第十三章_酶与生物催化剂.pptVIP

三、别构酶活性调节的机制 1）MWC模式（由Monod，Wyman，Changeux在1965年提出） A）别构酶是一个寡聚体，亚基在酶分子中排列对称。每一亚基对特定的配体都有结合部位，而且这些结合部位都相等。 B）亚基具有不同的构象状态，称R态和T态，前者的活性比后者高。 C）当一个亚基由T变成R态时，其他亚基也同时变为R态（称“齐变模式”）。而且酶的T?R互变时，其对称性保持不变（称“对称模式” ）。 D） T与R处于动态平衡之中，取决于别构激活剂或作用物的浓度与别构抑制剂的比值。 2）KNF模式（由Koshland，Nemethy，Filmer在1966年提出） A）别构酶是由相同亚基构成的寡聚体，但每个亚基都可以有不同的构象状态，即R 或T态。前者的活性比后者高。 B） R 态和T态可共存于一个寡聚体中。当作用物或效应物与一个亚基结合后可引起该亚基构象变化，这种变化再促使相邻亚基的构象变化从而改变后者对作用物的亲和力。这种变化依顺序进行，直到所有亚基都发生同样变化（称“序变模式”） C） 一个亚基与作用物或效应物结合后，可引起相邻亚基对后续作用物的亲和力增加或降低。 第四节 核酶 一、核酶（Ribozyme）简介 概念：核酶是具有催化活性的RNA，又称为催化性RNA。核酶的概念由Zaug等人于1986年提出。 核酶的特点： 具有催化活性，如核苷酸转移酶活性、磷酸二酯酶活性、磷酸转移酶活性、RNA限制性内切酶活性。 反应具有专一性。 对竞争性抑制剂敏感。 核酶的分类： 1）按作用方式分类： 剪切型：又分为两类，一类剪切反应发生在RNA前体的成熟过程中，另一类剪切反应发生在某些动植物小环状病原体RNA的复制过程中。 剪接型：剪接反应包括剪切反应和连接反应，如内含子的切除和外显子的连接。 2）按作用物分类： 自体催化：包括RNA的自我剪切和自我剪接反应。 异体催化：其作用物可以是RNA、多糖、DNA、氨基酸酯等。 3）按结构与来源分类：如锤头型、发夹型、人丁型肝炎病毒、脉孢菌VS核酶。 核酶的结构 包括一、二、三级结构 几种核酶的二级结构 核酶的二、三级结构 Ribozyme tRNAPhe 锤头型核酶 The ribosome is a ribozyme 5.核酶催化作用机制 反应包括切断旧的磷酸酯键(剪切反应)和形成新的磷酸酯键(剪接反应)。 剪切反应：由2’羟基氧亲核攻击临近的磷，产生三角形过渡态，继而引起5’氧-磷键断裂，生成5’羟基和2’，3’环磷酸末端。 剪接反应：由5’羟基氧进行亲核攻击，与接点上的磷形成新的3’，5’磷酸二酯键。 核酶催化转酯作用机制 核酶催化转酯作用机制 6.核酶的应用 用于基因抑制技术：原理类似反义RNA和RNAi技术。核酶与靶mRNA结合后，导致后者的降解，从而阻断有关蛋白质的合成。 核酶导入细胞的方式： A）将核酶基因转入靶细胞进行表达，抑制特异蛋白质的合成。作为核酶基因载体可选择病毒和质粒。 B）将外源性核酶导入靶细胞内而发挥作用。 核酶的临床应用：可能比较适用于治疗一些RNA表达异常的疾病。目前主要研究核酶作为治疗一些病毒感染性疾病（如爱滋病和肝炎）和肿瘤的新技术。 例如：将核酶基因转入HIV感染患者的淋巴细胞，再将细胞输入患者体内，可提高治疗效果。 又如：将核酶基因转入H-ras突变细胞瘤，对肿瘤的抑制达50%。 二、脱氧核酶（Deoxyribozyme）简介 是一类具有催化活性的DNA，能切断RNA和连接DNA，特异性高。 1995年，J. W. Szostak首先报道了具有DNA连接酶活性DNA片段，称为脱氧核酶( deoxyribozyme)。 目前对脱氧核酶的研究主要通过体外实验，对其结构与功能的关系不很清楚。 第十三章 酶与生物催化剂 酶的概念: 酶是一类生物催化剂。大多数酶以蛋白质为主要成分，对作用物具有专一性。 目前将生物催化剂分为两类： 蛋白酶 、 核酶 酶学研究简史 公元前两千多年，我国已有酿酒记载。 一百余年前，Pasteur认为发酵是酵母细胞生命活动的结果。 1878年，Kuhne首次提出 Enzyme 一词。 1897年，Buchner兄弟用不含细胞的酵母提取液，实现了发酵。 1926年，Sumner首次从刀豆中提纯出脲酶结晶。 1982年，Cech首次发现rRNA前体也具有酶的催化活性，提出 “核酶ribozyme ” 的概念。 第一节 酶的催化机制 一般酸碱催化 酶分子的某些功能基团起酸或碱催化作用，即供质子（酸）或接纳质子（碱），从而促进作用物发生过渡态的转变，加速反应过程。 一般酸碱催化作用通过酶催化中心的功能基团形成酸性或碱性环境，影响底物的解离状态而起作用，与无机酸碱的催化原理一样。 酸碱催化作用 亲核或亲电催化 酶分子的