<3>酶水解：胰酶，常温常压，常PH，不消旋、不破坏、不彻底。
常用的蛋白酶，即工具酶：
外切酶：氨肽酶：从N端开始一个个水解肽键
羧肽酶：从C端开始一个个水解肽键：
羧肽酶A：Arg、Lys、Pro除外的氨基酸残基
羧肽酶B：仅Arg、Lys
羧肽酶C：所有的氨基酸残基
内切酶：胰蛋白酶：仅作用于Arg、Lys的羧基与别的氨基酸的氨基之间形成的肽键。产物为C端Arg、Lys的肽链。
糜蛋白酶：仅作用于含苯环的氨基酸的羧基与别的氨基酸的氨基之间形成的肽键。 Trp、Tyr、Phe，产物为C端Trp、Tyr、Phe的肽链。

五.肽的实例
1.谷胱甘肽：其结构见P72，注意Glu与Cys的连接（γ-，而不是正常的α-），还原型GSH和氧化型GSSG，多种酶的激活剂，参与体内多项代谢，主要作用是还原剂，消除体内的自由基（过氧化物，抽烟，黑坳）。
2.催产素和加压素：9肽或环8肽，都是脑垂体后叶激素，结构见《生化制药工艺》P？都有升血压、抗利尿、刺激子宫收缩、排乳的作用，催产素促进遗忘，加压素增强记忆。
3.短杆菌肽和缬氨霉素
4.促甲状腺素释放因子：TRF，是个三肽，TRF→促甲状腺素→甲状腺素
5.胰高血糖素：29肽，存在，见《生化制药工艺》P？，升高血糖，作用同肾上腺素。
§3.蛋白质
一.种类和性质
1.种类
<1>组成上分：简单蛋白：仅由aa构成
结合蛋白：简单蛋白与其它生物分子的结合物，糖蛋白（共价）、脂蛋白（非共价）
<2>形态上分：球蛋白：长/宽≤3～4，血红蛋白
纤维蛋白：长/宽>10，血纤蛋白、丝蛋白
<3>功能上分：酶、抗体、运输蛋白、激素等
<4>理化性质上分：HDL、VHDL、LDL、VLDL
<5>构象上分：国际上有蛋白质构象库。
2.性质
<1>紫外吸收：280nm，贡献者是Trp、Tyr、Phe，最主要的是Trp，核酸的紫外吸收峰在260nm。
<2>两性解离：有PI，不能计算，只能测定（等电聚焦）。
等电点沉淀法：PI处蛋白质的溶解度最低。
<3>胶体性质：大分子，多于51个aa残基，最小平均分子量为5000D；在水中能两性解离故而带电，又亲水，所以是胶体，分散好。有电泳、布朗运动、丁达尔现象、不能通过半透膜等等典型的胶体性质。
<4>沉淀反应：凡是能破坏水化膜以及能中和电荷的物质均可使蛋白质沉淀
等电点沉淀：PH值，中和电荷
盐析：高浓度的盐溶液使蛋白质沉淀，离子中和电荷，如(NH4)2SO4
盐溶：低浓度的盐溶液使蛋白质溶解，蛋清的溶解。
有机溶剂沉淀：降低溶液的介电常数。
<5>蛋白质变性：蛋白质在某些外界因素的影响下，理化性质改变、生物活性丧失的现象。这些因素包括热、酸、碱、有机剂等。
蛋白质变性理论：吴宪，1931年提出。蛋白质的功能直接由蛋白质的构象来决定，某些外界因素改变了蛋白质的独特构象，因而使生物活性丧失。但不改变蛋白质的一级结构（即共价结构）。蛋白质的变性与水解是不同的。
当环境条件恢复时，蛋白质的生物活性有可能也恢复，这就是蛋白质的复性。
这一理论在实践中有很重要的指导意义，能够解释酶为什么有最适的PH和最适的温度。
<6>蛋白质的颜色反应：可以用来定量定性测定蛋白质
双缩脲反应：红色，λm＝540nm
黄色反应：与HNO3的反应，生成硝基苯，呈黄色。皮肤遇到HNO3的情况，白→黄→橙黄。
米伦氏反应：与HgNO3 或HgNO2的反应，呈黄色，原理同上。
与乙醛酸的反应：红色，Trp的吲哚基的特定反应。
坂口反应：红色，Arg的胍基的反应。
福林反应：蓝色，是Tyr的酚基与磷钼酸和磷钨酸的反应。
印三酮反应：紫红色
Pauly反应：樱红色，His的咪唑基。
二.蛋白质的一级结构及其测定
1.蛋白质的结构层次：1、2、超2、结构域、3、4
2.一级结构：即蛋白质的共价结构或平面结构，核心内容就是aa的排列顺序，它的改变涉及到蛋白质共价键的破坏和重建。
一级结构的全部内容包括：肽链的个数、aa的顺序、二硫键的位置、非aa成分。
3.蛋白质一级结构的测定
间接法：通过测定蛋白质之基因的核苷酸顺序，用遗传密码来推断aa的顺序。这是因为核苷酸的测序比蛋白质的测序工作要更方便、更准确。
直接法：用酶和特异性试剂直接作用于蛋白质而测定出aa顺序。
<1>第一步：前期准备
分离纯化蛋白质：纯度要达到97％以上才能分析准确。
蛋白质分子量的测定：渗透压法、凝胶电泳法（聚丙烯酰胺、SDS）、凝胶过滤法、超离心法等
aa组成的测定：氨基酸自动分析仪
肽链拆分：非共价键的如氢键、离子键、疏水键、范德华力4种，可用尿素或盐酸胍等有机溶液来拆分。共价键的仅二硫键1种，可用巯基乙醇、碘代乙酸、过甲酸来拆分。
<2>第二步：肽链的端点测定
N端测定：Sanger法，DNFB→DNP-肽→水解→乙醚萃取→层析鉴定
Edman法，PITC→PTC-肽→PTH-aa→层析鉴定
C端测定：肼解法，P83，唯有C端aa与众不同，酰肼化合物与游离aa，再通过Sanger法来鉴定。Asn、Gln、Cys、Arg将被肼破坏，不能分析。
