不完整的分子形式，这种不完整的氨基酸被称为氨基酸残基。

9．蛋白质二级结构：多肽链主链骨架中，某些肽段可以借助氢键形成有规律的构象，如α–螺旋、β–折叠和β–转角；另一些肽段则形成不规则的构象，如无规卷曲。这些多肽链主链骨架中局部的构象，就是二级结构。

10．超二级结构：在球状蛋白质分子的一级结构顺序上，相邻的二级结构常常在三维折叠中相互靠近，彼此作用，从而形成有规则的二级结构的聚合体，就是超二级结构。

11．结构域：在较大的蛋白质分子里，多肽链的三维折叠常常形成两个或多个松散连接的近似球状的三维实体，即是结构域。它是球蛋白分子三级结构的折叠单位。

12．蛋白质三级结构：指一条多肽链在二级结构（超二级结构及结构域）的基础上，进一步的盘绕、折叠，从而产生特定的空间结构。或者说三级结构是指多肽链中所有原子的空间排布。维系三级结构的力有疏水作用力、氢键、范德华力、盐键（静电引力）。另外二硫键在某些蛋白质中也起着非常重要的作用。

13．蛋白质四级结构：由相同或不同的亚基（或分子）按照一定的排布方式聚合而成的聚合体结构。它包括亚基（或分子）的种类、数目、空间排布以及相互作用。

14．二硫键：指两个硫原子之间的共价键，在蛋白质分子中二硫键对稳定蛋白质分子构象起重要作用。

15．二面角：在多肽链中，Cα碳原子刚好位于互相连接的两个肽平面的交线上。Cα碳原子上的Cα–N和Cα–C都是单键，可以绕键轴旋转，其中以Cα–N旋转的角度称为Φ，而以Cα–C旋转的角度称为Ψ，这就是α–碳原子上的一对二面角。它决定了由α

–碳原子连接的两个肽单位的相对位置。

16．α–螺旋：是蛋白质多肽链主链二级结构的主要类型之一。肽链主链骨架围绕中心轴盘绕成螺旋状，称为α–螺旋。

17．β–折叠或β–折叠片：二条β–折叠股平行排布，彼此以氢键相连，可以构成β–折叠片。β–折叠片又称为β–折叠。

18．β–转角：又称为β–回折。多肽链中的一段主链骨架以180°返回折叠；由四个连续的氨基酸残基组成；第一个肽单位上的C=O基氧原子和第三个肽单位的N–H基氢原子生成一个氢键。

19．无规卷曲：主链骨架片段中，大多数的二面角（Φ，Ψ）都不相同，其构象不规则。它存在于各种球蛋白之中，含量较多。

20．亚基：较大的球蛋白分子，往往由二条或更多条的多肽链组成功能单位。这些多肽链本身都具有球状的三级结构，彼此以非共价键相连。这些多肽链就是球蛋白分子的亚基。它是由一条肽链组成，也可以通过二硫键把几条肽链连接在一起组成。

21．寡聚蛋白：由两个或两个以上的亚基或单体组成的蛋白质统称为寡聚蛋白。

22．蛋白质的高级结构：指一条或数条多肽上的所有原子在三维空间中的排布，又称构象、三维结构、空间结构、立体结构。

23．蛋白质激活：指蛋白质前体在机体需要时经某些蛋白酶的限制性水解，切去部分肽段后变成有活性的蛋白质的过程。

24．分子病：由于基因突变导致蛋白质一级结构突变，使蛋白质生物功能下降或丧失，而产生的疾病被称为分子病。

25．变构效应：也称别构效应，在寡聚蛋白分子中一个亚基由于与配体的结合而发生的构象变化，引起相邻其它亚基的构象和与配体结合的能力亦发生改变的现象。

26．蛋白质变性：天然蛋白质，在变性因素作用下，其一级结构保持不变，但其高级结构发生了异常的变化，即由天然态（折叠态）变成了变性态（伸展态），从而引起了生物功能的丧失，以及物理、化学性质的改变。这种现象被称为蛋白质的变性。

27．蛋白质复性：除去变性剂后，在适宜的条件下，变性蛋白质从伸展态恢复到折叠态，并恢复全部生物活性的现象叫蛋白质的复性。

28．蛋白质的等电点：当溶液在某个pH时，使蛋白质分子所带的正电荷和负电荷数正好相等，即净电数为零，在直流电场中既不向正极移动也不向负极移动，此时的溶液的pH就是该蛋白质的等电点，用pI表示。

