1、考研生物化学-14 及答案解析(总分：100.00，做题时间：90 分钟)一、问答题(总题数：16，分数：36.00)1.简要说明可用于判断和确定酶活性中心的一些主要方法。 （分数：2.00）_2.简述如何测定一个酶的 K m 值。 （分数：2.00）_3.简述如何用酶的竞争性抑制剂的理论来寻找合成控制代谢的药物。 （分数：2.00）_4.简述酶活性调节方式有哪些? （分数：2.00）_5.实现酶反应高效率的因素有哪些?它们是怎样提高酶反应速度的?酶蛋白中既能作为质子供体又能作为质子受体的最有效又最活泼的催化基团是什么?为什么? （分数：2.00）_6.什么是酶的活性部位，如何用来解释酶的专一
2、性? （分数：2.00）_7.根据下图所示的 Lineweaver-Burk 双倒数曲线：其中直线 A 是正常的酶催化反应；直线 B 是加有混合物B 的反应；直线 C 是加有混合物 C 的反应。请确定有混合物 B 或 C 所显示的抑制反应的类型。 （分数：2.00）_8.生物体必须调节酶催化反应的速度，解释细胞是如何调控酶催化反应的? （分数：2.00）_9.为什么酶可以通过高浓度的底物来部分的防止热变性? （分数：2.00）_10.在下面的反应中 H=+41.6cal： （分数：2.00）_11.过渡态金属作为酶的辅因子作用是什么? （分数：2.00）_12.请列出三个酶催化的生化过程受调控
3、的重要性的原因。 （分数：2.00）_13.写出催化下列反应的酶的分类名称(类型)。 A B C D E F （分数：2.00）_根据下列数据： 底物/(mol/L) V/mol/(Lmin) V 1 /mol/(Lmin) 610 -6 110 -5 210 -5 610 -5 1.810 -4 20.8 29 45 67.6 87 4.2 5.8 9 13.6 16.2 利用数据完成下列问题：（分数：6.00）(1).作出 Lineweaver-Burk 双倒数曲线图。（分数：2.00）_(2).解释：水平截距；垂直截距；斜率的重要性。（分数：2.00）_(3).判断这是哪种类型的抑制。（
4、分数：2.00）_14.用核酸酶做两个实验。实验 1 是增加底物浓度来测量对反应速率的影响。实验 2 是除了向每一试管中额外加了 0.1mg 的不清楚的混合物外其他的都与实验 1 反应混合物一样。根据所给数据绘出 Lineweaver-Burk 双倒数曲线的方法，来确定不明混合物对酶活性的影响。(底物浓度单位为 mmol/L，速率是以每小时光密度的变化来衡量的。) 实验 1 实验 2 S V S V 0.5 0.67 1 2 0.81 0.95 1.25 1.61 0.5 0.67 1 2 0.42 0.53 0.71 1.08 （分数：2.00）_15.简述酶的催化机制。 （分数：2.00）
5、_二、论述题(总题数：15，分数：34.00)16.请解释什么是酶的活力和比活力，并说出活力和比活力两个指标在酶的纯化过程中分别可以反映什么? （分数：2.00）_17.请你设计测定旷淀粉酶活力的方法。 （分数：2.00）_18.画出底物存在时别构酶的 S 形动力学曲线，以及同时有别构激活剂或别构抑制剂存在时的曲线。标出坐标及必要的文字说明，并进行简要地讨论。 （分数：2.00）_19.简述酶的三种可逆抑制作用的原理及其在双倒数作图上的差异(要求画出简图并标出主要动力学常数的求法)。 （分数：2.00）_20.以磷酸化酶为例，说明共价调节酶的生物学意义。 （分数：2.00）_21.简述关于酶作
6、用专一性的学说。 （分数：2.00）_22.如果存在下面的反应： （分数：2.00）_23.思考下面反应： （分数：2.00）_24.测定酶活力时为什么要测定反应的初速度?并且常以测定产物的增加量为宜? （分数：2.00）_25.如何证明 Ser 195 和 His 57 参与了胰凝乳蛋白酶活性，试分析胰凝乳蛋白酶、胰蛋白酶和弹性蛋白酶的底物专一性，并说明原因。 （分数：2.00）_26.试分析胰凝乳蛋白酶、胰蛋白酶和弹性蛋白酶的底物专一性，并说明原因。 （分数：2.00）_磷酸吡哆醛(PLP)是鸟氨酸氨基转移酶(ornithine aminotransferase)的辅酶。下页图是鸟氨酸氨基
