丝氨酸蛋白酶水解机制PPT学习教案

1、会计学1丝氨酸蛋白酶水解机制丝氨酸蛋白酶水解机制什么是丝氨酸蛋白酶？丝氨酸蛋白酶是一个蛋白酶家族，其激活是通过活性中心一组氨基酸残基变化实现的，它们之中一定有一个是丝氨酸（Ser，serine）。在哺乳类动物里面，丝氨酸蛋白酶扮演着很重要的角色，特别是在消化，凝血和补体系统方面。第1页/共23页最典型的三种丝氨酸蛋白酶：胰蛋白酶胰凝乳蛋白酶弹性蛋白酶同属消化酶系，在胰腺泡内合成并分泌到十二指肠中。均可催化肽键的水解反应，但对肽键的选择性则有所不同第2页/共23页1.水解作用的动力学模型胰凝乳蛋白酶不仅可以水解肽键，同时也可以水解一般的酯键。以对硝基苯酚乙酸酯为例：对硝基苯酚乙酸酯乙酸对硝基苯酚

2、胰凝乳蛋白酶第3页/共23页这一反应过程具有两相特征：快速反应相：对硝基苯酚离子快速形成，与酶的浓度成正比。恒态反应相：对硝基苯酚离子形成较缓慢，形成速率恒定。（决定反应速率的关键步骤）快速反应相过程中酶和底物结合释放出对硝基苯酚离子，同时形成乙酰基-酶中间体；而恒态反应相过程则是乙酰基-酶中间体缓慢水解，放出酶，使之与底物相结合继续释放出对硝基苯酚离子。由于乙酰基-酶的水解很慢，使体系中酶浓度下降，进而导致对硝基苯酚释放速率变慢。第4页/共23页2.酶活化中心必需基团的测定(1)活性Ser基团：二异丙基磷酰氯（DIPF）能特异性与Ser基团的-OH反应，其结果导致作为酶活性中心的Ser的残基

3、发生不可逆失活，此方法可有效确定胰凝乳蛋白酶中的Ser-195是酶活性中心必需氨基酸残基。第5页/共23页第6页/共23页(2)活性His（组氨酸）基团：N-对甲苯磺酰苯丙氨酸氯甲基酮（TPCK）其中氯甲基酮基是一个很强的烷基化剂，它能够与反应中心His-57的咪唑基发生烷基化反应，并最终引起酶的失活。第7页/共23页蛋白质的原子结构。n牛的胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶以及住的弹性蛋白酶在结构上很相似，这三种酶大约由240个氨基酸残基组成，三者的一级结构大约有 40%是相同的，且活性中心的必需氨基酸也大致相同（Ser、His、Asp）第8页/共23页3.催化作用机制（1）结构特性 以胰凝乳蛋白酶举例

4、，其活性中心有三个必需氨基酸残基：Ser-195，His-57和Asp-102，这三部分通过氢键结合，整体呈三角形，即所谓的“催化三元区”。“催化三元区”的最显著特征是Ser-195的羟基高度极化，具有很高的亲核进攻能力。第9页/共23页（2）亲核共价催化作用易形成四联体结构的中间物Step 1：Ser-195作用于底物的肽键酰基，发起亲核进攻，形成一个包括Ser-195的羟基、底物酰基和氨基在内的共价四联体中间物。第10页/共23页Step 2：四面体中间物分解，即生成酰基-酶中间物并伴随着C-N键的断裂。R1NH2H2O 肽键断裂之后，R-NH2基团作为离去基团从反应体系中离去，此时水分子进入，其氧原子攻击羰基上的碳原子，从而又形成了一个水分子参与的四联体中间物。第11页/共23页Step 3：酰基-酶中间物的解离，这时His-57作为广义酸起催化作用。第12页/共23页第13页/共23页第14页/共23页第15