生物化學(xué)課件：第三節(jié) 酶的催化作用

1、第三節(jié)第三節(jié) 酶的專(zhuān)一性酶的專(zhuān)一性一一. . 酶催化的專(zhuān)一性酶催化的專(zhuān)一性 酶催化的專(zhuān)一性酶催化的專(zhuān)一性是指酶對(duì)它是指酶對(duì)它所催所催化的反應(yīng)化的反應(yīng)及其及其底物底物具有的嚴(yán)格的選具有的嚴(yán)格的選擇性。擇性。 通常一種酶只能催化一種或通常一種酶只能催化一種或一類(lèi)化學(xué)反應(yīng)一類(lèi)化學(xué)反應(yīng)。1. 酶的專(zhuān)一性的類(lèi)型一一. . 酶催化的專(zhuān)一性酶催化的專(zhuān)一性由酶對(duì)底物選擇的嚴(yán)格程度，可將酶的專(zhuān)一性分為多種類(lèi)型：相對(duì)專(zhuān)一相對(duì)專(zhuān)一性性鍵專(zhuān)一性鍵專(zhuān)一性酶只作用于一定的酶只作用于一定的化學(xué)鍵化學(xué)鍵，對(duì)鍵，對(duì)鍵兩側(cè)的基團(tuán)無(wú)要求。如兩側(cè)的基團(tuán)無(wú)要求。如酯酶酯酶基團(tuán)專(zhuān)一基團(tuán)專(zhuān)一性性不僅要求底物具有一定的不僅要求底物具有一定的

2、化學(xué)鍵化學(xué)鍵，還對(duì)鍵某還對(duì)鍵某一側(cè)的基團(tuán)一側(cè)的基團(tuán)有選擇性。有選擇性。如如磷酸單酯酶磷酸單酯酶絕對(duì)專(zhuān)一性絕對(duì)專(zhuān)一性酶只能催化一種底物。如酶只能催化一種底物。如6-磷酸磷酸葡萄糖磷酸酯酶葡萄糖磷酸酯酶一一. . 酶催化的專(zhuān)一性酶催化的專(zhuān)一性立體異立體異構(gòu)構(gòu)專(zhuān)一性專(zhuān)一性旋光異構(gòu)旋光異構(gòu)專(zhuān)一性專(zhuān)一性酶對(duì)具有旋光異構(gòu)的底物有嚴(yán)格的酶對(duì)具有旋光異構(gòu)的底物有嚴(yán)格的選擇性。如選擇性。如乳酸脫氫酶乳酸脫氫酶幾何異構(gòu)幾何異構(gòu)專(zhuān)一性專(zhuān)一性 酶對(duì)具有順?lè)串悩?gòu)的底物有嚴(yán)格的酶對(duì)具有順?lè)串悩?gòu)的底物有嚴(yán)格的選擇性。如選擇性。如延胡索酸酶延胡索酸酶潛手性潛手性專(zhuān)一性專(zhuān)一性酶對(duì)于對(duì)稱(chēng)分子的底物中兩個(gè)等同酶對(duì)于對(duì)稱(chēng)分子的底物中

3、兩個(gè)等同的基團(tuán)或原子，只能催化其中的一的基團(tuán)或原子，只能催化其中的一個(gè)，而對(duì)另一個(gè)無(wú)作用。如個(gè)，而對(duì)另一個(gè)無(wú)作用。如乙醇脫乙醇脫氫酶氫酶2. 酶的專(zhuān)一性的原理一一. . 酶催化的專(zhuān)一性酶催化的專(zhuān)一性闡明闡明“酶的專(zhuān)一性的機(jī)理酶的專(zhuān)一性的機(jī)理”的學(xué)說(shuō)主要有的學(xué)說(shuō)主要有兩個(gè)兩個(gè)：鎖鑰學(xué)說(shuō)鎖鑰學(xué)說(shuō) (Lock and key)誘導(dǎo)契合學(xué)說(shuō)誘導(dǎo)契合學(xué)說(shuō) (Induced fit)2. 酶的專(zhuān)一性的原理一一. . 酶催化的專(zhuān)一性酶催化的專(zhuān)一性鎖鑰學(xué)說(shuō)鎖鑰學(xué)說(shuō) （1890年 Emil Fischer 提出） 酶和底物的結(jié)合狀如鑰匙與鎖的關(guān)系。底物分子酶和底物的結(jié)合狀如鑰匙與鎖的關(guān)系。底物分子或其一部分象鑰

