【文章內容簡介】 制 (1)化學反應速率的依賴因素： ① 分子間碰撞頻率 ② 有 效碰撞分子的百分數 (2)促使化學反應進行的途徑 ① 加熱或光照，為反應體系提供能量。 ② 使用催化劑降低反應活化能。 (3)酶的催化作用與分子活化能 2/2/2022 ES P S E 中間產物學說 ⒉酶的催化作用 機制 (1)中間產物學說 2/2/2022 酶與底物結合特點 ： 1）底物只與酶的 活性中心 結合； 2）可逆、非共價的結合； 3）酶與底物通過 一種 模式 進行結合。 k3 k1 k2 E+S ES E+P ⑴ 中間產物存在的 證據 ： ① 同位素 32P標記底物法（磷酸化酶與葡萄糖結合）； ② 吸收光譜法（過氧化物酶與過氧化氫結合）。 2/2/2022 1890， Fischer，酶的活性中心結構與底物的結構互相吻合，緊密結合成中間絡合物。 E a b c P S E a b c S E b c a 鎖 鑰 (2)直接契合（ direct fit）模式： 1890年 ,Emil Fischer“ 鎖鑰學說 ” 酶和底物是鎖與鑰匙似的剛性關系。 2/2/2022 S E ES復合物 a b c a b c (3)誘導契合 （ induced fit） 模式 ：1958,Koshland 誘導契合學說 E S 活性部位構象變化以適應底物的結合。 2/2/2022 酶活性中心結構是柔性的，當底物（激活劑或抑制劑）與酶分子結合時，底物分子 誘導酶蛋白 構象 發(fā)生有利于與底物結合的 變化 ，使反應所需 催化基團和結合基團 正確排列和定向，轉入有效的作用位置，使酶與底物 完全吻合 ，契合形成中間產物 酶－底物復合物 。 誘導契合假說（ inducedfit hypothesis） 2/2/2022 A B 1)趨近 定向 效應 酶將 2個底物拉近，以準確的方向碰撞。實際上是將分子間的反應變成類似于分子內的反應 (4)使酶具有 高 催化效率的因素 酶 酶分子 形成 活性中心 ，與 底物 結合： 提供各種 功能基團 ； 使 分子間 催化反應轉變?yōu)?分子內 催化反應。 酶與底物結合過程中，底物分子從稀溶液中密集到活性中心，并使其催化基團與 底物反應基團 之間正確定向排列。 2/2/2022 + + 穩(wěn)定底物 電荷等相互作用，底物 張力變形 激活形成過渡態(tài) 2)“張力”與“形變” 效應 + + 酶與底物結合，酶分子使底物分子某些鍵 鍵能 減弱，鍵扭曲，底物分子變形，降低反應活化能。 2/2/2022 3)酸 堿催化 廣義酸堿催化， Bronsted的酸堿定義。 通過 暫時 提供（或接受）一個質子， 穩(wěn)定 過渡態(tài)， 加速反應 。 反應物提供質子（作為堿）或從反應物奪取質子（作為酸）。 蛋白質中 酸或堿性基團 ： 氨基、羧基、咪唑基、巰基和酚基等。 影響酸堿催化反應速度 因素 ： ① 酸或堿 強度 （ pK）； ② 質子傳遞 速度 。 His的 咪唑基 最活躍。 2/2/2022 廣義酸基團 廣義堿基團 pKa （質子供體） （質子受體） C O O H C O ON H3+ N H2..N HN H2N H2+N HN HN H2..S H S HOO HNH N H + NH N 6( Asp ),4 .32 (G l u)10 .8012 .48 310 .11 0酶活性中心廣義 酸堿基團 2/2/2022 OOC H2O HC H2O HR2O HOR2R1O Glu 3 5(CH2)2COOCO2CH2Asp 5 2OOC H2O HC H2O HR2O HOR2R1O Glu 3 5(CH2)2COOCO2CH2Asp 5 2OOC H2O HC H2O HR2O HOR2R1 Glu 3 5(CH2)2COOCO2CH2Asp 5 2HHOH溶菌酶 酸、堿催化反應示意圖 2/2/2022 O HC H2CHNHCOOCOC H2NH+N H2CNH2A r g145OH+T y r248OHHCOO_G l u270Zn2+O HC H2CHNHCOOCOC H2NH+N H2CNH2A r g145OT y r248COOG l u270Zn2+HOHH+_廣義酸催化 廣義堿催化 結合基團 2/2/2022 4)共價催化 酶分子活性基團與底物以共價鍵結合，形成過渡態(tài)來加速反應。 ?親核催化：帶有多電子的原子如 O、 S和 N，可提供電子去攻擊底物上相對帶正電子的原子（如羰基碳），親核攻擊。 ?親電催化：是由親電試劑 (具有接受電子對的原子 )引起的催化反應 ,是親核催化的反過程。 Lewis的酸堿電子理論： 酸：可接受電子對物質， 親電物質。 堿：可提供電子對物質，親核物質。 共價催化又稱親核或親電子催化。 實際上也是酸堿催化。 2/2/2022 SerOH — CH2— S ： H — CH2— O ： H CysSH — CH2— C=CH HN N CH ： His咪唑基 親核物質 親電物質 2/2/2022 5)表面效應 或 疏水性“口袋”效應 O HC H2CHNHCOOCOC H2NH+N H2CNH2A r g145OH+T y r248OHHCOO_G lu270Zn2+疏水 口袋 肽鏈 底物 2/2/2022 酶與底物過渡態(tài) 互補 酶與底物過渡態(tài)互補，親合力最強，釋放出結合能使 ES過渡態(tài) 能級 降低，有利于底物分子跨越能壘，加速酶促反應速度。 酶的多元催化作用： 多個基元催化形式的協(xié)同作用。 2/2/2022 His57 Asp102 Ser195 Cleft for binding extended substrates 245； His57, Asp102,Ser195 胰凝乳蛋白酶 2/2/2022 胰凝乳蛋白酶 2/2/2022 ① 敏感鍵 羰基 C定向接近 Ser195羥基 O 2/2/2022 ② His57奪走 Ser195羥基 H， Ser195羥基 O親核攻擊 敏感鍵 羰基 C形成帶 氧陰離子 的 四面體中間物 （轉換態(tài)） 。氧陰離子洞， 氧陰離子 與 Ser195， Gly193酰胺 H形成 氫鍵 使 轉換態(tài) 穩(wěn)定。 2/2/2022 ③ His57作為 酸 催化劑 為敏感鍵Ｎ 提供 質子 ，肽鍵斷裂， 胺 釋放，生成?；钢虚g物 。 2/2/2022 Water ， the second substrate then enters the active site. ④ 水為 His57提供 質子 ，羥基Ｏ 親核攻擊 羰基Ｃ形成帶 氧陰離子 的 四面體中間物 。氧陰離子洞， 氧陰離子 與 Ser195， Gly193酰胺 H形成 氫鍵 使 之 穩(wěn)定。 2/2/2022 2/2/2022 ⑤ His57作為 酸 催化劑 為Ser195羥基 O提供 質子 ，四面體中間物 鍵斷裂，生成 羧酸化合物 。 2/2/2022 ⑥ 游離酶 重新形成 2/2/2022 四 .雙底物 反應 A＋ B P＋ Q 2個底物 2個產物稱 “ BiBi” 反應。 二種類型：