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1、College of Life Science and Technology, XINJIANG University 第七节第七节 酶的作用酶的作用原理原理 一酶的活性部位一酶的活性部位二二研究酶的活性部位的方法研究酶的活性部位的方法三酶专一性的机制三酶专一性的机制四酶反应的催化机制四酶反应的催化机制五五. . 酶作用的调节原理酶作用的调节原理College of Life Science and Technology, XINJIANG University （一）（一） 决定酶高效率催化的机制决定酶高效率催化的机制（二）（二） 溶菌酶溶菌酶（三）（三） 胰凝乳蛋白酶胰凝乳蛋白酶（四）（四
2、） 丝氨酸蛋白酶丝氨酸蛋白酶四酶反应的催化机制四酶反应的催化机制第七节第七节 酶的作用酶的作用原理原理College of Life Science and Technology, XINJIANG University College of Life Science and Technology, XINJIANG University 在化学反应中，反应速度与反应物的浓度成正比，在化学反应中，反应速度与反应物的浓度成正比，若在酶促反应系统中的催化场所若在酶促反应系统中的催化场所 酶的活性中心，酶的活性中心，增加底物浓度，反应速度也会随之增加。增加底物浓度，反应速度也会随之增加。（一）（一）
3、决定酶高效率催化的机制决定酶高效率催化的机制1. 1. 底物和酶的邻近（底物和酶的邻近（proximity）与定向与定向 （orientation）效应效应第七节第七节 酶的作用酶的作用原理原理College of Life Science and Technology, XINJIANG University College of Life Science and Technology, XINJIANG University 酶促反应加速的原因之一，就是使底物分子集中于酶促反应加速的原因之一，就是使底物分子集中于酶的活性中心，大大提高这个区域底物的有效浓度，酶的活性中心，大大提高这个区域底
4、物的有效浓度，从而加速酶促反应速度。从而加速酶促反应速度。 曾测过某酶促反应中，溶液中的底物浓度为曾测过某酶促反应中，溶液中的底物浓度为0.001mol/L,0.001mol/L,而而在活性中心的底物浓度竟达到在活性中心的底物浓度竟达到100mol/L100mol/L，比溶液中高出，比溶液中高出十万倍！十万倍！因此在酶活性中心区域的高底物浓度决定了高的反应速度。因此在酶活性中心区域的高底物浓度决定了高的反应速度。1. 1. 底物和酶的邻近与定向效应底物和酶的邻近与定向效应第七节第七节 酶的作用酶的作用原理原理（一）（一）决定酶高效率催化的机制决定酶高效率催化的机制College of Life
5、 Science and Technology, XINJIANG University College of Life Science and Technology, XINJIANG University 邻邻近近与与定定向向A.A.酶的催化基团和底酶的催化基团和底物的反应基团既不靠物的反应基团既不靠近，也不定向。近，也不定向。B.B.两个基团靠近，两个基团靠近，但不定向，不利于但不定向，不利于反应进行。反应进行。C.C.两个基团既靠近，两个基团既靠近，又定向，有利于反又定向，有利于反应进行。应进行。1. 1. 底物和酶的邻近与定向效应底物和酶的邻近与定向效应第七节第七节 酶的作用酶的作用
6、原原理理ABC（一）（一）决定酶高效率催化的机制决定酶高效率催化的机制College of Life Science and Technology, XINJIANG University College of Life Science and Technology, XINJIANG University 2.2.底物变形底物变形(distortion)与诱导契合与诱导契合(induced fit) 酶酶底物底物酶酶-底物复合物底物复合物 酶与底物结合后，酶分子中的某些基团或离子可以酶与底物结合后，酶分子中的某些基团或离子可以使底物敏感键中的某些基团的使底物敏感键中的某些基团的电子云密度增加
