酶的催化作用機制演示

（優(yōu)選）酶的催化作用機制第一頁，共十九頁。1.酶促反應（Enzymecatalysis）又稱酶催化或酵素催化作用，指的是由酶作為催化劑進行催化的化學反應。酶促反應與非酶促反應比較非酶促反應：S?S≠→P酶促反應：E+S?ES?ES≠→EP→E+P第二頁，共十九頁。反應方向，即化學平衡方向，主要取決于反應自由能變化ΔG。而反應速率快慢，則取決于反應活化能Ea第三頁，共十九頁。反應酶Ea/(KJ·mol-1)H2O2分解反應無75.3H2O2分解反應肝過氧化氫酶23.01脲的水解無99.6脲的水解脲酶49.8酶催化作用的本質是酶的活性中心與底物分子通過短程非共價力（如氫鍵，離子鍵和疏水鍵等）的作用，形成ES反應中間物，其結果使底物的價鍵狀態(tài)發(fā)生形變或極化，起到激活底物分子和降低過渡態(tài)活化能作用第四頁，共十九頁。2.酶催化反應機制類型（1）酸堿催化（2）共價催化（3）金屬離子催化作用第五頁，共十九頁。（1）酸堿催化酸堿催化可分為狹義的酸堿催化和廣義的酸堿催化。酶參與的酸堿催化反應一般都是廣義的酸堿催化方式。廣義酸堿催化（general-basecatalysis）是指通過Bronsted酸（質子酸）提供部分質子，或通過Bronsted堿（質子堿）接受部分質子的作用，達到降低反應活化能的過程。這種機制參與絕大多數(shù)酶的催化。蛋白質分子上的某些側鏈基團（如Asp、Glu和His）可以提供質子并將質子轉移到反應的過渡態(tài)中間物而達到穩(wěn)定過渡態(tài)的效果。第六頁，共十九頁。影響酸堿催化的反應速率的因素有兩個：1、酸或堿的強度；2、質子傳遞速率。第七頁，共十九頁。pH和緩沖溶液濃度對特定酸堿催化和廣義酸堿催化的影響第八頁，共十九頁。廣義的酸催化廣義的堿催化第九頁，共十九頁。酮式--烯醇式互變異構反應，在無催化劑的條件下，由于其過渡態(tài)活化能比較高，異構化速率很慢，當存在廣義酸（堿）情況下，過渡態(tài)活化能明顯降低，異構化速率加快。第十頁，共十九頁。氨基酸殘基廣義酸基團（質子供體）廣義堿基團（質子受體）Glu,AspR—COOHR—COO-Lys,ArgR—NH3R—NH2CysR—SHR—S-HisTyr第十一頁，共十九頁。酶蛋白中His殘基咪唑基的pKa約為6-7，說明咪唑基上解離下來的質子濃度與水中H+也就是說咪唑基既可以作為質子供體，又可以作為質子的受體在酶促反應中發(fā)揮作用。咪唑基供給質子和接受質子的速率非常快，供給和接受質子速率幾乎相等His是酶的酸堿催化作用中最活潑的一個催化功能性氨基酸第十二頁，共十九頁。咪唑基作為廣義酸催化酯水解機制第十三頁，共十九頁。咪唑基作為廣義堿催化酯水解機制第十四頁，共十九頁。催化反應機制的實例（一）溶菌酶

1.溶菌酶的作用是水解多糖鏈，細菌細胞壁上的多糖鏈可被溶菌酶水解而破壞。溶菌酶廣泛存在于微生物及各種動植物組織及分泌液中。2.作用：使細胞壁不溶性黏多糖分解成可溶性糖肽，導致細胞壁破裂內容物逸出而使細菌溶解。溶菌酶還可與帶負電荷的病毒蛋白直接結合，與DNA、RNA、脫輔基蛋白形成復鹽，使病毒失活。因此，該酶具有抗菌、消炎、抗病毒等作用。一些人體細胞分泌液中含有溶菌酶在，如唾液、眼淚、鼻涕；溶菌酶也存在于粒線體中的細胞質顆粒體和蛋清中。3.酶的催化活性

底物：N-乙酰氨基葡糖N-乙酰氨基葡糖乳酸的共聚物或幾丁質催化機理：底物長度要求六個糖殘基以上，與酶活性部位相適應；酶活性中心的Glu和Asp參與水解作用，將第四和第五殘基間的糖苷鍵水解，水分子羥基結合C1，具體機理為：①底物進入活性中心，酶活性中心空間效應和Asp的作用下，誘導并使第四（D）殘基由椅式變?yōu)榘胍问?，形成過渡態(tài)構象②Glu35的羧基提供一個H+，進行酸催化，使得四五殘基間1-4糖苷鍵籪裂D殘基C1與氧原子分開，并形成正碳離子過渡態(tài)③D殘基正碳離子過渡態(tài)與溶劑中OH-結合。第十五頁，共十九頁。3.

催化的特點

經(jīng)測定發(fā)現(xiàn)酶與底物構象都發(fā)生變化；誘導契合的證據(jù)表示了靠近及定向；Asp與Glu的協(xié)同作用表現(xiàn)為酸堿催化；Glu提供質子，Asp是穩(wěn)定的因素；底物變形作用由椅式到船式第十六頁，共十九頁。溶菌酶的Glu35被疏水氨基酸殘基所環(huán)繞第十七頁，共十九頁。溶菌酶Glu35的廣義酸催化第十八頁，共十九頁。（二）核糖核酸酶A1、作用：專一性水解嘧啶核苷酸的磷酸二酯鍵，生成嘧啶核苷酸或以3-嘧啶核苷酸結尾的寡聚核苷酸。2、結構：Moore和Stein測定該酶一級結構，124氨基酸殘基組成，含4對二硫鍵，Richards和Wyckoff對其三維結構進行分析。分子表面有一裂縫，His12、His119、Lys41為其酶活性基團，RNA分子進入后，能與活性中心結合部位基團間結合，嘌呤核苷酸結合后，His12和核糖C-2’-OH之間距離增加了0.15nm，無催化活性。3、催化機理;

：定核酸分子進入活性部位后，通過與結合部位結合和酶構象變化，使酶催化部位與底物部位靠近。①His12作為堿，與核糖C-2’-OH的質子結合，促使C-2’-O2-與磷酸環(huán)化，His11