羧肽酶法：配合动力学控制。
羧肽酶A：Arg、Lys、Pro除外的氨基酸残基
羧肽酶B：仅Arg、Lys
羧肽酶C：所有的氨基酸残基
<3>每条肽链aa顺序的测定：aa顺序自动分析仪只能准确测定50aa以下的肽链，而一般的蛋白质都含有100以上的aa残基，所以，事先要将蛋白质打断成多肽甚至寡肽，再上机分析，而且要2套以上，便于以后拼接。
常用的工具酶和特异性试剂有：
胰蛋白酶：仅作用于Arg、Lys的羧基与别的氨基酸的氨基之间形成的肽键。
糜蛋白酶：仅作用于含苯环的氨基酸的羧基与别的氨基酸的氨基之间形成的肽键。 Trp、Tyr、Phe
CNBr：仅作用于Met的羧基与别的氨基酸的氨基之间形成的肽键。
拼接：将2套多肽的aa顺序对照拼接，举例：
156987351256984523→15 698735 125 69845 23
→1569 873512569 84523
<4>第四步：二硫键位置的确定：包括链内和链间二硫键的位置，用对角线电泳来测。在肽链未拆分的情况下用胃蛋白酶水解之，可以得到被二硫键连着的多肽产物。先进行第一向电泳，将产物分开。再用过甲酸、碘代乙酸、巯基乙醇处理，将二硫键打断。最后进行第二向电泳，条件与第一向电泳完全相同。选取偏离对角线的样品（多肽或寡肽），它们就是含二硫键的片段，上机测aa顺序，根据已测出的蛋白质的aa顺序，把这些片段进行定位，就能找到二硫键的位置。如下图：

4.蛋白质一级结构测定的意义
<1>分子进化：将不同生物的同源蛋白质的一级结构进行比较，以人的为最高级，从而确定其它物种的进化程度，也可以制成进化树，由于这是由数据决定的，因此比形态上确定的进化更加科学和精确。
<2>证明了一个理论，即蛋白质的一级结构决定高级结构，最终决定蛋白质的功能。
<3>疾病的分子生物学：镰刀型贫血症的内因是血红蛋白的β6Val，正常的血红蛋白的β6Glu
三.蛋白质的二级结构
1.二级结构概论
<1>二级结构的定义：肽链主干在空间的走向。主干指的是肽平面与α-C构成的链子，见P95。
<2>二级结构的内容：空间走向以及维持这种走向的力量：氢键和R基团的影响（离子键、疏水键、空间障碍等）
<3>二级结构的数学描述：ф角：肽平面绕N-Cα单键旋转的角度
ψ角：肽平面绕Cα-C羧基单键旋转的角度，见P95。
至于+-方向的规定，0度角的规定太复杂，不作要求。
这样，一个肽平面的空间位置可以被2个二面角来确定，如果每个肽链的两个二面角（ф,ψ）都相同，则构成了规则的空间走向，所以可以用（ф,ψ）来描述肽链的二级结构。
2.二级结构的常见类型
Pauling的贡献，X光衍射法是研究蛋白质构象的最好技术，羊毛蛋白和蚕丝蛋白，单调一致，诺贝尔化学奖。
<1>α-右手螺旋
α-螺旋即像弹簧一样的螺旋，有右手与左手之分，自然选择蛋白质的α-螺旋为右手螺旋。示范。
α-右手螺旋的数据：每一圈含有3.6个aa残基（或肽平面），见P96的b，每一圈高5.4Å，即每一个aa残基上升1.5Å，旋转了100度，2个二面角（ф,ψ）＝（-570，-480）。
维持α-右手螺旋的力量是链内氢键，它产生于一个肽平面的C=O与相邻一圈的在空间上邻近的另一个肽平面的N-H之间，见P96b，它的方向平行于螺旋轴，因此，α-右手螺旋的外观是个筒状的帘子，见P96c。每个氢键串起的长度为3.6个肽平面或3.6个aa残基，被氢键串起来的这个环上含有13个原子，故α-右手螺旋也被称为3.613螺旋。
R基团对α-右手螺旋的影响：破坏者Pro，该处折断，因为亚氨基不能形成氢键；不稳定者酸性、碱性、太大、太小：Glu、Asp、Arg、Lys、Gly、Ile。其它都是起稳定作用的。
分布：毛发中的α-角蛋白，例如头发中的α-角蛋白。见沈同P155。
<2>β-折叠：肽链在空间的走向为锯齿折叠状，见P97。跟纤维素的相似。
二面角（ф,ψ）＝（-119℃，+113℃）。
维持β-折叠的力量：链间的氢键，它产生于一个肽平面的C=O与相邻肽链的在空间上邻近的另一个肽平面的N-H之间，见P98，两条肽链上的肽平面互相平行，形成片层结构。见P97。
β-折叠有平行式和反平行式两种见P98。
平行式：两条链的走向相同，N-C
N-C
反平行式：两条链的走向相反，N-C
C-N
反平行式的β-折叠比平行式的更稳定
一条肽链回折后就可形成两条走向相反肽段，就可以形成反平行式的β-折叠，β-折叠不限于两条肽链之间，多条肽链可以形成很宽的β-折叠片层，片层与片层之间以范德华力相互作用，形成厚厚的垫子。
α-右手螺旋与β-折叠相比更具弹性，不易拉断，β-折叠易拉断，α-右手螺旋经加热后可变成β-折叠，长度增加，毛衣越洗越长也是这种变化。
<3>左手螺旋：存在于胶原蛋白中，aa残基组成为（-Gly-Pro-Y-），Y为 HyPro或HyLys靠链间氢键和范德华力来维持。见沈同P158。