7、电子云密度增加或或降低降低，从而产生电子张力，从而产生电子张力，使敏感键的一端更加敏感，使敏感键的一端更加敏感，底物分子发生形变，使反底物分子发生形变，使反应易于发生。应易于发生。第七节第七节 酶的作用酶的作用原理原理（一）（一）决定酶高效率催化的机制决定酶高效率催化的机制College of Life Science and Technology, XINJIANG University College of Life Science and Technology, XINJIANG University 酶与底物结合后，酶与底物分子都发生了形变，酶与底物结合后，酶与底物分子都发生了形变，从
8、而形成一个相互契合的酶从而形成一个相互契合的酶-底物的复合物，进一步底物的复合物，进一步转化为过渡态，大大增加了酶促反应速率。转化为过渡态，大大增加了酶促反应速率。 2.2.底物变形底物变形(distortion)与诱导契合与诱导契合(induced fit) 酶酶-底物复合物底物复合物酶与底物形变酶与底物形变产物产物酶酶第七节第七节 酶的作用酶的作用原理原理（一）（一）决定酶高效率催化的机制决定酶高效率催化的机制College of Life Science and Technology, XINJIANG University College of Life Science and Tec
9、hnology, XINJIANG University 3.3.共价催化共价催化( (covalent catalysis) ) 共价催化的一般形式是酶活性中心上的共价催化的一般形式是酶活性中心上的亲核基亲核基团团对底物的对底物的亲电子基团亲电子基团进行攻击，二者形成进行攻击，二者形成共价键共价键，这个共价中间物很容易变成过渡态，反应的活化能这个共价中间物很容易变成过渡态，反应的活化能大大降低，反应速度加快。大大降低，反应速度加快。 第七节第七节 酶的作用酶的作用原理原理（一）（一）决定酶高效率催化的机制决定酶高效率催化的机制College of Life Science and Techn
10、ology, XINJIANG University College of Life Science and Technology, XINJIANG University 酶分子上富含电子的亲酶分子上富含电子的亲核基团核基团如如Ser-OH、Cys-SH、His- -咪唑基咪唑基( (有孤对电子有孤对电子) )等，等，攻击底物分子中电子云密度攻击底物分子中电子云密度较小的亲电子基团，并供出较小的亲电子基团，并供出电子，二者形成共价键，酶电子，二者形成共价键，酶和底物形成一个不稳定的中和底物形成一个不稳定的中间物，进而转变为产物。间物，进而转变为产物。蛋蛋白白质质中中三三种种主主要要的的亲亲核
11、核基基团团Ser-OHCys-SHHis咪唑基咪唑基酶分子中的酶分子中的亲核基团亲核基团底物分子中底物分子中的亲电基团的亲电基团第七节第七节 酶的作用酶的作用原理原理College of Life Science and Technology, XINJIANG University College of Life Science and Technology, XINJIANG University 胰凝乳蛋白酶通过共价催化使底物肽键断裂胰凝乳蛋白酶通过共价催化使底物肽键断裂3.3.共价催化共价催化第七节第七节 酶的作用酶的作用原理原理College of Life Science and
12、Technology, XINJIANG University College of Life Science and Technology, XINJIANG University 共价催化也可以是酶的亲电基团对底物的亲核基共价催化也可以是酶的亲电基团对底物的亲核基团进行攻击，酶分子上带正电的基团有团进行攻击，酶分子上带正电的基团有H+、Mg2+、Fe3+、NH3+等，它们攻击底物分子上带负电的亲等，它们攻击底物分子上带负电的亲核基团，与底物形成共价键进行催化核基团，与底物形成共价键进行催化。3.3.共价催化共价催化( (covalent catalysis) )第七节第七节 酶的作用酶的作
