3.1.1酶的分子结构和功能.pdf

2019/2/24 1 3.1.1 酶的分子结构和功能酶的分子结构和功能 酶的不同形式酶的不同形式: : 单体酶单体酶(monomeric enzyme)：单一亚基构成的酶单一亚基构成的酶 。 寡聚酶寡聚酶(oligomeric enzyme)：由多个相同或不同亚基由多个相同或不同亚基 以非共价键连接组成的酶以非共价键连接组成的酶。 多酶体系多酶体系(multienzyme system)：由几种不同功能的由几种不同功能的 酶彼此聚合形成酶彼此聚合形成多酶体系多酶体系或称多酶复合物或称多酶复合物。 多功能酶多功能酶(multifunctional enzyme)或串联酶或串联酶(tandem enzyme)：一些多酶体系在进化过程中由于基因的融一些多酶体系在进化过程中由于基因的融 合合，多种不同催化功能存在于一条多肽链中多种不同催化功能存在于一条多肽链中，这类酶这类酶 称为多功能酶称为多功能酶。 2019/2/24 2 一、酶的分子组成中常含有辅助因子一、酶的分子组成中常含有辅助因子 蛋白质部分：酶蛋白蛋白质部分：酶蛋白 ( (apoenzyme) 辅助因子辅助因子 (cofactor) 金属离子金属离子 小分子有机化合物小分子有机化合物 全酶全酶 (holoenzyme) 结合酶结合酶 (conjugated enzyme)：由蛋白质部分由蛋白质部分 和非蛋白质部分共同组成和非蛋白质部分共同组成 的酶的酶 单纯酶单纯酶 (simple enzyme)：仅含有蛋白质的酶仅含有蛋白质的酶 称为单纯酶称为单纯酶 全酶分子中各部分在催化反应中的作用全酶分子中各部分在催化反应中的作用: 酶蛋白酶蛋白决定反应的特异性决定反应的特异性 辅助因子辅助因子决定反应的种类与性质决定反应的种类与性质 2019/2/24 3 辅助因子分类辅助因子分类 （按其与酶蛋白结合的紧密程度）（按其与酶蛋白结合的紧密程度） 辅酶辅酶 (coenzyme): 与酶蛋白结合与酶蛋白结合疏松，可用疏松，可用透析或超滤的透析或超滤的 方法除去。方法除去。 辅基辅基 (prosthetic group): 与酶蛋白结合与酶蛋白结合紧密，不能用紧密，不能用透析或超透析或超 滤的方法除去滤的方法除去。 辅助因子多为小分子的有机化合物或金属离子。辅助因子多为小分子的有机化合物或金属离子。 作为辅助因子的有机化合物多为作为辅助因子的有机化合物多为B族维生素族维生素 的衍生物或卟啉化合物的衍生物或卟啉化合物 它们在酶促反应中主要参与传递电子、质子它们在酶促反应中主要参与传递电子、质子 （或基团）或起运载体作用（或基团）或起运载体作用 2019/2/24 4 转移的基团转移的基团 小分子有机化合物（辅酶或辅基）小分子有机化合物（辅酶或辅基） 名名称称所含的维生素所含的维生素 氢原子（质子）氢原子（质子）NAD （尼克酰胺腺嘌呤二核 （尼克酰胺腺嘌呤二核 苷酸，辅酶苷酸，辅酶I 尼克酰胺（维生素尼克酰胺（维生素PP）之一）之一 NADP （尼克酰胺腺嘌呤二 （尼克酰胺腺嘌呤二 核苷酸磷酸，辅酶核苷酸磷酸，辅酶II 尼克酰胺（维生素尼克酰胺（维生素PP）之一）之一 FMN（黄素单核苷酸）（黄素单核苷酸）维生素维生素B2（核黄素）（核黄素） FAD（黄素腺嘌呤二核苷酸）（黄素腺嘌呤二核苷酸）维生素维生素B2（核黄素）（核黄素） 醛基醛基TPP（焦磷酸硫胺素）（焦磷酸硫胺素）维生素维生素B1（硫胺素）（硫胺素） 酰基酰基辅酶辅酶A（CoA）泛酸泛酸 硫辛酸硫辛酸硫辛酸硫辛酸 烷基烷基钴胺素辅酶类钴胺素辅酶类维生素维生素B12 二氧化碳二氧化碳生物素生物素生物素生物素 氨基氨基磷酸吡哆醛磷酸吡哆醛吡哆醛（维生素吡哆醛（维生素B6之一）之一） 甲基、甲烯基、甲炔基、甲基、甲烯基、甲炔基、 甲酰基等一碳单位甲酰基等一碳单位 四氢叶酸四氢叶酸叶酸叶酸 某些辅酶（辅基）在催化中的作用某些辅酶（辅基）在催化中的作用 金属酶金属酶(metalloenzyme) 金属离子与酶结合紧密，提取过程中不金属离子与酶结合紧密，提取过程中不 易丢失。