29．电泳：在直流电场中，带正电荷的蛋白质分子向阴极移动，带负电荷的蛋白质分子向阳极移动的现象叫电泳。

30．盐溶：在蛋白质水溶液中，加入少量的中性盐，如硫酸铵等，会增加蛋白质分子表面的电荷，增强蛋白质分子与水分子的作用，从而使蛋白质在水溶液中的溶解度增大，这种现象称为盐溶。

31．盐析：在高浓度的盐溶液中，无机盐的离子从蛋白质分子的水膜中夺取水分子，将水膜除去，导致蛋白质分子的相互结合，从而发生沉淀，这种现象称为盐析。

32．简单蛋白质：又称单纯蛋白质，即水解后只产生各种氨基酸的蛋白质。

33．结合蛋白质：即由蛋白质和非蛋白质两部分结合而成的蛋白质，非蛋白质部分通常称为辅基。

二、填空题 1．纤维状蛋白 2．

HRCαNH2COOHRHCαNH3+COO_ 或

3．两性、阴、阳

4．色氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸 5．溶解度

6．带有数量相等的正负两种电荷的离子 7．等电点 8．甘氨酸 9．16%

10．氨基酸残基 11．氢键

12．中心轴、N–H、C=O、肽平面上的H与O

13．氢键、范德华力、疏水作用力、离子键、配位键、二硫键 14．Cα–C、Cα–N

15．α–螺旋、β–折叠、β–转角、无规卷曲

16．疏水作用力、离子键、氢键、范德华引力，疏水作用力 17．生物功能

18．蛋白质空间结构被破坏 19．协同、变构 20．守恒氨基酸残基 21．胰岛素原

22．α–、β–、Fe2+、 Fe2+ 23．蛋白质变性

24．沉降速度法、凝胶过滤法（分子筛层析法）、SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳法 25．布朗运动、丁道尔现象、电泳行为、不能透过半透膜 26．高浓度盐、重金属离子、某些有机酸、生物碱、有机溶剂 27．蛋白质发生聚胶，形成了直径大于100nm的大颗粒 28．大小、形状、净电荷量 29．球状蛋白质、纤维状蛋白质 30．简单蛋白质、结合蛋白质 31．辅基 三、简答题

1．答：α–螺旋结构特征：

（1）每一圈包含3.6个残基，螺距0.54nm，残基高度0.15nm，螺旋半径0.23nm。 （2）每一个φ角等于-57°，每一个ψ角等于-47°。 （3）相邻螺圈之间形成链内氢键。即一个肽单位的肽单位的

NHco基氧原子与其前的第三个

基氢原子生成一个氢键。氢键的取向与螺轴几乎平行。氢键封闭环本身包

含13个原子。α–螺旋构象允许所有的肽键都能参与链内氢键的形成。因此，α–螺旋构象是相当稳定的，是最普遍的螺旋形式。α–螺旋依靠氢键维持。若破坏氢键，则α–螺旋构象遭到破坏，而变成伸展的多肽链。α–螺旋表示为3.613–螺旋。

2．答：二条β–折叠股平行排布，彼此以氢键相连，可以构成β–折叠片。β–折叠片又称为β–折叠。为了在相邻主链骨架之间形成最多的氢键，避免相邻侧链间的空间障碍，各主链骨架同时作一定程度的折叠，从而产生一个折叠的片层。其侧链近似垂直于相邻二个平面的交线，交替地位于片层的两侧。β–折叠片分为平行β–折叠片和反平行β–折叠片两种类型。

3．答：参与维持蛋白质空间结构的化学键有：

（1）范德华引力：参与维持蛋白质分子的三、四级结构。

（2）氢键：对维持蛋白质分子的二级结构起主要作用，对维持三、四级结构也起到一定的作用。

（3）疏水作用力：对维持蛋白质分子的三、四级结构起主要作用。 （4）离子键：参与维持蛋白质分子的三、四级结构。

（5）配位键：在一些蛋白质分子中参与维持三、四级结构。 （6）二硫键：对稳定蛋白质分子的构象起重要作用。

4．答：从胰岛细胞中合成的胰岛素原是胰岛素的前体。它是一条多肽链，包含84个左右的氨基酸残基（因种属而异）。对胰岛素原与胰岛素的化学结构加以对比，可以看出，胰岛素原与胰岛素的区别就在于：胰岛素原多一个C肽链。通过C肽链将胰岛素的A、B两条肽链首尾相连（B链–C链–A链），便是胰岛素原的一条多肽链了。因此，胰岛素原没有生理活性与C肽链有关。

