《生物化学》课程PPT教学课件：第10章 酶的作用机制和酶的调节

第10章酶的作用机制 和每的调节 (mechanisms of enzyme action and regulation of enzyme activity) 酶的活性部位 、酶催化反应的独特性质 、影响酶催化效率的有关因素 四、酶催化反应机制的实例 五、酶活性的调节控制 六、同工酶

第10章 酶的作用机制 和酶的调节 一、酶的活性部位 二、酶催化反应的独特性质 三、影响酶催化效率的有关因素 四、酶催化反应机制的实例 五、酶活性的调节控制 六、同工酶 (mechanisms of enzyme action and regulation of enzyme activity)

酶每的活性部位

一、酶的活性部位

酶每活性部位的特点I 在酶分子中,只有少数几个氨基酸残基 直接参与结合底物和催化反应,这些氨基酸 残基在一级结构上可以相距很远,但通过肽 链的折叠、盘绕,使它们在空间上相互接近。 这些残基在空间上所在的部位称为活性部位 或活性中心,酶的活性部位往往有一个裂缝 或口袋状的区域,其形状与底物类似

酶活性部位的特点Ⅰ 在酶分子中，只有少数几个氨基酸残基 直接参与结合底物和催化反应，这些氨基酸 残基在一级结构上可以相距很远，但通过肽 链的折叠、盘绕，使它们在空间上相互接近。 这些残基在空间上所在的部位称为活性部位 或活性中心，酶的活性部位往往有一个裂缝 或口袋状的区域，其形状与底物类似

酥每活性部位的特点Ⅱ 当底物与酶通过次级键结合时,底物和酶都 可能发生形变,诱导契合,使得底物与酶的活性 部位的形状恰好吻合,而且负责催化反应的残基 也正好接近将发生反应的基团或键。当酶蛋白变 性时,构象发生变化,失去上述结构特点,同时 也失去了活性。虽然酶蛋白中其它残基不直接参 与活性部位的组成,但这些残基中的大多数为整 个酶蛋白的构象作出了不可缺少的贡献

酶活性部位的特点Ⅱ 当底物与酶通过次级键结合时，底物和酶都 可能发生形变，诱导契合，使得底物与酶的活性 部位的形状恰好吻合，而且负责催化反应的残基 也正好接近将发生反应的基团或键。当酶蛋白变 性时，构象发生变化，失去上述结构特点，同时 也失去了活性。虽然酶蛋白中其它残基不直接参 与活性部位的组成，但这些残基中的大多数为整 个酶蛋白的构象作出了不可缺少的贡献

研究酶活性部位的方法 1.酶分子侧链基团的化学修饰法 (1)非特异性共价修饰 (2)特异性共价修饰 (3)亲和标记法 2.动力学参数测定法 3.X射线晶体结构分析法 4.定点突变法

研究酶活性部位的方法 1. 酶分子侧链基团的化学修饰法 （1）非特异性共价修饰 （2）特异性共价修饰 （3）亲和标记法 2. 动力学参数测定法 3. X射线晶体结构分析法 4. 定点突变法

酶每分子侧链基团的化学修饰法 用一种小分子化合物与酶反应,这种化合物与 酶的某个或某种残基侧链反应,形成共价结合,这 叫化学修饰或共价修饰,这种化合物称为修饰剂。 酶分子中可以被化学修饰的基团有:巯基、羟基、 咪唑基、氨基、羧基和胍基等。当酶活性部位的残 基侧链被修饰后,会使酶失去活力。将经修饰后失 去活力的酶水解,鉴定出被修饰的氨基酸,可以得 到哪些残基参与组成活性部位的信息

酶分子侧链基团的化学修饰法 用一种小分子化合物与酶反应，这种化合物与 酶的某个或某种残基侧链反应，形成共价结合，这 叫化学修饰或共价修饰，这种化合物称为修饰剂。 酶分子中可以被化学修饰的基团有：巯基、羟基、 咪唑基、氨基、羧基和胍基等。当酶活性部位的残 基侧链被修饰后，会使酶失去活力。将经修饰后失 去活力的酶水解，鉴定出被修饰的氨基酸，可以得 到哪些残基参与组成活性部位的信息

非特异性共价修饰 此类修饰剂可以修饰活性部位内或外的残基 侧链基团。若修饰程度与酶活力丧失成正比,则 说明被修饰的基团位于活性部位。当发现修饰程 度与酶活力丧失成正比时,可在加入底物或竞争 性抑制剂的条件下进行修饰,若可阻遏修饰剂对 酶活力的破坏作用,则进一步证明被修饰的基团 位于活性部位

非特异性共价修饰 此类修饰剂可以修饰活性部位内或外的残基 侧链基团。若修饰程度与酶活力丧失成正比，则 说明被修饰的基团位于活性部位。当发现修饰程 度与酶活力丧失成正比时，可在加入底物或竞争 性抑制剂的条件下进行修饰，若可阻遏修饰剂对 酶活力的破坏作用，则进一步证明被修饰的基团 位于活性部位

特异性共价修饰 此类修饰剂特异性地修饰酶活性部位的残基, 同时使酶失活。此类修饰剂与酶的活性部位特异 性结合,同时修饰酶活性部位的基团。例如二异 丙基氟磷酸(DFP)能特异性地与许多酶的活性部 位的Ser残基共价结合,使酶活力丧失,而不修饰 非活性部位的Ser残基。当用DFP修饰酶后,部分 水解酶蛋白,得到含有二异丙基磷酰基的肽段, 分析此肽段的氨基酸序列,可得到活性部位Ser附 近的肽链序列

特异性共价修饰 此类修饰剂特异性地修饰酶活性部位的残基， 同时使酶失活。此类修饰剂与酶的活性部位特异 性结合，同时修饰酶活性部位的基团。例如二异 丙基氟磷酸（DFP）能特异性地与许多酶的活性部 位的Ser残基共价结合，使酶活力丧失，而不修饰 非活性部位的Ser残基。当用DFP修饰酶后，部分 水解酶蛋白，得到含有二异丙基磷酰基的肽段， 分析此肽段的氨基酸序列，可得到活性部位Ser附 近的肽链序列

DFP修饰酶的Ser残基的反应 E-Ser-OH+(CH3)2CH—O F→-E·Ser-o-P、O-CH(CH3)2 (CH12CH—0o 0 O-CH(CH3)2 酶 DFP DIP-E

DFP修饰酶的Ser残基的反应

一些酶活性部位的氨基酸序列 酶 氨基酸序列 牛胰蛋白酶 Ser-Cys-Gly-Gly-Asp-Ser-Gly-Gly-Pro-Val. 牛胰凝乳蛋白酶 ……Ser-Cys-Met-Gly-Asp-Ser-Gly-Gly-Pro-Leur… 猪弹性蛋白酶 Gly-Cys-GIn-Gly-Asp-Ser-Gly-Gly-Pro-Leu. 猪凝血酶 Asp -Ala- C- Glu-Gly- Asp-Ser-Gly- Gly-Pro

一些酶活性部位的氨基酸序列 酶 氨基酸序列 牛胰蛋白酶 ……Ser-Cys-Gly- Gly- Asp-Ser-Gly-Gly- Pro-Val…… 牛胰凝乳蛋白酶 ……Ser-Cys-Met- Gly- Asp-Ser-Gly- Gly- Pro-Leu…… 猪弹性蛋白酶 ……Gly-Cys-Gln- Gly- Asp-Ser-Gly- Gly- Pro-Leu…… 猪凝血酶 ……Asp-Ala-Cys-Glu-Gly- Asp-Ser-Gly-Gly- Pro……