(1.25)--酶促反应机制生物化学.ppt

一般催化剂反应活化能反应总能量变化酶促反应活化能非催化反应活化能活化过程酶促反应降低活化能过渡态终态初态

酶促反应机制

邻近（proximity）与定向（orientation）效应分子内反应速率是分子间反应的24倍A、咪唑基催化乙酸-p-硝基苯酯的水解B、相应的分子内反应AB

邻近效应：酶与底物形成中间复合物后，使底物之间、酶的催化基团与底物的反应基团之间相互靠近，变分子间反应为分子内反应，大大提高了酶活性部位的底物的有效浓度，从而加速化学反应。

在分子内反应中，假若酶的催化基团与底物的反应基团之间的取向不同，其对应的反应速率会相同吗？

结构相对速率结构相对速率CH3COO-+CH3COOR1.01.0×1031.0×103～3.0×1062.2×1051.0×1071.0×108二羧酸单苯酯水解相对速率和结构关系

定向效应：由于酶的构象作用，底物的反应基团之间、酶的催化基团与底物的反应基团之间正确取向的效应。

邻近效应和定向效应定向底物酶靠近静电吸引疏水作用

研究发现，邻近与定向效应能使酶促反应速率提高108倍

底物形变底物与酶结合时的构象变化示意图A、底物分子发生变形B、底物和酶分子都发生变形

底物形变(distortion)酶与底物结合时，底物也受活性中心某些基团的作用，使分子内的敏感键产生“电子张力，”呈不稳定状态。迫使底物的构象更接近过渡态。

底物形变举例：溶菌酶催化机制半倚式结构倚式结构

共价催化(covalentcatalysis)酶活性中心的部分残基侧链作为亲核基团与底物形成一个反应活性很高的共价中间物，降低反应的活化能。亲核性基团：Ser的-OH、Cys的-SH、His的咪唑基底物亲电中心：磷酰基（-P=O），酰基（-C=O），糖基（Glu-C-OH）

共价催化

举例：胰凝乳蛋白酶通过共价催化使肽键断裂

酸碱催化（acid-basecatalysis）狭义的酸碱催化即强酸强碱的催化。广义的酸碱催化指水分子以外的分子作为质子供体和质子受体参与的催化。

酸碱催化的功能基团

影响酸碱催化反应速度的两个因素1、酸碱强度(pK值）组氨酸咪唑基的解离常数在5.6-7.0之间，在生理条件下，既可作为质子供体，又可作为质子受体参与酶的催化。2、给出质子或结合质子的速度咪唑基给出质子和结合质子的速度都快。咪唑基是最有效的酸碱功能基团。

举例：溶菌酶Glu35的广义酸催化

酶发挥高效催化机制是通过多种途径实现的邻近与定向效应，变分子间反应为分子内反应，并使反应基团定向排列。底物形变是底物受酶的诱导，分子内的敏感键产生电子张力，呈不稳定状态，导致旧键易断裂，新键易形成。共价催化使酶与底物形成一个反应活性很高的共价中间物，很容易进入过渡态。酸碱催化向反应物提供质子或从反应物接受质子以稳定过渡态。

不是一种因素在所有的酶中都起作用，也不是所有的因素都在一个酶中起作用。不同的酶，其催化机制不同，各自有各自的特点。