酶的作用機制和酶的調(diào)節(jié)

1、第十章 酶的作用機制和酶的調(diào)節(jié) 第一節(jié) 酶的活性部位 一、酶活性部位的特點 只是酶分子的一小部分；通過誘導(dǎo)契合形成與底物互補的特定三維結(jié)構(gòu)；通過次級鍵與底物相 互作用；有一定的柔性（鄒承魯?shù)膶Ρ妊芯堪l(fā)現(xiàn)活性部位的柔性比其他部位更強）；包括底物 結(jié)合基團和催化基團，但二者的區(qū)分有時并不嚴格。二、研究酶活性部位的方法（一）側(cè)鏈基團的化學(xué)修飾法 非特異性共價修飾（作用于酶分子中某一基團），酶活力喪失與修飾劑濃度成比例，底物或競 爭性抑制劑可降低修飾作用。特異性共價修飾（作用于特定酶的特定基團），如二異丙基氟磷 酸（ DFP）只與胰凝乳蛋白酶活性部位的絲氨酸羥基結(jié)合；親和標記試劑可以與活性部位的特 定

2、基團共價定量結(jié)合， 如對甲苯磺酰 -L- 苯丙氨酰氯甲基酮 （TPCK） 與胰凝乳蛋白酶活性部位絲氨 酸羥基的結(jié)合。（二）動力學(xué)參數(shù)測定法（三）X-射線晶體結(jié)構(gòu)分析法（四）定點誘變法第二節(jié) 酶催化反應(yīng)的獨特性質(zhì)第三節(jié) 影響酶催化效率的有關(guān)因素 一、底物和酶的鄰近效應(yīng) (approximation， proximity)與定向效應(yīng) (orientation) 底物分子結(jié)合到酶的活性中心，使底物在酶活性中心的有效濃度大大增加，從而加快反應(yīng)的速 度。一個有機化學(xué)模型。咪唑催化對硝基苯酯的水解，分子內(nèi)反應(yīng)比分子間反應(yīng)快 24 倍。底物分子中參與反應(yīng)的基團相互接近， 并被嚴格定向定位， 使酶促反應(yīng)具有高

3、效率稱定向效應(yīng)。 鄰羥基苯丙酸內(nèi)脂的形成反應(yīng)， 兩個甲基使羧基和羥基更好的定向， 使反應(yīng)速率提高 2.5 1011。 二、底物的形變 (distortion)和誘導(dǎo)契合 (inducednt) 脯氨酸消旋酶的過渡態(tài)類似物與酶的親和力遠大于其底物，說明酶可以引起底物的形變。酵母醛縮酶的過渡態(tài)類似物與酶的親和力遠大于其底物，說明酶可以引起底物的形變。說明酶可以引起底物的形變。小牛小腸腺苷脫氨酶的過渡態(tài)類似物與酶的親和力遠大于其底物，三、酸堿催化 (acidbase catalysis) 專一性(狹義)酸堿催化 總酸堿催化或廣義酸堿催化表觀速度常數(shù)依賴于 pH 和溶液濃度。Br nsted 催化作用

4、定律： Logka=CA - (pKa)pKa 和pKb 是總酸堿的解離常數(shù)， ka 和 kb 是反應(yīng)的速度常數(shù)。 CA 和 CB 為常數(shù)，與反應(yīng)類 型、溫度、溶劑等因素有關(guān)。pKa 小，則 H+ 濃度高。和 是Br nsted 系數(shù)， 范圍在 0 到1 之間， 接近于 1 為專一性酸堿催化， 接近于 0 表示酸堿 催化不起作用。咪唑基的 pK 值接近生理 pH 值，H+ 的傳遞速度快， 是酸堿催化中最重要的基團。四、共價催化酶與底物形成共價鍵的 3 個例子，其共同特點是酶的親核中心 X 進攻底物的親電中心。金屬激活酶含松散結(jié)合的金屬離子。五、金屬離子催化 金屬酶含緊密結(jié)合的金屬離子。 金屬離

