Chapter 16Chapter 16Mechanisms of Enzyme ActionMechanisms of Enzyme Ac dịch - Chapter 16Chapter 16Mechanisms of Enzyme ActionMechanisms of Enzyme Ac Việt làm thế nào để nói

Chapter 16Chapter 16Mechanisms of E

Chapter 16Chapter 16
Mechanisms of Enzyme ActionMechanisms of Enzyme Action
to accompanyto accompany
Biochemistry, 2/eBiochemistry, 2/e
byby
Reginald Garrett and Charles GrishamReginald Garrett and Charles Grisham
All rights reserved. Requests for permission to make copies of any part of the work
should be mailed to: Permissions Department, Harcourt Brace & Company, 6277
Sea Harbor Drive, Orlando, Florida 32887-6777
OutlineOutline
•• 13.1 Stabilization of the Transition State 13.1 Stabilization of the Transition State
•• 13.2 Enormous Rate Accelerations 13.2 Enormous Rate Accelerations
•• 13.3 Binding Energy of ES 13.3 Binding Energy of ES
•• 13.4 Entropy Loss and Destabilization of ES 13.4 Entropy Loss and Destabilization of ES
•••• 13.5 Transition States Bind Tightly 13.5 Transition States Bind Tightly
•• 13.6 13.6 -- 13.9 Types of Catalysis 13.9 Types of Catalysis
•• 13.11 Serine Proteases 13.11 Serine Proteases
•• 13.12 Aspartic Proteases13.12 Aspartic Proteases
•• 13.13 Lysozyme13.13 Lysozyme
16.1 Stabilizing the Transition State16.1 Stabilizing the Transition State
•• RateRate accelerationacceleration byby anan enzymeenzyme meansmeans thatthat thethe
energyenergy barrierbarrier betweenbetween ESES andand EXEX
mustmust bebe
smallersmaller thanthan thethe barrierbarrier betweenbetween SS andand XX
‡‡
‡‡
•• ThisThis meansmeans thatthat thethe enzymeenzyme mustmust stabilizestabilize thethe
EXEX
transitiontransition statestate moremore thanthan itit stabilizesstabilizes ESES
transitiontransition statestate moremore thanthan itit stabilizesstabilizes ESESEXEX
‡‡
‡‡
•• SeeSee EqEq.. 1616..33
FIGURE 16.1 ● Enzymes catalyze reactions by lowering the activation energy.
Here the free energy of activation for (a) the uncatalyzed reaction, G
, is larger
than that for (b) the enzyme–catalyzed reaction, G

u
.

e
16.2 Large Rate Accelerations16.2 Large Rate Accelerations
1
1
1
6
.
1
6
.
e

e

b
l
b
l
T
a
T
a
e

e

S
e
S
e
•• Mechanisms of catalysis:Mechanisms of catalysis:
–– Entropy loss in ES formation Entropy loss in ES formation –– Entropy loss in ES formation Entropy loss in ES formation
–– Destabilization of ES Destabilization of ES
–– Covalent catalysis Covalent catalysis
–– General acid/base catalysis General acid/base catalysis
–– Metal ion catalysis Metal ion catalysis
–– Proximity and orientationProximity and orientation
••
S

S

f

E
f

E

o

o
o
n
o
n
t
i
t
i
16.3 Binding Energy of ES16.3 Binding Energy of ES
o
si
o
si

p

p
h
e
h
e

t

t
n
e
n
e
m
i
m
i
e
r
e
r
e
t
e
t
s
d
s
d
c
t
c
t
f
f
e
f
f
e
e
e
g

g

i
n
i
n
e
t
e
t
m
p
m
p
C
o
C
o


l
e
l
e
sc
a
sc
a
y

y

r
g
r
g
n
e
n
e

e

e
h
e
h
e

t

t
o
n
o
n
•• Try to mentally decompose the binding Try to mentally decompose the binding
effects at the active site into favorable and effects at the active site into favorable and
unfavorable unfavorable unfavorable unfavorable
•• The binding of S to E must be favorable The binding of S to E must be favorable
•• But not too favorable! But not too favorable!
cannot be "too tight" cannot be "too tight" -- goal is to make the goal is to make the
energy barrier between ES and EXenergy barrier between ES and EX
smallsmall
‡‡
mm
•• KK
e
e
a
t
a
t

r

r
h
e
h
e

t

t
16.4 Entropy Loss and 16.4 Entropy Loss and
e
s
e
s
i
s
i
s
Destabilization of ESDestabilization of ES
r
a
r
a
S

S


E

E
o
f
o
f
y

y

r
g
r
g
n
e
n
e

e

e
h
e
h
e
t
t
g

g

i
n
i
n
i
s
i
s
R
a
R
a
‡‡
•• For a given energy of EXFor a given energy of EX
, raising the , raising the
energy of ES will increase the catalyzed rate energy of ES will increase the catalyzed rate
•• This is accomplished byThis is accomplished by•• This is accomplished byThis is accomplished by
–– a) loss of entropy due to formation of ES a) loss of entropy due to formation of ES
–– b) destabilization of ES by b) destabilization of ES by
•• strain strain
•• distortion distortion
•• desolvationdesolvation
••
16.5 Transition State Analogs16.5 Transition State Analogs
!
!
t
e
t
e
s
i
s
i
e

e

i
v
i
v
c
t
c
t

a

a
h
e
h
e

t

t
t
o
t
o
n
g

n
g

d
i
d
i
i
n
i
n

b

b
h
t
h
t
i
g
i
g

t

t
r
y
r
y
V
e
V
e
•• TheThe affinityaffinity ofof thethe enzymeenzyme forfor thethe transitiontransition
statestate maymay bebe 1010
MM!!
--1515
•• CanCan wewe seesee anythinganything likelike thatthat withwith stablestable•• CanCan wewe seesee anythinganything likelike thatthat withwith stablestable
molecules?molecules?
•• TransitionTransition statestate analogsanalogs (TSAs)(TSAs) dodo prettypretty well!well!
•• ProlineProline racemaseracemase waswas thethe firstfirst casecase
•• SeeSee FigureFigure 1616..88 forfor somesome goodgood recentrecent cases!cases!
!