如果用胰蛋白酶和羧肽酶从胰岛素原的多肽链上切除C肽链，就可以变成有生理活性的胰岛素了。

5．答：血红蛋白分子是寡聚蛋白，在结合氧的过程中，存在着亚基之间的相互作用，即变构效应，因此，其氧结合曲线是S形的。

此S形曲线具有重要的生理意义。在肺部，它有利于脱氧血红蛋白结合更多的氧；在肌肉中，它有利于氧合血红蛋白分子释放更多的氧，以满足肌肉中生物氧化的需要。

6．答：蛋白质分子在直流电场中的迁移率与蛋白质分子本身的大小、形状和净电荷量有关。净电荷量愈大，则迁移率愈大；分子愈大，则迁移率愈小；净电荷愈大，则迁移率愈大；球状分子的迁移率大于纤维状分子的迁移率。在一定的电泳条件下，不同的蛋白质分子，由于其净电荷量、大小、形状的不同，一般有不同的迁移率，因此可以采用电泳法将蛋白质分离开来。

7．答：蛋白质大小在胶体溶液的颗粒大小范围之内。绝大多数亲水基团在球蛋白分子的表面上，在水溶液中，能与极性水分子结合，从而使许多水分子在球蛋白分子的周围形成一层水化层（水膜）。由于水膜的分隔作用，使许多球蛋白分子不能互相结合，而以分子的形式，均匀地分布在水溶液中，从而形成亲水胶体溶液，比较稳定。此外，蛋白质分子带有相同的电荷，由于同性电荷相互排斥，使大分子不能结合成较大的颗粒。上述两个稳定因素使蛋白质分子能够在水溶液中稳定存在。

8．答：蛋白质之所以能够产生紫外吸收光谱，原因是：

（1）多肽链中所有的肽键在紫外光区（<220nm波长）有很强的光吸收； （2）Trp、Tyr和Phe残基，由于其侧链基团含有共轭双键系统，在近紫外区（220～300nm波长），有吸收光的能力。

四、论述题

1．答：催产素和加压素都是由人和高等动物的垂体后叶所分泌的多肽激素。催产素能促进子宫和乳腺平滑肌收缩，临床上用于引产和减少产后出血；加压素有增加血压和抗利尿的作用，临床上用于治疗尿崩症等。催产素和加压素的一级结构及其相似。所以催产素有微

弱的加压素的功能，加压素也有微弱的催产素的功能，但由于二者在第3位和第8位的残基不同，因此，它们有不同的生理功能。

2．答：天然蛋白质在变性因素作用之下，其一级结构保持不变，但其高级结构发生了异常的变化，即由天然态（折叠态）变成了变性态（伸展态），从而引起了生物功能的丧失，以及物理、化学性质的改变。这种现象，被称为变性。

变性因素是很多，其中物理因素包括： 热（60~100℃）、紫外线、X射线、超声波、高压、表面张力，以及剧烈的振荡、研磨、搅拌等；化学因素，又称为变性剂，包括：酸、碱、有机溶剂（如乙醇、丙酮等）、尿素、盐酸胍、重金属盐、三氯醋酸、苦味酸、磷钨酸以及去污剂等。不同的蛋白质对上述各种变性因素的敏感程度是不同的。

变性蛋白质主要有以下的表现：

（1）物理性质的改变：溶解度下降，有的甚至凝聚、沉淀；失去结晶的能力；特性粘度增加；旋光值改变；紫外吸收光谱和荧光光谱发生改变等。

（2）化学性质的改变：

①变性以后被蛋白水解酶水解速度就增加了，水解部位亦大大增加了，即消化率提高了；②在变性之前，埋藏在蛋白质分子内部的某些基团，不能与某些试剂反应，但变性之后，由于暴露在蛋白质分子的表面上，从而变得可以与试剂反应了；③生物功能的改变，抗原性的改变；生物功能丧失。

蛋白质变性的鉴定方法： （1）测定蛋白质的比活性。（2）以天然蛋白质作对照、测定蛋白质物理的变化。（3）测定蛋白质化学性质的变化。（4）用免疫法测定蛋白质的抗原性是否改变，抗体能否与抗原专一性结合。（5）观察蛋白质的溶解度是否下降，是否凝集、沉淀等。

检查蛋白质变性的情况，往往采用多种方法，最后，综合其结果，才能得到确切的结论。 3．答：蛋白质的物理化学性质：

（1）蛋白质的分子的大小形状：蛋白质分子有一定的大小，一般在6×103~106道尔顿之间。蛋白质分子有一定的形状，大多数是近似球形的或椭球形的。

（2）蛋白质的两性解离：在酸性溶液中，各种碱性基团与质子结合，使蛋白质分子带正电荷，在直流电场中，向阴极移动；在碱性溶液中，各种酸性基团释放质子，从而使蛋白质分子带负电荷，在直流电场中，向阳极移动。 在等电点时，蛋白质比较稳定，溶解度最小。因此，可以利用蛋白质的等电点来分别沉淀不同的蛋白质，从而将不同的蛋白质分离开来。不同的蛋白质有不同的等电点。

