化工专业生物化学课件-酶促反应动力学

第九章酶促反应动力学主要内容酶促反应动力学基础底物浓度对酶促反应速率的影响中间络合物学说米氏方程酶的抑制作用温度对酶反应的影响pH对酶反应的影响激活剂对酶反应的影响1.酶促反应动力学基础（P352）一级反应定义：反应速率与反应物浓度的一次方成正比的反应半衰期：一半底物转化成产物所需的时间一级反应的半衰期与初始浓度无关二级反应反应速率与反应物浓度的二次方（或两种反应物的浓度的乘积）成正比的反应反应的半衰期与反应物初始浓度成反比零级反应反应速率与反应物初始浓度无关，而与其他因素相关的反应反应的半衰期与初始浓度成正比2.底物浓度对酶促反应的影响（P355）在低底物浓度时,反应速度与底物浓度成正比，为一级反应底物浓度增大与速度的增加不成正比,为混合级反应当底物浓度达到一定值，几乎所有的酶都与底物结合后，反应速度达到最大值（Vmax），此时再增加底物浓度，反应速度不再增加，表现为零级反应中间络合物学说及稳态（P356）中间络合物：催化某一反应时，酶（E）首先与底物（S）形成中间复合物（E.S），然后生成产物（P）并释放出酶稳态：反应过程中，中间复合物（ES）的生成量与分解量相等时，及ES含量不变时的反应状态3.米氏方程及酶促反应级数（P358）Km含义Km=[S]时，V=Vmax/2Km：反应速率达到最大速率一般时的底物浓度一级酶促反应[S]《Km时，V=K[S]反应速率与底物浓度成正比零级酶促反应[S]》Km时，V=Vmax，反应速率不变，与底物浓度无关酶全部被底物结合并饱和，该阶段测得的酶活力数据最可靠米氏方程推导（P357）4.米氏方程中动力学参数的意义—Km（P359-60）01Km是一个特征性常数只与酶的特性相关，与（同一种）底物浓度无关针对特定反应条件，反应温度等条件会改变Km某一特定条件下，不同酶的Km可以用于酶的鉴定02Km可以判断酶的专一性和天然底物Km值最小的底物为该酶的天然底物031/Km（或1/Ks）表示酶与底物的亲和力04根据底物与Km的比值计算反应速率05Km推测酶促反应的方向4.米氏方程中动力学参数的意义—Vmax、k3（P361）Vmax（最大反应速度）和Km类似，是酶在特定条件下的固定参数也会受到酶作用环境的影响Kcat（酶的催化常数，Tn）酶被底物饱和时，每秒钟每个酶分子转化底物的分子数（kcat）Kcat/Km（催化效率）可以比较不同酶或同一种催化不同底物的催化效率5.作图法测定米氏方程Km和Vmax（P362）双倒数法：米氏方程两侧取倒数缺点：测得数据不准确实验点过度集中与直线左下方底物浓度较低时得到的数据取倒数后误差较大其他作图方法（P362）6.酶的抑制作用及其分类（P368）酶的失活与抑制失活：蛋白质变性，酶丧失催化功能抑制：酶的催化效率或能力降低抑制剂：与酶结合后并降低其催化活性的分子不可逆的抑制作用抑制剂与酶活性中心的基团共价结合可逆抑制作用抑制剂与酶蛋白以非共价方式结合，引起酶活性暂时性丧失抑制剂可以通过透析等方法被除去，并且能部分或全部恢复酶的活性竞争性抑制、非竞争性抑制、反竞争抑制6.1不可逆抑制作用及抑制剂（P368）不可逆抑制作用：抑制剂与酶反应中心的活性基团以共价形式结合，引起酶的永久性失活不可逆抑制剂（P374）非专一性不可逆抑制剂：作用于酶的一类或几类基团，如有机磷毒剂二异丙基氟磷酸酯、青霉素专一性不可逆抑制剂：特异性地作用于某一种酶的活性部位的基团，如一般是天然底物类似物6.2可逆抑制作用—竞争性抑制-1（P369）某些抑制剂的化学结构与底物相似，因而能与底物竟争与酶活性中心结合当抑制剂与活性中心结合后，底物被排斥在反应中心之外，其结果是酶促反应被抑制6.2可逆抑制作用—竞争性抑制-2（P370）丙二酸对琥珀酸脱氢酶的抑制作用+IEIESP+EE+S6.2可逆抑制作用—竞争性抑制-3（P370）竞争性抑制剂的结构与底物结构十分相似，二者竞争酶的结合部位抑制程度取决于I和S的浓度以及与酶结合的亲和力大小可以通过增大底物浓度，即提高底物的竞争能力来消除Vmax不变，Km增大[S]vV/2kmkm′无I有I6.3可逆抑制作用—非竞争性抑制-1（P369）酶可同时与底物及抑制剂结合，引起酶分子构象变化，并导致酶活性下降。抑制剂与活性中心以外的基团结合，不与底物竞争酶的活性中心，所以称为非竞争性抑制剂。如某些金属离子（Cu2+、Ag+、Hg2+）以及EDTA等，通常能与酶分子的调控部位中的-SH基团作用，改变酶的空间构象，引起非竞争性抑制。6.3可逆抑制作用—非竞争性抑制-2（P369）酶、底物和抑制剂形成三原复合物，三者结合顺序可以不一样得到的三元复合物不能催化底物释放出产物+IEI+SESIESP+EE+S+I6.3可逆抑制作用—非竞争性抑制-3（P369）抑制剂与底物结构不相似，抑制剂与酶活性中心以外的基团结合非竟争性抑制不能通过增大底物浓度的方法来消除Vm下降，Km不变[S]v无IV/2km有I(′)6.4可逆抑制作用—反竞争性抑制（P369）酶只有在与底物结合后，才能与抑制剂结合，引起酶活性下降抑制剂与酶和底物的复合物结合。Km和Vm下降底物浓度增加，抑制作用加强。ESIESP+EE+S+I抑制剂对酶促反应动力学的影响

7.温度对酶促反应的影响（P378）最适温度：某一条件下，酶的反应速度达到最大时的温度不是酶的特征常数随作用时间、离子浓度等反应环境的影响不同类型和来源的酶具有不同的最适温度动物来源：一般35-40度植物来源：一般40-50度微生物来源：可以达到70度8.pH对酶反应的影响（P379）pH对酶的影响强酸、强碱使酶（蛋白质）变性，高级结构解体pH对底物的影响：影响底物的解离状态，及其与酶的结合力影响中间络合物的解离，影响产物形成意义控制酶反应pH，提高酶促反应效率9.激活剂对酶促反应的影响（P380）激活剂：提高酶活性的物质无机离子：一些金属离子，如Na+、K+、Mg2+、Ca2+、Cu2+、Zn2+、Fe2+等。有机分子还原剂：抗坏血酸、半胱氨酸、谷胱甘肽（SH）激活剂对酶具有一定的选择性激活剂一般只能激活一种酶的活性