<4>U型回折：也叫β-转角，肽链在某处回折1800所形成的结构。这个结构包括的长度为4个aa残基，其中的第三个为Gly，稳定该结构的力量是第一和第四个aa残基之间形成的氢键。在黑板上演示。
<5>310螺旋：是α-右手螺旋的过渡形式，又廋又长，每个氢键串起的长度为3个肽平面或3.6个aa残基，被氢键串起来的这个环上含有10原子。
<6>无规卷曲：无固定的走向，但也不是任意变动的，它的2个二面角（ф,ψ）有个变化范围。
从结构的稳定性上看α-右手螺旋>β-折叠> U型回折>无规卷曲，而从功能上看正好相反，酶与蛋白质的活性中心通常由无规卷曲充当，α-右手螺旋和β-折叠一般只起支持作用。
3.超二级结构：空间相邻的几个2级结构形成的更复杂的结构，其类型有
<1>左手超螺旋：3根α-右手螺旋拧到一起形成一个左手超螺旋，如头发中的角蛋白，见沈同P155。
<2>右手超螺旋：3根左手螺旋拧到一起形成一个右手超螺旋，如胶原蛋白，见沈同P158。本教材P103有误。
<3>αα：相邻的2根α-右手螺旋拧到一起形成一个左手超螺旋，见P98。
<4>β×β：一个连接链连着2个β折叠，平行式，这个连接链可以很长。见P98。
<5>βαβ：3段β折叠和2段α螺旋相间形成，见P98。
<6>βββ：以2段U-型回折连接着的3段β折叠，反平行式。见P98。
4.结构域：长肽链（多于150个aa），在二级结构的基础上通过多次折叠，在空间上形成一些半独立的球状结构，叫结构域，它是三级结构的一部分，结构域之间靠无规卷曲连接。也就是说将三级结构拆开后首先看到的结构。草图显示。
四.蛋白质的三级结构和四级结构
1.三级结构：即蛋白质的三维结构、构象，指其中所有原子的空间排布，是结构域再经过卷曲和折叠后形成的。如果蛋白质是单条肽链，则三级结构就是它的最高级结构，三级结构由二硫键和次级键（氢键、疏水键、离子键、范德华力）维持。P99是肌红蛋白的三级结构。
2.四级结构：多条肽链通过非共价键（氢键、疏水键、离子键、范德华力）形成的聚合体的结构就是四级结构，注意，由二硫键连接的几条肽链不具有四级结构。每条肽链都有自己的三级结构，称为亚基或亚单位，一般情况下，具有四级结构的蛋白质含有的肽链不会太多，故称这类蛋白质为寡聚蛋白，如寡聚酶等。
五.蛋白质的结构与功能
1.蛋白质的结构与功能的关系
<1>每一种蛋白质都具有特定的结构，也具有特定的功能。
<2>蛋白质的结构决定了蛋白质的功能。
<3>蛋白质的功能直接由其高级结构（构象）决定。例子，蛋白质的变性现象。
<4>蛋白质的一级结构决定高级结构（构象），因此，最终决定了蛋白质的功能。例子，人工合成胰岛素，A、B链分别合成，等比例混合后就有活性。而生物合成胰岛素则是先合成一条长肽链，形成正确的二硫键，而后再剪去中间的C肽才形成胰岛素的。草图显示。
2.蛋白质结构与功能实例
<1>免疫球蛋白G：即抗体G，IgG（Immuno globe），由免疫细胞B分泌出的蛋白质，可以特异的结合抗原并消灭之，这就是免疫反应。
IgG的一级结构：四条肽链，2重2轻（L2H2），对称排列，LHHL，有12条链内二硫键，4条链间二硫键，见草图。对其aa的分析发现，IgG分为V区（可变区）和C区（恒定区）。
二级结构：几乎全是β折叠，由无规卷曲连接。
结构域：有12个球体，每个均被二硫键锁住。
三级结构：T型和Y型，属于球蛋白。
没有四级结构。
IgG的功能：V区负责结合抗原，像钳子一样夹住抗原，体现了IgG的特异性，2价。C区负责结合补体（一种酶，可以水解抗原），也是2价，结合部位在寡糖链处的铰链区。IgG的动态作用过程用人体演示。
<2>肌红蛋白：Mb（Myoglobin），哺乳动物的肌肉中储存氧气的蛋白质，水生的哺乳动物体内尤为发达（如鲸鱼），因此，它们可以憋气很长时间，研究用Mb一般由鲸鱼提供。
一级结构：单条肽链，153个aa，其中的83个aa为保守序列（即同源蛋白质均相同，是决定功能的最重要序列），含有一分子血红素辅基，见P104，其中保持Fe2+，血红素通过Fe2+以配位键吊在肽链的His的咪唑基上，示意。O2将结合在Fe2+上。
二级结构：几乎全是α-右手螺旋，中间由无规卷曲和结来连接。
三级结构：扁平的菱形，见P99或沈同P172，属于球蛋白。
功能：储存氧气。其三级结构在分子表面形成一个疏水的空穴，血红素即藏在其中，该空穴允许O2进入而拒绝水的进入，保证了Fe2+结合O2而避免了Fe2+→Fe3+。
Mb结合氧气的特征可以由氧合曲线来描述，见P104，为双曲线形。其中的氧饱和度（饱和百分数）为Mb O2/（Mb O2+ Mb），P O2为氧的分压。从图中可以看出，Mb倾向于结合氧气而不愿意放出氧气，所以它的功能是储存氧气，只有在P O2极低的时候（体内缺氧的时候）它才释放出氧气。另外，C O可以与O2竞争性的结合Mb。
