生物化學基礎 Q&A 問題集

 

 

Q&A: 細胞與分子胺基酸與蛋白質核酸酵素
提問題時請注意:請指出自己的姓名與系所別,要先嘗試回答,不要光是把問題寄來。

 歷年參考試題  酵化實驗問題

 


細胞與分子




1

課本 p.113 習題 7(b)(c) 為什麼在 oligopeptides of alanine 中,每多增加一個 alanine 後 pK1 就會上升? 而 pK2 會下降? 解答說因為 electrostatic (靜電的?) interaction會影響胺基和酸基丟掉或接納電子的能力。 什麼是 electrostatic interaction 阿?他是怎麼影響的?

 
 

『單個或短一點的鏈,因為 NH3+ 與 COO- 距離很近,會產生離子間的作用 (就是 electrostatic),有利其形成;反之,若距離變大,則無此離子作用力,因此 COOH 的質子就不容易放出,因此 pK1 上升。pK2 請自己如法想像。請注意 pKa 的大小與質子的放出程度有關 (Why?)。』

 



2

課本 p.112 習題 3 題;Ala 在 pH 值等於其 isoelectric point 時,其 net charge 是 0。而在 net charge = 0 時的 structure 可能有兩種:其一是 uncharged (整個分子都不帶電),另一是 zwitterionic (淨電荷為 0 之情形)。實際上此時大部分是以 zwitterionic 狀態存在。問題:為何在 pI 時,Ala 喜歡以 zwiiterionic 狀況存在,而不是以完全不帶電荷的形式? 雖然知道以滴定曲線來看,pH 值由小到大,胺基酸的酸基和胺基會慢慢解離,可是完全法解釋不清為什麼不是以不帶電的形式存在。課本後面的解答又看不懂。

 
 

『Ala 要以 NH2-C-COOH] 的情況存在是不可能的,因為 -NH2 要在 pH 9 以上才能存在,而 COOH 要在 pH 3 以下才會存在,若是 pH = 7 則前者變成質子化的形式 -NH3+,而後者變成去掉質子的 -COO- 形式,是解離常數的關係。』

 



3

幻燈片 P5-15 兩分子間親和力最主要為凡得瓦力? 難道其他二級鍵不行嗎?

 
 

『當然有二級鍵,但是當沒有其它二級鍵時,若兩分子之間的構形互補,用凡得瓦爾力量就可以互相吸引結合 (Why?)。』

 
     
 

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胺基酸與蛋白質




1

血紅蛋白是四個次體組成的,各單體間是完全獨立嗎? 還是也有一些二級鍵連接? 胰島素是由雙硫鍵連接兩段 peptide 的,那他算是兩條次體嗎?

 
 

『各次體間完全獨立,但是用二級鍵連接起來。胰島素的兩條 peptide,原先是一個基因所轉譯,轉譯後才切開來,這樣不能稱為兩個次體;一個獨立的次體,是由一個獨立的基因所轉錄轉譯出來的。』

 



2

考古題 1998 第 22 題有一段蛋白質的胺基酸序列如下 -LVRILNRILFFLWKTLTR- 請問這段蛋白質構造有何特徵? 這題是要我們從 R group 去考慮極性或非極性,還是帶電性? 或是捲成 alpha helix 時彼此間的相對關係?

 
 

『都是。』

 



3

如果題目是這樣:有關 domain 的敘述何着為真? 那麼選項每個完整的血紅蛋白含有 4 個 domains 是對的嗎? 因為幻燈片 P3-26:每個血紅蛋白含有 4 個 subunits,每個 subunit 有一個 domain,那可以說每個完整的血紅蛋白有 4 個 domains 嗎?

 
 

『這樣講雖然是對的,但沒有人這樣說。例如,獨子說他自己是長子一樣。』

 



4

在幻燈片 P2-13 左邊的圖,有個 Pro 接在 alpha helix 的中間。不是說 alpha helix 遇到 Pro 就會中止嗎?

 
 

『我相信那張圖不是一個好例子,通常 Pro 是會破壞 alpha helix。』

 



5

抗體的構造是由二條重鏈和二條輕鏈,共四個 subunits 組成。那麼轉錄轉譯二條重鏈的基因是同一個嗎? 而二條輕鏈也是源自於同一個基因嗎?

