酶促反應(yīng)的特點(diǎn)與機(jī)制

1、,第二節(jié) 酶促反應(yīng)的特點(diǎn)與機(jī)制,第二節(jié) 酶促反應(yīng)的特點(diǎn)與機(jī)制,酶與一般催化劑相比的共性 用量少而催化效率高； 能催化熱力學(xué)上允許進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)，而不能實(shí)現(xiàn)那些熱力學(xué)上不能進(jìn)行的反應(yīng)； 能縮短反應(yīng)達(dá)到平衡所需的時(shí)間，而不能改變平衡點(diǎn)； 一般情況下，對(duì)可逆反應(yīng)的正反兩個(gè)方向的催化作用相同。 反應(yīng)前后沒有質(zhì)和量的改變。,特點(diǎn),機(jī)制,特點(diǎn),共性,1,2,(1),(2),第二節(jié) 酶促反應(yīng)的特點(diǎn)與機(jī)制,高效性 酶的催化作用可使反應(yīng)速度提高106 -1012倍。 例如：過氧化氫分解 H2O2 H2O + O2 用Fe+ 催化，效率為6*10-4 mol/mol.S，而用過氧化氫酶催化，效率為6*106 mo

2、l/mol.S。 用-淀粉酶催化淀粉水解，1克結(jié)晶酶在65C條件下可催化2噸淀粉水解。,特點(diǎn),機(jī)制,特點(diǎn),共性,高效性,特異性,條件溫和,可調(diào)節(jié),變性失活,1,2,(1),(2),第二節(jié) 酶促反應(yīng)的特點(diǎn)與機(jī)制,特異性 酶的專一性 Specificity又稱為特異性，是指酶在催化生化反應(yīng)時(shí)對(duì)底物以及對(duì)反應(yīng)方向的選擇性。,特點(diǎn),機(jī)制,特點(diǎn),共性,高效性,特異性,條件溫和,可調(diào)節(jié),變性失活,1,(1),(2),2,第二節(jié) 酶促反應(yīng)的特點(diǎn)與機(jī)制,催化條件溫和 酶促反應(yīng)一般在pH 5-8 水溶液中進(jìn)行，反應(yīng)溫度范圍為20-40C。,特點(diǎn),機(jī)制,特點(diǎn),共性,高效性,特異性,條件溫和,可調(diào)節(jié),變性失活,1,

3、(1),(2),2,第二節(jié) 酶促反應(yīng)的特點(diǎn)與機(jī)制,酶的活性可以被調(diào)節(jié) 酶的活性可以被調(diào)節(jié)和控制。 在生物體可以通過多種方式調(diào)節(jié)酶的活性，從而使體內(nèi)的各種新陳代謝能夠相互協(xié)調(diào)。 許多因素可以影響或調(diào)節(jié)酶的催化活性，如代謝物、對(duì)酶分子的共價(jià)修飾，酶蛋白的合成改變等。,特點(diǎn),機(jī)制,特點(diǎn),共性,高效性,特異性,條件溫和,可調(diào)節(jié),變性失活,1,(1),(2),2,第二節(jié) 酶促反應(yīng)的特點(diǎn)與機(jī)制,酶易變性失活 酶是蛋白質(zhì)，所以在某些理化因子的作用下易變性失活。,特點(diǎn),機(jī)制,特點(diǎn),共性,高效性,特異性,條件溫和,可調(diào)節(jié),變性失活,1,(1),(2),2,第二節(jié) 酶促反應(yīng)的特點(diǎn)與機(jī)制,“三點(diǎn)結(jié)合”的催化理論 酶