（3）电泳：在直流电场中，带正电荷的蛋白质分子向阴极移动，带负电荷的蛋白质分子向阳极移动，这种移动现象，称为电泳。在一定的电泳条件下，不同的蛋白质分子，由于其净电荷量、分子大小、形状的不同，一般有不同的迁移率。因此，可以利用电泳法将不同的蛋白质分离开来。在蛋白质化学中，最常用的电泳法有：聚丙烯酰胺凝胶电泳、等电聚焦电泳、毛细管电泳等。

（4）蛋白质的胶体性质：球蛋白溶液具有亲水胶体的性质。这种亲水胶体溶液是比较稳定的。其稳定因素有两个：一个是球状大分子表面的水化层；另一个是球状大分子表面具有相同的电荷，由于同性电荷的相互排斥，使得大分子不能互相结合成较大的颗粒。

（5）蛋白质的沉淀：盐析法、加酸或碱沉淀蛋白质、有机溶剂沉淀蛋白质、重金属盐沉淀蛋白质、生物碱试剂沉淀蛋白质、抗体对蛋白质抗原的沉淀。

（6）蛋白质的呈色反应：蛋白质分子的自由–NH2基和–COOH基、肽键，以及某些氨基酸的侧链基团，如：Tyr的酚基、Phe和Tyr的苯环、Trp的吲哚基、以及Arg的胍基等，能够与某种化学试剂发生反应，产生有色物质。

（7）蛋白质的光谱特征：

蛋白质的紫外吸收光谱：蛋白质不能吸收可见光，但是，能够吸收一定波长范围的紫外光。用紫外分光光度计可以记录溶液中蛋白质的光吸收随入射光波长变化而变化的曲线。此曲线就是蛋白质的紫外吸收光谱。

蛋白质的荧光光谱：蛋白质吸收280nm波长的紫外光之后，能够发射不同波长的荧光。其荧光强度随荧光波长变化而变化。这是蛋白质的荧光光谱。

蛋白质的分离提纯的一般步骤：

（1）前处理； （2）沉淀分离； （3）分离纯化； （4）质量鉴定。 测定蛋白质分子量的方法： （1）沉降速度法；（2）凝胶过滤法；（3）SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳法。 4．答：以甲硫脑啡肽命名举例

中文氨基酸残基命名法：酪氨酰甘氨酰甘氨酰苯丙氨酰甲硫氨酸 中文单字表示法：酪–甘–甘–苯丙–甲硫 1 2 3 4 5 三字母符号表示法：Tyr·G1y·G1y·Phe·Met

B型题

1．解：该多肽共有氨基酸残基数为：

15120/120=126个

形成α–螺旋的长度为：126×0.15nm=18.9nm α–螺共有的圈数为：126/3.6=35圈

2．答：氨基酸残基在β–伸展结构中的长度为0.36nm，故该多肽的长度为： 0.36×122r=43.92nm

该多肽的分子量为：122×120=14640Da

3．答：多肽链主链骨架实际上是由许多肽单位通过α–碳原子（Cα）连接而成的，肽单位是刚性平面结构。多肽链中所有的肽单位基本上都具有相同的结构，因此，多肽链的主链骨架构象，是由一系列α–碳原子的成对二面角（Φ，Ψ）所决定的。也就是说，二面角决定多肽链主链骨架的构象。蛋白质分子构象主要靠非共价键维持，如：氢键、范德华引力、疏水作用力，以及离子键。此外，在某些蛋白质中，还有二硫键、配位键参与维持构象。总而言之，维持蛋白质分子构象的主要是一些次级键，它们的键能虽然弱，但它们相互作用的数量大，叠加在一起就成为维持和稳定蛋白质空间结构的不可忽视的作用力，形成不同的二面角（Φ，Ψ），结果形成折叠盘绕的蛋白质空间构象。

4．答：将纯化蛋白质的肽键完全水解，测定其氨基酸组成。然后再部分水解蛋白质成为多个肽段，分析每个肽段中的氨基酸及其氨基末端或羧基末端的组成，在测定了肽段序列后，最后根据肽段的重叠比较，推算出整个肽链的氨基酸序列。

