生物化学：第四节 酶作用机理.ppt

第三章 酶,第四节 酶的作用机理,Enzyme,酶的催化机理,一、酶与活化能,碰撞、有效碰撞、活化分子 活化能：分子由常态转变为活化状态所需要的能量称为活化能酶的催化机理,一、酶与活化能,1. 酶具有共同于一般催化剂的特征,用量少; 只能催化热力学上允许的反应; 不改变反应的平衡点，而只能缩短时间催化机理都是降低反应所需的活化能降低活化能,一、酶与活化能,酶的催化机理,二、酶与底物作用机理,中间产物学说,催化机理目前较满意的解释是：,中间产物学说,又叫过渡态学说,中间产物学说,酶与底物通过形成中间产物使反应沿一个低活化能的途径进行酶的催化机理,二、酶与底物作用机理,底物S与酶结合形成中间产物ES S与E的结合导致分子中某些化学键发生变化，呈不稳定状态，亦即活化态，使反应活化能降低 复合物ES转变成酶与产物的复合物EP EP裂解，生成产物,中间产物学说,酶的催化机理,二、酶与底物作用机理,锁钥学说 (Lock and key),1894年 Emil Fischer 提出 酶和底物的结合状如钥匙与锁的关系底物分子或其一部分象钥匙一样，专一地楔入到酶的活性中心部位，即底物分子进行化学反应的部位与酶分子活性中心具有紧密互补的关系。

酶与底物结合形成中间络合物的方式1,酶的催化机理,此学说很好地解释了酶的立体异构专一性，但不能解释酶的活性中心既适合于可逆反应的底物，又适合于产物，也不能解释酶专一性中的所有现象二、酶与底物作用机理,诱导契合学说 (Induced fit),1973年 Koshland提出 酶分子活性中心的结构原来并非和底物的结构互相吻合，但酶的活性中心是柔性的而非刚性的酶与底物结合形成中间络合物的方式 2,羧肽酶的诱导契合模式,目 录,酶的催化机理,当底物与酶相遇时，可诱导酶活性中心的构象发生相应的变化，其上有关的各个分子达到正确的排列和定向，因而使底物和酶能完全契合 当反应结束产物从酶分子上脱落下来后，酶的活性中心又恢复成原来的构象二、酶与底物作用机理,(1) 邻近效应和定向效应,酶催化的高效性的机理,酶催化的高效性,在酶促反应中，底物分子结合到酶的活性中心，一方面底物在酶活性中心的有效浓度大大增加，有利于提高反应速度； 由于活性中心的立体结构和相关基团的诱导和定向作用，使底物分子中参与反应的基团相互接近，并被严格定向定位，使酶促反应具有高效率和专一性特点2) “张力”和“变形”,酶催化的高效性的机理,酶催化的高效性,“诱导契合学说”,(3) 酸碱催化,酶活性部位上的某些基团可以作为质子供体或受体对底物进行酸或碱催化。

酸碱催化,如 His的咪唑基 在中性条件下，有一半是酸形式、一半是碱形式因此既可进行酸催化，又可进行碱催化 所以咪唑基是酶分子最有效、最活泼的一个功能基团酶催化的高效性的机理,酶催化的高效性,有时，酶活性部位上有几个基团分别作为质子供体和受体，同时进行酸碱催化 酸碱共同催化,(3) 酸碱催化,酶催化的高效性的机理,酶催化的高效性,(4) 形成共价中间物,某些酶可以和底物形成共价中间物，使反应的活化能大大降低共价催化的最一般形式是： 酶的亲核基团对底物中的碳原子进行攻击，形成共价中间物酶催化的高效性的机理,酶催化的高效性,如 胰凝乳蛋白酶chymotrypsin,酶催化的高效性的机理,酶催化的高效性,(5) 金属离子催化 P153,(6) 活性中心是低介电区,某些酶的活性中心穴内是非极性的，这种低介电环境甚至还可能排除水分子 这样，底物分子的敏感键和酶的催化基团之间就会有很大的反应力，加速反应的进行酶催化的高效性的机理,酶催化的高效性,。