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医学生物化学重点总结
医学生物化学重点总结.
生化重点陕西中医学院HW
第二章蛋白质的结构和功能
第一节蛋白质分子组成
一、组成元素:
N为特征性元素,蛋白质的含氮量平均为16%.-----测生物样品蛋白质含量:
样品含氮量×6.25
二、氨基酸
1.是蛋白质的基本组成单位,除脯氨酸外属L-α-氨基酸,除了甘氨酸其他氨基酸的α-碳原子都是手性碳原子。
2.分类:
(1)非极性疏水性氨基酸:
甘、丙、缬、亮、异亮、苯、脯,甲硫
(2)极性中性氨基酸:
色、丝、酪、半胱、苏、天冬酰胺、谷氨酰胺
(3)(重)酸性氨基酸:
天冬氨酸Asp、谷氨酸Glu
(4)(重)碱性氨基酸:
赖氨酸Lys、精氨酸Arg、组氨酸His。
三、理化性质
1.两性解离:
两性电解质,兼性离子
静电荷+10-1
PH〈PIPH=PIPH〉PI
阳离子兼性离子阴离子等电点:
PI=1/2(pK+pK)212.紫外吸收性质:
多数蛋白质含色氨酸、酪氨酸(芳香族),最大吸收峰都在280nm。
3.茚三酮反应:
茚三酮水合物与氨基酸发生氧化缩合反应,成紫蓝色的化合物,此化合物最大吸收峰为570nm波长。
此反应可作为氨基酸定量分析方法。
四、蛋白质分类:
单纯蛋白、缀合蛋白(脂、糖、核、金属pr)
五、蛋白质分子结构
1.肽:
氨基酸通过肽键连接构成的分子肽肽键:
两个氨基酸α氨基羧基之间缩合的化学键(—CO—NH—)
2.二肽:
两分子氨基酸借一分子的氨基与另一分子的羧基脱去一分子的水缩合成
3.残基:
肽链中的氨基酸分子因脱水缩合而残缺,故被称为氨基酸残基。
4.天然存在的活性肽:
(1)谷胱甘肽GSH:
谷,半胱,甘氨酸组成的三肽
①具有还原性,保护机体内蛋白质或酶分子免遭氧化,使蛋白质或酶处于活性状态。
②在谷胱甘肽过氧化物酶催化下,GSH可还原细胞内产生的过氧化氢成为水,同时,GSH被氧化成氧化性GSSG,在谷胱甘肽还原酶作用下,被还原为GSH
③GSH的硫基具有噬核特性,能与外源性的噬电子毒物(如致癌物,药物等)结合,从而阻断,这些化合物与DNA,RNA或蛋白质结合,以保护机体(解毒)
(2)多肽类激素及神经肽
①促甲状腺激素释放激素TRH
②神经肽:
P物质(10肽)脑啡肽(5肽)强啡肽(17肽)
第二节蛋白质的分子结构
一级
二级
三级
四级
定义
蛋白质中氨基酸的数目及排列顺序
蛋白质分子中多肽链骨架中原子的局部空不涉及侧链空间排列,间排布
二级结构进一步盘曲折叠成具有一定规律的三维空间结构
亚基与亚基间呈特定的三维空间排布,并以非共价键相连接
形式
3.6螺旋(上升一圈a-,直径0.54nm,个螺距-0.5nm)β折叠(正向),0.7,反0.6
蛋白质构象中结构域:
是由多肽特定的区域。
链上相邻的超二级结。
形成构的紧密相联)
亚基(完整的三级结构)
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转角,无规卷曲,超β-二级卷曲
的结构区域)
键
肽键(主)二硫键(次)
氢键
疏水作用,离子氢键,范德华力
盐键和氢键疏水作用,
意义
是蛋白质空间构象和特异性生物活性的基础,但不是决定空间构象的唯一因素
由一级结构决定,发挥特殊生理功能短距离效应
相对分子质量大的蛋白质常分为多个结构域执行不同功能长距离效应