 
 

『是的。』

 



6

在幻燈片 P3-26 中提到 myoglobin 只有一個 domain,但在 幻燈片 N2-13 的圖中 myoglobin 卻有三個 domains,這兩個是相同的 Mb 嗎? 如果不是,那怎麼解釋 P3-26 和 N2-13? 那在 N2-13 可以說 1 個 domain 是由 1 個 exon 轉錄轉譯的嗎? (圖中有 3 個 exons分別轉錄轉譯出 3 個 domains)

 
 

『那張圖所用的 domain 說法不是很正確,請不要再考慮。』

 



7

請問所謂的同質四元體是指怎樣的東西才算同質?是要完全一樣的東西嗎?還是構造功能有某種程度的類似即可?

 
 

『要由完全一樣的分子組成才算同質,也就是由同一個基因所轉錄轉譯出來的。例如血紅蛋白並非同質四元體,因為它含有兩個 a 及兩個 b 次體,雖然這兩個 a 是由同一個基因所轉譯的,但是 b 則由另一個不同的基因所轉譯。而這兩個 a 之間,算是同質,整個血紅蛋白則非同質四元體。』

 



8

是不是利用雙硫鍵的蛋白質都可以復性呢? 要能復性的蛋白質需具有什麼特性嗎? RNase A 有具有哪些特性呢使它可以復性?

 
 

『不一定,但是雙硫鍵有助於正確摺疊。RNase 因為分子量很小,雙硫鍵又多,因此不太容易變性,當變性後又因為分子量小,容易摺疊回去復性。』

 



9

幻燈片 P3-2。想一想為何要區別二級構造的氫鍵跟三級結構中的氫鍵?首先二級構造是 peptide bond 間的 -C=O .....H-N- 所形成,三級構造的氫鍵主要是由胺基酸側鏈 R 基間形成。至於為何要這樣區別,幾個同學討論了之後,都不知道原因。為何不用側鏈基來形成二級構造呢? 難道是因為一般組成 polypeptide 中可以形成氫鍵的胺基酸側鏈不夠多嗎? 沒辦法如同 peptide bond 間每個 -C=O .....H-N- 都可以形成氫鍵?

 
 

『因為在空間排列上,形成 alpha helix 或 beta sheet 後,側鏈上的基團都指向 helix 外側,或者 sheet 平面的上下側,只有脊骨間所產生的氫鍵能夠完美鍵結:氫鍵有方向性,有立體空間上的限制性 (Why?)。』

 



10

講義中提到成四級結構的主要力量為二級鍵,那請問抗體算四級結構嗎? 那抗體之間為何又有雙硫鍵?

 
 

『抗體算是有四級構造,其次體包括兩長兩短,共有 4 個次體,次體間是由雙硫鍵所連結,因此四級構造也可由雙硫鍵所組成。』

 



11

我在幻燈片 P 4-10 P 4-11 上發現 Hb 分子凹陷下去的 EF pocket 的位置似乎有所矛盾,而翻查 Lehninger 課本又看到課本表示 Hb 分子的方法和講義上說明鐮形血球的地方又有所不同 (課本用對角是同種 subunit 而講義則是用同側是同種subunit),和一位有修生化的博士班學長討論了一下,他認為是因為 Hb 分子是立体的,而從不同角度去看它時就會產生不同的平面位置相對關係,可說是A B 兩種球各拿兩顆作堆積,堆成四角錐時,若是要用平面去畫出這個四角錐上的四顆球,就會有兩種畫法,不知道這樣解釋是否合理? 沒錯,確是如此

