⑴酸碱强度(pK值） 组氨酸咪唑基的解离常数为6，在pH6附近给出 质子和结合质子能力相同，是最活泼的催化基 团。
⑵给出质子或结合质子的速度。咪唑基最快， 半寿期小于10-10秒。
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4、共价催化
酶部分残基侧链作为亲核基团或亲电基团，与 底物形成一个反应活性很高的共价中间物。
酶亲核基团： Ser-OH，Cys-SH，His-N：
七 酶的作用机制和调节
1
（一）. 酶的活性中心（active center）
1、活性中心的概念
酶分子中直接与底物结 合，并和酶催化作用直 接有关的区域叫酶的活 性中心（active center） 或活性部位（active site)。
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➢ 结合部位(Binding
site)：酶分子中与底物 结合的部位或区域一般 称为结合部位。
结合基团
(binding group) 与底物相结合
催化基团
(catalytic group) 催化底物转变成产物
➢活性中心外的必需基团
位于活性中心以外，维持酶活性中心应有 的空间构象所必需。
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3.酶活性中心的特点
占酶分子的极小部分 酶活性部位是三维实
体 诱导契合.构象改变 酶活性部位位于酶分
底物亲电中心： 磷酰基（P=O）酰基（C=O） 糖基（Glu-C-OH）
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酶的亲核中心X未成键电子对进攻底物的亲电中心， 形成共价结合，迅速形成不稳定的中间复合物，降 低反应活化能，促进产物生成。
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5、活性中心金属离子的催化作用
金属酶（metalloenzyme):含紧密结合的金属离子 Fe2+、Cu2+、Zn2+、Mn2+、Co3+
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酶把底物分子从溶液 中富集出来，使它们 固定在活性中心附近， 反应基团相互邻近， 同时使反应基团的分 子轨道以正确方位相 互交叠，反应易于发 生。
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2、底物的形变与诱导契合
酶与底物相互接近，结构相 互诱导、相互变形，进而相 互结合
酶的构象改变有利于与底物 的结合
底物在酶的诱导下发生变形， 处于过渡态，易受到催化基 团的攻击
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（１）.溶菌酶的结构
溶菌酶相对分子量１４６００， 由１２９个氨基酸残基所组 成．四对二硫键。活性中心的氨基
3
4
➢ 催化部位(Catalytic site):
酶分子中促使底物发生化 学变化的部位称为催化部 位。 通常将酶的结合部位和催 化部位总称为酶的活性部 位或活性中心。 结合部位决定酶的专一性， 催化部位决定酶所催化反 应的性质。
5
一些酶活性中心的氨基酸残基
酶
牛胰核糖核酸酶
溶菌酶 牛胰凝乳蛋白酶 牛胰蛋白酶 木瓜蛋白酶 弹性蛋白酶 枯草杆菌蛋白酶 碳酸酐酶
CO
CO
酪氨酸的酚羟基，组
OH
O OH
O
氨酸的咪唑基和半胱 H 2N CH C OH
NH 2
H 2 N CH C OH
氨酸的巯基等。
CH 2
CH 2
CH 2
OH
CH 2
CH 2
NH 2 OH
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活性中心内必需基团 活性中心外必需基团
结合基团---专一性 催化基团---催化能力
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➢ 活性中心内的必需基团
His93-Zn-His95 His117
6
7
➢ 调控部位(Regulatory site):酶分子中存在着一
些可以与其他分子发生某种程度的结合的部位， 从而引起酶分子空间构象的变化，对酶起激活或 抑制作用
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2. 酶活性中心的必需基团
O
➢ 酶表现催化活性不可
H 2N
CH
C
OH
缺少的基团。
CH 2
物之间、酶的催化基团与底物之间相互靠近， 提高了反应基团的有效浓度。
定向效应：由于酶的构象作用，底物的反应
基团之间、酶与底物的反应基团之间正确取向 的效应.
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咪唑催化对硝基苯酯的水解，分子内反应比分子间反应快 24倍。
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邻羟基苯丙酸内脂的形成反应，两个甲基使羧基和羟基更 好的定向，使反应速率提高2.5×1011
子的一个裂缝内 底物通过次级键与酶
结合 活性部位具有柔性
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酶的高效催化的结构
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(二)、酶高效性的作用机理
1、底物和酶的邻近效应与定向效应 2、底物的形变与诱导契合 3、酸碱催化 4、共价催化 5、活性中心金属离子 6、活性部位微环境的影响
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1、底物和酶的邻近效应与定向效应
邻近效应：酶与底物形成中间复合物后使底
残基总数
124
129 245 238 212 240 275
258
活性中心残基
His12, His119, Lys41
Asp52, Glu35 His57, Asp102,Ser195 His46, Asp90, Ser183 Cys25, His159 His45, Asp93, Ser188 His46, Ser221
➢ 亲核性基团：丝氨酸
OH O
的羟基，半胱氨酸的 H 2 N CH C OH
巯基和组氨酸的咪唑
CH 2
基。
O SH
H 2N
CH
C
OH
CH 2
N NH
OH
SH N
N H
9
O
H 2 N CH C OH
O
➢ 酸碱性基团：天门
CH 2酸和谷氨酸的羧
CH 2
CH 2
基，赖氨酸的氨基，
金属-激活酶（metal-activated enzyme):含松散 结合的金属离子 Na+、K+、Mg2+、Ca2+
（1）通过结合底物为反应定向 （2）通过自身价数的改变参加氧化还原反应 （3）屏蔽底物或酶活性中心的负电荷
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6、多元催化和协同效应
多个基元催化反应结合催化
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7、活性中心的微环境
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脯氨酸消旋酶的过渡态类似物与酶的亲和力远大于其底 物，说明酶可以引起底物的形变。
小牛小肠腺苷脱氨酶的过渡态类似物与酶的亲和力远 大于其底物，说明酶可以引起底物的形变。
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3、酸碱催化
酸碱催化是通过瞬时向反应物提供或接受质子以稳定过渡态， 加速反应的一种催化机制。
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✓影响酸碱催化反应速度的因素
酶的活性中心周 围的环境是一 个非极性环境， 即低介电环境， 在低的介电环 境中排斥水分 子，酶催化基 团和底物分子 的敏感键之间 有很大的反应 力，有助于加 速酶促反应。
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八．酶催化反应机制的实例
溶菌酶(Lysozyme)
1922年Fleming在鼻黏液中发现一种具有溶解细菌能 力的酶，定名为溶菌酶。随后又在鸡蛋清中发现了这 种酶，是自然界分布很广的一种酶。溶菌酶是第一个 用X-射线法阐明其全部结构和功能的酶。