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葡萄糖苷酶的催化機(jī)理、作用與應(yīng)用
閱讀：1038 發(fā)布時(shí)間：2022-6-7葡萄糖苷酶是糖苷水解酶大家族中的一大類酶，主要功能為水解葡萄糖苷鍵，釋放出葡萄糖作為產(chǎn)物，是生物體糖代謝途徑中*的一類酶。
一、主要催化機(jī)理：
1、保留型酶的“兩步法"機(jī)制：
大多數(shù)葡萄糖苷酶都是保留型葡萄糖苷酶，其催化機(jī)理通常都遵循“兩步法"機(jī)制。
第一步：作為親核基團(tuán)的羧基負(fù)離子親核進(jìn)攻糖苷鍵上的異頭碳，同時(shí)作為廣義酸堿對(duì)的另一個(gè)催化羧基上的氫與糖苷鍵上的氧原子形成氫鍵，第一次形成含氧碳正離子樣過渡態(tài)（Oxocarbenium-like transition state）。經(jīng)過鍵的形成有斷裂，糖基分子的異頭碳構(gòu)型發(fā)生第一次翻轉(zhuǎn)，并與親核羧基形成酯鍵，生成糖基-酶共價(jià)中間體，同時(shí)釋放出一分子糖配基。
第二步：糖基受體分子的活性羥基氫與發(fā)生解離的廣義酸堿對(duì)羧基離子相互作用，同時(shí)受體分子的活性羥基氧親核進(jìn)攻糖基-酶共價(jià)中間體中糖基分子的異頭碳，再次形成含氧碳正離子樣過渡態(tài)，最終使得異頭碳構(gòu)型發(fā)生第二次翻轉(zhuǎn)，并與受體羥基氧形成共價(jià)鍵，完成反應(yīng)。
2、翻轉(zhuǎn)型酶的差異
在翻轉(zhuǎn)型葡萄糖苷酶中，由于催化殘基與底物之間的距離跟保留型酶的有所不同，導(dǎo)致受體分子從相反的方向進(jìn)攻異頭碳，不發(fā)生異頭碳的構(gòu)型的二次翻轉(zhuǎn)，從而生成不同構(gòu)型的產(chǎn)物。
3、受體分子決定反應(yīng)類型
由于葡萄糖苷酶的催化機(jī)理，大多數(shù)葡萄糖苷酶都具有轉(zhuǎn)糖苷活力。當(dāng)受體分子為活性水分子時(shí)，酶表現(xiàn)出水解酶活力；當(dāng)受體分子為帶有羥基的非水分子時(shí)，酶表現(xiàn)出轉(zhuǎn)糖苷活力。
二、作用：
葡萄糖苷酶是生物體內(nèi)糖代謝途徑中的重要成員之一。β-葡萄糖苷酶可以參與纖維素的代謝以及多種生理生化途徑，α-葡萄糖苷酶更是直接參與淀粉及糖原的代謝途徑。這類酶的功能發(fā)生異常會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)代謝類的疾病，同時(shí)這類酶也是多種藥物與抑制劑的作用靶點(diǎn)，用以調(diào)節(jié)人體內(nèi)的糖化學(xué)代謝。
三、應(yīng)用：
葡萄糖苷酶因?yàn)槠涮匦?，主要?yīng)用于兩個(gè)方面
纖維素的水解與利用：主要涉及各種β-葡萄糖苷酶與纖維素水解相關(guān)酶類，目的即將難溶的纖維素變?yōu)榭扇艿?、易于利用的小分子寡糖?br/>功能性低聚糖的合成：主要涉及葡萄糖苷酶的轉(zhuǎn)糖苷活力，目的即通過具有轉(zhuǎn)苷活力的葡萄糖苷酶合成功能性低聚葡聚糖、低聚麥芽寡糖、低聚纖維寡糖等可以作為益生元的功能性糖類。