重庆大学生物有机化学_第五章 酶模型
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重庆大学生物有机化学_第五章 酶模型
环状冠醚－王冠醚（crown ether）能和金 属阳离子和1º氨基阳离子形成稳定的复合物。
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OO O
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O L
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12－冠－4
• The abbreviated nomenclature used is simple；the first number represents the total number of atoms in the ring and the second the total number of heteroatoms.
采用合理的酶模型，可能在忽略不考虑的因素的 情况下，评估每种催化因子的相对重要性。
• That is, with the tools of synthetic chemistry, it becomes possible to construct a “miniature enzyme微型酶” which lacks a macromolecular peptide backbone, but contains reactive chemical groups correctly presented in the geometry dictated by an enzyme active site. It is often referred to as the biomimetic chemical approach to biological systems.
为此，需要知道许多有关于特殊酶行为的机理，包括：活性中 心的结果和酶-底物复合物，酶的特异性及其与底物的结合能 力，酶催化各步的反应动力学和反应过程的中间体。
• Enzymes are complicated molecules and only a few mechanism have been definitively established. This is one of the reasons why model systems are necessary. Among the functional groups found to polypeptide chain those generaily involved in catalytic processes are the imidazole ring, aliphatic and aromatic hydroxyl groups, carboxyl groups, sulphydryl groups, and amino groups.
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• The abbreviated nomenclature used is simple；the first number represents the total number of atoms in the ring and the second the total number of heteroatoms.
采用合理的酶模型，可能在忽略不考虑的因素的 情况下，评估每种催化因子的相对重要性。
• That is, with the tools of synthetic chemistry, it becomes possible to construct a “miniature enzyme微型酶” which lacks a macromolecular peptide backbone, but contains reactive chemical groups correctly presented in the geometry dictated by an enzyme active site. It is often referred to as the biomimetic chemical approach to biological systems.
