生物酶的結(jié)構(gòu)和活性研究

生物酶的結(jié)構(gòu)和活性研究演示文稿1本文檔共23頁(yè)；當(dāng)前第1頁(yè)；編輯于星期二\3點(diǎn)34分氨基酸名稱英文縮寫簡(jiǎn)寫氨基酸名稱英文縮寫簡(jiǎn)寫甘氨酸GlyG絲氨酸SerS丙氨酸AlaA蘇氨酸ThrT纈氨酸ValV天冬酰胺AsnN異亮氨酸IleI谷酰胺GlnQ亮氨酸LeuL酪氨酸TyrY苯丙氨酸PheF組氨酸HisH脯氨酸ProP天冬氨酸AspD甲硫氨酸MetM谷氨酸GluE色氨酸TrpW賴氨酸LysK半胱氨酸CysC精氨酸ArgR20種標(biāo)準(zhǔn)氨基酸的英文簡(jiǎn)寫一、酶的一級(jí)結(jié)構(gòu)本文檔共23頁(yè)；當(dāng)前第2頁(yè)；編輯于星期二\3點(diǎn)34分酶的一級(jí)結(jié)構(gòu):酶分子多肽鏈共價(jià)主鏈的氨基酸排列順序。

多肽鏈氨基酸殘基本文檔共23頁(yè)；當(dāng)前第3頁(yè)；編輯于星期二\3點(diǎn)34分二、酶的高級(jí)結(jié)構(gòu)1、二級(jí)結(jié)構(gòu)2、三級(jí)結(jié)構(gòu)3、四級(jí)結(jié)構(gòu)

本文檔共23頁(yè)；當(dāng)前第4頁(yè)；編輯于星期二\3點(diǎn)34分二級(jí)結(jié)構(gòu)

肽鏈的主鏈在空間的走向多肽鏈通過(guò)氫鍵排列成沿一維方向具有周期性結(jié)構(gòu)的構(gòu)象。

氫鍵是維持二級(jí)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的主要作用力本文檔共23頁(yè)；當(dāng)前第5頁(yè)；編輯于星期二\3點(diǎn)34分三級(jí)結(jié)構(gòu)在二級(jí)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上的肽鏈再折疊形成的構(gòu)象。穩(wěn)定三級(jí)結(jié)構(gòu)的主要作用力:氫鍵、鹽鍵、疏水鍵和二硫鍵本文檔共23頁(yè)；當(dāng)前第6頁(yè)；編輯于星期二\3點(diǎn)34分四級(jí)結(jié)構(gòu)組成蛋白質(zhì)的多條肽鏈在天然構(gòu)象空間上的排列方式，多以弱鍵互相連接。疏水力、氫鍵、鹽鍵每條肽鏈本身具有一定的三級(jí)結(jié)構(gòu)，就是蛋白質(zhì)分子的亞基。本文檔共23頁(yè)；當(dāng)前第7頁(yè)；編輯于星期二\3點(diǎn)34分酶的一級(jí)結(jié)構(gòu)決定了酶的高級(jí)結(jié)構(gòu)，而高級(jí)結(jié)構(gòu)則決定了酶的性質(zhì)與功能。一級(jí)結(jié)構(gòu)決定了各種側(cè)鏈之間的各種相互作用，包括疏水鍵、氫鍵、離子鍵、二硫鍵、配位鍵、范德華力等。本文檔共23頁(yè)；當(dāng)前第8頁(yè)；編輯于星期二\3點(diǎn)34分酶的多種存在類型1、單體酶：由一條肽鏈組成，只表現(xiàn)出一種酶活性。2、寡聚酶：由兩個(gè)或兩個(gè)以上亞基組成的酶，具有四級(jí)結(jié)構(gòu)。3、多酶復(fù)合體：由兩個(gè)或兩個(gè)以上的酶靠共價(jià)鍵連接而成。4、多酶融合體：指一條多肽鏈上含有兩種或兩種以上催化活性的酶。本文檔共23頁(yè)；當(dāng)前第9頁(yè)；編輯于星期二\3點(diǎn)34分三、酶的活性中心1、活性中心：酶蛋白分子中與催化有關(guān)的一個(gè)特定區(qū)域，它能與底物結(jié)合并發(fā)揮催化作用。氨基酸殘基分為：接觸殘基輔助殘基結(jié)構(gòu)殘基非貢獻(xiàn)殘基非必需基團(tuán)必需基團(tuán)本文檔共23頁(yè)；當(dāng)前第10頁(yè)；編輯于星期二\3點(diǎn)34分一些酶活性中心的必需基團(tuán)活性中心內(nèi)起催化作用的部位稱為催化部位或催化位點(diǎn)，與底物結(jié)合的部位稱為結(jié)合部位或結(jié)合位點(diǎn)。對(duì)于大多數(shù)的酶來(lái)說(shuō)，催化部位和結(jié)合部位都不是只有一個(gè)，有時(shí)可以是有多個(gè)。本文檔共23頁(yè)；當(dāng)前第11頁(yè)；編輯于星期二\3點(diǎn)34分

