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6 酶 1．作为生物催化剂，酶最重要的特点是什么？ 解答：作为生物催化剂，酶最重要的特点是具有很高的催化效率以及高度专一性。 2．酶分为哪几大类？每一大类酶催化的化学反应的特点是什么？请指出以下几种酶分别属于哪一大类酶： j 磷酸葡糖异构酶（phosphoglucose isomerase） k 碱性磷酸酶（alkaline phosphatase） l 肌酸激酶（creatine kinase） m 甘油醛―3―磷酸脱氢酶（glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase） n 琥珀酰―CoA合成酶（succinyl-CoA synthetase） o 柠檬酸合酶（citrate synthase） p 葡萄糖氧化酶（glucose oxidase） q 谷丙转氨酶（glutamic-pyruvic transaminase） r 蔗糖酶（invertase） s T4 RNA 连接酶（T4 RNA ligase） 解答：前两个问题参考本章第3节内容。 j 异构酶类； k 水解酶类； l 转移酶类； m 氧化还原酶类中的脱氢酶； n 合成酶类； o 裂合酶类； p 氧化还原酶类中的氧化酶； q 转移酶类； r 水解酶类； s 合成酶类（又称连接酶类）。 3．什么是诱导契合学说，该学说如何解释酶的专一性？ 解答：“诱导契合”学说认为酶分子的结构并非与底物分子正好互补，而是具有一定的柔性，当酶分子与底物分子靠近时，酶受底物分子诱导，其构象发生有利于与底物结合的变化，酶与底物在此基础上互补契合进行反应。根据诱导契合学说，经过诱导之后，酶与底物在结构上的互补性是酶催化底物反应的前提条件，酶只能与对应的化合物契合，从而排斥了那些形状、大小等不适合的化合物，因此酶对底物具有严格的选择性，即酶具有高度专一性。 4．阐述酶活性部位的概念、组成与特点。 解答：参考本章第5节内容。 5．经过多年的探索，你终于从一噬热菌中纯化得到一种蛋白水解酶，可用作洗衣粉的添加剂。接下来，你用定点诱变的方法研究了组成该酶的某些氨基酸残基对酶活性的影响作用： （1）你将第65位的精氨酸突变为谷氨酸，发现该酶的底物专一性发生了较大的改变，试解释原因； （2）你将第108位的丝氨酸突变为丙氨酸，发现酶活力完全失去，试解释原因； （3）你认为第65位的精氨酸与第108位的丝氨酸在酶的空间结构中是否相互靠近，为什么？ 解答：（1）第65位的氨基酸残基可能位于酶活性部位中的底物结合部位，对酶的专一性有较大影响，当该氨基酸残基由精氨酸突变为谷氨酸后，其带电性质发生了改变，不再具有与原底物之间的互补性，导致酶的专一性发生改变。 （2）第108位的丝氨酸残基应位于酶活性部位的催化部位，是决定酶是否有活力的关键氨基酸，通常它通过侧链上的羟基起到共价催化的功能，当该残基突变为丙氨酸后，侧链羟基被氢取代，不能再起原有的共价催化作用，因此酶活力完全失去。 （3）第65位的精氨酸与第108位的丝氨酸在酶的空间结构中应相互靠近，因为这两个氨基酸残基都位于酶的活性部位，根据酶活性部位的特点，参与组成酶活性部位的氨基酸残基在酶的空间结构中是相互靠近的。 6．酶具有高催化效率的分子机理是什么？ 解答：酶具有高催化效率的分子机理是：酶分子的活性部位结合底物形成酶―底物复合物，在酶的帮助作用下（包括共价作用与非共价作用），底物进入特定的过渡态，由于形成此过渡态所需要的活化能远小于非酶促反应所需要的活化能，因而反应能够顺利进行，形成产物并释放出游离的酶，使其能够参与其余底物的反应。 7．利用底物形变和诱导契合的原理，解释酶催化底物反应时，酶与底物的相互作用。 解答：当酶与底物互相接近时，在底物的诱导作用下，酶的构象发生有利于底物结合的变化，与此同时，酶中某些基团或离子可以使底物分子中围绕其敏感键发生形变。酶与底物同时发生变化的结果是酶与底物形成一个互相契合的复合物，并进一步转换成过渡态形式，在过渡态形式中，酶活性部位的构象与底物过渡态构象十分吻合，从而降低活化能，增加底物的反应速率。 8．简述酶促反应酸碱催化与共价催化的分子机理。 解答：在酶促反应酸碱催化中，酶活性部位的一些功能基团可以作为广义酸给出质子（例如谷氨酸残基不带电荷的侧链羧基、赖氨酸残基带正电荷的侧链氨基等），底物结合质子，形成特定的过渡态，由于形成该过渡态所需活化能相比于非酶促反应更低，因此反应速率加快；另外一些功能基团可以作为广义碱从底物接受质子（例如谷氨酸残基带负电荷的侧链羧基、赖氨酸残基不带电荷的侧链氨基等），底物失去质子后，形成过渡态所需的活化能比非酶促反应低，因此反应速率加快。 在酶促反应共价催化中，酶活性部位的一些功能基团作为亲核试剂作用于底物的缺电子中心，或者作为亲电试剂作用于底物的负电中心