为此，需要知道许多有关于特殊酶行为的机理，包括：活性中 心的结果和酶-底物复合物，酶的特异性及其与底物的结合能 力，酶催化各步的反应动力学和反应过程的中间体。
• Enzymes are complicated molecules and only a few mechanism have been definitively established. This is one of the reasons why model systems are necessary. Among the functional groups found to polypeptide chain those generaily involved in catalytic processes are the imidazole ring, aliphatic and aromatic hydroxyl groups, carboxyl groups, sulphydryl groups, and amino groups.
生物化学酶(第五章)
牛胰蛋白酶 ……Ser.Cys.Gly.Gly.Asp.Ser.Gly.Gly.Pro.Val……
牛胰凝乳蛋白酶 ……Ser.Cys.Met.Gly.Asp.Ser.Gly.Gly.Pro.Leu……
猪弹性蛋白酶 ……Gly.Cys.Gln.Gly.Asp.Ser.Gly.Gly.Pro.Leu……
猪凝血酶
……Asp.Ala.Cys.Glu.Gly.Asp.Ser.Gly.Gly.Pro.Phe……
组成活性中心的氨基酸主要有8种：
Ser、His、Asp、Glu、Tyr、Lys、Ar，包括羧基、氨基、咪唑基、 酚羟基、羟基、巯基。 作用：参与酶与底物的结合；参与催化反应；稳定酶的分子结构。
P327表8－9
例：胰蛋白酶 EC 3 · 4 · 21 · 4 3 表示水解酶 4 表示蛋白酶，水解肽键 21 表示丝氨酸蛋白酶 4 表示这一类型中被指认的第四个酶
同类：胰凝乳蛋白酶 EC 3 · 4 · 21 · 1 弹性蛋白酶 EC 3 · 4 · 21 · 36
● 氧化还原酶类（oxidoreductases)
A + B+ ATP +H2O
例：丙酮酸羧化酶
A·B + ADP +Pi
三、酶（Enzymes) 催化作用的特点
1、酶是生物催化剂（共性）
• 没有当量关系（与底物、产物） • 反应前后无变化 • 只能催化能进行的反应 • 只能改变反应速度，不能改变化学反应的平衡点 • 可降低反应的活化能
2021/11/3
活化能（activation energy)：一定温度下1摩尔底物全部进 入活化态所需要的自由能（free energy)，单位为kJ/mol。
活化能 = 过渡态自由能 － 基态自由能 （transition state) (ground state)
生物必修一5.1酶
试管各加入2mL过氧化氢溶液 pH＝2 pH＝7 pH=12
加入过氧化氢酶2滴，振荡2—3min
将带火星的卫生香分别放入试管中 复燃 无明显变化
实验现象 无明显变化 结论
只有在适合的pH下酶的催化效率最好
过氧化氢酶
在最适合的pH下， 酶的活性 最高
动物体里的酶最适PH大 多在6.5---8.0之间， （但胃蛋白酶为1.5， 胰液中的酶为8---9） 植物体里的酶最适PH大 多在4.5-----6.5之间
第5章 细胞的能量供应和利用
第1节 降低化学反应活化能的酶
2009年度诺贝尔生理学或医学奖揭晓
端粒
端粒酶
获奖者是3名美国科学家，他们 研究的主题是“染色体如何受到端 粒和端粒酶的保护”。
研究发现:
1、存在于染色体一端的“端粒”会随着每 次细胞分裂而变短，直至“端粒”短到无 法继续分裂—到这时，这个细胞就死亡了。 2、端粒酶能促进端粒生成，而癌细胞正是 利用端粒酶实现自己无法控制“疯长”的。 3、端粒和端粒酶研究有助于攻克医学领域 “癌症、特定遗传病和衰老”三方面难题。
核苷酸 氨基酸 1.组成酶的基本单位是＿＿＿＿和＿＿＿＿。