5、子的作用主要有： 與結(jié)合底物為反應(yīng)定向； 參與氧化還原反應(yīng)； 穩(wěn)定或屏蔽負電荷； 活化水分子； 與過渡態(tài)底物形成螯合物。六、多元催化和協(xié)同效應(yīng)酶的催化過程通常是多種機制同時作用，相互協(xié)同，因而有很高的催化效率。七、活性部位微環(huán)境的影響第四節(jié) 酶催化反應(yīng)機制的實例一、溶菌酶 (1ysozyme)CH”CHSCHSCH,NAGNAMNAGNAMNHNHC=OICH,NAGNAMNAGNAM溶繭酶的結(jié)構(gòu)白色為Glu35和Asp521) MtCA(pancreatic ribonuclease A， RNase A)二、胰核糖核酸酶酸的實體模蟲3個關(guān)性 的ICS Hllt敎Ly,coCIN2CH3HC

6、J2C HIN1-CM Hislw3-CMHtfjj當(dāng)RNase A以等岸爾II的碘乙酸處理時狷到2個主要產(chǎn)物His和Him的煎甲荃化衍生擁OjNxXV輪YT NH2-ia 丫 丫4 HF、/XzNH-IASFDNBDNP-IAf2.4-二碣基歓苯(FDNB)與Ly$ 的變他 ffi*tB忡位手總忡鈦之側(cè)苗裂St中ATC-eifcKS的劃梅做蟲A色閔*規(guī)義暑惟為一牛那督菩樹陽含有確摹越ItTH,悸和置給rjE會ATCc暫于.9UB祐）警-平三徐詡責(zé)慮毗稈僅上.燈確基嘛氮（尤謁粕賣化作 為HIT說稱島畀三策體If確鼻醉魄宣生變化比.號殆的諾合號ft協(xié)同酣T-U騎變NTNTNT1-I-NTNTNT

7、T*ATP和CTP結(jié)合ATCaw的灣節(jié)亞基導(dǎo)致球形構(gòu)象改變A.基氫葷卅化可基粘天魅節(jié)變豪的缺舍ATCuciE. ID ATPBfiMttM的別構(gòu)弓祈閩k 5!墳空+町龍狷墓禪氣輪光甫的&燮所誑酬.朋辰CTFU制笊便制吟平牌向T型茂愛（三）3-磷酸甘油醛脫氫酶3-磷酸甘油醛脫氫酶是負協(xié)同效應(yīng)酶的典型代表。3-磷酸甘油醛脫氫酶有 4 個亞基，一個亞基與 NAD+ 結(jié)合后發(fā)生構(gòu)像變化，其它亞基與 NAD+ 結(jié) 合的能力下降（表 10-8），表現(xiàn)為負協(xié)同效應(yīng)。由于負協(xié)同效應(yīng)，在 NAD+ 濃度很低的情況下，糖酵解過程仍然能以較快的速率順利進行。二、酶原的激活（一）消化系統(tǒng)蛋白酶原的激活三、可逆的共價修

8、飾 （reversible covalent modification） 共價修飾包括： 磷酸化、腺苷酰化、 尿苷?；?、 ADP- 糖基化、甲基化等。 磷酸化存在普遍，有非常重要的生理意義，主要以 P-O 鍵或 P-N 鍵連接。 蛋白質(zhì)的磷酸化主要由蛋白激酶催化， 常見的蛋白激酶有蛋白激酶 A（PKA ），蛋白激酶 C（ PKC）， 磷酸化酶激酶（ phK ），蛋白酪氨酸激酶（ PTK ）等。（二）凝血機制12 種蛋白質(zhì)凝血因子有 7 種是絲氨酸蛋白酶。Phosphorylase b (less active)OHCHxsidechainphwphorylase kinawGlycogen Phosphorylase ：Allosteric Regulation and Covalent Modification糖原磷酸化酶二聚體的帶狀結(jié)構(gòu)：黑色帶子為磷酸化酶b（未磷酸化）的 10-25 殘基；在磷酸化酶a（磷酸化）中，的 10-25 殘基的位置用黃色帶子表示。nijcCAMP*楝性韋白款I(lǐng)*|iupltaP4luiErO = f O-第六節(jié)同工酶Iai I h *4 Lji iiih