《酶工程考试重点》word版

WHU生科院酶工程考试重点

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生物催化剂：

1. 更高的催化效率：酶催化的反应速率是相应的无催化反应速率的108～1020倍，并且至少高出非酶催化反应速率几个数量级。

2. 更高的反应专一性：酶分子特定的空间结构决定了其特定的底物专一性。

3. 温和的反应条件：一般的化学催化往往需要高温、高压和极端的pH条件。

4. 具有调节能力：许多酶的催化活性可受到多种调节机制的灵活调节，如别构调节、酶的共价修饰调节、酶合成与降解的调节。

5. 酶的本质是蛋白质：易变性和降解。

酶：

酶是一种高效、高度专一、和生命活动密切相关的、蛋白质性质的生物催化剂。

1）所有的酶都是由生物体产生的（甚至病毒）

2）酶和生命活动密切相关

a. 酶参与了生物体内所有的生命活动和生命过程

①执行具体的生理功能

②清除有害物质，起保护作用

③协同激素等生理活性物质在体内发挥信号转换、传递和放大作用，调节生理过程和生

命活动。

④催化代谢反应，建立各种各样代谢途径和代谢体系。

b. 酶的组成和分布是生物进化与组织功能分化的基础

c. 酶能在多种水平上进行调节以适应生命活动的需要

酶的本质：

酶的化学本质是蛋白质.

绝大部分酶是蛋白质。或主要是蛋白质为核心的酶作为催化剂，但随科学发展不排斥有其他类型的催化剂存在。

活性中心：

酶分子上与催化活性直接相关的少数氨基酸残基组成的催化区域,称作酶的活性中心(active center).

包括结合部位(binding site)和催化部位(catalytic site)。

1. 活性中心在种系进化上的严格保守性

2. 酶活性中心构象的维持依赖于酶分子空间结构的完整性

3. 酶活性中心各基团的相对位置得以维持,就能保全酶的活力

比活力：

酶的比活力（specific activity）：每毫克蛋白所含的酶单位数，用U/mg蛋白表示。

活力：

酶活力（enzyme activity）也称为酶活性，是指酶催化一定化学反应的能力。酶活力的大小可用在一定条件下，酶催化某一化学反应的速度来表示，酶催化反应速度愈大，酶活力愈高，反之活力愈低。

酶活力单位，一个标准单位：在特定的条件下（25℃，pH、底物浓度等其他条件均为最适条件），1分钟能转化1微摩尔底物所需的酶量。

酶的转换数：

1.分子活性定义：在最适条件下，每摩尔酶每分钟所转变的底物摩尔数（即每摩尔酶的酶单位数）。

2.对于寡聚酶：在最适条件下，每摩尔活性亚基或催化中心每分钟所转变的底物摩尔数。

3.用min-1表示。

4.k cat=V max/[Et]

Km：

酶反应动力学常数Km，相当于反应达到最大速度一半时的底物浓度，或者说，相当于要使反应系统有一半的酶分子参加反应所必须具有的底物浓度。

物理意义：

⑴特定的反应，特定的反应条件下，K m是个特征常数，可部分描述酶反应性质、反应条件对酶反应速度的影响。故可用来鉴别不同的酶。

⑵1/K m表示酶与底物的亲和力，K m越大，亲和力越小，反之越大。

⑶当v=V/2时，K s=[S]。表明K m相当于反应达到最大速度一半时的底物浓度，或者说，相当于要使反应系统有一半的酶分子参加反应所必须具有的底物浓度。

⑷通过K m可判断酶的最适底物，因为最适底物具有最大的V/K m。

⑸通过K m可了解酶的底物在体内可能具有的浓度水平。一般酶<>K m,那么v≈V，[S]将失去其生理意义。

⑹通过体外测定某些物质对K m的影响，可以推断出该物质可能有的生理效应，如作为抑制剂或活化剂等。

酶合成的基因调节控制理论：

操纵子学说（operon theory）

操纵子——基因表达的协同单位：

a.结构基因（编码蛋白质, structural gene, S）；

b.控制部位：操纵基因（operator gene, O）；启动子（promotor gene, P）

1.调节基因(regulator gene)：

可产生一种组成型调节蛋白(regulatory protein) （一种变构蛋白），通过与效应物(effector) （包括诱导物和辅阻遏物）的特异结合而发生变构作用，从而改变它与操纵基因的结合力。

调节基因常位于调控区的上游。

2.启动基因（promotor gene）（启动子）：

有两个位点：

（1）RNA聚合酶的结合位点

（2）cAMP-CAP的结合位点。

CAP：分解代谢产物基因活化蛋白（catabolite gene activator protein），又称环腺苷酸受体蛋白(cAMP receptor protein，CRP）。

只有cAMP-CRP复合物结合到启动子的位点上，RNA聚合酶才能结合到其在启动子的位点上，酶的合成才能开始。

3.操纵基因（Operater gene）:

位于启动基因和结构基因之间的一段碱基顺序，能特异性地与调节基因产生的变构蛋白结合，操纵酶合成的时机与速度。

4.结构基因（Structural gene）:

决定某一多肽的DNA模板，与酶有各自的对应关系，其中的遗传信息可转录为mRNA，再翻译为蛋白质。

酶合成调节的类型：

1.诱导 (induction)

组成酶：细胞固有的酶类。

诱导酶：是细胞为适应外来底物或其结构类似物而临时合成的一类酶。

2.阻遏 (repression)

分解代谢物阻遏(catabolite repression)

反馈阻遏(feedback repression)

酶生物合成的反馈阻碍作用：

由某代谢途径末端产物的过量累积引起的阻遏。

实验：

（1）大肠杆菌生长在无机盐和葡萄糖的培养基上时，检测到细胞内有色氨酸合成酶的存在；

（2）在上述培养基中加入色氨酸，检测发现细胞内色氨酸合成酶的活性降低，直至消失。（3）表明色氨酸的存在阻止了色氨酸合成酶的合成，体现了菌体生长的经济原则:不需要就不合成。

分解代谢物阻碍作用：

指细胞内同时有两种分解底物（碳源或氮源）存在时，利用快的那种分解底物会阻遏利用慢的底物的有关酶合成的现象。

分解代谢物的阻遏作用，并非由于快速利用的甲碳源本身直接作用的结果，而是通过甲碳源（或氮源等）在其分解过程中所产生的中间代谢物所引起的阻遏作用。

实验：细菌在含有葡萄糖和乳糖的培养基上生长，优先利用葡萄糖。待葡萄糖耗尽后才开始利用乳糖，产生了两个对数生长期中间隔开一个生长延滞期的“二次生长现象”

这一现象又称葡萄糖效应，产生的原因是由于葡萄糖降解物阻遏了分解乳糖酶系的合成。此调节基因的产物是环腺苷酸受体蛋白（CRP）,亦称降解物基因活化蛋白（CAP）。