核糖体 活细胞内，酶合成的主要场所是＿＿＿＿。
加酶洗衣粉 添加进蛋白酶 后大大增强了 去污能力
酸奶，用的是 乳酸菌内的酶， 可以把牛奶中的 营养成分变成可 口的乳酸
多酶片，它 所含的多种消 化酶会增加人 的消化能力
酶
酶到底是什么东西呢？
一、酶的发现
1、斯帕兰扎尼实验
观点：人们一 直认为胃只有 物理性消化， 而没有化学性 消化。
斯帕兰札尼的实验
对照实验
上述实验说明了：
1、、酶具有高效性
重庆大学生物分离工程_第五章 萃取
聚合物的不相溶性主要是由于聚合物分子的空 间阻碍作用，相互间无法渗透，当聚合物的浓 度达到一定值时，就不能形成单一的水相，所 以具有强烈的相分离倾向。
某些聚合物的溶液与某些无机盐的溶液相混合 时，只要浓度达到一定值，也会形成两相，即 聚合物-盐双水相体系，成相机理尚不清楚，一 种解释为“盐析”作用。
(2) 温度
温度会影响生化物质的稳定性。
影响分配系数K。
(3) 盐析
无机盐类如硫酸铵、氯化钠等一般可降低产 物在水中的溶解度而使其更易于转入有机溶 剂相中，另一方面还能减小有机溶剂在水相 中的溶解度。
(4) 带溶剂
为提高分配系数K，常添加带溶剂。带溶剂是 指能和产物形成复合物，促使产物更易溶于有 机溶剂相中，在一定条件下又要容易分离的物 质。
PEG／盐系统应用得很广泛，主要由于PEG价 格低廉以及该系统选择性。
三步萃取流程示意图
分配在上相中的蛋白质可通过加入适量的盐(有 时也补充适量的PEG)，进行第二次双水相萃 取，目的是除去核酸和多糖，它们的亲水性较 强，因而易分配在盐相中，蛋白质就停留在上 相PEG中。
在第三次萃取中，应使蛋白质分配在盐相(如调 节pH)，以便和主体PEG分离，色素因其憎水 性而通常分配在上相；盐相中的蛋白质可用超 滤法弃除残余的PEG，主体PEG可循环使用。
再如图中，2.2％的葡聚糖水溶液与等体积的0.72 ％甲基纤维素钠的水溶液相混合并静置后，可得 到两个粘稠的液层。
葡聚糖与甲基纤维素钠的双水相体系
上述现象称为聚合物的不相溶性 (incompatibility)。如果多种不相溶的聚合物混 在一起，就可得到多相体系，如硫酸葡聚糖、 葡聚糖、羟丙基葡聚糖和聚乙二醇相混时，可 形成四相体系。
某些聚合物的溶液与某些无机盐的溶液相混合 时，只要浓度达到一定值，也会形成两相，即 聚合物-盐双水相体系，成相机理尚不清楚，一 种解释为“盐析”作用。
(2) 温度
温度会影响生化物质的稳定性。
影响分配系数K。
(3) 盐析
无机盐类如硫酸铵、氯化钠等一般可降低产 物在水中的溶解度而使其更易于转入有机溶 剂相中，另一方面还能减小有机溶剂在水相 中的溶解度。
(4) 带溶剂
为提高分配系数K，常添加带溶剂。带溶剂是 指能和产物形成复合物，促使产物更易溶于有 机溶剂相中，在一定条件下又要容易分离的物 质。
PEG／盐系统应用得很广泛，主要由于PEG价 格低廉以及该系统选择性。
三步萃取流程示意图
分配在上相中的蛋白质可通过加入适量的盐(有 时也补充适量的PEG)，进行第二次双水相萃 取，目的是除去核酸和多糖，它们的亲水性较 强，因而易分配在盐相中，蛋白质就停留在上 相PEG中。
在第三次萃取中，应使蛋白质分配在盐相(如调 节pH)，以便和主体PEG分离，色素因其憎水 性而通常分配在上相；盐相中的蛋白质可用超 滤法弃除残余的PEG，主体PEG可循环使用。
再如图中，2.2％的葡聚糖水溶液与等体积的0.72 ％甲基纤维素钠的水溶液相混合并静置后，可得 到两个粘稠的液层。
葡聚糖与甲基纤维素钠的双水相体系
上述现象称为聚合物的不相溶性 (incompatibility)。如果多种不相溶的聚合物混 在一起，就可得到多相体系，如硫酸葡聚糖、 葡聚糖、羟丙基葡聚糖和聚乙二醇相混时，可 形成四相体系。
第五章 酶类--王镜岩《生物化学》第三版笔记(完美打印版)
五.酶的调节
变构调节 共价修饰调节 酶原 酶原激活
第一节 概述
一、定义
酶是一种生物催化剂，是有催化功能的蛋白质。
二、人们对酶的认识过程
1833年佩延（Payen）和Persoz从麦芽中抽提出一种对热敏感的物质，这种物质能将淀粉水解成可溶性糖，被称为淀粉糖化酶（diastase），意思是"分离"。所以后人命名酶时常加词尾-ase。由于他们用乙醇沉淀等方法提纯得到了无细胞的酶制剂，并发现了酶的催化特性和热不稳定性，所以一般认为他们首先发现了酶。