<3>血红蛋白：Hb（Hemoglobin），在人体中有三种，HbA，HbA 2，HbF（仅存于胎儿中），三者的结构和功能大同小异，此处以HbA为例。
一级结构：4条链，α2β2。α141，β146，每条肽链都结合着一分子的血红素，两条β链之间还夹着一分子DPG（二磷酸甘油酸），每条肽链都有保守序列。
二级结构：4条链均同Mb, 几乎全是α-右手螺旋，中间由无规卷曲和结来连接。
三级结构：4条链均同同Mb, 扁平的菱形，见沈同P181，属于球蛋白。
四级结构：4个亚基占据着4面体的4个角，链间以离子键结合，一条α链与一条β链形成二聚体，Hb可以看成是由2个二聚体组成的（αβ）2，在二聚体内结合紧密，在二聚体之间结合疏松。
功能：运输氧气，4价。其三级结构在每个肽链的分子表面形成一个疏水的空穴，血红素即藏在其中，该空穴允许O2进入而拒绝水的进入，保证了Fe2+结合O2而避免了Fe2+→Fe3+。
其氧合曲线见P104，为S形曲线，只有在PO2很高的情况下（在肺部）Hb才结合氧气，而PO2一降低（在外周血管中），它就释放O2，而此时的Mb却纹丝不动。就结合O2的能力而言，4价的Hb还不如1价的Mb。
Hb的氧合曲线形状与Mb不同是因为它有着Mb所不具有的一些特性，如：
协同效应：Hb分子中一条链结合O2后，可以导致其构象的变化，使其它几条链结合O2的结合能力突然增强，表现出其氧合曲线为S形曲线。对Hb协同效应的解释为：在没有结合氧气时，Hb的四条链之间结合紧密，这种构象称为T态，这种紧密是由离子键和DPG（位于2条β链之间）造成的，屏蔽了分子表面疏水的空穴，使Hb分子结合O2的能力降低（游离的α链和β链结合氧气的能力与Mb相同）。当一条链结合了氧气之后，铁卟啉把His的咪唑基向下一扯，导致该肽链的三级结构发生变化（牵一发而动全局），肽链之间的离子键被破坏，Hb的四级结构也随之改变，2个二聚体（αβ）之间发生错位，挤出DPG，四级结构进一步变化，每条链表面疏水的空穴暴露在外，这种构象称为R态，结合氧气的能力得以增强。
别构效应：是某些寡聚蛋白质特有的现象。是指蛋白质与效应物结合改变蛋白质的构象，进而改变蛋白质的生物活性。
Hb的活性中心：Hb每个亚基上血红素存在的那个疏水空穴是结合氧气的地方，称之为活性中心，也叫活性部位。
别构中心：在Hb分子的其它地方还有结合效应物的部位，如结合H+、CO2、DPG甚至O2，这些部位结合了效应物之后，可以改变蛋白质的构象，进而影响到活性中心与氧气的结合，这些部位就叫别构中心。活性中心与别构中心可以重合也可以不重合，在Hb中是不重合的。
因此，别构效应可以说成是别构中心结合了效应物之后影响了活性中心与氧气的结合。协同效应实际上就是一种别构效应。Mb只有活性中心没有别构中心，它的氧合曲线就是双曲线形的。
Hb的另一个别构效应是波尔效应：H+和CO2对Hb与氧气结合的影响。具体的影响见P105的方程式，叙述为H+和CO2促进Hb释放O2，这也解释了Hb为什么在肺中吸氧排CO2,而在肌肉中吸CO2排氧。
另外，DPG降低Hb与O2的结合能力。
关于镰刀形细胞贫血症：红细胞减少，只有正常人的1/2，无力，剧烈运动会导致死亡。Hbs与Hb在结合O2的能力方面并没有区别，区别在于Hbs造成红细胞溶血，溶血后的Hb不能像红细胞中的Hb一样正常运输O2。Hbs导致溶血的原因在于其β6Val，正常的血红蛋白的β6Glu，红细胞表面的Hbs由于疏水键而聚集，使细胞膜破裂。
镰刀形细胞贫血症在非洲某些地区居然是自然选择的结果，是与疟疾抗争的产物。
Hbs纯合子：β6Valβ6Val Hbs杂合子：β6Gluβ6Val 正常人β6Gluβ6Glu
童年死，抗疟疾 死亡分布年龄广，抗疟疾 长寿，一得疟疾立即死
疟疾杆菌只能利用正常人的Hb，不能利用Hbs，所以Hbs者是不感染疟疾的。在该地，Hbs纯合子和正常人都经不起自然选择，只有Hbs杂合子存活了下来。
六.多肽的固相合成
1.多肽的液相合成：aa1-aa2-aa3-aa4-aa5
aa1+aa2→aa1-aa2+aa2-aa1+aa1+aa2，得率很低而且分离出2肽aa1-aa2很烦，合成越到后面，分离工作越困难。
2.经过保护和活化处理的多肽的液相合成：
保护氨基aa1活化羧基+aa2保护羧基→
保护氨基aa1 -aa2保护羧基+保护氨基aa1活化羧基+aa2保护羧基
分离2肽“保护氨基aa1 -aa2保护羧基”，去掉氨基保护，再与“保护氨基aa3活化羧基”反应。
得率提高，分离简化，但仍然很烦。
3.多肽的固相合成：主要就是解决了分离提取方面的难题。
整个过程见草图，其中□表示保护，△表示活化，合成的方向为C→N，与生物合成多肽的方向相反。
多肽的固相合成思路诞生于洛克菲勒大学主教学楼的电梯中，该大学的教授、诺贝尔奖金获得者与其老板洛克菲勒的一段对话。因此，现在人们还能在电梯的内壁上看到“Solid-phase peptide synthesize was born here!”

