第二章酶ppt.ppt

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 3、诱导契合学说(induced-fit hypothesis，1964年Koshland提出) 酶的活性中心在结构上具柔性，底物接近活性中心时，可诱导酶蛋白构象发生变化，这样就使使酶活性中心有关基团正确排列和定向，使之与底物成互补形状有机的结合而催化反应进行。 该学说认为酶表面并没有一种与底物互补的固定形状，而只是由于底物的诱导才形成了互补形状. 酶 A B 1、邻近效应和定向效应 四、酶高效催化的策略 P89 在酶促反应中，底物分子结合到酶的活性中心： 一方面在酶活性中心 底物的有效浓度大大增加，有利于提高反应速度。由于邻近效应，使分子间的反应变成分子内反应； 另一方面，由于活性中心的立体结构和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。把分子内反应变成定向反应，使酶促反应具有高效率和专一性特点。 实例 （临近效应） 咪唑和对-硝基苯酚乙酸酯的反应是一个双分子氨解反应. 分子间反应：咪唑浓度1M 实验结果表明，分子内咪唑基参与的氨解反应速度比相应的分子间反应速度大 24 倍。说明咪唑基与酯基的相对位置对水解反应速度具有很大的影响。（咪唑基有效浓度增加24倍） 实例 （1）酶-底物结合方式：诱导契合 2、 诱导契合与底物扭曲变形（“形变”和“张力”） 酶与底物结合时，酶的构象发生改变时，底物分子也发生形变，形成一个互相契合的复合物，进一步转换成过度态，大大提高反应速度。 （2）底物的过渡状态：张力效应 反应速度与形成的过渡状态稳定性密切相关 在酶催化的反应中，与酶的活性中心形成复合物的实际上是底物形成的过渡状态； 酶与过渡状态的亲和力要大于酶与底物或产物的亲和力。 + - + - 稳定的底物 通过电荷等相互作用，底物张力变形激活形成过渡态 张力效应（strain） - - + + 酶促反应：E+S ? ES ? EP ? E+P 自由能变化决定反应方向。 活化能高低决定反应速度快慢。 催化剂的作用是降低反应活化能。? 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，这是酶促反应的初始，敏感键断裂，新的化学键形成，则是酶促反应的完成。 (3)敏感键形变：降低活化能 3、多元催化作用 酶的活性中心部位，一般都含有多个起催化作用的基团，这些基团在空间有特殊的排列和取向，可以对底物价键的形变和极化及调整底物基团的位置等起到协同作用，从而使底物达到最佳反应状态。 4、 酸－碱催化 酸-碱催化：狭义、广义的酸-碱催化。 酶参与的酸-碱催化反应一般都是广义的酸－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。 广义酸基团 广义碱基团（质子供体） （质子受体） 酶分子中可以作为广义酸、碱的基团： His 是酶的酸碱催化作用中最活泼的一个催化功能团。 广义酸基团 广义碱基团 pKa （质子供体） （质子受体） 酶活性中心广义酸碱基团 C 5、 共价催化 催化剂通过与底物形成反应活性很高的共价过渡产物，使反应活化能降低，从而提高反应速度的过程，称为共价催化。 酶中参与共价催化的基团主要包括 His 的咪唑基，Cys 的巯基，Asp 的羧基，Ser 的羟基等。 某些辅酶，如焦磷酸硫胺素和磷酸吡哆醛等也可以参与共价催化作用。 酶-底物 醛缩酶类、脱羧酶类：反应基团R-NH3+ 共价中间物R-N=C（西佛碱） 1，6-二磷酸果糖 Tyr酪氨酸 3-磷酸甘油醛 磷酸二羟丙酮 在酶分子表面有一个裂缝，活性部位就位于疏水环境中的裂缝中。 *介电常数低于水介质的介电常数 *两个带电基团的静电作用比极性环境中显著增高； 当底物与活性部位结合后就埋没在疏水环境中，这里底物分子与催化基团之间的作用力比活性部位在极性环境中的作用力强，利于酶的催化作用。 6、微环境的影响（表面效应surface effect） 疏水口袋 肽链 底物 羧肽酶 疏水“口袋” 羧肽酶：催化C末端肽键水解，对芳香族或大的脂肪族侧链较敏感。 1967年Lipscomb解析出羧肽酶A的三维结构 外形紧密，38% α-螺旋，17% β-折叠片，一个紧密结合的Zn 2+， Zn 2+对位于表面附近的一个裂缝中