酶高效催化的因素
一、靠近和定向效应
化学反应的速度与反应物的浓度呈正比。

“靠近”（邻近 proximity）是指酶的活性中心与底物靠近，对于双分子反应来说也包括酶活性部位与两底物分子之间的邻近。

定向（orientation）是指互相靠近的底物分子之间以及底物分子与酶活性部位的功能基团之间正确的立体化学排列。

这样就大大提高了酶活性中心局部区域的底物浓度。

研究表明，在生理条件下，底物浓度一般很低（0.001mol / L），而在酶活性部位测得底物浓度达100mol / L，比溶液中高出十万倍。

同时，专一性底物与酶分子靠近并与之结合时，酶分子构象发生一定变化，而导致其催化基团与结合基团正确排列与定位，为反应基团分子轨道杂交提供了良好的条件，使底物进入到过度态的熵变负值减小，反应的活化能降低，从而大大提高了反应速率。

据估计靠近和定向效应约可使反应速度增加108 倍。

二、底物分子的形变与诱导契合
所有化学键均由电子形成，电子的迁移会引起这些键的重排和断裂。

X-射线分析证明，酶与底物结合并进行反应时，在底物诱导酶活性中心的构象发生改变的同时，酶也可诱导底物分子构象发生变化，促使底物分子中的敏感键发生“形变”，产生“电子张力“，以上变化有利于形成一个互相契合的酶-底物复合物，进一步形成过度态，大大增加酶促反应的速率。

三、酸碱催化
质子供体（酸）和质子受体（碱）形成的广义酸碱催化（general acid-base catalyst）在生物化学的反应中普遍存在。

酶分子中存在许多酸性和碱性基团，它们可作为质子供体和质子受体，在特定的pH 条件下起到广义酸碱催化作用。

如氨基、羧基、巯基、酚羟基和咪唑基。

特别是咪唑基，既是一个很强的亲核基团（电子对供体），又是一个有效的酸碱催化基团。

咪唑基的解离常数约为6.0 ，在接近生物体液的pH条件下，有一半以酸的形式存在，另一半以碱的形式存在。

即咪唑基既可作为质子供体，也可作为质子受体在酶促反应中发挥作用，并且供出质子和接受质子的速度十分迅速（半寿期小于10-3秒），因此，咪唑基是最有效的、最活泼的催化基团。

四、共价催化
某些酶可以与底物形成一个反应活性很高的不稳定共价中间物，此共价中间物很容易变成过度态，因而大大降低反应的活化能，致使底物能越过较低能阈形成产物。

共价催化最一般的形式是催化剂的亲核基团对底物的亲电子碳原子进行攻击，形成共价中间物。

酶蛋白中有三种主要亲核基团，Ser的羟基、Cys的巯基和His的咪唑基。

五、酶活性中心是低介电区域
酶活性中心穴内是相对疏水环境。

酶的催化基团被低介电环境所包围，因此，底物分子的敏感键和酶的催化基团之间有很大的反应力。

来源：生命经纬。