酶作用机制学习教案

1、会计学1酶作用机制酶作用机制第一页，编辑于星期二：十点 十一分。（一）（一）. 酶的活性中心（酶的活性中心（active center） 1、活性中心的概念、活性中心的概念 酶分子中直接与酶分子中直接与底物底物结结合，并和合，并和酶催化作用酶催化作用直接直接有关的区域叫酶的活性有关的区域叫酶的活性中心（中心（active center）或）或活性部位（活性部位（active site)。 第1页/共62页第二页，编辑于星期二：十点 十一分。第2页/共62页第三页，编辑于星期二：十点 十一分。第3页/共62页第四页，编辑于星期二：十点 十一分。催化部位催化部位( (Catalytic site)

2、: ): 酶分子中促使底物发生化酶分子中促使底物发生化学变化的部位称为催化部学变化的部位称为催化部位。位。l通常将酶的结合部位和催通常将酶的结合部位和催化部位总称为酶的活性部化部位总称为酶的活性部位或活性中心。位或活性中心。l结合部位决定酶的专一性，结合部位决定酶的专一性，l催化部位决定酶所催化反催化部位决定酶所催化反应的性质。应的性质。 第4页/共62页第五页，编辑于星期二：十点 十一分。第5页/共62页第六页，编辑于星期二：十点 十一分。第6页/共62页第七页，编辑于星期二：十点 十一分。调控部位调控部位(Regulatory site):(Regulatory site):酶分子中存在着

3、酶分子中存在着一些可以与其他分子发生某种程度的结合的部位，一些可以与其他分子发生某种程度的结合的部位，从而引起酶分子空间构象的变化，对酶起激活或从而引起酶分子空间构象的变化，对酶起激活或抑制作用抑制作用第7页/共62页第八页，编辑于星期二：十点 十一分。H2NCHCCH2OHOOHOHH2NCHCCH2OHOSHSHH2NCHCCH2OHONNHNNH2. 2. 酶活性中心的必需基团酶活性中心的必需基团第8页/共62页第九页，编辑于星期二：十点 十一分。H2NCHCCH2OHOCH2COHOH2NCHCCH2OHOCOHOCOOHH2NCHCCH2OHOCH2CH2CH2NH2NH2H2NCH

4、CCH2OHOOHOH第9页/共62页第十页，编辑于星期二：十点 十一分。第10页/共62页第十一页，编辑于星期二：十点 十一分。结合基团结合基团binding group催化基团催化基团(catalytic group)催化底物转变成产物催化底物转变成产物 位于活性中心以外，维持酶活性中心应位于活性中心以外，维持酶活性中心应有的空间构象所必需。有的空间构象所必需。活性中心外的必需基团活性中心外的必需基团第11页/共62页第十二页，编辑于星期二：十点 十一分。第12页/共62页第十三页，编辑于星期二：十点 十一分。第13页/共62页第十四页，编辑于星期二：十点 十一分。第14页/共62页第十五

5、页，编辑于星期二：十点 十一分。第15页/共62页第十六页，编辑于星期二：十点 十一分。咪唑催化对硝基苯酯的水解，分子内反应比分子间反应快24倍。第16页/共62页第十七页，编辑于星期二：十点 十一分。 邻羟基苯丙酸内脂的形成反应，两个甲基使羧基和羟基更好的定向，使反应速率提高2.51011第17页/共62页第十八页，编辑于星期二：十点 十一分。酶把底物分子从溶液酶把底物分子从溶液中富集出来，使它们中富集出来，使它们固定在活性中心附近固定在活性中心附近，反应基团相互邻近，反应基团相互邻近，同时使反应基团的，同时使反应基团的分子轨道以正确方位分子轨道以正确方位相互交叠，反应易于相互交叠，反应易于

6、发生。发生。第18页/共62页第十九页，编辑于星期二：十点 十一分。酶与底物相互接近，结构相互酶与底物相互接近，结构相互诱导、相互变形，进而相互结诱导、相互变形，进而相互结合合酶的构象改变有利于与底物的酶的构象改变有利于与底物的结合结合底物在酶的诱导下发生变形底物在酶的诱导下发生变形，处于过渡态，易受到催化，处于过渡态，易受到催化基团的攻击基团的攻击第19页/共62页第二十页，编辑于星期二：十点 十一分。脯氨酸消旋酶的过渡态类似物与酶的亲和力远大于其底物，说明酶可以引起底物的形变。 小牛小肠腺苷脱氨酶的过渡态类似物与酶的亲和力远大于其底物，说明酶可以引起底物的形变。第20页/共62页第二十一页