!

e
s
e
s
p
l
p
l
a
m
a
m
16.6 Covalent Catalysis16.6 Covalent Catalysis
e
x
e
x
o
o
d

o
o
d


g

g
r
e
r
e

a

a
e
s
e
s
e
a
s
e
a
s
o
t
o
t
r
r

P

P
n
e
n
e
r
i
r
i
S
e
S
e
•• EnzymeEnzyme andand substratesubstrate becomebecome linkedlinked inin aa
covalentcovalent bondbond atat oneone oror moremore pointspoints inin thethe
reactionreaction pathwaypathwayreactionreaction pathwaypathway
•• TheThe formationformation ofof thethe covalentcovalent bondbond
providesprovides chemistrychemistry thatthat speedsspeeds thethe
reactionreaction


h
e
h
e

t

t
i
n
i
n
d

d

General AcidGeneral Acid--base Catalysisbase Catalysis
r
e
r
e
e
r
e
r
n
sf
n
sf
a
a
t
r
t
r
i
s
i
s
n

n

t
o
t
o
r
o
r
o

p

p

a

a
c
h
c
h
h
i
h
i

w

w
i
n
i
n
si
s
si
s
l
y
l
y
t
a
t
a
C
a
C
a
t
e
t
e
st
a
st
a
n

n

i
o
i
o
si
t
si
t
a
n
a
n
t
r
t
r
++
•• ""SpecificSpecific"" acidacid--basebase catalysiscatalysis involvesinvolves HH
oror
OHOH
thatthat diffusesdiffuses intointo thethe catalyticcatalytic centercenter
thatthat diffusesdiffuses intointo thethe catalyticcatalytic centercenterOHOH
•• ""GeneralGeneral"" acidacid--basebase catalysiscatalysis involvesinvolves acidsacids
andand basesbases otherother thanthan HH
--
andand OHOH
++
•• TheseThese otherother acidsacids andand basesbases facilitatefacilitate
transfertransfer ofof HH
inin thethe transitiontransition statestate
++
--
--
•• SeeSee FigureFigure 1616..1212
Specific acid-base catalysis
General acid-base catalysis
A Deeper Look
y
y
i
t
i
t
i
v
i
v
c
t
c
t

a

a
a
l
a
l
i
m
i
m
a
x
a
x
m
m
r

r


f
o

f
o
Metal Ion CatalysisMetal Ion Catalysis
a
l
a
l
e
t
e
t

m

m
r
e
r
e
u
i
u
i
e
q
e
q

r

r
e
e
y
m
y
m
n
z
n
z

e

e
n
y
n
y
M
a
M
a
•• IfIf thethe enzymeenzyme bindsbinds thethe metalmetal veryvery tightlytightly oror
requirerequire thethe metalmetal ionion toto maintainmaintain itsits stable,stable,
nativenative state,state, itit isis referredreferred toto asas aa
metalloenzymemetalloenzyme
nativenative state,state, itit isis referredreferred toto asas aa
• Coordination to a metal ion can increase the
acidity of a nucleophile with an ionizable proton
A Deeper Look
s
s
n
t
n
t
t
a
t
a
a
c
a
c
r
e
r
e
e

e

t
h
t
h


e
n
e
n
w
h
w
h
r

r

st
e
st
e
f
a
f
a
o

o


g

g
o
n
o
n
t
i
t
i
ProximityProximity
a
c
a
c
r
e
r
e
l

l

c
a
c
a
m
i
m
i
e
e
C
h
C
h
r
r
h
e
h
e
o
t
o
t
h

h

e
a
c
e
a
c


a
r
a
r
n
e
n
e
s,

s,


i

i
a
t
a
t
t
h
t
h
,

,

t
y
t
y
m
i
m
i
x
i
x
i
r
o
r
o

p

p
i
n
i
n
e

e

a
r
a
r
A Deeper Look
ProximityProximity
• Enzymes not only bring substrates and catalytic groups
close together, they orient them in a manner suitable
for catalysis as well
,

,

i
n
i
n
m
b
m
b
r
o
r
o
t
h
t
h
,

,

a
se
a
se
The Serine ProteasesThe Serine Proteases
a
st
a
st
e
l
e
l

,

n
,
n
p
si
p
si
r
y
r
y
o
t
o
t
y
m
y
m
h
c
h

,

c
n
,
n
p
si
p
si
r
y
r
y
T
T
P
A
P
A
T
T
,

,

i
n
i
n
a
sm
a
sm
p
l
p
l

,

n
,
n
l
i
si
l
i
si
t
i
t
i
su
b
su
b
•• All involve a serine in catalysis All involve a serine in catalysis -- thus the name thus the name
•• Ser is part of a "Ser is part of a "catalytic triadcatalytic triad" of Ser, His, Asp " of Ser, His, Asp •• Ser is part of a "Ser is part of a "catalytic triadcatalytic triad" of Ser, His, Asp " of Ser, His, Asp
•• Serine proteases are homologous, but locations Serine proteases are homologous, but locations
of the three crucial residues differ somewhat of the three crucial residues differ somewhat
•• Enzymologists agree, however, to number them Enzymologists agree, however, to number them
always as always as HisHis--5757, , AspAsp--102102, , SerSer--195195
•• Burst kinetics yield a hint of how they work!Burst kinetics yield a hint of how they work!