5．答：蛋白质在分离、提纯、贮藏的过程中，容易发生部分变性。这就需要对蛋白质进行鉴定，看它有没有变性，变性到什么程度。鉴定蛋白质变性的方法有很多。概括起来，有下列几种：测定蛋白质的比活性；以天然蛋白质作对照，测定蛋白质物理、化学性质的变化；用免疫法测定蛋白质的抗原性是否改变，抗体能否与抗原专一性结合；观察蛋白质的溶解度是否下降，是否凝集、沉淀等。总之，检查蛋白质变性的方法很多。但是，其中任何一种方法都不能单独地确定蛋白质构象的变化类型及变性程度。当然，也无法证明一种蛋白质的两种制剂，是否具有同样的构象。因此，检查蛋白质变性的情况，往往采用多种方法，最

后，综合其结果，才能得到确切的结论。

第三章 酶

A型题

一、名词解释

1．酶：酶是生物体内一类具有催化活性和特殊空间构象的生物大分子物质，包括蛋白质和核酸等。

2．酶的专一性：酶对于底物和反应类型有严格的选择性。一般地说，酶只能作用于一种或一类化学底物，催化一种或一类化学反应，这就是酶的所谓的高度专一性。

3．全酶：酶蛋白与辅助因子结合之后所形成的复合物，称为全酶，只有全酶才有催化活性，将酶蛋白和辅助因子分开后均无催化作用。

4．辅酶：把那些与酶蛋白结合比较松弛，用透析法可以除去的小分子有机化合物，称为辅酶。

5．酶活性部位：酶分子中能直接与底物分子结合，并催化底物化学反应的部位，称为酶的活性部位或活性中心。它包括结合中心与催化中心。

6．酶原：有些酶，如参与消化的各种蛋白酶（如胃蛋白酶、胰蛋白酶，以及胰凝乳蛋白酶等），在最初合成和分泌时，没有催化活性。这种没有活性的酶的前体，被称为酶原。

7．必需基团：是指直接参与对底物分子结合和催化的基团以及参与维持酶分子构象的基团。

8．酶原激活：酶原必须经过适当的切割肽链，才能转变成有催化活性的酶。使无活性的酶原转变成活性酶的过程，称为酶原激活。这个过程实质上是酶活性部位组建、完善或者暴露的过程。

9．诱导契合学说：酶分子的活性部位结构原来并不与底物分子的结构互补，但活性部位有一定的柔性，当底物分子与酶分子相遇时可以诱导酶蛋白的构象发生相应的变化，使活性部位上各个结合基团与催化基团达到对底物结构正确的空间排布与定向从而使酶与底物互补结合，产生酶–底物复合物，并使底物发生化学反应。

10．定向效应：是指在酶活性部位中，催化基团与底物分子反应基团之间，形成了正确的定向排列，使分子间的反应按正确的方向相互作用形成中间产物，从而降低了底物分子的活化能，增加了底物反应速度。

11．共价催化：某些酶分子的催化基团可以通过共价键与底物分子结合形成不稳定的共价中间产物，这个中间产物极易变成过渡态，因而大大降低了活化能，使反应速度大为提高，这种催化称为共价催化。

12．酸催化：在酶活性中心上，有些催化基团是质子供体（酸催化基团），可以向底物分子提供质子，称为酸催化。

13．酶活力（酶活性）是指：酶催化底物化学反应的能力。

14．酶的活力单位：是衡量酶活力大小的计量单位，国际生物化学协会酶学委员会对酶活力单位作了下列规定：在25℃，最适PH，饱和底物浓度的反应条件下，1min内，将1微摩尔（μmol）的底物转化为产物所需要的酶量，定为一个国际单位（1U＝1μmol/min）。

15．酶的比活力：比活力（比活性）是指：每mg蛋白质中所具有的酶活力（活力单位数）。

16．Kat：在最适条件下，每秒钟内，能使1mol底物转化成产物所需要的酶量，定为一个Kat单位（1Kat＝1mol/s）。

17．Km：是当酶反应速度为最大反应速度一半时的底物浓度。

18．酶的最适pH：只有在特定的pH下，酶、底物和辅酶的解离状态，最适宜它们相互结合，并发生催化作用，从而使酶反应速度达到最大值，这个pH称为酶的最适pH。

19．酶的最适温度：使反应速度达到最大值的温度被称为最适温度。动物体内各种酶的最适温度一般在37～40℃。

20．竞争性抑制作用：有些抑制剂，其分子结构与底物分子结构十分相似，因而，也能够与酶分子的底物结合基团相结合，从而抑制酶活性。抑制剂和底物对酶的结合，是相互竞争、相互排斥的。这种抑制作用，称为竞争性抑制作用。

