生物化学：酶作用的特点与机理

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1、酶作用的特点与机理一一. . 酶催化的专一性酶催化的专一性 酶催化的专一性是指酶对它所催化的酶催化的专一性是指酶对它所催化的反应反应及其及其底物底物具有的严格的选择性。具有的严格的选择性。 通常一种酶只能催化通常一种酶只能催化一种或一类一种或一类化学化学反应。反应。1. 酶的专一性的类型一一. . 酶催化的专一性酶催化的专一性由酶对底物选择的严格程度，可将酶的专一性分为多种类型：结构专结构专一性一性相相对对专专一一性性键专一性键专一性酶只作用于一定的酶只作用于一定的化学键化学键，对键两，对键两侧的基团无要求。如侧的基团无要求。如酯酶酯酶基团专一性基团专一性不仅要求底物具有一定的不仅要求底物具有

2、一定的化学键化学键，还对键某还对键某一侧的基团一侧的基团有选择性。如有选择性。如磷酸单酯酶磷酸单酯酶绝对专一性绝对专一性酶只能催化一种底物。如酶只能催化一种底物。如6-磷酸葡磷酸葡萄糖磷酸酯酶萄糖磷酸酯酶一一. . 酶催化的专一性酶催化的专一性立体立体专一性专一性旋光异构旋光异构专一性专一性酶对具有旋光异构的底物有严格酶对具有旋光异构的底物有严格的选择性。如的选择性。如乳酸脱氢酶乳酸脱氢酶几何异构几何异构专一性专一性 酶对具有顺反异构的底物有严格酶对具有顺反异构的底物有严格的选择性。如的选择性。如延胡索酸酶延胡索酸酶2. 酶的专一性的原理一一. . 酶催化的专一性酶催化的专一性1958年年D.

3、E.Koshland提出提出“诱导契合学说诱导契合学说”： induced fit theoryActive siteInduced fit2. 酶的专一性的原理一一. . 酶催化的专一性酶催化的专一性1958年年D.E.Koshland提出提出“诱导契合学说诱导契合学说”： induced fit theory 酶分子活性中心的结构原来并非和底物的结构互相吻酶分子活性中心的结构原来并非和底物的结构互相吻合，但合，但酶的活性中心是柔性的酶的活性中心是柔性的而非刚性的。而非刚性的。 当当底物底物与酶相遇时，可与酶相遇时，可诱导酶活性中心的构象诱导酶活性中心的构象发生相发生相应的变化，其上有关的各

4、个基团达到正确的排列和定应的变化，其上有关的各个基团达到正确的排列和定向，因而使底物和酶能完全契合。向，因而使底物和酶能完全契合。 当反应结束产物从酶分子上脱落下来后，当反应结束产物从酶分子上脱落下来后，酶的活性中酶的活性中心又恢复成原来的构象。心又恢复成原来的构象。 二二. . 酶催化的高效性酶催化的高效性 二二. . 酶催化的高效性酶催化的高效性 二二. . 酶催化的高效性酶催化的高效性 1. 酶的催化机理通过改变反应途径来通过改变反应途径来降低反应的活化能降低反应的活化能二二. . 酶催化的高效性酶催化的高效性 1. 酶的催化机理通过改变反应途径来通过改变反应途径来降低反应的活化能降低反

5、应的活化能又叫又叫过渡态学说过渡态学说二二. . 酶催化的高效性酶催化的高效性酶与底物通过形成中间产物使反应沿一酶与底物通过形成中间产物使反应沿一个低活化能的途径进行。个低活化能的途径进行。 1. 酶的催化机理二二. . 酶催化的高效性酶催化的高效性 1. 酶的催化机理二二. . 酶催化的高效性酶催化的高效性 1. 酶的催化机理二二. . 酶催化的高效性酶催化的高效性 (1) (1) 邻近效应和定向效应邻近效应和定向效应2. 酶催化的高效性的机理二二. . 酶催化的高效性酶催化的高效性 (1) (1) 邻近效应和定向效应邻近效应和定向效应2. 酶催化的高效性的机理二二. . 酶催化的高效性酶催