布置本章作业：
1.用下列实验数据推导某肽链的一级结构：
<1>完全酸水解后产生的aa组成为：Ala、Arg、2Ser、Lys、Phe、Met、Pro
<2>用DNFB处理并水解得到DNP-Ala和ε-DNP-Lys
<3>羧肽酶A和B都对此肽不作用
<4>用CNBr处理获得2个片段，其中一个片段含有Pro、Trp、Ser
<5>用糜蛋白酶作用产生3个片段，1个含有Pro、Ser；另1个含有Met、Trp；最后一个含有Phe、Lys、Ser、Ala、Arg
<6>用胰蛋白酶处理产生3个片段，1个含有Ala、Arg；另1个含有Lys、Ser；最后一个含有Phe、Trp、Met、Ser、Pro
2.根据书上P59给出的PK’值，计算正常的二肽Glu-Lys以及Lys-Glu的PI值。
若有时间就介绍一下参考书。见本讲义P2

第五章 酶
§1.酶的概论
一.酶是生物催化剂
二.酶的特点
1.效率高：用转换数来衡量，即每个酶分子每秒钟催化底物的量（uM），比其它催化剂高出107～1013倍。
2.具有专一性：每一种酶只能作用与一种或一类相似的物质，称为底物。专一性表现在对某一种键的催化上（如水解糖苷键、肽键），高度专一性的酶不仅对化学键有要求，对该键两侧的基团也有要求（胰蛋白酶），甚至对基团的构型也有严格要求（体内所有蛋白质合成或分解的酶都只认L型AA）
3.条件温和：室温、常压、温和的PH，剧烈条件反而使酶失活。对比蛋白质的酸碱水解。
三.酶的化学本质
1.是蛋白质：酶的性质符合蛋白质的特性，为主，80年代以前的书籍都认为酶的本质就是蛋白质。
2.是RNA：新发现的某些酶的成分是RNA，称为核糖酶。
对比而言，蛋白质作为的酶种类多，数量大，效率高，是酶中的主力。核糖酶仅限于水解酶类，且效率低。
四.酶的分类
1.按组成成分分：
简单蛋白质：只有蛋白质成分。
结合蛋白质：蛋白质+非蛋白成分＝全酶，蛋白质部分称为酶蛋白。
非蛋白成分称为辅酶：与酶蛋白结合疏松
或辅基：与酶蛋白结合紧密
通过透析可以鉴别两者。
2.按分子结构分：
单体酶：酶蛋白只是一条单肽链，如胃蛋白酶、胰蛋白酶、溶菌酶等。
寡聚酶：酶蛋白是具有4级结构的蛋白质，有几条～几十条彼此非共价连接的肽链，如糖原磷酸化酶等。这种酶便于进行调节。
多酶体系：由几种独立的酶彼此结合形成的聚合体，后一种酶的底物正好是前一种酶的产物，多酶体系的效率极高，很像是流水作业。
3.按反应性质分：6大类，很重要。
<1>氧化还原酶类：催化氧化还原反应的酶，以催化脱氢为主加氧为次（包括其逆反应：就是加氢脱氧）。用方程式表示就是：A•2H + B ←→ A + B•2H
这类酶通常都需要辅酶帮忙，辅酶有下列几种：NAD（尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸）、NADP（尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸）、FAD（黄素腺嘌呤二核苷酸）、FMN（黄素腺嘌呤单核苷酸），这些都是维生素的衍生物。
具体例子：乳酸发酵的最后一步，见草图。
<2>转移酶类（移换酶类）：催化基团转移反应的，用方程式表示为：AB + CD ←→ AC + BD
具体例子：aa代谢中的转氨反应：见草图。
<3>水解酶类：催化水解反应。用方程式表示为：AB + HOH → AOH + BH 例子太多。
<4>裂解酶类：从底物中移去一个基团并形成双键的反应，无方程式可表示。
例子：见草图。
<5>异构酶：催化同分异构反应。用方程式表示为：A ←→ B 例子：见草图。
<6>合成酶：催化2种物质合成一种物质，又必须由ATP水解提供能量的反应，无方程式可表示。例子：见草图。
六大类酶的记忆诀窍：Z字诀：O2 + H2 ←→ H2O 氧转水，裂亦合。
思考题：催化ATP + G ←→ G-6-P + ADP 反应的酶是那一类酶。
五.酶的命名
1.习惯名：规律性不强，抢先原则，比较乱，会出现一酶多名或一名多酶，优点是简单明了。
2.系统命名：酶与名一一对应，要求标名所有底物的名称以及反应的性质，例如上述的谷氨酰氨合成酶是习惯名，其系统名为：Glu：NH3合成酶，优点是明确，缺点是罗嗦。
3.酶的编号：为了对酶进行有效的分类和查询，国际酶学委员会对每一种酶都编有一个号，其形式是：EC □•□•□•□，其中EC＝Enzyme Commission，第一个□为6大类之一，第二个□为该大类中的亚类，依此类推。
§2.酶的作用机制：关于酶的高效性和专一性的理论
一.中间复合物学说：解释酶的高效性的理论，即酶为什么能催化生化反应。
1.内容：（以单底物单产物的生化反应为例：S←→P），酶先与底物形成过渡态的中间复合物，进而分解成为底物和酶，从而降低了反应的活化能。用方程式表示为：
E+S←→［ES］←→E+P
2.用图来描述上述过程：见草图，隧道效应。
3.证据：
<1>理论证据：用该理论推导出的酶促反应动力学方程（米氏方程）与实验数据极为相符。
<2>直接证据：寻找过渡态中间复合物［ES］，这是一种极不稳定的物质，寿命只有10-12～10-10秒，正常情况下是找不到的，通过低温处理（-50℃），使［ES］的寿命延长至2天，弹性蛋白酶，切片的电镜照片以及X光衍射图都证明了［ES］的存在。
二.锁钥学说：解释酶专一性的理论，已经过时，但是解释得很形象。