21．调节酶：对代谢途径的反应速度起调节作用的酶称为调节酶。

22．变构效应：调节物与酶分子的调节部位（或一个亚基的活性部位）结合之后，引起酶分子构象发生变化，从而提高或降低活性部位（或另一个亚基的活性部位）的酶活性（或对底物的亲和力）。这种效应称为变构效应。

23．正协同效应：提高酶活性的变构效应，称为变构激活或正协同效应。

24．效应子：能使变构酶产生变构效应的物质，称为效应物，又称效应子，调节物。 25．变构激活剂：与调节部位（或活性部位）结合之后，能提高酶活性的效应物，称为变构激活剂（或正效应物）。

26．共价修饰调节：有些酶，在其它酶的催化下，其分子结构中的某种特殊的基团能与特殊的化学基团，共价结合或解离，从而使酶分子从无活性（或低活性）形式变成活性（或高活性）形式，或者从有活性（高活性）形式变成无活性（或低活性）形式。这种修饰作用称为共价修饰调节。

27．同工酶：能催化相同的化学反应，但在蛋白质分子的结构、理化性质和生物学性质方面，都存在明显差异的一组酶。即能催化相同化学反应的数种不同分子形式的酶。

28．酶工程：是由酶学与化学工程技术、基因工程技术、微生物学技术相结合而产生的一门新的技术科学。酶工程分为化学酶工程和生物酶工程两大类。

29．固定化酶：是指采用物理或化学的方法，将酶固定在固相载体上，或者将酶包埋在微胶囊或凝胶中，从而使酶成为一种可以反复使用的形式。

30．多酶复合体：又称多酶体系，是由几种酶彼此嵌合而形成的复合体，分子量很大，一般有几百万，例如：丙酮酸脱氢酶复合体是由丙酮酸脱氢酶、二氢硫辛酸转乙酰基酶与二氢硫辛酸脱氢酶彼此嵌合而成的。它有利于一系列反应的连续进行。

二、填空题

1．蛋白质、核酸

2．活性中心、活性部位

3．结合部位、催化部位、底物、反应

4．底物和反应类型、相对专一性、绝对专一性、立体化学专一性 5．立体化学

6．单体酶、寡聚酶、多酶复合体 7．单纯酶、结合酶

8．蛋白质结构、蛋白质、非蛋白质的小分子有机化合物、酶蛋白、辅助因子 9．共价催化、酸碱催化、邻近定向效应、底物形变、活性部位疏水空穴的影响 10．亲核催化、亲电催化 11．共价催化、酸碱催化 12．离子键、氢键、范德华键

13．供体、受体

14．pH、温度、[S] >> [E]（即底物浓度比酶浓度过量的多） 15．酶促反应进行的速度、大

16．活力大小、1min、1微摩尔、25℃、最适pH值、饱和底物浓度 17．单位时间内底物浓度的减少量、单位时间内产物浓度的增加量 18．酶促反应的初速度、5～10min 19．比活力的大小、高 20．竞争性 21．9 22．C、A

23．酶浓度、底物浓度、温度、pH、抑制剂、激活剂 24．37℃～40℃、6.5～8.0 25．功能、组成或结构

26．同促效应、异促效应、正协同效应、负协同效应 27．分子构象、共价修饰、合成和降解、酶浓度 28．调节酶、变构酶、共价调节酶、同工酶

29．化学酶工程、生物酶工程、初级酶工程、高级酶工程 30．能够重复使用的酶

31．包埋法、吸附法、共价偶联法、交联法

32．氧化还原酶类、转移酶类、水解酶类、裂合酶类、异构酶类、合成酶类 三、简答题

1．答：优点： （1）高度专一性 （2）高催化效率 （3）条件温和 （4）易调控

缺点：酶易变性失活

2．答：在全酶分子中，金属离子可能有下列作用： （1）作为酶活性部位的组成成分，参加催化底物反应； （2）对酶活性所必需的分子构象起稳定作用； （3）在酶与底物分子之间起桥梁作用。

3．答：不同点：即它们与酶蛋白结合的牢固程度不同。在酶的辅助因子当中把那些与酶蛋白结合比较牢固的，用透析法不易除去的小分子有机化名物，称为辅基；把那些与酶蛋白结合比较松弛，用透析法可以除去的小分子有机化合物，称为辅酶。

相同点：它们都是有机小分子，在酶的催化反应中都起着传递电子、原子、和某些化学基团的作用。

4．答：维生素B族，如维生素B1（硫胺素）、维生素B2（核黄素）、维生素PP（烟酰胺）、维生素B6、叶酸、泛酸等，几乎全部参与辅酶的形成。甚至于有些维生素，如硫辛酸、维生素C等，本身就是辅酶。

