[理学]2酶学基础.ppt

斜率： Y轴截距： 随机反应机理 (Random mechanism) 乒乓反应机理 (Ping Pong mechanism) * domain domain * 胰凝乳蛋白酶 (Chymotrypsin) 1）DFP化学修饰确定Ser195位于活性中心； 2）TPCK标记显示His57为活性部位的氨基酸残基； 3）定点突变Asp102为Asn，Km不变,Kcat为天然酶的0.05%； 4）动力学研究催化对硝基苯乙酸酯水解成乙酸和对硝基酚时，表明存在一个快速释放对硝基酚相和缓慢的乙酰化酶水解； 5）酶在低pH催化酯的水解时，捕捉到了酰化酶中间物； 6） X-射线晶体衍射 胰凝乳蛋白酶的反应机制 胰凝乳蛋白酶催化反应机制 Catalytic Site Papain 木瓜蛋白酶 木瓜蛋白酶催化反应机制 溶菌酶 溶菌酶含129个氨基酸，分子量14600，是第一个用晶体分析得到精确空间结构的酶。 溶菌酶生物功能为催化某些细菌细胞壁多糖的水解，因而具有溶菌作用。 细胞壁是由NAG（N-乙酰葡萄糖胺）和NAM（N-乙酰胞壁酸）通过β（1→4）糖苷键交替排列而成的多糖。溶菌酶最小底物为NAG-NAM交替的六糖，可表示为ABCDEF。该酶专一性水解NAM C1和NAG C4间糖苷键，不水解NAG C1和NAM C4间糖苷键。这和结合部位空间形状有关。 该酶分子紧凑，稳定性强，但螺旋等刚性结构相对较少，有利于构象变化。酶分子内部疏水，表面亲水，活性部位有一个谷状口袋，为多糖底物结合部位。 水解时Asp-52上的氧原子距离D环上的C1及D环上的氧原子只有0.3nm,Glu-35羧基的氧原子距离糖苷键上的氧原子也只有0.3nm。 酶活性基团处于非极性区的Glu35的羧基不解离，提供一个H+到D环与E环间的糖苷键的氧原子上，D环上的C1与氧原子间的糖苷键断开，形成正碳离子过渡态中间物，并为处于极性区的活性基团Asp52上的羧基负离子所稳定。六糖中的E及F两糖残基成HO-EF离开。 正碳离子中间产物进一步与来自溶剂中的-OH反应，ABCD四糖残基离开酶分子，Glu35同时质子化恢复原状。 溶菌酶在进行催化时并非单一机制，而是受邻近效应和定向效应、广义的酸碱催化和底物变形及微环境的差异等多种因素的相互协同作用完成的。 2.3 酶的动力学 酶动力学是讨论酶催化反应速度问题，研究各种因素对反应速度的影响，进一步探讨酶的结构域功能的关系、酶促反应的机理、酶在生物代谢中的作用等等。 影响酶反应速率的因素 影响速率的因素 从其研究可获得的信息 摘要 分类 主要因素 浓度因素 酶浓度、底物浓度、产物浓度、效应物浓度 反应机理、反应速率常数（速率参数） 反应机理和速率式 外部因素（反应环境） 温度 标准热力学量及活化热力学量；速率参数的物理意义等 热力学及绝对反应速率论的基本原理的应用 pH 对反应有贡献的活性解离pK值及解离热（温度对pK值的效果）；解离基团的种类及其作用 含[H+]速率式的解析 离子强度 盐类浓度的影响 压力 标准体积变化和活化体积 应用热力学及绝对反应动力学的基本原则 溶剂介电常数 随着反应产生的静电变化（电荷分布状态的变化） 应用热力学及绝对反应动力学的基本原则 静电理论 内部因素（结构因素） 底物或效应物的结构 底物、效应物和酶相结合的性质；酶活性部位的结构等 分子结构和亲和力之间关系的系统性研究 酶的结构 酶的催化活性以及同底物结合，必要的氨基酸残基；活性必需的立体结构等 化学修饰，高级结构修饰 1903年Henri通过蔗糖酶水解蔗糖的实验，观察到在温度、pH及酶浓度恒定的情况下，在底物浓度低时，v与[S]成正比，表现为一级反应，v = k[S]。在底物浓度高时，反应速度上升很小，达到一个极限值。据此，Henri提出酶底物中间络合物学说。 快速平衡 1913年Michaelis和Menten作了如下假设，根据中间络合物学说推导出酶促反应的速度方程。 1. 逆反应忽略不计。 2. 当[S][E0]，ES形成不会降低底物浓度[S]，[S]= [S0]。 3. 和ES → P + E过程相比，前者是显著的快过程，在初速度测定时间内，迅速达成平衡，ES复合物分解成产物的速度不足以破坏E和S之间的平衡。 假设k2 k-1建立平衡 k-2忽略得： k 1 ([E0]-[ES]) [S] = k-1 [ES] 解出[ES]： ES的解离常数Ks为: 则 k 1 [E] [S] = k-1 [ES] ∵ 反应的某一时刻瞬时速度依赖于[ES]，即： v =k2 [ES] ∴ ∵ 底物浓度很高,