第三章 酶的生物合成

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。

第三章酶本章要点生物催化剂——酶：由活细胞产生的、对其底物具有高度特异性和高度催化效能的蛋白质。

一、酶的分子结构与功能1.单体酶：由单一亚基构成的酶。

（如溶菌酶）2.寡聚酶：由多个相同或不同的亚基以非共价键连接组成的酶。

（如磷酸果糖激酶-1）3.多酶复合物（多酶体系）：几种具有不同催化功能的酶可彼此聚合。

（如丙酮酸脱氢酶复合物）4.多功能酶（串联酶）：一些酶在一条肽链上同时具有多种不同的催化功能。

（如氨基甲酰磷酸合成酶Ⅱ）（一）、酶的分子组成中常含有辅助因子1.酶蛋白主要决定酶促反应的特异性及其催化机制；辅助因子主要决定酶促反应的性质和类型。

2.酶蛋白和辅助因子单独存在时均无催化活性，只有全酶才具有催化作用。

3.辅酶与酶蛋白的结合疏松，可以用透析和超滤的方法除去。

在酶促反应中，辅酶作为底物接受质子或基团后离开酶蛋白，参加另一酶促反应并将所携带的质子或基团转移出去，或者相反。

4.辅基则与酶蛋白结合紧密，不能通过透析或超滤将其除去。

在酶促反应中，辅基不能离开酶蛋白。

5.作为辅助因子的有机化合物多为B族维生素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（或基团）或起运载体作用。

金属离子时最常见的辅助因子，约2/3的酶含有金属离子。

6.金属离子作为酶的辅助因子的主要作用①作为酶活性中心的组成部分参加催化反应，使底物与酶活性中心的必需基团形成正确的空间排列，有利于酶促反应的发生；②作为连接酶与底物的桥梁，形成三元复合物；③金属离子还可以中和电荷，减小静电斥力，有利于底物与酶的结合；④金属离子与酶的结合还可以稳定酶的空间构象。

7.金属酶：有的金属离子与酶结合紧密，提取过程中不易丢失。

8.金属激活酶：有的金属离子虽为酶的活性所必需，但与酶的结合是可逆结合。

（二）、酶的活性中心是酶分子执行其催化功能的部位1.酶的活性中心（活性部位）：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。

酶生物合成的模式分为4种，即同步合成型、延续合成型、中期合成型和滞后合成型。

特点
1同步合成型：属于该合成型的酶，其生物合成伴随着细胞的生长而开始，在细胞进入旺盛生长期时，酶大量合成，当细胞生长进入平衡期后，酶的合成随着停止。

2延续合成型：属于该合成型的酶，其生物合成可以受诱导物的诱导，在细胞生长达到平衡期以后，仍然可以延续合成，说明这些酶所对应的mRNA相当稳定，在平衡期后相当长的一段时间内，仍然可以通过翻译而合成所对应的酶。

3中期合成型：酶的生物合成收到产物的反阻遏作用或分解代谢物阻遏作用，而酶所对应的mRNA稳定性较差。

4滞后合成型：属于该合成型的酶，要在细胞生长进入平衡期以后才开始合成，该类酶所对应的mRNA稳定性很好，可以在细胞生长进入平衡期后相当长一段时间内，继续进行酶的生物合成。

第三节酶生物合成的调节一、原核生物细胞中酶生物合成的调节二、真核细胞中酶生物合成的调节知识点Review生物中心法则与酶生物合成的关系酶的调节控制转录水平的调控转录产物的加工翻译水平的调节翻译产物的加工调节酶降解的调节细胞内组成型酶和调节型酶组成型合成蛋白质适应型或调节型蛋白质1 组成型酶：(constitutive)每一个生物细胞都可以在一定的条件下，合成几千种酶：有的酶在细胞中的量比较恒定，环境因素对这些酶的合成速率影响不大，这类酶称为~例：DNA聚合酶、RNA聚合酶等。

2 调节型酶：酶在细胞中含量变化较大，即其合成速率明显受到环境因素影响,这类酶称为~例：半乳糖苷酶一、原核生物细胞中酶生物合成的调节•原核基因组的一个典型特征：绝大多数的基因都按照功能的相关性组成基因群首尾连接。

•原核生物中酶生物合成的调节主要是转录水平的调节（transcriptional regulation）。

原核生物细胞转录水平的调节模式1.分解代谢物的阻遏作用2.酶生物合成的诱导作用3.酶生物合成的反馈阻遏作用分解代谢物阻遏作用是指某些物质(主要是指容易利用碳源)经过分解代谢产生的如解代谢物阻遏某些酶(主要是诱导酶)生物合成现象。

(一)分解代谢物的阻遏作用结果：cAMP-CAP复合物浓度随之降低，而启动基因上存在cAMP-CAP复合物的结合位点，这样在低浓度时，会影响到RNA聚合酶与启动子的结合。

酶的生物合成受到阻遏。

(二)酶生物合成的诱导作用Lactose operon操纵子（operon）•Jacob和Monod根据对lac Z,Y,A基因突变体的研究,于1961年提出了操纵子学说。

•其要点是:一个或几个结构基因与一个调节基因和一个操纵位点组成一个转录单元。

这个单元就称其为操纵子。

调节基因产生的阻遏蛋白与操纵位点结合从而阻碍了结构基因转录成为mRNA;而诱导物又可以与阻遏蛋白相结合从而阻止阻遏蛋白与操作子的结合。