13、用原理原理（一）（一）决定酶高效率催化的机制决定酶高效率催化的机制College of Life Science and Technology, XINJIANG University College of Life Science and Technology, XINJIANG University 4.4.酸碱催化酸碱催化 (acid-base catalysis) 酶活性中心的一些基团作为酶活性中心的一些基团作为质子的供体质子的供体或或质子的质子的受体受体对底物进行广义的酸碱催化。对底物进行广义的酸碱催化。 组氨酸的咪唑基是酶催化反应中的最有效最活泼的催化组氨酸的咪唑基是酶催化反应中的
14、最有效最活泼的催化功能基团。咪唑基的功能基团。咪唑基的pk=6.0,=6.0,在生理在生理pHpH条件下，有一半以酸条件下，有一半以酸性形式存在，另一半以碱性形式存在，因此既可作质子的供性形式存在，另一半以碱性形式存在，因此既可作质子的供体又可作质子的受体，在酶促反应中发挥作用。体又可作质子的受体，在酶促反应中发挥作用。第七节第七节 酶的作用酶的作用原理原理（一）（一）决定酶高效率催化的机制决定酶高效率催化的机制College of Life Science and Technology, XINJIANG University College of Life Science and Tech
15、nology, XINJIANG University 广义酸基团（质子供体）广义酸基团（质子供体）广义碱基团（质子受体）广义碱基团（质子受体）SHS-CCHNHN CHCOO-NH2COOHNH3+CCHNHN+HCH蛋白质中作为广义酸碱催化的功能基团蛋白质中作为广义酸碱催化的功能基团OHO-第七节第七节 酶的作用酶的作用原原理理College of Life Science and Technology, XINJIANG University College of Life Science and Technology, XINJIANG University 5.5.活性部位的微环境效
16、应活性部位的微环境效应 酶的活性中心周围的环境是一个非极性环境，酶的活性中心周围的环境是一个非极性环境，既低介电环境，在低的介电环境中排斥水分子，既低介电环境，在低的介电环境中排斥水分子，酶的催化基团和底物分子的敏感键之间有很大的酶的催化基团和底物分子的敏感键之间有很大的反应力，有助于加速酶促反应。反应力，有助于加速酶促反应。第七节第七节 酶的作用酶的作用原理原理（一）（一）决定酶高效率催化的机制决定酶高效率催化的机制College of Life Science and Technology, XINJIANG University College of Life Science and T
17、echnology, XINJIANG University 如果酶的活性中心周围是如果酶的活性中心周围是一个高介电环境中，活性中心一个高介电环境中，活性中心就会有水分子存在，水分子对就会有水分子存在，水分子对带电离子有屏蔽作用，削弱带带电离子有屏蔽作用，削弱带电离子之间的静电作用，不利电离子之间的静电作用，不利于酶促反应的进行。于酶促反应的进行。HHO5.5.活性部位的微环境效应活性部位的微环境效应酶活性部位的高介电环境酶活性部位的高介电环境第七节第七节 酶的作用酶的作用原理原理（一）（一）决定酶高效率催化的机制决定酶高效率催化的机制College of Life Science and T
18、echnology, XINJIANG University College of Life Science and Technology, XINJIANG University 6.6.多元催化和协同效应多元催化和协同效应 在酶催化反应中，常常是几种机制共同作用，多元在酶催化反应中，常常是几种机制共同作用，多元催化，使酶反应加速。催化，使酶反应加速。邻近与定向效应邻近与定向效应微环境效应微环境效应OH酸碱催化酸碱催化共价催化共价催化 底物形变底物形变与诱导契合与诱导契合第七节第七节 酶的作用酶的作用原理原理（一）（一）决定酶高效率催化的机制决定酶高效率催化的机制College of Lif
19、e Science and Technology, XINJIANG University College of Life Science and Technology, XINJIANG University 底物和酶的邻近与定向效应底物和酶的邻近与定向效应多元催化和协同效应多元催化和协同效应活性部位的微环境效应活性部位的微环境效应酸碱催化酸碱催化共价催化共价催化 底物变形与诱导契合底物变形与诱导契合 第七节第七节 酶的作用酶的作用原理原理（一）（一）决定酶高效率催化的机制决定酶高效率催化的机制College of Life Science and Technology, XINJIANG
