酶的催化作用機制演示

（優(yōu)選）酶的催化作用機制現(xiàn)在是1頁\一共有19頁\編輯于星期三1.酶促反應(yīng)（Enzymecatalysis）又稱酶催化或酵素催化作用，指的是由酶作為催化劑進(jìn)行催化的化學(xué)反應(yīng)。酶促反應(yīng)與非酶促反應(yīng)比較非酶促反應(yīng)：S?S≠→P酶促反應(yīng)：E+S?ES?ES≠→EP→E+P現(xiàn)在是2頁\一共有19頁\編輯于星期三反應(yīng)方向，即化學(xué)平衡方向，主要取決于反應(yīng)自由能變化ΔG。而反應(yīng)速率快慢，則取決于反應(yīng)活化能Ea現(xiàn)在是3頁\一共有19頁\編輯于星期三反應(yīng)酶Ea/(KJ·mol-1)H2O2分解反應(yīng)無75.3H2O2分解反應(yīng)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(zhì)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(yīng)中間物，其結(jié)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)活化能作用現(xiàn)在是4頁\一共有19頁\編輯于星期三2.酶催化反應(yīng)機制類型（1）酸堿催化（2）共價催化（3）金屬離子催化作用現(xiàn)在是5頁\一共有19頁\編輯于星期三（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(yīng)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(zhì)子酸）提供部分質(zhì)子，或通過Bronsted堿（質(zhì)子堿）接受部分質(zhì)子的作用，達(dá)到降低反應(yīng)活化能的過程。這種機制參與絕大多數(shù)酶的催化。蛋白質(zhì)分子上的某些側(cè)鏈基團(tuán)（如Asp、Glu和His）可以提供質(zhì)子并將質(zhì)子轉(zhuǎn)移到反應(yīng)的過渡態(tài)中間物而達(dá)到穩(wěn)定過渡態(tài)的效果?，F(xiàn)在是6頁\一共有19頁\編輯于星期三影響酸堿催化的反應(yīng)速率的因素有兩個：1、酸或堿的強度；2、質(zhì)子傳遞速率。現(xiàn)在是7頁\一共有19頁\編輯于星期三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現(xiàn)在是8頁\一共有19頁\編輯于星期三廣義的酸催化廣義的堿催化現(xiàn)在是9頁\一共有19頁\編輯于星期三酮式--烯醇式互變異構(gòu)反應(yīng)，在無催化劑的條件下，由于其過渡態(tài)活化能比較高，異構(gòu)化速率很慢，當(dāng)存在廣義酸（堿）情況下，過渡態(tài)活化能明顯降低，異構(gòu)化速率加快?，F(xiàn)在是10頁\一共有19頁\編輯于星期三氨基酸殘基廣義酸基團(tuán)（質(zhì)子供體）廣義堿基團(tuán)（質(zhì)子受體）Glu,AspR—COOHR—COO-Lys,ArgR—NH3R—NH2CysR—SHR—S-HisTyr現(xiàn)在是11頁\一共有19頁\編輯于星期三酶蛋白中His殘基咪唑基的pKa約為6-7，說明咪唑基上解離下來的質(zhì)子濃度與水中H+也就是說咪唑基既可以作為質(zhì)子供體，又可以作為質(zhì)子的受體在酶促反應(yīng)中發(fā)揮作用。咪唑基供給質(zhì)子和接受質(zhì)子的速率非常快，供給和接受質(zhì)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現(xiàn)在是12頁\一共有19頁\編輯于星期三咪唑基作為廣義酸催化酯水解機制現(xiàn)在是13頁\一共有19頁\編輯于星期三咪唑基作為廣義堿催化酯水解機制現(xiàn)在是14頁\一共有19頁\編輯于星期三催化反應(yīng)機制的實例（一）溶菌酶

1.溶菌酶的作用是水解多糖鏈，細(xì)菌細(xì)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(xì)胞壁不溶性黏多糖分解成可溶性糖肽，導(dǎo)致細(xì)胞壁破裂內(nèi)容物逸出而使細(xì)菌溶解。溶菌酶還可與帶負(fù)電荷的病毒蛋白直接結(jié)合，與DNA、RNA、脫輔基蛋白形成復(fù)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(xì)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(xì)胞質(zhì)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(zhì)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(yīng)；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(jié)合C1，具體機理為：①底物進(jìn)入活性中心，酶活性中心空間效應(yīng)和Asp的作用下，誘導(dǎo)并使第四（D）殘基由椅式變?yōu)榘胍问?，形成過渡態(tài)構(gòu)象②Glu35的羧基提供一個H+，進(jìn)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(jié)合。現(xiàn)在是15頁\一共有19頁\編輯于星期三3.

催化的特點

經(jīng)測定發(fā)現(xiàn)酶與底物構(gòu)象都發(fā)生變化；誘導(dǎo)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(zhì)子，Asp是穩(wěn)定的因素；底物變形作用由椅式到船式現(xiàn)在是16頁\一共有19頁\編輯于星期三溶菌酶的Glu35被疏水氨基酸殘基所環(huán)繞現(xiàn)在是17頁\一共有19頁\編輯于星期三溶菌酶Glu35的廣義酸催化現(xiàn)在是18頁\一共有19頁\編輯于星期三（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(jié)尾的寡聚核苷酸。2、結(jié)構(gòu)：Moore和Stein測定該酶一級結(jié)構(gòu)，124氨基酸殘基組成，含4對二硫鍵，Richards和Wyckoff對其三維結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。分子表面有一裂縫，His12、His119、Lys41為其酶活性基團(tuán)，RNA分子進(jìn)入后，能與活性中心結(jié)合部位基團(tuán)間結(jié)合，嘌呤核苷酸結(jié)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(jìn)入活性部位后，通過與結(jié)合部位結(jié)合和酶構(gòu)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(zhì)子結(jié)合，促使C-2’-O2-與磷酸環(huán)化，His119