不過這只解決了我對講義和課本表達 Hb 分子方式不同的問題另一個比較麻煩的問題是,究竟造成鐮形血球的 Hb 分子形成 fiber 真正的原因.如果照幻燈片 P4-10 所表示,EF pocket Hb 分子的 alpha 1 上原本就會有凹陷下去的構形,但看到幻燈片 P4-11 是把 EF pocket 畫在 beta 1 上,這引起了我的兩個疑問(1) EF pocket 的正確位置?(2) 如果我沒記錯,兩個 beta subunit 應是同一條 gene 做出來的,P4-11 beta 1 beta 2 的形狀卻不同是否有些不合理 其實應該所有的次體都會有 EF pocket,講義上的圖都只畫出有關的地方,沒有全部畫出 (以便焦聚重點)。若是翻查 Lehninger 課本,在 220 頁的圖和 221 頁的描述中解釋鐮形血球的成因則是:由於 beta subunit Glu 點突變成 Val,Hb 分子因而少了兩個負電而不會排斥,並且可因疏水作用力,在缺氧時的構形 (T state) 可互補而相連接成 fiber,最後無法解開 fiber變成可攜帶氧的 R state所以缺氧而死中都未提及 EF pocket,而 EF pocket 是我上課時寫下原本正常Hb分子就有的的筆記,所以有些困惑到底 EF pocket 是在 alpha 上本來就有的,抑或是 beta 上在突變後因多出 Val 而產生的?還是說 EF pocket beta 上本來就有的,而突變後 EF pocket 仍在,只是旁邊多了一塊突出的地方,因此不同的 Hb 分子可以以 beta subunit 相接成 polymer?  課本的確寫得很簡單,不過事實不會變,其描述也是正確,只是省卻 EF pocket 的強調EF pocket 的確是早就存在

 
 

(上面問題的回答直接以洋紅色寫在文中並畫有底線)

 



12

鑲在細胞膜上許多蛋白質,其構造都有相當的相似性,多數由若干條 a helix 來回穿梭細胞膜而組成的。 請問為何多採用 a helix?

 
 

『至少有兩個作用:(1) a helix 可以形成圓筒狀,比較堅固,來回穿過細胞膜可形成 channel 的構造;(2) 此 channel 構造上的 a helix 圓筒可有一面極性,另一面非極性,非極性部份靠近細胞膜,極性部份圍成通道。』

 



13

血紅蛋白是四個次體組成的,各單體間是完全獨立嗎? 還是也有一些二級鍵連接? 胰島素是由雙硫鍵連接兩段 peptides,那他算是兩個次體嗎?

 
 

『各次體間是完全獨立的,但是用二級鍵連接起來。胰島素的兩條 peptides,原先是一個基因所轉譯,轉譯後才切開來,這樣不能稱為兩個次體;一個獨立的次體,是由一個獨立的基因所轉錄轉譯出來的』

 
     
 

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核 酸




1

老師上課時有提到雜合的嚴苛度:(1)提高鹽的濃度 (2)增加溫度;可以請老師再說明一下這兩個原因如何限制雜合作用。

 
 

『因為親和性較低的雜合,會被高鹽及高溫所破壞,只有真正具有高親和度的兩股 DNA 之間,才能耐受高嚴苛度,提高雜合的準確性。』

 



2

關於分子間專一性吸引力,A 和 T 可以說是專一性嗎? 還是不行? 因為 A 也會和 U 結合?

 
 

『廣義來說算是,A 與 T, U 都算是專一性結合,只是分子有點太小些,看起來專一性好像不會很高,但集合很多鹼基對合起來,就有很高專一性。』

 



3

RNA 和 DNA 可以藉分子量來分離嗎? 例如使用質譜儀或電泳。

 
 

『可以用膠體過濾法。』

 
 

衍生的問題:若有兩隻試管,分別裝有 1 mL DNA 及 RNA,請問如何以簡單的方法鑑定兩者?

 



4

講義上說右手旋的分子,基本上會有左手旋的鏡像異構物。那麼核酸和蛋白質理論上都具有鏡像異構物囉? 那麼這些鏡像異構物是否存在於自然界中呢?

 
 

『理論上可以,但是真正自然界中沒有。實驗室中可以製造。』

 



5

若 DNA 為右手旋,那它的 negative supercoil 是否就是反方向的左手旋繞,而 positive supercoil 是否就是同方向的右手旋繞呢?

 
 

『雖然我不確定你的真正意思,我自己想像你的說明可能是正確的。你文字中的左手旋繞,就是以 supercoil 的方式,相反地解掉一圈,可解除緊張,因而達成超捲繞。』

 



6

想請問老師幻燈片 N1-24 的地方,為什麼 RNA 的密度最大? 是因為 DNA 雙股中間有氫鍵,相對來說結構比較不緊密,而 RNA 是單股,可以相互緊密纏繞嗎?

