第三章 酶

　　一、酶的概論

　　1.定義：具有高效性與特異性的生物催化劑。

　　2.酶作為生物催化劑的特點(diǎn)：

　　a.酶具有很高的催化效率。

　　b.酶具有高度專一性。

　　c.酶易失活。

　　d.酶活性受到調(diào)節(jié)和控制。

　　3.酶作用專一性的機(jī)制與假說:鎖鑰學(xué)說、誘導(dǎo)契合學(xué)說。

　　4.酶的化學(xué)組成：

　　5.酶的命名：反應(yīng)物：反應(yīng)物+反應(yīng)類型+酶。

　　6.六大酶類：

　　二、酶的催化原理

　　1.酶通過降低反應(yīng)的活化能，從而使反應(yīng)速率增大。

　　2.酶與底物復(fù)合物的形成：

　　3.酶的活性部位：蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)決定功能，酶活性部位的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定酶行使其催化功能的特點(diǎn)(高效性、專一性)�；钚圆课皇敲附Y(jié)合和催化底物反應(yīng)的場(chǎng)所，是酶分子表面的一小部分區(qū)域，其功能基團(tuán)包含催化基團(tuán)與結(jié)合基團(tuán)。

　　特點(diǎn)：a.活性部位在酶分子整個(gè)體積中只占很小的一部分。

　　b.酶的活性部位具有三維立體結(jié)構(gòu)。

　　c.酶的活性部位是酶分子上的一個(gè)裂隙。

　　d.活性部位具有與底物相對(duì)互補(bǔ)的結(jié)構(gòu)，酶活性部位具有柔性，可發(fā)生誘導(dǎo)契合。

　　e.底物通過非共價(jià)作用結(jié)合到酶分子上。

　　f.活性部位對(duì)酶的整體構(gòu)象具有依賴性。

　　4.影響酶催化效率的因素：(改變反應(yīng)途徑降低活化能)

　　非共價(jià)作用：鄰近效應(yīng)與定向效應(yīng)、底物的形變與誘導(dǎo)契合(←過渡態(tài)理論)。

　　共價(jià)作用：酸堿催化、共價(jià)催化、金屬離子催化。

　　(1).鄰近效應(yīng)：酶與底物結(jié)合以后，使原來(lái)游離的底物集中于酶的活性部位，從而減小底物之間或底物與酶的催化基團(tuán)之間的距離，提高底物有效濃度，使反應(yīng)更容易進(jìn)行，增加反應(yīng)速率的一種效應(yīng)。定向效應(yīng)：反應(yīng)物的反應(yīng)基團(tuán)之間、以及酶的催化基團(tuán)與底物的反應(yīng)基團(tuán)之間的正確定位和取向產(chǎn)生的效應(yīng)。

　　(2).當(dāng)酶與底物結(jié)合后，酶與底物之間的非共價(jià)作用可以使底物分子圍繞其敏感鍵發(fā)生形變，從而促進(jìn)底物過渡態(tài)的形成，反應(yīng)活化能被降低，反應(yīng)速率得以加快。酶與底物結(jié)合時(shí)，在底物發(fā)生形變的同時(shí)，酶活性部位的構(gòu)象也在底物的影響作用下發(fā)生改變，二者的形變導(dǎo)致酶與底物更好地結(jié)合，形成一個(gè)互相契合的酶-底物復(fù)合物。

　　(3).結(jié)合能與過渡態(tài)理論：結(jié)合能來(lái)自酶與底物之間的非共價(jià)作用。結(jié)合能被用于降低活化能。酶與底物過渡態(tài)之間產(chǎn)生最多最適的非共價(jià)作用，釋放最多結(jié)合能。與酶經(jīng)誘導(dǎo)契合調(diào)整后的構(gòu)象最匹配的是底物經(jīng)形變產(chǎn)生的過渡態(tài)，酶與底物過渡態(tài)的親和力要大于酶與底物或產(chǎn)物的親和力。過渡態(tài)理論的證明(如抗體酶、競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑)。

　　(4).酸堿催化:通過向反應(yīng)物提供質(zhì)子或從反應(yīng)物接受質(zhì)子以穩(wěn)定過渡態(tài)，加速反應(yīng)的一類催化機(jī)制.

　　共價(jià)催化:催化劑通過與底物形成不穩(wěn)定的共價(jià)中間復(fù)合物，降低反應(yīng)活化能，從而提高反應(yīng)速度的機(jī)制。

　　金屬離子催化:通過結(jié)合底物為反應(yīng)定向，電荷屏蔽與穩(wěn)定作用，在氧化還原反應(yīng)中起傳遞電子作用。

　　5.酶具有高催化效率的分子機(jī)理是：酶分子的活性部位結(jié)合底物形成酶-底物復(fù)合物，在酶的幫助作用下(包括共價(jià)作用與非共價(jià)作用)，底物進(jìn)入特定的過渡態(tài)，由于形成此類過渡態(tài)所需要的活化能遠(yuǎn)小于非酶促反應(yīng)所需要的活化能，因而反應(yīng)能夠快速、順利地進(jìn)行，形成產(chǎn)物并釋放出游離的酶，使其能夠參與其余底物的反應(yīng)。一種酶的催化作用常常是多種催化機(jī)制的綜合作用。酶的活性部位一般都含有多個(gè)與酶催化作用相關(guān)的基團(tuán)，可以通過協(xié)同作用。

　　6.胰凝乳蛋白酶催化反應(yīng)機(jī)制：催化三聯(lián)體，共價(jià)催化+酸堿催化。