酶促反應動力學演示文稿

酶促反應動力學演示文稿第一頁，共八十二頁。酶促反應動力學第二頁，共八十二頁。產(chǎn)物0時間初速度酶促反應速度逐漸降低酶促反應的時間進展曲線第三頁，共八十二頁。

在其他因素不變的情況下，底物濃度對反應速度的影響呈矩形雙曲線關系。反應初速度隨底物濃度變化曲線第四頁，共八十二頁。當?shù)孜餄舛容^低時反應速度與底物濃度成正比；反應為一級反應。[S]VVmax第五頁，共八十二頁。隨著底物濃度的增高反應速度不再成正比例加速；反應為混合級反應。[S]VVmax第六頁，共八十二頁。當?shù)孜餄舛雀哌_一定程度反應速度不再增加，達最大速度；反應為零級反應[S]VVmax第七頁，共八十二頁。E+SESP+Ek1k2k3（一）中間復合物學說

k4三個假設：（1）E與S形成ES復合物的反應是快速平衡反應，而ES分解為E及P的反應為慢反應，反應速度取決于慢反應即

V＝k3[ES]。（2）S的總濃度遠遠大于E的總濃度，因此在反應的初始階段，S的濃度可認為不變即[S]＝[St]。（3）P→0忽略這步反應第八頁，共八十二頁。（二）酶促反應的動力學方程式1、米氏方程的推導第九頁，共八十二頁。1913年Michaelis和Menten提出反應速度與底物濃度關系的數(shù)學方程式，即米－曼氏方程式，簡稱米氏方程(Michaelisequation)。[S]：底物濃度V：不同[S]時的反應速度Vmax：最大反應速度(maximumvelocity)

Ｋm：米氏常數(shù)(Michaelisconstant)

ＶVmax[S]Km+[S]＝──第十頁，共八十二頁。穩(wěn)態(tài)時ES濃度不變

反應速度

V=k3[ES]ES的生成速度=消耗速度

k1[E][S]=k2[ES]+k3[ES]E的質量平衡方程

[E]=[Et]-[ES]E+SESP+Ek1k2k3(Ⅲ)(Ⅰ)(Ⅱ)第十一頁，共八十二頁。第十二頁，共八十二頁。穩(wěn)態(tài)時ES濃度不變反應速度

V=k3[ES]ES的生成速度=消耗速度

k1[E][S]=k2[ES]+k3[ES]E的質量平衡方程

[E]=[Et]-[ES]E+SESP+Ek1k2k3V=V[S]Km+[S]米氏方程V=Vmax=k3[ES]max=k3[Et]Km=

k2+k3k1米氏常數(shù)第十三頁，共八十二頁。

a.當[S]很小時V=V[S]/Km一級反應反應初速度隨底物濃度變化曲線米氏曲線V=V[S]Km+[S]b.當[S]很大時V=V[S]/[S]=V

0

級反應混合級第十四頁，共八十二頁。Km=?Km=[S]V=V[S]Km+[S]若V＝V/2V2＝V[S]Km+[S]1Km+[S]=2[S]第十五頁，共八十二頁。2、動力學參數(shù)的意義（1）米氏常數(shù)Km的意義Km＝[S]∴Km值等于酶促反應速度為最大反應速度一半時的底物濃度，單位是mol/L。2＝Km+[S]VmaxVmax[S]VmaxV[S]KmVmax/2第十六頁，共八十二頁。

①Km是酶的特性常數(shù)：

與pH、溫度、離子強度、酶及底物種類有關，與酶濃度無關，可以鑒定酶。酶底物Km(mmol/L)脲酶尿素25溶菌酶6-N-乙酰葡萄糖胺0.006葡萄糖-6-磷酸脫氫酶6-磷酸-葡萄糖0.058胰凝乳蛋白酶苯甲酰酪氨酰胺2.5甲酰酪氨酰胺12.0乙酰酪氨酰胺32.0第十七頁，共八十二頁。②可以判斷酶的專一性和天然底物Km值最小的底物——最適底物/天然底物Km近似表示酶對底物的親和力：Km越大、親和力越小第十八頁，共八十二頁。Km=

k2+k3k1Km≈k2（分離能力）/k1（親合能力）E+SESP+Ek1k2k3Km越小，親和力越強。[S]很小時，反應速度就能達到很大。性能優(yōu)，代謝中這類酶更為重要k2>>k3時第十九頁，共八十二頁。④Km可幫助判斷某代謝反應的方向和途徑催化可逆反應的酶對正/逆兩向底物Km不同

