酶促反应动力学教学.pptVIP

酶的作用机理和酶促反应动力学 酶的作用机理 酶促反应动力学 酶的作用机理 （一）酶的催化作用与活化能：酶之所以具有很高的催化效率就在于酶降低了化学反应的活化分子所需要的能量； （二）中间产物理论：（1913,MichaaelicMenten）酶降低活化能的原因是酶参加了反应，与底物结合为不稳定的中间产物； （三）酶的活性中心：酶在催化反应时，只是酶的活化中心在起作用； 活化能 酶反应与活化能 活化能是指一般分子成为能参加化学反应的活化分子所需要的能量； 要使反应进行迅速，途径(1)外加能量；(2)降低活化能； 中间络合物学说 1. 在酶催化反应S P时，酶E先与底物S结合成中间产物ES，ES转变为E和P，表示为 E+S ES E+P 2. 实际的酶反应要复杂得多：参加的底物不只一种；酶和底物结合以及转化为底物和酶的步骤有几步。 酶反应与活化能 酶的活性部位 酶的活性中心：在酶促反应中，与底物分子结合的酶分子中的一小部分。 酶的活性中心由酶蛋白的某些氨基酸残基组成，辅酶（辅基）常参与组成酶的活力中心； 酶的活性中心包括两部分：酶与底物结合的部位（结合部位—决定酶的专一性）及参与催化反应的部位（转变部位—决定酶的催化能力）。 锁-钥匙模型和诱导-契合模型 活性部位 只占相当小的部分（1~2%） 活性部位是一个三维实体 底物与酶相互作用的“诱导契合” 位于酶分子表面的一个裂缝内 底物通过次级键较弱的力结合到酶上 活性部位具有柔性或可运动性 酶分子中的其它部位为活性部位的形成提供了结构的基础。 诱导-契合模型 （1）当底物和活力中心结合时，酶蛋白的构象发生了一定的变化； （2）催化基团正确地定向，才能使底物发生转变； （3）酶蛋白构象的变化使得底物能诱导催化基团正确地定向。 酶的作用机制 酶与反应的过渡态互补（Pauling） 酶与底物的过渡态互补，亲和力最强，释放出结合能使ES的过渡态能级降低，有利于底物分子跨越能垒，加快反应速度 抗体酶 免疫球蛋白，“催化性抗体” 为酶的过渡态理论提供了有力的实验证据； 酶具有高催化效率的因素 邻近效应和定向效应 邻近效应使底物与底物之间、底物与酶之间结合于同一分子而使有效浓度升高 定向反应使反应基团和催化基团之间正确取位 底物的形变与诱导契合 酸碱催化 酶具有高催化效率的因素 共价催化 金属离子催化 多元催化和协同效应 活性部位微环境的影响 邻近效应和定向效应 张力效应 过渡态 多元催化 (multielement catalysis) 酶的多元催化作用：多个基元催化形式的协同作用。一般包括酸-碱催化，共价催化（亲核催化, 亲电子催化）等。如凝乳蛋白酶：Ser-195亲核催化， His-57碱催化等； 酸-碱催化：通过暂时提供（或接受）一个质子以稳定过渡态达到催化反应的目的； 共价催化（亲核催化, 亲电子催化）：通过催化剂与底物的共价键结合，形成过渡态来加速反应。共价催化具有亲核、亲电过程。 亲核催化：分别带有多电子的原子如O、S和N，可以提供电子去攻击底物上相对带正电子的原子（如羰基碳），即所谓的亲核攻击。 亲电催化：是由亲电试剂(具有接受电子对的原子)引起的催化反应,是亲核催化的反过程． 可作为酸碱催化的功能基团 金属离子催化 1/3的酶催化活性需金属离子 金属酶：含紧密结合的金属离子，多属过渡金属 金属-激活酶：含松散结合的金属离子，为碱和碱土金属离子 金属离子以3种途径参加催化过程 通过结合底物为反应定向 通过可逆地改变金属离子的氧化态调节氧化还原反应 通过静电稳定或屏蔽负电荷 酶促反应动力学 影响酶促反应的因素 温度： pH： 酶的浓度： 底物浓度： 抑制剂与激活剂： 酶浓度对反应速度的影响 对大多数酶促反应来说，在适宜的温度、pH和底物浓度条件下，反应速度至少在初始阶段与酶的浓度成正比； 如反应继续下去，则速度将降低。 底物浓度对反应速度的影响 米氏方程(1913,Michaelis Menten)： Vmax[S] V= Ks+[S] 1925, Briggs Haldane 稳态理论 动力学参数Km （1）[S]Km，则为一级反应；[S]Km，则为零级反应； （2）Km是酶的一个特性常数，只与酶的性质有关，与酶的浓度无关，其随测定的底物、温度、pH及离子强度而改变； （3）Km可以判断酶的反应专一性和天然底物，1/Km是酶和底物亲和力的量度； （4）当反应速度是最大速度的一半时，米氏常数相当于此时的底物浓度； （5）Km=(k2+k3)/k1，若k3k2, 则Km近似于Ks； （6）Km可帮助推断某一代