酶的作用机理(课堂PPT)
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fit). 4.酶活性部位位于酶分子表面的一个裂隙(crevice) 内.裂隙内是一个相当疏水的环境,从而有利于同底物的 结合。 5.底物靠许多弱的键力与酶结合。
8
(三)判断和确定酶活性中心的主要方法
酶的专一性研究:研究酶的专一性底物的结构特 点、酶的竞争性抑制剂结构特点等。
酶分子侧链基团的化学修饰法: 例如1.用共价修饰的试剂作用于酶,查明保持酶活 力的必需基团; 2.亲和标记(合成底物类似物)
1
必需残基:酶分子中有些基团若经化学修饰(氧化、还 原、酰化、烷化)使其改变,则酶的活性丧失,这些基 团称为必需残基。
非必需残基:有的酶温和水解掉几个AA残基,仍能表 现活性,这些基团即非必需残基。
结合基团—与S结合的部位(结合中心)
接触残基
Active center
(由必需残 基组成)
催化基团—催化S发生反应的部位(催化中心) 辅助残基-促进结合基团与底物结合,促进催化 基团对底物的催
与必需基团His57结合14
判断抑制剂是否与酶的活性中心必需基团结合 的标准:
1.反应速度的降低与[I]正比关系,即失活程度与修饰程 度之间成化学计量学关系(Stoichiometric relationship)。
100% V
50%
0
0.5
1.0
Degree of modification(Side chains per active ce1n5ter)
1.0
16
5.4.2 酶作用专一性的机制
1.锁钥学说(1894年Emil Fischer)—lock and key或模 板学说(template):认为整个酶分子的天然构象是具有刚
性结构的,酶表面具有特定的形状。酶与底物的结合如同一把钥 匙对一把锁一样。
17
2.诱导契合学说(1958年 D.Koshland)_induced fit:
5.4 酶的作用机理
5.4.1 酶的活性中心(Active center)
(一)基本概念:酶的活性中心是指结合底物和将底 物转化为产物的区域,通常是相隔很远的氨基酸残 基形成的三维实体。酶的活性中心包括两个功能部 位:结合部位和催化部位。 1.结合部位(Binding site) 酶分子中与底物结合的部位或区域一般称为结合部 位。此部位决定酶的专一性。 2.催化部位(Catalytic site ) 酶分子中促使底物发生化学变化的部位称为催化部 位。此部位决定酶所催化反应的性质。
CH2 O
SH H2N CH C OH
CH2
N NH
OH
SH N
N H
6
常见酶活性中心的基团
O
酸碱性基团: 门冬氨酸和谷 氨酸的羧基, 赖氨酸的氨基, 酪氨酸的酚羟 基,组氨酸的 咪唑基和半胱 氨酸的巯基等。
H2N CH C OH O
CH2 H2N CH C OH
CH2
CH2
CO
CO
OH
O OH
某些酶活性部位的AA残基
酶
AAቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ基数
RNase
124
Lysozyme(溶菌酶)
129
Chymotrypsin(胰凝乳蛋白酶 ) 241
Pepsin (人胃蛋白酶)
348
Papain (木瓜蛋白酶)
212
Carboxypeptidase A (羧肽酶A) 307
活性部位的AA残基 His12, His119, Lys41 Asp52, Glu35
该学说认为酶表面并没有一种与底物互补的固定形 状,而只是由于底物的诱导才形成了互补形状,从而有利
于底物的结合。
概括其要点:四个方面 A. 酶有其原来的形状,不一定一开始就是底物的模板 B. 底物能诱导酶蛋白的形状发生一定变化(专一性结合) C. 当酶的形状发生变化后,就使得其中的催化基团形成 正确的排列。 D. 在酶反应过程中,酶活性中心构象的变化是可逆的。 即酶与底物结合时,产生一种诱导构象,反应结束时, 产物从酶表面脱落,酶又恢复其原来的构象。
His57, Asp102, Ser195 Asp32, Asp215 Cys25, His159 Arg127, Glu270,Tyr248,Zn2+
5
常见酶活性中心的基团
亲核性基团: 丝氨酸的羟基, 半胱氨酸的巯 基和组氨酸的 咪唑基。
O
H2N CH C OH
CH2
OH O
H2N CH C OH
O