20、University College of Life Science and Technology, XINJIANG University 二二. . 溶菌酶溶菌酶 （lysozymelysozyme) ) 溶菌酶存在于鸡蛋清和动物的眼泪中，其生物学溶菌酶存在于鸡蛋清和动物的眼泪中，其生物学功能是催化某些细菌细胞壁的多糖水解，从而溶解功能是催化某些细菌细胞壁的多糖水解，从而溶解细菌的细胞壁。细菌的细胞壁。淋病球菌淋病球菌 大肠杆菌大肠杆菌 弧形霍乱菌弧形霍乱菌 第七节第七节 酶的作用酶的作用原原理理College of Life Science and Technology, XINJIAN
21、G University 第七节第七节 酶的作用酶的作用原原理理 亚历山大亚历山大弗莱明弗莱明(Alexander (Alexander Fleming)Fleming)，18811881年年8 8月月6 6日出生于苏格兰日出生于苏格兰艾尔郡洛奇菲尔德。他是苏格兰农民的艾尔郡洛奇菲尔德。他是苏格兰农民的后裔，家境贫寒。后裔，家境贫寒。 因发现了青霉素以及它对多种传染性因发现了青霉素以及它对多种传染性疾病的治疗作用，荣获疾病的治疗作用，荣获19451945年诺贝尔生年诺贝尔生理学和医学奖。理学和医学奖。 溶菌酶是第一个用溶菌酶是第一个用X-X-射线法阐明其全部结构和功射线法阐明其全部结构和功能的
22、酶。能的酶。19221922年伦敦细菌学家弗莱明年伦敦细菌学家弗莱明( (Fleming)首次首次发现溶菌酶。发现溶菌酶。College of Life Science and Technology, XINJIANG University College of Life Science and Technology, XINJIANG University 弗莱明弗莱明弗莱明弗莱明 (Fleming)(Fleming)(Fleming)(Fleming)与青霉素与青霉素与青霉素与青霉素 19221922年，细菌学家弗莱明得了一场年，细菌学家弗莱明得了一场感冒。弗莱明是一个非常珍惜光阴的感冒。
23、弗莱明是一个非常珍惜光阴的人，他想为什么不利用感冒做一次试人，他想为什么不利用感冒做一次试验呢？他把自己的鼻涕滴在长满细菌验呢？他把自己的鼻涕滴在长满细菌的培养皿上。过了一些时候他发现在的培养皿上。过了一些时候他发现在鼻涕附近的细菌被溶解掉了。他激动鼻涕附近的细菌被溶解掉了。他激动不已，他想鼻涕中可能有他正在寻找的抗生素。后来他发现这不已，他想鼻涕中可能有他正在寻找的抗生素。后来他发现这种抗菌物质是一种酶，并将它命名为溶菌酶。弗莱明发现溶菌种抗菌物质是一种酶，并将它命名为溶菌酶。弗莱明发现溶菌酶对最有害的细菌起不了什么作用，但过了酶对最有害的细菌起不了什么作用，但过了6 6年，他发现了高度年，
24、他发现了高度有效的抗生素有效的抗生素青霉素，青霉素救活了无数人的生命。他的青霉素，青霉素救活了无数人的生命。他的发现，有力的证实了巴斯德的名言：发现，有力的证实了巴斯德的名言：“机会不辜负有心人机会不辜负有心人”。College of Life Science and Technology, XINJIANG University College of Life Science and Technology, XINJIANG University 1. 1. 底物、溶菌酶及酶和底物复合物的结构底物、溶菌酶及酶和底物复合物的结构 溶菌酶的底物溶菌酶的底物 溶菌酶通过水解某些细菌细胞壁的多糖组份
25、来溶解溶菌酶通过水解某些细菌细胞壁的多糖组份来溶解细胞壁，细胞壁的多糖由两种糖组成细胞壁，细胞壁的多糖由两种糖组成: :二二. . 溶菌酶溶菌酶 （lysozymelysozyme) )N-N-已酰氨基葡萄糖已酰氨基葡萄糖( (NAG) ) N-N-已酰氨基葡萄糖乳酸已酰氨基葡萄糖乳酸( (NAM) )第七节第七节 酶的作用酶的作用原原理理College of Life Science and Technology, XINJIANG University College of Life Science and Technology, XINJIANG University ABCDEF1.