b
e

s
e
a
s
b
a
Serine Protease MechanismSerine Protease Mechanism
d
-
d
c
i
c
i

a

a
a
l
a
l
r
r
n
e
n
e
g
e
g
e
d

d

a
n
a
n
t

t

e
n
e
n
a
l
a
l
o
v
o
v
f

c
f

c

o

o
r
e
r
e
t
u
t
u
i
x
i
x

m

m
A
A
s
s
s
i
s
i
l
y
l
y
t
a
t
a
c
a
c
a
•• AspAsp--102 functions only to orient His102 functions only to orient His--57 57
•• HisHis--57 acts as a 57 acts as a general acid and basegeneral acid and base
•• SerSer--195 forms a 195 forms a covalent bondcovalent bond with peptide with peptide •• SerSer--195 forms a 195 forms a covalent bondcovalent bond with peptide with peptide
to be cleaved to be cleaved
•• Covalent bond formation turns a trigonal C Covalent bond formation turns a trigonal C
into a tetrahedral C into a tetrahedral C
•• The tetrahedral oxyanion intermediate is The tetrahedral oxyanion intermediate is
stabilized by Nstabilized by N--Hs of GlyHs of Gly--193 and Ser193 and Ser--195195
Serine proteases like chymotrypsin are susceptible to inhibition by
organic fluorophosphates.
d

d

a
n
a
n
n

n

n
i
n
i
r
e
r
e
,

,

The Aspartic ProteasesThe Aspartic Proteases
D
D
n

n

s
i
s
i
e
p
e
p
t
h
t
h
c
a
c
a
,

,

i
n
i
n
o
s
o
s
y
m
y
m
c
h
c
h
,

,

i
n
i
n
p
s
p
s
P
e
P
e


e
e
e
a
s
a
s
t
e
o
t
r
o
p
r

p
1

1
V
H
I
V
H
I
•• All involve two Asp residues at the active site All involve two Asp residues at the active site
•• Two A
0/5000
Từ: -
Sang: -
Kết quả (Việt) 1: [Sao chép]
Sao chép!
Chương 16Chapter 16
cơ chế của enzym ActionMechanisms của Enzyme Action
để accompanyto đi kèm với
hóa sinh, 2/eBiochemistry, 2/e
byby
Reginald Garrett và Charles GrishamReginald Garrett và Charles Grisham
tất cả các quyền. Yêu cầu sự cho phép để làm cho bản sao của bất kỳ phần nào của tác phẩm
nên được gửi đến: quyền sở, Harcourt đôi & công ty, 6277
biển Harbor Drive, Orlando, Florida 32887-6777
OutlineOutline
•• 13.1 ổn định của nhà nước chuyển tiếp 13.1 ổn định nhà nước chuyển tiếp
•• 13.2 khổng lồ tỷ lệ tăng tốc 13.2 khổng lồ tỷ lệ tăng tốc
•• 13,3 ràng buộc năng lượng năng lượng 13,3 ràng buộc ES của ES
•• 13.4 mất mát dữ liệu ngẫu nhiên và Destabilization của ES 13.4 Entropy mất và Destabilization của ES
• 13.5 chuyển đổi kỳ ràng buộc chặt chẽ 13.5 chuyển tiếp kỳ ràng buộc chặt chẽ
•• 13.6 13.6--13,9 loại xúc tác 13.9 loại xúc tác
•• 13.11 Serine protease 13.11 Serine protease
•• 13.12 Aspartic Proteases13.12 Aspartic protease
•• 13.13 Lysozyme13.13 Lysozyme
25.9 ổn định State16.1 quá trình chuyển đổi ổn định nhà nước chuyển tiếp
•• RateRate accelerationacceleration byby anan enzymeenzyme meansmeans thatthat thethe
energyenergy barrierbarrier betweenbetween ESES andand EXEX
mustmust bebe
lớn thanthan thethe barrierbarrier betweenbetween SS andand XX
‡‡
‡‡
•• ThisThis meansmeans thatthat thethe enzymeenzyme mustmust stabilizestabilize thethe
EXEX
transitiontransition statestate moremore thanthan itit stabilizesstabilizes ESES
transitiontransition statestate moremore thanthan itit stabilizesstabilizes ESESEXEX
‡‡
‡‡
•• SeeSee EqEq... 1616..33
hình 16.1 ● enzyme xúc tác phản ứng bằng cách hạ thấp năng lượng kích hoạt.
đây miễn phí năng lượng kích hoạt cho (a) phản ứng uncatalyzed, G
, lớn
hơn thế cho (b) enzym-xúc tác phản ứng, G

u
.