三、酶的特性
酶是生物体产生的，有催化能力的蛋白质。细胞内的蛋白质，90％都有催化活性。酶是一种生物催化剂，与一般催化剂一样，只改变反应速度，不改变化学平衡，并在反应前后本身不变。但酶作为生物催化剂，与一般的无机催化剂相比有以下特点：
1.催化效率高 酶的催化效率比无机催化剂高106－1013倍。举例来说，1mol马肝过氧化氢酶在一定条件下可催化5×106摩尔过氧化氢分解，在同样条件下1mol铁只能催化6×10－4摩尔过氧化氢分解。因此，这个酶的催化效率是铁的1010倍。也就是说，用过氧化氢酶在1秒内催化的反应，同样数量的铁需要300年才能反应完。
在催化过程中，辅基不与酶蛋白分离，只作为酶内载体起作用，如黄素蛋白类酶分子中的FAD、FMN辅基携带氢，羧化酶的生物素辅基携带羧基等等。辅酶则常作为酶间载体，将两个酶促反应连接起来，如NAD+在一个反应中被还原成NADH，在另一个反应中又被氧化回NAD+。它在反应中象底物一样，有时也称为辅底物。
有30％以上的酶需要金属元素作为辅因子。有些酶的金属离子与酶蛋白结合紧密，不易分离，称为金属酶；有些酶的金属离子结合松散，称为金属活化酶。金属酶的辅因子一般是过渡金属，如铁、锌、铜、锰等；金属活化酶的辅因子一般是碱金属或碱土金属，如钾、钙、镁等。
变构调节 共价修饰调节 酶原 酶原激活
第一节 概述
一、定义
酶是一种生物催化剂，是有催化功能的蛋白质。
二、人们对酶的认识过程
1833年佩延（Payen）和Persoz从麦芽中抽提出一种对热敏感的物质，这种物质能将淀粉水解成可溶性糖，被称为淀粉糖化酶（diastase），意思是"分离"。所以后人命名酶时常加词尾-ase。由于他们用乙醇沉淀等方法提纯得到了无细胞的酶制剂，并发现了酶的催化特性和热不稳定性，所以一般认为他们首先发现了酶。
三、酶的特性
酶是生物体产生的，有催化能力的蛋白质。细胞内的蛋白质，90％都有催化活性。酶是一种生物催化剂，与一般催化剂一样，只改变反应速度，不改变化学平衡，并在反应前后本身不变。但酶作为生物催化剂，与一般的无机催化剂相比有以下特点：
1.催化效率高 酶的催化效率比无机催化剂高106－1013倍。举例来说，1mol马肝过氧化氢酶在一定条件下可催化5×106摩尔过氧化氢分解，在同样条件下1mol铁只能催化6×10－4摩尔过氧化氢分解。因此，这个酶的催化效率是铁的1010倍。也就是说，用过氧化氢酶在1秒内催化的反应，同样数量的铁需要300年才能反应完。
在催化过程中，辅基不与酶蛋白分离，只作为酶内载体起作用，如黄素蛋白类酶分子中的FAD、FMN辅基携带氢，羧化酶的生物素辅基携带羧基等等。辅酶则常作为酶间载体，将两个酶促反应连接起来，如NAD+在一个反应中被还原成NADH，在另一个反应中又被氧化回NAD+。它在反应中象底物一样，有时也称为辅底物。
有30％以上的酶需要金属元素作为辅因子。有些酶的金属离子与酶蛋白结合紧密，不易分离，称为金属酶；有些酶的金属离子结合松散，称为金属活化酶。金属酶的辅因子一般是过渡金属，如铁、锌、铜、锰等；金属活化酶的辅因子一般是碱金属或碱土金属，如钾、钙、镁等。
生物化学课件之酶
FAD（黄素腺嘌呤二核苷酸）
醛基
TPP（焦磷酸硫胺素）
酰基
辅酶A（CoA）
硫辛酸
烷基
钴胺素辅酶类
二氧化碳
生物素
氨基
磷酸吡哆醛
甲基、甲烯基、 四氢叶酸
甲炔基、甲酰基
等一碳单位
尼克酰胺（维生素PP之一）
尼克酰胺（维生素PP之一）
维生素B2 （核黄素） 维生素B2 （核黄素） 维生素B1（硫胺素） 泛酸 硫辛酸 维生素B12 生物素 吡哆醛（维生素B6之一） 叶酸
2.国际系统命名法（国际酶学委员会１９６１年提出）
系统名称包括底物名称、构型、反应性质，最后加一个酶字。 例如： 习惯名称:谷丙转氨酶 系统名称:丙氨酸：-酮戊二酸氨基转移酶 酶催化的反应: -酮戊二酸 + 丙氨酸谷氨酸 + 丙酮酸 <<Enzyme Handbook>> Thoms E.Barm编
三、酶的高效性的解释
1、底物与酶的邻近效应和定向效应 2、底物分子的变形和张力 3、共价催化 4、酸碱催化
酶-底物复合物的形成与诱导契合假说
