酶學(xué)基礎(chǔ)---酶的分子結(jié)構(gòu)與催化功能(2)-展示頁
2025-01-26 12:46本頁面
【正文】 功能產(chǎn)生重大改變 。對酶活性的顯示也有一定貢獻，但離底物分子較遠，不能列人活性中心的范圍，屬于 活性中心以外的必需基團 。 結(jié)合基團也可參與催化作用 輔助殘基，因不與底物接觸， 只能參與輔助催化基團的作用，如質(zhì)子的供給或接受等。 接觸和輔助殘基組成酶的活性中心。 2. 輔助殘基 (auxiliary residues) 如 R4，雖未直接與底物接觸，但在使酶與底物相互結(jié)合以及在輔助接觸殘基發(fā)揮作用上起著一定的作用。和底物直接接觸 ,參與底物的化學(xué)轉(zhuǎn)變，是活性中心的主要組成部分。這些基團與維持整個酶分子的空間構(gòu)象有關(guān)，間接地對酶的催化活性發(fā)揮作用。 (二 )必需基團 酶活性中心的一些化學(xué)基團為酶發(fā)揮催化作用所必需，故稱為必需基團。前 3個殘基在 B鏈 ,后 2個在 C鏈。 胰凝乳蛋白酶活性中心含有 Ile1 His5 Asp10Asp19 ser195。 一、酶的活性中心 （一）活性中心 酶蛋白上只有 少數(shù)氨基酸殘基 參與酶對底物的結(jié)合和催化，這些相關(guān)氨基酸殘基在 空間上比較靠近 ，形成一個 與酶顯示活性直接有關(guān)的區(qū)域 （在酶分子表面上具有 三維結(jié)構(gòu)的特定區(qū)域 ） ,稱為酶的 活性中心 ，又稱活性部位 (active site）。 第二節(jié) 酶的結(jié)構(gòu)與功能 酶蛋白的結(jié)構(gòu) ,包括一級結(jié)構(gòu)和高級結(jié)構(gòu) ,與酶的催化功能密切相關(guān)，結(jié)構(gòu)的改變會引起酶催化作用的改變或者喪失。 ? 酶的催化專一性主要決定于酶蛋白部分。 金屬激活劑 金屬離子作為輔助因子。第二篇 酶學(xué)基礎(chǔ) 第四章 酶的分子結(jié)構(gòu)與催化功能 第一節(jié) 酶分子組成 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 與酶蛋白結(jié)合得緊密的小分子有機物。 ? 蛋白質(zhì)具有一級、二級、三級、四級結(jié)構(gòu)以及大分子組織形式。 ? 輔因子通常是作為電子、原子或某些化學(xué)基團的載體。 研究酶結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系是酶學(xué)的核心課題。 構(gòu)成活性中心的化學(xué)基團實際上就是酶蛋白氨基酸殘基的側(cè)鏈，有時尚包括肽鏈末端的氨基酸。在酶原形式時它們分散在一條肽鏈上 ,但酶原經(jīng)激活后，形成 A、 B、 C三條肽鏈。依靠肽鏈的折疊，包括肽鏈間的二硫鍵，使這些互相遠離的基團靠近。 在酶活性中心以外的區(qū)域，也有不和底物直接作用的必需基團，稱為活性中心外的必需基團 。 Koshland將酶分子中的氨基酸殘基或其側(cè)鏈基團分成四類： 1. 接觸殘基 (contact residues) 如 R R R R R R16 R164和 R165。這些殘基中的一個或幾個原子與底物分子的一個或多原子接觸的距離都是一鍵距離 (即 ~)之內(nèi)。輔助殘基也是活性中心一個不可缺少的組成部分。 接觸殘基的側(cè)鏈中，有的可能擔(dān)負和底物結(jié)合的作用 , 稱為結(jié)合基團 ；有的可能參與使底物轉(zhuǎn)變成產(chǎn)物的催化作用，稱為 催化基團 。 結(jié)構(gòu)殘基 (structural residues) 如 R R16 R169等，這些殘基在維持酶蛋白形成一種有規(guī)則的空間構(gòu)象方面起著重要作用。 非貢獻殘基 (noncontributing residues) 在酶的活性中心外 , 不參與酶的催化功能 ， 對酶活性的顯示不起作用。 二、酶的一級結(jié)構(gòu)與催化功能的關(guān)系 一級結(jié)構(gòu)是酶的基本化學(xué)結(jié)構(gòu)，是催化功能的基礎(chǔ)。 ? 核糖核酸酶在其 C末端用羧酸酶去掉 3個氨基酸時，對酶的活性幾乎沒有影響，而若用胃蛋白酶去掉 C末端的4個氨基酸時，則酶活性全部喪失。 由 酶原轉(zhuǎn)變?yōu)榛钚悦?，可通過酶或氫離子的催化而實現(xiàn) 。 酶原轉(zhuǎn)變成酶時，一級結(jié)構(gòu)僅僅發(fā)生微小的變化 ，在碳鏈的 N末端失去了一個六肽，從而 使隱蔽的活性基團解放出來 ,形成了活性部位 。 一般二硫鍵的斷裂將使酶變性而喪失其催化功能 。 三、酶的二級和三級結(jié)構(gòu)與催化功能的關(guān)系 二級、三級結(jié)構(gòu)是所有酶都必須具有的空間結(jié)構(gòu) ,是維持酶的活性部位所必須的構(gòu)型。 二級和三級結(jié)構(gòu)的改變，也可以使酶形成正確的催化部位而發(fā)揮其催化功能。 酶受到變性因素的作用，空間結(jié)構(gòu)破壞，其活性中心的構(gòu)象也隨著改變，酶因此失活。 牛胰核糖核酸酶 (RNA酶 ) 有 4對二硫鍵 及很多氫鍵維持其空間構(gòu)象 。用枯草桿菌蛋白酶處理，被水解成為 N端的⒛肽 (S肽 )和其余的 104肽 (S蛋白 )兩個片段，分別含有His12和 His119，兩者單獨存在時均無活力，但在 介質(zhì)中，將兩者 1:1混合，并使 S肽與 S蛋白間形成氫鍵及疏水鍵連接，則 20與 21位之間的肽鍵雖不能恢復(fù)，但活力能恢復(fù)。 酶蛋白的變性有時是可逆的。 牛胰核糖核酸酶經(jīng)尿素及 β 巰基乙醇處理后發(fā)生變性，當(dāng)透析去除變性劑后，酶可自動折疊成具有催化活性的原始形式。 用紫外分光差光譜、熒光光譜、圓二色光譜、光散射和內(nèi)埋巰基暴露等手段研究肌酸激酶、核糖核酸酶、乳酸脫氫酶及 3一磷酸甘油醛脫氫酶等在鹽酸胍和尿素溶液中變性不同時間的構(gòu)象變化 (即肽鏈去折疊的過程 )，同時測定酶活力的下降，發(fā)現(xiàn)： 酶活力的喪失往往先于上述常規(guī)手段所測出的酶分子的整體構(gòu)象變化 。 進一步用探測活性中心構(gòu)象的方法來研究 (如 3磷酸甘油醛脫氫酶活性中心的巰基被羧甲基化后再經(jīng)激發(fā)光照，可在活性中心生成具有熒光的 NAD共價結(jié)合物，可通過熒光改變來
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