2. 酶促反应的特点（精简）.pdf

酶促反应的特点酶促反应的特点 在反应前后没有质和量的变化在反应前后没有质和量的变化 用量少而催化效率高用量少而催化效率高 只能加速可逆反应的进程，而不改变反应的平只能加速可逆反应的进程，而不改变反应的平 衡点。一般情况下，对可逆反应的正反两个方衡点。一般情况下，对可逆反应的正反两个方 向的催化作用相同，能缩短反应达到平衡所需向的催化作用相同，能缩短反应达到平衡所需 的时间的时间 作用机理都是作用机理都是降低反应的活化能降低反应的活化能 酶与一般催化剂的共同点：酶与一般催化剂的共同点： 本质本质 酶促反应的特点酶促反应的特点 （一一）酶促反应具有极高的效率酶促反应具有极高的效率 （二二）酶促反应具有高度的特异性酶促反应具有高度的特异性 （三三）酶的活性与酶量具有可调节性酶的活性与酶量具有可调节性 （四四）酶具有不稳定性酶具有不稳定性 酶的催化效率通常比非催化反应高酶的催化效率通常比非催化反应高10108 8101020 20倍， 倍， 比一般催化剂高比一般催化剂高10107 7101013 13倍 倍 酶的催化不需要较高的反应温度酶的催化不需要较高的反应温度 酶比一般催化剂更有效地降低反应的活化能酶比一般催化剂更有效地降低反应的活化能 一一、酶促反应具有极高的效率酶促反应具有极高的效率 活化能活化能(activation energy)(activation energy) 是底物分子从初是底物分子从初 态转化成过渡态所需的能量态转化成过渡态所需的能量 酶通过促进底物形成过渡态而提高反应速率酶通过促进底物形成过渡态而提高反应速率 酶比一般催化剂更有效地酶比一般催化剂更有效地降低反应活化能降低反应活化能 酶与底物结合形成中间产物酶与底物结合形成中间产物 诱导契合作用使酶与底物密切结合诱导契合作用使酶与底物密切结合 酶加速化学酶加速化学 反应的机制反应的机制 是能够极大是能够极大 地降低反应地降低反应 的活化能的活化能 酶促反应活化能的改变酶促反应活化能的改变 酶的转换数酶的转换数(turnover(turnover number)number) 当酶被底物完全饱和时当酶被底物完全饱和时( (V Vmax)max)，每个酶分子每个酶分子( (或活性或活性 中心中心) )每秒钟催化底物转变成产物的分子数每秒钟催化底物转变成产物的分子数。单位是单位是s s- -1 1 酶的转换数可用来表示酶的催化效率酶的转换数可用来表示酶的催化效率 例例 反应反应 温度温度 速率常数速率常数 酸性条件酸性条件 62 7.462 7.41010- -7 7 脲酶催化脲酶催化 21 5.021 5.010106 6 COCO( (NHNH2 2) )2 2+H+H2 2O O COCO2 2+2NH+2NH3 3 酶具有高效性的机制酶具有高效性的机制 1. 1. 邻近定向效应邻近定向效应(proximity and orientation)(proximity and orientation) 增加了酶与底物的接触机会和有效碰撞增加了酶与底物的接触机会和有效碰撞 2. 2. 底物的形变和诱导契合底物的形变和诱导契合( (distortion distortion and inducedand induced- -fit)fit) 酶的活性中心多是酶的活性中心多是酶分子内部的疏水酶分子内部的疏水“口袋口袋”， 酶反应在此疏水环境中进行酶反应在此疏水环境中进行，使底物分子脱溶剂化使底物分子脱溶剂化 ( (desolvationdesolvation) )，排除周围大量水分子对酶和底物分排除周围大量水分子对酶和底物分 子中功能基团的干扰性吸引和排斥子中功能基团的干扰性吸引和排斥，防止水化膜的防止水化膜的 形成形成，利于底物与酶分子的密切接触和结合利于底物与酶分子的密切接触和结合。这种这种 现象称为表面效应现象称为表面效应(surface(surface effect)effect) 3 3. .表面效应使底物分子去溶剂化表面效应使底物分子去溶剂化 4 4. . 