 
 

『分子的密度與分子大小無關,例如一顆子彈的密度就比一條土司麵包大。因為 RNA 纏繞得比較緊密 (想想 tRNA 如何緊密捲繞)。DNA 因為組成雙螺旋,因此沒辦法像單股的 RNA 那樣自由摺疊成緊密構造。』

 
 

或許超高速離心時,很長的 DNA 會被攪成片段;但是鹼基間的氫鍵,該不會這麼就斷掉吧?

 
 

『超高速離心不會把 DNA 弄斷,也不會破壞鹼基。但即使 DNA 變成片段,密度還是不會變的。』

 



7

幻燈片 N2-14 上面說 cDNA 可以群殖入載體並大量表現之,可是 N2-11 下面最後一段又說,如果除去 intron,基因可能無法在原來的細胞核中表現。cDNA 由 RNA 反轉錄回來,不就相當於去除 intron 了嗎? 那為什麼它還可以正常表現呢?還是說只有無法在原來的細胞核中正常反應,經過轉殖還是可以正常表現?

 
 

『選殖的 cDNA 是在原核細胞中表現,原核的基因沒有 intron;但若是說放回去真核細胞中,通常都無法正常表現。當然,轉殖到原核細胞中去,甚至到真核的酵母菌中,cDNA 都可以正常表現。』

 



8

請問 intron 和 exon 的演化關係是如何發展的? 較原始的原核細胞沒有 intron,是因為原核細胞較小,為了節省空間,所以沒有多餘的空間來插入 intron 嗎? 那現在許多生物的基因發現有 intron 是什麼原因? 有可能是為了使 gene 在遭受環境危險時,若含有 intron 在內,可使 exon 受到傷害的機會比較小嗎?還是另有原因?

 
 

『Intron 的成因可能是基因的 duplication,以便可以發生不同的突變,高等生物的基因因此有比較大的演化優勢,而且可以保持原來的基因,但缺點是多了很多有用、無用的基因。你上面所說的原因也有可能。』

 



9

讓 DNA 分子在實驗操作中不要變性,除了加入 Mg2+ 以外,還可以用 Tris-EDTA (TE) buffer 請問 TE buffer 中有加 Mg2+ 嗎? 如果有的話那 EDTA 不會和 Mg2+ 結合起來嗎? 這樣要怎麼讓 DNA 穩定? 如果沒有那 TE 是怎麼讓 DNA 穩定的? (大概也是靠陽離子吧? 可是是怎麼回事可以講解嗎?)

 
 

『你講的都很正確。據我所知,Tris 本身是陽離子,應該也有相當強的中和效果,而 EDTA 是要除去會活化 DNase 的金屬,以免 DNA 被水解。』

 



10

幻燈片 N3-7 問到為何 RNA 在純水中不會變性而沈澱? 是因為 RNA 沒有不會形成雙股嗎? 不會有兩股因為磷酸根負電排斥嗎? 但 RNA 不是也有可能因為 non W-C pairs 形成類似雙股的構造嗎?

 
 

『RNA 的分子量小是重要原因。RNA 也會產生分子內雙股互補,但是都很短,因此即使互斥分開,也會很快互補回去,何況他們兩股分開後,還是在同一條 RNA 分子上,因為 RNA 是單股的。』

 



11

 DNA 和 RNA 不溶於乙醇,甚至是其他醇類,又是為什麼? 我去問有機老師 ....

 
 

『有機老師的意思大概是說巨分子本來就比小分子溶解度差。尤其 DNA 上面的一些帶電荷性質 (磷酸),也許有機老師考量磷酸可能是酒精沈澱的原因之一,他又認為有機溶劑對巨分子的溶解度本來就不好,我也認為這可能是原因。因為醇類可能會降低水的活性 (或看作降低水的"濃度"),因而使得巨分子溶解度下降。』

 



12

兩股 DNA 分開為何會導致沉澱? Ans. 因為在兩股分開後,非極性的鹼基外露,會不規則地以疏水健結合而聚合,因此造成沈澱。那磷酸根的負電排斥呢? 疏水鍵的結合會抵過電荷的排斥嗎? (雖然『團結力量大』是對二級鍵而言,但是磷酸根在 DNA 上也是數目很多)

