生物化学酶..精要.ppt

2. 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. 酶的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。 （二）酶活性中心的结构特点 （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，查明保持酶活力的必需基团；2.亲和标记（合成底物类似物）；3.—SH保护剂的使用； X- 射线晶体衍射法： 定点诱变法 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 组成活性中心的重要化学基团： 用化学修饰方法测出在大多数酶的活性中 心上有8种氨基酸的频率最高，即Ser、His、 Cys、Tyr、Try、Asp、G1u、Lys。蛋白酶和 酯酶一般含有Ser和His，如胰蛋白酶、胰凝乳 蛋白酶、弹性蛋白酶等，称为丝氨酸蛋白酶。 但也有些蛋白酶的活性中心不含丝氨酸而有半 胱氨酸。 （一）降低反应的活化能（activation energy） 活化能:在一定温度下一摩尔底物全部进入活化态所需要的自由能，单位是KJ/mol. （增加温度、加入催化剂降低反应活化能） 酶促反应：E + S === ES === ES* ? EP ?? E + P 非酶促反应： 二、酶作用高效率的机制 催化剂的作用是降低反应活化能,从而起到提高反应速度的作用 反应过程中能的变化 Fe非酶促反应 酶促反应 非酶促反应 自由能能 反应进程 底物 产物 ES ES* EP 实例：H2O2的分解 无催化剂时活化能为75.24 KJ/mol; 铂为催化剂时48.9; H2O2酶为催化剂8.36 中间产物学说 在酶催化的反应中，第一步是酶与底物形成酶－底物中间复合物。当底物分子在酶作用下发生化学变化后，中间复合物再分解成产物和酶。 E + S ==== E-S ??? P + E? 许多实验事实证明了E－S复合物的存在。E－S复合物形成的速率与酶和底物的性质有关。 （电子显微镜的观察结果、X-射线晶体结构分析、 酶与底物反应前后光谱特性分析、酶的溶解度变化、酶与底物的共沉降，获得ES复合物结晶） 在酶促反应中，由于酶和底物分子之间的亲和性，底物分子有向酶的活性中心靠近的趋势，最终结合到酶的活性中心，使底物在酶活性中心的有效浓度大大增加的效应叫做邻近效应。 定向效应：当专一性底物向酶活性中心靠近时，会诱导酶分子构象发生改变，使酶活性中心的相关基团和底物的反应基团正确定向排列，同时使反应基团之间的分子轨道以正确方向严格定位，使酶促反应易于进行。以上两种效应使酶具有高效率和专一性特点。 （二）邻近效应（proximity effect）和定向 效应（orientation effect） 邻近效应与定向效应 （proximity and orientation effect） 邻近效应：指两个反应分子的反应基团需要互相靠近，才能反应。 在酶促反应中，底物分子结合到酶的活性中心，使底物在酶活性中心的有效浓度大大增加，有利于提高反应速度； 定向效应: 指酶的催化基团与底物的反应基团之间的正确定向。 由于活性中心的立体结构和相关基团的诱导和定向作用，使底物分子中参与反应的基团相互接近，并被严格定位，从而酶促反应具有高效率和专一性特点。 底物与酶的“靠近”及“定向” 底物分子与酶分子相比较要小的多，酶的活性中心 是酶与底物的作用部位。酶的活性中心常常处于酶 分子中的一个洞穴内。底物分子进入并能浓集于其 中，这种现象称为“靠近”效应。活性中心的底物浓 度一般是该溶液中的105倍。 例如碳酸酐酶催化的反应为： CO2 + H2O = HCO2- +H+ 该酶为单体酶，含有260个氨基酸残基。该酶的活性 中心含Zn2+，并与酶活性中心的三个组氨酸(His94， His96，His119)侧链上的嘧唑基的N原子配位，而第四 个配位体是H2O或羟基(Thr109)。 N N N N N N 94 96