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1、第二节第二节 酶促反应的特点与机理酶促反应的特点与机理The Characteristic and Mechanism of Enzyme-Catalyzed Reaction 本节讲授内容本节讲授内容一、酶促的反应特点二、酶的作用机理三、酶促反应的几种机制四、核酶与抗体酶u 酶与一般催化剂的共同点酶与一般催化剂的共同点在反应前后没有质和量的变化；在反应前后没有质和量的变化；只能催化热力学允许的化学反应；只能催化热力学允许的化学反应；只能加速可逆反应的进程，而不改变反应的平衡点。只能加速可逆反应的进程，而不改变反应的平衡点。都是通过降低反应分子的活化能来加快化学反应的速都是通过降低反应分子的活
2、化能来加快化学反应的速度度（一）（一）酶促反应具有极高的效率酶促反应具有极高的效率 一、一、酶促反应的特点酶促反应的特点的催化效率通常比非催化反应高的催化效率通常比非催化反应高1081020倍，比倍，比一般催化剂高一般催化剂高1071013倍。倍。酶的催化不需要较高的反应温度。酶的催化不需要较高的反应温度。酶和一般催化剂加速反应的机理都是降低反应的酶和一般催化剂加速反应的机理都是降低反应的活化能活化能(activation energy)。酶比一般催化剂更有。酶比一般催化剂更有效地降低反应的活化能。效地降低反应的活化能。反应总能量改变反应总能量改变 非催化反应活化能非催化反应活化能 酶促反应酶
3、促反应 活化能活化能 一般催化剂催一般催化剂催化反应的活化能化反应的活化能 能能量量 反反 应应 过过 程程 底物底物 产物产物 酶促反应活化能的改变酶促反应活化能的改变 活化能活化能：底物分子从初态转变到活化态所需的能量底物分子从初态转变到活化态所需的能量。一种酶仅作用于一种或一类化合物，或一种酶仅作用于一种或一类化合物，或一定的化学键，催化一定的化学反应并生成一定的化学键，催化一定的化学反应并生成一定的产物。酶的这种特性称为酶的特异性一定的产物。酶的这种特性称为酶的特异性或专一性或专一性。*酶的特异性酶的特异性(specificity)（二）酶促反应具有高度的特异性（二）酶促反应具有高度的
4、特异性根据酶对其底物结构选择的严格程度不同，根据酶对其底物结构选择的严格程度不同，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：绝对特异性绝对特异性(absolute specificity)：只能作用于特定只能作用于特定结构的底物，进行一种专一的反应，生成一种特定结结构的底物，进行一种专一的反应，生成一种特定结构的产物构的产物。键和基团同时专一。键和基团同时专一 相对特异性相对特异性(relative specificity)：作用于一类化合作用于一类化合物或一种化学键。键专一、基团专一物或一种化学键。键专一、基团专一立体结构特异性立体结构特异性(stereo spe
5、cificity)：作用于立体异作用于立体异构体中的一种。（立体和几何异构）构体中的一种。（立体和几何异构）催化剂只能催化原来可以进行的反应，加快其反应速度。即使对可以进行的反应来说，反应物分 子应越过一个活化能才能发生反应。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?首先需要酶与底物分子结合，酶蛋白结构中有底物结合中心/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。酶与底物的专一结合，又是酶促反应专一性的体现。（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 三、酶促反应的机制
6、三、酶促反应的机制（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“趋近趋近”和和“定向定向”效应效应 底物变形与张力作用底物变形与张力作用 共价催化作用共价催化作用亲核催化作用亲核催化作用亲电催化作用亲电催化作用 酸碱催化作用酸碱催化作用影响的两个因素（咪唑基为例）影响的两个因素（咪唑基为例）使底物靠拢使底物分子产生应力使底物分子电荷变化（三）（三）酶促反应的可调节性酶促反应的可调节性 对酶生成与降解量的调节对酶生成与降解量的调节 酶催化效力的调节酶催化效力的调节 通过改变底物浓度对酶进行调节等通过改变底物浓度对酶进行调节等酶促反应受多种因素的调控，以适
7、应机体对酶促反应受多种因素的调控，以适应机体对不断变化的内外环境和生命活动的需要。其中包不断变化的内外环境和生命活动的需要。其中包括三方面的调节。括三方面的调节。q 在代谢途径中调节酶活性 几个酶或十几个酶前后配合，完成一系列代谢反应，形成一条代谢途径。在一条代谢途径中，常常是前一个酶促反应的底物，便是下一个酶促反应的底物。第一个酶（有活性）第一个酶（无活性）终产物终产物（调节物）结合在调节中心q共价调节 有时候，酶蛋白分子可以和一个基团形成共价结合，结合的结果，使酶蛋白分子结构发生改变，使酶活性发生改变。例如，与磷酸根的结合。这种调节酶活性的情况称为酶的共价调节。q 竞争性抑制调节 有的酶在遇到一些化学结构与底物相似的分子时，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。竞争性抑制剂在结构上与底物相似对氨基苯甲酸（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 应用应用
