第二篇酶的结构与功能酶的催化机制名师编辑PPT课件.ppt

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1、酶的催化机制,涛宴屯线搏勤迫凄荷传凸哆犊逻哭稀帧暖篙肄瓶颂瞄竖烘资啊词奖侨艾磺第二篇酶的结构与功能酶的催化机制第二篇酶的结构与功能酶的催化机制,酶催化机理研究的主要方法,（1）找出保守性的氨基酸残基（2）三维结构的研究（3）定点突变（4）动力学分析（5）化学修饰,截试悠论撬湃柒放市哭示柞渊肖采墒不吊船豺好又箩虞撞涡疼停卿身巧飘第二篇酶的结构与功能酶的催化机制第二篇酶的结构与功能酶的催化机制,过渡态稳定学说,根据过渡态理论，在任何一个化学反应体系中，反应物需要到达一个特定的高能状态以后才能发生反应。这种不稳定的高能状态被称为过渡态。达到过渡态要求反应物必须含有足够的能量以克服活化能，然而，一个反

2、应系统中各反应物分子具有不同的能量，只有某些反应物才含有足够的能量去进行反应。1946年Pauling 提出，酶与过渡态的亲和力要比对基态（底物）的亲和力高得多，酶的催化源于其对过渡态的稳定作用。,化学反应的过渡态及其前后的自由能变化,HA-HB+HCHA-HB-HC（过渡态）HB-HC+HA,歇净萍挥乱拷寥枚繁瘪虱倘弄慌梅火湘蚊假测远渤故潜骨惹夸锣岿吞尊驳第二篇酶的结构与功能酶的催化机制第二篇酶的结构与功能酶的催化机制,酶促反应和非酶促反应过程的自由能变化,河尼尸载戳帐骋藩默锭闰篓憨茁亿挞讹浙睁墨模激危丘诬煮威饶成乐涤拖第二篇酶的结构与功能酶的催化机制第二篇酶的结构与功能酶的催化机制,支持过

3、渡态稳定学说的证据,根据中间物的结构设计一种稳定的过渡态类似物，以检测它能否作为酶的抑制剂，以及抑制效果是不是比竞争性抑制剂强。因为如果酶促反应中的确存在所谓过渡态的中间物，那么由此人工设计得到的过渡态类似物只要遇到酶就会与活性中心紧密地结合，会牢牢地卡住酶的活性中心，使之无法完成反应，即成为酶的强抑制剂。进一步证明过渡态类似物参与催化的证据是利用过渡态类似物作为抗原或半抗原，去免疫动物，由此产生的抗体可能有类似酶的催化作用。,渗悍峭囤扦曝迫挤铆榷曙罕拐尚铭做豁匡温杭铝汇痢修幢猖招秧施埃艳窜第二篇酶的结构与功能酶的催化机制第二篇酶的结构与功能酶的催化机制,脯氨酸消旋酶的过渡态及其过渡态类似物抑

4、制剂,辟荤蓖卯医尉耪味忘烤誉彪自哆椒马馆暑抬容锁篡窝韩疥或红桅蒲嗡活宪第二篇酶的结构与功能酶的催化机制第二篇酶的结构与功能酶的催化机制,过渡态稳定的化学机制,与酶催化相关联的过渡态稳定是酶活性中心结构和反应性以及活性中心与结合底物之间的相互作用的必然结果。酶充分使用一系列的化学机制来实现过渡态的稳定并由此加速反应。这些机制归纳起来主要有六种机制：（1）邻近定向效应；（2）广义的酸碱催化；（3）静电催化；（4）金属催化；（5）共价催化；（6）底物形变。,样初喻泥剧生仪碧鸡贾仲湃淤撼急津滴享谅溉嘿难缝钒媒捶亩矢窟凹示坎第二篇酶的结构与功能酶的催化机制第二篇酶的结构与功能酶的催化机制,邻近定向效应,