7、转移酶的稳定性(有 PLP 或无 PLP)分析结果图，即将该酶(有 PLP 或无 PLP)分别置 37温浴一段时间，并监测酶活性的变化情况。问：（分数：6.00）(1).随着温浴时间的延长，酶活性为何降低?（分数：2.00）_(2).缺少 PLP 的酶活性为什么降低程度更为明显?（分数：2.00）_(3).这些现象提示我们在酶纯化实验中应该注意什么? （分数：2.00）_27.描述 K m 值的含义，如何测定一个酶的 K m 值? （分数：2.00）_28.如何理解在酶催化作用的高效性和专一性理论中论述的“来自酶与底物相互作用的结合赋予了催化反应的高效性和特异性”，并举例说明。 （分数：2.0
8、0）_29.作为生物化学实验室的新手，进入实验室后，首先你需要几周的时间刷瓶子和试管等，然后逐渐开始学习配制各种缓冲液和试剂。接下来你要开始一个蛋白质的纯化实验。实验目的是分离一种参与柠檬酸循环的酶，即位于线粒体基质的柠檬酸合成酶。根据上述要求请设计这个实验(包括实验的材料，主要的实验设备仪器和药品，蛋白质分离纯化的技术原理，描述具体的实验步骤，最后对实验可能获得的结果进行分析)。 （分数：2.00）_三、计算题(总题数：6，分数：30.00)30.假设浓度为 210 -4 mol/L 的抑制剂()可使酶活力被抑制 75%，求这个非竞争性抑制剂的 K i 值。注：非竞争性抑制的动力学公式为 （
9、分数：3.00）_31.某酶催化底物反应的双倒数关系结果见下图。求该酶的 K m 及 V max 。 （分数：3.00）_32.碳酸酐酶催化 （分数：3.00）_33.当一酶促反应的速度为 V max 的 80%时，求 K m 与S之间的关系。 （分数：3.00）_某酶制剂的比活力为 42 单位/mg 蛋白质，每毫升含 12mg 蛋白质。（分数：9.00）(1).计算 1ml 反应液中含 5l 酶制剂时的反应初速度。（分数：3.00）_(2).若 1ml 反应液内含 5l 酶制剂，在 10min 内消耗底物多少?（分数：3.00）_(3).为保证测定酶的初速度，所需要的最低底物浓度是多少?（分
10、数：3.00）_以不同浓度的丙酮酸为底物，测定乳酸脱氢酶酶促反应速度得到以下一些数据(见下表)： 丙酮酸浓度/(mol/L) 反应速度(V)/mol/(Lmin) 6.2510 -6 7.5010 -5 1.010 -4 1.0010 -3 1.0010 -2 15.0 56.25 60 74.9 75 （分数：9.00）(1).计算乳酸脱氢酶在该反应条件下的 K m 值。（分数：3.00）_(2).当丙酮酸浓度为 2.510 -5 mol/L 和 5.010 -5 mol/L 时，反应速度 V 是多少?（分数：3.00）_(3).当丙酮酸浓度为 5.010 -5 mol/L 时，如果酶浓度加
11、倍时，V 会是多大?（分数：3.00）_考研生物化学-14 答案解析(总分：100.00，做题时间：90 分钟)一、问答题(总题数：16，分数：36.00)1.简要说明可用于判断和确定酶活性中心的一些主要方法。 （分数：2.00）_正确答案：()解析：酶的特殊催化能力只局限在大分子的一定区域，也就是说只有少数特异的氨基酸残基参与底物结合及催化作用，这些特异的氨基酸残基比较集中的区域，即与酶活力直接相关的区域称为酶的活性中心。我们通过对酶活性中心进行化学修饰，晶体结构分析等手段判断和确定酶的活性中心。 (1)酶分子侧链基团的化学修饰法：非特异性共价修饰；特异性共价修饰；亲和标记； (2)动力学参
12、数测定法； (3)X 射线晶体结构分析法； (4)定点诱变法。2.简述如何测定一个酶的 K m 值。 （分数：2.00）_正确答案：()解析：V-S作图法；Lineweaver-Burk 双倒数作图法；Hanes-Woolf 作图法；Eadie-Hofstee 作图法；Eisenthal 和 Cornish-Bowden 直接线性作图法。3.简述如何用酶的竞争性抑制剂的理论来寻找合成控制代谢的药物。 （分数：2.00）_正确答案：()解析：酶的竞争性抑制是最常见的一种可逆抑制作用，是利用抑制剂与酶的底物的结构相似或与酶的底物经酶诱导后形变的结构相似来抑制酶的作用，抑制剂I和底物S竞争酶的结合部
