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1、酶的结构与功能的关系,组员:王佩 杨海伟 陈凯 刘锐 周汉,2.酶的分子组成(按化学组成);,3.酶的活性中心;,主要内容:,1.酶的分类(按结构);,大部分酶是蛋白质,因此酶分子也具有一、二、三级或四级结构。不同的酶具有不同的结构,根据酶分子的结构特点和大小可将酶分为3类:,单体酶(monomeric enzyme),寡聚酶(oligomeric enzyme),多酶体系 (multienzyme system),多酶复合体(multienzyme complex),多功能酶(multifunctional enzyme),.,1.酶的分类(按结构),单体酶:由一个具有三级结构的酶蛋白组成的
2、酶分子。 单体酶一般只由一条肽链组成,也可有多条肽链组成。,多酶体系:a.多酶复合体,由几种酶彼此嵌合形成复合体,有利于一系列反应的进行。如脂肪酸合成酶系。由7种酶围饶着小分子物质-酰基载体蛋白(ACP)形成球状,其中若1种酶失活或解体,则丧失整个活性。b.多功能酶(串联酶),由一条多肽链组成却具有多种不同催化功能的酶。,寡聚酶:由两个或多个亚基(或肽链)组成的酶。寡聚酶中亚基的种类可以相同,也可以不同。由两个或多个相同的亚基组成的称为均一寡聚酶。多肽链之间通常以非共价键相连。,多功能酶,脂肪酸合成酶系,2.酶的分子组成,单纯酶 (simple enzyme),结合酶 (conjugated
3、enzyme),脱辅基酶(酶蛋白) (apoenzyme),辅因子 (cofactor),辅酶(coenzyme),辅基(prosthetic),单纯酶即单成分酶,仅由蛋白质或核糖核酸组成;,结合酶即双成分酶,除了蛋白质或核糖核酸以外,还需要有其他成分。分子中蛋白质部分称为脱辅基酶或酶蛋白;非蛋白质部分称为辅因子。,全酶=酶蛋白(或酶RNA)+辅因子,注意:酶蛋白加上相应的辅因子构成的完整分子称为全酶。只有全酶形式才具有活性,单独的酶蛋白及辅因子是没有催化活性的。,酶蛋白-与底物结合,决定反应的专一性和高效率。 辅因子-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。,辅酶(coen
4、zyme) :与酶蛋白结合比较疏松的小分子有机化合物。用透析方法或超滤可除去。,辅基(prosthetic group) :与酶蛋白牢固结合的物质。用透析方法或超滤不易除去。,注意:辅基和辅酶的区别只在于它们与酶蛋白结合的牢固程度不同,并无严格界限。 体内酶的种类很多,而辅酶(辅基)的种类却较少,通常一种酶蛋白只能与一种辅酶(辅基结合)成为一种专一性的酶,但一种辅基往往能与不同的酶蛋白结合构成许多专一性酶。,辅酶和辅基的化学本质主要是两类物质: 1.金属离子:Cu2+、Zn2+、Mg2+、Mn2+、Fe3+等; 2.小分子有机物(几乎全是B族维生素类衍生物):维生素、铁卟啉等;,作用: 辅酶或
5、辅基在酶催化的反应中主 要起着传递氢、传递电子、传递原子或化学基团等作用。,金属离子的作用: (1)作为活性中心的催化基团参与反应传递电子; (2)搭桥作用:在酶与底物之间起桥梁作用; (3)稳定构象:帮助酶分子形成酶活性所必需 构象; (4)中和阴离子而降低反应中的静电斥力。 小分子有机物的作用: 参与酶的催化过程,在反应中传递电子、质子或一些基团。,3.酶的活性中心,必需基团:与酶催化活性直接相关的化学基团。必需基团多数位于酶的活性中心,直接与底物结合,或直接参与催化底物的反应;少数必需基团位于活化中心以外,它们可以稳定酶的分子构象。对催化活性起间接作用。,结合基团:活化中心的主要必需基团
6、中能与底物结合的基团。 催化基团:活化中心的主要必需基团中能直接作用于底物的某些化学键,参与催化底物的反应的基团。,酶分子中AA残基的分类:,接触残基:直接与底物接触的基团。,辅助残基:不与底物接触,对接触残基的功能有促进作用。,结构残基:与酶的活性不发生直接关系,但可稳定酶的分子构像。,非贡献残基:除上述3类必需基团外,酶分子的其他所有残基。,活性中心(活性部位): 酶分子上必须基团比较集中并构成一定空间构象、与酶的活性直接相关的结构区域。,活性中心里出现频率最高的AA: Ser, His, Asp, Glu, Tyr, Lys, Cys,单纯酶: 酶分子在三维结构中比较靠近的少数几个氨基酸
7、残基或是这些残基上的某些基团,它们在一级结构上相距甚远甚至不在同一条肽链上,通过肽链的盘绕折叠而在空间结构上相互靠近,形成具有一定空间结构的区域-活性中心。,溶菌酶的活性中心,结合酶: 活性中心即辅酶分子,或辅酶上的某一部分结构,以及与辅酶分子在结构上紧密偶联的蛋白质结构区域。,己糖激酶的活性中心,活性中心是直接将底物转化为产物的部位。它通常包括两个部分:,(1)结合中心:与底物结合的部分。决定酶的专一性。,(2)催化中心:促进底物发生化学变化的部分。决定酶所催化反应的性质。,注意:酶的活性中心一般只有一个。催化中心常常只有一个,包括2个或3个氨基酸残基。结合中心则随酶而异,有的仅一个,有的有数个。每个结合中心的氨基酸数目也很不一致。,活性部位的基团都是必需基团,但必需基团还包括在活性部位以外的,对维持酶空间构象必需的基团。即:,活性中心外的必需基团,底 物,结合基团,催化基团,活性中心,谢 谢 !,
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