在酶促反应过程中，辅酶作为载体，在供体与受体之间传递H原子或者某种功能团（如：氨基、酰基、磷酸基、一碳基团等）。

具体例子略。

5．答：有些酶，如参与消化的各种蛋白酶（如胃蛋白酶、胰蛋白酶，以及胰凝乳蛋白酶等），在最初合成和分泌时，没有催化活性。这种没有活性的酶的前体，被称为酶原。酶

原必须经过适当的切割肽键，才能转变成有催化活性的酶。使无活性的酶原转变成活性酶的过程，称为酶原激活。这个过程实质上是酶活性部位组建、完善或者暴露的过程。例如胰凝乳蛋白酶原在胰腺细胞内合成时没有催化活性，从胰腺细胞分泌出来，进入小肠之后，就被胰蛋白酶激活，接着自身激活（指酶原被自身的活性酶激活）。

6．答：磺胺类药物是治疗细菌性传染病的有效药物。它能抑制细菌的生长繁殖，而不伤害人和畜禽。细菌体内的叶酸合成酶能够催化对氨基苯甲酸变成叶酸。磺胺类药物，由于与对氨基苯甲酸的结构，非常相似，因此，对叶酸合成酶有竞争性抑制作用。人和畜禽能够利用食物中的叶酸，而细菌不能利用外源的叶酸，必须自己合成。一旦合成叶酸的反应受阻，则细菌由于缺乏叶酸，便停止生长繁殖。因此，磺胺类药物有抑制细菌生长繁殖的作用，而不伤害人和畜禽。

有些抑制剂，如有机磷杀虫剂、有机汞化合物、有机砷化合物、一氧化碳、氰化物等剧毒物质能比较牢固以共价键与酶分子的必需基团相结合，从而抑制酶活性，用透析、超滤等物理方法，不能除去抑制剂使酶活性恢复。这种抑制作用称为不可逆抑制作用；这种抑制剂，称为不可逆抑制剂。

7．答：可逆抑制作用的抑制剂与酶分子的必需基团以非共价键结合，从而抑制酶活性，用透析等物理方法可以除去抑制剂，便酶活性得到恢复。

而不可逆抑制作用的抑制剂，以共价键与酶分子的必需基团相结合，从而抑制酶活性，用透析、超滤等物理方法，不能除去抑制剂使酶活性恢复。

8．答：竞争性抑制的一个重要特征是可以通过加入大量的底物来消除竞争性抑制剂对酶活性的抑制作用。从动力学方面看，在竞争性抑制剂作用下，Vmax不降低；Km增大。

非竞争性抑制的特征：加入大量底物不能解除非竞争性抑制剂对酶活性的抑制；在非竞争性抑制剂作用下，Vmax明显降低，但Km值不改变。

9．答：变构酶是由调节亚基与催化亚基组成，第一个底物分子与酶分子中第一个亚基的活性部位结合之后，使该亚基的构象发生变化，此亚基的构象变化引起了相邻第二个亚基的构象发生变化，从而提高了第二个亚基的活性部位对第二个底物分子的结合力（亲和力）。其余第三、第四个亚基对第三、第四个底物分子的结合，依此类推。这就是正协同效应。变构酶的速度–底物动力学曲线呈S型。

在S型曲线的陡段，酶活性对[S]的变化十分敏感。这对于维持细胞内的[S]于一定水平，颇为重要。在此水平附近，[S]对酶活性有较强的调节作用。由此可见，在[S]很低时[S]的改变对活性的影响很小；在曲线陡段，[S]稍有改变，则酶活性有较大的变化，即酶活性对[S]的变化非常敏感，在反应速度接近最大反应速度时，[S]的改变对酶活性的影响很小。

10．答：酶活力（酶活性）就是指：酶催化底物发生化学反应的能力。

因此，测定酶活力，实际上就是测定酶促反应进行的速度。酶促反应速度越快，酶活力就越大；反之，速度越慢，酶活力就越小。引起反应速度下降的原因很多，例如：底物浓度下降；产物对酶的抑制；由于产物浓度增加而加速了逆反应酶变性等。因此，为了排除上述干扰，酶活力应该用酶促反应的初速度来表示。

11．答：酶分子中能直接与底物分子结合，并催化底物化学反应的部位，称为酶的活性部位或活性中心。

活性部位是酶分子中的微小区域。它通常位于酶分子表面的一个深陷的空穴或一条深沟中。

对单纯酶来讲，活性部位是由一些极性氨基酸残基的侧链基团（如：His的咪唑基、Ser的羟基、Cys的巯基、Lys的ε–NH2基、Asp与Glu的羧基等）所组成的。有些酶还包括

