化学生物学小论文

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1、化学生物学论文班级：2009级化学生物学班姓名：王丰学号：2009111127酶结构的研究王丰2009111127化学生物学摘要：本文简要叙述了酶的结构与其功能的关系，并介绍了蔗糖酶的具体研究方法。关键字：酶结构活性中心1.酶结构研究的内容从1834年德国博物学家施旺第一次分理出胃蛋白酶开始，人类对酶的结构与功能的研究就一直没有停下脚步。通过对结构的研究，人们也在一步步揭示酶的秘密。时至今日，人们甚至已经可以制作出一些人工酶，到底酶的结构是什么？与功能又有什么关系呢？所谓人工酶又到底是怎么一回事呢？接下来，就一起走进酶的世界吧。首先，在介绍酶的结构之前，先回

2、顾一下酶的定义。酶是生物体活细胞产生的具有特殊催化活性和特定空间构象的生物大分子，包括蛋白质及核酸，又称为生物催化剂。由于绝大多数酶是蛋白质，只有少数是核酸RNA（核酶），所以关于酶结构的研究，主要还是对蛋白酶的研究。这里介绍的，也主要是蛋白酶的结构。酶的结构，大体上可以分为：一级结构，蛋白质（RNA）分子中碱基的排列顺序；二级结构，通过氢键形成的空间排布；三级结构，球状结构；四级结构，多亚基聚集体。首先，我们先从最简单的一级结构开始介绍。2.1.酶的一级结构对酶而言，一级结构就是氨基酸序列，由于酶绝大多数都是蛋白质，而蛋白质的一级结构测定现在已经有了很多的

3、方法，这里简单的介绍一下传统的蛋白质测序法。蛋白质是由20种氨基酸按照一定的顺序通过肽键连接成一长链，然后通过链内、链间的离子键、疏水作用等多种作用力进行折叠、卷曲形成一定的构象并发挥其独特作用。氨基酸的排列顺序即蛋白质的一级结构决定了蛋白质的高级结构及功能。目前，进行蛋白质序列测定有两个关键步骤，即：①氨基酸残基一个一个依次从蛋白质和多肽的末端切割下来；②正确鉴定每次切割下来的氨基酸残基。其中第一步可采用化学法或酶法进行裂解。由于化学法较之酶法具有裂解率高、易于自动化、耗费少等诸多优点，被蛋白质化学实验室普遍采用，可以从蛋白质和多肽的N端进行裂解，也可以从

4、C端进行分析。第二步通常是在氨基酸残基上衍生了一个生色基团，通过高效液相色谱进行分离分析。由于篇幅原因，本文仅就较简单的蛋白质的N端氨基酸序列分析的原理和方法做一简单介绍。1、耦联蛋白质和多肽的自由α—氨基经与异硫氰酸苯酯(PITC)试剂耦联后，与其紧邻的第二个残基的键合力大大减弱，很容易断裂。2、裂解在无水条件下酸裂解，仅仅切下反应的那个残基。紧挨的第二个氨基酸残基暴露出自由的α—氨基，又可与PITC进行耦联反应。3、转化ATZ—氨基酸不稳定，在三氟乙酸水溶液(25％)中可转化成稳定的PTH—氨基酸。4、PTH—氨基酸的鉴定可以通过薄层层析、气相色谱、高效

5、液相色谱及质谱等各种手段进行分析。近年来由于高效液相色谱技术具有分析速度快、灵敏度高、定性定量准确等诸多优点，并且仪器自身结构也日臻完善，被广泛应用于PTH—氨基酸的鉴定。通常选用C—18反相柱进行分离。此外，也有像“N端蛋白质序列仪”这样便捷的仪器，可以直接测出蛋白质的氨基酸序列。2.2酶的二级结构以及活性中心的确定酶的二级结构，本质上还是跟蛋白质相同的：通过肽链上的羰基氧和亚氨基氢之间形成的氢键，使肽链主链骨架上的局部区域形成有规则的空间排布。这种主链上的、有规则的空间排布称为蛋白质的二级结构。包括：α-螺旋、β-折叠、β-转角和无规卷曲。2.2.1α-

6、螺旋：特点：1、每隔3.6个AA残基螺旋上升一圈，螺距0.54nm;2、螺旋体中所有氨基酸残基R侧链都伸向外侧，链内氢键几乎都平行于螺旋轴;3、每个氨基酸残基的>N-H与前面第四个氨基酸残基的>C=0形成氢键，肽链上所有的肽键都参与氢键的形成。其中，需要注意：多聚赖氨酸在pH7的水溶液中不能形成α-螺旋，而是以无规则卷曲形式存在。多聚亮氨酸由于R基团的空间阻碍不能形成α-螺旋。多聚脯氨酸也不能形成α-螺旋。2.2.2β-折叠：β-折叠是二条或多条几乎完全伸展的多肽链侧向聚集在一起，相邻肽链主链的氨基与羰基氧形成氢键。方式一——反平行：肽链的N端不处于同一端，

7、氢键与肽链走向垂直。如：丝心蛋白。方式二——平行所有肽链的N端处于同一端，氢键不与肽链走向垂直。如：β-角蛋白2.2.3β-拐角结构：β-拐角结构也称β-弯曲、β-回折、发卡结构等。一般有4个连续的氨基酸组成。在构成这种结构的4个氨基酸中，第1个氨基酸的羰基与第4个氨基酸的氨基形成氢键。Gly和Pro易出现在这种结构中，因Gly的侧链简单，只有一个氢原子，在构象上没有空间障碍，可以缓和肽链弯曲时造成的残基侧链的作用。Pro则相反，其亚氨基与侧链形成环状结构，严格的限制了构象角的自由度，在一定条件下，能导致β-拐角的形成。2.2.4无规则卷曲：如右图所示，泛指

8、那些不能被归入明确的二级结构。如折叠片或螺旋的多肽区