文档介绍：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)
一、酶的活性部位
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。
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
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。
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
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……