第三章　酶

一、A型题（单项选择题，请从备选答案中选出一个最佳答案）

1．酶促动力学特点为表现K_m值不变，V_max降低，其抑制作用属于（　　）。[西医综合2015年研]

A．竞争性抑制

B．非竞争性抑制

C．反竞争性抑制

D．不可逆抑制

【答案】C

【解析】酶竞争性抑制的特点是表观K_m增大，最大速度V_max不变；酶非竞争性抑制的特点是K_m不变，V_max降低；酶反竞争性抑制的特点是K_m降低，V_max降低；不可逆抑制时反应终止。

2．丙二酸对琥珀酸脱氢酶的抑制作用属于（　　）。[西医综合2014年研]

A．不可逆抑制

B．非竞争性抑制

C．反竞争性抑制

D．竞争性抑制

【答案】D

【解析】有些抑制剂和酶的底物结构相似，可与底物竞争酶的活性中心，从而阻碍酶和底物结合成中间产物，这种抑制作用称为竞争性抑制。丙二酸与琥珀酸的结构类似（如图），因此丙二酸可与琥珀酸竞争性抑制琥珀酸脱氢酶。酶对丙二酸的亲和力远大于酶对琥珀酸的亲和力，当丙二酸浓度仅为琥珀酸浓度的1/50时，酶活性便被抑制50%。若增大琥珀酸浓度，此抑制作用便可被削弱。

3．酶K_m值的大小所代表的含义是（　　）。[西医综合2013年研]

A．酶对底物的亲和力

B．最适的酶浓度

C．酶促反应的速度

D．酶抑制剂的类型

【答案】A

【解析】米氏方程是解释酶促反应底物浓度[S]与反应速度v之间关系的方程式：

（V为酶促反应速度，V_max为最大反应速度，[S]为底物难度）。K_m为米氏常数，即酶促反应速度为最大速度一半时的底物浓度。K_m表示酶对底物的亲和力，K_m值越小，表示亲和力越大。K_m是酶的特征性常数之一，只与酶的结构、底物、温度、pH、离子强度有关，而与酶浓度无关。

4．竞争性抑制时，酶促反应表现K_m值的变化是（　　）。[西医综合2012年研]

A．增大

B．不变

C．减小

D．无规律

【答案】A

【解析】竞争性抑制剂一般与酶的底物结构相似，可与底物竞争酶的活性中心，从而阻碍酶和底物结合成中间产物。若增加底物浓度，则抑制作用会降低，甚至被解除。当底物浓度远远大于竞争性抑制剂浓度时，几乎所有的酶分子均可与底物结合，因此最大反应速度（V_max）仍可达到，但由于竞争性抑制剂的影响，使酶对底物的亲和力下降，则表现K_m值将增大。

5．下列反应中，属于酶化学修饰的是（　　）。[西医综合2012年研]

A．强酸使酶变性失活

B．加入辅酶使酶具有活性

C．肽链苏氨酸残基磷酸化

D．小分子物质使酶构象改变

【答案】C

【解析】酶蛋白肽链上某些残基在不同催化单向反应的酶的催化下发生可逆的共价修饰，引起酶活性改变，这种调节称为酶的化学修饰。最常见的修饰方式是磷酸化与脱磷酸化。酶蛋白分子中苏氨酸、丝氨酸或酪氨酸残基上的羟基是磷酸化修饰的位点。酶的磷酸化与脱磷酸化过程分别由蛋白激酶及磷蛋白磷酸酶催化。A项，强酸使酶活性降低甚至失活，称为酶的变性。B项，酶与辅酶结合称为结合酶。D项，一些小分子物质与酶分子活性中心以外的部位结合，引起酶的构象改变，从而改变酶的活性，称为酶的变构调节。

6．非竞争性抑制剂存在时，酶促反应的动力学特点是（　　）。[西医综合2011年研]

