生物化学复习笔记 - 帅宗成 - 图文

目录

第一章绪论 .................................................................................................. 4

第一节生命 .......................................................................................... 4 第二节发展简史 ................................................................................... 4 第二章蛋白质化学 ....................................................................................... 5

第一节蛋白质的分子组成 .................................................................... 5 第二节蛋白质分子中氨基酸的连接方式 .............................................. 6 第三节蛋白质的结构 ............................................................................ 7

一、蛋白质的一级结构(primary structure of protein) ................... 7 二、蛋白质的空间结构 ................................................................ 9 第四节蛋白质结构和功能的关系 ....................................................... 15

一、蛋白质的一级结构与其构象及功能的关系 ......................... 15 二、蛋白质空间构象与功能活性的关系 .................................... 15 第五节蛋白质理化性质和分离提纯 ................................................... 16

一、蛋白质的两性电离和等电点 ............................................... 16 二、蛋白质的胶体/高分子性质 .................................................. 16 三、蛋白质的变性 (denaturation) ............................................. 17 四、蛋白质的沉淀 ...................................................................... 18 五、蛋白质的呈色反应 .............................................................. 19 第六节例题 ........................................................................................ 20 第三章酶 .................................................................................................... 27

第一节酶概述 ..................................................................................... 27

一、酶的定义 ............................................................................. 27 二、酶是生物催化剂 .................................................................. 28 三、酶的化学本质 ...................................................................... 28 第二节酶促反应动力学 ...................................................................... 28

一、底物浓度对反应速度的影响 ............................................... 28 二、pH对反应速度的影响 ......................................................... 30 三、温度对反应速度的影响 ....................................................... 31

1 / 53

四、酶浓度对反应速度的影响 ................................................... 31 五、抑制剂对反应速度的影响 ................................................... 31 六、激活剂对酶促反应速度的影响 ............................................ 32 第三节酶的专一性和活性中心 ........................................................... 32

一、酶的专一性 .......................................................................... 32 二、酶的活性中心 ...................................................................... 33 第四节酶的作用机理 .......................................................................... 33

一、酶作用在于降低反应活化能 ............................................... 33 二、中间复合物学说 .................................................................. 34 三、酶作用高效率的机理 ........................................................... 34 第五节例题 ........................................................................................ 34 第四章核酸 ................................................................................................ 39

第一节核苷酸 ..................................................................................... 39

一、戊糖和碱基 .......................................................................... 39 二、核苷 ..................................................................................... 40 三、核苷酸（nucleotide） ......................................................... 40 四、核酸 ..................................................................................... 40 第二节脱氧核糖核酸（DNA） ........................................................... 40

一、DNA的碱基组成 .................................................................. 40 二、DNA的一级结构 .................................................................. 41 三、DNA的空间结构 .................................................................. 41 四、环形DNA ............................................................................. 42 五、DNA的生物学功能 .............................................................. 42 第三节核糖核酸（RNA） ................................................................... 42

一、RNA的结构 .......................................................................... 42 二、RNA的类型 .......................................................................... 42 第四节核酸的化学性质和常用的研究方法 ........................................ 43

一、核酸的紫外吸收 .................................................................. 43 二、核酸的沉降特性 .................................................................. 43 三、凝胶电泳 ............................................................................. 44 四、核酸的变性、复性与杂交 ................................................... 44

2 / 53

五、DNA的固相合成 .................................................................. 45 六、DNA的限制酶图谱 .............................................................. 45 第五节例题 ........................................................................................ 45 第五章维生素 ............................................................................................ 48

第一节维生素概述 ............................................................................. 48

一、维生素的概念和特点 ........................................................... 48 二、维生素的分类与命名 ........................................................... 48 第二节水溶性维生素 .......................................................................... 49

一、维生素C（抗坏血酸） ........................................................ 49 二、维生素B1（硫胺素、抗脚气病维生素） ............................ 49 三、维生素B2（核黄素）.......................................................... 49 四、维生素PP（抗癞皮病维生素） ........................................... 50 五、维生素B6 ............................................................................ 50 六、泛酸（Vit B5、遍多酸） ..................................................... 50 七、生物素（VitH、B7） ........................................................... 50 八、叶酸（蝶酰谷氨酸） ........................................................... 50 九、维生素B12（钴胺素，抗恶性贫血维生素） ...................... 51 十、硫辛酸 ................................................................................. 51 第三节脂溶性维生素 .......................................................................... 52

一、维生素A（抗干眼病维生素） ............................................ 52 二、维生素D（抗佝偻病维生素） ............................................ 52 三、维生素 E（生育酚）........................................................... 52 四、维生素 K（凝血维生素） ................................................... 52 第四节例题 ........................................................................................ 53