7、，编辑于星期二：十点 十一分。酸碱催化是通过瞬时向反应物提供或接受质子以稳定过渡态，加速反应的一种催化机制。第21页/共62页第二十二页，编辑于星期二：十点 十一分。第22页/共62页第二十三页，编辑于星期二：十点 十一分。第23页/共62页第二十四页，编辑于星期二：十点 十一分。第24页/共62页第二十五页，编辑于星期二：十点 十一分。酶的亲核中心X未成键电子对进攻底物的亲电中心，形成共价结合，迅速形成不稳定的中间复合物，降低反应活化能，促进产物生成。第25页/共62页第二十六页，编辑于星期二：十点 十一分。第26页/共62页第二十七页，编辑于星期二：十点 十一分。第27页/共62页第二十八

8、页，编辑于星期二：十点 十一分。第28页/共62页第二十九页，编辑于星期二：十点 十一分。 1922年年Fleming在鼻黏液中发现一种具有溶解细菌能力的酶，在鼻黏液中发现一种具有溶解细菌能力的酶，定名为溶菌酶。随后又在鸡蛋清中发现了这种酶，是自然定名为溶菌酶。随后又在鸡蛋清中发现了这种酶，是自然界分布很广的一种酶。界分布很广的一种酶。溶菌酶是第一个用溶菌酶是第一个用X-X-射线法阐明其射线法阐明其全部结构和功能的酶。全部结构和功能的酶。第29页/共62页第三十页，编辑于星期二：十点 十一分。（）（）.溶菌酶的结构溶菌酶的结构溶菌酶相对分子量，由溶菌酶相对分子量，由个氨基酸残基所组成个氨基酸残

9、基所组成四对二硫键。活性中心的氨基酸残基是四对二硫键。活性中心的氨基酸残基是Glu35Glu35和和Asp52 Asp52 。 酶活性中心的酶活性中心的GluGlu3535处于非极性处于非极性区，其羧基呈不解离状态，而区，其羧基呈不解离状态，而AspAsp5252处于极性区，羧基呈解离状态处于极性区，羧基呈解离状态。第30页/共62页第三十一页，编辑于星期二：十点 十一分。第31页/共62页第三十二页，编辑于星期二：十点 十一分。NAGNAG和和NAMNAM交替排列形成多交替排列形成多聚物，它们之间通过聚物，它们之间通过-1,4-1,4糖糖苷键相连。溶菌酶的最适小分子苷键相连。溶菌酶的最适小分

10、子底物为底物为NAG-NAMNAG-NAM交替形成的六糖交替形成的六糖。第32页/共62页第三十三页，编辑于星期二：十点 十一分。 大多数大多数极性氨基酸极性氨基酸残残基分布在分子的表面，基分布在分子的表面，非极性氨基酸非极性氨基酸残基分布残基分布在分子的内部。在分子的内部。GluGlu3535和和AspAsp5252 是活性中心的是活性中心的氨基酸残基。氨基酸残基。第33页/共62页第三十四页，编辑于星期二：十点 十一分。底物底物D D糖环构象发生变化糖环构象发生变化 C3C4C5C2C1OC3C4C5C2C1O 溶菌酶底物D糖环变形模型图 椅式：椅式：C5、C1、C2 和和 O不在同一平面

11、不在同一平面 C3C4C5C2C1OC5向前移动，向前移动， O原子向后移动原子向后移动半椅式：半椅式：C5、C1、C2 和和 O在同一平面上在同一平面上第34页/共62页第三十五页，编辑于星期二：十点 十一分。溶菌酶的活性中溶菌酶的活性中心的氨基酸残基心的氨基酸残基与底物敏感键既与底物敏感键既靠近又定向。靠近又定向。第35页/共62页第三十六页，编辑于星期二：十点 十一分。a.a.GluGlu3535的羧基向底物的羧基向底物D D糖环和糖环和E E糖环之间的糖苷键上的氧原子提供糖环之间的糖苷键上的氧原子提供一个质子，氧原子与一个质子，氧原子与D D糖环糖环C C1 1的糖苷键断开，的糖苷键断

