第二章酶的结构与功能预案.ppt

2.1.酶促反应动力学 化学热力学说明反应的起点和终点，解决反应的方向和限度。动力学研究反应速度及各种因素如何定量地影响反应速度。酶仅在热力学允许的范围内加速反应进程，或将耗能反应与放能过程相偶联。 2.1.1 单底物酶促反应动力学 2.1.1.1 Michaelis—Menten方程： 2.1.1.2 Km和Vmax的意义 2.1.1.3 催化常数（Catalytic constant, Kcat）或转换数（turnover number,TN） 常用Kcat/Km表示酶的催化效率，为酶专一性的定量尺度。 2.1.1.4 作图法求Km和Vmax （1）Lineweaver-Burk作图法： （2）Eadie-Hofstee作图法： （3）Hanes-Woolf作图法： （4）Eisenthal和Cornish-Bowden作图法 2.2 酶的抑制作用 凡能降低酶催化活性的物质均可认为是酶的抑制剂。酶在抑制剂作用下活力下降甚至丧失，称为抑制作用。 （1）抑制程度表示方法： （2）抑制作用的分类： （3）不可逆抑制与可逆抑制的鉴别： 2.2.1 可逆抑制作用 2.2.1.1 竞争性抑制 过渡态（transition state）底物（S≠）比基态底物（S）更易与酶结合并形成产物，因而过渡态类似物比一般的底物类似物有更强的抑制效应。 2.2.1.2 非竞争性抑制 2.2.1.3 反竞争性抑制 2.2.1.4 混合性抑制 表2.2 几种同位抑制作用动力学的比较 表2.3 双底物反应中同位可逆抑制剂的抑制类型 2.2.1.5 底物抑制与产物抑制 2.2.2 不可逆抑制作用 2.2.2.1 非专一性不可逆抑制剂：主要有以下几类 （1）有机磷化合物 （2）有机汞、有机砷化合物 （3）烷基化试剂 （4）青霉素、头孢霉素 （5）氰化物、硫化物和CO （6）重金属盐Ag+、Cu2+、Hg2+、Pb2+等重金属离子 2.2.2.2 专一性不可逆抑制剂 （1）KS型专一性不可逆抑制剂（活性部位定向抑制剂或亲和标记试剂）：部分结构与底物类似，可直接结合于活性部位，另一部分则与活性中心某基团反应，对其进行共价修饰使E失活，如TPCK对胰凝乳蛋白酶。 （2）Kcat型专一性不可逆抑制剂（自杀性底物，suicide substrate）：具有类似于底物的结合和反应基团，可结合于酶的活性部位并在其作用之下发生反应；与底物不同的是它还有潜伏的反应基团，受酶催化之后即被活化，与酶活性中心某基团共价结合，使酶丧失活性。 2.3.1 酶的活性中心 2.3.1.1 活性中心的特点：①仅占酶分子总体积的一小部分（通常约1~2%），催化中心一般由2～3个残基（和辅因子）组成，最常见的残基如His、Ser、Asp等。结合中心因酶而异；②活性中心的三维结构由其一级结构决定，与特定的环境有关，凡破坏蛋白质构象的因素（变性）均使酶失活；③酶在与底物结合的过程中相互诱导，使酶的活性中心的几何形状和大小与底物相吻合（互补），催化基团与底物反应基团定向靠近；④活性中心通常在酶分子表面疏水的裂隙或凹陷中。 2.3.1.2 研究酶活性中心结构的方法 （1）化学修饰法 ①非专一性修饰试剂仅用于初筛 ②差示标记法 ③亲和标记 （2）动力学参数测定可为了解酶活性中心的结构提供有关信息。 （3）X-射线晶体衍射仍是迄今最主要的研究大分子三维结构的技术手段。 （4）分子生物学方法已广泛用于酶结构的研究。 2.3.2 酶的催化机制：对酶作用高效性作出贡献的基元反应 2.3.2.1 底物的邻近效应（approximation）和定向效应 2.3.2.2 广义酸碱催化 2.3.2.3 共价催化 2.3.2.4 诱导契合与底物扭曲 以 2.4 酶活性的调节 新陈代谢受到精密灵活高效的调控，调控作用在不同层次上进行，其中最基本的是对酶的数量和酶活性的调控。以下重点介绍酶活性调节的分子机理。 2.4.1 别构酶 E.coli天冬氨酸转氨甲酰酶（ATCase）的别构调节效应。这种酶分子由6个催化亚基和6个调节亚基组成（图2.18）。 2.4.1.1 协同效应： S曲线：正协同＜81—V↑随［S］↑而加快 b、当其他别构物参与调节时 整体上产生激活、抑制现象 2.4.1.3 别构酶的调节 （1）齐变模型（co