3 / 53

北京理工大学化学与化工学院《生物化学》期末复习笔记

姓名：帅宗成班级：10221301学号：1120132455

第一章绪论

生物化学是用化学的原理和方法，从分子水平来研究生物体的化学组成，及其在体内的代谢转变规律从而阐明生命现象本质的一门科学。

基础生命化学的分类

? 从传统上看，分为静态和动态两部分

? 现代将生物分为结构和信息两部分，结构为分子的排列和组成，

信息为细胞内和细胞间的交流。

静态生物化学：研究生物体内各种化合物的结构、化学性质和功能（主要有糖类、脂质、蛋白质、核酸、酶、维生素和激素）

动态生物化学：研究构成生物体的基本物质在生命活动中进行的化学变化，即新陈代谢及代谢过程中能量的转换和调节。

第一节生命

生命的定义：自我复制(self-replication)、自我装配(self-assemble)、自我调节(self-regulation) 生命体的元素组成

在地球上存在的92种天然元素中，只有28种元素在生物体内被发现。 ? 第一类元素：包括C、H、O和N四种元素，是组成生命体最基本的元

素。这四种元素约占了生物体总质量的99%以上。

? 第二类元素：包括S、P、Cl、Ca、K、Na和Mg。这类 元素也是组成

生命体的基本元素。

? 第三类元素：包括Fe、Cu、Co、Mn和Zn。是生物体内存在的主要少

量元素。

? 第四类元素：包括Al、As、B、Br、Cr、F、Ga、I、Mo、Se、Si等。

第二节发展简史

1.中国：古代4200年前已开始造酒、酿醋、做豆腐

4 / 53

2.世界：生化是在物理、化学、生物学、医学有了一定发展才出现的 3.生化发展史： （1）静态生化：18世纪下半叶始，主要工作：组成、结构、生理功能 （2）动态生化：1930年后研究代谢过程 （3）50年代后：分子生物学、蛋白质、核酸、DNA—双螺旋模型—分子遗传学 第二章蛋白质化学 第一节蛋白质的分子组成 单纯蛋白质的元素组成为： 元素 百分比 C 50～55% H 6%～7% O N 19%～24% 13%～19% 除此之外还有S：0～4%。有的蛋白质含有磷、碘。少数含铁、铜、锌、锰、钴、钼等金属元素。各种蛋白质的含氮量很接近，平均为16%。由于体内组织的主要含氮物是蛋白质，因此，只要测定生物样品中的氮含量，就可以按下式推算出蛋白质大致含量。每克样品中： 含氮克数×6.25×100=100克样品中蛋白质含量(克%) 氨基酸为L-α-氨基酸(L-α-amino acid)，结构通式如下： 生物界中也发现一些D系氨基酸，主要存在于某些抗菌素以及个别植物的生物碱中。 5 / 53

氨基酸的分类

（一）根据R的结构不同分类：1.脂肪族氨基酸；2.芳香族氨基酸；3.杂环族氨基酸；4.杂环亚氨基酸

（二）根据侧链R的极性不同分为非极性和极性氨基酸

第二节蛋白质分子中氨基酸的连接方式

在蛋白质分子中，氨基酸之间是以肽键(peptide bond)相连的。肽键就是一个氨基酸的α-羧基与另一个氨基酸的α-氨基脱水缩合形成的键。

在多肽链中，肽链的一端保留着一个α－氨基，另一端保留一个α－羧基，带α－氨基的末端称氨基末端(N端)；带α－羧基的末端称羧基末端(C端)。

氨基酸之间通过肽键联结起来的化合物称为肽(peptide) 。二肽??，十肽，一般将十肽以下称为寡肽(oligopeptide)，以上者称多肽(polypeptide)

6 / 53

或称多肽链。 几种生物活性肽：1. 谷胱甘肽(glutathione, GSH)，抗氧化作用整合解毒作用；2. 多肽类激素及活性肽，体内许多激素属寡肽或多肽，神经肽(neuropeptide)（抗利尿素与催产素（9肽），胰高血糖素（29肽），脑啡肽（5肽），降钙素（32肽），胰岛素（51肽），肌肽（2肽）） 第三节蛋白质的结构 蛋白质为生物高分子物质之一，具有三维空间结构，因而执行复杂的生物学功能。蛋白质结构与功能之间的关系非常密切。在研究中，一般将蛋白质分子的结构分为一级结构与空间结构两类或一、二、三、四级结构。 一、蛋白质的一级结构(primary structure of protein) 蛋白质的一级结构(primary structure)是蛋白质多肽链中氨基酸残基的排列顺序(sequence)，是蛋白质最基本的结构，由基因上遗传密码的排列顺序所决定。各种氨基酸按遗传密码的顺序，通过肽键连接起来，成为多肽链，故肽键是蛋白质结构中的主键。 蛋白质的一级结构决定了蛋白质的二级、三级等高级结构，成百亿的天然蛋白质各有其特殊的生物学活性，决定每一种蛋白质的生物学活性的结构特点，首先在于其肽链的氨基酸序列，由于组成蛋白质的20种氨基酸各具特殊的侧链，侧链基团的理化性质和空间排布各不相同，当它们按照不同的序列关系组合时，就可形成多种多样的空间结构和不同生物学活性的蛋白质分子。 胰岛素：由51个氨基酸残基组成，A链由21个氨基酸残基组成，B链由30个氨基酸残基组成。含三个二硫链，一个A链内的二硫键，两个链间二硫键。 ? 蛋白质一级结构是空间结构的基础，一级结构决定了二级结构、三级结构、四级结构 ? 蛋白质一级结构与功能的关系，相似的一级结构有相似的功能 ? 一级结构的改变一定有相应功能的改变，一级结构与蛋白质的活性密切相关 ? 不变残基：不变残基的改变影响蛋白质的构象与功能 7 / 53 ? 可变残基：可变残基的改变不影响蛋白质的构象与功能 蛋白质一级结构阐明的意义：

