分子酶学名词解释简答.pdf

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1、分子酶学复习重点 1 剪接型核酶:定义：指 RNA 分子被磷酸二酯酶切割后，伴随着形成新的磷酸二酯键，即磷 酸二酯键的转移反应或称转酯反应。2 剪切型核酶:这类核酶的作用是只剪不接，催化自身 RNA 或不同的 RNA 分子，切下特异 行核苷酸序列。3 探针酶：既保持高度的反应性，又能在 DNA 中任意选定的区域内进行切割的酶。实质是核酸内切酶，由两部分组成，第一部分叫做切割系统，为核酸切割试剂或酶，第 二部分叫做识别系统，可以识别核酸底物的特定核苷酸序列。4 人工酶：人工合成的具有催化活性的蛋白质或多肽。5 模拟酶：利用有机化学合成的一些比酶结构简单得多但具有催化功能的非蛋白质分子。6 抗体酶

2、：又称催化抗体，是一类具有催化能力的免疫球蛋白，即通过一系列化学与生物技术方法制备出的具有催化活性的抗体，它既具有相应的免疫活性，又能像酶那样催化化学反应。7 克隆酶：基因工程将某种酶基因导入宿主细胞中大量表达其产物为克隆酶，即用基因工程技术生产的酶。8 突变酶：用基因定位突变技术修饰天然酶基因，然后用基因工程技术生产该突变基因的酶，被称为突变酶。9 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。10 酶的比活力：单位质量样品中的酶活力；1mg 蛋白质中所含的 U 数；1Kg 蛋白质中所含的 Kat 数。11 酶的转换数（Kcat）：当酶被底物饱和时每秒钟

3、每个酶分子所转换底物分子数，又叫转换数（简称 TN）,Kcat 可以用来衡量酶的催化效率，越大效率越高。12 亲和标记：利用酶对 S 的特殊亲和力，将酶加以修饰标记，故称之为亲和标记。13 差别修饰法（差别标记）：这种方法是非特异性试剂标记法的一个发展。它利用竞争性抑制剂或底物预先占据活性中心，使非特异性试剂只修饰活性中心以外的基团，然后透析除去保护剂（即竞争性抑制剂或底物），再用同位素标记的非特异性试剂修饰活性中心的基团。经氨基酸分析可知哪些基团位于活性中心。14 共价催化：酶与底物以共价键结合成共价中间物，并迅速转变成活化能大大降低的过渡态，从而大大提高底物反应速度。15 Ks 型不可逆抑

4、制剂：与底物结构相似，能与酶的底物结合部位结合，同时还带有一个活性基团，可以和附近的相应基团反应，形成共价键。16 Kcat 型不可逆抑制剂（自杀性底物）：该类抑制剂不但具有与天然底物相类似的结构，而且抑制剂本身也是酶的底物，因此也被称为自杀性底物（suicide substrate）。17 竞争性抑制：抑制剂与底物竞争与酶的同一活性中心结合，从而干扰了酶与底物的结合，使酶的催化活性降低，这种作用就称为竞争性抑制作用。18 非竞争性抑制：抑制剂既可以与游离酶结合，也可以与 ES 复合物结合，使酶的催化活性降低，称为非竞争性抑制。19 反竞争性抑制：抑制剂不能与游离酶结合，但可与 ES 复合物结

5、合并阻止产物生成，使酶的催化活性降低，称酶的反竞争性抑制。20 混合型抑制：混合型抑制与非竞争性抑制基本相似，但是 KsKs,KiKi。21 乒乓机制：这类反应的特点是，酶同 A 的反应产物 P 是在酶同第二个底物 B反应前释放出来，作为这一过程的结果，酶转变为一种修饰酶形式 F，然后再同底物 B 反应生成第二个产物 Q，并再生为未修饰的酶形式 E。问答题 1、ribozyme 与传统酶有哪些相同和不同？阐述 ribozyme 的发现有哪些重大意义？有何应用前景？意义：改变了人们长期对生物催化剂的化学本质的认识；对生命系统起源的争论有重要启示；Ribozymes 作为 RNA 限制性内切酶成为

