第十一章酶的催化机理和活性调节.pptVIP

第十一章 酶的作用机制和酶的调节 2．催化部位 catalytic site 酶分子中促使底物发生化学变化的部位称为催化部位。 结合部位决定酶的专一性， 催化部位决定酶所催化反应的性质与能力。 主要包括： 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。 酸碱性基团：天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 与酶的高效性有关的因素 不同的酶，引起其高效性的因素是不同的，可以受一种或几种因素的影响 a.底物与酶的靠近与定向 b.酶使底物的敏感键发生变形 c.共价催化 d.酸碱催化 e.低介电区域的活性中心 f.金属离子催化作用 g.多功能催化作用 108 103 第11章 酶的作用机制和酶的调节 一、酶的活性中心 二、酶的催化机理 三、丝氨酸蛋白酶类 四、酶活性的调节 五、同工酶 三.丝氨酸蛋白酶类与胰蛋白酶家族 胰蛋白酶，胰凝乳蛋白酶和弹性蛋白酶是一组密切相关的水解酶类，它们的作用是水解肽链。 胰蛋白酶在碱性氨基酸，即赖氨酸或精氨酸的羰基后侧切天肽链。 胰凝乳蛋白酶在芳香氨基酸后侧切开肽链。 弹性蛋白酶在它的水解位点上乎没有选择，但是它趋向于优先切开与小的不带电荷的侧链相邻的肽键。 X射线晶体衍射，His57，Ser195，Asp102 在三维结构中是很靠近的 His57，Ser195，Asp102构成一个氢键体系，催化三联体 叫电荷中继网，charge relay network 质子先从Ser195 先到His57，然后到 Asp102 1.水解反应的酰化阶段 Ser195对敏感肽键的羰基C原子亲核攻击，底物的胺成分以氢键接到His57 ；羧基与Ser195的-OH成酯，Asp102的离子形式稳定的构型 2.水解反应的脱酰阶段 一系列的质子转移，水作用下，质子从 His57到 Ser195，羧酸和胺成分从酶中释放，酶又恢复自由状态 胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶、弹性蛋白酶、枯草杆菌蛋白酶都具有Asp-Ser-His电荷中继网,催化三联体 来自胰脏的三种酶X射线衍射具有类似的三维结构 一级结构40%相同 胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶、弹性蛋白酶来源于相同的祖先，不同的专一性，叫酶的趋异进化 枯草杆菌蛋白酶与上述三种酶来源不同，但有相同的电荷中继网，类似的催化机制，叫酶的趋同进化 第11章 酶的作用机制和酶的调节 一、酶的活性中心 二、酶的催化机理 三、丝氨酸蛋白酶类 四、酶活性的调节 五、同工酶 可以通过改变其催化活性而使整个代谢反应的速度或方向发生改变的酶就称为限速酶或关键酶。 四、酶活性的调节控制 别构调节 酶原激活 共价修饰 酶量调节 　 一条代谢途径的终产物，有时可与该代谢途 径的第一步反应的酶相结合，结合的结果使这个酶活性下降，从而使整条代谢途径的反应速度慢起来。这种情况又称为“反馈抑制 ”。 　 　 负反馈 正反馈 结合使酶活性增强 第一个酶 （有活性） 第一个酶 （无活性） 终产物 终产物（调节物） 结合在调节中心 调控部位：酶分子中存在着一些可以与其他分子发生某种程度的结合的部位，从而引起酶分子空间构象的变化，对酶起激活或抑制作用。 （一）变构调节（别构调节）： 某些代谢物能与变构酶分子上的变构部位特异性结合，使酶的分子构象发生改变，从而改变酶的催化活性以及代谢反应的速度，这种调节作用就称为变构调节(allosteric regulation)。 具有变构调节作用的酶就称为变构酶。 凡能使酶分子变构并使酶的催化活性发生改变的代谢物就称为变构剂。 变构调节广泛存在于生物界 变构调节的机制： 变构酶一般是多亚基构成的聚合体，一些亚基为催化亚基，另一些亚基为调节亚基。 当调节亚基或调节部位与变构剂结合后，就可导致酶的空间构象发生改变，从而导致酶的催化活性中心的构象发生改变而致酶活性的改变。 协同效应： 当变构酶的一个亚基与其配体（底物或变构剂）结合后，能够通过改变相邻亚基的构象而使其对配体的亲和力发生改变，这种效应就称为变构酶的协同效应。 如果对相邻亚基的影响是导致其对配体的亲和力增加，则称为正协同效应；反之，则称为负协同效应。 如果是同种配体所产生的影响，则称为同促协同效应。如果是不同配体之间产生的影响则称为异促协同效应。 观察变构酶的底物浓度对酶促反应速度影响时，可发现ν～[S]为一“S”形曲线。这是由于底物对变构酶存在同促正协同效应。 * 一、酶的活性中心 二、酶的催化机理 三、丝氨酸蛋白酶类 四、酶活性的调节 五、同工酶 1．结合部位 Binding site 酶分子中与底物结合的部位或区域一般称为结合部位。 （一） 酶分子的结构特点 酶分子中的其他部位提供结构支持 酶的活性中心= 结合部位+催化部位