第十章 酶的催化作用機(jī)制和酶的調(diào)節(jié)

《第十章 酶的催化作用機(jī)制和酶的調(diào)節(jié)》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫(kù)。

1、第十章酶的催化作用機(jī)制和酶的調(diào)節(jié)1．結(jié)合部位Bindingsite酶分子中與底物結(jié)合的部位或區(qū)域一般稱(chēng)為結(jié)合部位。一、酶的活性部位：與酶活性直接相關(guān)的氨基酸構(gòu)成的部位。包括：酶分子中促使底物發(fā)生化學(xué)變化的部位稱(chēng)為催化部位。通常將酶的結(jié)合部位和催化部位總稱(chēng)為酶的活性部位或活性中心。結(jié)合部位決定酶的專(zhuān)一性，催化部位決定酶所催化反應(yīng)的性質(zhì)。2．催化部位catalyticsite酶必需基團(tuán)指酶活性中心實(shí)現(xiàn)催化作用的必需的些氨基酸基團(tuán)。主要包括：親核性基團(tuán)：絲氨酸的羥基，半胱氨酸的巰基和組氨酸的咪唑基。補(bǔ)：酶活

2、性中心的必需基團(tuán)順便復(fù)習(xí)一些重要AA的R基酸、堿性基團(tuán)：天冬氨酸和谷氨酸的羧基，酪氨酸的酚羥基賴(lài)氨酸的氨基，組氨酸的咪唑基。某些酶分子中存在著一些可以與其他分子發(fā)生某種程度的結(jié)合的部位，從而引起酶分子空間構(gòu)象的變化，對(duì)酶起激活或抑制作用。補(bǔ)：酶的調(diào)節(jié)部位Regulatorysite（1）活性部位酶占總體很小部分：1-2%（2）酶活性部位是一個(gè)三維實(shí)體（3）酶活性部位與底物通過(guò)誘導(dǎo)契合后結(jié)合（4）酶活性部位是其表面一個(gè)裂縫，內(nèi)部非極性基團(tuán)較多，是一疏水區(qū)域（5）底物通過(guò)非共價(jià)與酶結(jié)合（6）活性部位具有柔性

3、或可運(yùn)動(dòng)性酶活性部位的共同特點(diǎn)著名生物化學(xué)家、中科院院士——鄒承魯鄒承魯：我的學(xué)生差不多都退休了。學(xué)生：就先生還在這干。我們也快退休了，但是老先生還得干。鄒承魯：我是退休嫌悶得慌。學(xué)生：其實(shí)搞科學(xué)的就是這樣，他也不求什么，就求一個(gè)能干自己想干的事的環(huán)境。鄒承魯(1923年5月17日—)，出生于山東青島，祖籍江蘇無(wú)錫。生物化學(xué)家。1980年當(dāng)選為中國(guó)科學(xué)院學(xué)部委員(院士)。1946年，赴英國(guó)劍橋大學(xué)。研究生期間，他在國(guó)際上最早用蛋白水解酶部分水解方法研究蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系，單獨(dú)署名的論文在英國(guó)《自然》

4、雜志發(fā)表。1951年，鄒承魯獲英國(guó)劍橋大學(xué)生物化學(xué)博士學(xué)位。1958年，他參加發(fā)起人工合成胰島素工作，并負(fù)責(zé)胰島素A和B鏈的拆合。鄒承魯?shù)扔米约簞?chuàng)立的動(dòng)力學(xué)方法比較研究了各種不同類(lèi)型的酶在變性過(guò)程中構(gòu)象和活力變化的關(guān)系，得到活性喪失先于構(gòu)象變化的結(jié)果，據(jù)此提出了酶活性部位柔性的假說(shuō)。酶催化作用的本質(zhì)是酶的活性中心與底物分子通過(guò)短程非共價(jià)力(如氫鍵,離子鍵和疏水鍵等)的作用，形成E-S反應(yīng)中間物。其結(jié)果使底物的價(jià)鍵狀態(tài)發(fā)生形變或極化，起到激活底物分子和降低過(guò)渡態(tài)活化能作用。酶催化作用的本質(zhì)三、影響酶催化效