26、1. 底物、溶菌酶及酶和底物复合物的结构底物、溶菌酶及酶和底物复合物的结构 溶菌酶的底物溶菌酶的底物 NAGNAG和和NAMNAM交替排列形成多聚物，它们之间通过交替排列形成多聚物，它们之间通过- -1,41,4糖苷键相连。溶菌酶的最适小分子底物为糖苷键相连。溶菌酶的最适小分子底物为NAG-NAMNAG-NAM交替形成的六糖。交替形成的六糖。6 6个糖环分别用个糖环分别用A A、B B、C C、D D、E E、F F表表示。溶菌酶水解示。溶菌酶水解D糖环和糖环和E糖环之间的糖苷键。糖环之间的糖苷键。第七节第七节 酶的作用酶的作用原原理理College of Life Science and T
27、echnology, XINJIANG University College of Life Science and Technology, XINJIANG University 溶菌酶的结构溶菌酶的结构 溶菌酶由溶菌酶由129129个氨基酸残基构成，是一个单链个氨基酸残基构成，是一个单链蛋白，分子内含有四对二硫键。活性中心的氨基蛋白，分子内含有四对二硫键。活性中心的氨基酸残基是酸残基是GluGlu3535和和AspAsp5252。1. 1. 底物、溶菌酶及酶和底物复合物的结构底物、溶菌酶及酶和底物复合物的结构二二. . 溶菌酶溶菌酶 （lysozymelysozyme) )第七节第七节 酶
28、的作用酶的作用原原理理College of Life Science and Technology, XINJIANG University College of Life Science and Technology, XINJIANG University 的的氨氨基基酸酸序序列列Asp 52Glu 351. 1. 底物、溶菌酶及酶和底物复合物的结构底物、溶菌酶及酶和底物复合物的结构二二. . 溶菌酶溶菌酶 （lysozymelysozyme) )鸡鸡蛋蛋蛋蛋清清溶溶菌菌酶酶102030405060708090100110-S-S-S-S-S-S-S-S-120第七节第七节 酶的作用酶的作
29、用原原理理College of Life Science and Technology, XINJIANG University College of Life Science and Technology, XINJIANG University 溶菌酶和底物结合的空间构像溶菌酶和底物结合的空间构像 酶的结构不很紧密，大多数极性氨基酸残基分布在酶的结构不很紧密，大多数极性氨基酸残基分布在分子的表面，非极性氨基酸残基分布在分子的内部。分子的表面，非极性氨基酸残基分布在分子的内部。整个酶分子中有一狭长的凹穴。整个酶分子中有一狭长的凹穴。最适底物正好与酶分子的最适底物正好与酶分子的凹穴相结合，凹穴
30、中的凹穴相结合，凹穴中的GluGlu3535和和AspAsp52 52 是活性中性是活性中性的氨基酸残基。的氨基酸残基。第七节第七节 酶的作用酶的作用原原理理College of Life Science and Technology, XINJIANG University College of Life Science and Technology, XINJIANG University 溶溶菌菌酶酶- -底底物物复复合合物物空空间间构构像像第七节第七节 酶的作用酶的作用原原理理College of Life Science and Technology, XINJIANG Univer
31、sity College of Life Science and Technology, XINJIANG University 0.3nm0.3nm二二. . 溶菌酶溶菌酶2. 2. 催化作用机理催化作用机理 溶菌酶活性中心上的溶菌酶活性中心上的GluGlu3535氧氧原子距离底物敏感键氧原子原子距离底物敏感键氧原子0.30.3 nmnm。AspAsp5252的羧基距离底物敏感的羧基距离底物敏感键氧原子也只有键氧原子也只有0.30.3 nmnm。 邻近与定向效应邻近与定向效应第七节第七节 酶的作用酶的作用原原理理College of Life Science and Technology,
32、XINJIANG University College of Life Science and Technology, XINJIANG University 底物底物D D糖环构像变化糖环构像变化 动画动画 椅式：椅式：C C5 5、C C1 1、C C2 2 和和O O不在同一平面不在同一平面 C C5 5向前移动，向前移动， O O原子向后移动原子向后移动半椅式：半椅式：C C5 5、C C1 1、C C2 2和和O O在同一平面上在同一平面上二二. . 溶菌酶溶菌酶2. 2. 催化作用机理催化作用机理 第七节第七节 酶的作用酶的作用原原理理College of Life Science
