生物化學(xué)課件：2特點(diǎn)與機(jī)理

酶作用的特點(diǎn)與機(jī)理一.酶催化的專一性酶催化的專一性是指酶對它所催化的反應(yīng)及其底物具有的嚴(yán)格的選擇性。

通常一種酶只能催化一種或一類化學(xué)反應(yīng)。1.酶的專一性的類型一.酶催化的專一性由酶對底物選擇的嚴(yán)格程度，可將酶的專一性分為多種類型：結(jié)構(gòu)專一性相對專一性鍵專一性酶只作用于一定的化學(xué)鍵，對鍵兩側(cè)的基團(tuán)無要求。如酯酶基團(tuán)專一性不僅要求底物具有一定的化學(xué)鍵，還對鍵某一側(cè)的基團(tuán)有選擇性。如磷酸單酯酶絕對專一性酶只能催化一種底物。如6-磷酸葡萄糖磷酸酯酶一.酶催化的專一性立體專一性旋光異構(gòu)專一性酶對具有旋光異構(gòu)的底物有嚴(yán)格的選擇性。如乳酸脫氫酶幾何異構(gòu)專一性酶對具有順反異構(gòu)的底物有嚴(yán)格的選擇性。如延胡索酸酶2.酶的專一性的原理一.酶催化的專一性1958年D.E.Koshland提出“誘導(dǎo)契合學(xué)說”：inducedfittheoryActivesiteInducedfit2.酶的專一性的原理一.酶催化的專一性1958年D.E.Koshland提出“誘導(dǎo)契合學(xué)說”：inducedfittheory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。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。酶促反應(yīng)的速度比非酶促反應(yīng)通常要快107~1014倍二.酶催化的高效性如此高的催化效率使生物體內(nèi)含量甚微的酶能催化大量的物質(zhì)轉(zhuǎn)化。二.酶催化的高效性用簡單的實驗證明酶的催化效率：鐵屑 肝糜 肝糜(煮)2H2O22

H2O+O2二.酶催化的高效性2H2O22

H2O+O21.酶的催化機(jī)理酶加速反應(yīng)速度的原因是：通過改變反應(yīng)途徑來降低反應(yīng)的活化能二.酶催化的高效性1.酶的催化機(jī)理酶加速反應(yīng)速度的原因是：通過改變反應(yīng)途徑來降低反應(yīng)的活化能催化機(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)說二.酶催化的高效性中間產(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+P1.酶的催化機(jī)理二.酶催化的高效性1.酶的催化機(jī)理二.酶催化的高效性中間產(chǎn)物學(xué)說底物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1.酶的催化機(jī)理二.酶催化的高效性中間產(chǎn)物學(xué)說對于雙分子反應(yīng)，底物結(jié)合到酶的活性中心(1)鄰近效應(yīng)和定向效應(yīng)2.酶催化的高效性的機(jī)理二.酶催化的高效性對于雙分子反應(yīng)，底物結(jié)合到酶的活性中心(1)鄰近效應(yīng)和定向效應(yīng)兩底物分子相鄰近，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)2.酶催化的高效性的機(jī)理二.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2.酶催化的高效性的機(jī)理二.酶催化的高效性(3)酸堿催化酶活性部位上的某些基團(tuán)可以作為質(zhì)子供體或受體對底物進(jìn)行酸或堿催化?！釅A催化如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)。2.酶催化的高效性的機(jī)理二.酶催化的高效性(4)共價催化某些酶可以和底物形成共價中間物，使反應(yīng)的活化能大大降低。共價催化的最一般形式是：酶的親核基團(tuán)對底物中的碳原子進(jìn)行攻擊，形成共價中間物。2.酶催化的高效性的機(jī)理二.酶催化的高效性如胰凝乳蛋白酶chymotrypsin2.酶催化的高效性的機(jī)理二.酶催化的高效性(5)微環(huán)境（活性中心是低介電區(qū)）某些酶的活性中心穴內(nèi)是非極性的，這種低介電環(huán)境甚至還可能排除水分子。這樣，底物分子的敏感鍵和酶的催化基團(tuán)之間就會有很大的反應(yīng)力，加速反應(yīng)的進(jìn)行。2.酶催化的高效性的機(jī)理二.酶催化的高效性(5)微環(huán)境（活性中心是低介電區(qū)）2.酶催化的高效性的機(jī)理二.酶催化的高效性三.酶活性的可調(diào)節(jié)性酶催化反應(yīng)的能力，即酶的活性是受調(diào)節(jié)的，其受調(diào)節(jié)的方式有多種。如:酶的別構(gòu)效應(yīng)共價修飾（甲基化、磷酸化等）酶原的激活（如胃蛋白酶原、凝血酶原）同工酶的調(diào)節(jié)……三.酶活性的可調(diào)節(jié)性四.酶的不穩(wěn)定性凡能引起蛋白變性的因素均能使酶失去活性。五.酶的命名國際酶學(xué)委員會建議：每個酶都給予2個名稱習(xí)慣名系統(tǒng)名五.酶的命名如己糖激酶、乳酸脫氫酶、DNA聚合酶

若是水解反應(yīng)，常把“反應(yīng)類型”省略如脲酶、酯酶有時在名字前加上酶的來源如胃蛋白酶

1.習(xí)慣命名法底物名+反應(yīng)類型+“酶”五.酶的命名習(xí)慣名一般比較簡短，使用方便；但缺乏系統(tǒng)性，不夠精確，有時會一酶數(shù)名或一名數(shù)酶的現(xiàn)象。1.習(xí)慣命名法底物名+反應(yīng)類型+“酶”五.酶的命名如“乳酸脫氫酶”的系統(tǒng)名為“

L-乳酸:NAD+氧化還原酶

”

若底物不至1個，則所有底物都需寫出；各底物間以冒號隔開。(若底物是水，可省略）所有底物的構(gòu)型都應(yīng)標(biāo)明。反應(yīng)類型指酶學(xué)委員會規(guī)定的六種。2.系統(tǒng)命名法底物名+反應(yīng)類型+“酶”五.酶的命名所以在一般敘述時還是采用習(xí)慣名六.酶的分類國際酶學(xué)委員會（EnzymeCommission,EC）將所有的酶按它們所催化的反應(yīng)的性質(zhì)分為六大類。氧化還原酶類(oxidoreductase)轉(zhuǎn)移酶類(transferase)水解酶類(hydrolase)裂解（合）酶類(lyase)異構(gòu)酶類（isomerase)合成酶類(連接酶類)(ligase)分類

序號酶的類型催化反應(yīng)的性質(zhì)舉例1氧化還原酶類oxidoreductase)脫氫酶、氧化酶2轉(zhuǎn)移酶類

(transferase)谷丙轉(zhuǎn)氨酶、已糖激酶3水解酶類

(hydrolase)酯酶、蛋白酶、淀粉酶4裂解（合）酶類

(lyase)醛縮酶、水合酶、脫氨酶、脫羧酶5異構(gòu)酶類

(isomerase)差向異構(gòu)酶、順反異構(gòu)酶、酮醛異構(gòu)酶6合成酶類(連接酶類)(ligase)氨酰-tRNA合成酶、天冬酰胺合成酶AH2+BA+BH2AR+BA+BRAB+H2OAOH+BHAA'A＋BABATPADP＋PiA－BA+B七酶的編碼國際酶學(xué)委員會規(guī)定，每個酶都有唯一的特定標(biāo)碼，其書寫方