,指在多肽链内顺序上相互临近的二级结构常常在空间折叠中靠近,彼此相互作用,形成规则的二级)超二级结构:
即模体(motif结构聚合体。
蛋白质的分类:
根据组分:
1.(非蛋白部分为结合蛋白的辅基))缀合蛋白:
脂、糖、核、金属pr(2
(1)单纯蛋白质
2.形状和空间构象:
10,不溶于水,韧性——支架和外保护
(1)纤维状:
长轴和短轴之比大于2)球状:
水溶性较好,结构更复杂——酶和调控蛋白(
蛋白质结构与功能的关系第三节
一、一级结构是空间构象的基础1.空间构象遭破坏的核糖核酸酶只要一级结构未被破坏,就可能恢复到原来的三级结构,功能依然存在。
pr相似的一级结构(序列同源现象)具有相似的功能→同源蛋白质。
2.一级结构是功能的基础。
不同种属来源3.一级结构改变与分子病缬氨酸分子病:
蛋白质分子发生变异所导致的疾病,为基因突变导致。
镰刀形贫血:
谷氨酸→
二、蛋白质空间结构与功能的关系蛋白质的功能依赖于特定的空间结构1.蛋白质在不改变一级结构的前提下,通过变构(配体物质与蛋白质非共价键结合改变构象)可以改变活性2.三、蛋白质空间的结构改变与疾病因蛋白质折叠错误或折叠不能导致构象变化引起的疾病,成为蛋白质构象病1.朊病毒:
查不到任何核酸,对各种理化作用有很强抵抗力,传染性极强的蛋白质颗粒。
2.a-螺旋。
)细胞型(正常型)(1:
表达于脊椎动物细胞表面,存在于Scc,实现自我复制,并产生病理效应。
PrPc转化为:
是
(2)瘙痒性(致病型)PrPPrP异构体,可胁迫四、蛋白质的理化性质:
两性解离
蛋白质带正电荷侧链某些基因解离②若溶质pH
等电点
5.0
PI不同,多接近体内蛋白质的各种
紫外吸收
280nm处吸光度的测定,常用于蛋白质的定量含肽键220nm和芳香族氨基酸
双缩脲反应
呈紫色反应,用于检测蛋白质的水解程度
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透析
蛋白质是生物大分子不易透过半透膜,通过半透膜纯化含小分子杂质的蛋白质
变性
破坏共价键和二硫键,若一级结构未被破坏,轻微变性后可因去除变性因素而恢复活性(复性)
沉淀
除去蛋白质的水化膜并中和其电荷,可发生沉淀
凝固
变值调至等电点,仍能溶于强酸或强碱溶液中,若将强酸或强碱溶液的PH蛋白质被强酸强碱变性后,(凝固)性蛋白质结成不溶絮状物,称结絮。
若再加热紫状物变得更为坚固,不易再溶于强酸强碱中。
变性的蛋白质不一定沉淀,沉淀的蛋白质不一定变性,但变性的蛋白质易沉淀,凝固的蛋白质均已变性,而且不再溶解。
五.蛋白质的分离与纯化:
提取:
破碎组织和细胞,将蛋白质溶解于溶液中的过程称为蛋白质的提取。
1.纯化:
将溶液中的蛋白质相互分离而取得单一蛋白质组分的过程。
2.改变蛋白质溶解度使其沉淀的方法:
3.)盐析:
用高浓度的中性盐将蛋白质从溶液中析出。
(1氯化钠Eg:
硫酸铵硫酸钠原理:
夺取蛋白质周围的水化膜,破坏其稳定性。
)加入有机溶剂(2甲醇正丁醇乙醇:
丙酮Eg
原理:
降低溶液的介电常数,使蛋白质相互吸引。
补充四
一、氨基酸分类1.带脂肪烃侧链的氨基酸:
丙,缬,亮,异亮2.含芳香环:
苯丙
都含有共轭双键→紫外光吸收性质芳香族:
酪,色
④含疏基:
半胱氨酸3.含硫:
甲硫氨酸
苏⑥含羟基:
丝4.亚氨基酸:
脯氨酸
⑧含羧基(酸性带负电):
天冬氨酸,谷氨酸含酰胺基:
谷氨酰胺,天冬酰胺5.
