酶促反應動力學詳解演示文稿

酶促反應動力學詳解演示文稿第一頁，共八十五頁。優(yōu)選酶促反應動力學第二頁，共八十五頁。（一）基元反應和化學計量方程（二）化學反應的速率方程基元反應瞬時速率：基元反應速率方程：

第三頁，共八十五頁。（三）反應分子數(shù)和反應級數(shù)1.反應分子數(shù)：反應中真正相互作用的分子的數(shù)目。單分子反應：AP雙分子反應：A+BP+Q

反應級數(shù)：速率方程中反應物濃度的指數(shù)或指數(shù)和。第四頁，共八十五頁。單分子反應v=kc雙分子反應v=kc1c2c、c1、c2：反應物濃度（mol/l）

k：比例常數(shù)/反應速率常數(shù)第五頁，共八十五頁。2.反應級數(shù)能以v=kc表示，為一級反應；能以v=kc1c2表示，則為二級反應；v與反應物濃度無關(guān)，則為零級反應。雙分子反應、一級反應第六頁，共八十五頁。（四）各級反應的特征

1.一級反應：

反應速率與反應物濃度的一次方成正比。v=kc第七頁，共八十五頁。C0C0/20t?[P]Ct反應物的消耗產(chǎn)物的增加半衰期t1/2：有一半反應物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物所需的時間lnC0lnC0/20t?Ctk當t=t?時，c=1/2c0,則t?＝0.693／k,即半衰期與反應物的初濃度無關(guān)。第八頁，共八十五頁。2.二級反應：v=k（a-x）（b–x）a、b：反應物A、B的初濃度

x：t時已發(fā)生反應的物質(zhì)濃度

（a-x）、（b–x）：t時后A、B的濃度第九頁，共八十五頁。3.零級反應：v=k一級反應：半衰期與反應物的初濃度無關(guān)二級反應：半衰期與反應物的初濃度成反比零級反應：半衰期與反應物的初濃度成正比第十頁，共八十五頁。E+SESP+Ek1k2k3二、中間絡合物學說

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忽略這步反應第十一頁，共八十五頁。三、底物濃度對酶反應速率的影響（一）底物濃度對酶反應速率的影響（文字描述）1、底物濃度低時，反應速率與底物成正比，為一級反應。2、底物濃度較高時，反應速率隨底物濃度升高而增加，但不成正比，為混合級反應。3、底物濃度達到某一恒定值時，反應速率達到最大，不在增加。為零級反應。第十二頁，共八十五頁。（二）反應速度與底物濃度關(guān)系的數(shù)學方程式——米氏方程（方程描述)ＶVmax[S]Km+[S]＝──[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)

第十三頁，共八十五頁。關(guān)于米氏方程的推導與發(fā)展？（了解）E+SESP+Ek1k2k3Km=

k2+k3k1米氏常數(shù)第十四頁，共八十五頁。穩(wěn)態(tài)時ES濃度不變反應速度：V0=k3[ES](Ⅲ)最大反應速度：Vm=k3[Et](Ⅳ)ES的生成速度=消耗速度k1[E][S]=k2[ES]+k3[ES](Ⅰ)E的質(zhì)量平衡方程[E]=[Et]-[ES](Ⅱ)E+SESP+Ek1k2k3第十五頁，共八十五頁。第十六頁，共八十五頁。E+SESP+Ek1k2k3V=V0[S]Km+[S]Km=

k2+k3k1米氏常數(shù)第十七頁，共八十五頁。

a.當[S]很小時V=V[S]/Km一級反應米氏曲線b.當[S]很大時V=V[S]/[S]=V0級反應混合級（三）米氏曲線（圖形描述）第十八頁，共八十五頁。（四）動力學參數(shù)的意義1、米氏常數(shù)Km的意義Km＝[S]（1）定義：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第十九頁，共八十五頁。（四）動力學參數(shù)的意義1、米氏常數(shù)Km的意義（2）意義：對于簡單的二步反應，Km的意義是真實解離常數(shù)；對于多步反應，Km的意義是表觀解離常數(shù)。第二十頁，共八十五頁。