A．K_m值不变，V_max降低

B．K_m值不变，V_max增加

C．K_m值增高，V_max不变

D．K_m值降低，V_max不变

【答案】A

【解析】非竞争性抑制剂与酶活性中心外的必需基团结合，不影响酶与底物的结合，酶与底物的结合也不影响酶与抑制剂的结合。底物和抑制剂之间无竞争关系，因此非竞争性抑制作用不改变酶促反应的表观K_m值。但由于抑制剂与酶的结合抑制了酶的活性，故使最大反应速度（V_max）降低。

7．酶活性中心的某些基团可以参与质子的转移，这种作用称为（　　）。[西医综合2010年研]

A．亲核催化作用

B．共价催化作用

C．多元催化作用

D．一般酸、碱催化作用

【答案】D

【解析】酶是两性解离的蛋白质，酶活性中心有些基团可以作为质子的供体（酸），有些基团则可以成为质子的接受体（碱）。这些基团参与质子的转移，可使反应速度提高102～105倍。这种催化作用称为一般酸。碱催化作用。A项，酶活性中心有的基团属于亲核基团，可以提供电子给带有部分正电荷的过渡态中间物，从而加速产物的生成，这种催化作用称为亲核催化作用。B项，很多酶的催化基团在催化过程中通过和底物形成瞬间共价键而将底物激活，并很容易进一步被水解形成产物和游离的酶，这种催化作用称为共价催化作用。C项，许多酶促反应常有多种催化机制同时介入，呈现多元催化作用。

8．下列关于辅酶或辅基的叙述，错误的是（　　）。[西医综合2009年研]

A．属于结合酶类的酶分子组成中才含有辅酶或辅基

B．维生素B族多参与辅酶或辅基的组成

C．辅酶或辅基直接参与酶促反应

D．一种辅酶或辅基只能与一种酶蛋白结合成一种全酶

【答案】D

【解析】A项，酶分为单纯酶和结合酶，单纯酶仅由氨基酸残基组成，不含辅助因子；结合酶由酶蛋白和辅助因子结合而成，因此只有结合酶才含有辅助因子。B项，维生素B族可参与多种辅助因子的组成，如VitPP参与NAD＋和NADP＋的组成，VitB₂参与FAD和FMN的组成。C项，辅助因子可直接参与酶促反应，起传递作用。D项，辅助因子按其与酶蛋白结合的紧密程度及作用特点分为辅酶及辅基。一种酶蛋白只能结合一种辅助因子，但一种辅助因子可与不同的酶蛋白结合形成不同的全酶，即结合酶。

9．下列关于酶的K_m值的叙述，正确的是（　　）。[西医综合2008年研]

A．是反应速度达到最大速度时的底物浓度

B．不能反映酶对底物的亲和力

C．对有多个底物的酶，其K_m值相同

D．对同一底物，不同的酶有不同的K_m值

【答案】D

【解析】米氏方程（Michaelis equation）是解释酶促反应底物浓度[S]与反应速度V之间关系的方程式。

式中v为酶促反应速度，V_max为最大反应速度，[S]为底物浓度，K_m为米氏常数。

当v＝1/2V_max时，K_m＝[S]。即K_m定义，K_m＝酶促反应速度为最大速度一半时的底物浓度。K_m特点为：①K_m是酶的特征性常数之一，只与酶的结构、底物、温度、pH、离子强度有关，而与酶浓度无关。②一种酶有多种底物时，每种底物都有其K_m。其中，K_m最小的一种底物称为天然底物。③同一底物，不同的酶，有不同的K_m值。④K_m表示酶的亲和力，K_m值越小，表示亲和力越大。

10．变构调节和化学修饰调节的共同特点是（　　）。[西医综合2008年研]

A．引起酶蛋白构象变化

B．酶蛋白发生共价修饰

C．属于快速调节方式

D．有放大效应

【答案】C

【解析】小分子化合物与酶蛋白分子活性中心外的某一部位特异结合，引起酶蛋白分子构象变化，从而改变酶的活性，这种调节称为酶的变构调节。酶蛋白肽链上某些残基在酶的催化下发生可逆的共价修饰，从而引起酶活性改变，这种调节称为酶的化学修饰调节。变构调节和化学修饰调节都是通过改变酶的分子结构来改变其活性，从而调节酶促反应速度，都属于快速调节。化学修饰是由酶催化引起的共价键的变化，由于存在酶促反应，因此有放大效应。变构调节无酶促反应，故无放大效应。