二、肽C端)N端),羧基(羧基末端,多肽链两端:
自由氨基(氨基末端,1.端N端→C多肽命名:
2.PeptideUnit个原子位于同一酰胺平面,构成肽单元()C,O,N,H)和相邻两个a碳原子等643.多肽中肽链个原子(4.抗生素肽:
抑制,杀死细菌的多肽核酸的结构和功能第三章)RNA可分为核糖核酸(为生命的最基本物质之一。
核酸是一类含磷的生物大分子化合物,携带和传递遗传信息,根据组成不同,。
)和脱氧核糖核酸(DNA页39共页2第
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DNA
mRNA核RNA
tRNA
rRNA
核酸的化学组成及一级结构第一节(也称单核苷酸),基本单位为核苷酸。
核酸分子的元素组成为C,H,O,N和P核酸核单
(脱氧核核苷磷酸
碱基(嘌呤碱,戊糖(脱
一、核苷酸完全水解可释放出等摩尔量的含氮碱基,戊糖(脱氧戊糖)和磷酸。
核苷酸1.碱基腺嘌呤)(A啶嘧尿啶嘧胸腺嘌呤嘧啶)(鸟嘌呤G啶嘧胞
)(C。
C,G,,A,T,CG;存在于RNA中:
A,U)存在于(1DNA分子中:
)此外,核酸还含有一些含量很少的碱基,种类很多,大多数为甲基化碱基。
2(2.戊糖;,脱氧核糖构成DNA
(1)核糖构成RNADNA分子较DNA分子更易发生水解,因此不如稳定。
RNA
(2)3.核苷1)碱基和核糖(脱氧核糖)通过糖苷键连接成核苷(脱氧核苷)。
(CR)核苷:
AR,,UR,GR2(dGR,dTR,dCR.)脱氧核苷:
(3Dar,4.单核苷酸1()核苷(脱氧核苷)和磷酸酯键连接形成核苷酸(脱氧核苷酸)页39共页3第
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CMPUMP,AMP,GMP,①核苷酸:
dAMP,dGMP,dTMP,dCMP.②脱氧核苷酸:
③重要的核苷酸衍生物NDPC(二磷酸核苷)④多磷酸核苷酸:
NTP(三核酸核苷),-环腺甘酸)3',5'⑤环化核苷酸:
cAMP(-环鸟苷酸)',5'cGMP(3二、核酸的一级结构核苷酸的排列顺序。
由于核苷酸间的差异主要是碱基的不同,所以也称为碱基序列。
1.定义:
核酸中磷酸二酯键连接形成多核苷酸链,且多核苷酸链是有方向性的。
′,5′2.核苷酸之间以3'5'ACTGCT33书写方法:
左端标出5'末端,右侧为'末端例如:
的空间结构和功能第二节DNA的二级结构——双螺旋结构模型一、DNA双螺旋结构的特点DNA以右手螺旋方式绕同一公共磷酸,为骨架,分子由两条反向平行但走向相反的脱氧多核苷酸链组成,两链以一脱氧核苷酸-1.DNA,A=T碱基垂直螺旋轴居双螺旋内侧,与对侧碱基形成氢键配对(互补配对形式:
轴盘螺旋,直径为2nm,形成大沟和小沟相间,对碱基。
,一圈10),相邻碱基平面距离0.34nm,螺旋一圈螺距3.4nmC=G双螺旋结构的稳定主要由互补碱基对之间的氢键和碱基堆积力来维持。
氢键主持双链横向稳定性,碱基堆积力维持双链纵2.DNA向稳定性。
双螺旋结构的多样性3.DNA结构会DNA分子在水性环境和生理环境下最稳定的结构,但当改变溶液的离子浓度或相对温度时,DNA双螺旋结构是DNA发生改变。
的超螺旋结构及其在染色质中的组装二、DNA1.DNA超双螺旋结构DNA双螺旋链再盘绕成超螺旋结构;
(1)超螺旋结构:
DNA双螺旋方向相同
(2)正超螺旋:
盘绕方向与双螺旋方向相反2)负超螺旋:
盘绕方向与DNA(DNA是环状超螺旋结构2.原核生物DNA在核内的组装3.真核生物和蛋白质构成,其基本单位是核小体,真核生物染色体由DNADNA(约
颗核心
粒组蛋白八小核
连接区DNA体接连
H)核心颗粒:
由长1(DNA双螺旋的146bp1.8以超螺旋方式缠绕组蛋白八聚休圈组成。
1和组蛋白)连接区:
由连接区(2DNAH组成1DNA3()连接区:
连接相邻两个核心颗粒。