1.酶的活性中心：酶与底物直接接触和作用的部位。一般而言，底物比酶要小得多。
2. 锁钥学说：酶的活性中心的构象与底物的结构（外形）正好互补，就像锁和钥匙一样是刚性匹配的，这里把酶的活性中心比作钥匙，底物比作锁。
在此理论的基础上还衍生出一个三点附着学说，专门解释酶的立体专一性。
3.缺陷：酶促反应多数是可逆反应，S←→P，这就产生了一只钥匙开2把锁的情况，是荒唐的。
三.诱导锲合理论：这是为了修正锁钥学说的不足而提出的一种理论。它认为，酶的活性中心与底物的结构不是刚性互补而是柔性互补。当酶与底物靠近时，底物能够诱导酶的构象发生变化，使其活性中心变得与底物的结构互补。就好像手与手套的关系一样。该理论已得到实验上的证实，电镜照片证实酶“就像是长了眼睛一样”。
四.关于酶与底物具体作用的方式：全部用于说明酶的高效性，不同的酶适用于不同的类型，但第一种类型是共有的。
1.邻近与定向效应：邻近指底物汇聚于酶的活性中心，使酶的活性中心的底物浓度高于其它处，定向则指底物的敏感化学键与酶的催化基团正好对准，使反应加速进行。见P198。
2.张力与变形效应：酶的活性中心与底物结合后，底物分子中的敏感键被拉扯而变形，易于断裂。见P198。
3.广义的酸碱催化：释放与吸收H+的物质分别称为广义的酸碱，用得失H+来催化反应是广泛存在的，酶的广义的酸碱催化机理与有机化学中的相同。酸性氨基酸和碱性氨基酸常常作为这类酶的活性中心，酶蛋白中的His的咪唑基也很特别，它即能行酸催化，又能行碱催化。
4.共价催化：当酶与底物形成［ES］时是以共价键相连的，导致底物的敏感键发生断裂，又导致新的共价键形成，最后［ES］中的共价键断裂而释放出E。
§3.酶促反应动力学：研究反应条件对反应速度的影响，这里仅研究最简单的酶促反应，即单底物单产物的反应：S←→P
一.酶促反应的速度：仅指初速度，即刚开始反应不久的速度，举例，3Mol→2Mol→1.9Mol与2Mol→1.9Mol。
v=d[P]/dt=- d[S]/dt，单位Mol/L*s，各个符号的意义，考虑到测定的难易程度，最好用v=d[P]/dt
二.各种因素对v的影响
1.［E］的影响：保持其它因素不变，则［E］与v成正比，见P214，其斜率就是酶的转换数。
2.［S］的影响：保持其它因素不变，如［E］、T、PH，对于单底物单产物的酶促反应而言，［S］对v的影响见图P203，分析之。Michaelis和Menten两人总结出了一个经验公式，这就是米氏方程，它与根据中间复合物学说推导出的方程是一致的（P204，请大家回去自己看懂）。互相证明了其正确性。该方程的形式为P204，各个符号的意义。
<1>Vm：最大速度，是当［S］→∞时的速度，注意，［E］恒定了，Vm就是常数，但不同的［E］Vm不同。
<2>Km：米氏常数，是研究酶促反应动力学最重要的常数。它的意义如下：
它的数值等于酶促反应达到其最大速度Vm一半时的底物浓度［S］，图示以及公式推导。
它可以表示E与S之间的亲和能力，Km值越大，亲和能力越小，反之亦然。
它可以确定一条代谢途径中的限速步骤：代谢途径是指由一系列彼此密切相关的生化反应组成的代谢过程，前面一步反应的产物正好是后面一步反应的底物，例如，EMP途径。限速步骤就是一条代谢途径中反应最慢的那一步，Km值最大的那一步反应就是，该酶也叫这条途径的关键酶。
它可以用来判断酶的最适底物，某些酶可以催化几种不同的生化反应，叫多功能酶，其中Km值最小的那个反应的底物就是酶的最适底物。
Km是一种酶的特征常数，只与酶的种类有关而与酶的浓度无关，与底物的浓度也无关，这一点与Vm是不同的，因此，我们可以通过Km值来鉴别酶的种类。但是它会随着反应条件（T、PH）的改变而改变。
Km的求法：
双倒数作图法：将米氏方程两边取倒数就变成了P208的形式，这是一个典型的直线方程，y=kx+b，只要测得［S］和v，就能作出一条直线P208，该直线的X轴截距为-1/Km，Y轴截距为1/Vm，这样就能通过作图求出Km和Vm。之所以要变成直线形式是为了减少误差，也就是说，凡是测量误差较大的点，都很容易剔除掉（偏离直线），若是曲线的话，正确点和误差点是很难区别的。该法的缺点是所测各点过于集中，不利于确定直线的位置。
Eadie-Hofstee法：将米氏方程两边乘以（Km+［S］）/［S］就变成了P209的形式，也是一个直线方程，只要测得［S］和v，就能作出一条直线P209，该直线的X轴截距为Vm/Km，Y轴截距为Vm，这样也能通过作图求出Km和Vm。本法的点分布较为均匀，直线位置容易定，但数据处理要麻烦些。
3.PH的影响：保持其它条件不变，则PH对v的影响见图P213，其中的纵坐标改为v。最适PH：v最大时的PH。
4.T的影响：保持其它条件不变，则T对v的影响见图P212，其中的纵坐标改为v。最适T：v最大时的T。
5.抑制剂的影响：抑制剂是使酶活性降低或丧失的物质，用I表示，根据它与酶的结合情况分为两种，结合紧密（一般为共价连接）的不可逆性抑制剂以及结合松弛（一般为非共价连接）的可逆性抑制剂，后者可以通过透析来除去。抗菌素并不能消灭细菌，而是抑制了细菌中某种酶的活性。
<1>不可逆性抑制剂实例，酶学研究的探针：
DIFP二异丙基氟磷酸：结构见草图，这是一种有机磷农药，杀虫剂，其中的F能够与酶的的Ser的-OH特异性结合（脱HF），形成DIP-酶，从而抑制了酶的活性。Thr和Tyr虽然也有-OH，但不与DIFP作用，所以DIFP可以当探针来研究酶活性中心的结构，看看有没有Ser。