13、位，从而影响了底物与酶的正常结合。这一原理指导人们合成磺胺类药物，磺胺类药物的结构和维生素叶酸结构中的对氨基苯甲酸的结构仅有一个原子的差别(苯环上羧基的 C 变成了 S)，从而抑制叶酸和四氢叶酸的合成，而达到抑菌的效果。在此之后，人们利用代谢途径中的结构类似物，相继开发出诸多竞争性抑制剂药物，如病毒灵、抗肿瘤药物等。4.简述酶活性调节方式有哪些? （分数：2.00）_正确答案：()解析：有机体的生命活动表现了它内部化学反应历程的有序性，这种有序性是受多方面因素的调节和控制的，一旦破坏了这种有序性，就会导致代谢紊乱，产生疾病甚至死亡。酶活性的调节方式有以下几种：别构效应的调节，前馈与反馈；可逆共
14、价修饰，磷酸化-脱磷酸化；酶原的激活；同工酶；激素调节；调节酶浓度；抑制剂和激活剂对酶活性的调节。5.实现酶反应高效率的因素有哪些?它们是怎样提高酶反应速度的?酶蛋白中既能作为质子供体又能作为质子受体的最有效又最活泼的催化基团是什么?为什么? （分数：2.00）_正确答案：()解析：实现酶反应高效的因素有以下几点： (1)底物与酶的靠近(proximity)及定向(orientation)，提高酶反应速度的最主要方法是使底物进入酶的活性中心区域，即大大提高活性中心区域的底物有效浓度，定向意指底物与酶的活性中心相契合。 (2)酶使底物分子的敏感键发生变形，从而促使底物敏感键断裂，酶使底物分子中敏
15、感键的某些基团的电子云密度增高或降低，产生电子张力，使敏感键一端更加敏感，更易于反应。 (3)共价催化，底物与酶形成一个反应活性很高的中间产物，这个中间物很易变成过渡态，因此反应活化能大大降低，底物可越过低的能阈而形成产物。 (4)酸碱催化，酸碱催化剂是最普通最有效的催化剂，尤其是广义的酸碱催化剂。 (5)酶活性中心是低介电区域，酶的低介电活性中心在排除介电常数很高的水外，底物分子的敏感键和酶的催化基团之间会有很大的反应力，这有助于加速酶反应。 酶蛋白中既能作为质子受体又能作为质子供体的最有效最活泼的催化基团是组氨酸咪唑基，因为： (1)酸碱强度，在这些功能基中，组氨酸咪唑基解离常数约为 6.
16、0，这意味着接近生物体液 pH 条件下，它一半以酸，一半以碱形式存在。 (2)咪唑基在供出质子和接受质子速度方面十分迅速。由于这些优点，组氨酸咪唑基是最有效的催化基团，经常出现在酶的活性中心。6.什么是酶的活性部位，如何用来解释酶的专一性? （分数：2.00）_正确答案：()解析：酶分子中与底物接触的或非常接近底物的部分称为酶的底物结合部位，而直接与酶催化有关的部位称为催化部位，对于不需要辅酶的酶来说，活性中心就是酶分子在三维结构上比较靠近的少数几个氨基酸残基或是这些残基上的某些基团；对于需要辅酶的酶来说，酶分子或辅酶分子上的某一部位结构往往就是活性中心的组成部分，活性中心有两个功能部位：第一
17、个是结合部位，第二个是催化部位，结合部位决定了底物的专一性，催化部位决定了反应的专一性。7.根据下图所示的 Lineweaver-Burk 双倒数曲线：其中直线 A 是正常的酶催化反应；直线 B 是加有混合物B 的反应；直线 C 是加有混合物 C 的反应。请确定有混合物 B 或 C 所显示的抑制反应的类型。 （分数：2.00）_正确答案：()解析：由图可知直线 A 是正常酶催化反应，并与直线 B、C 均有交点，其与横坐标轴的交点为-1/K m ，与纵坐标轴的交点为 1/V max ，直线 B 是混合物 B 的反应，由图可以明显地看出，直线 B 与横坐标轴的交点比直线 A 的要靠近原点，因此加有
18、混合物 B 的反应的 K m 值要大于正常的酶催化反应的 K m 值。而直线B 与纵坐标轴的交点与直线 A 重合，因此，最大反应速度没有改变，所以加有混合物 B 的反应是竞争性抑制反应，混合物 B 是竞争性抑制剂。同理，我们可以看出，加有混合物 C 的反应的最大反应速度变小了，而其 K m 值没有变，所以加有混合物 C 的反应是非竞争性抑制性反应，混合物 C 是非竞争性抑制剂。8.生物体必须调节酶催化反应的速度，解释细胞是如何调控酶催化反应的? （分数：2.00）_正确答案：()解析：细胞调节酶催化反应是利用： (1)基因控制(某些关键酶的合成是适应代谢需要而改变的)； (2)共价修饰(一些酶
