酶促反应机理课件

第二第二节 酶促反促反应的特点与机理的特点与机理The Characteristic and Mechanism of Enzyme-Catalyzed Reaction 1A第二节 酶促反应的特点与机理The Character本本节讲授内容授内容一、酶促的反应特点二、酶的作用机理三、酶促反应的几种机制四、核酶与抗体酶2A本节讲授内容一、酶促的反应特点2Au酶与一般催化与一般催化剂的共同点的共同点在反在反应前后没有前后没有质和量的和量的变化；化；只能催化只能催化热力学允力学允许的化学反的化学反应；只能加速可逆反只能加速可逆反应的的进程，而不改程，而不改变反反应的平衡点。的平衡点。都是通都是通过降低反降低反应分子的活化能来加快化学反分子的活化能来加快化学反应的速的速度度3A酶与一般催化剂的共同点3A（一）（一）酶促反促反应具有极高的效率具有极高的效率 一、一、酶促反促反应的特点的特点的的催催化化效效率率通通常常比比非非催催化化反反应高高1081020倍倍，比比一般催化一般催化剂高高1071013倍。倍。酶的催化不需要的催化不需要较高的反高的反应温度。温度。酶和和一一般般催催化化剂加加速速反反应的的机机理理都都是是降降低低反反应的的活活化化能能(activation energy)。酶比比一一般般催催化化剂更更有有效地降低反效地降低反应的活化能。的活化能。4A（一）酶促反应具有极高的效率 一、酶促反应的特点的催化效率反反应总能量改能量改变 非催化反非催化反应活化能活化能 酶促反促反应 活化能活化能 一般催化一般催化剂催催化反化反应的活化能的活化能 能能量量反反 应 过 程程 底物底物 产物物 酶促反促反应活化能的改活化能的改变 活化能活化能：底物分子从初：底物分子从初态转变到活化到活化态所需的能量。所需的能量。5A反应总能量改变 非催化反应活化能 酶促反应 一般催化剂催能一一种种酶仅作作用用于于一一种种或或一一类化化合合物物，或或一一定定的的化化学学键，催催化化一一定定的的化化学学反反应并并生生成成一一定定的的产物物。酶的的这种种特特性性称称为酶的的特特异异性性或或专一性一性。*酶的特异性的特异性(specificity)（二）（二）酶促反促反应具有高度的特异性具有高度的特异性6A一种酶仅作用于一种或一类化合物，或一定的化学键，催化一定的化根据根据酶对其底物其底物结构构选择的的严格程度不同，格程度不同，酶的特异性可大致分的特异性可大致分为以下以下3 3种种类型：型：绝对特异性特异性(absolute specificity)：只能作用于特定只能作用于特定结构的底物，构的底物，进行一种行一种专一的反一的反应，生成一种特定，生成一种特定结构的构的产物物。键和基和基团同同时专一一 相相对特异性特异性(relative specificity)：作用于一作用于一类化合化合物或一种化学物或一种化学键。键专一、基一、基团专一一立体立体结构特异性构特异性(stereo specificity)：作用于立体异作用于立体异构体中的一种。（立体和几何异构）构体中的一种。（立体和几何异构）7A根据酶对其底物结构选择的严格程度不同，酶的特异性可大致分为以三、三、酶催化作用的机理是催化作用的机理是降低活化能降低活化能催化剂只能催化原来可以进行的反应，加快其反应速度。即使对可以进行的反应来说，反应物分 子应越过一个活化能才能发生反应。酶作为催化剂的作用是降低活化能。8A三、酶催化作用的机理是降低活化能催化剂只能催化原来可酶的催化机理是降低活化能的催化机理是降低活化能9A酶的催化机理是降低活化能9A酶是如何降低活化能的呢?首先需要酶与底物分子结合，酶蛋白结构中有底物结合中心/活性中心。然后，酶蛋白分子以各种方式，作用于底物分子，使底物分子活化起来。酶与底物的专一结合，又是酶促反应专一性的体现。10A酶是如何降低活化能的呢?首先需要酶与底物分子结合，（二）、中（二）、中间复合物学复合物学说和和酶作用的作用的过渡渡态11A（二）、中间复合物学说和酶作用的过渡态底物分子底物分子结合在合在酶的底物的底物结合中心合中心 12A底物分子结合在酶的底物结合中心 12A三、三、酶促反促反应的机制的机制酶酶-底物复合物的形成与底物复合物的形成与底物复合物的形成与底物复合物的形成与诱导诱导契合契合假假假假说说（一）（一）（一）（一）两种假两种假两种假两种假说说锁锁匙学匙学匙学匙学说说13A三、酶促反应的机制酶-底物复合物的形成与诱导契合假说（二）、（二）、酶促作用（高效率）的几种机制促作用（高效率）的几种机制底物的底物的“趋近近”和和“定向定向”效效应底物底物变形与形与张力作用力作用共价催化作用共价催化作用亲核催化作用核催化作用亲电催化作用催化作用酸碱催化作用酸碱催化作用影响的两个因素（咪影响的两个因素（咪唑基基为例）例）14A（二）、酶促作用（高效率）的几种机制底物的“趋近”和“定向”使底物靠拢使底物分子产生应力使底物分子电荷变化15A使底物靠拢使底物分子使底物分子15A16A16A（三）（三）酶促反促反应的可的可调节性性对酶生成与降解量的生成与降解量的调节酶催化效力的催化效力的调节通通过改改变底物底物浓度度对酶进行行调节等等酶促反促反应受多种因素的受多种因素的调控，以适控，以适应机体机体对不断不断变化的内外化的内外环境和生命活境和生命活动的需要。其中包的需要。其中包括三方面的括三方面的调节。17A（三）酶促反应的可调节性对酶生成与降解量的调节酶促反应受多种 在代谢途径中调节酶活性 几个酶或十几个酶前后配合，完成一系列代谢反应，形成一条代谢途径。在一条代谢途径中，常常是前一个酶促反应的底物，便是下一个酶促反应的底物。18A 在代谢途径中调节酶活性18A返回返回第一个酶（有活性）第一个酶（无活性）终产物终产物（调节物）结合在调节中心19A返回第一个酶第一个酶终产物终产物（调节物）19Aq共价调节 有时候，酶蛋白分子可以和一个基团形成共价结合，结合的结果，使酶蛋白分子结构发生改变，使酶活性发生改变。例如，与磷酸根的结合。这种调节酶活性的情况称为酶的共价调节。20A共价调节 20A返回返回糖糖元元磷磷酸酸化化酶有有磷磷酸酸化化位位点点21A返回糖有磷酸化位点21Aq 竞争性抑制调节 有的酶在遇到一些化学结构与底物相似的分子时，这些分子与底物竞争结合酶的活性中心，亦会表现出酶活性的降低（抑制）。这种情况称为酶的竞争性抑制。22A 竞争性抑制调节22A对氨基苯甲酸（细菌生长因子）对氨基苯磺酸（磺胺药）磺胺类药物 竞争性抑制细菌体内的酶23A对氨基苯甲酸对氨基苯磺酸 磺胺类药物23A四、核四、核酶与抗体与抗体酶核核酶(ribozyme)抗体抗体酶应用用24A四、核酶与抗体酶核酶(ribozyme)24A