中山大学化学与化学工程学院《有机合成》专题：酶催化的有机合成反应

酶催化的有机合成反应 将生物催化剂应用于有机合成是目前最吸引人 的研究领域。有机化合物的生物合成和生物转化 是一门以有机合成化学为主,与生物学密切联系 的交叉学科,它也是当今有机合成化学的研究热 点和重要发展方向。 酶不仅在生物体内可以催化天然有机物质的生 物转化,也能在生物体外促进天然的或人工合成 的有机化合物的各种转化反应,并且显示出优良 的化学选择性、区域选择性和立体选择性

酶催化的有机合成反应 将生物催化剂应用于有机合成是目前最吸引人 的研究领域。有机化合物的生物合成和生物转化 是一门以有机合成化学为主，与生物学密切联系 的交叉学科，它也是当今有机合成化学的研究热 点和重要发展方向。 ◼ 酶不仅在生物体内可以催化天然有机物质的生 物转化，也能在生物体外促进天然的或人工合成 的有机化合物的各种转化反应，并且显示出优良 的化学选择性、区域选择性和立体选择性

第一节酶的特性 (一)、什么是酶? 酶是活细胞产生的 类具有催化功能的生 物分子,所以又称为 生物催化剂 Biocatalysts 绝大多数的酶都是蛋 白质

第一节 酶的特性 ◼ （一）、什么是酶？ ◼ 酶是活细胞产生的一 类具有催化功能的生 物分子，所以又称为 生物催化剂 Biocatalysts 。 ◼ 绝大多数的酶都是蛋 白质

hinding catalysis E+s ES EP P+E 酶催化的生物 化学反应,称 Glucose 为酶促反应 Enzymatic reaction。 在酶的催化下 发生化学变化 的物质,称为 底物 Substrate。) ore glucose binding

◼ 酶催化的生物 化学反应，称 为酶促反应 Enzymatic reaction。 ◼ 在酶的催化下 发生化学变化 的物质，称为 底物substrate

二)、酶和一般催化剂的共性 ■1,用量少而催化效率高; 2,它能够改变化学反应的速度,但是不 能改变化学反应平衡 3,酶能够稳定底物形成的过渡状态,降 低反应的活化能,从而加速反应的进行

（二）、酶和一般催化剂的共性 ◼ 1，用量少而催化效率高； ◼ 2，它能够改变化学反应的速度，但是不 能改变化学反应平衡。 ◼ 3，酶能够稳定底物形成的过渡状态，降 低反应的活化能，从而加速反应的进行

(三),酶催化作用特性 1.高效性 酶的催化作用可使反应速度提高106-1012倍。 例如:过氧化氢分解 2H2O2→2H2O+O2 用Fe+催化,效率为6*104 mol/molS,而 用过氧化氢酶催化,效率为6*106mo/molS ■用α-淀粉酶催化淀粉水解,1克结晶酶在65°C 条件下可催化2吨淀粉水解

（三），酶催化作用特性 ◼ 酶的催化作用可使反应速度提高106 -1012倍。 ◼ 例如：过氧化氢分解 ◼ 2H2O2 2H2O + O2 ◼ 用Fe+ 催化，效率为6*10-4 mol/mol.S，而 用过氧化氢酶催化，效率为6*106 mol/mol.S。 ◼ 用-淀粉酶催化淀粉水解，1克结晶酶在65C 条件下可催化2吨淀粉水解。 1．高效性

酶催化反应过程 Transition-state intermediate uncatalyzed) △ G Transition-state intermediate (catalyzed) △G+ Stable intermediate Stable intermediate Reactants Products Progress of reaction→>

酶催化反应过程

Reactants (bira ng) 酶催化反应过程 ◎◇ Catalyst Actve E/ste+ Proximity and orentation favor formation of the transition state (a)Lock-and-key model ower-△s Transition Strong binding state Active site owes△H丰 Transition state conformation (b)Induced fit model Product(released)

酶催化反应过程

2.选择性 酶的专一性 Bovine trypsin Specificity 又称为特异 是指酶在催4 Asp102 生化反应时刘 er195 底物的选择忙 Asp189\ FONS

◼ 酶的专一性 Specificity ◼ 又称为特异性， 是指酶在催化 生化反应时对 底物的选择性 2．选择性

3.反应条件温和 酶促反应一般在pH58水溶液中进行, 反应温度范围为20-40C。 高温或其它苛刻的物理或化学条件,将 引起酶的失活

◼ 酶促反应一般在pH 5-8 水溶液中进行， 反应温度范围为20-40C。 ◼ 高温或其它苛刻的物理或化学条件，将 引起酶的失活。 3．反应条件温和

4酶活力可调节控制 如抑制剂调节、共价修饰调节、反 馈调节、酶原激活及激素控制等。 5某些酶催化活力与辅酶、辅基 及金属离子有关

4.酶活力可调节控制 ◼ 如抑制剂调节、共价修饰调节、反 馈调节、酶原激活及激素控制等。 ◼5.某些酶催化活力与辅酶、辅基 及金属离子有关