《酶的作用機(jī)理》PPT課件.ppt

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1、5.4酶的作用機(jī)理（一）基本概念：酶的活性中心是指結(jié)合底物和將底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物的區(qū)域，通常是相隔很遠(yuǎn)的氨基酸殘基形成的三維實(shí)體。酶的活性中心包括兩個(gè)功能部位：結(jié)合部位和催化部位。1．結(jié)合部位（Bindingsite）酶分子中與底物結(jié)合的部位或區(qū)域一般稱為結(jié)合部位。此部位決定酶的專一性。2．催化部位（Catalyticsite）酶分子中促使底物發(fā)生化學(xué)變化的部位稱為催化部位。此部位決定酶所催化反應(yīng)的性質(zhì)。5.4.1酶的活性中心(Activecenter)1必需殘基:酶分子中有些基團(tuán)若經(jīng)化學(xué)修飾（氧化、還原、?；?、烷化）使其改變，則酶的

2、活性喪失，這些基團(tuán)稱為必需殘基。非必需殘基：有的酶溫和水解掉幾個(gè)AA殘基，仍能表現(xiàn)活性，這些基團(tuán)即非必需殘基。結(jié)合基團(tuán)—與S結(jié)合的部位（結(jié)合中心）接觸殘基Activecenter催化基團(tuán)—催化S發(fā)生反應(yīng)的部位（催化中心）輔助殘基－促進(jìn)結(jié)合基團(tuán)與底物結(jié)合，促進(jìn)催化基團(tuán)對底物的催化作用結(jié)構(gòu)殘基－穩(wěn)定酶的構(gòu)象和對酶的活性間接起作用活性中心外的殘基非貢獻(xiàn)殘基－對酶的穩(wěn)定和其它方面起作用，由非必需殘基組成（由必需殘基組成）2底物產(chǎn)物Cleft，creviceorcavities(裂縫、凹穴、裂溝)為疏水的微環(huán)境34（二）酶活性中心的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

3、1.活性中心只占酶分子總體積的很小一部分，往往只占整個(gè)酶分子體積的1%-2%。某些酶活性部位的AA殘基酶AA殘基數(shù)活性部位的AA殘基RNase124His12,His119,Lys41Lysozyme（溶菌酶）129Asp52,Glu35Chymotrypsin（胰凝乳蛋白酶）241His57,Asp102,Ser195Pepsin（人胃蛋白酶）348Asp32,Asp215Papain（木瓜蛋白酶）212Cys25,His159CarboxypeptidaseA（羧肽酶A）307Arg127,Glu270,Tyr248,Zn2+

4、5親核性基團(tuán)：絲氨酸的羥基，半胱氨酸的巰基和組氨酸的咪唑基。常見酶活性中心的基團(tuán)6酸堿性基團(tuán)：門冬氨酸和谷氨酸的羧基，賴氨酸的氨基，酪氨酸的酚羥基，組氨酸的咪唑基和半胱氨酸的巰基等。常見酶活性中心的基團(tuán)72.酶的活性部位是一個(gè)三維實(shí)體，具有三維空間結(jié)構(gòu)?；钚灾行牡目臻g構(gòu)象不是剛性的，在與底物接觸時(shí)表現(xiàn)出一定的柔性和運(yùn)動(dòng)性。（鄒承魯研究酶變性的工作）3.酶的活性部位并不是和底物的形狀正好互補(bǔ)的，而是在酶和底物的結(jié)合過程中，底物分子或酶分子、有時(shí)是兩者的構(gòu)象同時(shí)發(fā)生了一定的變化后才互補(bǔ)的，此時(shí)催化基團(tuán)的位置正好處在所催化底物鍵的斷裂和

5、即將生成鍵的適當(dāng)位置，這個(gè)動(dòng)態(tài)辨認(rèn)過程稱為誘導(dǎo)契合（induced-fit）.4.酶活性部位位于酶分子表面的一個(gè)裂隙(crevice）內(nèi).裂隙內(nèi)是一個(gè)相當(dāng)疏水的環(huán)境，從而有利于同底物的結(jié)合。5.底物靠許多弱的鍵力與酶結(jié)合。8（三）判斷和確定酶活性中心的主要方法酶的專一性研究：研究酶的專一性底物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、酶的競爭性抑制劑結(jié)構(gòu)特點(diǎn)等。酶分子側(cè)鏈基團(tuán)的化學(xué)修飾法：例如1.用共價(jià)修飾的試劑作用于酶，查明保持酶活力的必需基團(tuán)；2.親和標(biāo)記（合成底物類似物）X-射線晶體衍射法：定點(diǎn)誘變法9用共價(jià)修飾的試劑作用于酶，查明保持酶活力的必需基團(tuán)D

6、FP的作用二異丙基氟磷酸Inactiveenzyme1011專一性抑制劑：N-對甲苯磺酰－L－賴氨酰氯甲基酮(TPCK)底物：N-對甲苯磺酰－L－賴氨酰甲基酯(TPE)Trypsin(胰蛋白酶)的底物和專一性抑制劑12牛胰蛋白酶用DFP修飾得知Ser195,用TPCK得知His189,用X-光衍射等方法得知Asp102這些必需基團(tuán)。13Chymotrypsin(胰凝乳蛋白酶)的底物和專一性抑制劑底物：N-對甲苯磺酰－L－苯丙氨酰乙基酯專一性抑制劑：N-對甲苯磺酰－L－苯丙氨酰氯甲基酮(TPCK）與必需基團(tuán)His57結(jié)合14判斷抑制

7、劑是否與酶的活性中心必需基團(tuán)結(jié)合的標(biāo)準(zhǔn)：1.反應(yīng)速度的降低與[I]正比關(guān)系，即失活程度與修飾程度之間成化學(xué)計(jì)量學(xué)關(guān)系（Stoichiometricrelationship）。100%V50%00.51.0Degreeofmodification(Sidechainsperactivecenter)152.底物、競爭性抑制劑具有保護(hù)作用(Protectioneffect)，即在修飾過程中，加入競爭性I或S,則E的失活減慢。100%50%00.51.0VWithsubstrateorcompetitiveinhibitoerNosub

8、strateorcompetitiveinhibitoerTime165.4.2酶作用專一性的機(jī)制1.鎖鑰學(xué)說（1894年EmilFischer）—lockandkey或模板學(xué)說（template）：認(rèn)為整個(gè)酶分子的天然構(gòu)象是具有剛性結(jié)構(gòu)的，酶表面