——Km較小者為主要底物③根據(jù)Km：判斷某[s]時v與Vmax的關系判斷抑制劑的類型第二十頁，共八十二頁。乳酸脫氫酶（1.7×10-5）丙酮酸脫氫酶（1.3×10-3）丙酮酸脫羧酶（1.0×10-3）丙酮酸乳酸乙酰CoA乙醛丙酮酸濃度較低時：代謝哪條途徑?jīng)Q定于Km最小的酶一底物多酶反應第二十一頁，共八十二頁。（2）Vmax和k3（kcat)的意義一定酶濃度下，酶對特定底物的Vmax也是一個常數(shù)。[S]很大時，Vmax＝k3[E]。k3表示當酶被底物飽和時，每秒鐘每個酶分子轉換底物的分子數(shù)，——又稱為轉換數(shù)、催化常數(shù)kcatkcat越大，酶的催化效率越高第二十二頁，共八十二頁。（3）kcat/km的意義：V=Vmax[S]Km+[S]∵Vmax=kcat[Et]∴V=kcat[Et][S]Km+[S]當[S]<<Km時，[E]＝[Et]第二十三頁，共八十二頁。是E和S反應形成產(chǎn)物的表觀二級速率常數(shù)。其大小可用于比較酶的催化效率。kcat/km＝

kcat/km的上限為k1,即生成ES的速率，即酶的催化效率不超過E和S形成ES的結合速率kcat/km的大小可以比較不同酶或同一種酶催化不同底物的催化效率。第二十四頁，共八十二頁。（1）Lineweaver-Burk雙倒數(shù)作圖法3、Km與V的求取第二十五頁，共八十二頁。第二十六頁，共八十二頁。蔗糖酶米氏常數(shù)（Km）的測定1.配12支蔗糖底物溶液，濃度分別為0、0.005、0.00625、0.0075、0.00875、0.010、0.0125、0.015、0.02、0.025、0.0375、0.050M，在35℃水浴保溫；2.加入3U/ml已在35℃水浴保溫的酶溶液，準確作用5分鐘，終止反應；3.各吸取0.5ml反應液與3，5-二硝基水楊酸，沸水浴5分鐘，冷卻后在540nm測定吸光度OD值；4.作圖

第二十七頁，共八十二頁。（2）Eadie-Hofstee作圖法第二十八頁，共八十二頁。vV[S]Vmax斜率－Km第二十九頁，共八十二頁。

（3）Hanes-Woolf作圖法

第三十頁，共八十二頁。斜率=1/VmKm/Vm-Km[S]/V[S]第三十一頁，共八十二頁。vVmax[S]－3Km－2Km－Km（4）Eisenthal和Cornish-Bowden線性作圖法第三十二頁，共八十二頁。（三）多底物的酶促反應動力學

分為單底物、雙底物和三底物反應1.酶促反應按底物分子數(shù)分類：第三十三頁，共八十二頁。①有序反應（orderedreactions）領先底物釋放釋放A和Q競爭地與自由酶結合（1）順序反應或單－置換反應2.多底物反應按動力學機制分類：第三十四頁，共八十二頁。②隨機反應（randomreactions）如肌酸激酶使肌酸磷酸化的反應第三十五頁，共八十二頁。AAEPE’PEE’QEQEBB

A和Q競爭自由酶E形式

B和P競爭修飾酶形式E’A和Q不同E’結合

B和P也不與E結合。(2)乒乓反應或雙－置換反應第三十六頁，共八十二頁。

三、酶的抑制作用失活作用：使酶Pr變性而引起酶活力喪失。抑制作用：使酶活力下降但不引起變性。抑制劑：能引起抑制作用的物質。第三十七頁，共八十二頁。

依據(jù)：

能否用透析、超濾等物理方法

除去抑制劑，使酶復活。不可逆抑制與可逆抑制（一）抑制作用的分類第三十八頁，共八十二頁。1、不可逆抑制作用：抑制劑與酶必需基團以牢固的共價鍵相連很多為劇毒物質重金屬、有機磷、有機汞、有機砷、氰化物、青霉素、毒鼠強等。不可逆抑制第三十九頁，共八十二頁。不可逆抑制劑