e
26.0 lớn tỷ lệ Accelerations16.2 lớn tỷ lệ tăng
1
1
1
6
.
1
6
.
e

e

b
l
b
l
T
một
T
một
e

e

S
e
S
e
•• cơ chế của xúc tác: cơ chế của xúc tác:
--dữ liệu ngẫu nhiên mất trong hình thành ES mất mát dữ liệu ngẫu nhiên trong hình thành ES--dữ liệu ngẫu nhiên mất trong hình thành ES mất mát dữ liệu ngẫu nhiên trong hình thành ES
--Destabilization của ES Destabilization của ES
--cộng hoá trị xúc tác cộng hoá trị xúc tác
--tổng hợp acid/base xúc tác chung axit/cơ sở xúc tác
--kim loại ion xúc tác ion kim loại xúc tác
--gần gũi và orientationProximity và định hướng
••
S

S

f

E
f

E

o

o
o
n
o
n
t
tôi
t
tôi
26.3 ràng buộc năng lượng năng lượng ràng buộc ES16.3 ES
o
si
o
si

p

p
h
e
h
e

t

t
n
e
n
e
m
tôi
m
tôi
e
r
e
r
e
t
e
t
s
d
s
d
c
t
c
t
f
f
e
f
f
e
e
e
g

g

i
n
i
n
e
t
e
t
m
p
m
p
C
o
C
o


l
e
l
e
sc
a
sc
a
y

y

r
g
r
g
n
e
n
e

e

e
h
e
h
e

t

t
o
n
o
n
•• Try to mentally decompose the binding Try to tinh thần phân hủy các ràng buộc
tác dụng lúc trang web hoạt động vào thuận lợi và hiệu ứng tại các trang web hoạt động vào thuận lợi và
bất lợi bất lợi bất lợi bất lợi
•• Các ràng buộc của S để E phải thuận lợi các ràng buộc của S để E phải được thuận lợi
•• nhưng không quá thuận lợi! Nhưng không quá thuận lợi!
không thể "quá chặt chẽ" không được "quá chặt chẽ"--mục tiêu là để thực hiện mục tiêu là để làm cho các
năng lượng rào cản giữa ES và EXenergy hàng rào giữa ES và EX
smallsmall
‡‡
mm
•• KK
e
e
một
t
một
t

r

r
h
e
h
e

t

t
26.4 mất mát dữ liệu ngẫu nhiên và 16.4 Entropy mất và
e
s
e
s
tôi
s
tôi
s
Destabilization của ESDestabilization của ES
r
một
r
một
S

S


E

E
o
f
o
f
y

y

r
g
r
g
n
e
n
e

e

e
h
e
h
e
t
t
g

g

tôi
n
tôi
n
tôi
s
tôi
s
R
một
R
một
‡‡
•• cho một năng lượng nhất định của EXFor một năng lượng nhất định của EX
, nâng cao, nâng cao các
năng lượng của ES sẽ tăng các xúc tác tỷ lệ năng lượng của ES sẽ tăng mức xúc tác
•• Điều này được thực hiện byThis là by•• thực hiện điều này được thực hiện byThis được thực hiện bởi
--a) mất dữ liệu ngẫu nhiên do sự hình thành của ES một) mất dữ liệu ngẫu nhiên do sự hình thành của ES
--b) destabilization của ES bởi b) destabilization của ES bởi
•• căng thẳng căng thẳng
•• biến dạng biến dạng
•• desolvationdesolvation
••
26.5 chuyển tiếp Analogs16.5 nhà nước chuyển tiếp bang chất thay bữa
!
!
t
e
t
e
s
i
s
i
e

e

i
v
i
v
c
t
c
t

a

a
h
e
h
e

t

t
t
o
t
o
n
g

n
g

d
i
d
i
i
n
i
n

b

b
h
t
h
t
i
g
i
g

t

t
r
y
r
y
V
e
V
e
•• TheThe affinityaffinity ofof thethe enzymeenzyme forfor thethe transitiontransition
statestate maymay bebe 1010
MM!!
--1515
•• CanCan wewe seesee anythinganything likelike thatthat withwith stablestable•• CanCan wewe seesee anythinganything likelike thatthat withwith stablestable
phân tử? phân tử?
•• TransitionTransition statestate analogsanalogs (TSAs)(TSAs) dodo prettypretty cũng! cũng!
•• ProlineProline racemaseracemase waswas thethe firstfirst casecase
•• SeeSee FigureFigure 1616...88 forfor somesome goodgood recentrecent cases!cases!
!

!

e
s
e
s
p
l
p
l
a
m
a
m
16.6 Covalent Catalysis16.6 Covalent Catalysis
e
x
e
x
o
o
d

o
o
d


g

g
r
e
r
e

a

a
e
s
e
s
e
a
s
e
a
s
o
t
o
t
r
r

P

P
n
e
n
e
r
i
r
i
S
e
S
e
•• EnzymeEnzyme andand substratesubstrate becomebecome linkedlinked inin aa
covalentcovalent bondbond atat oneone oror moremore pointspoints inin thethe
reactionreaction pathwaypathwayreactionreaction pathwaypathway
•• TheThe formationformation ofof thethe covalentcovalent bondbond
providesprovides chemistrychemistry thatthat speedsspeeds thethe
reactionreaction


h
e
h
e

t

t
i
n
i
n
d

d

General AcidGeneral Acid--base Catalysisbase Catalysis
r
e
r
e
e
r
e
r
n
sf
n
sf
a
a
t
r
t
r
i
s
i
s
n

n

t
o
t
o
r
o
r
o

p

p

a

a
c
h
c
h
h
i
h
tôi

w

w
tôi
n
tôi
n
si
s
si
s
l
y
l
y
t
một
t
một
C
một
C
một
t
e
t
e
st
một
st
một
n

n

tôi
o
tôi
o
si
t
si
t
một
n
một
n
t
r
t
r

•• "" SpecificSpecific"" acidacid - basebase catalysiscatalysis involvesinvolves HH
oror
OHOH
thatthat diffusesdiffuses intointo thethe catalyticcatalytic centercenter
thatthat diffusesdiffuses intointo thethe catalyticcatalytic centercenterOHOH
•• "" GeneralGeneral"" acidacid - basebase catalysiscatalysis involvesinvolves acidsacids
andand basesbases otherother thanthan HH
-
andand OHOH