11．一个简单的酶促反应，当[S]<<K_m时，出现的现象是（　　）。[西医综合2005年研]

A．反应速度最大

B．反应速度太慢难以测出

C．反应速度与底物浓度成正比

D．增加底物浓度反应速度不变

E．增加底物浓度反应速度降低

【答案】C

【解析】根据酶促反应的米氏方程式：

当底物浓度很低（[S]<<K_m）时，。即反应速度与底物浓度成正比。

12．酶的活性部位是酶分子中的（　　）。[武汉科技大学2014研]

A．特定的肽键

B．特定氨基酸侧链

C．特定的金属离子

D．特定的氢键

【答案】B

【解析】酶分子中氨基酸残基的侧链有不同的化学组成，其中一些与酶的活性密切相关的化学基团称作酶的必需基团，这些必需基团在空间结构上彼此靠近，组成具有特定空间结构的区域，能和底物特异结合并将底物转化为产物，这一区域称为酶的活性中心或活性部位。

13．辅酶与辅基的主要区别是（　　）。[武汉科技大学2013B研]

A．分子量不同

B．化学本质不同

C．与酶结合部位不同

D．与酶结合紧密程度不同

【答案】D

【解析】辅酶是一类可以将化学基团从一个酶转移到另一个酶上的有机小分子，与酶蛋白结合疏松，用透析法容易与蛋白部分分开的有机小分子；辅基与酶蛋白结合较为紧密，不能通过透析或超滤的方法除去，在酶促反应中，辅基不能离开酶蛋白。

14．酶原没有活性是因为（　　）。[电子科技大学2010研]

A．活性中心未形成或未暴露

B．酶原已变性

C．缺乏辅酶或辅基

D．酶蛋白肽链合成不完全

【答案】A

【解析】酶原是指无活性的酶的前体，必须在一定的条件下，水解开一个或几个特定的肽键，使构象发生改变，形成或暴露活性中心，才能表现出酶的活性。

二、X型题（多项选择题）

1．属于酶化学修饰调节的反应有（　　）。[西医综合2012年研]

A．乙酰化

B．磷酸化

C．腺苷化

D．泛素化

【答案】ABC

【解析】在酶促化学修饰过程中，酶发生无活性与有活性两种形式的互变。这种调节是酶催化引起的共价键的变化，包括磷酸化与脱磷酸化、乙酰化与脱乙酰化、甲基化与脱甲基化、腺苷化与脱腺苷化、—SH与—S—S—的互变等，其中以磷酸化与脱磷酸化最常见。D项，泛素化主要参与蛋白质在蛋白酶体通过ATP-依赖途径被降解的生化反应。

2．酶与一般催化剂相比，不同点有（　　）。[西医综合2007年研]

A．反应条件温和，可在常温、常压下进行

B．加速化学反应速度，可改变反应平衡点

C．专一性强，一种酶只作用一种或一类物质

D．在化学反应前后酶本身不发生质和量的改变

【答案】AC

【解析】AC两项，酶的特点：①酶主要参与生物体内的化学反应，其反应条件温和，可在常温、常压和有水环境下进行。②与一般催化剂不同，酶对其催化的底物具有较严格的选择性。即一种酶仅作用于一种或一类化合物，或一定的化学键，催化一定的化学反应并产生一定的产物，酶的这种特性称为酶的特异性或专一性。BD两项，酶与一般催化剂的共同点：①在催化反应的过程中自身的质和量保持不变；②都只能催化热力学允许的化学反应；③都只能缩短达到化学平衡的时间，不能改变平衡点；④在可逆反应中，一般既可催化正反应，也可催化逆反应；⑤酶和一般催化剂加速反应的机制都是降低反应的活化能。

