生物化学-丝氨酸蛋白酶水解机制课件

蛋白水解酶分为丝氨酸蛋白酶：酶的活性中心有丝氨酸残基，如胰凝乳蛋白酶、胰蛋白酶、弹性蛋白酶含硫的蛋白酶：活性中心有半胱氨酸，如木瓜蛋白酶含羧基的蛋白水解酶：如胃蛋白酶4.4.5丝氨酸蛋白酶水解机制生物化学-丝氨酸蛋白酶水解机制酶活化中心的必需基团用化学标记法获得了胰凝乳蛋白酶中具有催化活性的必须基团Ser,His,Asp生物化学-丝氨酸蛋白酶水解机制活性SerDIFP（二异丙基磷酰氟）与胰凝乳蛋白酶的Ser-195羟基作用，反应结果导致酶失活。而其他非活性中心的Ser残基不发生上述反应。应用这一方法可以确定胰凝乳蛋白酶中Ser-195是酶活性中心的必需氨基酸残基。生物化学-丝氨酸蛋白酶水解机制DIFP能使乙酰胆碱酯酶（一种丝氨酸蛋白水解酶）失活。乙酰胆碱酯酶的作用是使乙酰胆碱水解成乙酸和胆碱。乙酰胆碱是一种神经传导物质，本身具有很高的毒性，完成传递任务后必须立即被水解成无毒的乙酸和胆碱。DIFP的存在，使乙酰胆碱酯酶不可逆失活，导致乙酰胆碱在生物体内累积，引起中毒死亡。具有类似DIFB的化合物还包括一些著名的有机磷杀虫剂，如对硫磷、马来硫磷(结构式书p112)生物化学-丝氨酸蛋白酶水解机制丝氨酸蛋白酶的空间结构

牛的胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶、猪的弹性蛋白酶结构相似，40%相同由240个氨基酸残基组成活性中心的必需氨基酸相同（Ser,His,Asp)。生物化学-丝氨酸蛋白酶水解机制丝氨酸蛋白水解酶催化作用机制（1）胰凝乳蛋白酶活性中心的结构特性Ser-195,His-57,Asp-102空间排列位置有利于通过氢键形成一个具有高度催化活性的区域-“催化三元区”(书p113,图4.14）“催化三元区”生物化学-丝氨酸蛋白酶水解机制反应的第一步：酶中“催化三元区”的Ser-195羟基对底物肽键的酰基亲核进攻，形成一个包括Ser-195的羟基、底物酰基、氨基在内的共价四面体中间体。（2）亲核共价催化作用:

分三步反应生物化学-丝氨酸蛋白酶水解机制反应的第二步：四面体的中间物分解形成另一个中间物，并伴随C-N键的断裂。肽键断裂后，R1NH2从酶中离去，其位置被水溶液中的水分子取代。生物化学-丝氨酸蛋白酶水解机制反应的第三步：

酰基-酶中间体的解离，His作为广义酸起催化作用生物化学-丝氨酸蛋白酶水解机制胰凝乳蛋白酶、胰蛋白酶、弹性蛋白酶的结构与它们的水解选择性胰凝乳蛋白酶结合部位含有一个Ser残基，可以与侧链为芳香基团氨基酸残基结合胰蛋白酶的结合部位由一个带负电荷的Asp代替了Ser，只能与带有正电荷的氨基酸残基（如赖氨酸,精氨酸)结合。弹性蛋白酶的结合部位入口处有两个较大的Val（缬氨酸）和Thr（苏氨酸），只能让侧链体积小的氨基酸残基（如甘氨酸,丙氨酸)等进入。书p63表3.4生物化学-丝氨酸蛋白酶水解机制4.5酶的抑制作用和抑制剂酶的抑制作用：某些化合物能与酶相互作用，使酶分子中的活性基团发生变化，从而影响酶与底物分子的结合或减小酶的再生速率，使酶的活性降低或丧失的现象，称为酶的抑制作用。抑制剂：能够引起酶的抑制作用的化合物称为抑制剂。生物化学-丝氨酸蛋白酶水解机制抑制剂的特点化学结构上，与被抑制的底物分子或底物的过渡态相似能够与酶的活性中心以非共价或共价的方式形成比较稳定的复合体或结合体。生物化学-丝氨酸蛋白酶水解机制抑制剂的作用方式

不可逆抑制：抑制剂与酶反应中心的活性基团以共价形式结合，引起酶的永久失活。可逆抑制：抑制剂与酶反应中心的活性基团以非共价方式结合，引起酶的暂时性丧失。抑制剂可以通过透析等方法被除去，并且能部分或全部恢复酶的活性。生物化学-丝氨酸蛋白酶水解机制不可逆抑制作用例:DIFP对丝氨酸蛋白水解酶的抑制E+I→EI生物化学-丝氨酸蛋白酶水解机制生物化学-丝氨酸蛋白酶水解机制一些重要的抑制剂及其实际意义有机磷化合物或化学结构通式:R1、R2:烷基;X:-F,-CN等

有机磷化合物中常用的是DIFP以及有机磷杀虫剂，如1605、敌百虫、敌敌畏、乐果、对硫磷、马拉硫磷等。这些有机磷化合物能抑制某些蛋白酶及酯酶的活力，特别是强烈抑制胆碱酯酶。生物化学-丝氨酸蛋白酶水解机制金属酶抑制剂什么是金属酶？金属酶抑制剂如氰化物、硫化物和一氧化碳等。重金属抑制剂

