酶学基础三ppt课件.ppt

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1、酶学基础（三）1.1.5酶促反应的机制1.酶－底物复合物的形成(1)中间产物学说：E+SESE+P(2)酶与底物结合特点：1）可逆的、非共价的结合；2）底物只与酶的活性中心结合；3）酶与底物结合是通过一种称为诱导契合模式进行的。k1k-1k2酶促反应：E+S===ESEPE+P反应方向,即化学平衡方向,主要取决于反应自由能变化H。而反应速度快慢,则主要取决于反应的活化能Ea。催化剂的作用是降低反应活化能Ea,从而起到提高反应速度的作用2.活化能降低活化能：在一定温度下，1mol底物全部进入活化状态所需的自由

2、能，单位J/mol。E+SP+EES能量水平反应过程GE1E2S酶催化作用的本质是酶的活性中心与底物分子通过短程非共价力(如氢键,离子键和疏水键等)的作用，形成E-S反应中间物。其结果使底物的价键状态发生形变或极化，起到激活底物分子和降低过渡态活化能作用。3、影响酶催化的有关因素(1)底物与酶的靠近及定向(2)“张力”和“形变”(3)酸碱催化(4)共价催化(5)金属离子催化作用在酶促反应中，底物分子结合到酶的活性中心，一方面底物在酶活性中心的有效浓度大大增加，有利于提高反应速度；另一方面，由于活性中心的立体结构和

3、相关基团的诱导和定向作用，使底物分子中参与反应的基团相互接近，并被严格定向定位，使酶促反应具有高效率和专一性特点。3、影响酶催化的有关因素(1)底物与酶的靠近及定向临近效应定向效应(2)“张力”和“形变”底物与酶结合诱导酶的分子构象变化，变化的酶分子又使底物分子的敏感键产生“张力”甚至“形变”，从而促使酶－底物中间产物进入过渡态。(3)酸碱催化：一般都是广义的酸－碱催化方式。广义酸－碱催化是指通过质子酸提供部分质子,或是通过质子碱接受部分质子的作用，达到降低反应活化能的过程。广义氢的供体广义氢的受体组氨酸的咪唑基：（1

4、）pI值约为6.7-7.1，在接近中性的条件下，一半以广义酸的形式存在，另一半以广义碱的形式存在，因而它既能作为质子供体，又能作为质子受体，有效地进行酸碱催化。（2）咪唑基供出和接受质子的速度很快，其半衰期短，小于0.1毫微秒。所以许多酶活性中心都有组氨酸残基。酶分子中可作为酸碱催化的功能基团(4)共价催化某些酶在催化过程中，能通过共价键与底物结合成不稳定的酶-底物复合物，这个中间产物很容易变成过渡中间物，反应的活化能大大降低。1）亲核催化指酶分子中具有非共用电子对的亲核基团攻击底物分子中具有部分正电性的原子，并与之作

5、用形成共价键而产生不稳定的过渡态复合物，活化能降低。2）亲电催化亲电基团：Zn2+、Fe3+、Mg2+等(5)金属离子催化作用金属离子可以和水分子的OH-结合，使水显示出更大的亲核催化性能。提高水的亲核性能电荷屏蔽作用电荷屏蔽作用是酶中金属离子的一个重要功能。多种激酶(如磷酸转移酶)的底物是Mg2+-ATP复合物。1.1.6.酶催化机理的实例(一)E的特点胰凝乳蛋白酶:(EC3.4.4.5)1.241个AA残基组成，分子量250002.专一性AA－AA－AA－AA1AA2－AA－AA－AAN端芳香族AAC端3.活性

6、中心Ser195,His57,Asp102，构成一个氢键体系,His57成为桥梁。（二）作用机理1.通过电荷转移，使Ser有更强的亲核力；2.放出产物P1,N末端；3.形成产物P2，C末端；底物结合底物形成共价ES复合物His57质子供体C-N键断裂R-NH2氨基产物释放水亲核攻击H2O四面体中间物的瓦解羧基产物释放胰凝乳蛋白酶催化反应的详细机制1、酶催化反应只能得到一种构型（L-型或D-型）的光学产物；2、酶常常存在着底物或产物抑制现象，造成反应转化率降低，生产能力低等问题；3、极端的pH、较高的温度和高盐浓度的反应

7、体系都可能使酶钝化，失去部分甚至大部分催化活性；4、大量的氧化还原酶、转氨酶等需要等计量反应物的辅因子存在才能表现催化活性，从而限制了它们在许多有机合成反应中的应用；5、酶通常在水溶液中实施其催化活性，对于大多数有机化学反应来说，使用的溶剂是非水溶性的有机溶剂。后续酶催化反应的某些缺点1.3.酶活力的概念及其测定（一）酶活力的概念及表示方法1.概念：检测酶含量及存在，很难直接用酶的“量”（质量、体积、浓度）来表示，而常用酶催化某一特定反应的能力来表示酶量，即用酶的活力表示。酶催化一定化学反应的能力称酶活力，酶活力通常以

8、最适条件下酶所催化的化学反应的速度来确定。活力单位：规定条件（最适条件）下，一定时间内催化完成一定化学反应量所需的酶量。国际单位（U）:指在最适条件下，1分钟内催化1微摩尔(umol)底物的酶量，或是转化1微摩尔(umol)底物中的有关基团的酶量。Katal：指在最适条件下，每秒钟催化1mol底物转化所需的酶量。简称Kat。2.酶