酶學(xué)基礎(chǔ)---酶的分子結(jié)構(gòu)與催化功能(2)-在線瀏覽
2025-03-06 12:46本頁面
【正文】 探測活性中心的構(gòu)象變化 )，結(jié)果發(fā)現(xiàn)， 活性中心的構(gòu)象的改變先于酶分子整體的構(gòu)象改變，而且與活力喪失幾乎同步 。 低濃度的變性劑在一定條件有時反而使酶激活，也可證明活性中心的可塑性。 大多數(shù)酶都有一個以上的結(jié)構(gòu)域 ，如彈性蛋白酶兩個十分類似的結(jié)構(gòu)域，而木瓜蛋白酶則有兩個很不一樣的結(jié)構(gòu)域。 不同的結(jié)構(gòu)域常有不同的功能。 有一些多功能酶，其 不同酶活力來自不同的結(jié)構(gòu)域 ，如大腸桿菌亮氨酰 tRNA合成酶的 C端切去 6000分子量的片段后喪失了 tRNA氨?；幕钚?，而但保留氨基酸活化和 ATP焦磷酸交換的活性。 不同蛋白酶中的相同結(jié)構(gòu)域則往往有相同或類似的功能 。 對結(jié)構(gòu)域的研究正方興未艾，將來有可能利用不同的結(jié)構(gòu)域用 DNA重組技術(shù)組裝成新的人工酶蛋白。 只與催化作用有關(guān) 的具有四級結(jié)構(gòu)的酶： 由數(shù)個相同的亞基組成，每個亞基都有一個活性中心 。當(dāng)四級結(jié)構(gòu)被破壞時，亞基被分離，若采用的分離方法適當(dāng)，被分離的亞基仍保留著各自的催化功能。 與代謝調(diào)節(jié)有關(guān) 的具有四級結(jié)構(gòu)的酶：其組成亞基中，有的亞基具有 調(diào)節(jié)中心 （ 激活 中心和 /或 抑制 中心），使酶的活性受到激活或者抑制，調(diào)節(jié)酶反應(yīng)的速度和代謝過程。早期學(xué)說的中心思想是底物的活化，到⒛世紀(jì) 60年代，隨著新技術(shù)的發(fā)展，從而亦考慮到在催化反應(yīng)中，酶本身功能基團的作用。 一、酶－底物復(fù)合物 酶與底物結(jié)合形成中間復(fù)合物（或稱中間絡(luò)合物）。由于中問復(fù)合物的形成，酶和底物的結(jié)構(gòu)都將發(fā)生有利于催化反應(yīng)進行的變化。 醇脫氫酶（ ADH）的底物 NADH在游離狀態(tài)下，于 340nm處有一吸收峰，但加入 ADH后 ,吸收峰移向 328nm，再加入巰基試劑對氯汞苯甲酸又使吸收峰回到 340nm， 證明 NADH和 ADH的結(jié)合是通過 ADH的巰基介導(dǎo)的 。當(dāng)單加入絲氨酸而尚無吲哚時 , 其熒光強度顯著增加，再加入吲哚，就使熒光淬滅，低于單獨酶的熒光，這就證明 酶 絲氨酸復(fù)合物和酶絲氨酸 吲哚復(fù)合物 的存在。即使小分子底物也可用X射線衍射法獲得酶 底物復(fù)合物的信息，如羧肽酶 A是通過哪些殘基和底物甘氨酰 L酪氨酸結(jié)合的以及溶菌酶的最小六糖底物是怎樣 “ 躺 ” 在酶分子表面的狹長凹穴中，目前都已研究清楚。 現(xiàn)已充分證明 :底物是通過酶的活性中心和酶結(jié)合的。 底物分子上的電荷和酶分子上相反電荷之間的作用 , 離子鍵受溶劑、鹽濃度、酶活性部位的微環(huán)境以及酶活性部位的側(cè)鏈基團等因素的影響。 酶分子可以在主鏈與側(cè)鏈之間以及某些側(cè)鏈之間形成氫鍵。在酸、堿液中氫鍵不存在。 一種非專一性的相互作用力，比離子鍵和氫鍵都弱。