? 开辟了蛋白质结构与功能研究的新领域 ? 为生物进化理论提供了分子水平的客观依据 ? 为蛋白质人工合成提供了蓝图

? 对了解一些分子病的发病机理具有重要意义

蛋白质的一级结构与生物进化的关系

? 生物进化研究的背景------生物化石（推断生物进化） ? 蛋白质一级结构与生物进化

同源蛋白质——活化石、分子化石，是指来源于共同原始祖先，在不同种属生物中执行相同功能的蛋白质。同源蛋白一级结构的差异是在漫长的生物进化过程中由于基因突变造成的，是生物进行的遗迹，有人称这为\活化石\，也可看作分子化石。

同源蛋白质与生物进化：通过同源蛋白质来研究生物进化即检测各种同源蛋白质中可变残基的变异来研究生物进化。用同源蛋白质来研究生物进化的意义与Hofmann发现的细菌化石时间相符

用分子变异来研究进化具有定量的优点

分子分类学：指从分子水平上来研究生物进化的学科。

生物进化树：根据可变残基差异数和替换速度可描绘成系统发育数(phylogenetic tree),或称作生物进化树(evolutionary tree)。

单位进化周期：有人把氨基酸残基的变异数与生物分类进行比较,得到一个表示进化速率的参数---单位进化周期。单位进化周期表示每个残基的变化所需的时间（越是保守的蛋白质单位进化周期越长），对细胞色素来说为2640万年。按此推算，原核生物发展为真核生物在20亿年前。

分子病(molecular disease)：“分子病”于1949年由Pauling提出，现已发现成百种。是指因某种蛋白质分子一级结构中的氨基酸残基序列与正常有所不同的遗传病。如镰刀形贫血 (sickle-cell anemia)，正常的血细胞，血红蛋白肽链中的第六个氨基酸是谷氨酸；镰形细胞，其血红蛋白的第六个氨基酸是缬氨酸。

8 / 53

二、蛋白质的空间结构 蛋白质分子的多肽链并非呈线形伸展，而是折叠和盘曲构成特有的比较稳定的空间结构。蛋白质的生物学活性和理化性质主要决定于空间结构的完整，因此仅仅测定蛋白质分子的氨基酸组成和它们的排列顺序并不能完全了解蛋白质分子的生物学活性和理化性质。显而易见，此种性质不能仅用蛋白质的一级结构的氨基酸排列顺序来解释。蛋白质的空间结构就是指蛋白质的二级、三级和四级结构。 (一)蛋白质的二级结构 蛋白质的二级结构(secondary structure)是指多肽链中主链原子的局部空间排布即构象，不涉及侧链部分的构象。二级结构的类型：α-螺旋、β-片层、β-转角、无规卷曲。 1.肽键平面(或酰胺平面，amide plane)。Pauling等对一些简单的肽及氨基酸的酰胺进行X线衍射分析得肽键平面图： ①肽键中C-N键有部分双键性质——不能自由旋转；②组成肽键原子处于同一平面（肽平面）；③键长及键角一定；④大多数情况以反式结构存在 2.蛋白质主链构象的结构单元 1) α－螺旋(α－helix)。多肽链沿长轴方向通过氢键向上盘曲所形成的 右手螺旋结构称为α-螺旋。 ? 肽链以肽键平面为单位，以多肽链中的α碳原子为转折，围绕长轴盘9 / 53 旋，形成右手螺旋

? 肽链呈螺旋上升，每3.6个氨基酸残基上升一圈(螺距为0.544nm,直径

为0.5nm,每个氨基酸残基沿分子轴旋转100度，上升0.15nm) ? 肽键平面与螺旋长轴平行，相邻两圈螺旋之间第一个肽键的NH和第四

个肽键中的C=O形成氢键，即每一个氨基酸残基中的NH都和前面相邻的第三个氨基酸残基的C=O之间形成氢键，使α-螺旋十分牢固。在氢键封闭的环内共包含13个原子，故可描述为3.613α-螺旋。

