酶的作用机理.ppt

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1、5.4酶的作用机理（一）基本概念：酶的活性中心是指结合底物和将底物转化为产物的区域，通常是相隔很远的氨基酸残基形成的三维实体。酶的活性中心包括两个功能部位：结合部位和催化部位。1．结合部位（Bindingsite）酶分子中与底物结合的部位或区域一般称为结合部位。此部位决定酶的专一性。2．催化部位（Catalyticsite）酶分子中促使底物发生化学变化的部位称为催化部位。此部位决定酶所催化反应的性质。5.4.1酶的活性中心(Activecenter)1必需残基:酶分子中有些基团若经化学修饰（氧化、还原、酰

2、化、烷化）使其改变，则酶的活性丧失，这些基团称为必需残基。非必需残基：有的酶温和水解掉几个AA残基，仍能表现活性，这些基团即非必需残基。结合基团—与S结合的部位（结合中心）接触残基Activecenter催化基团—催化S发生反应的部位（催化中心）辅助残基－促进结合基团与底物结合，促进催化基团对底物的催化作用结构残基－稳定酶的构象和对酶的活性间接起作用活性中心外的残基非贡献残基－对酶的稳定和其它方面起作用，由非必需残基组成（由必需残基组成）2底物产物Cleft，creviceorcavities(裂缝、凹穴

3、、裂沟)为疏水的微环境34（二）酶活性中心的结构特点1.活性中心只占酶分子总体积的很小一部分，往往只占整个酶分子体积的1%-2%。某些酶活性部位的AA残基酶AA残基数活性部位的AA残基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,His159Carboxypepti

4、daseA（羧肽酶A）307Arg127,Glu270,Tyr248,Zn2+5亲核性基团：丝氨酸的羟基，半胱氨酸的巯基和组氨酸的咪唑基。常见酶活性中心的基团6酸碱性基团：门冬氨酸和谷氨酸的羧基，赖氨酸的氨基，酪氨酸的酚羟基，组氨酸的咪唑基和半胱氨酸的巯基等。常见酶活性中心的基团72.酶的活性部位是一个三维实体，具有三维空间结构。活性中心的空间构象不是刚性的，在与底物接触时表现出一定的柔性和运动性。（邹承鲁研究酶变性的工作）3.酶的活性部位并不是和底物的形状正好互补的，而是在酶和底物的结合过程中，底物分子

5、或酶分子、有时是两者的构象同时发生了一定的变化后才互补的，此时催化基团的位置正好处在所催化底物键的断裂和即将生成键的适当位置，这个动态辨认过程称为诱导契合（induced-fit）.4.酶活性部位位于酶分子表面的一个裂隙(crevice）内.裂隙内是一个相当疏水的环境，从而有利于同底物的结合。5.底物靠许多弱的键力与酶结合。8（三）判断和确定酶活性中心的主要方法酶的专一性研究：研究酶的专一性底物的结构特点、酶的竞争性抑制剂结构特点等。酶分子侧链基团的化学修饰法：例如1.用共价修饰的试剂作用于酶，查明保持酶

6、活力的必需基团；2.亲和标记（合成底物类似物）X-射线晶体衍射法：定点诱变法9用共价修饰的试剂作用于酶，查明保持酶活力的必需基团DFP的作用二异丙基氟磷酸Inactiveenzyme1011专一性抑制剂：N-对甲苯磺酰－L－赖氨酰氯甲基酮(TPCK)底物：N-对甲苯磺酰－L－赖氨酰甲基酯(TPE)Trypsin(胰蛋白酶)的底物和专一性抑制剂12牛胰蛋白酶用DFP修饰得知Ser195,用TPCK得知His189,用X-光衍射等方法得知Asp102这些必需基团。13Chymotrypsin(胰凝乳蛋白酶)的

7、底物和专一性抑制剂底物：N-对甲苯磺酰－L－苯丙氨酰乙基酯专一性抑制剂：N-对甲苯磺酰－L－苯丙氨酰氯甲基酮(TPCK）与必需基团His57结合14判断抑制剂是否与酶的活性中心必需基团结合的标准：1.反应速度的降低与[I]正比关系，即失活程度与修饰程度之间成化学计量学关系（Stoichiometricrelationship）。100%V50%00.51.0Degreeofmodification(Sidechainsperactivecenter)152.底物、竞争性抑制剂具有保护作用(Protecti

8、oneffect)，即在修饰过程中，加入竞争性I或S,则E的失活减慢。100%50%00.51.0VWithsubstrateorcompetitiveinhibitoerNosubstrateorcompetitiveinhibitoerTime165.4.2酶作用专一性的机制1.锁钥学说（1894年EmilFischer）—lockandkey或模板学说（template）：认为整个酶分子的天然构象是具有刚性结构的，酶表面