第二节_酶促反应的特点与机制

生物 化学
第二节 酶促反应的特点与机制
1 特点
(1) 共性
(2) 特点
① 高效性
② 特异性
③条件温和 ④ 可调节 ⑤变性失活
机制
特异性
酶的专一性 Specificity又称为特异性， 是指酶在催化生化反应时对底物以及对 反应方向的选择性。
生物 化学
第二节 酶促反应的特点与机制
1 特点
(1) 共性
(2) 特点
① 高效性 ② 特异性
③条件温和
④ 可调节 ⑤变性失活
机制
催化条件温和
酶促反应一般在pH 5-8 水溶液中进行， 反应温度范围为20-40C。
生物 化学
第二节 酶促反应的特点与机制
1 特点
(1) 共性
(2) 特点
① 高效性 ② 特异性 ③条件温和
④ 可调节
⑤变性失活
机制
酶的活性可以被调节
NH 2
OC
+ H2O
脲酶
2NH3 + CO2
NH 2 尿素
NH CH3
OC
+ H2O
脲酶
NH 2 甲基尿素
能诱与导底物分电性子吸密切结合的构象 。契合 向
互补性结 构变化
引、疏 水作用
底物
能否契合— 专一性的酶由来
生物 化学
第二节 酶促反应的特点与机制
1 特点
机制
(1) 特异性
(2) 高效性 ① 中间物
② 活化能 ③ 机制
中间产物学说
在酶催化的反应中，第一步是酶与底物 形成酶－底物中间复合物。当底物分子 在酶作用下发生化学变化后，中间复合 物再分解成产物和酶。
多元催化 ＋
注 意
C端确认区 H2+N＝C
生物 化学
碱催化
酸催化
＋
生物 化学
相对专一性
有些酶的作用对象不是一种底物，而是一类 化合物或一类化学键。这种专一性称为相 对专一性(Relative Specificity)。
键(Bond)专一性，只对作用的键有选择性。 如酯酶催化酯的水解，对于酯两端的基团 没有严格的要求。
生物 化 学西北农林科技大学
动物科技学院生物化学课程组
第二节 酶促反应的特点与机制
生物 化学
第二节 酶促反应的特点与机制
1 特点
(1) 共性
(2) 特点
机制
酶与一般催化剂相比的共性
用量少而催化效率高； 能催化热力学上允许进行的化学反应，而 不能实现那些热力学上不能进行的反应； 能缩短反应达到平衡所需的时间，而不能 改变平衡点； 一般情况下，对可逆反应的正反两个方向 的催化作用相同。 反应前后没有质和量的改变。
有这种情况下，不对称催化作用才能实
现。
A BC
A BC
生物 化学
第二节 酶促反应的特点与机制
1 特点
机制 (1) 特异性
①三点结合
②锁钥学说
③诱导契合 (2) 高效性
锁钥学说
整个酶分子的天然构象是具有刚性结 构的，酶表面具有特定的形状。酶与底 物的结合如同一把钥匙对一把锁一样。
生物 化学
第二节 酶促反应的特点与机制
OH
OH
果OH糖H —葡H 萄1 糖—半乳糖
蔗糖蔗酶糖酶果糖1 + 葡萄糖—半乳糖
H H
棉子糖 O CH2
OH
HH OH
OH H1
CH2OHO
蜜二糖
H
H OH
棉子糖
OH
O
CH2OH
H OH
OH H
生物 化学
立体化学专一性
光学专一性
酶的一个重要特性是能专一性地与手性底物 结合并催化这类底物发生反应。
E + S ==== E-S P + E
许多实验事实证明了E－S复合物的存在。 E－S复合物形成的速率与酶和底物的性 质有关。
生物 化学
第二节 酶促反应的特点与机制
1 特点
机制
(1) 特异性
(2) 高效性
① 中间物
② 活化能
③ 机制
活化能
是指一定温度下，使1mol反应物全部 转化为活化分子所需要的能量。
⑤变性失活 机制
酶易变性失活
酶是蛋白质，所以在某些理化因子的 作用下易变性失活。
生物 化学
第二节 酶促反应的特点与机制
1 特点
机制 (1) 特异性
①三点结合
②锁钥学说 ③诱导契合 (2) 高效性
H
H
“三点结合”的催化理论
C
C
酶与底O物H 的结合处至少有三个CO点O，H而 H且3只C 有一种情CO况O是H完全H结3C合的形式。OH只
1 特点
BC诱..诱产导导物契契脱合合离机制
酶与底物靠近
定向
活性中心催化基 团进行催化
酶与底物相互诱导变形
机制
诱契导合契形成合中学间说产物
产物脱离
(1) 特异性
①三点结合 ②锁钥学说
③诱导契合
(2) 高效性
酶不具有与底物相识别的固定构象，
当底物与酶接近时，底物分子可以诱导
酶活性中心靠的近构象发生酶改复变原，－使催之化成定为剂
活化分子是指具有反应能量的分子。
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
生物 化学
第二节 酶促反应的特点与机制
羧肽酶催化中的电子云形变
C＋=O－
1 特点
机制
(1) 特异性
(2) 高效性
① 中间物 ② 活化能
③ 机制
酶促反应的机制
定向
邻近效应、定向效应靠、近 酸碱催极化性契合专区一性
酶的活性可以被调节和控制。 在生物体可以通过多种方式调节酶的 活性，从而使体内的各种新陈代谢能够 相互协调。 许多因素可以影响或调节酶的催化活 性，如代谢物、对酶分子的共价修饰， 酶蛋白的合成改变等。
生物 化学
第二节 酶促反应的特点与机制
1 特点
(1) 共性
(2) 特点
① 高效性 ② 特异性 ③条件温和 ④ 可调节
生物 化学
第二节 酶促反应的特点与机制
1 特点
(1) 共性
(2) 特点 ① 高效性
② 特异性 ③条件温和 ④ 可调节 ⑤变性失活
机制
高效性
酶的催化作用可使反应速度提高106 -1012倍。 例如：过氧化氢分解
H2O2 → H2O + O2
用Fe+ 催化，效率为6*10-4 mol/mol.S，而 用过氧化氢酶催化，效率为6*106 mol/mol.S。 用-淀粉酶催化淀粉水解，1克结晶酶在65C 条件下可催化2吨淀粉水解。
如：乳酸脱氢酶只作用于L-乳酸，而对D-乳 酸无作用。
生物 化学
几何专一性
有些酶只能选择性催化某种几何 异构体底物的反应，而对另一种构型 则无催化作用。
如延胡索酸水合酶只能催化延胡 索酸水合生成苹果酸，对马来酸则不 起作用。
生物 化学
ห้องสมุดไป่ตู้
绝对专一性
只对一种底物有选择性，专一性最强。 绝对特异性举例：脲酶只水解尿素，而不能水 解甲基尿素。
族(group)专一性，对键和该键一端或两端的 基团都有选择性。如-葡萄糖苷酶，催化 由-葡萄糖所构成的糖苷水解，但对于糖 苷的另一端没有严格要求。
生物 化学
相对专一性
1
蔗糖
CH2OH
H
OH
CH2OHO
H
H OH
H1
H OH
OH 蔗糖酶
O
CH2OH
果糖—葡萄糖 H OH
果糖 +O葡H萄糖H
CH2蔗O糖H