•• TheseThese otherother acidsacids andand basesbases facilitatefacilitate
transfertransfer ofof HH
inin thethe transitiontransition statestate

-
-
•• SeeSee FigureFigure 1616..1212
cụ thể axit-bazơ xúc tác
chung axit-bazơ xúc tác
A Deeper Look
y
y
i
t
i
t
i
v
i
v
c
t
c
t

a

a
a
l
a
l
i
m
i
m
a
x
a
x
m
m
r

r


f
o

f
o
Metal Ion CatalysisMetal Ion Catalysis
a
l
a
l
e
t
e
t

m

m
r
e
r
e
u
i
u
i
e
q
e
q

r

r
e
e
y
m
y
m
n
z
n
z

e

e
n
y
n
y
M
một
M
một
•• IfIf thethe enzymeenzyme bindsbinds thethe metalmetal veryvery tightlytightly oror
requirerequire thethe metalmetal ionion toto maintainmaintain itsits ổn định, ổn định,
nativenative nhà nước, nhà nước, itit isis referredreferred toto asas aa
metalloenzymemetalloenzyme
nativenative nhà nước, nhà nước, itit isis referredreferred toto asas aa
• phối hợp để một ion kim loại có thể làm tăng các
tính axit của một nucleophile với một proton ionizable
A sâu hơn nhìn
s
s
n
t
n
t
t
một
t
một
một
c
một
c
r
e
r
e
e

e

t
h
t
h


e
n
e
n
w
h
w
h
r

r

st
e
st
e
f
một
f
một
o

o


g

g
o
n
o
n
t
tôi
t
i
ProximityProximity
a
c
a
c
r
e
r
e
l

l

c
a
c
a
m
i
m
i
e
e
C
h
C
h
r
r
h
e
h
e
o
t
o
t
h

h

e
a
c
e
a
c


a
r
a
r
n
e
n
e
s,

s,


i

i
a
t
a
t
t
h
t
h
,

,

t
y
t
y
m
tôi
m
tôi
x
tôi
x
tôi
r
o
r
o

p

p
tôi
n
tôi
n
e

e

một
r
một
r
A sâu hơn nhìn
ProximityProximity
• enzyme không chỉ mang lại chất nền và xúc tác nhóm
gần nhau, họ định hướng chúng một cách phù hợp
for catalysis as well
,

,

i
n
i
n
m
b
m
b
r
o
r
o
t
h
t
h
,

,

a
se
a
se
The Serine ProteasesThe Serine Proteases
a
st
a
st
e
l
e
l

,

n
,
n
p
si
p
si
r
y
r
y
o
t
o
t
y
m
y
m
h
c
h

,

c
n
,
n
p
si
p
si
r
y
r
y
T
T
P
A
P
A
T
T
,

,

tôi
n
tôi
n
một
sm
một
sm
p
l
p
l

,

n
,
n
l
tôi
si
l
tôi
si
t
tôi
t
tôi
su
b
su
b
•• Tất cả liên quan đến một serine trong xúc tác tất cả liên quan đến một serine trong xúc tác--vì vậy cái tên do đó tên
•• Ser là một phần của một "Ser là một phần của một băng đảng xúc tác triadcatalytic" "của Ser, của ông, Asp" của Ser, của ông, Asp •• Ser là một phần của một "Ser là một phần của một băng đảng xúc tác triadcatalytic" "của Ser, của ông, Asp" của Ser, của ông, Asp
•• Serine protease được tương đồng, nhưng vị trí Serine protease là tương đồng, nhưng vị trí
của ba dư lượng quan trọng khác biệt một chút ba dư lượng quan trọng khác biệt một chút
•• Enzymologists đồng ý, Tuy nhiên, với số chúng Enzymologists đồng ý, Tuy nhiên, với số họ
luôn luôn là HisHis--5757, AspAsp - 102102, SerSer--195195
•• Burst động học mang lại một gợi ý về cách họ làm việc!Burst kinetics yield a hint of how they work!

b
e

s
e
a
s
b
a
Serine Protease MechanismSerine Protease Mechanism
d
-
d
c
i
c
i

a

a
a
l
a
l
r
r
n
e
n
e
g
e
g
e
d

d

a
n
a
n
t

t

e
n
e
n
a
l
a
l
o
v
o
v
f

c
f

c

o

o
r
e
r
e
t
u
t
u
i
x
tôi
x

m

m
A
A
s
s
s
tôi
s
tôi
l
y
l
y
t
một
t
một
c
một
c
một
•• AspAsp - 102 chức năng chỉ để định hướng His102 chức năng chỉ để định hướng của mình--57 57
•• HisHis - 57 hoạt động như một hành vi 57 là một tổng hợp acid và basegeneral axit và cơ sở
•• SerSer - 195 tạo thành một hình thức 195 liên kết cộng hóa trị bondcovalent với peptide với peptide •• SerSer - 195 tạo thành một hình thức 195 một bondcovalent cộng hoá trị trái phiếu với peptide với peptide
để được cảm để được cảm
•• liên bond hình thành biến một hình thành liên bond C lăng biến một C lăng
vào một C tứ diện thành một tứ diện C
•• oxyanion tứ diện trung gian là tứ diện oxyanion trung gian là
ổn định bởi Nstabilized bởi N - Hs của GlyHs của Gly--193 và Ser193 và Ser... 195195
Serine protease như chymotrypsin được dễ bị ức chế bởi
hữu cơ fluorophosphates.
d