33、 and Technology, XINJIANG University College of Life Science and Technology, XINJIANG University 酸碱催化酸碱催化 酶活性中心的酶活性中心的GluGlu3535处于非极性区，其羧基呈不解处于非极性区，其羧基呈不解离状态，而离状态，而AspAsp5252处于极性区羧基呈解离状态。处于极性区羧基呈解离状态。二二. . 溶菌酶溶菌酶2. 2. 催化作用机理催化作用机理 第七节第七节 酶的作用酶的作用原原理理College of Life Science and Technology, XINJIANG U
34、niversity College of Life Science and Technology, XINJIANG University 酸碱催化酸碱催化2. 2. 催化作用机理催化作用机理 H2OH+OH-非极性区非极性区极性区极性区上的上的-COO-COO- -起着协调糖苷键断裂和稳定正碳离子的作用。起着协调糖苷键断裂和稳定正碳离子的作用。GluGlu3535的羧基起广义酸碱催化，的羧基起广义酸碱催化，AspAsp5252第七节第七节 酶的作用酶的作用原原理理College of Life Science and Technology, XINJIANG University Colle
35、ge of Life Science and Technology, XINJIANG University 最后，来自环境中的水分子上的最后，来自环境中的水分子上的H+与与Glu35的的-COO-结合，水分子上的结合，水分子上的HO-与正碳离子结合，至此，与正碳离子结合，至此，一次反应完成，细胞壁打开一个缺口。经多次重复作一次反应完成，细胞壁打开一个缺口。经多次重复作用，细菌的细胞壁溶解。用，细菌的细胞壁溶解。2. 2. 催化作用机理催化作用机理 酸碱催化酸碱催化第七节第七节 酶的作用酶的作用原原理理College of Life Science and Technology, XINJIA
36、NG University College of Life Science and Technology, XINJIANG University 3. 3. 溶菌酶催化特点小结溶菌酶催化特点小结 靠近与定向靠近与定向 底物形变底物形变 酸碱催化酸碱催化第七节第七节 酶的作用酶的作用原原理理College of Life Science and Technology, XINJIANG University College of Life Science and Technology, XINJIANG University 三三. .胰凝乳蛋白酶胰凝乳蛋白酶（chymotrypsin) 胰凝
37、乳蛋白酶是由胰凝乳蛋白酶是由241241个个氨基酸组成，分子量为氨基酸组成，分子量为2500025000，分子呈椭圆状，含，分子呈椭圆状，含- -螺旋较少。活性部位由螺旋较少。活性部位由SerSer195195、HisHis5757、AspAsp102102三个氨三个氨基酸残基构成，这三个氨基基酸残基构成，这三个氨基酸酸残基残基形成催化三联体。形成催化三联体。 的的催催化化三三联联体体胰胰凝凝乳乳蛋蛋白白酶酶第七节第七节 酶的作用酶的作用原原理理College of Life Science and Technology, XINJIANG University College of Life
38、 Science and Technology, XINJIANG University 三三. . 胰凝乳蛋白酶胰凝乳蛋白酶胰凝乳蛋白酶催化机理胰凝乳蛋白酶催化机理酶活性中心的催酶活性中心的催化三联体化三联体底物底物5719510257195102第七节第七节 酶的作用酶的作用原原理理College of Life Science and Technology, XINJIANG University College of Life Science and Technology, XINJIANG University 三三. . 胰凝乳蛋白酶胰凝乳蛋白酶胰凝乳蛋白酶催化机理胰凝乳蛋白酶催化