10 / 53

7.简述加热使蛋白质变性的本质。 答：蛋白质在某些理化因素作用下，特定的空间结构被破坏而导致其原有的理化性质改变及生物学活性丧失，这种现象称为蛋白质的变性作用。 变性蛋白质只有空间构象的破坏，一般认为蛋白质变性本质是次级键，二硫键的破坏，并不涉及一级结构的变化，即变性只破坏了蛋白质的空间结构，但不影响一级结构，换句话说，变性的蛋白质其分子组成和分子量与变性前相比较均未改变。 8.试论述蛋白质变性及其对蛋白质的影响，并论述在食品加工中如何利用蛋白质变性提高和保证的质量。 答：蛋白质变性和变质是两个截然不同的概念。变性只是蛋白质空间结构的改变，但整个分子不发生裂解，如鸡蛋烧熟，生豆浆做成豆腐，牛奶变成酸奶等。在这种情况下，蛋白质变性有时还会增加食品的色、香、味。从而促进人们的食欲，帮助消化。而变质是指蛋白质整个分子受到破坏，化学性质起了变化，如鸡蛋变坏，肉变臭??这些变质的食品是绝对不能再吃的。所以变性和变质决不可混为一谈。蛋白质变性的应用。 ? 日常生活：食用熟食(是因为蛋白质变性后，肽链构象由卷曲变为伸展，使肽健暴露，易被蛋白水解酶消化水解，较生食易消化) ? 食品的低温冷藏 一、填空题 1．氨基酸与水合印三酮反应的基团是氨基，除脯氨酸以外反应产物的颜色是紫红色；因为脯氨酸是?—亚氨基酸，它与水合印三酮的反应则显示亮黄色。 2．蛋白质结构中主键称为肽键，次级有氢键、疏水键、范德华力、二硫键；次级键中属于共价键的是二硫键。 3．蛋白质二级结构的基本类型有?—螺旋、?—片层、?—转角和无规则卷曲。其中维持前三种二级结构稳定键的次级键为氢键。 4．蛋白质水溶液是一种比较稳定的亲水胶体，其稳定性主要因素有两个，21 / 53 分别是分子表面的水化膜和同性电荷斥力。 5．蛋白质处于等电点时，所具有的主要特征是溶解度最低、电场中无电泳行为。 6．在适当浓度的b-巯基乙醇和8M脲溶液中，RNase（牛）丧失原有活性。这主要是因为RNA酶的空间结构被破坏造成的。当用透析方法去除b-巯基乙醇和脲的情况下，RNA酶恢复原有催化功能，这种现象称为复性。 7．细胞色素C、血红蛋白的等电点分别为10、7.1，在pH=8.5的溶液中它们所带电荷的电性分别是正电、负电。 二、选择填空题 1．精氨酸Pk1=2.17、Pk2=9.04（a-NH3）Pk3=12.48（胍基）PI=（ C ） A、(2.17+9.04)/2 B、(2.17+12.48)/2 C、(9.04+12,48)/2 D、（2.17+9.04+12.48）/3 2．氨基酸不具有的化学反应是（ D ） A、肼反应B、异硫氰酸苯酯反应 C、茚三酮反应D、双缩脲反应 注：蛋白质在碱性溶液中与硫酸铜作用呈现紫红色，称双缩脲反应。凡分子中含有两个以上－CO－NH－键的化合物都呈此反应，蛋白质分子中氨基酸是以肽键相连，因此，所有蛋白质都能与双缩脲试剂发生反应。 单一的氨基酸并不能与此反应。 3．下列叙述中不属于蛋白质一级结构内容的是（ C ） A、多肽链中氨基酸残基的种类、数目、排列次序 B、多肽链中氨基酸残基的键链方式 C、多肽链中主肽链的空间走向，如α-螺旋 D、胰岛分子中A链与B链间含有两条二硫键，分别是A7-S-S-B7，A20-S-S-B19 4．下列叙述中哪项有误（ C ） A、蛋白质多肽链中氨基酸残基的种类、数目、排列次序在决定它的22 / 53 二级结构、三级结构乃至四级结构中起重要作用

