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第10章 酶的作用机制和  酶的调节 The Mechanism and Regulation of Enzyme Catalysis 内容提要 Enzyme active site Unique characters of enzyme catalysis Factors effecting enzyme catalysis Regulation of Enzymes Isozyme The catalytic activity of enzymes depends on the integrity of their native protein conformation. The primary, secondary, tertiary, and quaternary structures of protein enzymes are essential to their catalytic activity. 一般是特异的氨基酸残基比较集中的区域，即与酶活力直接相关的区域。 活性部位又分为： 1）结合部位（Binding site） ----负责与底物 的结合，决定 酶的专一性。 2）催化部位(Catalytic site) ----负责催化底物键的断裂形成新键，决定酶的催化能力。 酶活性部位的特点 中科院邹承鲁： 科学家有责任说明真相 科学道德败给了广告 中国科学院资深院士、第三世界科学院院士，我国著名生物化学家邹承鲁11月23日凌晨5点在北京逝世，享年83岁。 “拿着试管和烧瓶的战士” 　　 邹承鲁1923年5月17日生于山东省青岛市，祖籍江苏无锡。 1941年，他毕业于由天津迁到重庆的南开中学高中部；同年，考入设在昆明的由北京大学、清华大学、南开大学三校联合组成的西南联合大学，就读于化学系。 1951年回国后与王应睐及汪静合作纯化了琥珀酸脱氢酶，并发现其辅基为与蛋白部分共价结合的FAD。此外，他们对呼吸链及其他酶系也进行了一系列的工作，为我国酶学及呼吸链的研究奠定了良好基础。 定点诱变法 1987年，Craik将胰蛋白酶Asp102诱变为Asn102。 酶活性降低5000倍。 羧肽酶A中Tyr248原认为催化所必须，Tyr248 的密码子（TAT）→Phe (TTT)，kcat 不变，Km高6倍。 3）酶催化反应的最适pH范围通常是狭小的。 4）与底物相比较，酶分子很大，而活性部位通常只比底物大一点。 邻近效应与定向效应 邻近效应 有效浓度得以极大的升高，从而使反应速率大大增加 ?如乙酸对硝基苯脂以咪唑催化水解的反应。 底物有效浓度增加24倍，反应速率加快24倍。 底物和酶的邻近效应与定向效应 底物和酶的邻近效应与定向效应 底物和酶的邻近效应与定向效应 10.3.3 酸碱催化 acid-base catalysis  酸碱催化 总酸碱催化或广义的酸碱催化 氨基、羧基、巯基、酚羟基及咪唑基 底物中典型的亲电中心：磷酰基、酰基和糖基 现已知100多种酶在催化过程中形成共价中间物。 底物与酶分子中亲核基团分别形成酰基—丝氨酸、酰基—半胱氨酸、磷酸丝氨酸、磷酸组胺酸和西佛碱。 10.5.1 别构调节 allosteric regulation 酶分子的非催化部位与某些化合物可逆地非共价地结合后发生构像的改变，进而改变酶的活性状态，称为酶的别构调节别构酶 （allosteric enzyme） 正效应物（postitive effector）别构激活剂 负效应物（negative effector）别构抑制剂 同促效应 异促效应 ATCase 的结构 别构酶的性质 位点被90%饱和时的底物浓度 CI=Rs= ——————————————— 位点被10%饱和时的底物浓度 =811/n n协同系数(Hill系数) 米氏类型的酶 Rs=81 正协同效应的酶Rs81 负协同效应的酶Rs81 10 酶的作用机制和酶的调节作业 名词解释 Enzyme active site，zymogens Activation of zymogens covalent modifications，Isozyme （examples） 回答问题 1.Please explain the modification of DFP to chymotrypsin. 2.酶的活性中心有何特点？ 3.影响酶催化效率的因素有哪些？ 4.What are the characteristics of allosteric enzyme?