其它：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(guān)，與酶濃度無關(guān)，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第二十一頁，共八十五頁。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1/Km近似表示酶對底物的親和力：1/Km越大、親和力越大第二十二頁，共八十五頁。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E+SESP+Ek1k2k3第二十三頁，共八十五頁。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(guān)系判斷抑制劑的類型第二十四頁，共八十五頁。（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(zhuǎn)換底物的分子數(shù)，——又稱為轉(zhuǎn)換數(shù)、催化常數(shù)kcatkcat越大，酶的催化效率越高第二十五頁，共八十五頁。（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]第二十六頁，共八十五頁。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(jié)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（催化效率指數(shù)、專一性常數(shù)）。第二十七頁，共八十五頁。（1）Lineweaver-Burk雙倒數(shù)作圖法（五）Km與Vm的求取林-貝氏方程第二十八頁，共八十五頁。第二十九頁，共八十五頁。（2）Eadie-Hofstee作圖法第三十頁，共八十五頁。vV[S]Vmax斜率－Km第三十一頁，共八十五頁。四、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：第三十二頁，共八十五頁。①有序反應（orderedreactions）先導底物釋放釋放A和Q競爭地與自由酶結(jié)合（1）序列反應或單置換反應2.多底物反應按動力學機制分類：第三十三頁，共八十五頁。②隨機反應（randomreactions）如肌酸激酶使肌酸磷酸化的反應第三十四頁，共八十五頁。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(jié)合B和P也不與E結(jié)合。(2)乒乓反應或雙－置換反應第三十五頁，共八十五頁。3.雙底物反應的動力學方程（1）序列機制的底物動力學方程及動力學圖——在B的濃度達到飽和時A的米氏常數(shù)——在A的濃度達到飽和時B的米氏常數(shù)——底物A與酶結(jié)合的解離常數(shù)——底物A、B都達到飽和時最大反應速率第三十六頁，共八十五頁。第三十七頁，共八十五頁。（2）乒乓機制的底物動力學方程及動力學圖——在B的濃度達到飽和時A的米氏常數(shù)——在A的濃度達到飽和時B的米氏常數(shù)——底物A、B都達到飽和時最大反應速率第三十八頁，共八十五頁。第三十九頁，共八十五頁。五、影響酶促反應速率的其它因素第四十頁，共八十五頁。

（一）pH對酶反應的影響最適pH時的酶活力最大最適pH因酶而異，多數(shù)酶在7.0左右是酶的特性之一，但不是特征常數(shù)pH最適pHv影響第四十一頁，共八十五頁。原因：過酸過鹼導致酶蛋白變性影響酶分子解離狀態(tài)、影響酶的活性中心構(gòu)象影響底物分子解離狀態(tài)第四十二頁，共八十五頁。（二）溫度對酶反應的影響影響：1、在達到最適溫度以前，反應速度隨溫度升高而加快。2、在達到最適溫度以后，反應速度隨溫度升高而下降。第四十三頁，共八十五頁。原因：溫度升高，活化分子越多，反應速度快；當溫度過高，酶變性，反應速度下降。第四十四頁，共八十五頁。幾個概念：

溫度系數(shù)：最適溫度：

酶的最適溫度不是一個固定不變的常數(shù)。最適溫度動物酶35~40℃植物酶40~50℃微生物大部分40~50℃?zhèn)€別高溫菌90℃以上第四十五頁，共八十五頁。（三）激活劑對酶反應的影響定義：凡是能提高酶活性的物質(zhì)，稱為酶的激活劑（activator）類別

金屬離子：K+、Na+、Mg2+、Cu2+、Mn2+、Zn2+、Se3+、Co2+、Fe2+陰離子：

Cl-、Br-

有機分子還原劑：抗壞血酸、半胱氨酸、谷胱甘肽金屬螯合劑：EDTA第四十六頁，共八十五頁。六、酶的抑制作用抑制劑：使酶促反應速率減慢或完全停止的物質(zhì)。抑制作用：抑制劑與酶的必需基因結(jié)合，而降低酶活力甚至使酶完全喪失活性的效應。（有選擇性）失活作用：使酶Pr變性而引起酶活力喪失。無選擇性。（一）抑制作用的概念1、概念第四十七頁，共八十五頁。2、抑制程度的表示方法V0：Vi：不加入抑制劑時的反應速率加入抑制劑后的反應速率以反應速率的變化表示第四十八頁，共八十五頁。1.相對活力（殘余活力分數(shù)）ViV02.抑制分數(shù)指被抑制而失去活力的分數(shù)V0Vi第四十九頁，共八十五頁。研究意義：研究酶的作用機理確定代謝途徑研制殺蟲劑、藥物

第五十頁，共八十五頁。不可逆抑制與可逆抑制（二）抑制作用的類型第五十一頁，共八十五頁。抑制作用可通過透析等方法除去。原因：非共價鍵結(jié)合根據(jù)抑制劑與底物的關(guān)系競爭性抑制(competitiveinhibition)非競爭性抑制(non-competitiveI.）反競爭性抑制(uncompetitiveI.)

1、可逆抑制：第五十二頁，共八十五頁。

競爭性抑制作用第五十三頁，共八十五頁。第五十四頁，共八十五頁?！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延胡索酸琥珀酸第五十五頁，共八十五頁。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五十六頁，共八十五頁。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(jié)構(gòu)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。第五十七頁，共八十五頁。反競爭性抑制作用第五十八頁，共八十五頁。第五十九頁，共八十五頁。第六十頁，共八十五頁。非競爭性抑制作用第六十一頁，共八十五頁。第六十二頁，共八十五頁。2、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(zhì)重金屬、有機磷、有機汞、有機砷、氰化物、青霉素、毒鼠強等。第六十三頁，共八十五頁。應用舉例有機磷化合物（敵百蟲、沙林）第六十四頁，共八十五頁。乙酰膽堿酯酶OHPOC2H5OC2H5S有機磷農(nóng)藥部分第六十五頁，共八十五頁。膽堿酯酶膽堿乙酰膽堿積累導致神經(jīng)中毒癥狀第六十六頁，共八十五頁。ROOROOROXROO—EP+E—OHP+HX有機磷化合物羥基酶