B、主肽链的折叠单位～肽平面之间相关一个Ca碳原子

C、蛋白质变性过程中空间结构和一级结构被破坏，因而丧失了原有生物活性

D、维持蛋白质三维结构的次级键有氢键、盐键、二硫键、疏水力和范德华力

5．蛋白质变性过程中与下列哪项无关（ D ）

A、理化因素致使氢键破坏B、疏水作用破坏

C、蛋白质空间结构破坏D、蛋白质一级结构破坏，分子量变小

6．加入下列试剂不会导致蛋白质变性的是（ D ）

A、尿素（脲）B、盐酸胍 C、十二烷基磺酸SDS D、硫酸铵

变性化学因素有：强酸强碱、生物碱试剂、重金属盐、高浓度尿素、盐酸胍、有机溶剂等。

7．蛋白质中多肽链形成a-螺旋时，主要靠哪种次级键维持（ C ）

A、疏水键B、肽键 C、氢键D、二硫键

8．关于蛋白质结构的叙述，哪项不恰当（ D ）

A、胰岛素分子是由两条肽链构成，所以它是多亚基蛋白，具有四级结构

B、蛋白质基本结构（一级结构）中本身包含有高级结构的信息，所以在生物体系中，它具有特定的三维结构

C、非极性氨基酸侧链的疏水性基团，避开水相，相互聚集的倾向，对多肽链在二级结构基础上按一定方式进一步折叠起着重要作用

D、亚基间的空间排布是四级结构的内容，亚基间是非共价缔合的

9．关于可溶性蛋白质三级结构的叙述，哪一项不恰当（ B ）

23 / 53

A、疏水性氨基酸残基尽可能包裹在分子内部 B、亲水性氨基酸残基尽可能位于分子内部 C、羧基、氨基、胍基等可解离基团多位于分子表面

D、苯丙氨酸、亮氨酸、异亮氨酸等残基尽可能位于分子内部

10．蛋白质三级结构形成的驱动力是（ B ）

A、范德华力B、疏水作用力 C、氢键D、离子键

11．引起蛋白质变性原因主要是（ A ）

A、三维结构破坏B、肽键破坏

C、胶体稳定性因素被破坏D、亚基的解聚

三、是非判断（用“对”、“错”表示，并填入括号中）

1．胰岛素分子中含有两条多肽链，所以每个胰岛素分子是由两个亚基构成（×）

注明：(胰岛素两条肽链之间以二硫键联结，为共价键。而亚基之间不含共价键， PPT中未说明亚基是否一定是条肽链)

2．蛋白质多肽链中氨基酸的种类数目、排列次序决定它的二级、三级结构，即一级结构含有高级结构的结构信息。（√）

3．构成天然蛋白质的氨基酸，其D－构型和L－型普遍存在。（×）

注：构成天然蛋白质的氨基酸，多为L－构型

4．别构效应是蛋白质及生物大分子普遍的性质，它有利于这些生物大分子功能的调节。（√）

5．功能蛋白质分子中，只要个别氨基酸残基发生改变都会引起生物功能的丧失。（×）

24 / 53

6．具有四级结构的蛋白质，当它的每个亚基单独存在时仍能保持蛋白质原有的生物活性。（×）

7．胰岛素分子中含有A7-S-S-B7，A20-S-S-B19和A6-S-S-A11三个二硫键，这些属于二级结构的内容。（×）

注：二硫键属于三级结构的内容

8．变性后的蛋白质电泳行为不会改变（×）

9．调节溶液的pH值对盐析分离蛋白质影响不大。（×）

注：盐析，pH至等电点效果好

10．重金属盐对人畜的毒性，主要是重金属离子会在人体内与功能蛋白质结合引起蛋白质变性所致。（√）

11．胰蛋白酶作用时对肽键N-端氨基酸残基的要求是赖氨酸或精氨酸，这种专一性可称为基团专一性。（√）

四、解释下列名词 1．蛋白质一级结构

答：蛋白质的一级结构是蛋白质多肽链中氨基酸残基的排列顺序，是蛋白质中最基本的结构，由基因上遗传密码的排列顺序所决定。

2．蛋白质二级结构

答：蛋白质的二级结构是指多肽链中主链原子的局部空间排布即构象，不涉及侧链部分的构象。二级结构的类型有?—螺旋、?—片层、?—转角和无规则卷曲等。

3．蛋白质三级结构

答：蛋白质的三级结构指整条肽链中全部氨基残基的相对空间位置。指一条多肽链中所有原子在三维空间的整体排布，或指多肽链在二级结构的基础上，侧链基团通过次级键/疏水键的相互作用进一步盘曲折叠，形成