19、是通过其活性形式和非活性形式之间的可逆转化来调节的，这个过程涉及了结构的共价变化)； (3)别构调节(与别构酶结合的效应分子改变其催化活性)； (4)分区效应(在细胞内通过将相反的生化过程物理分隔在不同的细胞区域以阻止无效循环)。9.为什么酶可以通过高浓度的底物来部分的防止热变性? （分数：2.00）_正确答案：()解析：因为当底物浓度过量时，酶的活性位点与底物结合达到饱和状态，而底物与酶的活性位点结合能够稳定酶的活性中心的构象，因此，在热变性的时候，可以暂时防止酶的变性。10.在下面的反应中 H=+41.6cal： （分数：2.00）_正确答案：()解析：因为乙醇中的乙烷基与 O 2 发生反
20、应的活化能相当高，所以反应速度很慢，使其保持稳定。11.过渡态金属作为酶的辅因子作用是什么? （分数：2.00）_正确答案：()解析：过渡态金属作为酶的辅因子是因为它们带有较高浓度的正电荷，因此可以既作为路易斯酸，也能够同时与两个或多个配基结合，通过结合底物的定向反应；可逆地改变金属离子的氧化状态调节氧化还原反应；静电稳定或屏蔽负电荷等参与酶的催化功能。12.请列出三个酶催化的生化过程受调控的重要性的原因。 （分数：2.00）_正确答案：()解析：保持有序的状态；储存能量；适应环境的变化。13.写出催化下列反应的酶的分类名称(类型)。 A B C D E F （分数：2.00）_正确答案：()
21、解析：A.合成酶类；B.氧化还原酶类；C.异构酶类；D.水解酶类；E.转移酶类；F.裂合酶类。根据下列数据： 底物/(mol/L) V/mol/(Lmin) V 1 /mol/(Lmin) 610 -6 110 -5 210 -5 610 -5 1.810 -4 20.8 29 45 67.6 87 4.2 5.8 9 13.6 16.2 利用数据完成下列问题：（分数：6.00）(1).作出 Lineweaver-Burk 双倒数曲线图。（分数：2.00）_正确答案：()解析：如下图。 (2).解释：水平截距；垂直截距；斜率的重要性。（分数：2.00）_正确答案：()解析：水平截距是所做曲线在
22、水平轴上的交点，为-1/K m ，可以求出反应的 K m 。 垂直截距是所做曲线在垂直轴上的交点，为 1/V max ，可以求出反应的最大速度。 斜率为 K m /V max 。(3).判断这是哪种类型的抑制。（分数：2.00）_正确答案：()解析：由所作图可以看出，最大反应速率发生了变化，而 K m 值基本没有变化，因此这种抑制属于非竞争性抑制。14.用核酸酶做两个实验。实验 1 是增加底物浓度来测量对反应速率的影响。实验 2 是除了向每一试管中额外加了 0.1mg 的不清楚的混合物外其他的都与实验 1 反应混合物一样。根据所给数据绘出 Lineweaver-Burk 双倒数曲线的方法，来确
23、定不明混合物对酶活性的影响。(底物浓度单位为 mmol/L，速率是以每小时光密度的变化来衡量的。) 实验 1 实验 2 S V S V 0.5 0.67 1 2 0.81 0.95 1.25 1.61 0.5 0.67 1 2 0.42 0.53 0.71 1.08 （分数：2.00）_正确答案：()解析：下图为实验 1 和实验 2 的 Lineweaver-Burk 双倒数曲线图。从我们所做的图可以看出，酶活性被抑制，酶催化反应的 K m 值变大，而反应的最大反应速率基本没有变化，因此这种抑制为竞争性抑制，可以通过增加底物浓度来解除这种抑制。 15.简述酶的催化机制。 （分数：2.00）_正