4、與底物的結(jié)合處至少有三個(gè)點(diǎn)，而且只有一種情況是完全結(jié)合的形式。只有這種情況下，不對(duì)稱催化作用才能實(shí)現(xiàn)。,特點(diǎn),機(jī)制,高效性,三點(diǎn)結(jié)合,鎖鑰學(xué)說,誘導(dǎo)契合,特異性,1,(1),(2),2,第二節(jié) 酶促反應(yīng)的特點(diǎn)與機(jī)制,鎖鑰學(xué)說 整個(gè)酶分子的天然構(gòu)象是具有剛性結(jié)構(gòu)的，酶表面具有特定的形狀。酶與底物的結(jié)合如同一把鑰匙對(duì)一把鎖一樣。,特點(diǎn),機(jī)制,高效性,三點(diǎn)結(jié)合,鎖鑰學(xué)說,誘導(dǎo)契合,特異性,1,(1),(2),2,第二節(jié) 酶促反應(yīng)的特點(diǎn)與機(jī)制,誘導(dǎo)契合學(xué)說 酶不具有與底物相識(shí)別的固定構(gòu)象，當(dāng)?shù)孜锱c酶接近時(shí)，底物分子可以誘導(dǎo)酶活性中心的構(gòu)象發(fā)生改變，使之成為能與底物分子密切結(jié)合的構(gòu)象 。,特點(diǎn),機(jī)制,高

5、效性,三點(diǎn)結(jié)合,鎖鑰學(xué)說,誘導(dǎo)契合,特異性,誘導(dǎo)契合機(jī)制,酶與底物靠近,定向,酶與底物相互誘導(dǎo)變形,契合形成中間產(chǎn)物,產(chǎn)物脫離,靠近 電性吸引、疏水作用,定向,底物,酶,B.誘導(dǎo)契合,誘導(dǎo) 互補(bǔ)性結(jié)構(gòu)變化,契合,活性中心催化基團(tuán)進(jìn)行催化,能否契合 專一性的由來,酶復(fù)原催化劑,C.產(chǎn)物脫離,1,(1),(2),2,第二節(jié) 酶促反應(yīng)的特點(diǎn)與機(jī)制,中間產(chǎn)物學(xué)說 在酶催化的反應(yīng)中，第一步是酶與底物形成酶底物中間復(fù)合物。當(dāng)?shù)孜锓肿釉诿缸饔孟掳l(fā)生化學(xué)變化后，中間復(fù)合物再分解成產(chǎn)物和酶。 E + S = E-S P + E 許多實(shí)驗(yàn)事實(shí)證明了ES復(fù)合物的存在。ES復(fù)合物形成的速率與酶和底物的性質(zhì)有關(guān)。,特點(diǎn)

6、,機(jī)制,高效性,中間物,活化能,機(jī)制,特異性,1,(1),(2),2,第二節(jié) 酶促反應(yīng)的特點(diǎn)與機(jī)制,活化能 是指一定溫度下，使1mol反應(yīng)物全部轉(zhuǎn)化為活化分子所需要的能量。 活化分子是指具有反應(yīng)能量的分子。 催化劑的作用是降低反應(yīng)活化能Ea,從而起到提高反應(yīng)速度的作用,特點(diǎn),機(jī)制,高效性,中間物,活化能,機(jī)制,特異性,1,(1),(2),2,第二節(jié) 酶促反應(yīng)的特點(diǎn)與機(jī)制,酶促反應(yīng)的機(jī)制 鄰近效應(yīng)、定向效應(yīng)、酸堿催化 多元催化,特點(diǎn),機(jī)制,高效性,中間物,活化能,機(jī)制,特異性,羧肽酶催化中的電子云形變,定向 極性專一性契合區(qū),H2+NC 精氨酸,C=O,1,(1),(2),2,堿催化,酸催化,有些酶的作用對(duì)象不是一種底物，而是一類化合物或一類化學(xué)鍵。這種專一性稱為相對(duì)專一性(Relative Specificity)。 鍵(Bond)專一性，只對(duì)作用的鍵有選擇性。如酯酶催化酯的水解，對(duì)于酯兩端的基團(tuán)沒有嚴(yán)格的要求。 族(group)專一性，對(duì)鍵和該鍵一端或兩端的基團(tuán)都有選擇性。如-葡萄糖苷酶，催化由-葡萄糖所構(gòu)成的糖苷水解，但對(duì)于糖苷的另一端沒有嚴(yán)格要求。,相對(duì)專一性,相對(duì)專一性,立體化學(xué)專一性,光學(xué)專一性 酶的一個(gè)重要特性是能專一性地與手性底物結(jié)合并催化這類底物發(fā)生反應(yīng)。 如：乳酸脫氫酶只作用于L-乳酸，而對(duì)D-乳酸無作用。,幾何專一性,有些酶只能選擇性催化某種幾何