主链骨架上的亚氨基和羰基。对于结合酶来讲，除了上述基团而外，还包括金属离子或辅酶分子的某一部分。

12．答：将米氏方程式整理后，得：

Km=[S](V1) v

1当酶促反应处于 v=V2

时，则Km＝[S]。由此可知，Km值是当酶反应速度为最大反应速度一半时的底物浓度。其单位是底物浓度的单位，一般用mol/L或mmol/L表示。米氏常数是酶的特征性物理常数。 米氏常数的求法：最常用的是Lineweaver–Burk的作图法（双倒数作图法）。将米氏方程式改写为下列倒数形式：

该方程式相当于y＝ax+b直线方程。实验时，选择不同的[S]测定相对应的V0。然后，以1/[S]为横坐标，以1/v为纵坐标作图，绘出直线。

13．答：按照化学组成，酶可以分为单纯酶和结合酶。

有些酶，如脲酶、胃蛋白酶、脂肪酶等。其活性仅仅决定于它的蛋白质结构。这类酶属于单纯酶（简单蛋白质）。另一些酶，如乳酶脱氢酶、细胞色素氧化酶等，除了需要蛋白质而外，还需要非蛋白质的小分子物质，才有催化活性。这类酶属于结合酶（结合蛋白质）。结合酶中的蛋白质称为酶蛋白；非蛋白质的小分子物质称为辅助因子。酶蛋白与辅助因子结合之后所形成的复合物，称为“全酶”。全酶＝酶蛋白 + 辅助因子，只有全酶才有催化活性。将酶蛋白和辅因子分开后均无催化作用。

四、论述题

1．答：变构酶是含有2个或2个以上亚基的寡聚酶，分为同促变构酶、异促变构酶以及同促异促变构酶三种类型。提高酶活性的变构效应，称为变构激活或正协同效应；降低酶活性的变构效应，称为变构抑制或负协同效应。具有变构效应的酶，称为变构酶。生理意义：当终产物过多，将导致细胞中毒时，变构抑制剂与变构酶的调节部位相结合，快速抑制该酶催化部位的活性，从而降低代谢途径的总反应速度，因此，有效地减少了原始底物的消耗，避免了终产物的过多产生。这对于维持生物体内的代谢恒定起了重要的作用。

别构激活亦有重要的生理意义。有些异促别构酶，以底物（A）或其前体作为别构激活剂，结合到酶分子的调节部位上，通过变构而提高该酶催化部位的活力，从而避免过多底物的积累。

2．温度、pH、底物浓度、酶浓度、激活剂、抑制剂等。并简要论述这些因素的影响。 如温度：高温变性、低温抑制、最适温度；最适pH，过酸过碱使酶变性失活；底物浓度与酶促反应速度成米氏方程关系；酶浓度与酶促反应速度成正比；抑制剂可抑制酶促反应速度，分为不可逆抑制和可逆抑制；激活剂可激活酶活性等。

B型题

一、简答题

1．答：化学酶工程又称为初级酶工程。它是由酶化学与化学工程技术相结合的产物。它的主要研究内容是：酶的制备工艺、酶和细胞的固定化技术、酶分子化学修饰、人工酶的合成、酶反应器、酶传感器以及酶的应用等。其中，酶和细胞的固定化，在工农业生产以及医疗等应用上，具有巨大的潜力，引起人们特别的关注。

生物酶工程又称为高级酶工程。它是在化学酶工程的基础上发展起来的，是酶学与DNA重组技术为主的现代分子生物学技术相结合的产物。用DNA重组技术（基因工程技术）大量生产酶。这些酶称为克隆酶。例如：用DNA重组技术将人尿激酶原的结构基因，从人细胞转移到大肠杆菌细胞内可以使大肠杆菌细胞生产人尿激酶原，从而取代从大量的人尿中提取尿激酶。尿激酶原和尿激酶都是治疗血栓病的有效药物。用蛋白质工程技术定点改变酶结构基因。生产性能稳定、活性更高的酶。这些酶被称为突变酶（遗传修饰酶）。例如：酪氨酰–tRNA合成酶的突变酶，其突变部位是Ala51取代了Thr51，从而使该酶对底物ATP的亲和力提高了100倍。用蛋白工程技术，设计新的酶结构基因，生产自然界从未有过的性能稳定、活性更高的新酶。

2．答：酶的变构调节和共价修饰调节在调节物作用方式、调节快慢、调节幅度、所需能量、生理意义等几个方面不同。

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