d

một
n
một
n
n

n

n
tôi
n
tôi
r
e
r
e
,

,

The Aspartic ProteasesThe Aspartic Proteases
D
D
n

n

s
i
s
i
e
p
e
p
t
h
t
h
c
a
c
a
,

,

i
n
i
n
o
s
o
s
y
m
y
m
c
h
c
h
,

,

i
n
i
n
p
s
p
s
P
e
P
e


e
e
e
a
s
a
s
t
e
o
t
r
o
p
r

p
1

1
V
H
I
V
H
I
•• All involve two ASP dư lượng lúc hoạt động tất cả liên quan đến hai Asp dư lượng lúc hoạt động
•• hai A
đang được dịch, vui lòng đợi..
Kết quả (Việt) 2:[Sao chép]
Sao chép!
Chapter 16Chapter 16
Mechanisms of Enzyme ActionMechanisms of Enzyme Action
to accompanyto accompany
Biochemistry, 2/eBiochemistry, 2/e
byby
Reginald Garrett and Charles GrishamReginald Garrett and Charles Grisham
All rights reserved. Requests for permission to make copies of any part of the work
should be mailed to: Permissions Department, Harcourt Brace & Company, 6277
Sea Harbor Drive, Orlando, Florida 32887-6777
OutlineOutline
•• 13.1 Stabilization of the Transition State 13.1 Stabilization of the Transition State
•• 13.2 Enormous Rate Accelerations 13.2 Enormous Rate Accelerations
•• 13.3 Binding Energy of ES 13.3 Binding Energy of ES
•• 13.4 Entropy Loss and Destabilization of ES 13.4 Entropy Loss and Destabilization of ES
•••• 13.5 Transition States Bind Tightly 13.5 Transition States Bind Tightly
•• 13.6 13.6 -- 13.9 Types of Catalysis 13.9 Types of Catalysis
•• 13.11 Serine Proteases 13.11 Serine Proteases
•• 13.12 Aspartic Proteases13.12 Aspartic Proteases
•• 13.13 Lysozyme13.13 Lysozyme
16.1 Stabilizing the Transition State16.1 Stabilizing the Transition State
•• RateRate accelerationacceleration byby anan enzymeenzyme meansmeans thatthat thethe
energyenergy barrierbarrier betweenbetween ESES andand EXEX
mustmust bebe
smallersmaller thanthan thethe barrierbarrier betweenbetween SS andand XX
‡‡
‡‡
•• ThisThis meansmeans thatthat thethe enzymeenzyme mustmust stabilizestabilize thethe
EXEX
transitiontransition statestate moremore thanthan itit stabilizesstabilizes ESES
transitiontransition statestate moremore thanthan itit stabilizesstabilizes ESESEXEX
‡‡
‡‡
•• SeeSee EqEq.. 1616..33
FIGURE 16.1 ● Enzymes catalyze reactions by lowering the activation energy.
Here the free energy of activation for (a) the uncatalyzed reaction, G
, is larger
than that for (b) the enzyme–catalyzed reaction, G

u
.

e
16.2 Large Rate Accelerations16.2 Large Rate Accelerations
1
1
1
6
.
1
6
.
e

e

b
l
b
l
T
a
T
a
e

e

S
e
S
e
•• Mechanisms of catalysis:Mechanisms of catalysis:
–– Entropy loss in ES formation Entropy loss in ES formation –– Entropy loss in ES formation Entropy loss in ES formation
–– Destabilization of ES Destabilization of ES
–– Covalent catalysis Covalent catalysis
–– General acid/base catalysis General acid/base catalysis
–– Metal ion catalysis Metal ion catalysis
–– Proximity and orientationProximity and orientation
••
S

S

f

E
f

E

o

o
o
n
o
n
t
i
t
i
16.3 Binding Energy of ES16.3 Binding Energy of ES
o
si
o
si

p

p
h
e
h
e

t

t
n
e
n
e
m
i
m
i
e
r
e
r
e
t
e
t
s
d
s
d
c
t
c
t
f
f
e
f
f
e
e
e
g

g

i
n
i
n
e
t
e
t
m
p
m
p
C
o
C
o


l
e
l
e
sc
a
sc
a
y

y

r
g
r
g
n
e
n
e

e

e
h
e
h
e

t

t
o
n
o
n
•• Try to mentally decompose the binding Try to mentally decompose the binding
effects at the active site into favorable and effects at the active site into favorable and
unfavorable unfavorable unfavorable unfavorable
•• The binding of S to E must be favorable The binding of S to E must be favorable
•• But not too favorable! But not too favorable!
cannot be "too tight" cannot be "too tight" -- goal is to make the goal is to make the
energy barrier between ES and EXenergy barrier between ES and EX
smallsmall
‡‡
mm
•• KK
e
e
a
t
a
t

r

r
h
e
h
e

t

t
16.4 Entropy Loss and 16.4 Entropy Loss and
e
s
e
s
i
s
i
s
Destabilization of ESDestabilization of ES
r
a
r
a
S

