酶的活性中心与必需基团
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酶的作用机理酶的活性中心酶的活性中心是指结合底物和将底物转化为产物的区域,通常是相隔很远的氨基酸残基通过肽链盘绕、折叠,在空间构象上相互靠近,形成的三维实体对于需要辅酶的酶来说,辅酶分子或辅酶分子的某一部分结构也是功能部位的组成部分Asp His Ser 胰凝乳蛋白酶的活性中心活性中心重要基团: His 57, Asp 102, Ser 1954➢活性中心内的必需基团结合基团(binding group)与底物相结合催化基团(catalytic group)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的空间构象和(或)作为调节剂的结合部位所必需。
➢活性中心外的必需基团酶的活性中心是酶分子中执行其催化功能的部位酶活性中心的结构特点➢活性中心只占酶分子总体积的很小一部分,往往只占1%-2%➢酶的活性部位是一个三维实体,具有三维空间结构➢活性中心的空间构象在与底物接触时表现出一定的柔性和运动性➢酶的活性部位并不是和底物的形状正好互补的,而是在酶和底物的结合过程中,底物分子或酶分子构象发生了一定的变化后才互补的➢酶活性部位位于酶分子表面的一个裂隙(crevice)内,相当疏水的环境,从而有利于同底物的结合➢底物靠许多弱的键力与酶结合溶菌酶的活性中心⚫35位谷氨酸残基和52位天冬氨酸残基是催化基团⚫62/63位色氨酸残基、101位天冬氨酸残基和108位色氨酸残基是结合基团⚫A—F 为底物多糖链的糖基,位于酶的活性中心形成的裂隙中酶的专一性研究酶分子侧链基团的化学修饰法X-射线晶体衍射法定点诱变法主要方法判断和确定酶活性中心的主要方法应用举例根据脂肪酶结合域的拓扑结构分类,可分为烟囱型脂肪酶,隧道型脂肪酶和裂痕型脂肪酶脂肪酶◆在酶结构表面形成一个裂痕型的区域◆长度为15-20 Å ×宽度为3-5 Å◆主要识别不同碳链长度的底物,选择性的进入活性中心⚫Leu259位于裂痕区域上方,主要识别长链底物(C>12)和影响产物释放,若突变成苯丙氨酸,氨基酸的疏水性降低,促进产物的释放⚫Leu206和Pro207 位于裂痕区域底部,主要识别中短链底物(C4~C8)进入活性中心,突变为苯丙氨酸,疏水通道增强,底物亲和性增强,提高催化活性,改变底物专一性表面静电势在蛋白质的结构和功能中起到重要作用,当表面电势电负性增强,有利于促进产物的释放⚫Leu259表面电势不带电,若将其突变为Phe,电负性增强促进产物释放⚫Pro207突变为苯丙氨酸后,将与Tyr213形成π-π键作用,稳定盖子结构打开和提高底物进入活性中心效率有缘学习更多+谓ygd3076或关注桃报:奉献教育(店铺)谢谢聆听。
酶学与酶⼯程重点总结第⼆章酶学基础⼀、酶的活性中⼼(active center,active site)(⼀)活性中⼼和必需基团1、与酶活性显⽰有关的,具有结合和催化底物形成产物的空间区域,叫酶的活性中⼼,⼜叫活性部位。
2、活性中⼼可分为结合部位和催化部位。
3、结合部位决定酶的专⼀性,催化部位决定酶所催化反应的性质。
4、酶结构概述(1)活性中⼼是⼀个三维实体。
(2)是有⼀些⼀级结构上可能相距较远的氨基酸侧链基团组成,有的还包含辅酶或辅基的某⼀部分基团。
(3)在酶分⼦表⾯呈裂缝状。
(4)酶活性中⼼的催化位点和结合位点可以不⽌⼀个。
(5)酶活性中⼼的基团都是必需基团,但必需基团还包括活性中⼼以外的基团。
5、酶分⼦中的氨基酸残基或其侧链基团可以分为四类1.接触残基2.辅助残基3.结构残基4.⾮贡献残基(⼆)酶活性中⼼中的化学基团的鉴别1.⾮特异性共价修饰:某些化学试剂能使蛋⽩质中氨基酸残基的侧链基团反应引起共价结合、氧化或还原修饰反应,使基团结构和性质发⽣变化。
如果某基团修饰后不引起酶活⼒的变化,就可初步认为此基团可能是⾮必需基团;反之,如修饰后引起酶活⼒的降低或丧失,则此基团可能是酶的必需基团。
2.亲和标记共价修饰剂是底物的类似物,可专⼀性地引⼊酶的活性中⼼,并具有活泼的化学基团(如卤素),可与活性中⼼的基团形成稳定的共价键。
因其作⽤机制是利⽤酶对底物类似物的亲和性⽽将酶共价标记的,故称为亲和标记。
3.差别标记在过量底物或可逆抑制剂遮蔽活性中⼼的情况下,加⼊共价修饰剂,使后者只修饰活性中⼼以外的有关基团;然后去除底物或可逆抑制剂,暴露活性中⼼,再⽤同位素标记的向⼀修饰剂作⽤于活性中⼼的同类基团;将酶⽔解后分离带有同位素的氯基酸,即可确定该氨基酸参与活性中⼼。
4.蛋⽩质⼯程这是研究酶必需基闭和活性中⼼的最先进⽅法,即将酶蛋⽩相应的互补DNA(cDNA)定点突变,此突变的cDNA表达出只有⼀个或⼏个氨基酸被置换的酶蛋⽩,再测定其活性,可以知道被置换的氨基酸是否为活⼒所必需。