E+S
酶底物复合物 ES
E+P
*诱导契合假说(induced-fit hypothesis)
酶与底物相互接近时，其结构相互诱导、相互变形和相互适应，进而相互结合。这一过程称 为酶-底物结合的诱导契合假说 。
活性中心以外的必需基团 结合基团
底物
催化基团
活性中心
目录
溶菌酶的活性中心
* 谷氨酸35和天冬氨酸52是催 化基团；
* 色氨酸62和63、天冬氨酸101 和色氨酸108是结合基团；
* A~F为底物多糖链的糖基，位 于酶的活性中心形成的裂隙中 。
大学生物化学酶ppt课件
S
C H 2 S H
E A sC HC H C l+C HS H
S
C H 2 O H
二巯基丙醇
S H
C H 2 S A sC HC H C l
E +C HS
S H C H 2 O H
45
有机磷中毒 以丝氨酸侧链上的羟基为必需基团的一类酶，
羟基易磷酸化，酶活性被抑制
胆碱酯酶上的羟基被有机磷农药磷酸化后活性被抑 制，不能水解乙酰胆碱，造成乙酰胆碱积蓄，引起副交 感神经兴奋，呈现中毒症状
但酶-底物-抑制剂复合物(ESI)不能进一步释放出产物
54
特点：
（1）抑制剂与底物结构不相似，两者没有竞争作用 （2）抑制剂结合在活性中心以外的部位，引起酶活
性的抑制 (3）抑制剂浓度增加，使反应体系中E、ES下降，
造成整个酶促反应速度降低，v下降。 （4）底物浓度的增加，不能解除抑制。
55
思考题：
46
解磷定的作用：解除磷酸化。使酶恢复活性。
47
二）可逆抑制
抑制剂与酶分子以非共价键结合引起酶活性抑制 或丧失。结合疏松，可逆。
一般生化方法能去除抑制剂而恢复酶活性。
48
• 竞争性抑制（抑制剂与酶结合位点与底物结 合位点相同）
EI
49
特点
I与S结构类似，竞争酶的活性中心； 抑制剂与酶的活性中心结合后，酶失去催化活性 抑制程度取决于抑制剂和底物的浓度之比
四）酶催化作用的可调节性 体内有各种因素都可调节酶的催化能力
10
思考题：
酶是一个什么物质，在体内其什么作用？ 在酶促反应中，底物、产物分别代表什么？ 结合酶中的辅助因子主要是一些什么物质？ 什么叫做辅基、辅酶 酶催化作用的特点是什么？
重庆大学有机化学习题答案
习题答案第一章1.（1）有机化合物：含碳化合物（一氧化碳、二氧化碳、碳酸盐、金属碳化物等少数简单含碳化合物除外）或碳氢化合物及其衍生物的总称。
有机物是生命产生的物质基础。
（2）共价键：共价键（covalent bond）是化学键的一种，两个或多个原子共同使用它们的外层电子，在理想情况下达到电子饱和的状态，由此组成比较稳定的化学结构叫做共价键。
（3）同分异构：同分异构是一种有相同化学式，有同样的化学键而有不同的原子排列的化合物的现象。
（4）杂化：在形成多原子分子的过程中，中心原子的若干能量相近的原子轨道重新组合，形成一组新的轨道，这个过程叫做轨道的杂化。
（5）偶极矩：正、负电荷中心间的距离r和电荷中心所带电量q的乘积，叫做偶极矩μ＝r×q。
它是一个矢量，方向规定为从负电荷中心指向正电荷中心。
（6）诱导效应：诱导效应是指在有机分子中引入一原子或基团后，使分子中成键电子云密度分布发生变化，从而使化学键发生极化的现象，称为诱导效应（Inductive Effects）。
（7）异裂：共价键断裂时，共用电子对完全转移给成键原子中的某个原子，形成了正、负离子，这种断键方式称为异裂。
（8）范德华力：在化学中通常指分子之间的作用力。
（9）键角：分子中和两个相邻化学键之间的夹角。
（10）Lewis酸：路易斯酸（Lewis Acid，LA）是指电子接受体，可看作形成配位键的中心体。
（11）疏水作用：非极性分子间或分子的非极性基团间的吸引力。
导致这些基团在水性环境中的缔合。
（12）官能团：决定有机物性质的原子或原子团称为官能团。