39、机理57195102H+试剂，攻击底物羰基碳原子，二者形成共价键。试剂，攻击底物羰基碳原子，二者形成共价键。 HisHis5757作为质子作为质子的受体从的受体从SerSer195195吸取吸取一个质子，形成共一个质子，形成共价键，使价键，使SerSer195195-O-O- -成为很强的亲核成为很强的亲核-底物底物第七节第七节 酶的作用酶的作用原原理理College of Life Science and Technology, XINJIANG University College of Life Science and Technology, XINJIANG University 三三
40、. . 胰凝乳蛋白酶胰凝乳蛋白酶胰凝乳蛋白酶催化机理胰凝乳蛋白酶催化机理 底物底物-NH-NH上的上的电子云向酶分子电子云向酶分子的的HisHis5757-N-N+ +H H转移，转移，HisHis5757作为酸向底作为酸向底物提供质子。物提供质子。+H+第七节第七节 酶的作用酶的作用原原理理College of Life Science and Technology, XINJIANG University College of Life Science and Technology, XINJIANG University 三三. . 胰凝乳蛋白酶胰凝乳蛋白酶胰凝乳蛋白酶催化机理胰凝乳蛋白
41、酶催化机理底物的底物的C-NC-N键断裂键断裂底物氨基端产物释放底物氨基端产物释放第七节第七节 酶的作用酶的作用原原理理College of Life Science and Technology, XINJIANG University College of Life Science and Technology, XINJIANG University 三三. . 胰凝乳蛋白酶胰凝乳蛋白酶胰凝乳蛋白酶催化机理胰凝乳蛋白酶催化机理 水水分分子子的的 - - O OH H 亲亲 核核攻攻击击底底物物羰羰基基碳碳原原子子 , ,形形成成共共价价键键。 H H i is s5 57 7作作为为质质
42、子子的的受受体体从从水水分分 子子 上上 接接 受受 质质 子子 。HOH+第七节第七节 酶的作用酶的作用原原理理College of Life Science and Technology, XINJIANG University College of Life Science and Technology, XINJIANG University 三三. . 胰凝乳蛋白酶胰凝乳蛋白酶胰凝乳蛋白酶催化机理胰凝乳蛋白酶催化机理为质子为质子的受体从的受体从HisHis5757接受质子，酶恢复原状。接受质子，酶恢复原状。 底物底物C-O-C-O-的电的电子云向子云向HisHis5757-N-N+
43、+H H转转移移, Ser, Ser195195的氧与底的氧与底物的碳之间共价键物的碳之间共价键断开。断开。SerSer195195作作H第七节第七节 酶的作用酶的作用原原理理College of Life Science and Technology, XINJIANG University College of Life Science and Technology, XINJIANG University 三三. . 胰凝乳蛋白酶胰凝乳蛋白酶胰凝乳蛋白酶催化机理胰凝乳蛋白酶催化机理57195102羧羧基基端端产产物物释释放放动画动画第七节第七节 酶的作用酶的作用原原理理College o
44、f Life Science and Technology, XINJIANG University College of Life Science and Technology, XINJIANG University 胰凝乳蛋白酶催化机制的特点：胰凝乳蛋白酶催化机制的特点：胰凝乳蛋白酶催化机制的特点：胰凝乳蛋白酶催化机制的特点： 广义的酸碱催化广义的酸碱催化共价催化共价催化 三三. . 胰凝乳蛋白酶胰凝乳蛋白酶胰凝乳蛋白酶催化机理胰凝乳蛋白酶催化机理第七节第七节 酶的作用酶的作用原原理理College of Life Science and Technology, XINJIANG Uni