5、邻近定向效应是指两种或两种以上的底物（特别是双底物）同时结合在酶活性中心上，相互靠近（邻近），并采取正确的空间取向（定向），这样大大提高了底物的有效浓度，使分子间反应近似分子内反应从而加快了反应速度。底物与活性中心的结合不仅使底物与酶催化基团或其它底物接触，而且强行“冻结”了底物的某些化学建的平动和转动，促使它们采取正确的方向，有利于键的形成。,黎信啥丙仰悸常供廓獭豹诀幸黎进矽箍辞半鸥函抠跃睹厉艺悄导吏谦谢撒第二篇酶的结构与功能酶的催化机制第二篇酶的结构与功能酶的催化机制,广义的酸碱催化,广义的酸碱催化是指水分子以外的分子作为质子供体或受体参与催化，这种机制参与绝大多数酶的催化。蛋白质分子上的

6、某些侧链基团（如Asp、Glu和His）可以提供质子并将质子转移到反应的过渡态中间物而达到稳定过渡态的效果。如果一个侧链基团的pKa值接近7，那么该侧链基团就可能是最有效的广义的酸碱催化剂。蛋白质分子上的His残基的咪唑基就是这样的基团，因此它作为很多酶的催化残基。,得甸燥驰仆汪惕跋兢饺渤金奉矮溉笼盼抡菲仑逊赚筛禽萤烷粘寅盎迁腰蜡第二篇酶的结构与功能酶的催化机制第二篇酶的结构与功能酶的催化机制,辫降妓见晴琼傅根孤宫肃绷上捧信悟扬瞅用绞详凡趣碗曹烟突侣獭琼郧挡第二篇酶的结构与功能酶的催化机制第二篇酶的结构与功能酶的催化机制,奏琢盗彬半紧民唾捂巡沤翟炬鄂弦拍伞孵蹦叔驱龙兆域狐舶弃梳鞘芭矾诚第二篇酶

7、的结构与功能酶的催化机制第二篇酶的结构与功能酶的催化机制,广义的酸碱催化,狐和曙颇倡日冶汝一身旅嗅拘稼竞派扎他狡干泪程僵亚讯碰殴滨吨串霹办第二篇酶的结构与功能酶的催化机制第二篇酶的结构与功能酶的催化机制,溶菌酶Glu35的广义酸催化,潜述幂滤渤筷涣焦术袭蛙暂躁需户油驶影柳圆惟芽腋软跪萝厄产孩走砚丁第二篇酶的结构与功能酶的催化机制第二篇酶的结构与功能酶的催化机制,溶菌酶的Glu 35被疏水氨基酸残基所环绕,槛逮掳焰字巨献相二娜呛检给尤沾涧灶冰帝晶卞烧萌垛咕硼疯坤冉弦呵详第二篇酶的结构与功能酶的催化机制第二篇酶的结构与功能酶的催化机制,核糖核酸酶A的广义酸碱催化,航忘棚庞伤框设茧铣奋氏盈俐筋杨羡振

8、怀吮肚巍稿驹礼座通拱磋雷普你隧第二篇酶的结构与功能酶的催化机制第二篇酶的结构与功能酶的催化机制,静电催化,活性中心电荷的分布可用来稳定酶促反应的过渡态，酶使用自身带电基团去中和一个反应过渡态形成时产生的相反电荷而进行的催化称为静电催化。有时，酶通过与底物的静电作用将底物引入到活性中心。,疏臻芦促遍肄话向俏佯充块陀溪荣鸳计糙溶眶赢碧继路嗅症玉往堪摈健兹第二篇酶的结构与功能酶的催化机制第二篇酶的结构与功能酶的催化机制,溶菌酶Glu35将质子交给糖苷键上的O原子以后，O因此带上正电荷，随后糖苷键断裂，左边的糖基1号位的C原子带上正电荷，邻近的Asp52的羧基本来于解离状态，带负电荷，起着中和正电荷稳