S


E

E
o
f
o
f
y

y

r
g
r
g
n
e
n
e

e

e
h
e
h
e
t
t
g

g

i
n
i
n
i
s
i
s
R
a
R
a
‡‡
•• For a given energy of EXFor a given energy of EX
, raising the , raising the
energy of ES will increase the catalyzed rate energy of ES will increase the catalyzed rate
•• This is accomplished byThis is accomplished by•• This is accomplished byThis is accomplished by
–– a) loss of entropy due to formation of ES a) loss of entropy due to formation of ES
–– b) destabilization of ES by b) destabilization of ES by
•• strain strain
•• distortion distortion
•• desolvationdesolvation
••
16.5 Transition State Analogs16.5 Transition State Analogs
!
!
t
e
t
e
s
i
s
i
e

e

i
v
i
v
c
t
c
t

a

a
h
e
h
e

t

t
t
o
t
o
n
g

n
g

d
i
d
i
i
n
i
n

b

b
h
t
h
t
i
g
i
g

t

t
r
y
r
y
V
e
V
e
•• TheThe affinityaffinity ofof thethe enzymeenzyme forfor thethe transitiontransition
statestate maymay bebe 1010
MM!!
--1515
•• CanCan wewe seesee anythinganything likelike thatthat withwith stablestable•• CanCan wewe seesee anythinganything likelike thatthat withwith stablestable
molecules?molecules?
•• TransitionTransition statestate analogsanalogs (TSAs)(TSAs) dodo prettypretty well!well!
•• ProlineProline racemaseracemase waswas thethe firstfirst casecase
•• SeeSee FigureFigure 1616..88 forfor somesome goodgood recentrecent cases!cases!
!

!

e
s
e
s
p
l
p
l
a
m
a
m
16.6 Covalent Catalysis16.6 Covalent Catalysis
e
x
e
x
o
o
d

o
o
d


g

g
r
e
r
e

a

a
e
s
e
s
e
a
s
e
a
s
o
t
o
t
r
r

P

P
n
e
n
e
r
i
r
i
S
e
S
e
•• EnzymeEnzyme andand substratesubstrate becomebecome linkedlinked inin aa
covalentcovalent bondbond atat oneone oror moremore pointspoints inin thethe
reactionreaction pathwaypathwayreactionreaction pathwaypathway
•• TheThe formationformation ofof thethe covalentcovalent bondbond
providesprovides chemistrychemistry thatthat speedsspeeds thethe
reactionreaction


h
e
h
e

t

t
i
n
i
n
d

d

General AcidGeneral Acid--base Catalysisbase Catalysis
r
e
r
e
e
r
e
r
n
sf
n
sf
a
a
t
r
t
r
i
s
i
s
n

n

t
o
t
o
r
o
r
o

p

p

a

a
c
h
c
h
h
i
h
i

w

w
i
n
i
n
si
s
si
s
l
y
l
y
t
a
t
a
C
a
C
a
t
e
t
e
st
a
st
a
n

n

i
o
i
o
si
t
si
t
a
n
a
n
t
r
t
r
++
•• ""SpecificSpecific"" acidacid--basebase catalysiscatalysis involvesinvolves HH
oror
OHOH
thatthat diffusesdiffuses intointo thethe catalyticcatalytic centercenter
thatthat diffusesdiffuses intointo thethe catalyticcatalytic centercenterOHOH
•• ""GeneralGeneral"" acidacid--basebase catalysiscatalysis involvesinvolves acidsacids
andand basesbases otherother thanthan HH
--
andand OHOH
++
•• TheseThese otherother acidsacids andand basesbases facilitatefacilitate
transfertransfer ofof HH
inin thethe transitiontransition statestate
++
--
--
•• SeeSee FigureFigure 1616..1212
Specific acid-base catalysis
General acid-base catalysis
A Deeper Look
y
y
i
t
i
t
i
v
i
v
c
t
c
t

a

a
a
l
a
l
i
m
i
m
a
x
a
x
m
m
r

r


f
o

f
o
Metal Ion CatalysisMetal Ion Catalysis
a
l
a
l
e
t
e
t

m

m
r
e
r
e
u
i
u
i
e
q
e
q

r

r
e
e
y
m
y
m
n
z
n
z

e

e
n
y
n
y
M
a
M
a
•• IfIf thethe enzymeenzyme bindsbinds thethe metalmetal veryvery tightlytightly oror
requirerequire thethe metalmetal ionion toto maintainmaintain itsits stable,stable,
nativenative state,state, itit isis referredreferred toto asas aa
metalloenzymemetalloenzyme
nativenative state,state, itit isis referredreferred toto asas aa
• Coordination to a metal ion can increase the
acidity of a nucleophile with an ionizable proton
A Deeper Look
s
s
n
t
n
t
t
a
t
a
a
c
a
c
r
e
r
e
e

e

t
h
t
h


e
n
e
n
w
h
w
h
r

r

st
e
st
e
f
a
f
a
o

o


g

g
o
n
o
n
t
i
t
i
ProximityProximity
a
c
a
c
r
e
r
e
l

l

c
a
c
a
m
i
m
i
e
e
C
h
C
h
r
r
h
e
h
e
o
t
o
t
h

h

e
a
c
e
a
c


a
r
a
r
n
e
n
e
s,

s,


i

i
a
t
a
t
t
h
t
h
,

,

t
y
t
y
m
i
m
i
x
i
x
i
r
o
r
o

p

p
i
n
i
n
e

e

a
r
a
r
A Deeper Look
ProximityProximity
• Enzymes not only bring substrates and catalytic groups
close together, they orient them in a manner suitable
for catalysis as well
,