3．下列关于酶的陈述，哪些是正确的？（　　）[浙江大学2009、2010研]

A．酶的浓度必须与底物的浓度一致才有催化效果

B．酶可以增加反应的平衡常数，因此有利于产物的形成

C．酶可以加快底物向产物转化的速度

D．酶可以确保把所有的底物转化为产物

E．酶可以确保产物有比底物更好的热稳定性

F．酶可以降低底物向产物转化的活化能

G．酶在其催化的反应过程中会被消耗

【答案】CF

【解析】A项，当底物浓度充足时，酶浓度越高，催化效果越好；B项，酶可以加快化学反应的速度，但不改变反应的平衡点，即不改变反应的平衡常数；D项，酶只能催化可逆反应，不能将所有底物转化为产物；E项，酶的作用机理都是降低反应的活化能，与产物的热稳定性无关；G项，在反应前后，酶没有质和量的改变。

三、填空题

1．酶的反竞争性抑制剂使酶的V_max______，K_m______。[厦门大学2009研]

【答案】降低；降低

【解析】反竞争性抑制剂是指与酶-底物复合物结合，不与游离酶结合的一种酶促反应抑制剂。这种抑制作用使得V_max，K_m都降低，但V_max/K_m比值不变。

2．全酶由______和______组成，前者决定酶催化的______，后者起______作用。[厦门大学2008研]

【答案】酶蛋白；辅助因子；专一性；催化

四、判断题

1．非竞争性抑制作用的特点是K_m值增大，V_m值不变。（　　）[厦门大学2009研；武汉科技大学2015研]

【答案】错

【解析】非竞争性抑制是指抑制剂在酶的活性部位以外的部位与酶结合，不对底物与酶的活性产生竞争，其动力学特征是：V_max变小，K_m不变。

2．诱导酶是指当特定诱导物存在时产生的酶，这种诱导物往往是该酶的底物。（　　）[武汉科技大学2014研]

【答案】对

【解析】诱导酶是指在环境中有诱导物（通常是酶的底物）存在的情况下，由诱导物诱导而生成的酶，在正常细胞中没有或只有很少量存在。

五、名词解释

1．酶的比活力[南京农业大学2007研；厦门大学2009研；武汉大学2015研]

答：酶的比活力是指单位质量的蛋白质中所具有的酶的活力单位数，一般用IU/mg蛋白质表示。它是酶纯度的量度单位，酶的比活力越高，酶的纯度越高。

2．别构效应[暨南大学2011研；武汉科技大学2012、2014研]

答：别构效应又称变构效应，是指寡聚蛋白与配基结合从而改变蛋白质的构象，导致蛋白质生物活性改变的现象。别构效应不直接涉及蛋白质活性的物质，而是结合于蛋白质活性部位以外的其他部位（别构部位），引起蛋白质分子的构象变化，导致蛋白质活性改变。

3．酶的活性中心[华东理工大学2007研]

答：酶的活性中心是指酶分子中直接与底物结合，并和酶催化作用直接相关的区域。活性中心由氨基酸残基组成，氨基酸残基的侧链基团在结合和催化底物的反应中发挥作用。其包括结合部位和催化部位两个功能部位。

4．辅酶和辅基（coenzyme and prosthetic group）

答：结合酶类中的非蛋白质部分称为辅助因子，根据它们与酶蛋白质结合的牢固程度不同，被命名为辅酶或辅基。①辅酶与酶蛋白以非共价键结合，结合得比较疏松，可用透析、超滤等方法将两者分离；②辅基多以共价键与酶蛋白相连接，结合比较牢固，用上述方法不易将两者分开。

5．同工酶[武汉科技大学2012研；浙江农林大学2012研]

答：同工酶是指催化相同的化学反应，但其蛋白质分子结构、理化性质和免疫性能等方面都存在明显差异的一组酶，由不同位点的基因或等位基因编码的多肽链组成。

六、简答题

1．简述酶的诱导契合学说的要点。[华中师范大学2008研]

