歷年生物化學與分子生物學真題知識點系列連載分享如下，希望能為對備考的博友們有所幫助。
第四章 酶
一、酶的概念：
酶(enzyme)是由活細胞產生的生物催化劑，這種催化劑具有極高的催化效率和高度的底物特異性，其化學本質是蛋白質。酶按照其分子結構可分為單體酶、寡聚酶和多酶體系(多酶復合體和多功能酶)三大類。
二、酶的分子組成：
酶分子可根據其化學組成的不同，可分為單純酶和結合酶(全酶)兩類。結合酶則是由酶蛋白和輔助因子兩部分構成，酶蛋白部分主要與酶的底物特異性有關，輔助因子則與酶的催化活性有關。
與酶蛋白疏松結合并與酶的催化活性有關的耐熱低分子有機化合物稱為輔酶。與酶蛋白牢固結合并與酶的催化活性有關的耐熱低分子有機化合物稱為輔基。
三、輔酶與輔基的來源及其生理功用：
輔酶與輔基的生理功用主要是：⑴ 運載氫原子或電子，參與氧化還原反應。⑵ 運載反應基團，如酰基、氨基、烷基、羧基及一碳單位等，參與基團轉移。大部分的輔酶與輔基衍生于維生素。
維生素(vitamin)是指一類維持細胞正常功能所必需的，但在許多生物體內不能自身合成而必須由食物供給的小分子有機化合物。
維生素可按其溶解性的不同分為脂溶性維生素和水溶性維生素兩大類。脂溶性維生素有VitA、VitD、VitE和VitK四種;水溶性維生素有VitB1，VitB2，VitPP，VitB6，VitB12，VitC，泛酸，生物素，葉酸等。
1.TPP：即焦磷酸硫胺素，由硫胺素(Vit B1)焦磷酸化而生成，是脫羧酶的輔酶，在體內參與糖代謝過程中α-酮酸的氧化脫羧反應。
2.FMN和FAD：即黃素單核苷酸(FMN)和黃素腺嘌呤二核苷酸(FAD)，是核黃素(VitB2)的衍生物。FMN或FAD通常作為脫氫酶的輔基，在酶促反應中作為遞氫體(雙遞氫體)。
3.NAD+和NADP+：即尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+，輔酶Ⅰ)和尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADP+，輔酶Ⅱ)，是Vit PP的衍生物。NAD+和NADP+主要作為脫氫酶的輔酶，在酶促反應中起遞氫體的作用，為單遞氫體。
4.磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺：是Vit B6的衍生物。磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺可作為氨基轉移酶，氨基酸脫羧酶，半胱氨酸脫硫酶等的輔酶。
5.CoA：泛酸(遍多酸)在體內參與構成輔酶A(CoA)。CoA中的巰基可與羧基以高能硫酯鍵結合，在糖、脂、蛋白質代謝中起傳遞酰基的作用，是酰化酶的輔酶。
6.生物素：是羧化酶的輔基，在體內參與CO2的固定和羧化反應。
7. FH4：由葉酸衍生而來。四氫葉酸是體內一碳單位基團轉移酶系統中的輔酶。
8. Vit B12衍生物：Vit B12分子中含金屬元素鈷，故又稱為鈷胺素。Vit B12在體內有多種活性形式，如5’-脫氧腺苷鈷胺素、甲基鈷胺素等。其中，5’-脫氧腺苷鈷胺素參與構成變位酶的輔酶，甲基鈷胺素則是甲基轉移酶的輔酶。
四、金屬離子的作用：
1. 穩定構象：穩定酶蛋白催化活性所必需的分子構象;
2. 構成酶的活性中心：作為酶的活性中心的組成成分，參與構成酶的活性中心;
3. 連接作用：作為橋梁，將底物分子與酶蛋白螯合起來。
五、酶的活性中心：
酶分子上具有一定空間構象的部位，該部位化學基團集中，直接參與將底物轉變為產物的反應過程，這一部位就稱為酶的活性中心。
參與構成酶的活性中心的化學基團，有些是與底物相結合的，稱為結合基團，有些是催化底物反應轉變成產物的，稱為催化基團，這兩類基團統稱為活性中心內必需基團。在酶的活性中心以外，也存在一些化學基團，主要與維系酶的空間構象有關，稱為酶活性中心外必需基團。
六、酶促反應的特點：
1.具有極高的催化效率：酶的催化效率可比一般催化劑高106～1020倍。酶能與底物形成ES中間復合物，從而改變化學反應的進程，使反應所需活化能閾大大降低，活化分子的數目大大增加，從而加速反應進行。
2.具有高度的底物特異性：一種酶只作用于一種或一類化合物，以促進一定的化學變化，生成一定的產物，這種現象稱為酶作用的特異性。