对氯汞苯甲酸：结构见草图，能够特异性的结合酶中Cys的SH基（脱HCl），因此也能当探针来研究酶活性中心的结构，看看有没有Cys。
<2>可逆性的抑制剂：分为三种，其特点如下
竞争性的抑制剂：与底物竞争性的结合酶的活性中心，它的结构与底物的结构相似，这种抑制可以通过提高底物的浓度来消除。其作用方式可以表示为P216。抑制的结果使Km↑，Vm不变。例如：
CH2COOH 琥珀酸脱氢酶 CHCOOH COOH
｜ ←---------→ ‖ 抑制剂： ｜
CH2COOH CHCOOH 是底物的类似物 CH2COOH
琥珀酸 延胡索酸 丙二酸
非竞争性抑制剂：抑制剂与酶活性中心以外的地方结合，形成IES三元复合物，从而降低了酶活性中心对底物的催化。其作用方式可以表示为P217。抑制的结果使Km不变，Vm↓。
反竞争性抑制剂：I不能和E结合，只能和ES结合，形成IES三元复合物，从而降低了酶活性中心对底物的催化。其作用方式可以表示为P218。抑制的结果使Km↓，Vm↓。
三种抑制剂对比：
Km Vm
竞争性的抑制剂 ↑ 不变
非竞争性抑制剂 不变 ↓
反竞争性抑制剂 ↓ ↓
§4.酶的活性及调节
一.酶的活性：指酶具有催化生化反应的能力。
二.酶的活力：表示具有活性的酶的数量，其单位就叫活力单位，U，其定义为：在最适条件下，单位时间内催化一定量的底物转化成产物的酶的量。国际标准活力单位的定义为：在标准条件（25℃、最适PH、底物过量）下，1分钟催化1uMol底物转化成产物的酶的量，就是1个活力单位，举例。有些情况下用国际标准活力单位不方便，则用习惯单位。刚开始接触这个概念时不大习惯，因为平时我们衡量物质的量都是用重量和体积。关键在于“活性”上，举例，密闭的酶制剂。为了加深理解，做一对比：
数量 测定法 单位 单位的定义
酶 活力 测反应速度（乘上体积就是活力） U 见上面
其它物质 重量 称重 g 使天平扭转某个角度的物质的量

三.与酶活力有关的几个概念
1. 酶的浓度：［E］，单位体积酶溶液中的酶的活力。
2. 比活力：单位重量酶制剂中酶的活力，代表酶制剂的纯度，也反映酶制剂的质量。
3. 转换数：每秒钟每个酶分子催化底物转变为产物的量（uMol），反映酶的效率。
四.酶活力的测定：严格的测定方法是，在25℃，最适PH，过量［S］（要求大于100Km）下，测定反应的初速度（uMol/L*M），乘以反应体积就是酶的活力。也有特殊情况。
五.酶活性的调节：酶活力的改变可以通过增加或减少酶分子的个数，也可以通过提高或降低每一个酶分子的催化能力来实现。前者牵扯到非常复杂的过程（激素→DNA→RNA→蛋白质），是慢反应。后者在现成的酶分子上进行加工，是快反应，是酶活性的调节的内容，这种调节一般有5种方式：别构调节、酶原激活、共价修饰、反馈调节、级联放大。
1.别构酶和别构调节
<1>什么是别构酶：研究酶的动力学曲线时发现存在2种线型，一是双曲线形，符合米氏方程，叫米氏酶。另一类不是双曲线形而是S形的，不符合米氏方程，这就是别构酶，见P226，它有如下4个特点：
是寡聚酶
既有活性中心又有别构中心，通常分别位于不同的亚基上，出现了催化亚基和调节亚基
具有别构效应：别构中心结合了效应物（效应物）后，导致酶的构象发生改变，影响了活性中心对底物的催化作用，别构效应有下面4种类型：
正协同效应：提高了酶的催化活性
负协同效应：降低了酶的催化活性
同促作用：效应物（效应物）就是S，所有的别构酶都有此效应，它也是导致别构酶动力学曲线为S形的原因。
异促作用：效应物（效应物）是其它物质
动力学曲线为S形：v-[S]曲线。
<2>判断米氏酶和别构酶的简单方法：
通过Rs值：Rs＝［S］90％Vm/［S］10％Vm
Rs≈81 米氏酶
Rs>>81 别构酶，负协同效应
Rs<<81 别构酶，正协同效应
通过n值：v=Vm*[S]n/(Km+[S]n)
n≈1 米氏酶
n>>1 别构酶，正协同效应
n<<1 别构酶，负协同效应
<2>别构效应的生理意义：酶对底物量的变化十分敏感。比如：
对米氏酶而言，［S］90％Vm/［S］10％Vm＝81，意思是［S］提高了81倍，v才提高9倍，说明酶对［S］的变化很迟钝。
而对于一般的别构酶而言，［S］90％Vm/［S］10％Vm＝3，意思是［S］只要提高了3倍，v就能提高9倍，说明酶对［S］的变化很敏感。
<3>别构效应的机制
序变模型（KNF）：别构酶中的一条亚基结合了效应物之后，构象发生改变，并导致其相邻的亚基的构象发生改变，这种构象变化依次传递，从而影响酶的催化活性。此模型适应于活性中心和别构中心同处于一条亚基上的别构酶。
齐变模型（MWL）：别构酶中的一条亚基结合了效应物之后，构象发生改变，导致其它所有亚基的构象一起变化，从而影响酶的催化活性。此模型适应于活性中心和别构中心分别处于不同亚基上的别构酶。血红蛋白的功能可以用此模型解释。
<4>具体例子：Asp氨甲酰磷酸氨甲酰转移酶（ATCase）
催化的反应：
ATCase
Asp + 氨甲酰磷酸 ――-―-→ 氨甲酰Asp + 磷酸
ATP
组成：12条亚基，6条催化亚基，C；6条调节亚基，R。对称排列，3R2•2C3，见草图。
动力学特征：双底物反应，固定氨甲酰磷酸，变化［Asp］，其s-v图为S形，是别构酶。
