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        生物化學王境巖第三版課后習題答案 下載本文

        0.3×10-5 10.4 14.5 22.5 33.8 40.5 4.1 6.4 11.5 22.6 33.8 0.5×10-5 1.0×10-5 3.0×10-5

        9.0×10-5 解:(1)無抑制劑時:V=Vmax[S]/(Km+[S]),將表中數據代入此式可得Km=1.1×10-5 molL-1,Vmax=45.1μmolL-1min-1

        對表中數據用V對[S]作圖,求Km值,可判斷有抑制劑時,Km值明顯增大,故該抑制劑應為競爭性抑制劑。據V=Vmax[S]/(Km(1+[I]/Ki)+[S])以及Vmax不變的性質可得,此時Vmax=45.1μmolL-1min-1,Km=3.1×10-5 molL-1,Ki= 1.10×10-3molL-1

        9.同上。

        10.從速率對底物濃度作圖9-31中,求出下列參數(反應混合物中酶量為10-3μmol)。(1)Km;(2)Vmax;(3)kcat/Km;(4)轉換數。[Km:5×10-4molL-1;Vmax:6μmolL-1min-1;kcat/Km: 2×105 mol-1Ls-1;轉換數:100s-1] 解:Vmax=kcat?[Et]=k3?[E]=k3?[ES]

        11.下面的敘述哪一個是正確的?胰凝乳蛋白酶的轉換數100s-1,DNA聚合酶是15s-1。 (1) (2) (3)

        胰凝乳蛋白酶結合底物比DNA聚合酶有更高的親和性。 胰凝乳蛋白酶反映速率比DNA聚合酶反映速率更大。

        在特別的酶濃度和飽和底物水平下胰凝乳蛋白酶反應速率比DNA聚合酶在相同條

        件下更低。

        (4) 在飽和底物水平下,兩種酶的反應速率,假若DNA聚合酶反應速率的6.7倍則與胰凝乳蛋白酶相等。 答:(4)正確。原因:Ks=K-1/K1 為酶與底物親和性的度量;只有在飽和底物水平下,才有Kcat=Vmax/[E]。

        12.今有一酶反應,它符合Michaelis-Menten動力學,其Km為1×10-6molL-1。底物濃度為0.1 molL-1時,反應初速度為0.1μmolL-1min-1。試問:底物濃度分別為10-2molL-1、10-3molL-1和10-6molL-1時的反應初速率是多少?[1×10-7 molL-1min-1,5×10-8 molL-1min-1]

        解:∵Km=1×10-6molL-1,[S]=0.1molL-1 ,∴V=Vmax=0.1μmolL-1min-1 將題中數據代入米氏方程:V=Vmax[S]/(Km+[S])得:設[S]=xKm V=Vmax?xKm/((x+1)Km)=x/(x+1)?Vmax=1/(1+1/x)?Vmax V1=0.1 V2=0.09998 V3=1/2?Vmax=0.05

        13.假設2×10-4 molL-1的[I]抑制了一個酶催化反應的75%,計算這個非競爭性抑制劑的Ki?[6.66×10-5 molL-1]

        解:i%=(1-a)×100%=(1-Vi/Vo)×100%=75% Vi/Vo=1/4 → Vo=4Vi??① 再根據無抑制劑時的米氏方程:Vo=Vmax[S]/(Km+[S])??② 加入非競爭性抑制劑后:V=Vˊmax[S]/((Km+[S])(1+[I]/Ki))??③,此時Vmax變小,Km不變。

        由①②③得:Ki=2×10-4/(4?Vˊmax/ Vmax-1) 加入抵制劑時,Vˊmax = Vmax,∴Ki=6.66×10-5 molL-1

        14.如果Km為2.9×10-4 molL-1 。Ki為2×10-5mol/L。在底物濃度為1.5×10-3mol/L時,要得到75%的抑制,需競爭性抑制劑的濃度是多少?[3.7×10-4mol/L]

        解:i%=(1-a)×100%=(1-Vi/Vo)×100%=75% Vi/Vo=1/4 → Vo=4Vi??① 再根據無抑制劑時的米氏方程:Vo=Vmax[S]/(Km+[S])??② 加入競爭性抑制劑后:V=Vˊmax[S]/(Kˊm(1+[I]/Ki) +[S])??③,此時Vmax不變,Km變大。

        由①②③得:[I]=4KmKi/Kˊm-Ki+3[S][Ki]/Kˊm 加入抑制劑時,Km=Kˊm ∴[I]= 3.7×10-4mol/L

        15.舉例說明什么是Ks型和kcat型不可逆抑制劑。什么是過度態底物類似物?它屬于何種類型抑制劑?

