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，导致酶―底物共价复合物的形成，该共价复合物随后被第二种底物（在水解反应中通常是水分子）攻击，形成产物与游离酶。由于该共价复合物形成与分解的反应所需活化能均比非酶促反应低，因此反应速率被加快。 9．解释中间络合物学说和稳态理论，并推导修正后的米氏方程。 解答：参考本章第6节内容。 10．乙醇脱氢酶催化如下反应：

（1）已知反应体系中NADH在340nm有吸收峰，其他物质在该波长处的吸光度均接近于零，请设计一种测定酶活力的方法。

（2）如何确定在实验中测得的酶促反应速率是真正的初速率？

（3）在实验中使用了一种抑制剂，下表中是在分别存在与不存在抑制剂I的情况下测定的对应不同底物浓度的酶促反应速率，请利用表中的数据计算其各自对应的Km与Vmax值，并判断抑制剂的类型。

[S]/(mmol/L)

v/ (mmol×L-1×min-1)

[I] = 0

[I] = 10 mmol/L 20 5.263 3.999 15 5.001 3.636 10 4.762 3.222 5 4.264 2.115 2.5

3.333 1.316 1.6 2.77 0.926

解答：（1）选择合适的底物浓度（NAD+与乙醇）与缓冲体系，取一定体积的底物溶液（如1ml）加入石英比色杯，加入适量酶，迅速混合后，放入紫外/可见光分光光度计的样品室内，测定反应体系在340 nm吸光度随时间的变化曲线。利用NADH的摩尔吸光系数（可从相关文献查到，或用已知浓度的NADH溶液自行测定），计算出单位时间内NADH的增加量，用于表示酶活力。

（2）如果在选取的测量时间范围内，反应体系在340 nm吸光度随时间的变化曲线接近一条直线的形状，则表明反应速率在此时间段内保持不变，可用来代表反应初速率。 （3）用Lineweaver-Burk双倒数作图法，结果如下：

Km与Vmax值 抑制剂浓度

[I] = 0

[I] = 10 mmol/L Km/(mmol×L-1)

1.643 8.244

Vmax/(mmol×L-1×min-1) 5.64 5.64

抑制剂的类型：竞争性可逆抑制剂。

11．对于一个符合米氏方程的酶，当[S]=3Km，[I]=2KI时（I为非竞争性抑制剂），则υ/Vmax的数值是多少（此处Vmax指[I]=0时对应的最大反应速率）？ 解答：利用非竞争性抑制剂的动力学方程计算： 其中a = 1+[I]/Ki = 3，则

所以，υ/Vmax＝0.25。 12．试通过一种反竞争性抑制剂的动力学分析解释其抑制常数KI在数值上是否可能等于该抑制剂的IC50（IC50即酶的活力被抑制一半时的抑制剂浓度，假设酶浓度与底物浓度均固定不变）。 解答：令v0为不存在抑制剂时的酶促反应速率，vi是存在反竞争性抑制剂时的反应速率，则当[I]=IC50时，酶活力被抑制一半，vi=v0/2。 由于

因此

Km = (a-2)[S]

如果KI在数值上等于IC50，则a = 2，a-2 = 0，Km = 0，而实际上，Km并不为零。因此KI在数值上不可能等于IC50。

13．在生物体内存在很多通过改变酶的结构从而调节其活性的方法，请列举这些方法并分别举例说明。

解答：（1）别构调控：寡聚酶分子与底物或非底物效应物可逆地非共价结合后发生构象的改变，进而改变酶活性状态，从而使酶活性受到调节。例如天冬氨酸转氨甲酰酶的部分催化肽链结合底物后，使酶的整体构象发生改变，提高了其他催化肽链与底物的亲和性，CTP可以与该酶的调节肽链结合，导致酶构象发生改变，降低了催化肽链与底物的亲和性，使酶活力降低，起别构抑制剂的作用。

（2）酶原的激活：在蛋白水解酶的专一作用下，没有活性的酶原通过其一级结构的改变，导致其构象发生改变，形成酶的活性部位，变成有活性的酶，这是一种使酶获得活性的不可逆调节方法。例如在小肠内，无催化活性的胰凝乳蛋白酶原在胰蛋白酶的作用下，特定肽键被断裂，由一条完整的肽链被水解为三段肽链，并发生构象的改变，形成活性部位，产生蛋白水解酶活性。

（3）可逆的共价修饰：由其他的酶（如激酶、磷酸酶等）催化共价调节酶进行共价修饰或去除修饰基团，使其结构发生改变，从而在活性形式和非活性形式之间相互转变，以调节酶的活性。例如糖原磷酸化酶可以两种形式存在，一种是Ser14被磷酸化的、高活力的糖原磷酸化酶a，一种是非磷酸化的、低活力的糖原磷酸化酶b，在磷酸化酶激酶的催化作用下，糖原磷酸化酶b的Ser14被磷酸化，形成高活力的糖原磷酸化酶a；在磷酸化酶磷酸酶的催化作用下，糖原磷酸化酶a的Ser14-PO32-被脱磷酸化，形成低活力的糖原磷酸化酶b。 （4）对寡聚酶活性的调节可以通过改变其四级结构来进行，这种作用既包括使无活性的寡聚体解离，使部分亚基获得催化活性，也包括使无活性的单体聚合形成有催化活性的寡聚体。前者的例子是蛋白激酶A，该酶由2个调节亚基与2个催化亚基组成，是没有酶活性的寡聚酶，胞内信使cAMP与调节亚基结合可导致寡聚酶解离成一个调节亚基复合体和两个催化亚基，此时自由的催化亚基可获得酶活性。后者的例子是表皮生长因子受体，其在细胞膜上通常以无活性的单体存在，当作为信使的表皮生长因子结合到受体的胞外部分之后，两个单体结合形成二聚体，从而使酶被激活。