45、versity College of Life Science and Technology, XINJIANG University 四四. . 丝氨酸蛋白酶丝氨酸蛋白酶 （serine proteasesserine proteases） 丝氨酸蛋白酶是一类最有特色的酶家族，它包括丝氨酸蛋白酶是一类最有特色的酶家族，它包括胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶、弹性蛋白酶、凝血酶、枯胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶、弹性蛋白酶、凝血酶、枯草杆菌蛋白酶等。草杆菌蛋白酶等。 胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶、弹性蛋白酶为消化酶，胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶、弹性蛋白酶为消化酶，在胰腺中合成以非活性的酶原形式分泌到消化道，在在胰腺中合成
46、以非活性的酶原形式分泌到消化道，在消化道中转化成有活性的酶。消化道中转化成有活性的酶。第七节第七节 酶的作用酶的作用原原理理College of Life Science and Technology, XINJIANG University College of Life Science and Technology, XINJIANG University u 一级结构上有一级结构上有40%40%的氨基酸顺序是相同的的氨基酸顺序是相同的u 三维结构相似三维结构相似u 含有含有SerSer195195、HisHis5757、AspAsp102102的催化三联体的催化三联体u 催化作用机理相似
47、催化作用机理相似u 专一性是完全不同的专一性是完全不同的胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶、弹性蛋白酶的比较胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶、弹性蛋白酶的比较四四. . 丝氨酸蛋白酶丝氨酸蛋白酶 （serine proteasesserine proteases） 第七节第七节 酶的作用酶的作用原原理理College of Life Science and Technology, XINJIANG University College of Life Science and Technology, XINJIANG University 胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶、弹性蛋白酶的类似构象胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶、弹性蛋白酶
48、的类似构象第七节第七节 酶的作用机理及实例酶的作用机理及实例相似的相似的SerSer蛋白酶构象蛋白酶构象College of Life Science and Technology, XINJIANG University College of Life Science and Technology, XINJIANG University 这三种酶的活性部位位于分子表面的凹陷区这三种酶的活性部位位于分子表面的凹陷区域，这个凹陷结构区域称为口袋。由于三种蛋白域，这个凹陷结构区域称为口袋。由于三种蛋白酶的口袋的差异造成它们的专一性不同。酶的口袋的差异造成它们的专一性不同。四四. . 丝氨酸蛋白酶
49、丝氨酸蛋白酶 （serine proteasesserine proteases） 第七节第七节 酶的作用酶的作用原原理理College of Life Science and Technology, XINJIANG University College of Life Science and Technology, XINJIANG University 胰胰凝凝乳乳蛋蛋白白酶酶胰胰蛋蛋白白酶酶弹弹性性蛋蛋白白酶酶四四. . 丝氨酸蛋白酶丝氨酸蛋白酶 （serine proteasesserine proteases） 口袋底部有一个带口袋底部有一个带负电荷的负电荷的AspAsp，有利，有
50、利于结合带正电荷的于结合带正电荷的ArgArg、LysLys残基。残基。 口袋底部有一个口袋底部有一个SerSer，口袋上方有两个口袋上方有两个GlyGly残基，残基，有利于较大的芳香族氨有利于较大的芳香族氨基酸侧链进入。基酸侧链进入。一个浅口袋，口袋上一个浅口袋，口袋上方有方有ThrThr和和ValVal残基，残基，只允许小分子的氨基只允许小分子的氨基酸像酸像GlyGly、AlaAla进入。进入。Gly216Gly226Gly216Gly226Sre189Val226Thr226Sre189第七节第七节 酶的作用酶的作用原原理理College of Life Science and Technology, XINJIANG University