        答:Ks型抑制劑根據底物的化學結構設計,具有底物類似的結構,可以和相應的酶結合,同時還代有一個活潑的化學基團,能與酶分子中的必需基團反應進行化學修飾,從而抑制酶。因其專一性取決于抑制劑與活性部位必需基團在反應前形成非共價絡合物的解離常數以及非活性部位同類基團形成非共價絡合物的解離常數之比,即Ks比值,故這類抑制劑稱不可逆Ks抑制劑。例如:胰蛋白酶要求催化的底物具有一個帶正電荷的側鏈,如Lys、Arg側鏈。對甲苯磺酰-L-賴氨酰氯甲酮(TLCK)和胰蛋白酶活性部位必需集團His57共價結合,引起不可逆失活。

        Kcat型不可逆抑制劑具有天然底物的類似結構,其本身也是酶的底物,能與酶結合發生類似于底物的變化。但抑制劑還有一個潛伏的反應基團,當酶對它進行催化反應時,這個潛伏反映基團被暴露或活化,并作用于酶活性部位的必需基團或酶的輔基,使酶不可逆失活,其專一性極高。例如β-鹵代-D-Ala是細菌中丙氨酸消旋酶(AR)的不可逆抑制劑,屬于磷酸吡哆醛類的自殺性底物。

        過渡態底物類似物是化學結構類似過渡態底物(底物和酶結合成中間復合物后被活化的過渡形式)的抑制劑,屬于競爭性抑制劑,如嘌呤腺苷水合形成是小牛脫氨酶反應過渡類似物。

        第10章 酶的作用機制和酶的調節

        1.闡明酶活性部位的概念。可使用那些主要方法研究酶的活性部位?

        答:酶的活性部位對于不需要輔酶的酶來說,就是指酶分子在三維結構上比較靠近的幾個氨基酸殘基負責與底物的結合與催化作用的部分;對于需要輔酶的滅來說,輔酶分子或輔酶分子上的某一部分結構,往往也是酶活性部位的組成部分。

        研究酶活性部位的方法有:酶分子側鏈基團的化學修飾法、動力學參數測定法、X射線晶體結構分析法和定點誘變法。

        2.簡要闡明胰Rnase A的活性部位如何確定?

        答:用化學修飾法研究Rnase A活性的必須氨基酸殘基。在pH5.5下,用等摩爾碘乙酸處理Rnase A,羧甲基化的His119是主要產物,而羧甲基化的His12產物較少。Rnase A中其他組氨酸對這個試劑的反應弱得多。所得Rnase A的兩個羧甲基化的衍生物均無活性,因此可推測His119和His12為酶活性的必需基團。2,4二硝基氟苯可選擇地同酶Lysε-NH2反應,酶引起失活。該結果表明Lys41也是酶活性部位的必需氨基酸。以上研究結果可認為His119、His12、Lys41構成了Rnase A的活性部位。

        3.與酶催化效應有關的因素有哪些?它們是怎樣提高反應速率的?

        答:與酶催化速率有關的因素有7個:

        1. 底物和酶的鄰近效應與定向效應:酶和底物復合物的形成過程既是專一性的識別過程,更重要的是分子間反應變成分子內反應的過程。在這一過程中包括兩種效應、鄰近效應和定向效應。鄰近效應是指酶與底物結合形成中間復合物以后,使底物和底物(如雙分子反應)之間,酶的催化基團與底物之間結合于同一分子而使有效濃度得以極大的升高,從而使反應速率大大增加的一種效應。定向效應是指反應物的反應基團之間和酶的催化基團與底物的反應基團之間的正確取位產生的效應。

        2. 底物的形變和誘導契合:當酶遇到其專一性底物時,酶中某些基團或離子可以使底物分子內敏感鍵中的某些基團的電子云密度增高或降低,產生“電子張力”,使敏感鍵的一端更加敏感,底物分子發生形變,底物比較接近它的過渡態,降低了反應活化能,使反應易于發生。

        3. 酸堿催化:通過瞬時的向反應物提供質子或從反應物接受質子以穩定過渡態,加速反應的一類催化機制。

        4. 共價催化(親核催化或親電子催化):在催化時,親核催化劑或親電子催化劑能分別放出電子或吸取電子并作用于底物的缺電子中心或負電中心,迅速形成不穩定的共價中間復合物,降低反應活化能,使反應加速。

        5. 金屬離子催化: 金屬離子以3種主要途徑參加催化過程:(1)通過結合底物為反應定向;(2)通過可逆地改變金屬離子的氧化態調節氧化還原反應;(3)通過靜電穩定或屏蔽負電荷,作用比質子強,不少金屬離子有絡合作用,并且在中性pH溶液中,H+濃度很低,但金屬離子卻容易維持一定濃度。金屬離子通過電荷的屏蔽促進反應。金屬離子通過水的離子化促進親核催化。