4()组蛋白H,BH,AH,H1①组蛋白种类:
H,4
223页39共页4第
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组成八聚体,HHB,H②组蛋白八聚体(核心组蛋白)由各2分子HA,4223组装不同层次的结构)真核生物染色体DNA(5和蛋白质构成的不同层次缠绕线和螺线管结构)染色体是由DNA(6DNA三、的功能的基本功能是以基因的形式荷载遗传信息,并作为基因复制和转录的模板。
它是生命遗传的物质基础,也是个体生命活动1.DNA的信息基础。
2.基因就是指在染色体上占有一定位置的遗传的基本单位或单元。
3.基因组是指来自一个遗传体系的一整套遗传信息。
DNA,属于核外遗传物质。
4.此外,真核细胞还有线粒体和叶绿体,分别含有线粒体DNA和叶绿体RNA的功能和结构第三节
RNA的种类、分布和功能
细胞核和胞液
线粒体
功能
核蛋白体RNA
rRNA
mtrRNA
核蛋白体组分
信使RNA
mRNA
mtrRNA
蛋白质合成模板
核内不均一RNA
HnRNA
的前体成熟mRNA
RNA核内小
SnRNA
的剪接、转运参与HnRNA
核仁小RNA
SnoRNA
的加工、修饰rRNA
胞浆小RNA
ScRNA/TSL-RNA
蛋白质肉质网定位合成的信号识别体组分
转运RNA
tRNA
mttRNA
转运氨基酸
的结构与功能一、信使RNAmRNA的结构特点'也是甲基化,形成帽子结构。
5大多数真核mRNA的'末端均在转录后加上一个甲基鸟苷,同时第一个核苷酸的C1.2尾A'末端有一个多聚腺苷酸(polyA)结构,称为多聚32.大多数真核mRNA的
poly(A)3UAGGppp5'm———AUG——————————————AAUAAA———'7
译非翻3'非'5码编
区A尾的功能3.帽子结构和多聚译翻区)翻译超始的调控的稳定性维系(3)mRNA核内向胞质的移位
(2)mRNA(1DNA遗传信息的碱基排列顺序,并携带至细胞质,指导蛋白质合成的氨基酸排列顺序4.mRNA的功能:
转录核内的结构和功能二、转运RNAG'末端大多数为-CCA-OH3'末端为,51.tRNA分子中含有较多的稀有碱基,含10-20%稀有碱基,如DHU,环TψCDHU2.tRNA二级结构——三叶草氨基酸臂,环,反密码环,额外环,L形的三级结构——倒3.tRNA的功能:
搬运氨基酸到核糖体和识别密码子,参与蛋白质的翻译4.tRNA的结构和功能三、核蛋白休RNA与核糖体蛋白共同构成核蛋白体或称为核糖体,核糖体均由易于解聚的大小两个亚基组成。
1.rRNA的功能:
参与组成核蛋白体,作为蛋白质生物合成的场所。
2.rRNA3.rRNA的种类:
(根据沉降系数)原核生物真核生物
5srRNA5srRNA
23srRNA
28srRNA
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5.8srRNA16srRNA
18srRNA
原核生物(大肠杆菌为例)
真核生物(以小鼠肝为全例)
小亚基
30S
40S
rRNA
16S
1542个核苷酸
18S
个核苷酸1874
蛋白质
21种
占总量的40%
33种
50%占总量的
大亚基
50S
60S
rRNA
23S
2940个核苷酸
28S
4718个核苷酸
5S
120个核苷酸
5.8S
个核苷酸160
5S
120个核苷酸
蛋白质
种36
占总量的30%
49%
35%占总量的
第四节核酸的理化性质一、核酸的一般理化性质核酸分子中有末端磷酸和许多连接核苷的磷酸残基,为多元酸,具有较强的酸性。
1.各种核酸分子大小及所带电荷不同,电泳和离子法来分离不同的核的碱性基团,故为两性电解质,2.核酸分子中还有含氮碱基上酸。
的变性二、DNA1.定义:
在某些理化因素作用下,DNA双链解开成两条单链的过程。
变性并不涉及核苷酸共键(磷酸二脂键)的断裂。
2.方法:
