《酶催化反应机制》PPT课件

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1、第八章酶催化反应机制第一节前言一两个专一性假说：1锁钥（lockandkey)结合假说：由Fisher早期(1894)提出的理论整个酶分子的构象是完整无缺的（刚性），酶和底物之间是紧密配合的。2诱导契合学说(induced-fithypothesis)：1958年，Koshland提出。提出酶活性中心的可变性（挠性）。底物和酶结合时由于诱导和契合使酶活性中心变化和底物紧密结合。二酶与底物相互作用——过渡态E+SES*E+P酶通过与底物形成过渡态中间物，降低反应活化能而加速反应。过渡态中间物的维持力主要是一些次级键：氢键、离子键、疏水力等，形成过程中放出大量能量，抵消了部分活化能处

2、于过渡态的酶与底物的具有很高的亲和力，比底物或产物高出几个数量级底物过渡态类似物：例如天然具有半椅式结构的环内酯作为溶菌酶的底物，对酶的亲和力比一般糖环高3600倍。PS(S*)能量ΔE三酶催化反应机制（高效性影响因素）：(一)邻近、定向效应及分子内催化：邻近效应(approximation,proximity)：酶活性中心的特定构象使两底物残基互相靠近，使底物在活性中心有效浓度提高从而加速反应定向效应(orientationeffect)：酶使底物的构象固定，使分子轨道正确交叉分子内催化：由于邻近和定向效应的存在，使原本处于游离状态的底物反应，转变成分子内反应。(二)底物形变与诱

3、导楔合底物形变(distortion)和诱导契合(inducedfit)：酶与底物在构象上相互诱导以便更好配合，作用力的产生往往导致底物形变，使被作用的底物敏感键极易断裂例如：溶菌酶催化时使底物糖环由椅式转变为半椅式(三)广义酸碱催化及共催化：广义酸碱催化：质子供体或受体的催化例如：葡萄糖变旋反应：广义碱催化：广义酸催化：OHOHOHO-O-CHOOHCHOOHOHOHCHO-HOHCHO:BHB+HBHB:B共催化（多元催化）：是酸和碱的共同参与催化的机制电荷中继网（chargerelaynetwork）或质子转移通路：H-OO-……H-NN……H-OO……H+CPO-O-羧基咪

4、唑基磷酸基电子云由左向右移动，质子由右向左传递质子转移通路上的各个基团都是广义酸，同时又是广义碱(四)共价催化:标志：催化过程中形成共价中间物1亲核催化:带有多余电子对的基团或原子攻击缺少电子而带有部分正电性的原子或基团并形成不稳定的共价中间物的催化方式。亲核试剂:Glu-COO-Asp-COO-His-咪唑基2亲电催化:由缺少电子的亲电试剂从带负电的基团上夺取一对电子并形成共价中间物的催化方式。亲电试剂：-NH3+(五)微环境催化：①酶活性中心提供一个低介电区:低介电环境有利于电荷间相互作用，而极性环境往往对电荷有屏蔽作用。②局部环境差异使催化基团的解离状态不一样,例如：溶菌酶的

5、两个催化羧基：Glu35-COOHAsp52-COO-(六)作为辅助因子的金属离子的催化金属酶类：酶和金属结合牢固被金属激活酶类：在分离纯化过程中不带金属，人为加入来激活酶类金属离子的功能:1.维持酶的活性构象，使酶处于催化有利状态2.对底物有定位作用，如：Metal丙酮酸激酶ATP丙酮酸3.作为超酸催化剂参与催化：金属离子所带电荷可以不止一个；并且荷电情况不受PH环境变化的影响第二节几种酶作用机制举例一溶菌酶(LysozymeEC3.2.1.17)：存在于鸡蛋清和动物分泌物中，单肽链129个aa，14,600，折叠成近球状(4.533nm)，底物为NAG和NAM相间排列或NA

6、G的单聚物催化过程：①与底物结合:6个糖环第3个必须是NAG；其它糖环和酶形成氢键放能并导致第4个糖环D由椅式转变为半椅式（4kcal/mol)②催化：2催化特征:①有明显的底物形变过程②微环境催化③广义酸碱催化Glu35COHOABNAGOOC1HNACOEFAsp52-COO-OHH二胰凝乳酶(EC3.4.4.5)活性中心三个基团:Asp102His57Ser195构成质子转移通路水解分为两个步骤：①酰化：形成四联体中间物酰化酶His57HNNAsp102C-O-OSer195H-OHHR’NH–C-RO四联体中间物酰化酶②水解脱酰:催化特性：亲核催化；质子传递通路His57

7、HNNAsp102C-O-OSer195OR’NH–C-ROHHOHR’NH2H-HH三其它Ser蛋白酶的催化机制:胰酶、弹性蛋白酶、枯草杆菌蛋白酶的活性中心都有Asp、His、Ser的质子传递通路，只是底物专一性不同：Gly216Gly226SerOHCAspOO-Gly216Gly226SerOHVal216Thr226胰酶：作用于碱性大侧链aa弹性蛋白酶：只水解如Ala小侧链aa糜蛋白酶：水解中性大侧链aa四羧肽酶A(EC3.4.2.1)1酶的结构：由胰腺分泌的