4、匙一樣，專(zhuān)一地楔入到酶的活性或其一部分象鑰匙一樣，專(zhuān)一地楔入到酶的活性中心部位，即中心部位，即底物分子進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的部位與酶底物分子進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的部位與酶分子活性中心具有緊密互補(bǔ)的關(guān)系分子活性中心具有緊密互補(bǔ)的關(guān)系。2. 酶的專(zhuān)一性的原理一一. . 酶催化的專(zhuān)一性酶催化的專(zhuān)一性誘導(dǎo)契合學(xué)說(shuō)誘導(dǎo)契合學(xué)說(shuō)（1958年D.E.Koshland提出） 酶分子活性中心的結(jié)構(gòu)原來(lái)并非和底物的結(jié)構(gòu)互相吻酶分子活性中心的結(jié)構(gòu)原來(lái)并非和底物的結(jié)構(gòu)互相吻合，但合，但酶的活性中心是柔性酶的活性中心是柔性的而非剛性的。的而非剛性的。 當(dāng)?shù)孜锱c酶相遇時(shí)，可當(dāng)?shù)孜锱c酶相遇時(shí)，可誘導(dǎo)酶活性中心的構(gòu)象發(fā)生相誘導(dǎo)酶活性中心的構(gòu)

5、象發(fā)生相應(yīng)的變化應(yīng)的變化，其上有關(guān)的各個(gè)基團(tuán)達(dá)到正確的排列和定，其上有關(guān)的各個(gè)基團(tuán)達(dá)到正確的排列和定向，因而向，因而使底物和酶能完全契合使底物和酶能完全契合。 當(dāng)反應(yīng)結(jié)束產(chǎn)物從酶分子上脫落下來(lái)后，酶的活性中當(dāng)反應(yīng)結(jié)束產(chǎn)物從酶分子上脫落下來(lái)后，酶的活性中心又恢復(fù)成原來(lái)的構(gòu)象。心又恢復(fù)成原來(lái)的構(gòu)象。 二二. . 酶催化的高效性酶催化的高效性 二二. . 酶催化的高效性酶催化的高效性 1. 酶的催化機(jī)理通過(guò)通過(guò)改變反應(yīng)途徑改變反應(yīng)途徑來(lái)來(lái)降低反應(yīng)的活化能降低反應(yīng)的活化能又叫又叫過(guò)渡態(tài)學(xué)說(shuō)過(guò)渡態(tài)學(xué)說(shuō)二二. . 酶催化的高效性酶催化的高效性酶與底物通過(guò)酶與底物通過(guò)形成中間產(chǎn)物形成中間產(chǎn)物使反應(yīng)沿一個(gè)使反

6、應(yīng)沿一個(gè)低低活化能的途徑活化能的途徑進(jìn)行。進(jìn)行。 1. 酶的催化機(jī)理二二. . 酶催化的高效性酶催化的高效性 1. 酶的催化機(jī)理二二. . 酶催化的高效性酶催化的高效性 1. 酶的催化機(jī)理二二. . 酶催化的高效性酶催化的高效性 (1) (1) 鄰近效應(yīng)和定向效應(yīng)鄰近效應(yīng)和定向效應(yīng)2. 酶催化的高效性的機(jī)理二二. . 酶催化的高效性酶催化的高效性 (2) “ (2) “張力張力”和和“形形變變”2. 酶催化的高效性的機(jī)理二二. . 酶催化的高效性酶催化的高效性 (3) (3) 酸堿催化酸堿催化2. 酶催化的高效性的機(jī)理二二. . 酶催化的高效性酶催化的高效性 (3) (3) 酸堿催化酸堿催化2. 酶催化的高效性的機(jī)理二二. . 酶催化的高效性酶催化的高效性 (4) (4) 形成共價(jià)中間物形成共價(jià)中間物2. 酶催化的高效性的機(jī)理二二. . 酶催化的高效性酶催化的高效性2. 酶催化的高效性的機(jī)理二二. . 酶催化的高效性酶催化的高效性 (5) (5) 活性中心是低介電區(qū)活性中心是低介電區(qū)2. 酶催化的高效性的機(jī)理二二. . 酶催化的高效性酶催化的高效性三三