一般來(lái)說(shuō)，構(gòu)成酶的活性中心的氨基酸殘基主要是接觸殘基和輔助殘基，結(jié)構(gòu)殘基雖然不在酶活性中心范圍之內(nèi)，但它們卻屬于酶活性中心外的必需范圍，如果被其它氨基酸殘基取代，往往會(huì)造成酶的失活。如前所述，在構(gòu)成酶分子中的氨基酸殘基中只有少數(shù)的氨基酸殘基與酶的催化活性有關(guān)。一個(gè)酶的活性中心一般是相當(dāng)小的，由幾個(gè)到十幾個(gè)氨基酸殘基構(gòu)成，那么對(duì)于酶分子來(lái)說(shuō)如此小的活性中心為什么需要一個(gè)大而復(fù)雜的分子結(jié)構(gòu)才能獲得催化活性呢？本文檔共23頁(yè)；當(dāng)前第12頁(yè)；編輯于星期二\3點(diǎn)34分為了使催化基團(tuán)和結(jié)合基團(tuán)聚集起來(lái)并保持它們相應(yīng)的空間位置從而賦予活性中心一定的柔性，進(jìn)而具有催化功能就必須有這樣大而復(fù)雜的分子結(jié)構(gòu)來(lái)保證?；钚灾行母骰鶊F(tuán)的相對(duì)空間位置對(duì)酶活性具有重要的意義。本文檔共23頁(yè)；當(dāng)前第13頁(yè)；編輯于星期二\3點(diǎn)34分酶活性部位的柔性是酶充分表現(xiàn)其活性所必需的1、滿足底物結(jié)合誘導(dǎo)的構(gòu)象調(diào)整(誘導(dǎo)契合)；2、酶的活性基團(tuán)在活性部位必須具有一定的空間取向，以保持一個(gè)適應(yīng)催化反應(yīng)的空間微環(huán)境；3、殘基側(cè)鏈活性基團(tuán)的運(yùn)動(dòng)更有利于催化的高效性；4、某些酶的活性是可調(diào)節(jié)的。蛋白質(zhì)(酶)分子具有剛?cè)嵯嚅g的空間結(jié)構(gòu)本文檔共23頁(yè)；當(dāng)前第14頁(yè)；編輯于星期二\3點(diǎn)34分2、輔酶因子

有些酶屬于簡(jiǎn)單蛋白質(zhì)，完全由氨基酸殘基組成，如：脲酶、溶菌酶、核糖核酸酶有些酶除了蛋白質(zhì)成分——酶蛋白外，還有非蛋白質(zhì)成分，如：碳酸酐酶、超氧化物歧化酶、細(xì)胞色素氧化酶、乳酸脫氫酶非蛋白質(zhì)成分的必需基團(tuán)本文檔共23頁(yè)；當(dāng)前第15頁(yè)；編輯于星期二\3點(diǎn)34分與酶蛋白結(jié)合比較疏松，一般為非共價(jià)結(jié)合，可用透析方法除去的稱為輔酶（coenzyme,Co)。與酶結(jié)合牢固，一般為共價(jià)結(jié)合，不能用透析方法出去的稱為輔基（prostheticgroup)。包含輔助因子的酶稱為全酶。本文檔共23頁(yè)；當(dāng)前第16頁(yè)；編輯于星期二\3點(diǎn)34分輔助因子既可以是無(wú)機(jī)離子，也可以是有機(jī)化合物。舉例：羧肽酶（從C－末端催化水解蛋白質(zhì)）活性需要鋅離子，否則便會(huì)失活，重新加入鋅，活力又可恢復(fù)。本文檔共23頁(yè)；當(dāng)前第17頁(yè)；編輯于星期二\3點(diǎn)34分生物酶催化的優(yōu)越性(與化學(xué)催化相比)：催化條件溫和催化效率高高選擇性(底物，區(qū)域，位點(diǎn)，立體)低能耗綠色過(guò)程四、酶的功能本文檔共23頁(yè)；當(dāng)前第18頁(yè)；編輯于星期二\3點(diǎn)34分1、酶的高效性

催化反應(yīng)的高效性是指極少量的催化劑就可以使大量的物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。酶是自然界中催化活性最高的一類催化劑，生命體內(nèi)發(fā)生的許多化學(xué)反應(yīng)在沒(méi)有催化劑存在的情況下是很難進(jìn)行的，而酶的催化作用可使這些反應(yīng)的反應(yīng)速度提高10E6-10E12倍。本文檔共23頁(yè)；當(dāng)前第19頁(yè)；編輯于星期二\3點(diǎn)34分2、酶催化的專一性

酶催化作用的專一性是指酶僅僅能催化某一種或某一類物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，或者說(shuō)只能作用于某一種或某一類的底物。

例如：蛋白酶只能水解蛋白質(zhì)的肽鏈生產(chǎn)小肽或氨基酸，但不能催化淀粉的水解反應(yīng)，同樣，淀粉酶只能分解淀粉生成糊精或葡萄糖，而不能作用于其它物質(zhì)。本文檔共23頁(yè)；當(dāng)前第20頁(yè)；編輯于星期二\3點(diǎn)34分(1)、反應(yīng)專一性：酶一般只能選擇性地催化一種或一類相同類型的化學(xué)反應(yīng)，酶催化反應(yīng)幾乎沒(méi)有副反應(yīng)。本文檔共23頁(yè)；當(dāng)前第21頁(yè)；編輯于星期二\3點(diǎn)34分(2)、底物專一性

一種酶只能作用于某一種或某一類結(jié)構(gòu)和性質(zhì)相似的物質(zhì)，而根據(jù)酶對(duì)底物專一性的程度和類型，大致上又可分為以下幾類：①結(jié)構(gòu)專一性

“絕對(duì)專一性”(例如脲酶只能催化尿素水解，而對(duì)尿素的類似物卻均無(wú)作用)

“相對(duì)專一性”(如胰凝乳蛋白酶選擇性地水解含有芳香側(cè)鏈的氨基酸殘基形成的肽鏈)。本文檔共23頁(yè)；當(dāng)前第22頁(yè)；編輯于星期二\3點(diǎn)34分②立體專一性，酶的一個(gè)重要特征是能專一性地與手性底物結(jié)合并催化這類底物發(fā)生反應(yīng)。在酶催化反應(yīng)中，還存在潛手性例子，雖然底物本身不具有手