2．（1）（2）（3）（4）（5）（6）（7）（8）（9）3．具有偶极的分子：（1）两H原子中心指向O原子方向；（2）又H原子指向Br原子；（4）H原子指向三个Cl原子的中心方向；（5）乙基指向羟基方向4．（1）正庚烷；（2）异丁烷；（3）异己烷；（4）新戊烷5．（1）（2）（3）（4）6．酸：Cu2+ FeCl3 CH3CN碱：NH3 CH3NH2 C2H5OC2H5加合物：CH3COOH CH3OH7．（1）CH3COOH/CH3COO- H3O+/ H2O（2）H2SO4/HSO4- CH3OH2+/CH3OH（3）HNO3/NO3- (CH3)3NH+/(CH3)3N8． (3) CH3Cl > (2) CH3F >（4）CH3Br >（5）CH3I > (1) CH49. 单键最长,双键次之,叁键最短.单键中两个原子间的电子云密度小,叁键两个原子间的电子云密度最大,共同的电子把两个原子吸引得最近.所以说,叁键最短,单键最长,双键处于中间.10． C5H12O11． C 8H 10N 4O 2第二章1. ⑶＞⑵＞⑴＞⑸＞⑷3. 2-甲基丁烷较稳定的构象是：3H 33CH3CH 3⑴⑵⑶其中⑴和⑵更稳定。
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因此仿生化学代表了一个尝试模拟酶催化反应的 加速和选择特征的领域。希望这种方法能最终在 了解有机生物分子的复杂结构和它们的生命功能 之间构架起一个桥梁，或减小它们间的距离。
• In order to do this, many factors related to the mechanism of action of a particular enzyme must be known. These include (a) the structure of the active site and the enzyme-substrate complex; (b) the specificity of the enzyme and its ability to bind to the substrate; and (c) the kinetics for the various steps and a knowledge of possible intermediates in the reaction coordinate.
模型应提供形成电价键和氢键的可能性，以 利于它同底物以适当的方式结合。
• Carefully selected catalytic groups have to be properly attached to the model to effect the reaction.
精心挑选的催化基团，应恰当地配置在模型 上，促使反应的发生。
由于非共价相互作用是生物挠性和专一性的 关键因素，因此模型应为底物提供一个良 好的疏水的结合部位。
• The model should provide the possibility of forming electrostatic and hydrogen bonds to help the substrate bind in the proper way.
采用合成化学的方法可能构建“微型酶”，它无 肽骨架，但含有与酶活性中心定位相同的化学反 应基团。
也就是经常提到的对生物体系的仿生化学方法
• Therefore, biomimetic chemistry represents the field which attempts to imitate the acceleration and selectivities characteristic of enzymecatalyzed reactions. It is hoped that such an approach will eventually bridge or at least reduce the gap between the known complex structures of organic biomolecules and their exact functions in life.
一个酶模型需要代表多于一种酶的一般特征， 从不同角度看，设计好的酶模型的准则总 结如下：
• Because noncovalent interactions are the key to biological flexibility and specificity, the model should provide a good (hydrophobic) binding site for the substrate.
