生物化学 课件 第二节 酶的分子结构与功能

第四章酶第二节 酶的分子结构与功能一、酶的组成酶单纯酶结合酶（全酶）酶蛋白

(蛋白质部分)辅助因子

(金属离子或小分子有机化合物)辅酶(与酶蛋白结合疏松，可用透析或超滤的方法去除)辅基(与酶蛋白结合紧密，不能用透析或超滤的方法去除)（一）按化学组成分关系一关系二：酶蛋白与底物结合，决定反应的专一性和高效率。辅助因子直接对电子、原子或某些化学基团起传递作用，决定反应的类型关系三：酶蛋白和辅助因子单独存在时均无活性，只有全酶才有活性。辅助因子酶蛋白A酶蛋白B酶蛋白C（二）按分子特点分单体酶：一条肽链寡聚酶：两个或两个以上的亚基多酶复合体：几种酶非共价键嵌合或称活性部位，指在一级结构上可能相距遥远，但在空间结构上彼此靠近，组成具有特定空间结构的区域，能与底物特异结合并将底物转化为产物。它是酶行使催化功能的结构基础。（一）酶的活性中心二、酶的分子结构酶的活性中心常位于酶蛋白分子表面，含有较多疏水氨基酸残基，形成疏水性“裂缝”或“口袋”，形成了利于酶促反应发生的疏水环境。Bindingofasubstratetoanenzymeatthe

activesite已糖激酶的活性中心必需基团:指酶分子中氨基酸残基侧链的化学基团中，一些与酶活性

密切相关的化学基团。如Ser的羟基，His

的咪唑基，Cys的巯基，

Asp、Glu的侧链羧基等

结合基团(与底物相结合)活性中心内必需基团催化基团(催化底物转变成产物)活性中心外必需基团(维持酶活性中心的空间构象)底物活性中心外的必需基团结合基团催化基团活性中心必需基团酶活性中心的特点1.活性中心在酶分子整个体积中只占很小的一部分2.活性中心是一个三维实体3.底物通过较弱的键结合到酶分子上形成酶和底物的复合物（ES）（有利于产物形成）。4.酶的活性中心是酶分子表面的一个裂隙或裂缝(－－在所有已知结构的酶中都是位于酶分子的表面呈裂缝状)5.活性中心有结合底物的专一性6.酶活性中心具有柔性或可运动性三、酶原与酶原的激活酶原有些酶在细胞内合成或初分泌时只是酶的无活性前体，此前体物质称为酶原。酶原的激活在一定条件下，酶原向有活性酶转化的过程。

酶原激活的机理酶原分子构象发生改变形成或暴露出酶的活性中心

一个或几个特定的肽键断裂，水解掉一个或几个短肽在特定条件下赖缬天天天天甘异赖缬天天天天缬组丝SSSS46183甘异缬组丝SSSS肠激酶活性中心胰蛋白酶原的激活过程胰蛋白酶胰蛋白酶原

酶原激活的生理意义

消化道内的蛋白酶原：避免细胞的自身消化，使酶在特定的部位和环境中发挥作用，保证体内代谢正常进行。

凝血系统和纤维蛋白溶解酶：有的酶原可以视为酶的储存形式。在需要时，酶原适时地转变成有活性的酶，发挥其催化作用。四、同工酶同工酶是指催化相同的化学反应，而酶蛋白的分子结构、理化性质、免疫学性能不同的一组酶。通常存在于同一种属或者同一个体的不同组织或者细胞的不同亚细胞结构中由不同基因或者等位基因编码的多肽链。由同一基因编码，生成不同的mRNA翻译而来的。不包括翻译水平修饰所形成的多分子形式。*生理及临床意义在代谢调节上起着重要的作用；用于解释发育过程中阶段特有的代谢特征；同工酶谱的改变有助于对疾病的诊断；同工酶可以作为遗传标志，用于遗传分析研究。HHHHHHHMHHMMHMMMMMMMLDH1

(H4)LDH2(H3M)LDH3(H2M2)LDH4(HM3)LDH5

(M4)乳酸脱氢酶的同工酶*举例：乳酸脱氢酶(LDH1～

LDH5)人体心肝和骨骼肌LDH同工酶谱组织器官

LDH1LDH2LDH3LDH4LDH5

（占总LDH活性的百分比）

心

35~7028~452~160~60~5

肝

0~82~103~336~2730~8

骨骼肌

1~104~188~389~3640~97

正常血清27.1±2.834.7±4.320.9±2.411.7±3.357±2.9心脏疾病LDH1↑，LDH2↑，LDH3↓，LDH5↓急性肝炎LDH5↑明显原发性肝癌LDH3↑，LDH4↑，LDH5↑，LDH5>LDH4心肌梗死和肝病病人血清LDH同工酶谱的变化1酶活性心肌梗死酶谱正常酶谱肝病酶谱2345五、酶的调节1.变构酶变构效应剂(allostericeffector)变构激活剂变构抑制剂

变构酶(allostericenzyme)

变构部位(allostericsite)一些代谢物可与某些酶分子活性中心外的某部分可逆地结合，使酶构象改变，从而改变酶的催化活性，此种调节方式称变构调节。变构酶常为多个亚基构成的寡聚体，具有协同效应变构激活变构抑制

变构酶的Ｓ形曲线[S]V无变构效应剂

变构调节的方式：变构酶通常为代谢途径的起始关键酶，而变构剂则为代谢途径的终产物。因此，变构剂一般以反馈方式对代谢途径的起始关键酶进行调节，最常见的为负反馈调节。

变构调节的特点⑴酶活性的改变通过酶分子构象的改变而实现；⑵酶的变构仅涉及非共价键的变化；⑶调节酶活性的因素为代谢物；⑷为一非耗能过程；⑸无放大效应。

2、共价修饰酶共价修饰(covalentmodification)某些酶能在其他酶的催化作用下，某些酶蛋白肽链上的一些基团可与某种化学基团发生可逆的共价结合，从而改变酶的活性，此过程称为共价修饰。

常见类型磷酸化与脱磷酸化（最常见）乙酰化和脱乙酰化甲基化和脱甲基化腺苷化和脱腺苷化－SH与－S－S互变

酶的磷酸化与脱磷酸化-OHThrSerTyr酶蛋白H2OPi磷蛋白磷酸酶ATPADP蛋白激