问答题
(浙江大学2007年考研试题)什么是酶?酶的国际分类法将酶分为几类?举例说明每一类酶催化反应的原理。
【正确答案】正确答案:酶是活细胞内产生的具有高度专一性和催化效率的蛋白质,又称为生物催化剂。酶广泛存在于各种细胞中,催化细胞生长、代谢等生命过程中几乎所有的化学反应。 酶的国际分类法将酶分为氧化还原酶类、转移酶类、水解酶类、裂合酶类、异构酶类、连接酶类六大类。 (1)氧化还原酶类。凡是能催化底物发生氧化还原反应的酶,均称为氧化还原酶(oxido-reductases)。在有机反应中,通常把脱氢加氧视为氧化,加氢脱氧视为还原。此类酶中包括脱氢酶、加氧酶、氧化酶、还原酶、过氧化物酶等。脱氢酶催化的反应,可用通式表示为:AH
2
+B→A+BH
2
。AH
2
表示底物,B为原初受氢体。 在脱氢反应中,直接从底物上获得氢原子的都是辅酶(基)。辅酶(基)从底物上得到氢原子后,再经过一定的传递过程,最后使之与氧结合成水。例如,乳酸脱氢酶以NAD
+
为辅酶将乳酸氧化成丙酮酸。 (2)转移酶类。凡能催化底物发生基团转移或交换的酶,称为转移酶(transterases)。根据所转移的基团种类的不通,常见的转移酶有氨基转移酶、甲基转移酶、酰基转移酶、激酶及磷酸化酶。由转移酶所催化的反应可用通式表示为:A-R+B→A+B-R。式中,R为被转移的基团。 不少的转移酶是结合蛋白质,被转移的基团首先与辅酶结合而后再转移给另一受体。如谷丙氨酸酶需要磷酸吡哆醛为辅基,使谷氨酸上的氨基转移到丙酮酸上,使之成为丙氨酸,而谷氨酸成为α一酮戊二酸。 (3)水解酶类。凡能催化底物发生水解反应的酶,均称为水解酶(hydrolases)。常见的水解酶有淀粉酶、麦芽糖酶、蛋白酶、肽酶、脂酶及磷酸酯酶等。这类酶的酶促反应通式表示为:A-B+H
2
O→AH+BOH。 胞外水解酶都属简单蛋白酶。水解酶所催化的反应多数是不可逆的。例如磷酸二酯酶催化磷酸酯键水解。 (4)裂合酶类。凡能催化底物分子中C—C(或C—O、C—N等)化学键断裂,断裂后一分子底物转变为两分子产物的酶,均称为裂解酶(lyases),此类酶的酶促反应通式为:A-B→A+B。这类酶催化的反应多数是可逆的,从左向右进行的反应是裂解反应,由右向左是合成反应,所以又称为裂合酶。 醛缩酶是糖代谢过程中一个很重要的酶,广泛存在于各种生物细胞内,它催化1,6-二磷酸果糖裂解为磷酸甘油醛与磷酸二羟丙酮。 (5)异构酶类。异构酶(isomerases)能催化底物分子发生几何学或结构学的同分异构变化。几何学上的变化有顺反异构、差向异构(表异构)和分子构型的改变;结构学上的变化有分子内的基团转移(变位)和分子内的氧化还原。常见的异构酶有顺反异构酶、表异构酶、变位酶和消旋酶。酶促反应通式为:A→B。 异构酶所催化的反应都是可逆的。糖酵解中异构酶有磷酸葡萄糖变位酶、磷酸丙糖异构酶及磷酸甘油酸变位酶。例如D一氨基酸消旋酶可使D一氨基酸变成L-氨基酸。 (6)合成酶类。合成酶(ligases)是催化两个分子连接在一起,并伴随有ATP分子中的高能磷酸键断裂的一类酶,又称连接酶。酶促反应通式可表示为: A+B+ATP→+A—B+ADP+Pi或A+B+ATP→A-B+AMP+PPi 此类反应多数不可逆。反应式中的Pi或PPi分别代表无机磷酸与焦磷酸。反应中必须有ATP(或GTP等)参与。常见的合成酶有丙酮酸羧化酶、谷氨酰胺合成酶、谷胱甘肽合成酶等。例如L-络氨酸tRNA合成酶催化L—Tyr-tRNA的合成。
【答案解析】