《特点与机理》PPT课件.ppt

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1、酶作用的特点与机理一一.酶催化的专一性酶催化的专一性 酶酶催催化化的的专专一一性性是是指指酶酶对对它它所所催催化化的的反应反应及其及其底物底物具有的严格的选择性。具有的严格的选择性。通通常常一一种种酶酶只只能能催催化化一一种种或或一一类类化化学学反应。反应。1.酶的专一性的类型一一.酶催化的专一性酶催化的专一性由酶对底物选择的严格程度，可将酶的专一性分为多种类型：一一.酶催化的专一性酶催化的专一性2.酶的专一性的原理一一.酶催化的专一性酶催化的专一性1958年提出年提出“诱导契合学说诱导契合学说”：induced fit theoryActive siteInduced fit2.酶的专一性的

2、原理一一.酶催化的专一性酶催化的专一性1958年提出年提出“诱导契合学说诱导契合学说”：induced fit theory酶酶分分子子活活性性中中心心的的结结构构原原来来并并非非和和底底物物的的结结构构互互相相吻吻合，但合，但酶的活性中心是柔性的酶的活性中心是柔性的而非刚性的。而非刚性的。当当底底物物与与酶酶相相遇遇时时，可可诱诱导导酶酶活活性性中中心心的的构构象象发发生生相相应应的的变变化化，其其上上有有关关的的各各个个基基团团达达到到正正确确的的排排列列和和定定向，因而使底物和酶能完全契合。向，因而使底物和酶能完全契合。当当反反应应结结束束产产物物从从酶酶分分子子上上脱脱落落下下来来后后

3、，酶酶的的活活性性中中心又恢复成原来的构象。心又恢复成原来的构象。酶促反应酶促反应酶促反应酶促反应的速度比的速度比的速度比的速度比非酶促反应非酶促反应非酶促反应非酶促反应通常要快通常要快通常要快通常要快1071014 倍倍 二二.酶催化的高效性酶催化的高效性如如如如此此此此高高高高的的的的催催催催化化化化效效效效率率率率使使使使生生生生物物物物体体体体内内内内含含含含量量量量甚甚甚甚微微微微的酶能催化大量的物质转化。的酶能催化大量的物质转化。的酶能催化大量的物质转化。的酶能催化大量的物质转化。二二.酶催化的高效性酶催化的高效性用简单的实验证明酶的催化效率：用简单的实验证明酶的催化效率：用简单的

4、实验证明酶的催化效率：用简单的实验证明酶的催化效率：铁屑铁屑铁屑铁屑 肝糜肝糜肝糜肝糜 肝糜肝糜肝糜肝糜(煮煮煮煮)2 H2O2 2 H2O+O2 二二.酶催化的高效性酶催化的高效性2 H2O2 2 H2O+O2 1.酶的催化机理酶加速反应速度的原因是：酶加速反应速度的原因是：酶加速反应速度的原因是：酶加速反应速度的原因是：通过改变反应途径来通过改变反应途径来通过改变反应途径来通过改变反应途径来降低反应的活化能降低反应的活化能降低反应的活化能降低反应的活化能二二.酶催化的高效性酶催化的高效性 1.酶的催化机理酶加速反应速度的原因是：酶加速反应速度的原因是：酶加速反应速度的原因是：酶加速反应速度

5、的原因是：通过改变反应途径来通过改变反应途径来通过改变反应途径来通过改变反应途径来降低反应的活化能降低反应的活化能降低反应的活化能降低反应的活化能催化机理目前较满意的解释是：催化机理目前较满意的解释是：催化机理目前较满意的解释是：催化机理目前较满意的解释是：中间产物学说中间产物学说中间产物学说中间产物学说又叫又叫又叫又叫过渡态学说过渡态学说过渡态学说过渡态学说二二.酶催化的高效性酶催化的高效性中间产物学说中间产物学说中间产物学说中间产物学说酶酶酶酶与与与与底底底底物物物物通通通通过过过过形形形形成成成成中中中中间间间间产产产产物物物物使使使使反反反反应应应应沿沿沿沿一一一一个个个个低活化能的途