,

i
n
i
n
m
b
m
b
r
o
r
o
t
h
t
h
,

,

a
se
a
se
The Serine ProteasesThe Serine Proteases
a
st
a
st
e
l
e
l

,

n
,
n
p
si
p
si
r
y
r
y
o
t
o
t
y
m
y
m
h
c
h

,

c
n
,
n
p
si
p
si
r
y
r
y
T
T
P
A
P
A
T
T
,

,

i
n
i
n
a
sm
a
sm
p
l
p
l

,

n
,
n
l
i
si
l
i
si
t
i
t
i
su
b
su
b
•• All involve a serine in catalysis All involve a serine in catalysis -- thus the name thus the name
•• Ser is part of a "Ser is part of a "catalytic triadcatalytic triad" of Ser, His, Asp " of Ser, His, Asp •• Ser is part of a "Ser is part of a "catalytic triadcatalytic triad" of Ser, His, Asp " of Ser, His, Asp
•• Serine proteases are homologous, but locations Serine proteases are homologous, but locations
of the three crucial residues differ somewhat of the three crucial residues differ somewhat
•• Enzymologists agree, however, to number them Enzymologists agree, however, to number them
always as always as HisHis--5757, , AspAsp--102102, , SerSer--195195
•• Burst kinetics yield a hint of how they work!Burst kinetics yield a hint of how they work!

b
e

s
e
a
s
b
a
Serine Protease MechanismSerine Protease Mechanism
d
-
d
c
i
c
i

a

a
a
l
a
l
r
r
n
e
n
e
g
e
g
e
d

d

a
n
a
n
t

t

e
n
e
n
a
l
a
l
o
v
o
v
f

c
f

c

o

o
r
e
r
e
t
u
t
u
i
x
i
x

m

m
A
A
s
s
s
i
s
i
l
y
l
y
t
a
t
a
c
a
c
a
•• AspAsp--102 functions only to orient His102 functions only to orient His--57 57
•• HisHis--57 acts as a 57 acts as a general acid and basegeneral acid and base
•• SerSer--195 forms a 195 forms a covalent bondcovalent bond with peptide with peptide •• SerSer--195 forms a 195 forms a covalent bondcovalent bond with peptide with peptide
to be cleaved to be cleaved
•• Covalent bond formation turns a trigonal C Covalent bond formation turns a trigonal C
into a tetrahedral C into a tetrahedral C
•• The tetrahedral oxyanion intermediate is The tetrahedral oxyanion intermediate is
stabilized by Nstabilized by N--Hs of GlyHs of Gly--193 and Ser193 and Ser--195195
Serine proteases like chymotrypsin are susceptible to inhibition by
organic fluorophosphates.
d

d

a
n
a
n
n

n

n
i
n
i
r
e
r
e
,

,

The Aspartic ProteasesThe Aspartic Proteases
D
D
n

n

s
i
s
i
e
p
e
p
t
h
t
h
c
a
c
a
,

,

i
n
i
n
o
s
o
s
y
m
y
m
c
h
c
h
,

,

i
n
i
n
p
s
p
s
P
e
P
e


e
e
e
a
s
a
s
t
e
o
t
r
o
p
r

p
1

1
V
H
I
V
H
I
•• All involve two Asp residues at the active site All involve two Asp residues at the active site
•• Two A
đang được dịch, vui lòng đợi..
 
Các ngôn ngữ khác
Hỗ trợ công cụ dịch thuật: Albania, Amharic, Anh, Armenia, Azerbaijan, Ba Lan, Ba Tư, Bantu, Basque, Belarus, Bengal, Bosnia, Bulgaria, Bồ Đào Nha, Catalan, Cebuano, Chichewa, Corsi, Creole (Haiti), Croatia, Do Thái, Estonia, Filipino, Frisia, Gael Scotland, Galicia, George, Gujarat, Hausa, Hawaii, Hindi, Hmong, Hungary, Hy Lạp, Hà Lan, Hà Lan (Nam Phi), Hàn, Iceland, Igbo, Ireland, Java, Kannada, Kazakh, Khmer, Kinyarwanda, Klingon, Kurd, Kyrgyz, Latinh, Latvia, Litva, Luxembourg, Lào, Macedonia, Malagasy, Malayalam, Malta, Maori, Marathi, Myanmar, Mã Lai, Mông Cổ, Na Uy, Nepal, Nga, Nhật, Odia (Oriya), Pashto, Pháp, Phát hiện ngôn ngữ, Phần Lan, Punjab, Quốc tế ngữ, Rumani, Samoa, Serbia, Sesotho, Shona, Sindhi, Sinhala, Slovak, Slovenia, Somali, Sunda, Swahili, Séc, Tajik, Tamil, Tatar, Telugu, Thái, Thổ Nhĩ Kỳ, Thụy Điển, Tiếng Indonesia, Tiếng Ý, Trung, Trung (Phồn thể), Turkmen, Tây Ban Nha, Ukraina, Urdu, Uyghur, Uzbek, Việt, Xứ Wales, Yiddish, Yoruba, Zulu, Đan Mạch, Đức, Ả Rập, dịch ngôn ngữ.

Copyright ©2024 I Love Translation. All reserved.

E-mail: