2.1酶的作用机制P38410章 (一)酶的活性部位 (1)酶活性部位:酶的特殊催化能力只局限在大分子的一定区域,活性部位 又称活性中心。 酶分子中与酶活力直接相关的区域称为活性中心,分为: ①结合部位:负责与底物结合,决定酶的专一性 ②催化部位:负责催化底物键的断裂或形成,决定酶的催化能力。 对需要辅酶的酶,辅酶分子或辅酶分子某一部分结构往往是酶活性部位 组成部分 (2)酶活性部位特点: 1.活性部位只占酶分子中相当小的部分,通常1~2%。P384表10-1列举 些酶活性部位的氨基酸残基。如溶菌酶一共129个氨基酸残基,活性部位 为Asps和Glu3s;胰凝乳蛋白酶241个残基,活性部位为His5,Aspo2,Ser 2.活性部位为三维实体。活性部位氨基酸残基在一级结构上可能相距甚 远,甚至不在一条肽链上,但在空间结构上相互靠近。因此空间结构破坏酶 即失活。活性中心以外部分可为酶活性中心提供三维结构。 3.酶与底物的结构互补是指在酶和底物结合过程中,相互构象发生一定 变化后才互补。如P385图10-1。 4.活性部位位于酶分子表面的一个裂缝内。裂缝中为一个疏水微环境, 也含有某些极性氨基酸残基有利于催化,底物在此裂缝内有效浓度很髙。 酶与底物结合形成ES复合物主要靠次级键:氢键、盐键、范德华力和 疏水相互作用。 6.酶活性部位具有柔性和可运动性。 (二)研究酶活性部位的方法 (1)酶侧链基团化学修饰法 1.特异性共价修饰:如二异丙基磷酰氟(DFP)专一地与酶活性部位 Ser-OH的羟基共价结合,使酶失活。如胰凝乳蛋白酶共28个Ser,但DFP 只与活性中心的Ser反应,见P386。反应后,用HCl将酶部分水解,得含二 异丙基磷酸酯(DIP)基团的肽的片断,序列分析定出 DIP-Ser为 Ser195。 2.亲和标记:用与底物结构相似的修饰剂,对酶活性部位进行专一性共 价修饰 如TPCK(结构式见P387),结构与胰凝乳蛋白酶的底物对甲苯磺酰-L 苯丙氨酸乙酯(TPE)类似,TPCK只与胰凝乳蛋白酶中His5结合,说明Hiss 为该酶活性部位的一个氨基酸残基 (2)X射线晶体结构分析: 可提供酶分子三维结构,了解酶活性部位氨基酸残基所处相对位置与状 态,与底物结合后酶分子在底物周围氨基酸残基排列状况,被作用键周围残 基状况等。由此提出活性中心处氨基酸残基组成及催化作用形式 如溶菌酶:对它水解的糖苷键周围氨基酸残基分析后确定酶的催化基团 为Gus和Asp2 又如胰凝乳蛋白酶经ⅹ-射线晶体结构分析,表明活性部位由Sers、His 和Asp组成,并提出这三个氨基酸残基联在一起形成一个“电荷中继网”, 如P409图10-40所示:①没有底物时,His未质子化,三联体排列为A2.11 酶的作用机制 P384 10 章 （一）酶的活性部位 （1）酶活性部位：酶的特殊催化能力只局限在大分子的一定区域，活性部位 又称活性中心。 酶分子中与酶活力直接相关的区域称为活性中心，分为： ① 结合部位：负责与底物结合，决定酶的专一性。 ② 催化部位：负责催化底物键的断裂或形成，决定酶的催化能力。 对需要辅酶的酶，辅酶分子或辅酶分子某一部分结构往往是酶活性部位 组成部分。 （2）酶活性部位特点： 1. 活性部位只占酶分子中相当小的部分，通常 1~2%。P384 表 10-1 列举 一些酶活性部位的氨基酸残基。如溶菌酶一共 129 个氨基酸残基，活性部位 为 Asp52 和 Glu35；胰凝乳蛋白酶 241 个残基，活性部位为 His57，Asp102，Ser 195。 2. 活性部位为三维实体。活性部位氨基酸残基在一级结构上可能相距甚 远，甚至不在一条肽链上，但在空间结构上相互靠近。因此空间结构破坏酶 即失活。活性中心以外部分可为酶活性中心提供三维结构。 3. 酶与底物的结构互补是指在酶和底物结合过程中，相互构象发生一定 变化后才互补。如 P385 图 10-1。 4. 活性部位位于酶分子表面的一个裂缝内。裂缝中为一个疏水微环境， 也含有某些极性氨基酸残基有利于催化，底物在此裂缝内有效浓度很高。 5. 酶与底物结合形成 ES 复合物主要靠次级键：氢键、盐键、范德华力和 疏水相互作用。 6. 酶活性部位具有柔性和可运动性。 （二）研究酶活性部位的方法 （1） 酶侧链基团化学修饰法： 1. 特异性共价修饰：如二异丙基磷酰氟（DFP）专一地与酶活性部位 Ser-OH 的羟基共价结合，使酶失活。如胰凝乳蛋白酶共 28 个 Ser，但 DFP 只与活性中心的 Ser 反应，见 P386。反应后，用 HCl 将酶部分水解，得含二 异丙基磷酸酯（DIP）基团的肽的片断，序列分析定出 DIP-Ser 为 Ser195。 2. 亲和标记：用与底物结构相似的修饰剂，对酶活性部位进行专一性共 价修饰。 如 TPCK（结构式见 P387），结构与胰凝乳蛋白酶的底物对甲苯磺酰-L- 苯丙氨酸乙酯（TPE）类似，TPCK 只与胰凝乳蛋白酶中 His57 结合，说明 His57 为该酶活性部位的一个氨基酸残基。 （2） X-射线晶体结构分析： 可提供酶分子三维结构，了解酶活性部位氨基酸残基所处相对位置与状 态，与底物结合后酶分子在底物周围氨基酸残基排列状况，被作用键周围残 基状况等。由此提出活性中心处氨基酸残基组成及催化作用形式。 如溶菌酶：对它水解的糖苷键周围氨基酸残基分析后确定酶的催化基团 为 Glu35 和 Asp52。 又如胰凝乳蛋白酶经 X-射线晶体结构分析，表明活性部位由 Ser195、His57 和 Asp102 组成，并提出这三个氨基酸残基联在一起形成一个“电荷中继网”， 如 P409 图 10-40 所示： ① 没有底物时，His57 未质子化，三联体排列为 A；