25 / 53

三、温度对反应速度的影响 化学反应的速度随温度增高而加快。但酶是蛋白质，可随温度的升高而变性。在温度较低时，前一影响较大，反应速度随温度升高而加快，一般地说温度每升高10℃，反应速度大约增加一倍。但温度超过一定数值后，酶受热变性的因素占优势，反应速度反而随温度上升而减缓，形成倒V形或倒U形曲线。在此曲线顶点所代表的温度，反应速度最大，称为酶的最适温度(optimum temperature) 。酶的最适温度不是酶的特征性常数，这是因为它与反应所需时间有关，不是一个固定的值。酶可以在短时间内耐受较高的温度，相反，延长反应时间，最适温度便降低。 四、酶浓度对反应速度的影响 在一定的温度和pH条件下，当底物浓度大大超过酶的浓度时，酶的浓度与反应速度呈正比关系。 五、抑制剂对反应速度的影响 酶是蛋白质，凡可使酶蛋白变性而引起酶活力丧失的作用称为失活作用；凡可使酶的活性下降但不引起酶蛋白变性的作用称为抑制作用(inhibition)。抑制作用和变性作用不同。 凡能使酶的活性下降而不引起酶蛋白变性的物质称做酶的抑制剂(inhibitor)。使酶变性失活(称为酶的钝化)的因素如强酸、强碱等，不属于抑制剂。通常抑制作用分为可逆性抑制和不可逆性抑制两类。 (一)不可逆性抑制作用(irreversible inhibition) 抑制剂与酶活性中心必需基团共价结合，不能用透析、超滤等物理方法将其除去。常见抑制剂如巯基酶抑制剂和丝氨酸酶抑制剂。 碘乙酸（ICH2COOH）是一种烷化剂，可使巯基烷化：E-SH + I-CH2COOH → E-S-CH2COOH + HI，所以它是巯基酶的抑制剂，如抑制3-磷酸甘油醛脱31 / 53 氢酶、脲酶、a-淀粉酶等。

(二)可逆性抑制(reversible inhibition)

抑制剂与酶以非共价键结合，在用透析等物理方法除去抑制剂后， 酶的活性能恢复，即抑制剂与酶的结合是可逆的。

竞争性抑制：抑制剂结构与底物结构相似，互相竞争酶的活性中心，从而抑制酶的活性。

非竞争性抑制作用：抑制剂和底物结构不相似，两者互不干扰同时与酶结合，从而抑制酶活性。

反竞争性抑制作用：抑制剂仅与酶-底物复合物（ES）结合，使酶失去催化活性。

一些重要的抑制剂：

不可逆抑制剂：有机磷化合物；有机汞、砷化合物；氰化物；重金属；烷化剂；有活化作用的不可逆抑制剂

可逆抑制剂：磺胺药；氨基乙酸；胆碱脂酶

六、激活剂对酶促反应速度的影响

凡是能提高酶活性的物质都称谓激活剂（activator），其中大部分是离子或简单有机化合物。

? 无机离子：金属离子；阴离子；氢离子

? 有机分子：一些还原剂，EDTA（乙二胺四乙酸） ? 具有蛋白质性质的大分子物质

第三节酶的专一性和活性中心

一、酶的专一性

酶底物的专一性（Substrate specificity）是指酶对它的底物有严格的选择性，一种酶只能催化某一类，甚至只与某一种物质起化学变化。

酶专一性分类：

? 结构专一性：绝对专一性、相对专一性（基团专一性和键专一性） ? 立体结构专一性：旋光异构专一性、几何异构专一性

“诱导契合”假说：底物（S）和酶蛋白相互接近时，诱导酶蛋白发

32 / 53

生空间构象的变化，而底物也可以变形适应酶的变化，它们相互诱导、相互变形、相互适应，进而相互结合。

二、酶的活性中心

指酶分子中直接和底物结合，并和酶催化总用直接相关的部位。 （1）酶活性中心的组成为：

? 由一些氨基酸残基的侧链基团组成，这些基团在一级结构上可能

相距很远，甚至可能不在一条肽链上，但在蛋白质空间结构上彼此靠近，形成具有一定空间结构的区域。

? 对于结合酶，辅助因子常常是活性中心的组成部分。 （2）酶活性中心的特点

? 活性中心在酶分子总体积中只占相当小的部分（约1%~2%），相当

于2~3个氨基酸残基。

? 都是酶分子表面的一个凹穴，有一定的大小和形状，但不是刚性

的，而具有一定的柔性。

? 活性中心为非极性的微环境，有利于与底物结合。 （3）活性中心有两个功能部位

? 一个是结合部位，一定的底物靠此结合到酶分子上；

? 一是催化部位，底物的健在此处被打断或形成新的键，从而发生

一定化学变化。一个酶的催化部位可以不止一个。

第四节酶的作用机理

一、酶作用在于降低反应活化能

在任何化学反应中，反应物分子必须超过一定的能阈，成为活化的状态，才能发生变化，形成产物。这种提高低能分子达到活化状态的能量，称为活化能。催化剂的作用，主要是降低反应所需的活化能，以致相同的能量能使更多的分子活化，从而加速反应的进行。

酶能显著地降低活化能，故能表现为高度的催化效率。例如H2O2酶的例子，可以显著地看出，酶能降低反应活化能，使反应速度增高千百万倍以上。

33 / 53

二、中间复合物学说

ES的形成，改变了原来反应的途径，可使底物的活化能大大降低，从而使反应加速。酶活性中心与底物形成瞬时的次级键，每生成一个次级键可产生4—30kJ/mol的结合能, 抵消活化能.

