《酶促反应动力学》PPT课件.ppt

第二节 酶促反应动力学 n 酶反应动力学主要研究酶催化的反应速度以及影 响反应速度的各种因素。 n 在探讨各种因素对酶促反应速度的影响时，通常 测定其初始速度来代表酶促反应速度，即底物转化 量5%时的反应速度。 n反应速率：单位时间内反应物或生成物浓度的变化 。 一、底物浓度对反应速度的影响 （一）底物对酶促反应的饱和现象： n 反应级数： （1）当S很低时，与S成 正比，表现一级反应。 （2）随S的增加，也随S 的增加而增加，但不成正比。 （3）当S很大时，达到最 大值Vm，S增加不再增加， 表现零级反应 （二）米氏方程式的推导： n Michaelis & Menten 于1913年推导 出了上述矩形双曲线的数学表达式， 即著名的米氏方程。 Vmax “中间产物”假说(-米氏学说)-酶与底物先络合成一个络合物 （过渡态物质 ），络合物再分解，成为产物+游离态酶 米氏方程 ：底物浓度与酶促反应速度的关系 E + S ES E + P k1 k2 k3 v = VmaxS Km +S 米氏方程式的推导 假设：酶与产物（E+P）的逆向反应形成ES复合物的 速率不明显。K1, K2, K3为反应的速率常数 E + S ES E + P k1 k2 k3 ES的生成速率：v1 = K1(E0- ES)S ES的分解速率：v2 = K2ES+ K3ES 当反应达到平衡时：v1 = v2 即 K1 (E0- ES)S = （ K2 + K3 ）ES = (E0- ES)S ES K2 + K3 K1 令 K2 + K3 K1 Km= 则 (E0- ES)S ES Km= 化简 式得 ： 由于酶的反应速度 v = K3ES 将 式代入式得 ES = E0S Km+S 当底物浓度很高时，E0 = ES，酶促反应达到最大速度 即 Vmax = K3 ES = K3E0 v = K3 E0S Km+S 式代入式得 ： v = VmaxS Km +S （三）Km的意义： 1. 当=Vmax/2时，Km=S。因此，Km等于酶促 反应速度达最大值一半时的底物浓度。 2. Km可以反映酶与底物亲和力的大小。Km越小，酶 与底物的亲和力越大。 3. Km是酶的特征性常数：在一定条件下，某种酶的 Km值是恒定的，因而可以通过测定不同酶的Km值， 来判断是否为不同的酶。 4. Km可用来判断酶的最适底物：当酶有几种不同的 底物存在时，通过测定酶在不同底物存在时的Km 值，Km值最小者，即为该酶的最适底物（或天然 底物）。 （四）Km和Vmax的测定： 1. Lineweaver-Burk双倒数作图法： 2. Hanes作图法： 二、酶浓度对反应速度的影响 n 当反应系统中底物的浓度足够大时， 酶促反应速度与酶浓度成正比，即 =kE。 三、温度对反应速度的影响 n 一般来说，酶促反应速度随温度的增高 而加快。但当温度增加达到某一点后， 由于酶蛋白的热变性作用，反应速度迅 速下降，直到完全失活。 n 酶促反应速度随温度升高而达到一最 大值时的温度就称为酶的最适温度。 T v 最适温度 1.温度升高，反应速度加快 2.温度升高，热变性速 度加快。 3.当温度升高到某一值 时，反应速度达到最 大值，这一温度称为 最适温度：Tm。 温度对反应速度的影响 温度对酶促反应速度的影响 n酶的最适温度与实验条件有关，因 而它不是酶的特征性常数。 n低温时由于活化分子数目减少，反 应速度降低，但温度升高后，酶活 性又可恢复。 