酶組成、結(jié)構(gòu)和作用機制(已修改)
2025-06-07 22:01 本頁面
【正文】 第五節(jié) 酶組成、結(jié)構(gòu)和作用機制 一、酶在生物體內(nèi)的分布 GPT與尿激酶、心肌中的細(xì)胞色素氧化酶 生物體自身需要決定了酶的生物合成，酶的生物合成機制決定了酶在生物體內(nèi)的分布和所處環(huán)境狀態(tài)； 所以： ?它們或定位于某亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)上處于 “ 溶解 ” 狀態(tài)； ?不同生物體細(xì)胞內(nèi)酶的數(shù)量和種類不同； ?同一生物體內(nèi)的不同部位或不同生長發(fā)育 階段的細(xì)胞內(nèi)酶的數(shù)量、種類不同； SOD 對微生物酶來說，合成后分泌有兩種情況： 胞外酶（分泌型酶） 是指可以穿過質(zhì)膜的任何酶，大多數(shù) 是水解酶，大多數(shù)工業(yè)用酶是胞外酶。 優(yōu)點： 它比胞內(nèi)酶容易回收、純化，不必 將細(xì)胞破碎，也不用去核酸，容易獲得高產(chǎn)。 胞外酶的分泌位置由細(xì)胞和酶的結(jié)構(gòu)所決定 革蘭氏陽性菌 的外殼由細(xì)胞質(zhì)膜和包在膜外面的壁組成。其有兩類胞外酶： ? 合成后分泌到培養(yǎng)基中，如芽孢桿菌的淀粉酶、蛋白酶。 ? 分泌蛋白穿過質(zhì)膜后，結(jié)合于膜表面的胞外酶，當(dāng)細(xì)胞形成原生質(zhì)體時可部分或全部從膜上釋放，如地衣芽孢桿菌的堿性磷酸酯酶和 ?葡萄糖苷酶。 革蘭氏陰性菌 有 4種不同位置的分泌型酶： 分泌蛋白結(jié)合在內(nèi)膜外表面、分布在周質(zhì)中、結(jié)合在外膜上、分泌到培養(yǎng)基中。 基因工程中外源蛋白最終在周質(zhì)中表達的情況，常給工作帶來許多麻煩。用基因工程手段獲得的微生物高產(chǎn)外源酶常會被宿主本身的蛋白酶迅速降解。因此，盡可能的使產(chǎn)生的外源酶分泌到細(xì)胞質(zhì)膜外，是穩(wěn)定外源酶的有效措施之一。 關(guān)于胞外酶分泌機制現(xiàn)在有一種 信號肽假說。 胞內(nèi)酶 是指合成后仍然在細(xì)胞內(nèi)發(fā)揮作用的酶。 ? 細(xì)胞本身結(jié)構(gòu)的非均一性決定了酶分布和所 處狀態(tài)非均一，或處于 “ 溶解 ” 狀態(tài)，或定位 結(jié)合于某一特定的亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)中； ? 由于細(xì)胞器的分工，某些酶對特定細(xì)胞來說 是獨有或主要的；各細(xì)胞器上往往集中了具 各自特征的酶系統(tǒng) （標(biāo)記酶）。 對于 標(biāo)記酶 ,有以下幾例： 質(zhì)膜： 主要兩種： Na+、 K+ATP酶、腺甘酸環(huán)化酶； 細(xì)胞核： 主要是擔(dān)負(fù) DNA與 RNA合成的酶。如： RNA甲基轉(zhuǎn) 移酶、乳酸脫氫酶等； 線粒體： 主要集中了參與三羧酸循環(huán)、脂肪酸氧化、呼吸 鏈、氧化磷酸化等 與能量代謝有關(guān) 的酶和酶系。 如： NADH脫氫酶、己糖激酶等； 溶酶體： 各種水解酶（約 60種左右）； 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)： 蛋白質(zhì)合成、脂類合成、藥物轉(zhuǎn)化的酶。 如：細(xì)胞色素還原酶、膽固醇?；D(zhuǎn)移酶； （一）酶的化學(xué)本質(zhì) 1926年 ，證明其為蛋白質(zhì)，并提出酶的本質(zhì)就是蛋白質(zhì)的觀點。 1982年 1個有催化活性的天然 RNA——ribozyme（核酶），以后 Altman和 Pace等又陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了真正的 RNA催化劑。 核酶的發(fā)現(xiàn)不僅表明酶不一定都是蛋白質(zhì)，還促進了有關(guān)生命起源、生物進化等問題的進一步探討。 二、酶的組成和結(jié)構(gòu)特點 雖然少數(shù)有催化活性的 RNA分子已經(jīng)鑒定，但幾乎所有的酶都是蛋白質(zhì)，因而酶必然有 四級空間 結(jié)構(gòu)形式， 一級結(jié)構(gòu) 是指具有一定氨基酸順序的多肽鏈的共價骨架， 二級結(jié)構(gòu) 為在一級結(jié)構(gòu)中相近的氨基酸殘基間由氫鍵的相互作用而形成的帶有螺旋、折疊、轉(zhuǎn)角、卷曲等細(xì)微結(jié)構(gòu)， 三級結(jié)構(gòu) 系在二級結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上進一步進行分子盤曲以形成包括主側(cè)鏈的專一性三維排列， 四級結(jié)構(gòu) 是指低聚蛋白中各折疊多肽鏈在空間的專一性三維排列。 具有低聚蛋白結(jié)構(gòu)的酶 (寡聚酶 )必須具有正確的四級結(jié)構(gòu)才有活性。具有活性的酶都是球蛋白，即被廣泛折疊、結(jié)構(gòu)緊密的多肽鏈，其氨基酸親水基團在外表，而疏水基團向內(nèi)。 （二）酶的組成 酶 單純酶 結(jié)合酶 （全酶） = 酶蛋白 + 輔因子 輔因子 輔酶 與酶蛋白結(jié)合得比較松的小分子有機物。 輔基 與膜蛋白結(jié)合得緊密的小分子有機物。 金屬激活劑 金屬離子作為輔助因子。 酶的催化專一性主要決定于酶蛋白部分。 輔因子通常是作為電子、原子或某些化學(xué)基團的載體。 酶蛋白有 3種組成形式 :單體酶、寡聚酶和多酶復(fù)合物
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