5、率的有關(guān)因素酶是專(zhuān)一性強(qiáng)，催化效率很高的生物催化劑，這是由酶分子的特殊結(jié)構(gòu)決定的。多種因素可以使酶催化的反應(yīng)加速：*二、酶催化反應(yīng)的獨(dú)特性質(zhì)（自學(xué)，以增對(duì)酶催化作用所理解）鄰近效應(yīng)：酶與底物形成復(fù)合物后，使底物和底物之間（對(duì)多底物反應(yīng)而言），酶的催化基團(tuán)與底物之間結(jié)合于同一分子使反應(yīng)有效濃度大提高，有利于提高反應(yīng)速率大增加。定向效應(yīng)：反應(yīng)物的反應(yīng)基團(tuán)之間和酶的催化基團(tuán)與底物的反應(yīng)基團(tuán)之間正確取位，使底物分子中參與反應(yīng)的基團(tuán)相互接近，并被嚴(yán)格定定位，使酶促反應(yīng)具有高效率和專(zhuān)一性特點(diǎn)。（例如：P389鄰苯丙

6、酸內(nèi)酯形成的反應(yīng)）1、底物和酶的鄰近效應(yīng)和定向效應(yīng)例：鄰近效應(yīng)以乙酸對(duì)硝基苯酯以咪唑作為酶催化的水解反應(yīng)為例，若將咪唑連到其上，則反應(yīng)加快24倍2、底物形變和誘導(dǎo)契合該學(xué)說(shuō)認(rèn)為酶表面并沒(méi)有一種與底物互補(bǔ)的固定形狀，而只是由于底物的誘導(dǎo)才形成了互補(bǔ)形狀，同時(shí)底物了發(fā)生形變，接近其過(guò)渡態(tài)，降低了反應(yīng)活化能，使反應(yīng)易于發(fā)生.形變的機(jī)制：與酶結(jié)合，底物分子內(nèi)敏感鍵中電子云密度增高或降低，使敏感鍵更敏感，從而底物分子形變。指通過(guò)瞬時(shí)的向反應(yīng)物提供質(zhì)子或從反應(yīng)物接受質(zhì)子以穩(wěn)定過(guò)渡態(tài)，加速反應(yīng)的催化機(jī)制。酸-堿催化可

7、分為狹義的酸-堿催化和廣義的酸-堿催化。酶參與的酸-堿催化反應(yīng)一般都是廣義的酸－堿催化方式。廣義酸－堿催化是指通過(guò)質(zhì)子酸提供部分質(zhì)子,或是通過(guò)質(zhì)子堿接受部分質(zhì)子的作用，達(dá)到降低反應(yīng)活化能的過(guò)程。3、酸堿催化廣義酸基團(tuán)廣義堿基團(tuán)（質(zhì)子供體）（質(zhì)子受體）酶分子中可以作為廣義酸、堿的基團(tuán)His是酶的酸堿催化作用中最活潑的一個(gè)催化功能團(tuán)。4、共價(jià)催化基本原理：又稱(chēng)親核催化或親電子催化，催化時(shí)，酶分子上親核基團(tuán)或親電子基團(tuán)分別放出電子或汲取電子并作用于底物的缺電子或富電子中心，迅速形成不穩(wěn)定的共價(jià)中間復(fù)合物，降低

8、反應(yīng)活化能，使反應(yīng)加速。酶上常見(jiàn)的親核基團(tuán)：Ser的羥基，Cys的巰基，His的咪唑基。底物上親電基團(tuán)：磷?；?，酰基，糖基?！狿392實(shí)例5、金屬離子催化作用*根據(jù)金屬離子與酶蛋白結(jié)合程度，可分為兩類(lèi)：金屬酶和金屬—激活酶。（1）金屬酶：酶蛋白與金屬離子結(jié)合緊密。如Fe2+/Fe3+、Cu+/Cu3?、Zn2+、Mn2+、Co2?等過(guò)渡態(tài)離子。（2）金屬—激活酶：金屬離子與酶的結(jié)合一般較松散。在溶液中，酶與這類(lèi)離子結(jié)合而被激活。如Na+、