王镜岩生物化学I第9章 酶促反应动力学—第10章 酶的作用机制和酶的调节.ppt

Zn Zn 羧肽酶结合底物前后构象变化 * 羧肽酶活性中心的共价催化机理 145 * （四）丝氨酸蛋白酶（胰凝乳蛋白酶） 胰凝乳蛋白酶分子中催化三联体构象 His57 Asp102 Ser195 Asp102 His57 Ser195 His57 102Asp Ser195 A.酶分子中的电荷中继网 B.加上底物后，从Ser转移一个质子给His，带正电荷的咪唑基通过带负电荷的Asp静电相互作用被稳定 Ser195 102Asp His57 底物 * 氢键体系-电荷中继网 * 胰凝乳蛋白酶反应的详细机制（1） 结合底物 His57 质子供体 形成共价ES复合物 C-N键断裂 底物 * 胰凝乳蛋白酶反应的详细机制（2） 氨基产物释放 四面体中间物的瓦解 水亲核攻击 羧基产物释放 H2O R-NH2 * 五、酶活性的调节控制 （一）别构调控 概念：酶分子的非催化部位与某些化合物可逆地非共价结合后导致酶分子发生构象改变，进而改变酶的活性状态，称为酶的别构调节(allosteric regulation)，具有这种调节作用的酶称别构酶(allosteric enzyme)。别构酶促反应底物浓度和反应速度的关系不符合米氏方程，呈S型曲线。 凡能使酶分子发生别构作用的物质称为效应物(effector)，通常为小分子代谢物或辅因子。如因别构导致酶活性增加的物质称为正效应物(positive effector)或别构激活剂，反之称负效应物(negative effector)或别构抑制剂。 别构调节普遍存在于生物界，许多代谢途径的关键酶利用别构调节来控制代谢途径之间的平衡，研究别构调控有重要的生物学意义。 * A--非调节酶 B-正协同别构酶 的S形曲线 别构酶与米氏酶的动力学曲线比较 当底物浓度发生很小 的变化时，别构酶就 极大地控制着反应速度。 在正协同效应中使得酶反应速度对底物浓度的变化极为敏感。 * 区分酶的类型有两种标准 a. Koshland标准：CI（cooperativity index）协同指数：酶分子中的结合位点被底物饱和90%和10%时底物浓度的比值。亦称饱和比值Rs(saturation ratio) Rs= 酶与底物结合达90%饱和度时底物浓度 酶与底物结合达10%饱和度时底物浓度 Rs=81 米氏类型酶 Rs?81 具有正协同效应的别构酶 Rs?81 具有负协同效应的别构酶 b.Hill系数： Hill系数=1 米氏类型酶 Hill系数?1 具有正协同效应的别构酶 Hill系数?1 具有负协同效应的别构酶 * 1--非调节酶 2--正协同别构酶 3--负协同别构酶 正、负协同别构酶与非调节酶的动力学曲线比较 具有负协同效应的酶在底物浓度较低的范围内酶活力上升快，但再继续下去，底物浓度虽有较大的提高，但反应速度升高却较小。使得酶反应速度对底物浓度的变化不敏感 * 天冬氨酸转氨甲酰酶（ATCase） ATCase ATP + 氨甲酰磷酸 天冬氨酸 CTP - UTP UMP 氨甲酰天冬氨酸 * E.coli的ATCase的亚基排列 c:催化亚基（catalytic subunit） r:调节亚基（ regulative subunit） * ATCase半分子（c3r3)的结构 * ATCase的别构过渡作用 低催化活性构象 T(tense) - 态 C C C C C C R R R R R R C C C C C C 高催化活性构象 R(relax) -态 R R R R R R PALA ? * PALA(N-磷乙酰-L-天冬氨酸)结合到ATCase活性中心的模型 * ATCase变构效应的动力学特征 ATP（正效应剂） CTP（负效应剂） 低催化活性构象 T(tense) - 态 C C C C C C R R R R R R C C C C C C 高催化活性构象 R(relax) -态 R R R R R R Vmax 1/2Vmax Km * 别构酶的齐变模型 S S S S S S S S S S T状态（对称亚基） R状态（对称亚基） S S S S 对称亚基 对称亚基 齐步变化 * 别构酶的序变模型 S S S S S S S S S S S S S S 亚基全部处于R型 亚基全部处于T型 依次序变化 * （二）酶的共价修饰 某些酶可以通过其它酶对其多肽链上某些基团进行可逆的共