如含Ag+、Cu2+、Hg2+、Pb2+等金属盐能使大多数酶失活。生物化学-丝氨酸蛋白酶水解机制可逆抑制的分类竞争性抑制某些抑制剂的化学结构与底物相似，能与底物竞争与酶活性中心结合。

消除办法：增大底物浓度，提高底物的竞争能力来消除。非竞争性抑制：某些化合物能与酶的调控部位结合，引起酶分子构象变化，导致酶活性下降。如，某些金属离子(Cu2+,Ag+,Hg2+)以及EDTA等，能与酶分子调控部位的-SH作用，改变酶的空间构象。生物化学-丝氨酸蛋白酶水解机制可逆抑制E+IEI竞争性抑制作用（competitiveinhibition）生物化学-丝氨酸蛋白酶水解机制例:丙二酸对琥珀酸脱氢酶的抑制作用琥珀酸丙二酸生物化学-丝氨酸蛋白酶水解机制非竞争性抑制作用（noncompetitiveinhibition）E+S→ESESIE+I→EIESI生物化学-丝氨酸蛋白酶水解机制可逆抑制作用的动力学特征竞争性抑制作用的动力学特征非竞争性抑制作用的动力学特征生物化学-丝氨酸蛋白酶水解机制竞争性抑制作用动力学方程的推导竞争性抑制作用可用下式表示:EI+S→noreaction竞争性抑制作用动力学方程米氏方程生物化学-丝氨酸蛋白酶水解机制竞争性抑制作用动力学方程的讨论A、与标准米氏方程比较B、当[I]→0时，方程还原成米氏方程。[I]→∞时，生物化学-丝氨酸蛋白酶水解机制C、取方程的倒数，进行双倒数作图生物化学-丝氨酸蛋白酶水解机制非竞争性抑制作用动力学公式推导非竞争性抑制作用可用下式表示:经推导后得方程:生物化学-丝氨酸蛋白酶水解机制

非竞争性抑制作用动力学方程讨论A、与米氏方程比较B、当[I]→0[I]→∞生物化学-丝氨酸蛋白酶水解机制C、取方程倒数，进行双倒数作图生物化学-丝氨酸蛋白酶水解机制作业P141.7,8和11生物化学-丝氨酸蛋白酶水解机制思考题一、选择题1.酶的非竞争性抑制剂对酶促反应的影响是：A、Vmax不变，Km增大B、Vmax不变，Km减小C、Vmax增大，Km不变D、Vmax减小，Km不变2.按照典型的米氏动力学公式，米氏常数Km值可以从反应速度对底物浓度所作的双倒数图形中的哪一项求得，（）A．曲线的折点B．曲线的斜率C．曲线在X轴上的截距的绝对值D．曲线在X轴上的截距的绝对值的倒数生物化学-丝氨酸蛋白酶水解机制3．若以某酶的米氏方程的双倒数作图法得直线1/V=(Km/Vmax)·(1/[S])+1/Vmax在X轴上的截距为-3，Y轴上的截距为2，那么，该酶的Km值是：（）A．-0.25B．-0.50C．＋0.25D．十0.334.具有绝对专一性的酶是：（）A．酯酶B．胰蛋白酶C．脲酶D．过氧化氢酶5.下列属于不可逆抑制剂的是。（）A．丙二酸B．戊二酸C.二异丙基氟磷酸D．亮氨酸6.结合酶类的特点是：（）A．辅酶种类很多，酶蛋白种类少B．一种酶蛋白可以与多种辅酶结合C．酶蛋白与辅酶组成全酶时才有活性D．酶蛋白决定催化反应的类型生物化学-丝氨酸蛋白酶水解机制7．对于侧链带正电荷的氨基酸羧基旁边的肽键具有最强的专一性的酶是：（）A．羧肽酶B．糜蛋白酶C．胰蛋白酶D．凝乳蛋白酶8.下列有关Km的正确叙述是：（）A．Km是酶的特征性物理常数B．Km是ES中间复合物的离解常数C．Km可用来表示酶和底物的亲和力D．Km大，表示酶和底物的亲和力强9.在酶蛋白中，可以作为广义酸或碱的功能基团有：（）A．氨基B．羧基C．咪唑基D．酚基10.在农业上使用的杀虫剂，绝大多数抑制的酶是：（）A．顺乌头酸酶B．胆碱酯酶C．精氨酸酶D．乙酰胆碱酯酶生物化学-丝氨酸蛋白酶水解机制11.从底物（S）转变为产物（P），酶催化此反应时，其发生变化的过程下列表达正确的有：（）A．S—→PB．E＋S—→E＋PC．B＋S—→ES—→E＋PD．E＋S—→ES—→Ep—→E＋p12.下列具有载运氢离子或电子的辅酶有：（）A．NADB．FADC．CoAD．FH413.酶的活性部位应处在多肽链的（）A．一个点上B．一条线上C．一个面上D．一个空间（三维）生物化学-丝氨酸蛋白酶水解机制填空题＿＿＿是生物催化剂，它所催化的反应物质称为＿＿＿，它所催化的化学反应称为＿＿＿。根据酶的分子结构可将酶分为＿＿＿和＿＿＿。全酶由＿＿＿和＿＿＿组成。每一种酶均有＿＿＿和＿＿＿，两个名称。活性中心按其功能可分为＿＿＿和＿＿＿两个部位．酶的化学本质主要是＿＿＿，催化本质是＿＿＿。生物化学-丝氨酸蛋白酶水解机制7．一个酶的活性部位上的基团可分为直接与底物结合的＿＿＿和直接参与催化反应的＿＿＿。8.米切尔和曼顿根据中间产物理论，提出了底物浓度与反应速度的关系式，称为