6、径进行。低活化能的途径进行。低活化能的途径进行。低活化能的途径进行。E+S E+S ESES E+P E+P 1.酶的催化机理二二.酶催化的高效性酶催化的高效性 1.酶的催化机理二二.酶催化的高效性酶催化的高效性中间产物学说中间产物学说中间产物学说中间产物学说v底物底物S与酶结合形成与酶结合形成中间产物中间产物ES S与与E的结合导致分子中某些化学键发的结合导致分子中某些化学键发生变化，呈不稳定状态，亦即生变化，呈不稳定状态，亦即活化态活化态，使，使反应活化能降低。反应活化能降低。v复合物复合物ES转变成酶与产物的复合物转变成酶与产物的复合物EPvEP裂解，生成产物裂解，生成产物 1.酶的催化

7、机理二二.酶催化的高效性酶催化的高效性中间产物学说中间产物学说中间产物学说中间产物学说对于双分子反应，底物结合到酶的活性中心对于双分子反应，底物结合到酶的活性中心对于双分子反应，底物结合到酶的活性中心对于双分子反应，底物结合到酶的活性中心(1)(1)邻近效应和定向效应邻近效应和定向效应2.酶催化的高效性的机理二二.酶催化的高效性酶催化的高效性对于双分子反应，底物结合到酶的活性中心对于双分子反应，底物结合到酶的活性中心对于双分子反应，底物结合到酶的活性中心对于双分子反应，底物结合到酶的活性中心(1)(1)邻近效应和定向效应邻近效应和定向效应v两底物分子相邻近，大大提高了两底物分子相邻近，大大提高

8、了两底物分子相邻近，大大提高了两底物分子相邻近，大大提高了底物的有底物的有底物的有底物的有效浓度效浓度效浓度效浓度 邻近效应邻近效应邻近效应邻近效应v底物分子还在活性中心底物分子还在活性中心底物分子还在活性中心底物分子还在活性中心“定向定向定向定向”排布排布排布排布，有，有，有，有利于原子轨道的重叠利于原子轨道的重叠利于原子轨道的重叠利于原子轨道的重叠 轨道定向，使轨道定向，使轨道定向，使轨道定向，使分子间反应近似于分子内反应分子间反应近似于分子内反应分子间反应近似于分子内反应分子间反应近似于分子内反应2.酶催化的高效性的机理二二.酶催化的高效性酶催化的高效性(2)(2)“张力张力”和和“形变

9、形变”底物与酶结合底物与酶结合底物与酶结合底物与酶结合酶分子构象变化酶分子构象变化酶分子构象变化酶分子构象变化底物分子的敏感键底物分子的敏感键底物分子的敏感键底物分子的敏感键产生产生产生产生“张力张力张力张力”和和和和“形变形变形变形变”敏感键断裂敏感键断裂诱导诱导有利于有利于2.酶催化的高效性的机理二二.酶催化的高效性酶催化的高效性(3)(3)酸碱催化酸碱催化vv酶活性部位上的某些基团可以作为质子供体或受体酶活性部位上的某些基团可以作为质子供体或受体酶活性部位上的某些基团可以作为质子供体或受体酶活性部位上的某些基团可以作为质子供体或受体对底物进行酸或碱催化。对底物进行酸或碱催化。对底物进行酸

10、或碱催化。对底物进行酸或碱催化。酸碱催化酸碱催化酸碱催化酸碱催化如如如如 HisHis的咪唑基的咪唑基的咪唑基的咪唑基在在在在中中中中性性性性条条条条件件件件下下下下，有有有有一一一一半半半半是是是是酸酸酸酸形形形形式式式式、一一一一半半半半是是是是碱碱碱碱形形形形式。因此既可进行酸催化，又可进行碱催化。式。因此既可进行酸催化，又可进行碱催化。式。因此既可进行酸催化，又可进行碱催化。式。因此既可进行酸催化，又可进行碱催化。所所所所以以以以咪咪咪咪唑唑唑唑基基基基是是是是酶酶酶酶分分分分子子子子最最最最有有有有效效效效、最最最最活活活活泼泼泼泼的的的的一一一一个个个个功功功功能基团。能基团。能基