采用合理的酶模型，可能在忽略不考虑的因素的 情况下，评估每种催化因子的相对重要性。
• That is, with the tools of synthetic chemistry, it becomes possible to construct a “miniature enzyme微型酶” which lacks a macromolecular peptide backbone, but contains reactive chemical groups correctly presented in the geometry dictated by an enzyme active site. It is often referred to as the biomimetic chemical approach to biological systems.
为了将生物有机模型与实际的自然体系关联起来，通过酶模型 得到的所有信息必须最终与在体的酶系统比较并延伸其中
• A model can represent general features for more than one enzyme. Viewed from a different angle, the requirements necessary for the design of a good enzyme model can be summarized in these five criteria:
简单有限的几种功能基团是如何参与了催化了大量已知 的酶反应的?酶反应的速率如何解释机理?
• These are the fundamental questions that should be asked during the planning of a bioorganic model of an enzyme.
酶是很复杂的分子，目前仅建立了非常少的酶反 应机理。这就是需要酶模型的原因。常见的催化 基团：咪唑环，脂肪族和芳香族羟基，羧基，巯 基和氨基
• How can such a limited number of functional groups participate in the large variety of known enzymatic reactions and how can the rate of the enzymatic reactions be accounted for in mechanistic terms?
• The structure of the model should be rigid and well-defined, particularly with respect to substrate orientation and stereochemistry.
模型的结构应是刚性的且确定的，特别是有 关于底物的定向和立体化学方面。
环状冠醚－王冠醚（crown ether）能和金 属阳离子和1º氨基阳离子形成稳定的复合物。
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Lቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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• The abbreviated nomenclature used is simple；the first number represents the total number of atoms in the ring and the second the total number of heteroatoms.
• The model should preferably be water-soluble, and catalytically active under physiological conditions of pH and temperature.
模型应具备良好的水溶性，而且在生理（pH和温 度）条件下保持催化活性。
• Of course all the informations obtained with enzyme models must ultimately be compared and extended to the in vivo enzymatic system under study in order to correlate the bioorganic models to the real natural system.
• 酶模型是包含一种或多种酶体系特征的有机合成 分子（如仅包含酶活性中心的化学基团与能容纳 底物的具有正确方位和几何构型的“阵容”或催 化洞穴“），比酶小，结构更简单。
• To dissect out a particular factor responsible for the catalytic efficiency of the enzyme within the biological system would be a tremendous task requiring a knowledge of each of the components that would contribute to the overall catalysis.
在设计生物有机化学酶模型中必须要问到的基本问题
• In general, an enzyme model should fulfill a twofold purpose (a) it should provide a reasonable simulation of the enzyme mechanism （需要合理模拟酶反应机理） and (b) it should lead to an explanation of the observed rate enhancement in terms of structure and mechanism（需要从结构和机理角度解释观察到的速度增加 效应）。
Host-Guest Complexation Chemistry 主－客体络合物化学
概述
• 主－客体化学也称主－宾化学（Host-Guest Chemistry）
冠醚
• Crown ethers have the unique ability to form stable complexes with metal ions and primary alkyl ammonium cations.
想要找出对生物体内酶催. 化效率起贡献的特定因 素是一件非常困难的事情，因为这要求了解对总 的催化反应起贡献的所有因素。
• In order to do this, many factors related to the mechanism of action of a particular enzyme must be known. These include (a) the structure of the active site and the enzyme-substrate complex; (b) the specificity of the enzyme and its ability to bind to the substrate; and (c) the kinetics for the various steps and a knowledge of possible intermediates in the reaction coordinate.
模型应提供形成电价键和氢键的可能性，以 利于它同底物以适当的方式结合。
• Carefully selected catalytic groups have to be properly attached to the model to effect the reaction.
精心挑选的催化基团，应恰当地配置在模型 上，促使反应的发生。
由于非共价相互作用是生物挠性和专一性的 关键因素，因此模型应为底物提供一个良 好的疏水的结合部位。
• The model should provide the possibility of forming electrostatic and hydrogen bonds to help the substrate bind in the proper way.