6、分子生物学的工具酶；Ribozymes 作为抗病因子治疗疾病。应用前景：核酶在治疗遗传病，肿瘤和病毒性疾病上有巨大的潜力；2、简述 CRISPR/Cas9 技术的基本原理及在生物研究领域的应用进展。基本原理：从已知的序列中通过 PAM 进行定位寻找合适的靶位点并合成 gDNA；构建 gDNA 与 Cas9 重组质粒；对重组质粒进行活性检测，敲除活性的计算；挑选活性较高的敲除质粒导入培养的细胞或者生物体内进行基因组定位标记操作，crRNA 合成后识别并结合到 DNA 互补链上，然后由 Cas9 对 DNA 靶点序列进行切割；利用测序、RFLP 等方法检测基因组定点修饰结果。应用进展：(1)CRI

7、SPR-Cas9 系统可以作为一种位点特异性基因编辑平台；(2)利用 CRISPR-Cas9 系统在转录水平上对基因表达的调节；(3)利用 CRISPR-Cas9 系统对目标 RNA 序列进行操纵；(4)利用 CRISPR-Cas9 系统对基因组功能进行筛查；(5)CRISPR-Cas9 系统作为 DNA 特定位点标签；(6)利用 Cas9 系统可实现对基因的诱导调控。3、酶活力测定有哪些方法？说明酶活力测定过程中要注意的事项，以蛋白酶为例，设计酶活力测定的方法。按反应时间分类：连续监测法 按监测方法分类：（1）分光光度法；（2）旋光法；（3）荧光法；（4）电化学方法；（5）化学滴定法；（6）

8、核素测定法；（7）量热法；（8）酶偶联测定法。注意事项：严格控制实验条件，最适温度、最适 pH；E S；做对照实验；酶液不宜放置过久；有些反应不一定在水溶液中进行。实验设计：以菠萝蛋白酶为例 配制标准酪氨酸溶液，在多个试管中加入不同量酪氨酸溶液和其他溶剂，35温浴 10min 后测定吸光度，制备酪氨酸标准曲线；酶反应：样品和对照分别取三支试管，加入酪蛋白溶液和其他试剂后与 35温浴 10min 后，样品管加入菠萝蛋白酶液，对照管不加，继续温浴 10min，然后加入三氯乙酸中止反应，对照管再加入等量蛋白酶液，静置后过滤。对滤液进行吸光度测定，按照公式计算酶活力单位数。4、什么是酶的活性部位？有何

9、特点？酶活性中心中常见氨基酸有哪些？概念：酶蛋白上只有少数氨基酸残基参与酶对底物的结合和催化，这些相关氨基酸残基在空间上比较靠近，形成一个与酶显示活性直接有关的区域（在酶分子表面上具有三维结构的特定区域），称为酶的活性中心，又称活性部位（active site）特点：（1）酶蛋白多肽链经过盘绕折叠形成特定的空间结构，使有关的 AA 形成微区，活性中心只占酶分子总体积的很小一部分，往往只占整个酶分子体积的 1%-2%。（2）酶的活性部位位于酶分子表面的一个裂隙（crevice）内。裂隙内是一个相当疏水的环境，从而有利于同底物的结合。活性中心一般为低介电区（非极性环境、或疏水区）。（3）可以将酶的

10、活性中心设想为一个口袋或是一条沟槽，形状与底物相近。不同的酶的口袋适合不同的底物。口袋中有相应的结合基团与底物上的某些基团结合，发生反应的底物上的键与催化基团靠近。底物靠许多弱的键力与酶结合。（4）酶的活性部位是一个三维实体，具有三维空间结构。常见氨基酸：酶活性中心有 7 种氨基酸残基出现的频率最高 Lys（赖氨酸）、Asp（天冬氨酸）、Glu（谷氨酸）、Cys（半胱氨酸）、His（组氨酸）、Tyr（酪氨酸）、Ser（丝氨酸）（兰天果拌猪肉丝）5、为什么酶具有极高的催化效率？邻近定向效应：酶的作用就象把底物从溶液中取出来，使它们固定在酶分子表面的活性中心部位，它们的反应基团相互邻近，同时使反应

