第十章 酶作用的结构基础第一节：酶活性中心结构：一、酶活性中心概念：二、酶活性中心组成：结合中心：结合基团微环境催化中心：催化基团微环境三、酶活性中心的测定：化学修饰法：反应动力学法：光谱法：专一性抑制剂研究法：差示标记法：亲和标记法： X光衍射分析法：第二节：酶和底物结合机理：一、锁钥学说：二、三点附着理论：三、诱导契合学说： Induced-fit hypothesis第三节、酶催化反应机理：一、催化剂降低反应活化能的方式：1. 中间态稳定化作用2. 过渡态去稳定化作用：1. 中间态稳定化作用2. 过渡态去稳定化作用：二、酶作用机理：1.邻近效应和定向效应：2.底物形变：3.酸碱催化作用：4.亲和亲电催化：5.微环境的效应一、邻近效应Proximity 、 定向效应Orientation底物分子底物分子A A、B B 结合在酶活性中心，失去活动自由能，结合在酶活性中心，失去活动自由能，A A、B B反应反应 进入过渡态所需的能量大大降低。进入过渡态所需的能量大大降低。aba: a: 反应物的反应基团和催化基团不靠近，也反应物的反应基团和催化基团不靠近，也 不彼此定向不彼此定向b: b: 两个基团虽靠近两个基团虽靠近, , 但不定向但不定向, ,还不利反应还不利反应 c: c: 两个基团即靠近又定向两个基团即靠近又定向, ,有利于反应有利于反应c化化学学反反应应分分子子轨轨道道理理论论: : 对对称称性性匹匹配配最最高高占占据据电电子子轨轨道道 HOMOHOMO最最低低非非占占据据电电子子轨轨道道 LUMOLUMO能能量量相相当当、重重叠叠最最大大、对对称称性性允允许许酶酶催催化化反反应应：酶酶分分子子的的参参与与，导导致致底底物物敏敏感感键键基基团团电电子子云云密密度度增增加加或或减减少少，改改变变敏敏感感键键电电子子组组态态，使使敏敏感感键键产产生生电电子子张张力力，发发生生形形变变。酶酶分分子子构构象象也也发发生生变变化化，形形成成酶酶底底物物复复合合物物。适合于诱导契合学说。适合于诱导契合学说。二、底物形变(Distortion) 产生张力(Strain)底物发生形变底物发生形变底物分子和酶分子都发生变化底物分子和酶分子都发生变化三、酸碱催化和质子转移通路酸碱催化：Acid-Base catalysis狭义的酸碱催化剂(Specific acid-base catalyst): H+、OH-广义的酸碱催化剂(General acid-base catalyst): 质子供体和质子受体的催化，电子受体和电子供体的催化。 Lewis Lewis 酸酸 和和 Lewis Lewis碱的催化碱的催化咪唑基：咪唑基：氨基：氨基： -NH -NH3 3+ + -NH -NH2 2 + H + H+ +羧基：羧基： -COOH -COO -COOH -COO- - + H + H+ +巯基：巯基： -SH -S -SH -S- - + H + H+ +羟基：羟基： -OH -O -OH -O- - + H + H+ +酚基：酚基： -C -C6 6H H4 4-OH -C-OH -C6 6H H4 4-O-O- - + H + H+ +羧基咪唑基磷酸之间质子转移通道：四、共价催化:Cavalent catalysis亲核反应：Nucleophilic reaction亲电反应：Electrophilic reaction酶的亲核催化作用：丝氨酸酶丝氨酸酶：与底物酰基形成酰基酶：与底物酰基形成酰基酶巯基酶巯基酶：巯基与底物形成硫酯键：巯基与底物形成硫酯键组氨酸类酶组氨酸类酶：咪唑基被磷酸化：咪唑基被磷酸化赖氨酸类酶赖氨酸类酶: :氨基与底物的羰基形成西佛碱中间氨基与底物的羰基形成西佛碱中间物物酶的亲电催化作用：酶的亲电催化作用：五、酶活性中心微环境的影响酶活性中心的特殊环境，低介电常数的介质有利于电荷之间相互作用。有利于酶底物中间物的形成和稳定。酶催化机理的研究方法：1.研究酶活性中心基团组成2.酶底物结合方式：光谱学低温酶学过渡态研究。酶底物类似物