医学分子生物学5分析报告.doc

2．糜蛋白酶催化作用的综合机制 另一个典型的酶催化机制的综合效应的例子是糜蛋白酶（chymotrypsin）。它的作用特点包括： (1) 糜蛋白酶在刚分泌出来时，呈酶原状态（含245个氨基酸的一条肽链），受长中胰蛋白酶的致活作用，在肽链Leu13-Ser14间及Arg15-Ile16间切下二肽（Arg15- Ser14）同时在Tyr146-Thy147及Asn148-Ala149间又切下一二肽（Thr147-Asn148）,使肽链折断成三条链，但仍由二硫键维系成一体，并折叠盘曲成有活性的酶。糜蛋白酶的内部构成一容纳作用物的疏水口袋，深度为10-12 ?，截面为3.5-4和5.5-6.5 ?，正好容纳作用物的芳香族环（6×3.5 ?）或亮氨酸等疏水性氨基酸的侧链（4 ?）。在口袋的底部有 Ser189可与疏水性氨基酸相互作用。另有一氧口袋可容纳受攻击的肽链的羰基，并为Ser195及Gly193的正性NH-所吸引，使羰基C呈正电性。这样使Ser195中的负电性氧可对所作用的肽键的羰基C，进行亲核攻击。 (2) 酶分子还与作用物分子有广泛的结合，使释出大量的△H，以推动反应进行。如与酶分子的Ser214等形成氢键，还可形成盐键等。以作用物中受攻击的疏水性氨基酸侧连而言，其疏水性程度越大，则其Kcat/Km越大，表明越易与疏水口袋相结合，越易起反应。 (3) 由于酶分子肽链的折叠盘绕，将Ser195，His57及Asp102三个参与催化的基团相互靠近构成一电子传递的电荷中继系统（charge-relay system），见图14-6。 图14-6 糜蛋白酶中电子传递中继系统的形成 使Ser195的H+被His57，进而被Asp102所吸引，使Ser195的O趋于活泼的负电性，有利于它对肽键羰基C的亲核攻击。 （4）Ser195的O向肽键的羰基C作亲核攻击时，先形成一不稳定的四面体过渡态。随之，受攻击的肽键的NH-接受His57的H，而使N侧肽链脱落下来。溶剂中的水分子H+及OH-乃分别与His57及羰基C结合，而使另一部分肽链脱落下来。完成了水解过程。 综上所述，在糜蛋白酶的催化机制中，也包含了前述四种机制的综合效应，另外可能还有一些至今尚未发现的机制在起作用，使酶具有高效催化的特殊功能。 金属在酶催化中的作用 金属酶和金属激活酶 许多中金属离子可作为辅酶参与全酶的构成，如锌、铁、铜、锰、镁和硒等，这一类酶称为金属酶（metalloenzyme）。这些酶分子中含有紧密结合的金属，成为酶结构中一个不可缺少的组成成分，一般在酶纯化过程中不会使金属丢失。还有一些酶是不含金属的单纯蛋白质，但需要金属才能发挥最大活性，故金属实际上是酶的激活剂，这类酶就称为金属激活酶。表2-1列举出一些金属酶和金属激活酶的例子。有些酶是既含有机辅基，又含金属的酶。金属大多并不是有机辅基的一个组成部分，但两者可成络合物状态，如FAD中的异咯嗪是一个很好的金属络合剂。也有些酶的有机辅基本身就含有金属，如细胞色素类的血红素（heme）中含有Fe;需要钴胺辅酶（维生素B12的衍生物）的酶其辅酶钴胺素中含有Co，因为Fe和Co分别是血红素和维生素B12中的一个固有成分。它们也和仆啉环或仆啉环形成络合物。含有钴胺辅酶的酶有甲基丙二酰CoA异构酶、甘油脱水酶、甲基四氢叶酸-同型半胱氨酸甲基转移酶等，后一酶的辅基是甲基钴胺素。 表14-4 一些金属酶类和金属激活酶类 金属酶 所含金属 金属激活酶 所需金属 羧肽酶A 碳酸酐酶 醇脱氢酶 碱性磷酸酶 天冬氨酸转氨甲酰酶 亮氨酸氨肽酶 铁氧还蛋白（铁硫中心） 脯氨酸羟化酶 顺乌头酸酶 赖氨酰（单胺）氧化酶 酪氨酸酶 脲酶 锰超氧化物歧化酶 铜锌超氧化物歧化酶 谷胱甘肽过氧化物酶 淀粉酶 Zn Zn Zn Zn Zn Zn Fe Fe Fe Cu Cu Ni Mn Cu.Zn Se Ca 半乳糖苷酶 柠檬酸合成酶 丙酮酸激酶 蛋白激酶 一般激酶 磷酸激酶 精氨酸酶 丙酮酸脱羧酶 烯醇化酶 丙酮酸羧化酶 N-已酰氨基葡萄糖 转移酶 Ⅲ、Ⅴ 磷脂酶A2 磷脂酶C Na K K,Mg Mg,Mn Mg,Mn Mg Mn Mn Mn Mn,Zn Mn Ca Ca 在所有金属酶中，含Zn金属酶最多，至今从不同种属生物中发现的含Zn金属酶在二百种以上。含Fe的金属酶也较多，由Fe组成的需Fe细胞色素和酶类，参与体内复杂的氧化还原过程。例如，在肌肉细胞内，细胞色素负担电子的传递，最后由细胞色素氧化酶（细胞色素a3）的催化作用，使三羧酸循环脱下的氢与由血红蛋白从肺运来的氧结合成水，以保证代谢过程。并在此过程中释放能量，形成高能磷酸键（ATP）供肌肉收缩和机体其他代谢过程的需要。在氧化过程中，可能产生