H2N CH C OH H2N CH C OH
CH2 CH2
CH2
CH2
CH2
NH 2 OH
COOH
NH 2 OH
7
2.酶的活性部位是一个三维实体,具有三维空间结 构。活性中心的空间构象不是刚性的,在与底物接触时表 现出一定的柔性和运动性。(邹承鲁研究酶变性的工作)
3.酶的活性部位并不是和底物的形状正好互补的,而 是在酶和底物的结合过程中,底物分子或酶分子、有时是 两者的构象同时发生了一定的变化后才互补的,此时催化 基团的位置正好处在所催化底物键的断裂和即将生成键的 适当位置,这个动态辨认过程称为诱导契合(induced-
X-射线晶体衍射法: 定点诱变法
9
▪ 用共价修饰的试剂作用于酶,查明保持 酶活力的必需基团
DFP
二异丙基氟磷酸
的 作 用
Inactive enzyme
10
11
Trypsin(胰蛋白酶)的底物和专一性抑制剂
底物:N-对甲苯磺酰 -L-赖氨酰甲基酯
(TPE)
专一性抑制剂:N-对甲苯磺酰 -L-赖氨酰氯甲基酮
化作用
结构残基-稳定酶的构象和对酶的活性间接起作用
活性中心外的残基
非贡献残基-对酶的稳定和其它方面起作用,由非必需残 基组成
2
Cleft,crevice or cavities (裂 缝、凹穴、裂沟)为疏水的微 环境
底物
产物
3
4
(二)酶活性中心的结构特点
1.活性中心只占酶分子总体积的很小一部分,往往只占整个酶分 子体积的1%-2%。
(TPCK)
12
牛胰蛋白酶
用DFP修饰得知Ser195,用TPCK得知His189,用X-光衍射 等方法得知Asp102这些必需基团。
13
Chymotrypsin(胰凝乳蛋白酶)的底物和专一性抑制剂
底物:N-对甲苯磺酰 -L-苯丙氨酰乙基酯
专一性抑制剂:N-对甲苯磺酰 -L-苯丙氨酰氯甲基酮
(TPCK)
2. 底物、竞争性抑制剂具有保护作用(Protection effect), 即在修饰过程中,加入竞争性I或S,则E的失活减慢。
100%
V
50%
0
0.5
Time
With substrate or competitive inhibitoer
No substrate or competitive inhibitoer
8
(三)判断和确定酶活性中心的主要方法
酶的专一性研究:研究酶的专一性底物的结构特 点、酶的竞争性抑制剂结构特点等。
酶分子侧链基团的化学修饰法: 例如1.用共价修饰的试剂作用于酶,查明保持酶活 力的必需基团; 2.亲和标记(合成底物类似物)
1
必需残基:酶分子中有些基团若经化学修饰(氧化、还 原、酰化、烷化)使其改变,则酶的活性丧失,这些基 团称为必需残基。
非必需残基:有的酶温和水解掉几个AA残基,仍能表 现活性,这些基团即非必需残基。
结合基团—与S结合的部位(结合中心)
接触残基
Active center
(由必需残 基组成)
催化基团—催化S发生反应的部位(催化中心) 辅助残基-促进结合基团与底物结合,促进催化 基团对底物的催
与必需基团His57结合14
判断抑制剂是否与酶的活性中心必需基团结合 的标准:
1.反应速度的降低与[I]正比关系,即失活程度与修饰程 度之间成化学计量学关系(Stoichiometric relationship)。
100% V
50%
0
0.5
1.0
Degree of modification(Side chains per active ce1n5ter)
1.0
16
5.4.2 酶作用专一性的机制
1.锁钥学说(1894年Emil Fischer)—lock and key或模 板学说(template):认为整个酶分子的天然构象是具有刚
性结构的,酶表面具有特定的形状。酶与底物的结合如同一把钥 匙对一把锁一样。
17
2.诱导契合学说(1958年 D.Koshland)_induced fit:
5.4 酶的作用机理
5.4.1 酶的活性中心(Active center)
(一)基本概念:酶的活性中心是指结合底物和将底 物转化为产物的区域,通常是相隔很远的氨基酸残 基形成的三维实体。酶的活性中心包括两个功能部 位:结合部位和催化部位。 1.结合部位(Binding site) 酶分子中与底物结合的部位或区域一般称为结合部 位。此部位决定酶的专一性。 2.催化部位(Catalytic site ) 酶分子中促使底物发生化学变化的部位称为催化部 位。此部位决定酶所催化反应的性质。
CH2 O