24、确答案：()解析：(1)酶利用其与底物之间通过非共价键(氢键、巯基相互作用、离子键)结合所释放出的能量(结合能)降低了酶促反应的活化能。结合使酶具备了巨大的催化能力和高度的专一性。 (2)酶与底物的非共价结合在过渡态中达到了最优化。从本质上说，酶的活性中心并非最适于与底物结合，而是最适于与过渡态类似物相结合。 (3)在催化反应瞬间，酶的催化基团与过渡态类似物之间形成瞬时的共价键，或是底物将某个基团瞬时转移给酶。底物与酶之间形成的共价键降低了反应的活化能，加速了反应。二、论述题(总题数：15，分数：34.00)16.请解释什么是酶的活力和比活力，并说出活力和比活力两个指标在酶的纯化过程中分别可以
25、反映什么? （分数：2.00）_正确答案：()解析：酶活力也叫酶活性，可以用酶活力单位表示，国际酶活力单位(IU)的定义是在最适条件下，1min内转化 1mol 底物所需要的酶量，或者是转化 1mol 的有关基团的酶量(1IU=1mol/min)。另一个酶活力国际单位(Kat)的定义为：在最适条件下，每秒钟能催化 1mol 底物转化为产物所需的酶量(1Kat=1mol/s)。酶活力是由酶催化一定反应的能力决定的，只是酶催化能力的大小，没有具体量的概念；酶活力与总体积或总质量的乘积所代表的总活力则引入量的概念。每一纯化步骤后存留的总酶活力占第一次总活力的百分比可以反映回收率。比活力是指单位质量(
26、mg 蛋白质)的酶制剂的酶活力单位数，酶的比活力反应酶的纯度，以及计算纯化倍数。判断酶分离纯化的优劣有两个指标来衡量，一是总活力的回收；二是比活力提高的倍数。总活力的回收表示提纯过程中酶的损失情况，活力提高的倍数表示提纯方法的有效程度。17.请你设计测定旷淀粉酶活力的方法。 （分数：2.00）_正确答案：()解析：根据淀粉酶的作用原理设计测定方法。 (1)反应条件：30，20ml 2%淀粉液，pH6.0，0.1mol/L 磷酸缓冲液，0.5ml 适当浓度的待测酶液。 (2)显色剂：0.1%的碘液。 (3)反应时间：将酶液与底物溶液(30)混匀后，立即计时，并每隔 1min 取出 1ml 与碘液
27、显色，至消色时止，为反应时间。 (4)计算：U=202%/酶量/时间(U/g)。18.画出底物存在时别构酶的 S 形动力学曲线，以及同时有别构激活剂或别构抑制剂存在时的曲线。标出坐标及必要的文字说明，并进行简要地讨论。 （分数：2.00）_正确答案：()解析：当增加正调节物浓度时，表观 K m 减小，亲和力增大，协同性减少；当增加负调节物时，表观 K m 增加，亲和力减小，协同性增大(对底物浓度的反应灵敏度增大)。 19.简述酶的三种可逆抑制作用的原理及其在双倒数作图上的差异(要求画出简图并标出主要动力学常数的求法)。 （分数：2.00）_正确答案：()解析：(1)竞争性抑制原理：抑制剂与底物
28、竞争与酶结合，从而阻止底物与酶的结合，因酶的活性中心不能同时既与抑制剂(I)作用，又与底物(S)作用。竞争性抑制剂具有与底物相类似的结构，与酶形成可逆的EI 复合物，但 EI 不能分解成产物 P，酶反应速度因而下降。 (2)非竞争性抑制：酶可以同时与底物及抑制剂结合，但中间物 ESI 不能进一步分解成产物，因此酶活性降低。 (3)反竞争性抑制：酶只有在与底物结合后，才能与抑制剂结合，即 ES+IESI，但 ESI 不能产生出产物。20.以磷酸化酶为例，说明共价调节酶的生物学意义。 （分数：2.00）_正确答案：()解析：(1)共价修饰酶可由于其他的酶对其结构进行共价修饰，而在活性与非活性形式间
29、转变。 因此，糖原磷酸化酶活性形式(a)与非活性形式(b)间的平衡，使磷酸基共价地结合到酶上或从酶上脱下，从而控制调节磷酸化酶的活性。 21.简述关于酶作用专一性的学说。 （分数：2.00）_正确答案：()解析：(1)“锁钥学说”认为底物分子或底物分子的一部分像钥匙那样，专一地契入到酶的活性中心部位，强调只有固定的底物才能契入与它互补的酶表面。 (2)“三点附着学说”认为立体对映的一对底物虽然基团相同，但空间排列不同，这就可能出现这些基团与酶分子活性中心的结合基团能否互补匹配的问题，只有三点都互补匹配时，酶才作用于此底物，否则酶不能作用于它。 (3)“诱导契合假说”认为当酶分子与底物分子接近时，酶蛋白受底物分子的诱导，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