14．以天冬氨酸转氨甲酰酶为例解释蛋白质功能的别构调控。

解答：天冬氨酸转氨甲酰酶（ATCase）的调控属于酶的别构调控。ATCase是寡聚酶，由多个催化亚基和调节亚基构成。催化亚基可结合底物，具有催化作用，调节亚基可结合非底物分子效应物。ATCase以及该酶的每个亚基、每个活性部位具有两种构象状态，一种与底物有高亲和力（T态），一种与底物有低亲和力（R态）。

当位于ATCase催化亚基的某个活性部位结合底物分子后，其构象发生改变，构象改变的信息通过各亚基内和亚基之间的相互作用传递到其他活性部位，使其构象改变，增加了它与其他底物分子的亲和力，并最终影响了酶的总活性状态。这种别构调控使ATCase的[S]对v的动力学曲线不是双曲线，而是S型曲线。

当位于ATCase调节亚基的调节部位结合非底物效应物CTP后，CTP的结合引起ATCase构象的变化，使ATCase构象向对底物有低亲和力的T态改变，降低了ATCase与底物的亲和力，导致酶活性降低，CTP是别构抑制剂（负效应物）。

当位于ATCase调节亚基的调节部位结合非底物效应物ATP后，ATP的结合引起ATCase构象的变化，使ATCase构象向对底物有低亲和力的R态改变，增加了ATCase与底物的亲和力，导致酶活性升高，CTP是别构激活剂（正效应物）。

ATP和CTP对ATCase的别构调控均具有一定的生理意义，可用于对生物的新陈代谢、基

因表达等进行调节。

15．当加入较低浓度的竞争性抑制剂于别构酶的反应体系中时，往往观察到酶被激活的现象，请解释这种现象产生的原因。

解答：在有少量竞争性抑制剂存在时，抑制剂与别构酶（通常为寡聚酶）的部分活性部位结合，引起酶构象变化，此作用等同于底物的正协同同促效应，从而使酶的整体活性提高。 16．酶原激活的机制是什么？该机制如何体现\蛋白质一级结构决定高级结构\的原理？ 解答：酶原激活的机制是在相应的蛋白水解酶的作用下，原本没有催化功能的酶原在特定肽键处断裂，一级结构发生变化，从而导致其高级结构变化，形成活性部位，具备了特定的催化功能。这种变化是一种不可逆的过程。

在酶原激活的机制中，由于高级结构的改变是由于一级结构的改变造成的，因此这说明了不同的一级结构可导致不同高级结构的产生，这是\蛋白质一级结构决定高级结构\原理的体现。

7 维生素

1．什么是维生素？列举脂溶性维生素与水溶性维生素的成员。

解答：维生素的科学定义是参与生物生长发育与代谢所必需的一类微量小分子有机化合物。脂溶性维生素主要包括维生素A、维生素D、维生素E、维生素K等，水溶性维生素主要包括维生素B族（维生素B1、维生素B2、维生素PP、维生素B6、维生素B12、叶酸、泛酸、生物素）、硫辛酸和维生素C。

2．为什么维生素D可数个星期补充一次，而维生素C必须经常补充？

解答：维生素D是脂溶性的维生素，可以贮存在肝等器官中。维生素C是水溶性的，不能贮存，所以必须经常补充。

3．维生素A主要存在于肉类食物中，为什么素食者并不缺乏维生素A？ 解答：维生素A可在人体内由植物性食物中的b―胡萝卜素转化而成。 4．将下面列出的酶、辅酶与维生素以短线连接。 解答：

5．在生物体内起到传递电子作用的辅酶是什么？ 解答：NAD+、NADP+、FMN、FAD。

6．试述与缺乏维生素相关的夜盲症的发病机理。

解答：视网膜上负责感受光线的视觉细胞分两种：一种是圆锥形的视锥细胞，一种是圆柱形的视杆细胞。视锥细胞感受强光线，而视杆细胞则感受弱光的刺激，使人在光线较暗的情况下也能看清物体。在视杆细胞中，11―顺视黄醛与视蛋白组成视紫红质。当杆状细胞感光时，视紫红质中的11―顺视黄醛在光的作用下转变成全反视黄醛，并与视蛋白分离，视黄醛分子构型的改变可导致视蛋白分子构型发生变化，最终诱导杆状细胞产生与视觉相关的感受器电位。全反式视黄醛通过特定的途径可重新成为11―顺视黄醛，与视蛋白组合成为视紫红质，但是在该视循环中部分全反视黄醛会分解损耗，因此需要经常补充维生素A。当食物中缺乏维生素A时，必然引起11―顺视黄醛的补充不足，视紫红质合成量减少，导致视杆细胞对弱光敏感度下降，暗适应时间延长，出现夜盲症状。

7．试述与缺乏维生素相关的脚气病的发病机理，为什么常吃粗粮的人不容易得脚气病？ 解答：脚气病是一种由于体内维生素B1不足所引起的以多发性周围神经炎为主要症状的营养缺乏病，硫胺素在体内可转化成硫胺素焦磷酸，后者作为辅酶参与糖代谢中丙酮酸、a―酮戊二酸的氧化脱羧作用，所以，缺乏维生素B1时，糖代谢受阻，一方面导致神经组织的供能不足，另一方面使糖代谢过程中产生的a―酮酸、乳酸等在血、尿和组织中堆积，从而引