 
 

『磷酸根排斥反而是上述沉澱的主要原因。因為溶在水裡,沒有離子中和這種排斥力量,因而造成兩股分開,露出鹼基而混雜沈澱下來。』

 
     
 

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酵 素




1

關於 carboxypeptidase A 和 carboxypeptidase II 兩種酵素名字一樣而加個代號,代號有什麼特殊意義嗎? (carboxypeptidase II 是我在 NCBI 的 Stryer 第五版電子書的圖 9.15 看到的) 因為前者是協同式的催化,屬 zinc protease 類,是切 peptide 的 C- 端;而後者是順序式的催化,也有 catalytic triad,和 chymotrypsin 一樣屬 Ser protease 類 (不過構形和 chymotrypsin 沒有很明顯的相似性),是切 peptide 的中間。為什麼兩者的名字會一樣呢? 單純只是因為受質都是 peptide 然後反應作用在 C=O 上嗎?而 A 和 II 的使用有沒有什麼其他的意思呀?

 
 

『Carboxypeptidase II 之所以有 catalytic triad 是一種趨同演化,並不屬於 Ser protease 家族,也不是 carboxypeptidase A 家族,carboxypeptidase II 其實比較像 AchE。』

 



2

我們的疑問:什麼叫做『專一性』? G3P dehydrogenase 有一個跟 NADH 結合的 domain,這樣算是專一性嗎? 可是 NADH 可以廣泛的被各種酵素拿來用吧。重金屬 (如 Zn) 是 cofactor 吧,那請問 cofactor 都是重金屬嗎? cofactor 算是一種 coenzyme 嗎?還是 coenzyme 是一種 cofactor? (這邊 E2-1 投影片跟文字說明有點混淆 coenzyme 與金屬都是 cofactor) 還有,用 His 去抓 Zn,這算不算一種專一性?

 

 

『專一性有大有小,隨著配對不同而差異,有些很大 (如 biotin-avidin),有些不很高,如上述的金屬。雖然 NADH 可被很多酵素辨認,但也都是有相當高的專一性。用一個 His 去抓 Zn 也算專一性,但比起用六個 His 去抓,力量小很多。

 

 

人體必需的金屬是作為酵素 cofactor 之一種,而 cofactor 包含輔脢 (多屬維生素類),講義的確有點混淆。過渡金屬因為外層軌道電子較大,可以有很多鍵結的空間 (配位鍵),因此對酵素的構形比較有貢獻 (像 Na 就無法如此)。』

 



3

雖然 protease 都有相類似的水解機制,但是我和讀書會的同學討論過後總覺得沒辦法在這麼多種的水解機制歸納出個核心機制,請問一下老師怎麼的解釋會比較好啊?

 
 

『大概都是 carbonyl group 攻擊一個稍帶正電的碳。』

 



4

酵素動力學我有一些地方轉不過來。因為我以前學過的觀念是 kcat = Vmax / Et,而老師卻是說 kcat = k3。這句話我個人以為在 [S] 趨近於無限大的時候是對的,但是如果 [S] 並沒有趨近於無限大 (或是很小的話),那麼我覺得 kcat 理論上應該不會等於 k3 才是啊。但是後來又想想,kcat k3 都是常數,理論上該相等吧。這樣又和前面自己的想法打了一架,覺得越想有越混淆的感覺。

 
 

(類似的問題)

 
 

以下是對於酵素動力學的疑問,在第 8 頁的 3.2.4.3 中的 c 以及 E3-32 中,假設基質量 [S] 極大時,Km 可以忽略,酵素反應事實上只看後半段,即 ES E+P,此時可以表現出一個酵素的最大催化能力,特別把 k3 稱為 kcat,但為何在假設基質量遠小於 Km 時,公式中的 k3 又可以轉變為 kcat,這是兩個不一樣的假設,為何得到的結果卻可以通用呢? 在問題集第 26 題的第 8 小題中,我們以為只有在基質濃度極大時才可能相等,我們對於 kcat 的定義與其意義不解,請老師解惑。

 
     

 

『由 vo = k3 [ES] 及 Vmax = k3 Et,當 [ES] 趨近 Et 時,kcatk3 可看成一樣。把 S 設成很大或很小,然後推出衍生的公式,也可應用在一般情況,不見得就限定在原先的很大或很小的假設,推公式有這樣的一種通透性。』

 
     
 

還有 turnover number 在 [S] 不是很大的情況下,還會 k3 = kcat 嗎? kcat 會隨著酵素濃度的變化而變嗎?

