第9章-酶促反應動力學

第9章酶促反應動力學研究酶促反應的速率以及影響速率的各種因素底物濃度對酶反應速率的影響

米氏方程酶的抑制作用環(huán)境因素對酶反應的影響

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底物濃度對酶反應速率的影響1.1米氏學說的提出①酶有被底物所飽和的現(xiàn)象雙曲線②

酶-底物復合物學說(Enzyme-substratecomplex)1903年，Herin-Wurtz③快速平衡學說1913年Michaelis和Menten

提出米氏方程Ks為ES的解離常數(shù)MaudMenten1879-1960Leonor

Michaelis1875-1949④穩(wěn)態(tài)理論（SteadyState）BriggsandHaldanein1925Km=（k2+k3）/k1修正Michaelis-MentonEquationKm—米氏常數(shù)Vmax

—最大反應速率3個假設:（1）底物大過量，即[S]》[E]（2）P濃度極小，忽略

這步反應（3）穩(wěn)態(tài)假設：ES的生成速度和ES的分解速度相等，[ES]為常數(shù)，達到穩(wěn)態(tài)。1.2米氏方程式的推導酶促反應分兩步進行：第一步：酶與底物作用，形成酶-底物復合物。第二步：ES復合物分解形成產(chǎn)物，釋放出游離酶。酶與底物生成ES的速度為：注：ES分解的速度為：當整個反應體系處于穩(wěn)態(tài)時，[ES]生成速度（V1）等于ES分解速度（V2）：

令:

將（2）代入（1）

用[Et]代表酶的總濃度，則得：將（4）代入（3）∵酶促反應速度v取決于ES轉(zhuǎn)換為E+P的速度得：當反應體系中的底物濃度極大，而使所有的酶分子都以ES形式存在時，反應速度達到最大值（即最大反應速度，V）。得：

將（6）代入（5）米氏方程式Km--米氏常數(shù)（Michaelis-Menton

constant）表明當已知Km和Vmax時，酶反應速率與底物濃度的定量關系。Km的物理意義Km值是當酶反應速度為最大反應速度一半時的底物濃度。單位是底物濃度的單位，一般用mol/L或mmol／L表示。計算：底物濃度—反應速度底物濃度較低時，[S]《Km，米氏方程式的分母中[S]一項可以忽略不計，得：

反應速度與底物濃度成正比，符合一級反應。在底物濃度很高時，[S]》Km，米氏方程中，Km可以忽略不計，得

反應速度與底物濃度無關，符合零級反應——測定酶活力1.3米氏常數(shù)的意義①Km是酶的一個特征常數(shù)。Km的大小只與酶的性質(zhì)有關，而與酶濃度無關。鑒別酶：25℃，最適pH的Km值②

Km可以判斷酶的專一性和天然底物。酶的最適底物或天然底物：Km值最小的底物酶對底物親和力的大小：1/Km

最適底物的親和力（1/Km）最大，Km最小,達最大反應速率一半時所需要的底物濃度愈小。1.4米氏常數(shù)的求法雙倒數(shù)作圖法（Lineweaver-Burk作圖法）以1／[S]為橫坐標，以1／v為縱坐標作圖

缺點：實驗點過于集中于直線的左端，作圖不易十分準確。2酶的抑制作用2.1抑制作用失活作用（inactivation）：酶蛋白變性而引起活力喪失。變性劑對酶無選擇性。抑制作用（inhibition）：酶的必須基團化學性質(zhì)的改變，引起酶活力降低或喪失。但酶未變性。一種抑制劑只能使一種酶或一類酶產(chǎn)生抑制作用。不可逆的抑制作用（irreversibleinhibition）：抑制劑與酶的必須基團以共價鍵結(jié)合而引起酶活力喪失，不能用透析、超濾等物理方法除去抑制劑而使酶復活?？赡娴囊种谱饔茫╮eversibleinhibition）：抑制劑與酶的必須基團以非共價鍵結(jié)合而引起酶活力喪失，能用透析、超濾等物理方法除去抑制劑而使酶復活?？赡娴囊种谱饔茫焊偁幮砸种?、非競爭性抑制、反競爭性抑制。2.2分類—根據(jù)抑制劑與酶作用方式及是否可逆2.3競爭性抑制作用（competitiveinhibition)①概念：抑制劑與底物競爭酶的結(jié)合部位，從而影響了底物與酶的正常結(jié)合。最常見的一種可逆抑制作用。②原因：抑制劑與底物的結(jié)構(gòu)類似，與酶可形成可逆的復合物，但此復合物不可能分解成產(chǎn)物，酶反應速率下降。

