[理学]7 锌酶和钴酶.ppt

第7章 锌酶和钴酶 7.1 羧肽酶 Carboxypeptidase，CP 一、羧肽酶分子结构及活性中心 羧肽酶是催化水解多肽链含羧基末端氨基酸的酶。 羧肽酶A 是水解有芳香族和中性脂肪族氨基酸形成的羧基末端。 羧肽酶B 主要水解碱性氨基酸形成的羧基末端。 羧肽酶A为单链蛋白质，由307个氨基酸组成。整个分子呈椭圆形结构, 大小为5.0×4.2×3.8 nm。蛋白链结合一个Zn2＋。 Zn2＋呈四配位，有两个组氨酸(His-69，His-156)和一个谷氨酸(Glu-72) 。在与底物结合前，一个H2O分子与Zn2＋结合。呈四面体构型的配合物。 Zn2+的配位 酶的活性中心 二、羧肽酶A的催化过程 羧肽酶A水解羧基末端是酪氨酸，苯丙氨酸、丙氨酸等中性氨基酸这是其专一性，它们的侧链是疏水性的，如酪氨酸芳基易进入酶蛋白疏水袋中，酶蛋白链中精氨酸Arg-145的胍基以静电方式和肽末端基连接。 Arg145带正电的胍基向底物移动0.2nm，Glu-270羧基阴离子移动0.2nm,Tyr-248酚羟基移动了1.2nm，从亲水分子表面移到底物肽链疏水区。原来与Zn配位的水分子被肽键的羧基氧取代，这些过程使水解肽链进入催化活性位置，活性中心的酶蛋白的两个氨基酸即酪氨酸Tyr-284和谷氨酸Glu-270起协同催化作用。 Glu-270激活一个水分子，结合H+,放出OH- ，OH-向Zn配位的羰基碳亲核进攻，同时Tyr248酚羟基协同为肽链敏感部位NH基提供一个质子。在这协同作用下肽链水解断裂，释放出一个末端酪氨酸。同时Glu-270结合的H+电离常数大，释放出来，Tyr-248酚羟基电离常数小结合H+使得Glu-270和Tyr-248回变原状。 Zn2+在催化中起重要作用，使配位的C＝O键极化，碳原子的电子云密度降低，增加羧基碳原子的正电性，使羧基碳原子更易受到亲核基团OH-的进攻。如果没有Zn2+的配位，羧基极化能力弱，水解难以进行。 Zn2+使羧肽酶激活。 Carboxypeptidase， CP This enzyme is a digestive enzyme. It hydrolyses the peptide bond nearest to the terminal carbonyl group in polypeptide chains. The reaction occurs most readily if the carboxyl-terminal residue contains a bulky aliphatic or an aromatic side chain. Esters are also cleaved but by a different mechanism. Zn2+ binds three enzymatic groups (His-156, Glu-72 and His-69) and water. The structure of a complex of the enzyme with glycyl（氨基乙酰）-L-tyrosine has been determined. Substrate carbonyl and a water molecule are aligned between glu 270 and Zn. With peptides the peptide carbonyl group is coordinated to zinc, and displaced water is delivered to the substrate when glu 270 acts as general base. Tyr 248 also forms hydrogen bonds to the substrate and delivers another proton, so that cleavage occurs. When esters are bound, water is not displaced and glu 270 acts by a nucleophilic mechanism to give an anhydride(酐), while Zn--H2O acts as an acid. 7.2 碳酸酐酶 碳酸酐酶（Carbonic anhydrase，CA）存在于动物、植物和微生物中。这是人们发现的第一个锌酶。它是红细胞中仅次于血红蛋白的蛋白质成分。 碳酸酐酶的