效应物：S（同促）、ATP（正协同，异促）、CTP（负协同，异促），见草图。
2.反馈调节：在一条代谢途径中，其中间产物，尤其是终产物，对第一步反应的酶活性进行的调节就是反馈调节。有短反馈（D对E 1）、长反馈（G对E1）、正反馈（加速）、负反馈（抑制，默认）
A ---E1-→ B ---E2-→ C --- E3-→ D --- E4-→ E --- E5-→ F --- E6-→ G
至于反馈调节的方式，可以是别构效应，也可以是其它方式。
3.共价修饰：给酶共价结合一个基团或者去掉一个基团，从而改变其活性的调节方式。
最常见的共价修饰方式就是磷酸化或去磷酸化：例如糖原磷酸化酶的活性调节
糖原磷酸化酶a
糖原 ------------------------→ G-1-P
激酶
ATP + 糖原磷酸化酶b -----------→ 糖原磷酸化酶a + ADP

磷酸酶
糖原磷酸化酶a ------------------→ 糖原磷酸化酶b + ○P
4.级联放大：通过一系列的酶活性的改变，产生一种放大效应。如4秒种放大10000倍（对比40倍）。
E2
E1 → ↓ E3
1 E2* → ↓ E4
10 E3* → ↓ E5
100 E4* → ↓
1000 E5*
10000
5.酶原激活：刚生物合成出来的酶蛋白是没有活性的，叫酶原，经过加工后（剪切，修饰等）才具有活性。
例如，胃蛋白酶原要释放到胃液中才被截断一段肽，成为有活性的酶。

抗体酶：将过渡态底物的类似物作为抗原，在动物体内诱导出相应抗体，那么这个抗体就是该底物的酶，称为抗体酶。
1.思路：根据中间复合物学说，酶要与其底物形成过渡态中间复合物，这个复合物中的底物处于一种旧键将断未断、新键将成未成的状态，叫做过渡态底物。然后，产物才被释放。反过来，如果有一种物质能够与过渡态底物专一接合，那它是否能成为该底物的酶呢？
2.抗体与酶的异同
都是蛋白质
都有特异性
酶不能诱导，它不管有没有底物都是存在的，而且它的种类有限。
抗体可以诱导，只有在抗原存在时它才产生，抗体的种类无限。
3.抗体酶的制造方法：首先要设计出过渡态底物的类似物（用放射性同位素标记），这也是难点。见草图。将其注入动物体内，诱导出抗体，提取抗体，将它与真正的底物反应，看看能不能催化。
4.应用前景：可以产生出自然界不存在的酶，具有不可估量的工业应用前景。原则上来说，今后所有的工业都可以被酶促反应来代替。

固定化酶：将酶与固体的载体接合，即保持了酶的催化活性，又可连续使用，同时也简化了产物的分离纯化，这就是固定化酶。
1.几种固定化方法：见P231
<1>吸附法：非共价连接，接合不牢固，少使用。
<2>载体偶联法：将酶与固体的载体共价接合，直接或使用交联剂，此法易使酶失活。
<3>交联法：使用交联剂将酶分子彼此连接起来形成一个大的不溶性网状复合物。
<4>包埋法：将酶卡在固体凝胶网格中，或将酶包在半透膜微囊中。此法最为流行，举例，海藻酸、卡拉胶、甲壳素固定化。见VCD
2.固定化酶的特点：
活性有所降低（与游离的酶相比）
稳定性大大地提高（对酸碱和温度的耐受性）
易于保存
能够连续使用，所以总的活力远远超过游离酶。
第六章 维生素和辅酶
Vitamine→Vitamin，生命胺→维生素，维他命
定义：生命活动不可缺少的一类有机物，在代谢中起调节作用，缺乏时会导致疾病。
特点：植物以及少数微生物能够自我合成，动物以及大多数微生物不能自我合成，故植物是维生素的来源
小分子化合物：相对于蛋白质而言
调节作用：充当辅酶。
分类：水溶性：是大多数，如VC、VB族等
脂溶性：少数，如VA、VD、VE、VK
重要维生素总结一览表
V 结构 辅酶 酶 作用 缺乏病 补充 溶解性 备注
VB1 硫胺素 TPP 脱羧酶 去掉CO2 脚气 种皮 水 Thiamine硫胺素，PP焦磷酸
VB2 核黄素 FMN、FAD 脱氢酶 传递2H 口角炎 肝、糠 水 Flav黄，Mono单，Nucleartide核苷酸
VB5 泛酸 COA 脱氢酶、硫激酶 传递乙酰基 水 Coenzyme A
VB6 吡哆醛 磷酸吡哆醛 转氨酶 转移氨基 脂溢性皮炎 水
VB12 钴胺素 VB12辅酶 变位酶 转移H或R基 恶性贫血 肝、肉 水 含Co2+
Vpp 尼克酸、尼克酰胺 NAD（CoⅠ）、NADP（CoⅡ） 脱氢酶 传递2H 癞皮病 玉米以外的食品 水 抗癞皮病V，Trp是前体，玉米缺Trp，N尼克酰胺，A，D二
VH 生物素 生物素 羧化酶 传递CO2 蛋黄 水 生蛋清中有抗VH蛋白，因此，不能生吃鸡蛋
Vc 抗坏血酸 抗坏血酸 羟化酶、氧还酶 传递羟基和2H 坏血症 生植物、水果 水 Pro的羟化，胶原蛋白合成，血管脆弱，易出血
硫辛酸 硫辛酸 硫辛酰胺 脱氢酶、转乙酰酶 传递2H和乙酰基 水
叶酸 叶酸 THFA、THF、FH4 转移酶 传递一碳单位* 贫血（血球不分裂） 水 其类似物为抗癌药物，T：tetra，F:foli，A：acid

泛醌 泛醌 CoQ 呼吸链 传递2e和2H 心脏病 心肝肾 脂溶剂
VA 视黄醇 光信号传递 夜盲、干眼 肝 脂溶剂 抗干眼病V
VD 固醇类 Ca、P代谢 鸡胸、佝偻 啤酒、米酒 脂溶剂 抗佝偻病V，胆固醇是前体（紫外线），晒太阳
VE 生育酚 抗氧化剂、防衰老 老年斑 脂溶剂 防止不饱和脂肪酸氧化
VK 醌类 凝血 流血不止 脂溶剂 凝血V
一碳单位：甲基、亚甲基、甲川基、甲酰基、羟甲基等