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3
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é…?/p>
酶作用的分子基础
一、酶的化学组æˆ?/p>
按照酶的化学组成可将酶分为单纯酶和结合酶两大类。单纯酶分子中只有氨基酸残基ç»?/p>
成的肽链,结合酶分子中则除了多肽链组成的蛋白质,还有非蛋白成分,如金属离子、铁å�?/p>
啉或å�?/p>
B
族维生素的小分子有机物。结合酶的蛋白质部分称为酶蛋ç™?/p>
(apoenzyme)
,非蛋白è´?/p>
部分统称为辅助因å?/p>
(cofactor)
ï¼?/p>
两者一起组成全é…?/p>
(holoenzyme)
ï¼?/p>
只有全酶才有催化活性,
如果两者分开则酶活力消失。非蛋白质部分如铁卟啉或å�?/p>
B
族维生素的化合物若与酶蛋白以
共价键相连的称为辅基
(prosthetic group)
,用透析或超滤等方法不能使它们与酶蛋白分开ï¼?/p>
反之两者以非共价键相连的称为辅é…?/p>
(coenzyme)
,可用上述方法把两者分开。表
4-1
为以é‡?/p>
属离子作结合酶辅助因子的一些例子。表
4-2
列出å�?/p>
B
族维生素的几种辅é…?/p>
(
�/p>
)
及其参与çš?/p>
反应ã€?/p>
结合酶中的金属离子有多方面功能,它们可能是酶活性中心的组成成分;有的可能在ç¨?/p>
定酶分子的构象上起作用;有的可能作为桥梁使酶与底物相连接。辅酶与辅基在催化反应中
作为æ°?/p>
(H+
å’?/p>
e)
或某些化学基团的载体,起传递氢或化学基团的作用。体内酶的种类很多,ä½?/p>
酶的辅助因子种类并不多,从表
4
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1
中已见到几种酶均用某种相同的金属离子作为辅助因子
的例子,同样的情况亦见于辅酶与辅基,å¦?/p>
3-
磷酸甘油醛脱氢酶和乳酸脱氢酶均以
NAD+
作为
辅酶。酶催化反应的特异性决定于酶蛋白部分,而辅酶与辅基的作用是参与具体的反应过ç¨?/p>
中氢
(H+
å’?/p>
e)
及一些特殊化学基团的运载ã€?/p>
二、酶的活性中å¿?/p>
酶属生物大分子,分子质量至少åœ?/p>
1
万以上,大的可达百万。酶的催化作用有赖于酶分
子的一级结构及空间结构的完整。若酶分子变性或亚基解聚均可导致酶活性丧失。一个值得
注意的问题是酶所催化的反应物即底物(
substrate
ï¼?/p>
,却大多为小分物质它们的分子质量æ¯?/p>
酶要小几个数量级ã€?/p>
酶的活性中心(
active center
)只是酶分子中的很小部分,酶蛋白的大部分氨基酸残åŸ?/p>
并不与底物接触ã€?/p>
组成酶活性中心的氨基酸残基的侧链存在不同的功能基团,
�/p>
-NH2
�/p>
-COOH
�/p>
-SH
�/p>
-OH
和咪唑基等,它们来自酶分子多肽链的不同部位。有的基团在与底物结合时起结å�?/p>
基团
(binding group)
的作用,有的在催化反应中起催化基å›?/p>
(catalytic group)
的作用。但
有的基团既在结合中起作用,又在催化中起作用,所以常将活性部位的功能基团统称为必需
基团
(essential group)
。它们通过多肽链的盘曲折叠,组成一个在酶分子表面、具有三维空
间结构的孔穴或裂隙,以容纳进入的底物与之结合(图
4-1
)并催化底物转变为产物,这个åŒ?/p>
域即称为酶的活性中心ã€?/p>
而酶活性中心以外的功能集团则在形成并维持酶的空间构象上也是必需的,故称为活æ€?/p>
中心以外的必需基团。对需要辅助因子的酶来说,辅助因子也是活性中心的组成部分。酶å‚?/p>
化反应的特异性实际上决定于酶活性中心的结合基团、催化基团及其空间结构ã€?/p>
三、酶的分子结构与催化活性的关系
酶的分子结构的基础是其氨基酸的序列,它决定着酶的空间结构和活性中心的形成以及
酶催化的专一性。如哺乳动物中的磷酸甘油醛脱氢酶的氨基酸残基序列几乎完全相同,说æ˜?