过量酸、碱、加热、变性试剂如尿素、酰胺以及某些有机溶剂如乙醇、丙酮等。
3.变性后其它理化性质变化:
DNA变性的本质是双链间氢键的断裂变性引起紫外吸收值的改变A增高的现象4.增色效应:
DNA变性时其溶液260的解链DNA5.Tm:
变性是在一个相当窄的温度范围内完成,在这一范围内,紫外光吸收值达到最大值的50%时的温度温度称为温度,又称熔解温度,或熔点。
6.Tm值与下列因素有关:
值范围较窄,所之亦然,由(1Tm的均一性较高,那么DNA链各部分的氢键断裂所需的能值较接近,)DNA的均一性:
DNADNA样品均一性的指标。
值可作为衡量于可见Tm间氢键需要更多的能对氢键,所以破坏G-C间氢键较A-T232)C-G碱基对含量:
G-C碱基对为对氢键,而A-T碱基对只有(DNA碱基的百分组成。
值推算出量。
因此Tm值大小与G+C含量成正比,也可通过Tm*2.44
=X%(G+C)(Tm-69.3))值较低。
Tm介质中离子强度:
离子强度低,DNA的(3DNA三、的复性与分子杂交、足够的盐浓度—的两条互补链可恢复天然的双螺旋构象,这一现象称为复性。
(1复性定义:
在适当条件下,变性1.DNADNA2、足够高的温度——破坏无规则的链内氢键)—消除磷酸基的静电斥力,DNA2.热变性的经缓慢冷却后即可复性,这一过程称为退火。
3.降低。
DNA复性时,其溶液A减色效应:
260分子放在同一溶液中,只要两种单链DNA在DNA变性后的复性过程中,如果将不同种类的单链分子或RNA核酸分子杂交:
4.分子之间存在着一定程度的碱基配对关系,在适宜的条件(温度及离子强度)下,就可以在不同的分子间形成杂化双链。
这种现象称DNA和RNA分子间形成,与分子间或者RNARNA也可以在DNADNA5.这种杂化双链可以在不同的与之间形成,为核酸分子杂交。
6.核酸分子杂交的应用第四章酶
一、酶的概念:
酶是指由活细胞产生的具有催化作用的蛋白质。
1、命名:
①习惯命名:
分解脂肪的酶→脂肪酶→据其催化的底物命名页39共页6第
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催化脱氢反应酶→脱氢酶→据其催化的反应类型命名
②系统命名
⑥合成酶类(或连接酶类)⑤异构酶类2、分类:
①氧化还原酶类②转移酶类③水解酶类④裂解酶类
②核酸类的酶、化学本质:
据化学本质将酶分两类,即:
①蛋白脂类的酶3
二、酶的分子结构与功能1、分子组成:
单纯酶和结合酶。
酶蛋白:
结合酶中的蛋白质部分。
辅助因子:
结合酶中的非蛋白质部分。
全酶:
酶蛋白与辅助因子结合形成的复合物称全酶,只有才有催化作用。
全酶
)黄嘌呤金属酶:
金属离子如果与酶结合紧密,在提取的过程中不会丢失,这类酶称为金属酶。
如:
羧肽酶(含Zn2+Mo2+)氧化酶(含金属离子作用:
①维持酶分子的构象;②传递电子;③在酶与底物间起桥梁作用;④中和阴离子降低反应的静电斥力。
根据辅助因子与酶蛋白结合的牢固程度不同将其分为辅基或辅酶。
注:
①辅基大多为金属离子②一种酶蛋白只能与一种辅助因子结合,但是一种辅助因子可与不同酶蛋白结合。
白质单纯酶:
仅含单纯酶:
仅氨基酸的蛋含α-
分类)结合酶:
蛋白质+非蛋白质部分(即辅酶分子)(即酶蛋白
酶蛋白——决定反应的特异性结合成复合物全酶(只有全美才具有催化作用)小分子有机化学物
辅酶因子——金属离子
在酶促反应中
维持酶分子的构象1、
、传递电子23、在酶与底物间起桥梁作用
4、中和阴离子,降低反应的静斥力
辅酶:
与蛋白质结合疏松
辅酶因子参与酶活性中心的组成
辅基:
与酶蛋白结合牢固
酶活性中心(activecenter):
指酶分子中能与底物结合并催化底物转变为产物的特定的空间结构区域。
酶活性中心内结合集团:
结合底物和辅酶,使之成为复合物的必需基团
催化基团:
影响底物中某些化学键的稳定性,催化底物转变成为产物
2、酶的活性中心
