酶的催化作用机制实例
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Cysteine Protease 半胱氨酸蛋白酶 (EC3.4.2.2)
Chymotrypsin 胰凝乳蛋白酶 Trypsin 胰蛋白酶
Papain 木瓜蛋白酶
S195-OH57 D102
C25-S-
H195
Aspartic protease 天冬氨酸蛋白酶 ( EC3.4.2.3)
Metallo Protease 金属蛋白酶 (EC3.4.2.4)
生物化学 第六章 第三讲 酶催化反应机制实例
---丝氨酸蛋白酶
蛋白酶 Proteases
没有蛋白酶 天然降解 10 -1000 年 有蛋白酶 完全降解 毫秒
蛋白酶 的分类—活性部位催化功能特征
Family
Example
Mechanism
Serine Protease 丝氨酸蛋白酶类 (EC3.4.2.1）
总结：
1. 酶对底物的专一性 2. 酶催化作用机制
PDB ID 7GCH
Substrate
总结：
1. 酶对底物的专一性 2. 酶催化作用机制
酶与底物的弱相互作用， 生成不稳定的复合物
降低反应的活化能
课后作业
1.请讨论胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶作为工具酶，在蛋白质一级结构测定 中的应用。 2.请解释机体中为什么胰凝乳蛋白酶不能像胰蛋白酶那样自我激活，而 必须依赖胰蛋白酶催化才能成为有活性的酶？
丝氨酸蛋白酶对底物具有严格的专一性
消化系统酶原的激活
酶原 酶
胰凝乳蛋白酶
胰蛋白酶
消化系统酶原的激活
胰凝乳蛋白酶原1chg
胰凝乳蛋白酶1ab9 酶原激活：酶活性部位组建、完善或者暴露的过程
消化系统酶原的激活
Key active site
Hydrophobic pocket
PDB ID 7GCH
Substrate
PDB ID 1UTN
PDB ID 7GCH
胰凝乳蛋白酶的催化机制
The Picture From：Lehninger Principles of Biochemistry, 7th Edition
胰凝乳蛋白酶的催化机制
胰凝乳蛋白酶使肽键的水解速度至少加快了109倍！！！
The Picture From：Lehninger Principles of Biochemistry, 7th Edition
丝氨酸蛋白酶的底物专一性
Key active site
Hydrophobic pocket
胰蛋白酶
胰凝乳蛋白酶
PDB ID 7GCH
Substrate
邻近活性电荷
酶对底物的专一性
胰蛋白酶 胰凝乳蛋白酶
Lys, Arg Tyr, Trp, Phe, Leu
胰凝乳蛋白酶的催化机制
Catalytic triad 催化三联体 Ser195: 羟基氧原子对底物进行亲核攻击 共价催化 His57: 从Ser接受一个质子 酸碱催化 Asp102: COO-稳定过渡态His的正电荷形式发生
胰凝乳蛋白酶的催化机制
DIFP 二异丙基氟磷酸 Ser195是胰凝乳蛋白酶关键的催化残基
Pepsin 胃蛋白酶
Carboxy-peptidase A 羧肽酶A
H2O D215 D32
Zn 2+
E72 H69H196
丝氨酸蛋白酶 Serine Proteases
Serine Proteases Trypsin 胰蛋白酶 Chymotrypsin 胰凝乳蛋白酶 Thrombin 凝血酶 Subtilisin 枯草杆菌蛋白酶 Elastase 弹性蛋白酶
Preferred Site R1 = Lys, Arg R1 = Tyr, Trp, Phe, Leu R1 = Arg Very little specificity R1 = Ala,Gly,Ile,Leu,Val
活性中心（ active site regions ）
Serine residue Aspartate residue Hisidine residue
References： 1. Lehninger Principles of Biochemistry, 7th Edition 2. Stryer Biochemistry, 6th Edition
Chymotrypsin 胰凝乳蛋白酶 Trypsin 胰蛋白酶
Papain 木瓜蛋白酶
S195-OH57 D102
C25-S-
H195
Aspartic protease 天冬氨酸蛋白酶 ( EC3.4.2.3)
Metallo Protease 金属蛋白酶 (EC3.4.2.4)
生物化学 第六章 第三讲 酶催化反应机制实例
---丝氨酸蛋白酶
蛋白酶 Proteases
没有蛋白酶 天然降解 10 -1000 年 有蛋白酶 完全降解 毫秒
蛋白酶 的分类—活性部位催化功能特征
Family
Example
Mechanism
Serine Protease 丝氨酸蛋白酶类 (EC3.4.2.1）
总结：
1. 酶对底物的专一性 2. 酶催化作用机制
PDB ID 7GCH
Substrate
总结：
1. 酶对底物的专一性 2. 酶催化作用机制
酶与底物的弱相互作用， 生成不稳定的复合物
降低反应的活化能
课后作业
1.请讨论胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶作为工具酶，在蛋白质一级结构测定 中的应用。 2.请解释机体中为什么胰凝乳蛋白酶不能像胰蛋白酶那样自我激活，而 必须依赖胰蛋白酶催化才能成为有活性的酶？
丝氨酸蛋白酶对底物具有严格的专一性
消化系统酶原的激活
酶原 酶
胰凝乳蛋白酶
胰蛋白酶
消化系统酶原的激活
胰凝乳蛋白酶原1chg
胰凝乳蛋白酶1ab9 酶原激活：酶活性部位组建、完善或者暴露的过程
消化系统酶原的激活
Key active site
Hydrophobic pocket
PDB ID 7GCH
Substrate
PDB ID 1UTN
PDB ID 7GCH
胰凝乳蛋白酶的催化机制
The Picture From：Lehninger Principles of Biochemistry, 7th Edition
胰凝乳蛋白酶的催化机制
胰凝乳蛋白酶使肽键的水解速度至少加快了109倍！！！
The Picture From：Lehninger Principles of Biochemistry, 7th Edition
丝氨酸蛋白酶的底物专一性
Key active site
Hydrophobic pocket
胰蛋白酶
胰凝乳蛋白酶
PDB ID 7GCH
Substrate
邻近活性电荷
酶对底物的专一性
胰蛋白酶 胰凝乳蛋白酶
Lys, Arg Tyr, Trp, Phe, Leu
胰凝乳蛋白酶的催化机制
Catalytic triad 催化三联体 Ser195: 羟基氧原子对底物进行亲核攻击 共价催化 His57: 从Ser接受一个质子 酸碱催化 Asp102: COO-稳定过渡态His的正电荷形式发生
胰凝乳蛋白酶的催化机制
DIFP 二异丙基氟磷酸 Ser195是胰凝乳蛋白酶关键的催化残基
Pepsin 胃蛋白酶
Carboxy-peptidase A 羧肽酶A
H2O D215 D32
Zn 2+
E72 H69H196
丝氨酸蛋白酶 Serine Proteases
Serine Proteases Trypsin 胰蛋白酶 Chymotrypsin 胰凝乳蛋白酶 Thrombin 凝血酶 Subtilisin 枯草杆菌蛋白酶 Elastase 弹性蛋白酶
Preferred Site R1 = Lys, Arg R1 = Tyr, Trp, Phe, Leu R1 = Arg Very little specificity R1 = Ala,Gly,Ile,Leu,Val
活性中心（ active site regions ）
Serine residue Aspartate residue Hisidine residue
References： 1. Lehninger Principles of Biochemistry, 7th Edition 2. Stryer Biochemistry, 6th Edition