6、化的高效性 (2) (2) “张力张力”和和“形变形变”2. 酶催化的高效性的机理二二. . 酶催化的高效性酶催化的高效性 (3) (3) 酸碱催化酸碱催化2. 酶催化的高效性的机理二二. . 酶催化的高效性酶催化的高效性 (4) (4) 共价催化共价催化某些酶可以和底物形成某些酶可以和底物形成共价中间物共价中间物，使反应的活化能大大降低。使反应的活化能大大降低。2. 酶催化的高效性的机理二二. . 酶催化的高效性酶催化的高效性2. 酶催化的高效性的机理二二. . 酶催化的高效性酶催化的高效性(5) (5) 微环境（活性中心是低介电区）微环境（活性中心是低介电区）2. 酶催化的高效性的机理二二

7、. . 酶催化的高效性酶催化的高效性(5) (5) 微环境（活性中心是低介电区）微环境（活性中心是低介电区）2. 酶催化的高效性的机理二二. . 酶催化的高效性酶催化的高效性三三. . 酶活性的可调节性酶活性的可调节性 酶催化反应的能力，即酶催化反应的能力，即酶的活性是受调节酶的活性是受调节的，的，其受调节的方式有多种。其受调节的方式有多种。如如: : 酶的别构效应酶的别构效应 共价修饰（共价修饰（甲基化、磷酸化等甲基化、磷酸化等） 酶原的激活（酶原的激活（如胃蛋白酶原、凝血酶原如胃蛋白酶原、凝血酶原 ） 同工酶的调节同工酶的调节 三三. . 酶活性的可调节性酶活性的可调节性四四. . 酶的不

8、稳定性酶的不稳定性 凡能引起蛋白变性的因素均能使酶失去活性。凡能引起蛋白变性的因素均能使酶失去活性。 五五. . 酶的命名酶的命名 五五. . 酶的命名酶的命名 1. 习惯命名法习惯命名法 五五. . 酶的命名酶的命名 1. 习惯命名法 五五. . 酶的命名酶的命名 2. 系统命名法 五五. . 酶的命名酶的命名六六. . 酶的分类酶的分类 国际酶学委员会（国际酶学委员会（Enzyme Commission, EC）将将所有的酶按它们所催化的反应的性质分为六大类。所有的酶按它们所催化的反应的性质分为六大类。氧化还原酶类氧化还原酶类 (oxidoreductase)转移酶类转移酶类 (trans

9、ferase)水解酶类水解酶类 (hydrolase) 裂解（合）酶类裂解（合）酶类 (lyase) 异构酶类（异构酶类（isomerase) 合成酶类合成酶类(连接酶类连接酶类) (ligase)分类分类序号序号酶的类型酶的类型催化反应的性质催化反应的性质举举 例例1 1氧化还原酶类氧化还原酶类oxidoreductaseoxidoreductase) )脱氢酶、氧化酶脱氢酶、氧化酶2 2转移酶类转移酶类( (transferasetransferase) )谷丙转氨酶、谷丙转氨酶、已糖激酶已糖激酶3 3水解酶类水解酶类( (hydrolasehydrolase) ) 酯酶、蛋白酶、酯酶、蛋

10、白酶、淀粉酶淀粉酶4 4裂解（合）酶类裂解（合）酶类( (lyaselyase) ) 醛缩酶、水合酶、醛缩酶、水合酶、脱氨酶、脱羧酶脱氨酶、脱羧酶5 5异构酶类异构酶类( (isomeraseisomerase) ) 差向异构酶、顺反异构差向异构酶、顺反异构酶、酮醛异构酶酶、酮醛异构酶6 6合成酶类合成酶类( (连接连接酶类酶类)()(ligaseligase) )氨酰氨酰- -tRNAtRNA合成酶、天冬合成酶、天冬酰胺合成酶酰胺合成酶AH2+BA+BH2AR+BA+BRAB+H2OAOH+BHAAABABATPADPPiAB A + B七七 酶的编码酶的编码 国际酶学委员会规定，每个酶都有国际酶学委员会规定，每个酶都有唯一唯一的特的特定标码，其书写方式是：定标码，其书写方式是：EC 数字数字. .数字数字. .数字数字. .数字数字酶的分类序号酶的分类序号亚类亚类亚亚类亚亚类顺序号顺序号七七. . 酶的编码酶的编码乙醇脱氢酶的编码是：乙醇脱氢酶的编码是： EC1.1.1.1 第一个第一个“1” 第第1大类，即氧化还原酶类；大类，即氧化还原酶类； 第二个第二个“1” 第第1亚类，供氢体为亚类，供氢体为CHOH； 第三个第三个“1” 第第1亚亚类，受氢体为亚亚类，受氢体为NAD+； 第四个第四个“1” 在亚亚类中的顺序号。在亚亚类中的顺序号。