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第四章 酶化学 Chapter 4 Enzyme Chemistry Phosphorylation - an example of regulation by reversible covalent modification of the enzyme Protein kinases catalyze the phosphorylation of proteins Protein phosphatases remove phosphate groups from phosphorylated proteins 1、绝对专一性 只作用于一种底物，而不作用于任何其他物质；即只对一定化学键两端带有一定原子基团的化合物起催化作用。 H2N－C－NH2 + H2O 2NH3 + CO2 O ＝ 脲酶 2、相对专一性 对底物要求程度较低，能作用于结构相似的一类物质。 ＋ H2O ＋ ROH α-葡萄糖苷酶 α-葡萄糖苷 ⑴族专一性：只要求底物的某一化学键和该键一端的基团， 至于另一端的基团是什么，并不要求。如胰蛋白酶 ⑵键专一性：只要求作用于一定的化学键，而对键两端的基团 无特殊要求。这类酶专一性最低，如酯酶 R－C－O－R’ + H2O RCOOH + R’OH O ＝ 酯酶 3、立体异构专一性 ⑴旋光异构专一性：当底物具有旋光异构体时，酶只作用于 其中的一种。 R－CH－COOH + O2 R－C－COOH + NH3 O ＝ L-Aa氧化酶 1 2 NH2 α－酮酸 ⑵几何异构专一性：当底物具有几何异构体时，酶只作用于 其中的一种。 （二）酶的活性中心(active center) 组成酶分子的Aa中有许多化学基团，如-NH2、-COOH、-SH、-OH等，但这些基团并不都是与酶活性有关。其中那些与酶的活性密切相关的基团称为酶的必需基团（essential group）。包括活性中心内的必需基团和活性中心外的必需基团。 常见的必需基团： Ser-OH His-咪唑基 Cys-SH Asp、Glu-COOH 酶活性中心(active center) 又称活性部位(active site)，是指酶分子上必需基团比较集中并构成一定的空间构象、与酶的催化活性直接相关的结构区域。也简指酶分子中能与底物特异地结合并将底物转变为产物的特定空间区域。 酶活性中心通常包括两个功能部位： 结合部位：直接同S结合，决定酶同何种S结合，即专一性 催化部位：直接参与催化，决定酶的高效性 底 物 活性中心以外的必需基团 结合基团 催化基团 活性中心 Arg127, Glu270, Tyr248,Zn2+ 307 羧肽酶A Cys25, His159 212 木瓜蛋白酶 Asp32, Asp215 348 胃蛋白酶 His57, Asp102, Ser195 241 胰凝乳蛋白酶 Asp52, Glu35 129 溶菌酶 His12, His119, Lys41 124 核糖核酸酶 活性中心的Aa残基 Aa残基数 酶 表 一些酶活性中心的氨基酸残基 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； ②酶的活性部位是一个三维实体； ③酶活性部位具有柔性或可运动性； ④底物通过次级键较弱的力结合到酶上； ⑤活性部位是位于酶分子表面的一个空穴或裂缝内。 酶的活性中心是酶分子表面的一个凹穴，有一定的大小和特殊的构象，其内部大多数Aa残基为疏水性的，有利于与底物的作用；在与底物接触时表现一定的柔性。 （三）酶原(proenzyme)的激活 某些酶在细胞内合成或初分泌时没有催化活性，这种无活性状态的酶前身物称为酶原。在一定条件下，酶原受某种因素作用后，分子结构发生变化，形成或暴露出活性中心，使无活性的酶原转变成有活性的酶，这一过程称为酶原的激活。 酶原激活的机理 酶 原 分子构象发生改变 形成或暴露出酶的活性中心 一个或几个特定的肽键断裂，水解掉一个或几个短肽 在特定条件下 酶原激活的生理意义 避免细胞产生的酶对细胞进行自身消化，并使酶在特定的部位和环境中发挥作用，保证体内代谢正常进行。 有的酶原可以视为酶的储存形式。在需要时，酶原适时地转变成有活性的酶，发挥其催化作用。 -S-S-