        6. 多元催化和協同效應:酶催化反應中常常幾個基元催化反應配合在一起共同起作用,加速酶反應。

        7. 活性部位微環境的影響:在酶分子的表面有一個裂縫,而活性部位就位于疏水環境的裂縫中,大大有利于酶的催化作用。

        4.推測下列寡聚糖被溶菌酶水解的相對速率:(G:N-乙酰氨基葡糖;M:N-乙酰氨基葡糖乳酸)

        (1)M-M-M-M-M-M;(2)G-M-G-M-G-M;(3)M-G-M-G-M-G

        5.假設在合成(NAG)時D和E糖殘基之間的糖苷氧已為18O所標記,當溶菌酶水解時,18O將出現在哪個產物中?

        答:溶菌酶催化C1-O鍵斷裂,故18O將出現在由A、B、C、D殘基組成的四聚體中。

        6.請比較溶菌酶、羧肽酶A、胃蛋白酶和胰凝乳蛋白酶:(1)哪一種酶的催化活性需要金屬離子?(2)哪種酶只含一條多肽鏈?(3)哪種酶被DFP迅速地失活?(4)哪種酶是由酶原激活成的?

        答:(1)羧肽酶A;(2)溶菌酶;(3)胰凝乳蛋白酶;(4)羧肽酶A、胃蛋白酶、胰凝乳蛋白酶。

        7.上題4種酶的催化機制中是否有從酶到底物的質子轉移過程?若有請指出它們的質子供體是什么?

        答:溶菌酶中的Glu35的-COOH提供一個H+;羧肽酶A中的Glu270的-COOH提供一個H+;胃蛋白酶中的Asp32的-COOH提供一個H+;胰凝乳蛋白酶中Ser195提供一個H+。

        8.TPCK是胰凝乳蛋白酶的親和標記試劑,它對His57烷基化后使胰凝乳蛋白酶失活。(1)為胰蛋白酶設計一個像TPCK那樣的親和標記試劑。(2)你認為怎樣可以檢驗它的專一性?(3)能被胰蛋白酶的這個親和標記試劑失去活性的還有哪個絲氨酸蛋白酶?

        9.胰凝乳蛋白酶、胰蛋白酶和彈性蛋白酶作為催化劑有哪些相似之處?有哪些不同之處?在酶的分子結構上是哪些因素引起這些差異?

        答:相似之處:①執行相同的反應——裂解肽鍵;②其結構和作用機制很相似;③相對分子質量范圍在2.5×103,并且具有相似的順序和三級結構;④3個極性殘基——His57、Asp102和Ser195在活性部位形成催化三聯體。

        不同之處:①專一性不同:胰蛋白酶裂解堿性氨基酸Arg和Lys羧基側鏈肽;胰凝乳蛋白酶選擇裂解芳香氨基酸如Phe和Tyr羰基側鏈;彈性蛋白主要裂解小的中性氨基酸殘基羰基側鏈肽;②酶活性部位不同:胰蛋白酶口袋中,有一個負電荷Asp189在底部,有利于結合正電荷Arg和Lys殘基;胰凝乳蛋白酶口袋被疏水氨基酸環繞,大的足以容納一個芳香殘基;彈性蛋白口袋淺,開口處具有大的Thr和Val殘基,僅小的,部大的殘基能夠容納在它的口袋中。

        10.ATCase是一種別構酶,其活性部位與別構效應物結合部位分別處于不同亞基之上,有可能設想別構酶上這兩種部位存在于同一亞基上嗎?為什么?

        11.對于ATCase來說,琥珀酸起著Asp(兩個底物中的一個)的競爭抑制作用。υ對[Asp]的依賴關系見圖10-71A(假設這些實驗中第二種底物是過量的并可忽略)。在圖10-71B種[Asp]維持在低水平(圖10-71A種箭頭所指處)不變,并加入一系列含量遞增的琥珀酸。琥珀酸不能作為底物參與反應。請解釋這些結果。

        答:琥珀酸的結合導致協同由T型向R型轉變。

        12.試解釋為什么胰凝乳蛋白不能像胰蛋白酶那樣自我激活?

        答:胰凝乳蛋白酶無法斷裂Arg15羧基端肽鍵,故無法自我激活;而胰蛋白酶專一斷裂堿性氨基酸羧基端肽鍵,故可斷裂Lys6羧基端肽而自我激活。

        13.羧肽酶A促使底物的水解,下面哪個是其重要的機制:(1)結構重排將必需氨基酸殘基





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