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第一章　酶的三维结构1

A．蛋白质的一级结构2

B．酶的三维结构5

1．X射线衍射法5

2．结构上的组建单元8

3．由组建单元装配蛋白质11

4．由一级结构预测三级结构15

C．酶的多样性17

1．酶族的分支进化18

2．趋向进化22

3．趋向或分支？23

4．脱氢酶和结构域［53］23

5．根据基因片段的融合决定蛋白质的演变？25

D．酶-底物复合物的结构26

1．关于检验酶-底物复合物的方法27

2．例1：丝氨酸蛋白酶28

3．例2：溶菌酶31

1．酶的晶体结构和溶液结构在实质上是相同的吗？33

E．蛋白质的柔性和构象的易变性33

2．在蛋白质中观察到的柔性和运动模式［100,101］34

F．更高级的机构——多酶复合物40

1．双头酶和不同活性的非共价结合40

2．丙酮酸脱氢酶复合物41

3．多重活性和多酶复合物的推论42

第二章　化学催化49

A．过渡态理论［1-4］49

1．过渡态理论的重要意义和应用51

2．Hammond假设［5］52

B．催化原理53

1．需要进行催化的地点、原因和方法53

2．一般酸-碱催化56

3．分子内催化：酶上某个基团的“有效浓度”59

4．熵：分子内催化反应和有效浓度的理论基础62

5．“轨道操纵”［21］66

6．静电催化67

7．金属离子催化［20］71

1．通过形成Schiff碱的亲电催化［41］73

C．共价催化73

2．磷酸吡哆醛一亲电催化［41,48］75

3．硫胺素焦磷酸——亲电催化79

4．亲核催化81

5．酶催化有关的一些因素概要82

D．结构与反应活性的关系82

1．在羰基上的亲核攻击83

2．确定亲核性和离去基团能力的因素87

3．线性自由能关系曲线在酶反应中的应用92

E．微观可逆性原理或细致平衡原理94

F．动力学等价原理95

G．动力学同位素效应［65］97

1．一级同位素效应97

2．二级同位素效应100

3．溶剂同位素效应100

第三章　酶动力学的基本方程式104

A．稳态动力学104

1．实验基础：Michaelis-Menten方程式［1］104

2．解释单底物反应的动力学现象：Michaelis-Menten机制106

3．Michaelis-Menten机制的延伸和修正107

B．Michaelis-Menten参数的意义110

1．kcat的含义：催化常数110

2．KM的含义：真实的平衡常数和表观的平衡常数110

3．kcat/KM的含义：专一性常数112

C．数据的图解表示法113

D．抑制作用114

1．竞争性抑制作用114

2．非竞争性抑制，反竞争性抑制和混合型抑制115

E．非生产性结合117

F．kcat/KM＝k2/Ks118

G．竞争底物118

1．Michaelis-Menten方程式的另一种表示公式118

2．竞争底物的专一性119

H．可逆性：Haldane方程式119

1．溶液中的平衡119

2．酶表面上的平衡120

1．随机序列机制121

J．多底物体系121

I．Michaelis-Menten方程式的失效121

2．有序机制122

3．Theorell-Chance机制122

4．乒乓（或取代酶或双置换）机制123

K．有效动力学捷径124

1．净速度常数的计算［18］125

2．采用过渡时间代替速度常数126

A．快速混合和取样技术130

第一部分　关于测定方法：前稳态动力学导论130

第四章　酶促反应速度常数的测定和量度130

B．闪光光解134

C．松弛法135

D．前稳态动力学和松弛动力学的分析研究137

E．酶的绝对浓度153

第二部分　酶促反应过程速度常数的量度157

A．速度常数的上限［21］157

B．酶促反应速度常数和限速步骤160

A．简单酸和简单碱的电离作用：基本方程式167

第五章 酶催化反应与pH的关系167

1．通过考察方程式以提出pK？值170

B．酶中电离基团对动力学的影响171

1．简单理论：Michaelis-Menten机制171

2．kcat，kcat/KM，KM，和1/KM［1,2］对pH的影响172

3．关于预测和测定pKa s的一个简单规则173

C．简单理论的修改和分析174

1．修改归因于附加中间产物174