易丢失。 金属激活酶金属激活酶(metal-activated enzyme) 金属离子为酶的活性所必需，但与酶的金属离子为酶的活性所必需，但与酶的 结合不甚紧密。结合不甚紧密。 金属离子是最多见的辅助因子金属离子是最多见的辅助因子 2019/2/24 5 金属金属离子的作用：离子的作用： 参与催化反应，传递电子；参与催化反应，传递电子； 在酶与底物间起桥梁作用；在酶与底物间起桥梁作用； 稳定酶的构象；稳定酶的构象； 中和阴离子，降低反应中的静电斥力等。中和阴离子，降低反应中的静电斥力等。 某些金属酶和金属激活酶某些金属酶和金属激活酶 金属酶金属酶金属离子金属离子金属激活酶金属激活酶金属离子金属离子 过氧化氢酶过氧化氢酶Fe2+丙酮酸激酶丙酮酸激酶K+、 Mg2+ 过氧化物酶过氧化物酶Fe2+丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶Mn2+、Zn2+ 谷胱甘肽过氧化谷胱甘肽过氧化 物酶物酶 Se2+蛋白激酶蛋白激酶Mg2+、Mn2+ 固氮酶固氮酶Mo2+己糖激酶己糖激酶Mg2+ 核糖核苷酸还原核糖核苷酸还原 酶酶 Mn2+磷脂酶磷脂酶CCa2+ 羧基肽酶羧基肽酶Zn2+细胞色素氧化酶细胞色素氧化酶Cu2+ 碳酸酐酶碳酸酐酶Zn2+脲酶脲酶Ni2+ 碱性磷酸酶碱性磷酸酶Mg2+柠檬酸合酶柠檬酸合酶K+ 2019/2/24 6 二、酶的活性中心是酶分子中执行其催化二、酶的活性中心是酶分子中执行其催化 功能的部位功能的部位 酶的活性中心或活性部位（酶的活性中心或活性部位（active siteactive site） 是酶分子中能与底物特异地结合并催化底物是酶分子中能与底物特异地结合并催化底物 转变为产物的具有特定三维结构的区域。转变为产物的具有特定三维结构的区域。 酶的活性中心酶的活性中心 (active center) 酶分子中氨基酸残酶分子中氨基酸残 基侧链的化学基团中基侧链的化学基团中， 一些与酶活性密切相关一些与酶活性密切相关 的化学基团的化学基团。 必需基团必需基团(essential group) 2019/2/24 7 活性中心内的必需基团活性中心内的必需基团 结合基团结合基团 (binding group) 与底物相结合与底物相结合 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，维持酶活性中心应有位于活性中心以外，维持酶活性中心应有 的空间构象和（或）作为调节剂的结合部位所的空间构象和（或）作为调节剂的结合部位所 必需。必需。 活性中心外的必需基团活性中心外的必需基团 底底 物物 活性中心以外活性中心以外 的必需基团的必需基团 结合基团结合基团 催化基团催化基团 活性中心活性中心 2019/2/24 8 溶菌酶的活性中心溶菌酶的活性中心 溶菌酶的活性中心溶菌酶的活性中心 是一裂隙是一裂隙，可以容可以容 纳肽多糖的纳肽多糖的6个单个单 糖基糖基（A，B，C， D，E，F），并与并与 之形成氢键和之形成氢键和van derwaals力力。 催化基团是催化基团是35位位 Glu，52位位Asp； 101位位Asp和和108位位 Trp是结合基团是结合基团。