酶學(xué)與酶工程第二章學(xué)生(已修改)
2025-06-07 22:00 本頁面
【正文】 College of Life Sciences 第二章 酶學(xué)基礎(chǔ) 1 College of Life Sciences 第一節(jié) 酶的結(jié)構(gòu)與功能 ?一、酶的活性中心 (active center，active site) ? （一）活性中心和必需基團(tuán) ? 與酶活性顯示有關(guān)的，具有結(jié)合和催化底物形成產(chǎn)物的空間區(qū)域，叫 酶的活性中心 ，又叫 活性部位 。 ? 活性中心可分為 結(jié)合部位 和 催化部位 。 結(jié)合部位決定酶的專一性， 催化部位決定酶所催化反應(yīng)的性質(zhì)。 2 College of Life Sciences 活性中心外的必需基團(tuán) 催化部位 結(jié)合部位 必需基團(tuán) 活性中心 活性中心外的必需基團(tuán)與維持整個(gè)酶分子的空間構(gòu)象有關(guān) 3 College of Life Sciences 注意： （ 1）活性中心是一個(gè) 三維實(shí)體。 （ 2）是有一些一級(jí)結(jié)構(gòu)上可能相距較遠(yuǎn)的 氨基酸側(cè)鏈基團(tuán) 組成，有的還包含輔酶或輔基的某一部分基團(tuán)。 （ 3）在酶分子表面 呈裂縫狀 。 （ 4）酶活性中心的催化位點(diǎn)和結(jié)合位點(diǎn)可以不止一個(gè)。 （ 5）酶活性中心的基團(tuán)都是必需基團(tuán)，但必需基團(tuán)還包括活性中心以外的基團(tuán)。 木瓜蛋白酶活性中心氨基酸殘基 4 College of Life Sciences ?酶分子中的氨基酸殘基或其側(cè)鏈基團(tuán)可以分為四類 ? 1．接觸殘基 ? 2．輔助殘基 ? 3．結(jié)構(gòu)殘基 ? 4．非貢獻(xiàn)殘基 5 College of Life Sciences ? （二）酶活性中心中的化學(xué)基團(tuán)的鑒別 ? 1．非特異性共價(jià)修飾： ? 某些化學(xué)試劑能使蛋白質(zhì)中氨基酸殘基的側(cè)鏈基團(tuán)反應(yīng)引起共價(jià)結(jié)合、氧化或還原修飾反應(yīng)，使基團(tuán)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)發(fā)生變化。 ? 如果某基團(tuán)修飾后不引起酶活力的變化，就可初步認(rèn)為此基團(tuán)可能是非必需基團(tuán)；反之，如修飾后引起酶活力的降低或喪失，則此基團(tuán)可能是酶的必需基團(tuán)。 6 College of Life Sciences ? 2．親和標(biāo)記 ? 共價(jià)修飾劑是底物的類似物，可專一性地引入酶的活性中心，并具有活潑的化學(xué)基團(tuán) (如鹵素 )，可與活性中心的基團(tuán)形成穩(wěn)定的共價(jià)鍵。因其作用機(jī)制是利用酶對(duì)底物類似物的親和性而將酶共價(jià)標(biāo)記的，故稱為親和標(biāo)記。 7 College of Life Sciences ? 3．差別標(biāo)記 ? 在過量底物或可逆抑制劑遮蔽活性中心的情況下，加入共價(jià)修飾劑，使后者只修飾活性中心以外的有關(guān)基團(tuán)；然后去除底物或可逆抑制劑，暴露活性中心，再用同位素標(biāo)記的向一修飾劑作用于活性中心的同類基團(tuán)；將酶水解后分離帶有同位素的氯基酸，即可確定該氨基酸參與活性中心。 8 College of Life Sciences ? 4．蛋白質(zhì)工程 ? 這是研究酶必需基閉和活性中心的最先進(jìn)方法，即將酶蛋白相應(yīng)的互補(bǔ) DNA(cDNA)定點(diǎn)突變，此突變的 cDNA表達(dá)出只有一個(gè)或幾個(gè)氨基酸被置換的酶蛋白，再測定其活性，可以知道被置換的氨基酸是否為活力所必需。 ? 優(yōu)點(diǎn)： 9 College of Life Sciences ? 優(yōu)點(diǎn)： ? 改變酶蛋白中任一氨基酸而不影響其他同類殘基 ? 改變疏水殘基，使其轉(zhuǎn)變成親水或另一疏水殘基 ? 同時(shí)改變活性中心內(nèi)外的幾個(gè)氨基酸 ? 個(gè)或多個(gè)氨基酸的缺乏或插入 ? 改變酶蛋白的磷酸化位點(diǎn)或糖化位點(diǎn) ? 不致引起立體障礙 10 College of Life Sciences ? (三 ) 組成活性中心的重要化學(xué)基團(tuán) ? 絲氨酸、組氨酸、半胱氨酸、酪氨酸、色氨酸、天冬氨酸、谷氨酸和賴氨酸 11 College of Life Sciences 二、酶的結(jié)構(gòu)和功能的關(guān)系 ? （一）酶的一級(jí)結(jié)構(gòu)與催化功能的關(guān)系 ? 酶的一級(jí)結(jié)構(gòu)是酶的基本化學(xué)結(jié)構(gòu)，是催化功能的基礎(chǔ)。 12 ? 胰蛋白酶原 （ trypsinogen）的激活 13 College of Life Sciences ?（二）酶的二級(jí)和三級(jí)結(jié)構(gòu)與催化功能的關(guān)系 ? 酶的二級(jí)、三級(jí)結(jié)構(gòu)是所有酶都必須具備的空間構(gòu)型。維持酶的活性部位所必須的酶蛋白的二級(jí)和三級(jí)結(jié)構(gòu)徹底改變，就會(huì)使酶遭受破壞而喪失其催化功能，這是蛋白質(zhì)變性的依據(jù)。 ? 1．酶的變性和失活 ? 2．活性中心的撓性 ? 3．酶分子的結(jié)構(gòu)域 14 College of Life Sciences ?（三）酶的四級(jí)結(jié)構(gòu)與催化功能的關(guān)系 ? 具有四級(jí)結(jié)構(gòu)的酶，按其功能可分為兩類，一類與催
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