采用合成化学的方法可能构建“微型酶”，它无 肽骨架，但含有与酶活性中心定位相同的化学反 应基团。
也就是经常提到的对生物体系的仿生化学方法
• Therefore, biomimetic chemistry represents the field which attempts to imitate the acceleration and selectivities characteristic of enzymecatalyzed reactions. It is hoped that such an approach will eventually bridge or at least reduce the gap between the known complex structures of organic biomolecules and their exact functions in life.
一个酶模型需要代表多于一种酶的一般特征， 从不同角度看，设计好的酶模型的准则总 结如下：
• Because noncovalent interactions are the key to biological flexibility and specificity, the model should provide a good (hydrophobic) binding site for the substrate.
采用合理的酶模型，可能在忽略不考虑的因素的 情况下，评估每种催化因子的相对重要性。
• That is, with the tools of synthetic chemistry, it becomes possible to construct a “miniature enzyme微型酶” which lacks a macromolecular peptide backbone, but contains reactive chemical groups correctly presented in the geometry dictated by an enzyme active site. It is often referred to as the biomimetic chemical approach to biological systems.
为了将生物有机模型与实际的自然体系关联起来，通过酶模型 得到的所有信息必须最终与在体的酶系统比较并延伸其中
• A model can represent general features for more than one enzyme. Viewed from a different angle, the requirements necessary for the design of a good enzyme model can be summarized in these five criteria:
简单有限的几种功能基团是如何参与了催化了大量已知 的酶反应的?酶反应的速率如何解释机理?
• These are the fundamental questions that should be asked during the planning of a bioorganic model of an enzyme.
酶是很复杂的分子，目前仅建立了非常少的酶反 应机理。这就是需要酶模型的原因。常见的催化 基团：咪唑环，脂肪族和芳香族羟基，羧基，巯 基和氨基
• How can such a limited number of functional groups participate in the large variety of known enzymatic reactions and how can the rate of the enzymatic reactions be accounted for in mechanistic terms?
• The structure of the model should be rigid and well-defined, particularly with respect to substrate orientation and stereochemistry.
模型的结构应是刚性的且确定的，特别是有 关于底物的定向和立体化学方面。
环状冠醚－王冠醚（crown ether）能和金 属阳离子和1º氨基阳离子形成稳定的复合物。
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• The abbreviated nomenclature used is simple；the first number represents the total number of atoms in the ring and the second the total number of heteroatoms.
• The model should preferably be water-soluble, and catalytically active under physiological conditions of pH and temperature.
模型应具备良好的水溶性，而且在生理（pH和温 度）条件下保持催化活性。
• Of course all the informations obtained with enzyme models must ultimately be compared and extended to the in vivo enzymatic system under study in order to correlate the bioorganic models to the real natural system.
• 酶模型是包含一种或多种酶体系特征的有机合成 分子（如仅包含酶活性中心的化学基团与能容纳 底物的具有正确方位和几何构型的“阵容”或催 化洞穴“），比酶小，结构更简单。
• To dissect out a particular factor responsible for the catalytic efficiency of the enzyme within the biological system would be a tremendous task requiring a knowledge of each of the components that would contribute to the overall catalysis.
在设计生物有机化学酶模型中必须要问到的基本问题
• In general, an enzyme model should fulfill a twofold purpose (a) it should provide a reasonable simulation of the enzyme mechanism （需要合理模拟酶反应机理） and (b) it should lead to an explanation of the observed rate enhancement in terms of structure and mechanism（需要从结构和机理角度解释观察到的速度增加 效应）。
Host-Guest Complexation Chemistry 主－客体络合物化学
概述
• 主－客体化学也称主－宾化学（Host-Guest Chemistry）
冠醚
• Crown ethers have the unique ability to form stable complexes with metal ions and primary alkyl ammonium cations.
想要找出对生物体内酶催. 化效率起贡献的特定因 素是一件非常困难的事情，因为这要求了解对总 的催化反应起贡献的所有因素。