第二节酶促反应的特点与机制

生生 物物学学化化动物科技学院生物化学课程组西北农林科技大学第二节 酶促反应的特点与机制生生 物物学学化化 第二节 酶促反应的特点与机制酶与一般催化剂相比的共性用量少而催化效率高；能催化热力学上允许进行的化学反应，而不能实现那些热力学上不能进行的反应；能缩短反应达到平衡所需的时间，而不能改变平衡点；一般情况下，对可逆反应的正反两个方向的催化作用相同。反应前后没有质和量的改变。特点机制 特点共性12(1)(2)生生 物物学学化化 第二节 酶促反应的特点与机制高效性酶的催化作用可使反应速度提高 106 -1012倍。例如：过氧化氢分解H2O2 H 2O + O2用 Fe+ 催化，效率为 6*10-4 mol/mol.S， 而用过氧化氢酶催化，效率为 6*106 mol/mol.S。用 -淀粉酶催化淀粉水解， 1克结晶酶在 65C条件下可催化 2吨淀粉水解。特点机制 特点共性高效性特异性条件温和可调节变性失活12(1)(2)生生 物物学学化化 第二节 酶促反应的特点与机制特异性酶的专一性 Specificity又称为特异性，是指酶在催化生化反应时对底物以及对反应方向的选择性。特点机制 特点共性高效性特异性条件温和可调节变性失活1(1)(2)2生生 物物学学化化 第二节 酶促反应的特点与机制催化条件温和酶促反应一般在 pH 5-8 水溶液中进行，反应温度范围为 20-40C。特点机制 特点共性高效性特异性条件温和可调节变性失活1(1)(2)2生生 物物学学化化 第二节 酶促反应的特点与机制酶的活性可以被调节酶的活性可以被调节和控制。在生物体可以通过多种方式调节酶的活性，从而使体内的各种新陈代谢能够相互协调。许多因素可以影响或调节酶的催化活性，如代谢物、对酶分子的共价修饰，酶蛋白的合成改变等。特点机制 特点共性高效性特异性条件温和可调节变性失活1(1)(2)2生生 物物学学化化 第二节 酶促反应的特点与机制酶易变性失活酶是蛋白质，所以在某些理化因子的作用下易变性失活。特点机制 特点共性高效性特异性条件温和可调节变性失活1(1)(2)2生生 物物学学化化 第二节 酶促反应的特点与机制“ 三点结合 ” 的催化理论酶与底物的结合处至少有三个点，而且只有一种情况是完全结合的形式。只有这种情况下，不对称催化作用才能实现。特点机制 高效性三点结合锁钥学说诱导契合特异性1(1)(2)2生生 物物学学化化 第二节 酶促反应的特点与机制锁钥学说整个酶分子的天然构象是具有刚性结构的，酶表面具有特定的形状。酶与底物的结合如同一把钥匙对一把锁一样。特点机制 高效性三点结合锁钥学说诱导契合特异性1(1)(2)2生生 物物学学化化 第二节 酶促反应的特点与机制诱导契合学说酶不具有与底物相识别的固定构象，当底物与酶接近时，底物分子可以诱导酶活性中心的构象发生改变，使之成为能与底物分子密切结合的构象 。特点机制 高效性三点结合锁钥学说诱导契合特异性诱导契合机制酶与底物靠近酶与底物靠近 定向定向 酶与底物相互诱导变形酶与底物相互诱导变形契合形成中间产物契合形成中间产物 产物脱离产物脱离靠近靠近电性吸引、疏水作用定定向向底物底物 酶酶B.诱导 契合诱导诱导互补性结构变化契合契合活性中心催化基团进行催化能否契合 专一性的由来酶复原 催化剂C.产物脱离1(1)(2)2生生 物物学学化化 第二节 酶促反应的特点与机制中间产物学说在酶催化的反应中，第一步是酶与底物形成酶底物中间复合物。当底物分子在酶作用下发生化学变化后，中间复合物再分解成产物和酶。E + S = E-S P + E许多实验事实证明了 E S复合物的存在。 E S复合物形成的速率与酶和底物的性质有关。特点机制 高效性中间物活化能机制特异性1(1)(2)2生生 物物学学化化 第二节 酶促反应的特点与机制活化能是指一定温度下，使 1mol反应物全部转化为活化分子所需要的能量。活化分子是指具有反应能量的分子。 催化剂的作用是降低反应活化能 Ea,从而起到提高反应速度的作用 特点机制 高效性中间物活化能机制特异性1(1)(2)2生生 物物学学化化 第二节 酶促反应的特点与机制酶促反应的机制邻近效应、定向效应、酸碱催化多元催化特点机制 高效性中间物活化能机制特异性靠近羧肽酶催化中的 电子云形变 定向极性专一性契合区H2+N C精氨酸C端确认区注意C =O1(1)(2)2生生 物物学学化化 碱 催化酸 催化生生 物物学学化化有些酶的作用对象不是一种底物，而是一类化合物或一类化学键。这种专一性称为相对专一性 (Relative Specificity)。键 (Bond)专一性，只对作用的键有选择性。如酯酶催化酯的水解，对于酯两端的基团没有严格的要求。族 (group)专一性，对键和该键一端或两端的基团都有选择性。 如 -葡萄糖苷酶，催化由 -葡萄糖所构成的糖苷水解，但对于糖苷的另一端没有严格要求。相对专一性生生 物物学学化化 相对专一性生生 物物学学化化 立体化学专一性光学专一性 酶的一个重要特性是能专一性地与手性底物结合并催化这类底物发生反应。如：乳酸脱氢酶只作用于 L-乳酸，而对 D-乳酸无作用。生生 物物学学化化 几何专一性有些酶只能选择性催化某种几何异