2．简单法则的分析：Briggs-Haldane动力学和限速步骤随着pH而变化：动力学pK？s［4,6-8］175

D．酶中表面电荷对其基团pK？s的影响177

3．动力学和平衡pK？s间的实验区别177

4．微观pK？s和宏观pK？s177

E．数据的图解表示法179

F．解说性的实例和实验证据180

1．糜蛋白酶活性部位的pKa181

G．酶中基团的直接滴定183

1．D2O在pH/pD和pK？中的作用183

2．方法183

H．溶液中温度、溶剂极性和离子强度对酶基团的pKa的影响186

I．酶中高度受扰的pKa s187

第六章 实用动力学190

A．动力学方法190

1．分光光度法190

2．荧光分光光度法191

3．自动分光光度法和荧光分光光度法操作步骤192

4．偶联分析193

5．酸碱的自动滴定194

6．放射性分析方法194

1．指数法197

B．由动力学数据作图197

2．二级反应198

3．Michaelis-Menten动力学199

C．酶-配体解离常数的测定199

1．动力学199

2．平衡透析200

3．凝胶过滤平衡［8］200

4．超速离心202

6．光谱法203

5．过滤分析［11］203

7．滴定方法204

D．以结合数据作图204

1．单一结合部位204

2．多结合部位205

附录：两种常用的液闪剂205

1．BBOT205

2．pPO/POPOP206

A．前稳态动力学和稳态动力学的比较207

第七章 动力学方法检测反应中间物207

1．中间物的检测：“证据”是什么？208

B．胰凝乳蛋白酶：通过停留分光光度法、稳态动力学和分离产物来检测中间物209

1．从一种“突增”式产物释放中检测中间物209

2．在单一转换条件下，来自前稳态动力学的形成中间物的证据210

3．通过稳态动力学和分配实验检测酯水解中的酰化酶214

4．检测在酰胺和肽水解中的酰化酶［8］219

5．分配实验的有效性和某些可能的实验误差220

1．碱性磷酸酶223

C．用分配和动力学实验检测中间物的其它实例223

2．酸性磷酸酶224

3．β-半乳糖苷酶225

D．氨基酰化-tRNA合成酶：用淬灭流动、稳态动力学和同位素交换来检测中间物226

1．反应机制226

2．校对机制229

E．检测构象上的变化233

第八章 酶反应的立体化学237

A．光学活性和手性237

1．表示法［1,2］238

2．酶促和非酶促反应的立体化学之间的差别240

3．构象和构型241

B．立体专一性酶促反应的实例242

1．需NAD+和NADP+的氧化和还原242

2．延胡索酸酶催化延胡索酸的水合作用的立体化学243

3．在醛糖-酮糖异构酶反应中，顺式烯二醇中间产物的论证244

4．将封闭的底物用于测定磷酸果糖激酶的正位异构体的专一性245

1．亲核反应的立体化学246

C．由手性中心构型的停滞或逆转检验中间物246

2．立体化学论证的合理性247

3．溶菌酶和β-半乳糖苷酶反应的中间物248

D．手性甲基248

1．由次甲基产生的手性甲基与由手性甲基转变的次甲基之间的根本差别249

2．手性分析249

3．苹果酸合成酶反应的立体化学［18-21］251

E．手性磷酸酯［24-27］253

1．磷酰基转移化学的示范253

3．手性磷酰基转移的实例256

2．磷酸衍生物的手性256

4．位置同位素交换259

5．酶促磷酰基转移的立体化学概况260

F．酶促反应的立体电子控制261

1．吡哆醛磷酸的反应活性261

2．蛋白酶反应中的立体电子效应262

第九章　活性部位指导的和被酶激活的不可逆抑制剂——“亲和标记”和“自杀抑制剂”266

A．蛋白质的化学修饰266

1．氨基酸侧链的化学反应活性267

B．活性部位指导的不可逆抑制剂271

C．被酶激活的不可逆抑制剂［12-15］276

1．吡哆醛磷酸-连接酶279

2．单胺氧化酶和黄素蛋白280

第十章　协同配体结合、变构相互作用和调节283

A．正协同性283

B．变构相互作用和协同性的机制284

1．Monod-Wyman-Changeux（MWC）协调机制［4］285

2．Koshland-Némethy-Filmer（KNF）渐变模型［5］288

3．综合模型289

C．负协同性和半部位反应活性［8,9］290

D．协同性的定量分析292