四、pH对反应速度的影响 n 观察pH对酶促反应速度的影响， 通常为一“钟形”曲线，即pH过高 或过低均可导致酶催化活性的下降 。 n 酶催化活性最高时溶液的pH值就 称为酶的最适pH。 pH v 最适pH（ optimum pH） 1.最适pH 2.pH稳定性 在一定的pH范围内酶是 稳定的 pH对酶作用的影响机制：1.环境过酸、过碱使酶变性 失活；2.影响酶活性基团的解离；3.影响底物的解离 。 pH对酶促反应速度的影响 n 人体内大多数酶的最适pH在6.5 8.0之间。 n 酶的最适pH不是酶的特征性常数。 n pH对酶促反应速度的影响，其原因 主要是由于pH的改变导致了酶的催化 基团以及底物分子的解离状态改变或 者导致了酶蛋白的变性。 五、抑制剂对反应速度的影响 n 凡是能降低酶促反应速度，但不引起 酶分子变性失活的物质统称为酶的抑制 剂(inhibitor)。 n 按照抑制剂的抑制作用，可将其分为 不可逆抑制作用(irreversible inhibition) 和可逆抑制作用 (reversible inhibition)两大类。 n 抑制剂与酶分子的必需基团共价结合引起 酶活性的抑制，且不能采用透析等简单方 法使酶活性恢复的抑制作用就是不可逆抑 制作用。 n 酶的不可逆抑制作用包括专一性抑制和非 专一性抑制（如有机磷农药对胆碱酯酶的 抑制、有机汞对巯基酶的抑制等）两种。 （一）不可逆抑制作用： （二）可逆抑制作用： n 抑制剂以非共价键与酶分子可逆性 结合造成酶活性的抑制，且可采用 透析等简单方法去除抑制剂而使酶 活性完全恢复的抑制作用就是可逆 抑制作用。 n 可逆抑制作用包括竞争性、反竞争 性、和非竞争性抑制几种类型。 E v 1 2 3 1. 反应体系中不加I。 2.反应体系中加入一定 量的不可逆抑制剂。 3.反应体系中加入一定 量的可逆抑制剂。 E v 1 2 3 E v 1 2 3 II 可逆抑制 不可逆抑制 1.竞争性抑制（competitive inhibi-tion) ： n抑制剂与底物竞争与酶的同一活性中心结 合，从而干扰了酶与底物的结合，使酶的 催化活性降低，称为竞争性抑制作用。 竞争性抑制的速度方程与图形特征 S v V/2 km 无 I km 有 I 竞争性抑制剂往往是酶的底物类似物或 反应产物； 抑制剂与酶的结合部位与底物与酶的结 合部位相同； 抑制剂浓度越大，则抑制作用越大；但 增加底物浓度可使抑制程度减小； 动力学参数：Km值增大，Vm值不变。 竞争性抑制的特点： 磺胺类药物对二氢叶酸合成酶的竞争性抑制 对氨基苯甲酸 对氨基苯磺酰胺 丙二酸对琥珀酸脱氢酶的竞争性抑制 2反竞争性抑制： n 抑制剂不能与游离酶结合，但可与ES复 合物结合并阻止产物生成，使酶的催化活 性降低，称酶的反竞争性抑制。 反竞争性抑制的速度方程 与图形特征 反竞争性抑制剂的化学结构不一定与 底物的分子结构类似； 抑制剂与底物可同时与酶的不同部位 结合； 必须有底物存在，抑制剂才能对酶产 生抑制作用；抑制程度随底物浓度的增 加而增加； 动力学参数：Km减小，Vm降低。 反竞争性抑制的特点： 3非竞争性抑制： n抑制剂既可以与游离酶结合，也可以与ES 复合物结合，使酶的催化活性降低，称为 非竞争性抑制。 非竞争性抑制的速度方程 与图形特征 无 I S v V/2 km 有 I () 非竞争性抑制剂的化学结构不一定与 底物的分子结构类似； 底物和抑制剂分别独立地与酶的不同 部位相结合； 抑制剂对酶与底物的结合无影响，故 底物浓度的改变对抑制程度无影响； 动力学参数：Km值不变，Vm值降低。 非竞争性抑制的特点： K