三、酶作用高效率的机理

1.趋近效应(approximation)和定向效应(oientation)

两个底物分子相邻近，大大提高了底物的有效浓度——邻近效应 底物分子还在活性中心“定向”排布，有利于原子轨道的重叠——轨道定向，使分子间反应近似于分子内反应。 2.张力作用(distortion or strain)

底物的结合可诱导酶分子构象发生变化，比底物大得多的酶分子的三、四级结构的变化，也可对底物产生张力作用，使底物扭曲，促进ES进入活性状态。

3.酸碱催化(acid-base catalysis)

酶活性部位上的某些基团可以作为质子供体(或质子受体)对底物进行酸或碱催化——酸碱催化

4.共价催化作用(covalent catalysis)

某些酶在催化反应时，本身能放出或吸取电子并作用于底物的缺电子或负电子中心，并与底物形成共价连结的共价中间物，使反应活化能大大降低。

第五节例题

一、填空题

34 / 53

1．酶是活细胞产生的，具有催化活性的蛋白质。 2．结合酶是由酶蛋白和辅助因子两部分组成，其中任何一部分都没有催化活性，只有全酶才有催化活性。 3．有一种化合物为Ａ－Ｂ，某一酶对化合物的Ａ，Ｂ基团及其连接的键都有严格的要求，称为绝对专一性，若对Ａ基团和键有要求称为基团专一性，若对Ａ，Ｂ之间的键合方式有要求则称为键专一性。 4．酶发生催化作用过程可表示为Ｅ＋Ｓ→ＥＳ→Ｅ＋Ｐ，当底物浓度足够大时，酶都转变为ES，此时酶促反应速成度为最大。 5．竞争性抑制剂增加底物浓度可使酶促反应的km变大，而Vmax不变。 6．当底物浓度远远大于km，酶促反应速度与酶浓度成正比。 7．PH对酶活力的影响，主要是由于它影响酶和底物的基团解离。 8．温度对酶作用的影响是双重的：①温度增加，速度加快；②温度增加，变性加快。 9．与酶高催化效率有关的因素有诱导契合与底物变形、趋近与定向效应、酸碱催化、共价催化和活性中心的疏水微环境。 10．能催化多种底物进行化学反应的酶有多个km值，该酶最适底物的km值最小。 11.与化学催化剂相比，酶具有高效性、专一性、温和性和调节性等催化特性。 12．影响酶促反应速度的因素有底物浓度、温度、PH值、酶浓度、抑制剂、激活剂 二、选择题 1．酶催化底物时将产生哪种效应（B） A、提高产物能量水平 B、降低反应的活化能 C、提高反应所需活化能 D、降低反应物的能量水平 2．下列不属于酶催化高效率的因素为：（A） A、对环境变化敏感B、共价催化 C、趋近及定向D、微环境影响 35 / 53

3．米氏常数：（D）

A、随酶浓度的增加而增加 B、随酶浓度的增加而减 C、随底物浓度的增加而增大 D、是酶的特征常数

4．下列那一项符合“诱导契合”学说：（B）

A、酶与底物的关系如锁钥关系

B、酶活性中心有可变性，在底物的影响下其空间构象发生一定的改变，才能与底物进行反应

C、底物的结构朝着适应活性中心方向改变而酶的构象不发生改变。 D、底物类似物不能诱导酶分子构象的改变

注：底物（S）和酶蛋白相互接近时，诱导酶蛋白发生空间构象的变化，而底物也可以变形适应酶的变化，它们相互诱导、相互变形、相互适应，进而相互结合。

5．关于米氏常数km的说法，哪个是正确的？（D）

A、饱和底物浓度时的速度B、在一定酶浓度下，最大速度的一半 C、饱和底物浓度的一半 D、速度达最大速度一半时的底物浓度

6．酶的竞争性抑制剂具有下列哪种动力学效应：（A）

A、Vm不变，km增大 B、Vm不变，km减小 C、Vm增大，km不变 D、Vm减小，km不变

7．下面关于酶的描述，哪一项不正确：（A）

A、所有的酶都是蛋白质 B、酶是生物催化剂 C、酶具有专一性

D、酶是在细胞内合成的，但也可以在细胞外发挥催化功能

8．下列关于酶活性中心的描述，哪一项是错误的：（D）

A、活性中心是酶分子中直接与底物结合，并发挥催化功能的部位

36 / 53

B、活性中心的基团按功能可分为两类，一类是结合基团，一类是催化基团

C、酶活性中心的基团可以是同一条肽链但在一级结构上相距很远的基团

D、不同肽链上的有关基团不能构成该酶的活性中心

9．一个简单的米氏酶催化反应，当S??Km时：（B）

A、反应速度最大

B、底物浓度与反应速度成正比 C、增加酶浓度，反应速度显著变大 D、[S]浓度增加，Km值也随之变大

10．下列哪一项不能加速酶促反应速度：（C）

A、底物浓集在酶活性中心 B、使底物的化学键有适当方向 C、升高反应的活化能

D、提供酸性或碱性侧链基团作为质子供体或受体

11．关于酶的抑制剂的叙述正确的是：（C）

A、酶的抑制剂中一部分是酶的变性剂 B、酶的抑制剂只与活性中心上的基团结合 C、酶的抑制剂均能使酶促反应速度下降 D、酶的抑制剂一般是大分子物质

三、判断题

1．酶促反应的初速度与底物浓度无关。（×）

2．当底物处于饱和水平时，酶促反应的速度与酶浓度成正比。（√） 3．酶有几种底物时，其Km值也不相同。（√）

4．在非竟争性抑制剂存在下，加入足够量的底物，酶促反应能够达到正常的Vmax。（×）

5．如果有一个合适的酶存在，达到过渡态所需的活化能就减少。（√）

37 / 53

??6．最适温度是酶特征的物理常数，它与作用时间长短有关。（×） 7．反竞争性抑制作用的特点是Km值变小，Vm也变小。（√） 四、计算题 酶作用于某底物的米氏常数为0.005mol,其反应速度分别为最大反应速度的90%,50%,10%时，底物浓度应为多少？ vmax[s]vkm解：由v?得[s]? km?[s]vmax?v当v?90%vmax时，[s]?vkm90%vmaxkm??0.045mol vmax?vvmax?90%vmaxvkm50%vmaxkm??0.005mol 当v?50%vmax时，[s]?vmax?vvmax?50%vmax当v?10%vmax，[s]?vkm10%vmaxkm??0.0006mol vmax?vvmax?10%vmax 五、名词解释 1.酶的活性中心 答：指酶分子中直接与底物结合，并和酶催化作用直接相关的部位。由一些氨基酸残基的侧链基团组成，对于结合酶，辅助因子常常是活性中心的组成部分。活性中心有结合部位和催化部位两个功能部位。 2.酶的专一性 答：酶底物的专一性是指酶对它的底物有严格的选择性，一种酶只能催化某一类，甚至只与某一种物质起化学变化。 3.竞争性抑制作用 答：抑制剂与底物结构相似，互相竞争酶的活性中心，从而抑制酶的活性。 4.非竞争性抑制作用 答：抑制剂和底物结构不相似，两者互不干扰同时与酶结合，从而抑制酶活性。 5.辅酶和辅基 答：辅基是与酶蛋白以共价键结合，结合紧密不可用透析或超滤除去；辅酶则以非共价键与酶蛋白结合，结合疏松可用透析或超滤除去。 38 / 53 6.诱导契合

答：底物和酶蛋白相互接近时，诱导酶蛋白发生空间构象的变化，而底物也可以变形适应酶的变化，它们相互诱导、相互变形、相互适应，进而相互结合。

7.全酶

答：全酶由酶蛋白和辅助因子两部分组成，具有生理催化活性，单纯的酶蛋白或辅助因子无活性。

第四章核酸

第一节核苷酸

一、戊糖和碱基

组成核酸的戊糖有两种。DNA所含的糖为?-D-2-脱氧核糖；RNA所含的糖则为?-D-核糖。

39 / 53

二、核苷

核苷：戊糖+碱基，糖与碱基之间的C-N键，称为C-N糖苷键。核苷由碱基和缩合而成，并以糖苷键相连接。糖环上的C1与嘧啶碱的N1或嘌呤碱的N9相连接，这种N-C键称为N-糖苷键，核苷中的碱基和糖环平面互相垂直，核酸分子中的糖苷键均为?-糖苷键。

三、核苷酸（nucleotide）

核苷酸：核苷+磷酸

四、核酸

核酸分为DNA和RNA，核酸的元素组成元素有C、H、O、N、P等

第二节脱氧核糖核酸（DNA）

一、DNA的碱基组成

? 同一生物的不同组织的DNA碱基组成相同；

? 一种生物DNA碱基组成不随生物体的年龄、营养状态或者环境变化而

改变；

? 几乎所有的DNA，无论种属来源如何，其腺嘌呤摩尔含量与胸腺嘧啶

摩尔含量相同[A]=[T]，鸟嘌呤摩尔含量与胞嘧啶摩尔含量相同[G]=[C]，总的嘌呤摩尔含量与总的嘧啶摩尔含量相同[A]＋[G]=[C]＋[T]； ? 不同生物来源的DNA碱基组成不同，表现在A＋T/G＋C比值的不同；

所有DNA中腺嘌呤和胸腺嘧啶的摩尔含量相等，即A=T。

40 / 53

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/c0l6.html