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酵素为什么会有催化机理?

2019-12-10 13:06:03

酵素的活性中心与底物定向结合生成ES复合物是酵素催化作用的一步。定向结合的能量来自酵素活性中心功能基团与底物相互作用时形成的多种非共价键,如离子键、氢键、疏水键,也包括范德华力。它们结合时产生的能量称为结合能(binding energy)。这就不难理解各个酵素对自己的底物的结合有选择性。

催化机理

酵素的催化机理和一般化学催化剂基本相同,也是先和反应物(酵素的底物)结合成络合物,通过降低反应的活化能来提高化学反应的速度,在恒定温度下,化学反应体系中每个反应物分子所含的能量虽然差别较大,但其平均值较低,这是反应的初态。

S(底物)→P(产物)这个反应之所以能够进行,是因为有相当部分的S分子已被激活成为活化(过渡态)分子,活化分子越多,反应速度越快。在特定温度时,化学反应的活化能是使1摩尔物质的全部分子成为活化分子所需的能量(千卡)。

酵素(E)的作用是:与S暂时结合形成一个新化合物ES,ES的活化状态(过渡态)比无催化剂的该化学反应中反应物活化分子含有的能量低得多。ES再反应产生P,同时释放E。E可与另外的S分子结合,再重复这个循环。降低整个反应所需的活化能,使在单位时间内有较多的分子进行反应,反应速度得以加快。如没有催化剂存在时,过氧化氢分解为水和氧的反应(2H2O2→2H2O+O2)需要的活化能为每摩尔18千卡(1千卡=4.187焦耳),用过氧化氢酵素催化此反应时,只需要活化能每摩尔2千卡,反应速度约增加1011倍。


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