11、基团的分子的轨道以正确方位相互交盖，使之易于发生反应。扭曲变形和构象变化的催化效应（变形与张力）：酶的三维结构发生改变，酶从低活性高活性 S 在酶的诱导下，敏感键扭曲、变形和去稳定作用S 的构象变得更像过渡状态。酸碱催化：酶活性部位上的某些基团可以作为良好的质子供体或受体对底物进行酸碱催化。金属离子催化（相当于酸催化）：金属离子是多种酶的辅因子，可以稳定过渡态中间物，在氧化还原反应中传递电子，也可以进行亲电催化。比酸催化能力强：(1)可带不止一个电荷；(2)络合作用；(3)可维持较高浓度 共价催化（亲核亲电催化）：酶与底物以共价键结合成共价中间物，并迅速转变成活化能大大降低的过渡态，从而大大提

12、高底物反应速度。微环境的影响：酶活性中心是低介电区域，在非极性环境中两个带电基团之间的静电作用比在极性环境中显著提高，从而有利于同底物的结合。6、研究酶活性中心的方法有哪些？简述活性中心基团的鉴定标准。X 射线衍射法；化学修饰法：专一性氨基酸共价修饰法、差别修饰法、亲和标记法；动力学分析；定位诱变法；切除法(酶化学资料有具体概念)活性中心基团的鉴定标准 酶的失活程度与修饰剂浓度成一定比例关系。即修饰剂的浓度和酶活力丧失的速度常数成正比。S 或可逆抑制剂有保护作用（活性中心）。先加 S 或竞 加共价修饰剂 透析除去 S 或竞 活性不丧失 7、举例阐述差别修饰法研究酶活性中心的一般程序。1 过量

13、S 或 竞下加修饰剂 2 去除多余修饰剂及 S 或 竞 3 加同位素标记的修饰试剂 4 原来被保护基团带有同位素标记 胰蛋白酶的差示标记为例 8、举例说明亲和标记法研究酶活性中心的优点。与 S 结构相似，可以比较专一地引入活性部位，接近 S 结合位点。具有活泼的化学基团（如卤素）可与活性中心的基团形成稳定的共价键。与活性中心的氨基酸残基亲和力大，而与活性中心以外的氨基酸残基亲和力小。举例 Ser-OH 的专一性修饰剂 DIFP(二异丙基氟磷酸)对活性中心含有 Ser 的胰凝乳蛋白酶和胰蛋白酶都抑制，而亲和试剂则能分开，不同的亲和试剂能分别抑制这两种酶的活性。9、Km 有何意义和应用？(1)活性

14、中心被 S 占据一半时的S（2）特征常数取决于酶的性质，与E无关,但与 T 和 pH 有关。（3）Km 值近似等于ES的解离常数，可表示酶与底物之间的亲和力：Km 值大表示亲和程度小，酶的催化活性低;Km 值小表示亲和程度大，酶的催化活性高。(4)Km 可以判断酶的专一性和天然底物,一种酶可有几种 S，同一种酶有几种 S就有几个 Km 值，因此，从 km 可判断酶的专一性和天然底物。Km 最小的底物，通常就是该酶的最适底物，也就是天然底物。(5)已知 Km，可根据 S求 v;v 求S(6)了解酶的 Km 及 S 在细胞内浓度推知是否受S调节。KmS10 倍以上，S 饱和,v 不受S调节；KmS

15、，v 受S调节。（7）km 还可以推断某一代谢物在体内可能的代谢途径。（8）催化可逆反应的酶，测 Km 和S可大致推测酶催化正逆两向反应的效率。（9）在连锁反应中根据 Km 找出限速步骤（10）用于鉴别原级同工酶，次级同工酶 10、酶的抑制作用与失活作用有何区别？说明几种抑制类型的主要特点，举例说明研究酶的抑制剂有什么理论意义及实践意义。失活作用：凡使酶蛋白变性而引起酶活力丧失的作用。抑制作用：使酶活力下降，但并不引起酶蛋白变性的作用。此作用使一部分酶的必需基团或辅助因子化学性质发生改变，而使酶活力丧失或降低的作用。可逆抑制作用：抑制剂以非共价键与酶分子可逆性结合造成酶活力降低或丧失，且可采用

