生物化學(xué)課件：酶作用機(jī)理

酶作用機(jī)理酶的催化機(jī)理一、酶與活化能碰撞、有效碰撞、活化分子、活化能：活化分子所有的最低能量(Ea)與分子的平均能量(EA)之差。分子由常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榛罨癄顟B(tài)所需要的能量稱為活化能。酶的催化機(jī)理一、酶與活化能酶的催化機(jī)理二、酶與底物作用機(jī)理中間產(chǎn)物學(xué)說催化機(jī)理目前較滿意的解釋是：中間產(chǎn)物學(xué)說又叫

過渡態(tài)學(xué)說中間產(chǎn)物學(xué)說酶與底物通過形成中間產(chǎn)物使反應(yīng)沿一個低活化能的途徑進(jìn)行。E+SESE+P酶的催化機(jī)理二、酶與底物作用機(jī)理中間產(chǎn)物學(xué)說酶的催化機(jī)理二、酶與底物作用機(jī)理底物S與酶結(jié)合形成中間產(chǎn)物ES

S與E的結(jié)合導(dǎo)致分子中某些化學(xué)鍵發(fā)生變化，呈不穩(wěn)定狀態(tài)，亦即活化態(tài)，使反應(yīng)活化能降低。復(fù)合物ES轉(zhuǎn)變成酶與產(chǎn)物的復(fù)合物EPEP裂解，生成產(chǎn)物Sumary-中間產(chǎn)物學(xué)說酶的催化機(jī)理二、酶與底物作用機(jī)理酶的催化機(jī)理鎖鑰學(xué)說(LockandkeyHypothesis)1890年EmilFischerasagreatorganicchemistledtothenotionofanenzymeresemblinga“l(fā)ock”anditsparticularsubstratethe“key”.酶和底物的結(jié)合狀如鑰匙與鎖的關(guān)系。底物分子或其一部分象鑰匙一樣，專一地楔入到酶的活性中心部位，即底物分子進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的部位與酶分子活性中心具有緊密互補(bǔ)的關(guān)系。二、酶與底物作用機(jī)理酶的催化機(jī)理此學(xué)說很好地解釋了酶的立體異構(gòu)專一性，但不能解釋酶的活性中心既適合于可逆反應(yīng)的底物，又適合于產(chǎn)物，也不能解釋酶專一性中的所有現(xiàn)象。二、酶與底物作用機(jī)理酶的催化機(jī)理誘導(dǎo)契合學(xué)說(InducedfitHypothesis)1958年D.E.Koshland提出酶分子活性中心的結(jié)構(gòu)原來并非和底物的結(jié)構(gòu)互相吻合，但酶的活性中心是柔性的而非剛性的。二、酶與底物作用機(jī)理酶的催化機(jī)理

當(dāng)?shù)孜锱c酶相遇時，可誘導(dǎo)酶活性中心的構(gòu)象發(fā)生相應(yīng)的變化，其上有關(guān)的各個基團(tuán)達(dá)到正確的排列和定向，因而使底物和酶能完全契合。當(dāng)反應(yīng)結(jié)束產(chǎn)物從酶分子上脫落下來后，酶的活性中心又恢復(fù)成原來的構(gòu)象。二、酶與底物作用機(jī)理對于雙分子反應(yīng)，底物結(jié)合到酶的活性中心好象

(1)鄰近效應(yīng)和定向效應(yīng)兩個底物分子相鄰近，大大提高了底物的有效濃度——鄰近效應(yīng)底物分子還在活性中心“定向”排布，有利于原子軌道的重疊——軌道定向，使分子間反應(yīng)近似于分子內(nèi)反應(yīng)

三、酶催化的高效性的機(jī)理酶催化的高效性

三、酶催化的高效性的機(jī)理酶催化的高效性

(2)“張力”和“形變”底物與酶結(jié)合酶分子構(gòu)象變化底物分子的敏感鍵

產(chǎn)生“張力”和“形變”敏感鍵斷裂誘導(dǎo)有利于酶催化的高效性

三、酶催化的高效性的機(jī)理

(3)酸堿催化酶活性部位上的某些基團(tuán)可以作為質(zhì)子供體(或質(zhì)子受體)對底物進(jìn)行酸或堿催化——酸堿催化酶催化的高效性在酶的活性中心上，有些基團(tuán)是質(zhì)子供體（酸催化基團(tuán)），可以向底物分子提供質(zhì)子，稱為（酸催化）有些催化基團(tuán)是質(zhì)子受體（堿催化基團(tuán)），可以從底物分子上接受質(zhì)子，稱為（堿催化）

三、酶催化的高效性的機(jī)理酶催化的高效性酶分子中作為酸堿催化的功能基團(tuán)

三、酶催化的高效性的機(jī)理有時，酶活性部位上有幾個基團(tuán)分別作為質(zhì)子的供體和受體，同時進(jìn)行酸堿催化——酸堿共同催化酶催化的高效性如His的咪唑基在中性條件下，有一半是酸形式、一半是堿形式。因此既可進(jìn)行酸催化，又可進(jìn)行堿催化。所以咪唑基是酶分子最有效、最活潑的一個功能基團(tuán)。

三、酶催化的高效性的機(jī)理

(4)共價催化某些酶在催化反應(yīng)時，本身能放出或吸取電子并作用于底物的缺電子或負(fù)電子中心，并與底物形成共價連結(jié)的共價中間物，使反應(yīng)活化能大大降低。按照酶對底物所攻擊的基團(tuán)的不同，該催化方式又分為親核催化（nucleophiliccatalysis）和親電子催化（cetecrophiliccatalysis）。

酶催化的高效性

三、酶催化的高效性的機(jī)理

(4)共價催化

前者是指酶攻擊底物的基團(tuán)是富電子的，這些基團(tuán)首先攻擊底物的親電子基團(tuán)（亦稱缺電子基團(tuán)）而形成酶—底物的共價復(fù)合物。反之，酶的缺電子基團(tuán)攻擊底物分子上富電子基團(tuán)而形成酶—底物共價中間產(chǎn)物。在酶的共價催化中，親核催化較為常見酶催化的高效性

三、酶催化的高效性的機(jī)理羧肽酶A催化作用的模式

如胰凝乳蛋白酶chymotrypsin酶催化的高效性

三、酶催化的高效性的機(jī)理