最新2第二章酶

酶蛋白中重要的亲核基团
（四）酸碱催化
酸碱催化：通过向反应物（作为碱）提供质 子或从反应物（作为酸）夺取质子使敏感键 断裂，从而来达到加速反应的一类催化。蛋 白质中起酸或碱催化的功能基团有氨基、羧 基、酚基。
（五）活性部位疏水空穴的影响
五、酶促反应的动力学及其影响因素
（一）酶促反应动力学： 是研究酶促反应速度以及影响速度的因素的科学。 影响酶促反应速度的因素与酶的特点密切相关 、这些因素有：温度、酸碱性、底物（substrate）浓度、酶浓
➢单体酶 只有一条多肽链，分子量在13000～ 35000之间，如：胰蛋白酶、溶菌酶、胃蛋白酶 等。
➢寡聚酶 由几个或几十个亚基组成，分子量在 35000 ～几百万，乳酸脱氢酶
➢多酶复合体 由几种酶 彼此嵌合而形成的复合 体，分子量在几百万。丙酮酸脱氢酶复合体。
三、酶的结构与功能
（一）一级结构活性位点
2第二章酶
教学内容：
• 酶的一般概念 • 酶的组成的辅酶 • 酶结构与功能的关系 • 酶催化机理 • 酶活力测定 • 酶促反主应动力学 • 酶活性调节 • 酶工程 • 酶的命名和分类
结合酶举例，( )内为辅因子：
乳酸脱氢酶（辅酶I,NAD） 异柠檬酸脱氢酶（辅酶I,NAD） 醇脱氢酶（辅酶I,NAD） 葡萄糖-6-磷酸脱氢酶（辅酶II,NADP） 琥珀酸脱氢酶（FAD） 乙酰辅酶A羧化酶（生物素，ATP，Mg2+） 脂酰辅酶A合成酶（辅酶A, CoA）
催化剂降低了反应物 分子活化时所需的能量
非催化反应和酶催化反应活化能的比较 Ea，活化能；ΔG，自由能变化
4.2 中间产物学说
无酶参与下： 底物直接反应成为产物，要求的自由能高。
S→P 有酶参与下：
E + S→ ES → E + P
底物S先与酶E结合成为一个中间产物ES，ES再 反应成为产物，这对S要求的自由能低，从而加快反 应速度。 中间产物存在的可通过吸收光谱法（过氧化物酶与 过氧化氢结合）来证实。
4.3 诱导契合学说（induced fit）
“锁钥学说”
诱导契合学说）
（Fischer，1890）： 酶的活性中心结构与
（Koshland，1958）认为，
底物的结构互相吻合， 酶和底物都有自己特有的
紧密结合成中间络合 物。
构象，在两者相互作用时，
一些基团通过相互取向，
定位以形成中间复合物。
4.4 酶催Hale Waihona Puke Baidu机理
酶的活性中心（active site）
必需基团
活性中心的必需基团 活性中心以外的必需基团
结合基团（与底物结合，决定专一性）
活性中心
催化基团（影响化学键稳定性,决定催化能力）
酶的活性中心模式图
除酶的活性中心外，酶分子中还存在着 一些可以与其他分子发生某种程度的结 合的部位，从而引起酶分子空间构象的 变化，对酶起激活或抑制作用称为调控 部位 （Regulatory site）
亲核性基团：丝氨酸的羟基，半胱氨酸的巯基和 组氨酸的咪唑。
酸碱性基团：门冬氨酸和谷氨酸的羧基，赖氨酸 的氨基，酪氨酸的酚羟基等。
（二）酶的必需基团和活性中心
必需基团（essential）是指直接参与对底物分子结合和 催化的基团以及参与维持酶分子构象的基团。
酶的活性中心（active site or active center）概念：在一级 结构上可能相距甚远，甚至位于不同的肽链上基团， 通过肽链的盘绕、折叠而在空间构象上相互靠近，形 成的具有一定的构象，直接参与酶促反应的区域。
度、激活剂（activators）和抑制剂（inhibitors）等。
5.1 温度对酶促反应速度的影响
一般来说，随着温度升高，化学反应的速度加快。在较低温度 条件下，酶促反应也遵循这个规律。但是，温度超过一定数值时， 酶会因热变性，导致催化活性下降。
最适温度（optimum T）：使酶促反应速度达到最大时的温度。 最适温度因不同的酶而异，动物体内的酶的最适温 度在37-40 0C左 右。
四、酶的催化机理
4.1 过渡态和活化能
化学反应是由具有一定能量的活化分子相互碰撞发生的。分子从初 态转变为激活态所需的能量称为活化能。无论何种催化剂，其作用都在 于降低化学反应的活化能，加快化学反应的速度。 活化分子（activated molecule）含有活化能的分子，称为活化分子。
一个可以自发进行的反应，其反应终态和始态的自由能的变化（∆G ） 为负值。这个自由能的变化值与反应中是否存在催化剂无关。
反应基团之间，形成了正确的定向排列，使分子间的反应按正确的方 向相互作用形成中间产物，从而降低了底物分子的活化能，增加了底 物反应速度
（二）底物形变
酶与底物的结合，不仅酶分子发生构象变化，同样底 物分子也会发生扭曲变形，使底物分子的某些键的键能减弱， 产生键扭曲，降低了反应活化能。
(三)共价催化
酶反应的温度曲线和最适温度
5.2 溶液pH值对酶促反应速度的影响
最适pH（optimum pH）： 使酶促反应速度达到最大时溶液的
pH。
酶的最适pH
与酶的性质、底物和缓冲体系有关
5.3 酶浓度对酶促反应速度的影响
在其他条件确定时， 反应速度与酶的浓度 成正比。
酶浓度对反应速度的影响
5.4 底物浓度对酶促反应速度的影响
在其他条件确定的情况下,在低底物浓度 时, 反应速度与底物浓度成正比，表现为一 级反应.当底物浓度较高时，v也随着[S]的 增加而升高，但变得缓慢，表现为混合级 反应。当底物浓度达到足够大时，反应速 度也达到最大值（Vmax），此时再增加底 物浓度，反应速度不再增加，表现为零级 反应。
（一）邻近和定向效应 邻近效应（proximity effect）：结合在酶活性部位上的底物分子，反
应基团互相靠近，同时底物的反应基团与活性部位的催化基团互相靠 近，这样增加活性部位内的底物浓度，从而使底物反应速度大大地提 高。
定向效应(orientation effect)：在酶活性部位中，催化基团与底物分子
共价催化（covalent catalysis）:酶活性中心亲电基 团或亲核基团参与底物敏感键断裂的机制称共价 催化；这时底物与酶形成形成一个反应活性很高 的共价中间物，这个中间物很易变成过渡态，因 此反应的活化能大大降低，底物可以越过较底的 “能阀”而形成产物，加快速反应速度。共价催 化分亲核催化和亲电催化。