16、透析、超滤等物理方法去除抑制剂而恢复酶活力，这种抑制作用是可逆抑制作用。1 竞争性抑制，抑制剂与底物竞争与酶的同一活性中心结合，从而干扰了酶与底物的结合，使酶的催化活性降低，这种作用就称为竞争性抑制作用 2.反竞争性抑制 抑制剂不能与游离酶结合，但可与 ES 复合物结合并阻止产物生成，使酶的催化活性降低，称酶的反竞争性抑制 3.非竞争抑制 非竞争性抑制：抑制剂既可以与游离酶结合，也可以与 ES 复合物结合，使酶的催化活性降低，称为非竞争性抑制。不可逆抑制作用 由于抑制剂与酶的必需基团以共价键的形式结合而引起酶活力降低或丧失，因此不能用透析、超滤等物理方法去除抑制剂而使酶复活，这种抑制作用是不可

17、逆的，称之为不可逆抑制。1 非专一性不可逆抑制 抑制剂与酶分子中一类或几类基团作用，不论是必需基团与否，皆可共价结合，由于其中必需基团也被抑制剂结合，从而导致酶的抑制失活。2 专一性不可逆抑制此类抑制剂专一地作用于酶的活性中心或其必需基团，进行共价结合，从而抑制酶的活性。专一性不可逆抑制剂分为 Ks 型和 Kcat 型 两大类 酶的自杀底物多半是人工设计合成的，也有一些是天然底物。近年来，已合成了不少对人体的副作用较小的某些靶酶的自杀底物，以对付一些病原体的感染或对某些代谢异常加以矫正。治疗用人工合成的酶自杀底物人类征服疾病的新的有效药物 酶自杀底物对靶酶的作用并不是像一般抑制剂那样降低了酶的

18、催化速度，而是将酶本身在催化过程中“毁灭”。同时自杀底物对酶的专一性甚高，这就可以使舒张血管、降压优降宁治疗高血压：分解单胺单胺氧化EMAO抑制人们设计对付专一性靶酶的各种自杀底物，以达到各种不同的医疗目的。自杀底物是近年来酶学在医学中应用的一个突出成就。酶的自杀作用以及自杀底物决不仅仅在医学实践中具有重要作用，在植物抗虫抗病中同样具有重要的地位 11、简述 Ks 型和 Kcat 型不可逆抑制剂的特点及应用。专一性不可逆抑制剂分为 Ks 型和 Kcat 型 两大类 Ks 型抑制剂的特点：与 S 结构类似 有活泼基团 kcat 型不可逆抑制剂特点：具有天然 S 的类似结构 本身也是酶的 Si，可

19、被酶催化 具有潜伏性反应基团，可因酶的催化而暴露或活化，并作用于酶的活性中心。Ks 型抑制剂主要用于研究酶的活性中心结构。判断抑制是否发生在活性中心：酶活力全部丧失，活性丧失的速度和抑制剂的浓度有化学计量关系，酶活力丧失为一级反应；S or 竞 I 对酶活力有保护作用，可减少或完全阻断抑制剂对酶的亲和标记；用简单方法使酶失活，失活后不再与 I 反应。应用跟上一题差不多，自行总结吧 12、多底物酶促反应按动力学机制分类分为哪几类？简述各种反应类型的特点。1 序列反应 底物的结合和产物的释放有一定的顺序，产物不能在底物完全结合前释放。A 和 B 底物二者均结合到酶上，然后反应产生 P 和 Q 两种

20、类型 a.有序反应（ordered reactions）可写作 Ordered Bi Bi，前一个 Bi 表示 2 个底物有序反应，后一个 Bi 表示 2 个产物有序生成。b.随机反应（random reactions）可写作 Random Bi Bi，前一个 Bi 表示 2 个底物随机结合，后一个 Bi 表示 2 个产物随机释放。2 乒乓反应 这类反应的特点是，酶同 A 的反应产物 P 是在酶同第二个底物 B反应前释放出来，作为这一过程的结果，酶转变为一种修饰酶形式 F，然后再同底物 B 反应生成第二个产物 Q，并再生为未修饰的酶形式 E：属于乒乓机制的酶大多具有辅酶，如各种转氨酶、黄素梅等。例如：谷丙转氨酶催化的转氨反应属于这一类型。