①概念:
酶分子中与酶活性密切相关的化学基因称为必需基因,这些必需基因在一级结构上可能相距很远,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,能与底物特异结合并将底物转化为产物,这区域称为酶的活性中心或活性部位。
②分类:
①酶活性中心内的必需基团:
结合基因和催化基因
②酶活性中心外的必需基团:
组氨酸的咪唑基,丝氨酸的羟基等。
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三、酶促反应的特点与机制
1、酶与催化剂相比较:
①共同点:
A催化作用;B反应前后酶质与量不变;C不改变反应平衡常数
②不同点:
A极高的催化效率
B高度的特异性:
1、绝对特异性2、相对特异性
3、立体异构特异性
C可调节性
2、酶促反应的机制
①诱导契合假说酶:
与底物相互接近时,其结构相互诱导、相互变形和相互适应,进而相互结合。
这一过程称为酶-底物结合的诱导契合假说。
②邻近效应与定向排列:
提高反应速率
③多元催化:
同一种酶常兼有酸、碱双重催化作用。
④表面效应:
四、酶促反应动力学
影响酶促反应因素:
酶浓度、底物浓度、pH、温度、
抑制剂、激活剂等。
1、底物浓度对反应速度的影响
①在酶量恒定的情况下,酶促反应的速度主要取决于底物的浓度
②在底物浓度较低时,反应速度随底物浓度的增加而上升,加大底物浓度,反应速度趋缓,底物浓度进一步增高,反应速度不再随底物浓度的增加而加快,达最大反应速度,此时酶的活性中心被底物饱和。
☆2、米-曼氏方程式
①中间产物学说:
酶(E)与底物(S)形成酶—底物复合物(中间产物ES),此复合物再分解为产物(P)和游离的酶。
②米氏方程式:
V=Vmax[S]
A米氏方程式Km值等于酶促反应速度为最大反应速度一半时的底物浓度。
Km值↓酶对底物的亲和力↑B、、离子强度有关,与酶的浓度无关(同PH是酶的特征性常数之一,只与酶的结构,酶所催化的底物和反应环境如温度、Km、C一底物,不同的酶有不同的Km值)Vmax是酶完全被底物所饱和时的反应速度,与酶浓度成正比。
D、Vmax值的测定:
③km值和双倒数作图法V=Vmax*[S]/(Km+[S])第一步:
两边同取倒数得+1/Vmax
(Vmax*[S])1/V=Km/=-1/km=1/Vmax,横轴截距以1/V对1/[S]作图,纵轴截距:
[S]/V=Km/Vmax+[S]/VmaxHanes作图法k=1/Vmax[S]以[S]/V对作图,纵轴截距=-km,直线3、酶浓度对反应速度的影响忽略不计)E时,km>>>>(当[S]km,酶可被底物饱和的情况下,反应速度与酶浓度成正比。
当[S]4、温度对反应速度的影响①温度升高,酶促反应速度升高②温度升高,可引起酶的变性失活。
注:
不是酶的特征性常数,最适温度:
酶促反应速度最快时的环境温度称为酶促反应的最适温度。
(酶的最适温度与反应时间有关)临床应用:
低温麻醉、低温保存菌种。
对反应速度的影响pH5、有不同要求。
PHPH①酶活性受其反应环境的影响,且不同的酶对不同的页39共页8第
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pH
②最适pH:
酶催化活性最大时的环境缓冲液种类与浓度,pH不是酶的特征性常数,受底物浓度,;肝精氨酸酶是9.8;多数酶是中性(最适③胃蛋白酶最适PH值是1.8以及酶的纯度等因素影响)6、抑制剂对酶促反应速度的影响①抑制剂:
凡能使酶的催化活性下降而不引起酶蛋白变性的物质统称为酶的抑制剂。
②抑制剂多与酶的活性中心内、外必需基因相结合,从而抑制酶的催化活性。
分类:
去除。
超滤等方法①不可逆性抑制剂:
以共价键与酶活性中心上的必需基因相结合,使酶失
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