酶的催化机制呈现多元催化作用酶的催化机制呈现多元催化作用 酸酸- -碱催化碱催化(acid(acid- -base catalysis) base catalysis) 共价催化共价催化(covalent catalysis)(covalent catalysis) 金属离子催化金属离子催化( (metalionmetalion catalysis)catalysis) 亲核催化亲核催化( (nucleophilicnucleophilic catalysis)catalysis) 亲电催化亲电催化( ( electrophilicelectrophilic catalysis)catalysis) 一种酶仅作用于一种或一类化合物一种酶仅作用于一种或一类化合物，或一或一 定的化学键定的化学键，催化一定的化学反应并生成一催化一定的化学反应并生成一 定的产物定的产物。酶的这种特性称为酶的特异性或酶的这种特性称为酶的特异性或 专一性专一性 酶的特异性酶的特异性 (specificity)(specificity) 二、酶促反应具有高度的特异性二、酶促反应具有高度的特异性 根据酶对底物选择的特点，酶的特异性可分根据酶对底物选择的特点，酶的特异性可分 为两种类型为两种类型 ： 1. 1. 绝对专一性绝对专一性(absolute (absolute specificity)specificity) 只能作用于特定结构的底物，进行一种专一只能作用于特定结构的底物，进行一种专一 的反应，生成一种特定结构的产物的反应，生成一种特定结构的产物 只能催化一种光学异构只能催化一种光学异构 体或立体异构体进行反体或立体异构体进行反 应应( (立体异构特异性立体异构特异性) ) “三点附着“三点附着(tree-point attachment) 理论”解释立体异构特异性理论”解释立体异构特异性 L L- - 乳酸脱氢酶的催化作用特异性乳酸脱氢酶的催化作用特异性 酶的特异性不但决定于酶活性中心的功能基团的性酶的特异性不但决定于酶活性中心的功能基团的性 质，而且还决定于底物和活性中心的空间构象质，而且还决定于底物和活性中心的空间构象 2. 2. 相对专一性相对专一性(relative (relative specificity) specificity) 有些酶对底物的专一性不是依据整个底物分有些酶对底物的专一性不是依据整个底物分 子结构，而是依据底物分子中的子结构，而是依据底物分子中的特定的化学键或特定的化学键或 特定的基团特定的基团，因而可以作用于含有相同化学键或，因而可以作用于含有相同化学键或 化学基团的一类化合物化学基团的一类化合物 蔗糖酶对蔗糖和棉子糖均起催化作用蔗糖酶对蔗糖和棉子糖均起催化作用 例例 该学说认为酶表面并没有一种与底物互补的固定该学说认为酶表面并没有一种与底物互补的固定 形状形状，而只是由于底物的诱导才形成了互补形状而只是由于底物的诱导才形成了互补形状 X X衍射分析方法证明衍射分析方法证明，酶在参与催化作用时发生酶在参与催化作用时发生 了构象变化了构象变化 诱导契合假说（诱导契合假说（inducedinducedfit hypothesis)fit hypothesis) 酶专一性的机制酶专一性的机制 （三）酶的活性与酶量具有可调节性（三）酶的活性与酶量具有可调节性 酶促反应受多种因素的调控，以适应机体酶促反应受多种因素的调控，以适应机体 对不断变化的内外环境和生命活动的需要对不断变化的内外环境和生命活动的需要 对酶生成与降解量的调节对酶生成与降解量的调节 酶催化效力的调节酶催化效力的调节 通过改变底物浓度对酶进行调节等通过改变底物浓度对酶进行调节等 （四）酶具有不稳定性（四）酶具有不稳定性 酶的化学本质是蛋白质酶的化学本质是蛋白质。在某些理化因素在某些理化因素 ( (如高温如高温、强酸强酸、强碱等强碱等) )的作用下的作用下，酶会发生酶会发生 变性变性而而失去催化活性失去催化活性。因此因此，酶促反应往往都酶促反应往往都 是在常温是在常温( (2020- -4040) )、常压和接近中性常压和接近中性(pH(pH5 5- -8 8) ) 的条件下进行的的条件下进行的 THANK YOU 感谢聆听，批评指导