1．Hill方程：协同性的测定292

2．MWC结合曲线［4］292

3．KNF结合曲线295

4．协同性的特征测验和MWC与KNF机制之比较296

E．血红蛋白协同结合的分子机制297

1．氧协同结合的生理学重要性297

2．血红蛋白在氧结合作用中的一些原子变化［3,23］297

F．代谢途径的调节301

3．血红素的化学模型301

G．磷酸果糖激酶和酵解的控制302

1．R态的结构306

H．糖原磷酸化酶和糖原分解的调节［42-44］307

1．磷酸化酶的结构309

第十一章 分子间作用力和酶-底物结合能313

A．非键合原子间的相互作用313

1．静电相互作用313

2．非极性相互作用（vanderWaals或分散力）314

3．氢键318

4．疏水键［7-9］319

B．酶和底物的结合能322

1．从动力学来测定结合能的增加323

2．为什么酶比有机溶剂具有更多的疏水性？327

3．摘要328

C．熵和结合作用［24］328

D．蛋白质-蛋白质的相互作用330

1．结合能降低kcat/KM的活化能333

第十二章　催化反应中酶-底物互补和结合能的利用333

A．催化反应中酶-底物结合能的利用333

2．结合作用和化学活化能的相互转化334

3．酶与过渡态的互补含有kcat/KM处于最高值之意337

B．关于催化反应中酶-过渡态互补中，结合能利用的实验证据339

1．经典实验：修饰的底物的结构-活性相互关系339

2．过渡态类似物：互补性探针［5,6］339

3．近代研究：酶被修饰后的结构-活性实验344

C．最大速度的演变：过渡态的强结合和底物的弱结合346

1．在常数kcat/KM［2］时，KM达到最大值的原理347

2．关于KM的实验观测349

D．关于结合能利用的分子机制353

3．关于达到最大速度的进化完全的酶354

1．应变354

2．诱导配合354

3．非生产性结合356

4．在专一性上应变、诱导配合及非生产性结合的非重要性356

5．关于应变、诱导配合过程的存在和性质有关的实验证据357

6．关于应变性质的结论：应变还是应力？363

7．应变、诱导配合和生产性结合之比较365

E．最适速度对中间产物的累积和酶内部平衡的影响365

1．中间产物的累积365

2．被平衡的内部平衡366

第十三章　专一性和校对机制369

A．对专一性的限制370

1．Michaelis-Menten动力学372

2．一般情况373

3．相互作用的活性部位375

4．专一性的立体化学起源376

B．校正或校对机制377

1．蛋白质合成中的校对377

2．在DNA复制中的校对382

C．精确度的代价386

1．校正机制的代价-选择性方程式387

2．单一特征识别：f＝f′f″389

3．双特征识别：f′f″＞f390

第十四章　基因工程和酶学：蛋白质工程393

A．DNA的结构和性质394

1．复制DNA：DNA聚合酶396

2．DNA内的裂缝可以封闭：DNA连接酶［4］398

3．双股DNA可在专一的序列处裂解：限制性内切酶［5,6］399

4．DNA片段可用酶来连接400

5．通过互补均聚物末端连接DNA：末端转移酶［7］401

6．经过加工的／分布的聚合作用401

B．为扩大生产而克隆酶基因402

1．载体404

2．筛选405

3．实例406

C．定位诱变作用406

1．寡聚核苷酸-定位诱变［22-25］407

第十五章　精选酶的结构和机制414

A．脱氢酶415

1．醇脱氢酶［7］418

2．L-乳酸脱氢酶［6,8,38］423

3．苹果酸脱氢酶［9］426

4．甘油醛-3-磷酸脱氢酶［59,60］427

5．关于脱氢酶的一些概括430

B．蛋白酶432

1．丝氧酸蛋白酶432

2．巯基蛋白酶441

3．锌蛋白酶445

4．羧基（天冬氨酰）蛋白酶［168-171］452

C．核糖核酸酶457

1．酶和酶-底物复合物的结构459

D．葡萄球菌核酸酶［223-225］463

E．溶菌酶［231-233］465

1．正碳离子466

2．静电催化和一般酸催化466

3．亚部位的结合能467

F．碳酸酐酶［259,260］469

G．磷酸丙糖异构酶［280-282］472

1．氘和氚示踪实验及醛糖-酮糖异构酶的机制473

2．酶-底物复合物的结构475

H．结尾语477