11、团。能基团。2.酶催化的高效性的机理二二.酶催化的高效性酶催化的高效性(4)(4)共价催化共价催化某些酶可以和底物形成某些酶可以和底物形成共价中间物共价中间物，使反应的活化能大大降低。使反应的活化能大大降低。共价催化的最一般形式是：共价催化的最一般形式是：共价催化的最一般形式是：共价催化的最一般形式是：酶酶酶酶的的的的亲亲亲亲核核核核基基基基团团团团对对对对底底底底物物物物中中中中的的的的碳碳碳碳原原原原子子子子进进进进行行行行攻攻攻攻击击击击，形成共价中间物。形成共价中间物。形成共价中间物。形成共价中间物。2.酶催化的高效性的机理二二.酶催化的高效性酶催化的高效性如如 胰凝乳蛋白酶胰凝乳蛋白

12、酶chymotrypsinchymotrypsin2.酶催化的高效性的机理二二.酶催化的高效性酶催化的高效性(5)(5)微环境（活性中心是低介电区）微环境（活性中心是低介电区）某些酶的活性中心穴内是某些酶的活性中心穴内是某些酶的活性中心穴内是某些酶的活性中心穴内是非极性非极性非极性非极性的，这种低的，这种低的，这种低的，这种低介电环境甚至还可能介电环境甚至还可能介电环境甚至还可能介电环境甚至还可能排除水分子排除水分子排除水分子排除水分子。这样，底物分子的敏感键和酶的催化基团之这样，底物分子的敏感键和酶的催化基团之这样，底物分子的敏感键和酶的催化基团之这样，底物分子的敏感键和酶的催化基团之间就会

13、有很大的反应力，加速反应的进行。间就会有很大的反应力，加速反应的进行。间就会有很大的反应力，加速反应的进行。间就会有很大的反应力，加速反应的进行。2.酶催化的高效性的机理二二.酶催化的高效性酶催化的高效性(5)(5)微环境（活性中心是低介电区）微环境（活性中心是低介电区）2.酶催化的高效性的机理二二.酶催化的高效性酶催化的高效性三三.酶活性的可调节性酶活性的可调节性 酶催化反应的能力，即酶催化反应的能力，即酶的活性是受调节酶的活性是受调节的，的，其受调节的方式有多种。其受调节的方式有多种。如如:酶的别构效应酶的别构效应 共价修饰（共价修饰（甲基化、磷酸化等甲基化、磷酸化等）酶原的激活（酶原的激

14、活（如胃蛋白酶原、凝血酶原如胃蛋白酶原、凝血酶原 ）同工酶的调节同工酶的调节 三三.酶活性的可调节性酶活性的可调节性四四.酶的不稳定性酶的不稳定性 凡能引起蛋白变性的因素均能使酶失去活性。凡能引起蛋白变性的因素均能使酶失去活性。五五.酶的命名酶的命名国际酶学委员会国际酶学委员会国际酶学委员会国际酶学委员会建议：建议：建议：建议：每个酶都给予每个酶都给予每个酶都给予每个酶都给予 2 2 个个个个名称名称名称名称习惯名习惯名系统名系统名 五五.酶的命名酶的命名如如如如 己糖激酶、乳酸脱氢酶、己糖激酶、乳酸脱氢酶、己糖激酶、乳酸脱氢酶、己糖激酶、乳酸脱氢酶、DNADNA聚合酶聚合酶聚合酶聚合酶 若是