答：酶的诱导契合学说的要点包括：

（1）酶分子活性部位的结构原来并非和底物的结构互相吻合，但其活性部位不是刚性的结构，而是具有一定的柔性。

（2）当底物与酶相遇时，可诱导酶蛋白的构象发生相应的变化，使酶活性部位上有关的各个基团达到正确的排列和定向，因而使酶和底物契合而结合成中间产物，并引起底物发生反应。

2．举例说明酶活性调控的方式。[电子科技大学2010研]

答：酶活性调控的方式主要有：

（1）共价修饰调节

共价调节是指酶蛋白肽链上某些残基在不同催化单向反应的酶的催化下发生可逆的共价修饰，从而引起酶活性的改变的过程。例如激酶的磷酸化，信号激酶能作用于很多靶分子，通过磷酸化作用信号能被极大地放大。

（2）别构调节

别构调节是指酶分子的非催化部位与某些化合物可逆地非共价结合后发生构象的改变，从而改变酶活性状态的方式。例如天冬氨酸转氨甲酰酶在催化反应中，一分子天冬氨酸结合到一个活性部位后，会增加其他亚基对底物的亲和性，增大反应速度。

（3）酶原和酶原激活

某些酶在细胞内合成或初分泌时没有活性，称为酶原；使酶原转变为有活性酶的作用称为酶原激活。例如胰蛋白酶原为胰蛋白酶的前体，在胰脏中合成，分泌到十二指肠中，通过肠激酶的作用，在6位赖氨酸和7位异亮氨酸之间切断，变为有活性的胰蛋白酶。

3．竞争性抑制剂与非竞争性抑制剂的主要区别是什么？

答：竞争性抑制剂与非竞争性抑制剂的区别如下：

（1）竞争性抑制剂的化学结构与酶催化反应的底物十分类似，两者都能与酶的活性中心可逆性结合。当抑制剂与酶形成复合物后，就不能再与底物形成复合物，反之亦然，故称为竞争性抑制。

（2）非竞争性抑制剂也能可逆地与酶结合，但结合在酶活性中心以外的部位，抑制剂与底物的化学结构无类似性。当酶和抑制剂形成复合物后，由于活性中心未被结合，仍可与底物结合，但无催化活性。由于抑制剂不与底物竞争酶的活性中心，故称为非竞争性抑制剂。

六、论述题

影响酶促反应速度的因素有哪些？它们各自是如何影响的？

答：酶促反应速度的影响因素有：底物浓度、酶浓度、温度、pH、抑制剂、激活剂等。

（1）底物浓度对酶促反应速度的影响：底物浓度的变化对反应速度的影响呈矩形双曲线，在底物浓度较低时，反应速度随底物浓度的增加而急剧上升，两者成正比关系，反应为一级反应。随着底物浓度的进一步增高，反应速度不再成正比例增加。反应速度增加的幅度不断下降。如果继续增加底物浓度，反应速度将不再增加，表现出零级反应，此时酶的活性中心已被底物饱和。

（2）酶浓度对反应速度的影响：当底物浓度大大超过酶浓度，使酶被底物饱和时，反应速度与酶浓度变化成正比。

（3）温度的影响：温度对酶促反应速度具有双重影响，使酶促反应达到最大时的环境温度为酶促反应的最适温度。在最适温度之前，随温度升高，酶促反应速度不断增加；在最适温度之后，随温度升高，反应速度不断下降。

（4）pH的影响：pH可影响酶活性中心必需基团的解离以及底物与辅酶的解离，从而影响酶与底物的结合，进而影响到酶促反应的速度。对一种酶来说，一般有一个最适pH，在此pH下，反应速度最快，高于或低于此pH反应速度都会降低。

（5）抑制剂的影响：能使酶的催化活性下降而不引起酶蛋白变性的物质称酶的抑制剂。抑制剂多与酶的活性中心内外的必需基团相结合，从而抑制酶的活性，使反应速度下降。

（6）激活剂的影响：使酶由无活性变为有活性，或使酶活性增加的物质称为酶的激活剂，激活剂可使反应速度增加。