酶的催化机理.ppt

酶为什么具有如此高的催化效率和专一性 这与酶催化作用的机制有关酶和底物的相互作用和变化过程称之为酶的作用机制 酶的催化机理 目录 1 中间产物学说 2 影响酶催化效率的因素 3 酶催化作用专一性的机理 4 几种酶作用机制的举例 关于酶的作用机制 目前较为公认的是Michalis和Mermen在1913年首先提出的中间产物学说 即中间产物学说的关键在于中间产物的形成 中间产物稳定性较低 易于分解成产物 E S ES E P G E S P E E1 ES E2 酶 E 与底物 S 结合生成不稳定的中间物 ES 再分解成产物 P 并释放出酶 使反应沿一个低活化能的途径进行 降低反应所需活化能 所以能加快反应速度 中间产物假说 无酶参与S P 要求S的自由能高 有酶参与下E S ES E P ES中间产物 中间产物的催化机理可由诱导契合机制描述 一定时间内到同一地点马拉松坐车 一 与酶高效催化作用有关的因素1 底物与酶的接近与定向效应 邻近反应学说与轨道定向学说 底物的反应基团与酶活性中心的催化基团相互严格的定向 使得活性中心的底物浓度特别高 从而使反应速度增高 定向效应包括 反应物的反应基团之间酶的催化基团和底物反应基团之间 2 底物分子的敏感键产生张力或变形酶分子中某些基团可使底物分子的敏感键中电子云密度部分的增加或减少从而产生 电磁张力 使敏感键更敏感 更易于反应 3 共价催化作用某些酶能与底物形成一个反应活性很高的共价中间复合物 底物只需越过较低的活化能就可以形成产物 4 酸碱催化这里指出的是广义的酸碱催化 酶活性中心的一些基团 氨基 羧基 酚羟基 咪唑基 可作为质子供体或受体对底物进行催化 从而加快反应速度 酸碱催化酶活性中心提供H 或提供H 受体使敏感键断裂的机制称酸碱催化 酸催化 OH NH3 NH COOH SH AH B 碱催化 失电子态 E COO A E COOH E COO H 5 活性中心部位的微环境效应1 酶活性中心提供一个低介电区 低介电环境有利于电荷间相互作用 而极性环境往往对电荷有屏蔽作用 2 局部环境差异使催化基团的解离状态不一样 例如 溶菌酶的两个催化羧基 Glu35 COOHAsp52 COO 不同酶起主要作用的因素可能不同 各自都有特点 一般说 多种因素联合作用才是整个反应加快的原因 例 丝氨酸蛋白酶的催化机制其中包括共价催化 酸碱催化 及底物邻近与定向 二 关于酶对作用底物的专一性1 锁钥假说 2 诱导契合学说 例如 己糖激酶酶在催化反应时会发生构象变化例如 柠檬酸合成酶 锁钥学说 将酶的活性中心比喻作锁孔 底物分子象钥匙 底物能专一性地插入到酶的活性中心 诱导契合学说 酶的活性中心在结构上具柔性 底物接近活性中心时 可诱导酶蛋白构象发生变化 这样就使酶活性中心有关基团正确排列和定向 使之与底物成互补形状有机的结合而催化反应进行 酶作用的专一性机理 小结 几种酶作用机理举例 胰凝乳蛋白酶 胰凝乳蛋白酶的的机制 大致可分为两个阶段 第一步 乙酰复合体