15、水解反应，常把若是水解反应，常把若是水解反应，常把若是水解反应，常把“反应类型反应类型反应类型反应类型”省略省略省略省略如如如如 脲酶、酯酶脲酶、酯酶脲酶、酯酶脲酶、酯酶 有时在名字前加上酶的来源有时在名字前加上酶的来源有时在名字前加上酶的来源有时在名字前加上酶的来源如如如如 胃蛋白酶胃蛋白酶胃蛋白酶胃蛋白酶 1.习惯命名法习惯命名法底物名底物名底物名底物名+反应类型反应类型反应类型反应类型+“+“酶酶酶酶”五五.酶的命名酶的命名习惯名一般比较简短，使用方便；习惯名一般比较简短，使用方便；习惯名一般比较简短，使用方便；习惯名一般比较简短，使用方便；习惯名一般比较简短，使用方便；习惯名一般比较简

16、短，使用方便；但但但但但但缺缺缺缺缺缺乏乏乏乏乏乏系系系系系系统统统统统统性性性性性性，不不不不不不够够够够够够精精精精精精确确确确确确，有有有有有有时时时时时时会会会会会会一一一一一一酶酶酶酶酶酶数数数数数数名或一名数酶的现象。名或一名数酶的现象。名或一名数酶的现象。名或一名数酶的现象。名或一名数酶的现象。名或一名数酶的现象。1.习惯命名法底物名底物名底物名底物名+反应类型反应类型反应类型反应类型+“+“酶酶酶酶”五五.酶的命名酶的命名如如如如“乳酸脱氢酶乳酸脱氢酶乳酸脱氢酶乳酸脱氢酶”的系统名为的系统名为的系统名为的系统名为“L-L-乳酸乳酸乳酸乳酸:NADNAD+氧化还原酶氧化还原酶氧化

17、还原酶氧化还原酶 ”vv若底物不至若底物不至若底物不至若底物不至1 1个，则个，则个，则个，则所有底物所有底物所有底物所有底物都需写出；各底都需写出；各底都需写出；各底都需写出；各底物间以冒号隔开。物间以冒号隔开。物间以冒号隔开。物间以冒号隔开。(若底物是水，可省略）若底物是水，可省略）若底物是水，可省略）若底物是水，可省略）vv所有底物的所有底物的所有底物的所有底物的构型构型构型构型都应标明。都应标明。都应标明。都应标明。vv反应类型反应类型反应类型反应类型指指指指 酶学委员会规定的六种。酶学委员会规定的六种。酶学委员会规定的六种。酶学委员会规定的六种。2.系统命名法底物名底物名底物名底物名

18、+反应类型反应类型反应类型反应类型+“+“酶酶酶酶”五五.酶的命名酶的命名所以在一般叙述时还是采用所以在一般叙述时还是采用习惯名习惯名六六.酶的分类酶的分类 国际酶学委员会（国际酶学委员会（Enzyme Commission,EC）将将所有的酶按它们所催化的反应的性质分为六大类。所有的酶按它们所催化的反应的性质分为六大类。氧化还原酶类氧化还原酶类(oxidoreductase)转移酶类转移酶类(transferase)水解酶类水解酶类(hydrolase)裂解（合）酶类裂解（合）酶类(lyase)异构酶类（异构酶类（isomerase)合成酶类合成酶类(连接酶类连接酶类)(ligase)AH2

19、+BA+BH2AR+BA+BRAB+H2OAOH+BHAAABABATPADPPiAB A+B七七 酶的编码酶的编码 国际酶学委员会规定，每个酶都有国际酶学委员会规定，每个酶都有唯一唯一的特的特定标码，其书写方式是：定标码，其书写方式是：EC 数字数字.数字数字.数字数字.数字数字酶酶的的分分类类序序号号亚亚类类亚亚亚亚类类顺顺序序号号七七.酶的编码酶的编码乙醇脱氢酶的编码是：乙醇脱氢酶的编码是：第一个第一个“1”第第1大类，即氧化还原酶类；大类，即氧化还原酶类；第二个第二个“1”第第1亚类，供氢体为亚类，供氢体为CHOH；第三个第三个“1”第第1亚亚类，受氢体为亚亚类，受氢体为NAD+；第四个第四个“1”在亚亚类中的顺序号。在亚亚类中的顺序号。