非專一性不可逆抑制劑（作用于一/幾類基團）

專一性不可逆抑制劑（作用于某一種酶的活性部位基團）不可逆抑制劑不可逆抑制第四十頁，共八十二頁。

（1）非專一性不可逆抑制劑①重金屬離子

Ag+、

Cu2+、

Hg2+、

Pb2+、

Fe3+

高濃度時可使酶蛋白變性失活；低濃度時對酶活性產(chǎn)生抑制。

——通過加入EDTA解除第四十一頁，共八十二頁。

H2N-CH-COOHCH2

SH

H2N-CH-COOHCH2

S-CH2COOHICH2COOHHI②烷化劑（多為鹵素化合物）++碘乙酸第四十二頁，共八十二頁。③有機磷化合物（敵百蟲、敵敵畏）第四十三頁，共八十二頁。膽堿酯酶OHPOC2H5OC2H5S有機磷農藥部分第四十四頁，共八十二頁。膽堿乙?；改憠A酯酶膽堿乙酰膽堿積累導致神經(jīng)中毒癥狀第四十五頁，共八十二頁。如何緊急救治？排毒洗胃、喝雞蛋清牛奶導泄、利尿血液透析（清除游離狀態(tài)毒物）解毒藥：解磷定第四十六頁，共八十二頁。ROOROOROXROO—EP+E—OHP+HX有機磷化合物羥基酶磷?；?失活)酸ROOROO—EP+-CHNOH磷?；?失活)N+CH3-CHNN+CH3OOROOR+E—OH

P解磷定解毒------解磷定(PAM)：第四十七頁，共八十二頁。④有機汞、有機砷化合物——與酶分子中-SH作用；

可通過加入過量巰基化合物解除。第四十八頁，共八十二頁。⑤氰化物、硫化物和CO

——與酶中金屬離子形成穩(wěn)定的絡合物如氰化物與含鐵卟啉細胞色素氧化酶結合⑥青霉素（penicillin）與細菌糖肽轉肽酶Ser-OH活性，影響細胞壁合成。第四十九頁，共八十二頁。（2）專一性不可逆抑制劑

①Ks型具有底物類似的結構——（設計）帶有一活潑基團：與必需基團反應（抑制）

∵利用對酶親合性進行修飾∴親合標記試劑（affinitylabelingreagent）第五十頁，共八十二頁。②Kcat型具有底物類似的結構本身是酶的底物還有一潛伏的反應基團“自殺性底物”

第五十一頁，共八十二頁。

抑制作用可通過透析等方法除去。原因：非共價鍵結合可逆抑制競爭性抑制(competitiveinhibition)非競爭性抑制(non-competitiveI.）反競爭性抑制(uncompetitiveI.)

2、可逆抑制作用：第五十二頁，共八十二頁。（1）競爭性（Competitive)抑制第五十三頁，共八十二頁。I：抑制劑（inhibitor）第五十四頁，共八十二頁。第五十五頁，共八十二頁?！九e例】

丙二酸與琥珀酸競爭琥珀酸脫氫酶琥珀酸琥珀酸脫氫酶FADFADH2延胡索酸琥珀酸第五十六頁，共八十二頁。

磺胺類藥物的抑菌機制：與對氨基苯甲酸競爭二氫葉酸合成酶二氫蝶呤啶＋對氨基苯甲酸＋谷氨酸二氫葉酸合成酶二氫葉酸第五十七頁，共八十二頁。利用競爭性抑制是藥物設計主要思路磺胺類藥抗菌機理：（與對氨基苯甲酸是結構類似物）競爭性抑制細菌葉酸形成，抑制細菌繁殖人通過食物直接補充葉酸，對人無毒害。第五十八頁，共八十二頁。生物堿麻醉—競爭性替代生物堿—嗎啡、海洛因、可卡因、尼古丁

嗎啡海洛因第五十九頁，共八十二頁。抑制物（2）非競性（Non-competitive)抑制無法形成產(chǎn)物第六十頁，共八十二頁。Noncompetitiveinhibition第六十一頁，共八十二頁。第六十二頁，共八十二頁。（3）反競爭性（Uncompetitive）抑制第六十三頁，共八十二頁。第六十四頁，共八十二頁。第六十五頁，共八十二頁。1：反應體系不加I2：體系中加入一定量不可逆抑制劑3：體系中加入一定量可逆抑制劑v123[E](三)可逆和不可逆抑制作用的鑒別第六十六頁，共八十二頁。[E