第三章酶第四節(jié)酶的作用機(jī)理P149Enzyme酶的催化機(jī)理一、酶與活化能碰撞、有效碰撞、活化分子、活化能：活化分子所有的最低能量(Ea)與分子的平均能量(EA)之差。分子由常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榛罨癄顟B(tài)所需要的能量稱為活化能。酶的催化機(jī)理一、酶與活化能酶的催化機(jī)理二、酶與底物作用機(jī)理中間產(chǎn)物學(xué)說(shuō)催化機(jī)理目前較滿意的解釋是：中間產(chǎn)物學(xué)說(shuō)又叫

過(guò)渡態(tài)學(xué)說(shuō)中間產(chǎn)物學(xué)說(shuō)酶與底物通過(guò)形成中間產(chǎn)物使反應(yīng)沿一個(gè)低活化能的途徑進(jìn)行。E+SESE+P酶的催化機(jī)理二、酶與底物作用機(jī)理中間產(chǎn)物學(xué)說(shuō)酶的催化機(jī)理二、酶與底物作用機(jī)理底物S與酶結(jié)合形成中間產(chǎn)物ES

S與E的結(jié)合導(dǎo)致分子中某些化學(xué)鍵發(fā)生變化，呈不穩(wěn)定狀態(tài)，亦即活化態(tài)，使反應(yīng)活化能降低。復(fù)合物ES轉(zhuǎn)變成酶與產(chǎn)物的復(fù)合物EPEP裂解，生成產(chǎn)物中間產(chǎn)物學(xué)說(shuō)酶的催化機(jī)理二、酶與底物作用機(jī)理酶的催化機(jī)理鎖鑰學(xué)說(shuō)(Lockandkey)1890年EmilFischer提出。酶和底物的結(jié)合狀如鑰匙與鎖的關(guān)系。底物分子或其一部分象鑰匙一樣，專一地楔入到酶的活性中心部位，即底物分子進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的部位與酶分子活性中心具有緊密互補(bǔ)的關(guān)系。二、酶與底物作用機(jī)理酶的催化機(jī)理此學(xué)說(shuō)很好地解釋了酶的立體異構(gòu)專一性，但不能解釋酶的活性中心既適合于可逆反應(yīng)的底物，又適合于產(chǎn)物，也不能解釋酶專一性中的所有現(xiàn)象。二、酶與底物作用機(jī)理酶的催化機(jī)理誘導(dǎo)契合學(xué)說(shuō)(Inducedfit)1958年D.E.Koshland提出。酶分子活性中心的結(jié)構(gòu)原來(lái)并非和底物的結(jié)構(gòu)互相吻合，但酶的活性中心是柔性的而非剛性的。二、酶與底物作用機(jī)理酶的催化機(jī)理

當(dāng)?shù)孜锱c酶相遇時(shí)，可誘導(dǎo)酶活性中心的構(gòu)象發(fā)生相應(yīng)的變化，其上有關(guān)的各個(gè)基團(tuán)達(dá)到正確的排列和定向，因而使底物和酶能完全契合。

當(dāng)反應(yīng)結(jié)束產(chǎn)物從酶分子上脫落下來(lái)后，酶的活性中心又恢復(fù)成原來(lái)的構(gòu)象。二、酶與底物作用機(jī)理對(duì)于雙分子反應(yīng)，底物結(jié)合到酶的活性中心

(1)鄰近效應(yīng)和定向效應(yīng)兩底物分子相鄰近，大大提高了底物的有效濃度——鄰近效應(yīng)底物分子還在活性中心“定向”排布，有利于原子軌道的重疊——軌道定向，使分子間反應(yīng)近似于分子內(nèi)反應(yīng)

酶催化的高效性的機(jī)理酶催化的高效性

(2)“張力”和“形變”底物與酶結(jié)合酶分子構(gòu)象變化底物分子的敏感鍵

產(chǎn)生“張力”和“形變”敏感鍵斷裂誘導(dǎo)有利于

酶催化的高效性的機(jī)理酶催化的高效性

(3)酸堿催化化學(xué)反應(yīng)中，通過(guò)瞬時(shí)反應(yīng)向反應(yīng)物提供質(zhì)子或從反應(yīng)物接受質(zhì)子以穩(wěn)定過(guò)渡態(tài)，加速反應(yīng)的機(jī)制。——

酸堿催化酶活性部位上的某些基團(tuán)可以作為質(zhì)子供體或受體對(duì)底物進(jìn)行酸或堿催化。如His的咪唑基在中性條件下，有一半是酸形式、一半是堿形式。因此既可進(jìn)行酸催化，又可進(jìn)行堿催化。所以咪唑基是酶分子最有效、最活潑的一個(gè)功能基團(tuán)。