增加底物濃度可解除這種抑制。動畫③競爭性抑制的特征

a反應式：

b動力學方面

:Vmax不變，但Km增大。④競爭性抑制的臨床應用意義磺胺類藥物：對氨基苯磺酰胺磺胺類藥物有抑制細菌生長繁殖的作用，而不傷害人和畜禽。葉酸和二氫葉酸是四氫葉酸的前體。（二氫葉酸合成酶）PABA人：

葉酸

（食物）FH2FH4葉酸還原酶FH2還原酶細菌：PABAFH2合成酶FH2FH4FH2還原酶對氨基苯磺胺與PABA兩者競爭FH2合成酶細菌：PABAFH2合成酶FH2FH4抗菌增效劑TMP與FH2相似，抑制細菌FH2還原酶細菌：PABAFH2合成酶FH2FH4FH2還原酶2.4非競爭性抑制作用

（noncompetitiveinhibition）①概念：底物和抑制劑同時與酶結(jié)合，兩者沒有競爭作用。抑制劑（I）和底物（S）可以同時結(jié)合在酶分子（E）的不同部位上，形成ESI三元復合物。但是，中間產(chǎn)物ESI三元復合物不能進一步分解為產(chǎn)物,酶活力降低。動畫②原因抑制劑的結(jié)構(gòu)可與底物毫無相關之處如亮氨酸是精氨酸的一種非競爭性抑制劑

加入大量底物不能解除非競爭性抑制劑對酶活性的抑制。這是不同于競爭性抑制的一個特征。

③特征a反應式

b動力學方面：Vmax降低，但Km值不改變。2.5反競爭性抑制（uncompetitiveinhibition）①概念酶只有與底物結(jié)合后，才能與抑制劑結(jié)合。與抑制劑結(jié)合后的三元復合物不能形成產(chǎn)物。②特征a反應式：b動力學方面：Vmax和Km值均降低。P373E+I→EI①有機磷化合物

或

化學結(jié)構(gòu)通式:R1、R2:烷基

;X:-F等2.6不可逆抑制（irreversibleinhibition）有機磷化合物:與酶活直接相關的絲氨酸上的羥基牢固結(jié)合，從而抑制某些蛋白酶及酯酶。神經(jīng)毒氣DFP、有機磷殺蟲劑②有機汞、有機砷化合物

與酶中的半胱氨酸殘基的巰基作用，抑制含巰基的酶③重金屬鹽如含Ag+、Cu2+、Hg2+、Pb2+等金屬鹽能使大多數(shù)酶失活④烷化試劑例ICH2COOH，ICH2CONH2等

E-SH+ICH2COOHE-S-CH2COOH+HI⑤青霉素糖肽轉(zhuǎn)肽酶：在細菌細胞壁合成中使肽聚糖鏈交聯(lián)。與活性部位絲氨酸羥基共價結(jié)合，使酶失活，影響肽聚糖鏈交聯(lián)，導致細菌細胞壁合成受阻，細菌生長被損害。溫度pH值激活劑抑制劑3環(huán)境因素對酶反應的影響

①溫度對酶反應的影響最適溫度（optimumtemperature）：受底物的種類、濃度,溶液的離子強度,pH,反應時間等的影響。②

pH對酶反應的影響反應速度pH最適pH（optimumpH）:受到底物的種類、濃度、緩沖液的種類等影響。胃蛋白酶過氧化氫酶精氨酸酶phosphatase堿性磷酸酶胃黏膜③激活劑對酶反應的影響激活劑（activator)：凡是能提高酶活性的物質(zhì)。金屬離子：如Na+、K+、Mg2+、Ca2+Zn2+、Fe2+等。無機離子陰離子：如Cl-、Br-等氫離子①選擇性②有的金屬離子可以互相替代③有的離子間有拮抗作用④濃度要適中有機分子某些還原劑如Cys、GSH等EDTA具有蛋白質(zhì)性質(zhì)的大分子無活性的酶原激活作用有活性的酶名詞解釋米氏常數(shù)（Km，Michael