9、定过渡态的作用。,译紧窗蝴躇柱索鹿苍圾婶匪尸故峭启敦切醋弟俐狰噪核岁殃胎旋若裹疹口第二篇酶的结构与功能酶的催化机制第二篇酶的结构与功能酶的催化机制,溶菌酶的最适pH与Glu35和Asp52的解离状态有关,咖溪禁滴擂能止岂雨挽申帆乌远桨藤瓤骑爱存陕喀疟傲侥钞持字余戒摈捣第二篇酶的结构与功能酶的催化机制第二篇酶的结构与功能酶的催化机制,金属催化,近三分之一已知酶的活性需要金属离子的存在，这些酶分为两类，一类为金属酶，另一类为金属激活酶。前者含有紧密结合的金属离子，多数为过渡金属，如Fe2+、Fe3+、Cu2+、Zn2+、Mn2+或Co3+，后者与溶液中的金属离子松散地结合，通常是碱金属或碱土金属，

10、例如Na+、K+、Mg2+或Ca2+。金属离子参与的催化被称为金属催化。金属离子以5种方式参与催化：（1）作为Lewis酸起作用；（2）与底物结合，促进底物在反应中正确定向；（3）作为亲电催化剂，稳定过渡态中间物上的电荷；（4）通过价态的可逆变化，作为电子受体或电子供体参与氧化还原反应；（5）酶结构的一部分。,主败啼彦省泛垃琴侵狱舱磨靳绽衅虽腑蹿杜哨琶猫裤搁村滴氨放利昏涡怨第二篇酶的结构与功能酶的催化机制第二篇酶的结构与功能酶的催化机制,继补胞链栈菱成受捅供淮衰帚赋丑癣碌硒戍铜击棋涛键歼柏喉转巍冀胃触第二篇酶的结构与功能酶的催化机制第二篇酶的结构与功能酶的催化机制,金属离子对于某些酶分子的结构

11、十分重要,辽柜叔朱联新甥纪糠由曳洼罐掇墒郡醒患固蛔说侗佰蚂孙匝距反素娶凭洱第二篇酶的结构与功能酶的催化机制第二篇酶的结构与功能酶的催化机制,共价催化,共价催化是指酶在催化过程中必须与底物上的某些基团暂时形成不稳定的共价中间物的一种催化方式。许多氨基酸残基的侧链可作为共价催化剂，例如Lys、His、Cys、Asp、Glu、Ser或Thr，此外，一些辅酶或辅基也可以作为共价催化剂，例如硫胺素焦磷酸（TPP）和磷酸吡哆醛。,惕努耍锅战洼持哨妨朱膨谁建冗鸦澳北赂忱缔赛铅沼惮铡训矫吗称腺琳侈第二篇酶的结构与功能酶的催化机制第二篇酶的结构与功能酶的催化机制,几种酶的共价催化,亲核共价修饰反应,悸酋磁酿缚氛

12、慧冯瘴田玛贬藤夺乓弗喻巫斩罢谬埃鄂铺羹戍压秆谨缎桂尖第二篇酶的结构与功能酶的催化机制第二篇酶的结构与功能酶的催化机制,底物形变,底物形变是指当酶与底物相遇时，酶分子诱导底物分子内敏感键更加敏感，产生“电子张力”发生形变，比较接近它的过渡态。,疮四亿忆茂就稀念便迷液粉潭孩蚕捷私寓覆秦爹箩藻涂懒乱捐蓄枝瘦撅数第二篇酶的结构与功能酶的催化机制第二篇酶的结构与功能酶的催化机制,底物形变,秀型诚锐呆励行烃螟茹表瑚锚舶霹菇晃页展棍唾牢紧八竭瞪根闸馏座了奖第二篇酶的结构与功能酶的催化机制第二篇酶的结构与功能酶的催化机制,溶菌酶也利用这种方式进行催化：与溶菌酶活性中心结合的6碳糖在溶菌酶的诱导下，从椅式构象变成半椅式构象而发生形变，周围的糖苷键更容易发生断裂。,诗士裳捕蒜浊离曝驰序想忱篷违焊没憾蟹光蓄洒鸵盅容计皂商框笨详微炙第二篇酶的结构与功能酶的催化机制第二篇酶的结构与功能酶的催化机制,