活性位点

活性位点

Active site(活性位点): 蛋白质 上一个 底物 结合的有限区域,又称 活化 位置,是酶中具有 催化 能力与结合的部位,其结构与 化学性质 可供底物辨识,并与之结合。

基本介绍

酶的活性位点通常是蛋白质表面一个类似口袋的区域,内部含有可与特定底物发生反应的 残基 。底物通常通过不同的相互作用结合位点上与现存的氨基酸结合,如: 氢键 、 离子键 、 分子间作用力 相互作用或偶极-偶极相互作用。例如,底物可能通过氢键结合在 丝氨酸 残基上,也可通过离子键结合在 天门冬氨酸 残基上,或通过范德华力结合在 L-苯丙氨酸 残基上。这些结合作用必须足够大才能使 底物 在酶催化反应中与受体充分结合,但一旦有产物生成,这些结合作用减弱以保证产物能 离解 出来。大部分酶只会有一个活性位点,只对应一种底物。酶的 变性 作用,通常是因为高温或者是极端的pH值,造成酶活性位点形状的改变。

化学性质

底物和酶结合,透过 氢键 、疏水交互作用或两者都有。活性位点上的 残基 作为 质子 或其他底物 化学 基团 的接受者或提供者,进而降低反应活化能,加快反应 速率 。当酶和底物间的作用完成后,产物在活性位点会相当的不稳定,进而离开酶。

结合机制

酵素锁钥假说

由Emil Fischer提出,他的假设是酶的活性位点和 底物 可以很完美地结合,当两者结合,底物的修饰就开始了。

诱导契合假说

由Daniel Koshland提出,它是锁钥理论的延伸,但它主张活性位点和底物不会完美结合,且活性位点是可以形状改变到和底物完美结合的状态;当底物接上后,诱导形状改变,当底物离开后,酶回到它原本的样子。

辅因子

酶会运用辅因子来帮助与底物的结合; 辅酶 也是辅因子的一种,在底物和酶发生化学反应时,就会离开。例如:金属物质。

抑制剂

抑制剂会阻扰 底物 和酶的交互作用,进而降低反应 速率 。抑制剂有几种不同的种类,分别有可逆和不可逆、竞争和非竞争;竞争型,一种和底物很像的物质,会和底物竞争酶;非竞争型,一种会结合在非活性位点的物质,会影响底物和酶的结合率。由于过量的键合反应存在,可造成酶抑制剂粘附在结合位点并锁住此位点,这对与酶抑制剂的设计是非常重要的。

药物的发展

辨认活性位点在药学上非常重要;通过辨认出活性位点,可以设计出模拟底物的药物,阻断其与底物的结合。在 药物设计 中,抑制剂和酶结合的强度是一个重要的考量因素。例如,在 艾滋病 (AIDS)的治疗中,活性位点的识别和抑制剂的设计起到了关键作用。

异位结合位

异位结合位是指与活性位点不同的位置在酶上,异位修饰通常发生在超过一个次单元的 蛋白质 上,也常常参与代谢反应。