酶催化的高效性的機(jī)理酶催化的高效性酶活性部位上的某些基團(tuán)可以作為質(zhì)子供體或受體對(duì)底物進(jìn)行酸或堿催化。——

酸堿催化有時(shí)，酶活性部位上有幾個(gè)基團(tuán)分別作為質(zhì)子供體和受體，同時(shí)進(jìn)行酸堿催化。——

酸堿共同催化

(3)酸堿催化酶催化的高效性的機(jī)理酶催化的高效性

(4)形成共價(jià)中間物某些酶可以和底物形成共價(jià)中間物，使反應(yīng)的活化能大大降低。共價(jià)催化的最一般形式是：酶的親核基團(tuán)對(duì)底物中的碳原子進(jìn)行攻擊，形成共價(jià)中間物。酶催化的高效性的機(jī)理酶催化的高效性如胰凝乳蛋白酶chymotrypsin酶催化的高效性的機(jī)理酶催化的高效性

(5)活性中心是低介電區(qū)某些酶的活性中心穴內(nèi)是非極性的，這種低介電環(huán)境甚至還可能排除水分子。這樣，底物分子的敏感鍵和酶的催化基團(tuán)之間就會(huì)有很大的反應(yīng)力，加速反應(yīng)的進(jìn)行。酶催化的高效性的機(jī)理酶催化的高效性第五節(jié)酶的提取純化與活力測(cè)定P171二.酶活力及其測(cè)定

1.酶活力概念

酶活力就是酶促反應(yīng)的能力。酶活力大小就是指在一定條件所催化的某一化學(xué)反應(yīng)速度的快慢，即酶催化的反應(yīng)速度越快，酶活力越高，反之則表示該酶活力低。

二.酶活力及其測(cè)定

但是，酶的定量并非對(duì)其蛋白質(zhì)進(jìn)行定量，而是對(duì)它的催化能力進(jìn)行定量。所以，酶的定量就是測(cè)定酶的活力，也即測(cè)定酶促反應(yīng)的速度。1.酶活力概念

如何測(cè)定酶活力？二.酶活力及其測(cè)定

以產(chǎn)物濃度對(duì)反應(yīng)時(shí)間作圖，可得到酶促反應(yīng)速度曲線0產(chǎn)物濃度時(shí)間注意：初速度的測(cè)定是關(guān)鍵，為什么？1.酶活力概念

可見(jiàn)，反應(yīng)速度只在最初一段時(shí)間內(nèi)保持恒定，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，反應(yīng)速度逐漸下降產(chǎn)物濃度時(shí)間0原因底物濃度的降低、產(chǎn)物的增加造成的逆反應(yīng)的加快產(chǎn)物的抑制作用酶本身逐漸失活二.酶活力及其測(cè)定

1.酶活力概念

常用的酶活力單位有三種：

A.國(guó)際單位(IU)

這種單位是由國(guó)際酶學(xué)委員會(huì)規(guī)定的。在標(biāo)準(zhǔn)條件(25℃、最適pH、最適底物濃度)下，酶每分鐘催化1mmol

底物轉(zhuǎn)化，這樣的速度所代表的酶的活力即酶的量定義為1個(gè)國(guó)際單位(IU)。

2.酶活力與單位

二.酶活力及其測(cè)定

B.Katal是由國(guó)際酶學(xué)委員會(huì)于1972年規(guī)定的一種新單位在最適條件下，酶每秒鐘催化1mol

底物轉(zhuǎn)化，這樣的速度所代表的酶的活力即酶的量定義為

1個(gè)Kat

。

2.酶活力與單位

二.酶活力及其測(cè)定

C.自定義的活力單位這種單位簡(jiǎn)單方便，省去了許多計(jì)算；但只能進(jìn)行酶活力的相對(duì)比較。

酶習(xí)慣上或測(cè)定時(shí)使用的反應(yīng)速度的單位定義為酶的活力單位。有的甚至直接用測(cè)得的物理量，如單位時(shí)間內(nèi)消光值的變化(DA/t)表示酶活力單位。2.酶活力與單位

二.酶活力及其測(cè)定

指每毫克酶蛋白所含的酶活力單位數(shù)比活力是酶制劑純度的常用指標(biāo)——比活力越大，表示酶越純比活力＝酶活力單位數(shù)（U）酶蛋白質(zhì)量（mg）3.酶的比活力

二.酶活力及其測(cè)定

純化倍數(shù)=每次比活力/第一次比活力產(chǎn)率（回收率）=每次總活力/第一次總活力×100

4.酶的純度

二.酶活力及其測(cè)定

不同樣品同一酶制劑的總活力、總蛋白、比活力比較

4.酶的純度

二.酶活力及其測(cè)定

純化進(jìn)程甲乙丙丁總活力6432總蛋白(mg)201052比活力(U/mg)6/204/103/52/21.某酶在一定條件下，5min內(nèi)使30mmol底物轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)物，問(wèn)該酶的活力（IU）是多少？2.從某細(xì)胞中提取的一種蛋白水解酶的粗提液300mL含有150mg蛋白質(zhì)，總活力為360單位。經(jīng)過(guò)一系列純化以后得到的4mL酶制品(含有0.08mg蛋白)，總活力為288單位。請(qǐng)問(wèn)回收率是多少？純化了多少倍？4.酶的純度

二.酶活力及其測(cè)定

作為典型催化劑的酶具有下列什么能量效應(yīng)(A)增高活化能(B)降低活化能(C)增高產(chǎn)物的能量水平(D)降低反應(yīng)物的能量水平(E)