⑴絕對特異性：一種酶只能作用于一種化合物，以催化一種化學反應，稱為絕對特異性，如琥珀酸脫氫酶。
⑵相對特異性：一種酶只能作用于一類化合物或一種化學鍵，催化一類化學反應，稱為相對特異性，如脂肪酶。
⑶立體異構特異性：一種酶只能作用于一種立體異構體，或只能生成一種立體異構體，稱為立體異構特異性，如L-精氨酸酶。
3.酶的催化活性是可以調節的：如代謝物可調節酶的催化活性，對酶分子的共價修飾可改變酶的催化活性，也可通過改變酶蛋白的合成來改變其催化活性。
七、酶促反應的機制：
1.中間復合物學說與誘導契合學說：酶催化時，酶活性中心首先與底物結合生成一種酶-底物復合物(ES)，此復合物再分解釋放出酶，并生成產物，即為中間復合物學說。當底物與酶接近時，底物分子可以誘導酶活性中心的構象以生改變，使之成為能與底物分子密切結合的構象，這就是誘導契合學說。
2.與酶的高效率催化有關的因素：①趨近效應與定向作用;②張力作用;③酸堿催化作用;④共價催化作用;⑤酶活性中心的低介電區(表面效應)。
八、酶促反應動力學：
酶反應動力學主要研究酶催化的反應速度以及影響反應速度的各種因素。在探討各種因素對酶促反應速度的影響時，通常測定其初始速度來代表酶促反應速度，即底物轉化量<5%時的反應速度。< p="">
1.底物濃度對反應速度的影響：
⑴ 底物對酶促反應的飽和現象：由實驗觀察到，在酶濃度不變時，不同的底物濃度與反應速度的關系為一矩形雙曲線，即當底物濃度較低時，反應速度的增加與底物濃度的增加成正比(一級反應);此后，隨底物濃度的增加，反應速度的增加量逐漸減少(混合級反應);最后，當底物濃度增加到一定量時，反應速度達到一最大值，不再隨底物濃度的增加而增加(零級反應)。
⑵米氏方程及米氏常數：根據上述實驗結果，Michaelis & Menten 于1913年推導出了上述矩形雙曲線的數學表達式，即米氏方程： ν= Vmax[S]/(Km+[S])。其中，Vmax為最大反應速度，Km為米氏常數。
⑶Km和Vmax的意義：
①當ν=Vmax/2時，Km=[S]。因此，Km等于酶促反應速度達最大值一半時的底物濃度。
②當k-1>>k+2時，Km=k-1/k+1=Ks。因此，Km可以反映酶與底物親和力的大小，即Km值越小，則酶與底物的親和力越大;反之，則越小。
③Km 可用于判斷反應級數：當[S]<0.01km時，ν=(vmax>100Km時，ν=Vmax，反應為零級反應，即反應速度與底物濃度無關;當0.01Km<[s]<100km時，反應處于零級反應和一級反應之間，為混合級反應。< p="">
④Km是酶的特征性常數：在一定條件下，某種酶的Km值是恒定的，因而可以通過測定不同酶(特別是一組同工酶)的Km值，來判斷是否為不同的酶。
⑤Km可用來判斷酶的最適底物：當酶有幾種不同的底物存在時，Km值最小者，為該酶的最適底物。
⑥Km可用來確定酶活性測定時所需的底物濃度：當[S]=10Km時，ν=91%Vmax，為最合適的測定酶活性所需的底物濃度。
⑦Vmax可用于酶的轉換數的計算：當酶的總濃度和最大速度已知時，可計算出酶的轉換數，即單位時間內每個酶分子催化底物轉變為產物的分子數。
⑷Km和Vmax的測定：主要采用Lineweaver-Burk雙倒數作圖法和Hanes作圖法。
2.酶濃度對反應速度的影響：當反應系統中底物的濃度足夠大時，酶促反應速度與酶濃度成正比，即ν=k[E]。
3.溫度對反應速度的影響：一般來說，酶促反應速度隨溫度的增高而加快，但當溫度增加達到某一點后，由于酶蛋白的熱變性作用，反應速度迅速下降。酶促反應速度隨溫度升高而達到一最大值時的溫度就稱為酶的最適溫度。酶的最適溫度與實驗條件有關，因而它不是酶的特征性常數。低溫時由于活化分子數目減少，反應速度降低，但溫度升高后，酶活性又可恢復。
4.pH對反應速度的影響：觀察pH對酶促反應速度的影響，通常為一鐘形曲線，即pH過高或過低均可導致酶催化活性的下降。酶催化活性最高時溶液的pH值就稱為酶的最適pH。人體內大多數酶的最適pH在6.5～8.0之間。酶的最適pH不是酶的特征性常數。
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