SH H2N CH C OH
CH2
N NH
OH
SH N
N H
6
常见酶活性中心的基团
O
酸碱性基团: 门冬氨酸和谷 氨酸的羧基, 赖氨酸的氨基, 酪氨酸的酚羟 基,组氨酸的 咪唑基和半胱 氨酸的巯基等。
H2N CH C OH O
CH2 H2N CH C OH
CH2
CH2
CO
CO
OH
O OH
某些酶活性部位的AA残基
酶
AAቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ基数
RNase
124
Lysozyme(溶菌酶)
129
Chymotrypsin(胰凝乳蛋白酶 ) 241
Pepsin (人胃蛋白酶)
348
Papain (木瓜蛋白酶)
212
Carboxypeptidase A (羧肽酶A) 307
活性部位的AA残基 His12, His119, Lys41 Asp52, Glu35
该学说认为酶表面并没有一种与底物互补的固定形 状,而只是由于底物的诱导才形成了互补形状,从而有利
于底物的结合。
概括其要点:四个方面 A. 酶有其原来的形状,不一定一开始就是底物的模板 B. 底物能诱导酶蛋白的形状发生一定变化(专一性结合) C. 当酶的形状发生变化后,就使得其中的催化基团形成 正确的排列。 D. 在酶反应过程中,酶活性中心构象的变化是可逆的。 即酶与底物结合时,产生一种诱导构象,反应结束时, 产物从酶表面脱落,酶又恢复其原来的构象。
His57, Asp102, Ser195 Asp32, Asp215 Cys25, His159 Arg127, Glu270,Tyr248,Zn2+
5
常见酶活性中心的基团
亲核性基团: 丝氨酸的羟基, 半胱氨酸的巯 基和组氨酸的 咪唑基。
O
H2N CH C OH
CH2
OH O
H2N CH C OH
O
H2N CH C OH H2N CH C OH
CH2 CH2
CH2
CH2
CH2
NH 2 OH
COOH
NH 2 OH
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2.酶的活性部位是一个三维实体,具有三维空间结 构。活性中心的空间构象不是刚性的,在与底物接触时表 现出一定的柔性和运动性。(邹承鲁研究酶变性的工作)
3.酶的活性部位并不是和底物的形状正好互补的,而 是在酶和底物的结合过程中,底物分子或酶分子、有时是 两者的构象同时发生了一定的变化后才互补的,此时催化 基团的位置正好处在所催化底物键的断裂和即将生成键的 适当位置,这个动态辨认过程称为诱导契合(induced-
X-射线晶体衍射法: 定点诱变法
9
▪ 用共价修饰的试剂作用于酶,查明保持 酶活力的必需基团
DFP
二异丙基氟磷酸
的 作 用
Inactive enzyme
10
11
Trypsin(胰蛋白酶)的底物和专一性抑制剂
底物:N-对甲苯磺酰 -L-赖氨酰甲基酯
(TPE)
专一性抑制剂:N-对甲苯磺酰 -L-赖氨酰氯甲基酮
化作用
结构残基-稳定酶的构象和对酶的活性间接起作用
活性中心外的残基
非贡献残基-对酶的稳定和其它方面起作用,由非必需残 基组成
2
Cleft,crevice or cavities (裂 缝、凹穴、裂沟)为疏水的微 环境
底物
产物
3
4
(二)酶活性中心的结构特点
1.活性中心只占酶分子总体积的很小一部分,往往只占整个酶分 子体积的1%-2%。
(TPCK)
12
牛胰蛋白酶
用DFP修饰得知Ser195,用TPCK得知His189,用X-光衍射 等方法得知Asp102这些必需基团。
13
Chymotrypsin(胰凝乳蛋白酶)的底物和专一性抑制剂
底物:N-对甲苯磺酰 -L-苯丙氨酰乙基酯
专一性抑制剂:N-对甲苯磺酰 -L-苯丙氨酰氯甲基酮
(TPCK)
2. 底物、竞争性抑制剂具有保护作用(Protection effect), 即在修饰过程中,加入竞争性I或S,则E的失活减慢。
100%
V
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0
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Time
With substrate or competitive inhibitoer
No substrate or competitive inhibitoer