酶促反應(yīng)機理

關(guān)于酶促反應(yīng)機理第1頁，共24頁，2023年，2月20日，星期六本節(jié)講授內(nèi)容一、酶促的反應(yīng)特點二、酶的作用機理三、酶促反應(yīng)的幾種機制四、核酶與抗體酶第2頁，共24頁，2023年，2月20日，星期六酶與一般催化劑的共同點在反應(yīng)前后沒有質(zhì)和量的變化；只能催化熱力學允許的化學反應(yīng)；只能加速可逆反應(yīng)的進程，而不改變反應(yīng)的平衡點。都是通過降低反應(yīng)分子的活化能來加快化學反應(yīng)的速度第3頁，共24頁，2023年，2月20日，星期六（一）酶促反應(yīng)具有極高的效率一、酶促反應(yīng)的特點的催化效率通常比非催化反應(yīng)高108～1020倍，比一般催化劑高107～1013倍。酶的催化不需要較高的反應(yīng)溫度。酶和一般催化劑加速反應(yīng)的機理都是降低反應(yīng)的活化能(activationenergy)。酶比一般催化劑更有效地降低反應(yīng)的活化能。第4頁，共24頁，2023年，2月20日，星期六反應(yīng)總能量改變非催化反應(yīng)活化能酶促反應(yīng)

活化能

一般催化劑催化反應(yīng)的活化能

能量反應(yīng)過程底物產(chǎn)物酶促反應(yīng)活化能的改變

活化能：底物分子從初態(tài)轉(zhuǎn)變到活化態(tài)所需的能量。第5頁，共24頁，2023年，2月20日，星期六一種酶僅作用于一種或一類化合物，或一定的化學鍵，催化一定的化學反應(yīng)并生成一定的產(chǎn)物。酶的這種特性稱為酶的特異性或?qū)Ｒ恍浴?酶的特異性(specificity)（二）酶促反應(yīng)具有高度的特異性第6頁，共24頁，2023年，2月20日，星期六根據(jù)酶對其底物結(jié)構(gòu)選擇的嚴格程度不同，酶的特異性可大致分為以下3種類型：絕對特異性(absolutespecificity)：只能作用于特定結(jié)構(gòu)的底物，進行一種專一的反應(yīng)，生成一種特定結(jié)構(gòu)的產(chǎn)物

。鍵和基團同時專一相對特異性(relativespecificity)：作用于一類化合物或一種化學鍵。鍵專一、基團專一立體結(jié)構(gòu)特異性(stereo

specificity)：作用于立體異構(gòu)體中的一種。（立體和幾何異構(gòu)）第7頁，共24頁，2023年，2月20日，星期六三、酶催化作用的機理是降低活化能催化劑只能催化原來可以進行的反應(yīng)，加快其反應(yīng)速度。即使對可以進行的反應(yīng)來說，反應(yīng)物分子應(yīng)越過一個活化能才能發(fā)生反應(yīng)。酶作為催化劑的作用是降低活化能。

第8頁，共24頁，2023年，2月20日，星期六酶的催化機理是降低活化能第9頁，共24頁，2023年，2月20日，星期六酶是如何降低活化能的呢?

首先需要酶與底物分子結(jié)合，酶蛋白結(jié)構(gòu)中有底物結(jié)合中心/活性中心。然后，酶蛋白分子以各種方式，作用于底物分子，使底物分子活化起來。酶與底物的專一結(jié)合，又是酶促反應(yīng)專一性的體現(xiàn)。第10頁，共24頁，2023年，2月20日，星期六（二）、中間復合物學說和酶作用的過渡態(tài)Ｅ＋ＳＥＳＥ＋ＰＳ２Ｓ１＋ＥＥＳ１Ｐ１＋Ｐ２＋Ｅ第11頁，共24頁，2023年，2月20日，星期六底物分子結(jié)合在酶的底物結(jié)合中心第12頁，共24頁，2023年，2月20日，星期六三、酶促反應(yīng)的機制

酶-底物復合物的形成與誘導契合假說（一）兩種假說

鎖－匙學說第13頁，共24頁，2023年，2月20日，星期六（二）、酶促作用（高效率）的幾種機制底物的“趨近”和“定向”效應(yīng)底物變形與張力作用共價催化作用親核催化作用親電催化作用酸堿催化作用影響的兩個因素（咪唑基為例）第14頁，共24頁，2023年，2月20日，星期六使底物靠攏使底物分子產(chǎn)生應(yīng)力使底物分子電荷變化第15頁，共24頁，2023年，2月20日，星期六第16頁，共24頁，2023年，2月20日，星期六（三）酶促反應(yīng)的可調(diào)節(jié)性對酶生成與降解量的調(diào)節(jié)酶催化效力的調(diào)節(jié)通過改變底物濃度對酶進行調(diào)節(jié)等酶促反應(yīng)受多種因素的調(diào)控，以適應(yīng)機體對不斷變化的內(nèi)外環(huán)境和生命活動的需要。其中包括三方面的調(diào)節(jié)。第17頁，共24頁，2023年，2月20日，星期六

在代謝途徑中調(diào)節(jié)酶活性幾個酶或十幾個酶前后配合，完成一系列代謝反應(yīng)，形成一條代謝途徑。在一條代謝途徑中，常常是前一個酶促反應(yīng)的底物，便是下一個酶促反應(yīng)的底物。第18頁，共24頁，2023年，2月20日，星期六返回第一個酶（有活性）第一個酶（無活性）終產(chǎn)物終產(chǎn)物（調(diào)節(jié)物）結(jié)合在調(diào)節(jié)中心第19頁，共24頁，2023年，2月20日，星期六

共價調(diào)節(jié)

有時候，酶蛋白分子可以和一個基團形成共價結(jié)合，結(jié)合的結(jié)果，使酶蛋白分子結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，使酶活性發(fā)生改變。例如，與磷酸根的結(jié)合。這種調(diào)節(jié)酶活性的情況稱為酶的共價調(diào)節(jié)。第20頁，共24頁，2023年，2月20日，星期六返回糖元磷酸化酶有磷酸化位點第21頁，共24頁，2023年，2月20日，星期六

競爭性抑制調(diào)節(jié)

有的酶在遇到一些化學結(jié)構(gòu)與底物相似的分子時，這些分子與底物競爭結(jié)合酶的活性中心，亦會表現(xiàn)出酶活性的降低（抑制）。這種情況稱為酶的競爭性抑制。第22頁，共24頁，2023