在酶和底物的結(jié)合過程中，許多原子基團間的范德華引力的總和將會產(chǎn)生相當(dāng)大的作用。酶本身在反應(yīng)前后也不發(fā)生變化。 一般催化劑 反應(yīng)活化能 反應(yīng)總能量變化 酶促反應(yīng)活化能 非催化反應(yīng)活化能 初 態(tài) 終 態(tài) 能 量 改 變 活 化 過 程 酶促反應(yīng)活化能的改變 過渡態(tài) 三、酶作用的專一性機制 （一） 酶作用的專一性（底物特異性）（ Substratespecificity） （ 1） 低特異性 （ Low specificity） :不能辨別底物 ， 僅能對裂開的鍵表現(xiàn)特異性 ， 如非特異性脂酶 。 胰蛋白酶對羧基一側(cè)為精氨酸和賴氨酸的肽鍵表現(xiàn)特異性 。 （ 3）絕對特異性 （ Absolute specificity） 酶僅作用于一種底物并催化一個反應(yīng)。 （ 4）立體化學(xué)特異性 （ Stereochemical specificity） 通常顯示出正確無誤和完全的立體定向性，能區(qū)別光學(xué)或立體異構(gòu)體。 （二）酶作用的專一性機制 有多種學(xué)說，得到廣泛支持的有： 鎖鑰學(xué)說 誘導(dǎo)契合學(xué)說 過渡態(tài)學(xué)說 共同點： 酶的作用專一性必須通過它的活性中心和底物結(jié)合后才表現(xiàn)出來。 酶與底物結(jié)合時，酶活性中心的結(jié)構(gòu)與底物的結(jié)構(gòu)必須吻合， 就如同鎖和鑰匙一般，非常配合地結(jié)合形成中間復(fù)合物 )。 可解釋酶的立體化學(xué)專一性和底物飽和曲線動力學(xué)。 底物與酶之間存在某種立體專一結(jié)合 。 獲得相當(dāng)多的事實支持。要求底物中的膽堿氮帶正電， 為此可推測：酶分子中至少有一個陰離子部位與酯解部位。 缺點： 認(rèn)為酶的結(jié)構(gòu)是剛性的， 難以解釋一個酶可以催化正、逆兩個反應(yīng)，因產(chǎn)物 (或逆反應(yīng)的底物 )的形狀、構(gòu)象和底物完全不同。 誘導(dǎo)楔合模型要點： （ a） 當(dāng)?shù)孜锱c酶的活性部位結(jié)合時，酶蛋白的幾何形狀有相當(dāng)大的改變； （ b） 催化基團 的 精確定向?qū)τ诘孜镛D(zhuǎn)變成產(chǎn)物是必需的； （ c） 底物誘導(dǎo)酶蛋白幾何形狀的改變 使得催化基團能精確地走向和底物結(jié)合到酶的活性部位上去。 能解釋鎖鑰學(xué)說不能解釋的實驗事實，但也有局限性： 不是酶的底物或酶的抑制物，不能誘導(dǎo)酶分子的構(gòu)象發(fā)生變化，或即使有少許變化，也不能使酶分子與有關(guān)催化基團處于互補契合位臵。 (transition state theory) Linus Pauling （ 20世紀(jì) 40年代）提出的過渡態(tài)理論認(rèn)為： 酶與底物的過渡態(tài)互補，親和力最強 ， 釋放出結(jié)合能使 ES的過渡態(tài)能級降低 ，有利于底物分子跨越能壘，使酶促反應(yīng)大大加速。不同于反應(yīng)中間物。在這一瞬間分子的某些化學(xué)鍵正在斷裂和形成并達到
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