12、开，b b.D.D糖环的糖环的C C1 1 带上正电荷成为带上正电荷成为正碳离子正碳离子。AspAsp5252上的上的-COO-COO- -起着起着协调糖苷键断裂和稳定正碳离子的作用。协调糖苷键断裂和稳定正碳离子的作用。第36页/共62页第三十七页，编辑于星期二：十点 十一分。 最后，来自环境中的水分子上的最后，来自环境中的水分子上的H H+ +与与GluGlu3535的的- -COOCOO- -结合，水分子上的结合，水分子上的HOHO- -与正碳离子结合，至此，一次与正碳离子结合，至此，一次反应完成，细胞壁打开一个缺口。经多次重复作用，细菌反应完成，细胞壁打开一个缺口。经多次重复作用，细菌的

13、细胞壁溶解。的细胞壁溶解。第37页/共62页第三十八页，编辑于星期二：十点 十一分。 靠近与定向靠近与定向 底物形变底物形变 酸碱催化酸碱催化第38页/共62页第三十九页，编辑于星期二：十点 十一分。调节对象：关键酶调节对象：关键酶调节方式：调节酶浓度调节方式：调节酶浓度 调节酶活性调节酶活性第39页/共62页第四十页，编辑于星期二：十点 十一分。关键酶（关键酶（Key enzyme)Key enzyme)可以通过改变其催化活性而使整个代谢反可以通过改变其催化活性而使整个代谢反应的速度或方向发生改变的酶，称为应的速度或方向发生改变的酶，称为限速限速酶酶或或关键酶关键酶。第40页/共62页第四十

14、一页，编辑于星期二：十点 十一分。（1）概念）概念第41页/共62页第四十二页，编辑于星期二：十点 十一分。第42页/共62页第四十三页，编辑于星期二：十点 十一分。第43页/共62页第四十四页，编辑于星期二：十点 十一分。第44页/共62页第四十五页，编辑于星期二：十点 十一分。第45页/共62页第四十六页，编辑于星期二：十点 十一分。第46页/共62页第四十七页，编辑于星期二：十点 十一分。第47页/共62页第四十八页，编辑于星期二：十点 十一分。酶原的激活的生理意义酶原的激活的生理意义第48页/共62页第四十九页，编辑于星期二：十点 十一分。第49页/共62页第五十页，编辑于星期二：十点

15、 十一分。第50页/共62页第五十一页，编辑于星期二：十点 十一分。3、可逆的共价修饰、可逆的共价修饰蛋白质的磷酸化主要由蛋白激酶催化蛋白质的磷酸化主要由蛋白激酶催化磷酸化主要以磷酸化主要以P-O键或键或P-N键连接键连接第51页/共62页第五十二页，编辑于星期二：十点 十一分。磷酸化腺苷酰化尿苷酰化ADP糖基化甲基化第52页/共62页第五十三页，编辑于星期二：十点 十一分。蛋白质NTPNDPPiH2O蛋白质-Pi蛋白激酶蛋白磷酸酶（1）Thr、Ser、Tyr、Asp、Glu P-O键结合（2）Lys、Arg、His P-N蛋白激酶有一定的底物特异性，识别特定的氨基酸序列（保守序列）第53页/

16、共62页第五十四页，编辑于星期二：十点 十一分。第54页/共62页第五十五页，编辑于星期二：十点 十一分。第55页/共62页第五十六页，编辑于星期二：十点 十一分。磷酸化酶激酶使酶活化使酶活化磷酸化增加活性磷酸化增加活性磷酸化降低活性磷酸化降低活性第56页/共62页第五十七页，编辑于星期二：十点 十一分。第57页/共62页第五十八页，编辑于星期二：十点 十一分。乳酸脱氢酶的同工酶乳酸脱氢酶的同工酶第58页/共62页第五十九页，编辑于星期二：十点 十一分。多肽多肽亚基亚基mRNA四聚体四聚体结构基因结构基因a b乳酸脱氢酶同乳酸脱氢酶同工酶电泳图谱工酶电泳图谱+H4MH3M2H2M3HM4点样点样线线第59页/共62页第六十页，编辑于星期二：十点 十一分。生理意义生理意义 在代谢调节上起着重要的在代谢调节上起着重要的作用；作用； 同工酶谱的改变有助同工酶谱的改变有助于对疾病的诊断；于对疾病的诊断； 同