 
 

『 在酵素基質濃度很低時,許多反應上的因子都會有問題,看不出酵素真正的催化性質。 k3 = kcat 不會隨著 [S] 變化,是常數。』

 



5

E3-21 頁上的 steady state theory 是建立在飽和狀態時嗎?只有飽和狀態時 ES 的生成量及消失量才會達到一定嗎?

 

 

『不是飽和狀態,是平衡狀態。』

 



6

老師上課時提到 k 是平衡常數,但因為有些籠統,在導 k 的單位時有些不解。因為我們以為 k 是濃度的平衡常數,如此推出 k 的單位會變成 [M] 的平方。所以我們推測 k 是反應速率平衡常數,這樣正確嗎?

 
 

『的確應該是反應速率常數,並非平衡常數,可能是我上課時的失誤。請特別注意 Km, k1, k2, k3  與各種酵素活性的單位,以及其推導方法。』

 



7

26 題 的第 9 小題,上面說 Km 可看成 [ES] 的生成速率常數,在我們討論會中大家都同意 Km 可看出酵素與基質的親和力,但大家又分為兩派認為 Km 也可看成 [ES] 的生成速率常數,但是另一派認為應該是 k1 才可看出 [ES] 的生成速率常數。請老師為我們說明何者較佳。

 
 

『其實 Km 的定義相當清楚,Km = (k2 + k3)/ k1,是幾個常數的合成值,而其安排方式正好把遠離 ES 的兩個常數當分子,把形成 ES 者當分母,因此我覺得 Km 應該可以作為 ES 的生成指標。』

 



8

在講義 E6-51 肝糖磷解脢的反應機制中,有提到一些因素可以促進或抑制 GP 的活化。能否請問老師他們的作用是分別作用在什麼地方? 在考古題上有是非題選項是:(1) 澱粉可以增加其酵素活性 (不知老師是問真正的澱粉的影響,或是食入澱粉的影響,因為在消化過程中應該已經把澱粉變成葡萄糖。又澱粉與肝糖都是相同鍵結方式,覺得不知道對否,因為講義上並沒有把澱粉寫上);(2) AMP 是以異位調節脢的方式增加其活性;(3) 咖啡因是因其構形與 AMP 相似而抑制活性 (請問要如何判斷是不是)。

 
 

『這些效應物 effector 都是作用在異位調節區,可以確定的是 AMP,而 ATP 可能是與 AMP 競爭同一位置,相信咖啡因也是,因為其構形類似 adenosine。而澱粉的確在細胞分布位置上與 GP 風馬牛不相及,不過在試管中 GP 也可能有作用,把澱粉降解成 Glc-1-P。另外的葡萄糖等糖類,書上是說也有異位調節區,我正在查是否與 AMP 結合區同一位置。』

 



9

請問輔脢可否促進酵素所催化反應的正確方向?且我對題目上的正確方向有點不了解,是指更往正反應移動,還是更可以做出正確的化合物?

 
 

『輔脢要接受基質送過來的某些基團,例如 NAD+ → NADH,因此其反應是有方向性的,像 NADH 就不可能再接受電子了,因此正確形式的輔脢可以促進催化反應的方向。

 



10

課本 p.219 的 enolase 其上 Lys135 及 Glu211 都沒有帶電荷,在什麼樣的 pH 下才有可能造成這樣的結果? 想法:若有帶電荷 Glu 則無法當 general acid 提供質子,相對 Lys 無法當 general base 吸收質子;如果相反過來,Glu 當 general base,Lys 當 general acid,在相同 pH 的考量下似乎不太合理,還是有其他的催化機制?或者,活性區中有著什麼樣的性質,可以讓口袋裡 Glu 緊抓著質子不放,而且還讓 Lys 沒質子可抓?

