关于催化水解反应的金属酶第1页，共40页，星期日，2025年，2月5日根据酶催化反应的类型，把酶分为六类：氧化还原酶类催化氧化还原反应转移酶类催化功能基团转移反应裂解酶类催化从底物移去一个基团而留下双键的反应或其逆反应异构酶类催化异构体互相转变合成酶类催化双分子合成一种新物质同时使ATP分解的反应水解酶类催化水解反应第一节概述第2页，共40页，星期日，2025年，2月5日一、水解酶六大酶类之中研究的最多并应用最广泛的一类，其中有不少水解酶的活性与金属离子有关。后页表中列出若干水解金属酶和金属离子激活酶。金属离子激活酶是指必须加入金属离子才具有活性的酶。第3页，共40页，星期日，2025年，2月5日第4页，共40页，星期日，2025年，2月5日水解酶根据水解键的类型不同分为六个亚类。酯酶作用于酯键，使其水解为酸和醇糖苷酶作用于糖基化合物，使糖键水解醚酶作用于醚键，使其水解肽酶作用于肽键，使其水解C-N酶作用于其它C-N键酸酐酶作用于酸酐本章仅对肽酶及酯酶作一些介绍第5页，共40页，星期日，2025年，2月5日肽酶催化蛋白质的肽键水解蛋白质为高分子物质，不能透过细胞膜，必须水解成小分子才能被肠吸收。蛋白质由各种肽酶催化，水解成小分子，被肠吸收。第6页，共40页，星期日，2025年，2月5日肽酶肽链端解酶肽链内切酶（蛋白酶）氨肽酶羧肽酶嗜热菌蛋白酶根据作用方式，肽酶又分为肽链端解酶和肽链内切酶。肽链端解酶从肽链羧基末端和氨基末端切下氨基酸，前者称羧肽酶，后者称氨肽酶。内切酶是另一类肽酶，用于切断蛋白质分子内部肽键使之变成小分子多肽，如嗜热菌蛋白酶。第7页，共40页，星期日，2025年，2月5日酯酶催化酯键水解，其中羧酸酯酶催化羧酸酯水解RCOO—R’+H2O→RCOOH+R’OH磷酸酯酶催化磷酸酯键水解OO‖‖RO―P―OR’+H2O→RO―P―OH+R’OH||OHOHR=H时，磷酸单酯酶（如：碱性磷酸酯酶）磷酸二酯酶（如：磷脂酶C)第8页，共40页，星期日，2025年，2月5日水解金属酶之中很多都与Zn2+有关。其次：Ca2+、Mg2+，还有少数酶含Mn2+由于水解过程不发生电子转移，所以金属离子的氧化态在催化过程中不变化。第9页，共40页，星期日，2025年，2月5日二、水解金属酶研究中的过渡金属离子EPR、M?ssbauer、d-d电子光谱－金属酶存在某种过渡金属。Zn2+,Ca2+,Mg2+等离子不具有未充满的d轨道，因此含有Zn2+,Ca2+,Mg2+等离子的金属酶就难以应用上述检测技术获得有用信息。为了深入研究金属酶的性质，通常采用探针。一般采用Co2+代替Zn2+，用Mn2+代替Mg2+。非过渡金属Tl+作为K+的NMR探针。第10页，共40页，星期日，2025年，2月5日使用探针离子遵循的原则：同晶置换，即探针离子在酶分子中占据原有金属离子所在的同一位置。电子构型、离子半径、配位几何构型。很关键问题：是否能继续保持酶分子的生物活性。金属配位键的强弱对于决定反应的途径也很重要，而这种配位键的强度可随金属不同而变化。第11页，共40页，星期日，2025年，2月5日第12页，共40页，星期日，2025年，2月5日Zn2+的电子结构：d10，在可见区没有吸收。在羧肽酶研究中采用Mn2+，Fe2+，Co2+，Ni2+，Cu2+，Rh3+，Cd2+，Pd2+等离子取代。Co2+取代的羧肽酶A对肽键的水解具有很强的活性。Co2+羧肽酶A的吸收光谱与经典的四面体配位的钴配合物很不同，而且摩尔消光系数很大，这是由于金属处在畸变四面体配位引起的；圆二色谱、磁圆二色谱和低温EPR谱的结果证实这一点。证明锌酶中的Zn2+处于畸变四面体配位状态。第13页，共40页，星期日，2025年，2月5日第14页，共40页，星期日，2025年，2月5日碳酸酐酶研究中，钴酶活性是锌酶活性的50%，而Ni2+，Mn2+，Fe2+酶仅稍具活性，其它惰性。Co2+取代酶大