生物化学第二篇习题 ppt课件

第二篇要点 1、酶的化学本质：蛋白质或 RNA 2、酶促反应和非酶促反应的异同 3、能用 “锁和钥匙 ”模型、 “诱导契合 ”模型、 “三 点附着 ”模型和 “四点着陆 ”模型解释酶作用的专 一性，掌握什么是活性中心以及活性中心的性 质。 4、了解影响酶促反应速率的因素，明确最适 pH和最适温度的概念。 5、能推导米氏方程，记住米氏方程成立的三 个条件。 6、掌握酶的可逆性抑制剂和不可逆性抑制剂 的类型和抑制机制。 7、能使用双倒数作图方法区分竞争性抑制剂 、非竞争性抑制剂和反竞争性抑制剂。 8、酶稳定过渡态的几种机制：广义酸碱催化 、静电催化、金属催化、共价催化和底物变形 。 9、掌握丝氨酸蛋白酶和天冬氨酸蛋白酶的催 化机制。 10、酶活性的物种 “质变 ”调节机制： 别构调节 、共价修饰、水解激活、 调节蛋白作用和单体 /多聚体的互变。 11、正确区分酶的别构效应和协同效应，能用 齐变学说和序变学说解释别构酶的作用机制和 酶的协同效应。 第二篇复习题 填空题 1、酶的化学本质主要是 蛋白质 ，也有少数是 RNA，具有催化活性的 RNA称为 核酶。 丧失辅助 因子的酶称为 脱辅酶 ，与辅助因子结合在一起的 酶称为 全酶 。酶的辅助因子一般包括 辅酶、辅基 和金属离子。 许多辅助因子为 水溶性维生素 的衍 生物。 2、根据酶蛋白本身的结构特征，酶可以分为 单体 酶、寡聚酶和多酶复合物。 只由一条肽链组成， 但同时具有多个酶活性的酶称为 多功能酶。 3、酶促反应的反应物称为 底物。 酶只能催化 热力 学 允许的反应，不改变 平衡常数。 4、酶的活性中心是指 酶分子上直接与底物结合 、与催化作用直接相关的区域。 活性中心由 结 合基团和错话基团 组成。活性中心通常为酶分 子表面的一个 裂缝、空隙或口袋， 活性中心内 多为 疏水氨基酸残基， 但行使催化的是 亲水氨 基酸残基， 底物结合的特异性取决于其与底物 之间在结构上一定程度的 互补性。 5、酶的专一性可分为 绝对专一性、基团专一性 、键专一性和立体专一性 。可使用 锁与钥匙 学 说和 诱导契合 学说解释酶作用的专一性。可使 用 三点附着 模型和 四点定位 模型解释酶为什么 能区分対映异构体以及一个假手性碳上两个一 样的基团。 6、酶反应速率一般以单位时间内 底物或产物 浓度 的变化值来表示。影响酶促反应速率的主 要因素有 酶浓度、底物浓度、反应温度、 pH 、 和 离子强度 ，以及有无 抑制剂或激活剂 的存 在。 7、酶反应的米氏动力学假定反应速率为 初速 度 ，酶底物复合物处于 稳态 和符合质量作用定 律。 8、 Km是指酶反应初速度为 Vmax一半时 底物 的 浓度。一个酶的 Km越大，意味着该酶与底物的 亲和力越 低 ，酶的转化数是指 在单位时间内一 个酶分子将底物转变成产物的分子总数 ， Kcat/Km通常被用来衡量酶的催化效率。 9、酶的抑制剂可分为 可逆性抑制剂和不可逆 性抑制剂 。 可逆性 抑制剂以次级键与酶可逆性 结合，使用 透析 或 超滤 就可除去，使酶恢复活 性； 不可逆性 抑制剂以强的化学键与酶结合， 导致酶的 有效浓度 降低。 10、竞争性抑制剂不改变 Vmax，但能提高 Km ；非竞争性抑制剂不改变酶的 Km，降低 Vmax； 反竞争性抑制剂能降低酶的 Km，降低 Vmax。与 不可逆性抑制剂动力学曲线相似的可逆性抑制 剂是 非竞争性抑制剂 。 11、 基团特异性抑制剂 在结构上与底物无相似 之处，但能共价修饰酶活性中心上的必需侧链 基团而导致酶活性不可逆的失活； 自杀性抑制 剂 是受酶自身激活的不可逆性抑制剂。 12、别构酶除了含有活性中心以外，还有 别构 中心 。一种典型的别构酶的反应速率对底物浓 度曲线为 S形 ，对竞争性抑制剂的作用表现为 双相 反应。 13、被酶学家用来解释各种酶的催化机制学说 是 过渡态稳定学说 ，。相关的催化策略包括 邻 近定向效应、广义的酸碱催化、静电催化、金 属催化、共价催化 和 底物形变 。形成酶与底物 共价中间物的手段主要是 亲核催化 ，也有 亲 电催化 。 14、所有的蛋白酶在催化过程中都经历 四面体 的过渡态，该过渡态形成的原因是一个亲核基 团进攻肽键的 羰基碳 。 15、可使用 齐变学说 和 序变学说 解释别构酶的 动力学行为，这两种学说都认为酶具有 T态和 R态，活性高的是 R态。不能解释负协同效应 的学说是 齐变学说 。 16、能改变酶活性的共价修饰是 磷酸化、乙酰 化、甲基化、核酸酸化 等，仅发现在某些原核 生物的共价修饰形式是 核算酸化 。 17、测定酶促反应速率要保证反应条件为 最适 条件 ，反应速度为 初速度 和底物浓度 过量 。测 定酶活力的方法有 直接测定法、间接测定法和 偶联测定法 。 18、具有抗氧化性的三种维生素是 A、 C和 E ，可视为激素的两种维生素是 A和 D，不能作 为辅酶或辅基的维生素是 A、 D和 E。 判断题 1、一种酶的最适 pH、最适温度以及其对某种 底物的 Km值都是酶的特征常数。（错） 2、随着反应的进行，竞争性抑制剂的抑制效 果会越来越强。对 3、酶的竞争性抑制剂总是通过与活性中心的 结合，来抑制酶促反应。错 4、行使广义酸碱催化的酶的催化效率不依赖 于缓冲溶液的浓度。错 5、酶底物的类似物和过渡态类似物通常都是 酶的竞争性抑制剂。错 6、酶促反应的过渡态是酶促反应多种中间的 一种。错 7、可使用 “锁和钥匙 ”和 “诱导契合 ”两种学说 解释酶的催化机制。错 8、较低浓度的竞争性抑制剂通常能够激活别 构酶。对 9、别构酶总是寡聚酶。错 10、具有协同效应的酶就是别构酶。错 11、如果一种酶活性中心的氨基酸残基在一定 pH范围内的解离性质不发生变化，那么在这 一段 pH范围内，酶促反应速率不受 pH变化的 影响。错 12、维生素 K又名抗凝血维生素。错 13、丙氨酸侧链没有活性基团能参与酶的催化 ，因此它不可能出现在活性中心。错 14、一种酶的最适 pH和最适温度都不是酶的 特征常数。对 15、底物引进一个基团后，引起酶与底物结合 能增加，此时酶催化反应速率增大，其主要原 因是增加的结合能被用来降低 Km。错 问答题 1、尽管 RNA也可以充当生物催化剂，但已发 现的核酶很少存在广义的酸碱催化机制，另外 核酶催化的反应十分有限。为什么？ 答： RNA没有类似于 His侧链基团的可解离基 团，即缺乏 pKa。接近中性的侧链基团，难以 像蛋白质酶一样借助于 His可以作为质子供体 或受体的特性行使广义的酸碱催化。另外，构 成 RNA只有四种核苷酸残基，而构成蛋白质的 有 20多种氨基酸残基，由于缺乏更多种类的侧 链基团，使得核酶在活性中心上缺乏多样化的 催化残基，其催化的反应类型受到限制。 2、使用定点突变技术可将单个氨基酸的取代 引入一个蛋白质分子中。如果你将一种酶分子 上特定位置的 K取代 D，当在将一系列突变分 子分离纯化以后，进行动力学分析。下表是分 析结果： 酶 形式 酶 活性 mol产 物 /mg酶 野生型 酶 1000 K21 D21突 变 体 970 K86 D86突 变 体 100 K101 D101 970 (1)从表中你可以推断 K21、 86和 101在该酶的 催化中起什么作用？ （ 2）预测 K21和 K101的位置。你认为这两个 氨基酸残基在进化的过程中会很保守吗？ （ 3） K86的保守性又如何？为什么？ 答 （ 1） K86是必须的催化残基。 （ 2）这两个氨基酸残基应该位于酶分子的表 面而被水化。在进化上，可能不是保守的，因 此他们可用其他带电荷的氨基酸甚至极性氨基 酸取代。 （ 3） K86是高度保守的，因为功能需要它存 在。 3、酶活性的别构调节与共价修饰调节的优点 和缺点各是什么？ 答：别构调节的优点：别构效应物能够直接反 应出细胞内的主要生理状况；它们与酶的结合 是可逆的，能够根据细胞的即时需要调节酶的 活性；所有的别构酶都能根据效应物的浓度快 速的受到调节。 别构酶的缺点：别构酶调节受别构效应物的量 控制，所以如果效应物的浓度不够，酶活性难 以激活或抑制。 共价修饰的优点：共价修饰快速，又是可逆的 ；因为催化共价修饰和去修饰的也是酶。所以 效率高；酶功能也可能与细胞状况没有偶联。 共价修饰的缺点：共价调节在代谢上的代价高 ，经常是酶级联系统的一个环节。 4、有一种酶 E作用底物 S产生产物 P。化合物 C 是这种酶的别构激活剂。使用定点突变技术将 酶 E的 Val57突变成其他几种氨基酸残基。将野 生型和突变体纯化以后，分别在有 C和没 C的条 件下测定酶活性，活性分析结果如下： 酶 形式 无 C酶 活性 有 C酶 活性 野生型 酶 10.3 51.4 Val57 Ser57 10.5 30.2 Val57 Glu57 10.2 11.1 Val57 Ala57 10.1 49.5 (1)根据突变体的数据，你认为 Val57位于别构中心还 是活性中心？ （ 2）根据氨基酸的性质，解释突变如何影响酶 E的 活性？ 答 （ 1） 突变对酶的基础活性 (无 C)没有影响，说明 Val不是酶活性中心的一部分或者与别沟中心有关。 相反，在有 C时， Val57的突变对酶的活性影响很大 ，这说明 Val的取代影响激活剂 C与别构中心的结合 ，进而影响到活性中心的构象和活性。 （ 2） Val和 Ala都是疏水氨基酸，不带电荷，因此 Val被 Ala取代属于保守性突变，对别构中心的功能 影响不大。但 Ser和 Glu是极性氨基酸，所以 Val57被 Ser取代或 Val被 Glu取代都能影响到与 C的结合，降 低 C的激活效果，但 Glu既是极性氨基酸，又带电荷 ，固影响效果更大。 选择题 1、不能改变细胞内酶促反应速率的因素是 D A、别构效应物 B、可逆的磷酸化 C、酶降解 D、底物和产物之间自由能的变化 E、特定抑制剂的存在 2、对 Km最好的定义是： C A、酶和底物结合的亲和力 B、酶 -底物复合物的解离常数 C、酶 底物复合物解体和形成速率的比值 D、底物结合速率和产物释放速率的比值 3、一个酶的双倒数作图显示的斜率为 510-4 min/L，纵截距为 0.1min/mol，从中得出的结 论为 D A、 Km/Vmax为 200 B、该酶的转换数为 100min- 1 C、酶 底物复合物降解成酶和产物的平衡常 数为 0.005mol/L D、当底物浓度为 0.005mol/L时，反应速率为 5mol/L 4、一名嗜酒者误食了乙二醇，乙二醇是抗冻液 的成分，也是乙醇脱氢酶的底物。然而，乙二醇 在乙醇脱氢酶催化下转变成高度有毒性的产物， 而服用乙醇可以治疗乙二醇中毒，你认为乙醇用 来治疗乙二醇中毒的原因是： A A、乙醇脱氢酶对乙醇的 Km要比对乙二醇的 Km 低许多 B、乙醇是乙醇脱氢酶的别构效应物 C、乙醇能够与乙二醇的毒性产物结合，使其 D、乙醇变成乙醛后，有治疗效果 5、（接上题）如果比较乙醇脱氢酶对乙醇和乙 二醇反应的双倒数作图，可以看到的现象是 B A、两者具有相同的斜率 B、两者具有相同的纵 纵截距 C、两者具有相同的横截距 D、只有乙 醇反应作图是线性的 E。只有乙二醇作图时线 性 6、位于酶活性中心的的谷氨酸侧链基团 CH2 CH2COO- 不会参与的功能是 C A、稳定带正电荷的过渡态 B、在共价催化中充 当亲核试剂 C、充当广义的酸催化剂 D、充当 广义的碱催化剂 7、在代谢途径的分叉点上，两个不同的酶使 用相同的底物，如果酶 A对 S的 Km是 0.1mmol/L，酶 B对 S的 Km是 5mmol/L，而两 种酶的 Vmax相同。假定 S的浓度时 0.01，那 么形成产物 P1和 P2的速率比值是 A A、 P1/P2=50 B、 P1/P2=2 C、 P1/P2=1 8、以下最不可能在酶活性中心参与催化反应 的氨基酸残基是 A A、 Ala B、 Ser、 C、 Cys D、 His E、 Asp 9、从两种不同生物提出得到的两种酶催化相 同的反应，这两种酶催化的反应所具有的共同 性质是 D A、最适 pH B、最适温度 C、热失活动力学 D、反应的平衡常数 E、 A和 B 10、胰凝乳蛋白酶不使用的催化机制是 A A、金属催化 B、共价催化 C、广义酸催化 D、广义碱催化 11、假定一个酶的活性中心的结构和底物的互补 性比其对过渡态的互补性更好，那么这对酶促反 应的影响是 B A、提高反应速率 B、降低反应速率 C、对反应速率没有影响 D、改变反应平衡常数 12、下列酶活性调节方式属于不可逆的是 E A、别构调节 B、辅酶激活 C、共价修饰 D、单体 和多聚体互变 E、水解激活 13、一种酶的 Kcat/Km比值被认为是 B A、底物和酶亲和力的直接尺度 B、在底物浓度远远低于 Km时酶的催化效率 C、与 Vmax成反比 D、不受抑制剂影响 14、丝氨酸蛋白酶含有一个催化三元体，构成三元体 的氨基酸残基是