 
 

『我想那是在基質進來之後的情況,也就是原來 Lys 應該也是 protonated 的,基質的加入,形成看來好像變成 -NH2的樣子,反應後 Lys 還是變回成 -NH3+。當一些基團湊在一起時,因為空間排列與電子的吸引,可以有一些很特別的排列 ,這也是活性區的效用。最明顯的例子就是 Ser protease 的 catalytic triad。』

 



11

講義 E4-14 的 aspartyl protease 以 pepsin 為例,在 pH = 2~3 之間,其酵素活性最佳,類似上面一個問題,在這樣的 pH 值下,Asp215 及 Asp32 (pKa 約 4.3) 應該是在不帶電 (即氫不解離) 的情況下,他們是分別以 carbonyl group 跟水分子的兩個-OH 形成氫鍵,因而抓住一分子水。還是相反過來,Asp 分別用 -OH 與水分子氧上的兩個未共用電子,形成氫鍵? (由圖判斷應該為前者吧) 無論如何,在 Asp 氫質子不解離的情形下,又要如何作為催化過程中質子的暫存區呢?

 
 

『其實他的 active site 上兩個 Asp 酸基,一個呈 COO-,另一個是 COOH,並且以 COO- …HOOC 方式連在一起,當水進來後會與 COO- 結合,然後水分子上的 O: 攻擊基質開始反應。請看 Stryer (5e)  p. 237。當一些基團湊在一起時,因為空間排列與電子的吸引,可以有一些特別的排列。最明顯的例子就是 Ser protease 的 catalytic triad。』

 



12

異位酶的定義到底是什麼? 一定要是上下游代謝物嗎? 還是說只要:(1) 結合區不在活性區,(2) 多元體構造,(3) 有調節作用,(4) 當酵素與其他分子結合時,會因構形改變而影響本身或相鄰次體的構形 (基質與酵素結合所引起的構形改變也算嗎?那不是在活性區嗎?) 磷酸化也是異位酶的 effector 嗎? 因為他也不是結合在活性區。

 
 

『顧名思義,就是在活性區以外有一個調節位置,可被其代謝物所調控,通常是非共價鍵,因此磷酸化就不算。若是基質與活性區的結合,誘導其他次體的構形改變,造成活性的改變,廣義上來說也算是異位調節。我認為只要動力學曲線呈 sigmoidal,就是有異位調節 (像 hemoglobin 雖非酵素,卻也有異位調節的表現)。』

 



13

Ser 蛋白酶有很多種,而只要是 Ser 蛋白酶的抑制劑,都會跟他們作用嗎? 還是只會跟特定的 Ser 蛋白酶作用? 就像 Sarin 是 acetylcholinesterase 的抑制劑,那他會和其他的 Ser protease 作用 (如 chymotrypsin)。因為講義第十頁寫到 TPCK 的目標酵素是 chymotrypsin,可是 DIFP 是 Ser proteases。

 
 

『有些抑制劑有很高的專一性 (TPCK),有些則較低 (DIFP),不一定,完全看抑制劑的分子構造,以及抑制劑與酵素間的作用方式。Sarin 的確也會抑制 Ser 蛋白脢,只要反應機制相似,都可互相作用。』

 



14

請問 kcat。 講義上說基質量極大時 k3kcat,即 turn over number。意思應該是說僅在基質量極大時才能用 kcat 這符號。 但為什麼講義中的文字部分說到,基質量遠小於 Km 時卻在 k3/Km 後括號 (kcat/Km) 為什麼連基質量很小時也能用 kcat

到底 kcat 適合出現的條件是什麼呢,它無論何時都等於 k3 嗎?

 
 

『講義把基質濃度放大或縮小,是為了說明方便,當瞭解了 k3 可以作為 t.o.n. 後,套回原來的公式,則在任何濃度都可適用,不僅僅適在最高或最低濃度。若講義上寫的會讓同學誤以為只有在基質極大時,才能稱為 kcat,我會把講義改掉。 因為 kcatk3 都是常數,無論何時都相等,特別換個名稱叫 kcat。』

 
     
 
 

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  更新日期:2008/02/09