第二第二节 酶促反响的特点与机理促反响的特点与机理The Characteristic and The Characteristic and Mechanism of Enzyme-Mechanism of Enzyme-Catalyzed Reaction Catalyzed Reaction 本节讲授内容本节讲授内容一、酶促的反响特点二、酶的作用机理三、酶促反响的几种机制四、核酶与抗体酶 u酶与普通催化与普通催化剂的共同点的共同点u在反响前后没有在反响前后没有质和量的和量的变化；化；u只能催化只能催化热力学允力学允许的化学反响；的化学反响；u只能加速可逆反响的只能加速可逆反响的进程，而不改程，而不改动反响反响的平衡点的平衡点u都是都是经过降低反响分子的活化能来加快化降低反响分子的活化能来加快化学反响的速度学反响的速度 〔一〕〔一〕酶促反响具有极高的效率促反响具有极高的效率 一、一、 酶促反响的特点酶促反响的特点Ø的的催催化化效效率率通通常常比比非非催催化化反反响响高高108～～1020倍倍，，比普通催化比普通催化剂高高107～～1013倍Ø酶的催化不需求的催化不需求较高的反响温度。
高的反响温度Ø酶和和普普通通催催化化剂加加速速反反响响的的机机理理都都是是降降低低反反响响的的活活化化能能(activation energy)酶比比普普通通催催化化剂更更有效地降低反响的活化能有效地降低反响的活化能 反响总能量改动反响总能量改动 非催化反响活化能非催化反响活化能 酶促反响酶促反响 活化能活化能 普通催化剂催普通催化剂催化反响的活化能化反响的活化能 能能量量反反 应应 过过 程程 底物底物 产物产物 酶促反响活化能的改动酶促反响活化能的改动 活化能：底物分子从初态转变到活化态所需的能量活化能：底物分子从初态转变到活化态所需的能量 一一种种酶仅作作用用于于一一种种或或一一类化化合合物物，，或或一一定定的的化化学学键，，催催化化一一定定的的化化学学反反响响并并生生成成一一定定的的产物物酶的的这种种特特性性称称为酶的的特特异异性性或或专注性 酶的特异性的特异性(specificity)〔二〕酶促反响具有高度的特异性〔二〕酶促反响具有高度的特异性 根据酶对其底物构造选择的严厉程度不同，根据酶对其底物构造选择的严厉程度不同，酶的特异性可大致分为以下酶的特异性可大致分为以下3 3种类型：种类型：•绝对特异性特异性(absolute specificity)(absolute specificity)：只能作用于特：只能作用于特定构造的底物，定构造的底物，进展一种展一种专注的反响，生成一种特定注的反响，生成一种特定构造的构造的产物物 。
键和基和基团同同时专注注 •相相对特异性特异性(relative specificity)(relative specificity)：作用于一：作用于一类化合化合物或一种化学物或一种化学键键专注、基注、基团专注注•立体构造特异性立体构造特异性(stereo specificity)(stereo specificity)：作用于立体：作用于立体异构体中的一种〔立体和几何异构〕异构体中的一种〔立体和几何异构〕 三、三、酶催化作用的机理是降低活化能催化作用的机理是降低活化能 催化剂只能催化原来可以进展的 反响，加快其反响速度 即使对可以进展的反响来说，反响物分 子应越过一个活化能才干发生反响 酶作为催化剂的作用是降低活化能 酶的催化机理是降低活化能酶的催化机理是降低活化能 酶是如何降低活化能的呢 ? 首先需求酶与底物分子结合，酶蛋白构造中有底物结合中心/活性中心 然后，酶蛋白分子以各种方式，作用于底物分子，使底物分子活化起来 酶与底物的专注结合，又是酶促反响专注性的表达 〔二〕、中间复合物学说和酶作用的过渡态〔二〕、中间复合物学说和酶作用的过渡态•Ｅ＋Ｓ ＥＳ Ｅ＋Ｐ• Ｓ２•Ｓ１＋Ｅ ＥＳ１ Ｐ１＋Ｐ２＋Ｅ 底物分子底物分子结合在合在酶的底物的底物结合中心合中心 三、酶促反响的机制三、酶促反响的机制 酶-底物复合物的构成与底物复合物的构成与诱导契合假契合假说〔一〕两种假〔一〕两种假〔一〕两种假〔一〕两种假说说 锁锁－匙学－匙学－匙学－匙学说说 〔二〕、酶促作用〔高效率〕的几种机制〔二〕、酶促作用〔高效率〕的几种机制•底物的底物的“趋近〞和近〞和“定向〞效定向〞效应•底物底物变形与形与张力作用力作用•共价催化作用共价催化作用• 亲核催化作用核催化作用• 亲电催化作用催化作用•酸碱催化作用酸碱催化作用• 影响的两个要素〔咪 影响的两个要素〔咪唑基基为例〕例〕 使底物靠拢使底物分子产生应力使底物分子电荷变化 〔三〕酶促反响的可调理性〔三〕酶促反响的可调理性Ø对酶生成与降解量的生成与降解量的调理理Ø酶催化效能的催化效能的调理理Ø经过改改动底物底物浓度度对酶进展展调理等理等酶促反响受多种要素的促反响受多种要素的调控，以控，以顺应机体机体对不断不断变化的内外化的内外环境和生命活境和生命活动的需求。
其中包的需求其中包括三方面的括三方面的调理 q 在代谢途径中调理酶活性q 几个酶或十几个酶前后配合，完q 成一系列代谢反响，构成一条代谢途q 径在一条代谢途径中，经常是前一q 个酶促反响的底物，便是下一个酶促q 反响的底物 前往前往第一个酶〔有活性〕第一个酶〔无活性〕终产物终产物〔调理物〕 结合在调理中心 q 共价调理 q 有时候，酶蛋白分子可以和一个基团构成共价结合，结合的结果，使酶蛋白分子构造发生改动，使酶活性发生改动例如，与磷酸根的结合q 这种调理酶活性的情况称为酶的共价调理 前往前往糖糖元元磷磷酸酸化化酶有有磷磷酸酸化化位位点点 q 竞争性抑制调理q 有的酶在遇到一些化学构造与底物类似的分子时，这些分子与底物竞争结合酶的活性中心，亦会表现出酶活性的降低〔抑制〕这种情况称为酶的竞争性抑制 竞争性抑制剂在构造上与底物类似 对氨基苯甲酸〔细菌生长因子〕对氨基苯磺酸〔磺胺药〕 磺胺类药物 竞争性抑制细菌体内的酶 四、核酶与抗体酶四、核酶与抗体酶•核酶核酶(ribozyme)•抗体酶抗体酶•运用运用• 。