第四章-酶-2課件

回憶復(fù)習(xí)核酶、全酶酶催化作用的特點（6點）國際酶學(xué)委員會將酶促反應(yīng)分為哪六大類酶的活性中心酶原與酶原激活中間產(chǎn)物學(xué)說影響酶催化效率的因素（5點）

一、酶促反應(yīng)速度的測定

酶促反應(yīng)速度（V）：

單位時間內(nèi)產(chǎn)物的生成量單位時間內(nèi)底物的消耗量[P]t斜率=[P]/t=V第四節(jié)

酶促反應(yīng)動力學(xué)(P87)影響對酶反應(yīng)速度的因素

酶濃度

pH（最適pH的概念）溫度（最適溫度的概念）底物濃度激活劑抑制劑V[E]1.酶濃度當(dāng)S足夠過量（[S]》[E]），其它條件固定且無不利因素時，v=k[E]相對酶活力胃蛋白酶木瓜蛋白酶膽堿酯酶胰蛋白酶2.pH值最適pH時的酶活力最大酶最適pH，因酶而異，大多數(shù)酶最適pH在4-8。pH影響酶作用的原因過酸、過堿會強烈影響蛋白質(zhì)的構(gòu)象，甚至導(dǎo)致酶變性失活非最適pH條件下，影響底物分子的解離狀態(tài)同時也會影響酶活性中心或輔酶的解離狀態(tài)或構(gòu)象相對酶活％

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100℃以上3.溫度

在達到最適溫度以前，反應(yīng)速度隨溫度升高而加快

酶是蛋白質(zhì)，其變性速度亦隨溫度上升而加快

酶的最適溫度不是一個固定不變的常數(shù)

溫度對酶作用的影響：1、溫度影響底物分子的活化能2、溫度影響酶的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)溫度系數(shù)（Q10）：在達到最適溫度之前，溫度每提高10℃其反應(yīng)速度與原來的反應(yīng)速度之比。對于許多酶來說，Q10多為2。

（一）底物濃度對酶反應(yīng)速度的影響

pH、T、[E]固定時，V對[S]作下圖：4.底物濃度SABCDAB一級反應(yīng)V=K[S]CD零級反應(yīng)V=VmaxBC混合級反應(yīng)V（2）測定的是初速度,P→O（3）[S]》[E]，[S]的降低可忽略不計（4）一段時間內(nèi)反應(yīng)達到平衡，[ES]的

V生成=V分解（二）米氏方程（Michaelis-Mentenequation）

1、基礎(chǔ)中間產(chǎn)物學(xué)說E+SESP+E

（1）S與E形成中間產(chǎn)物，且整個反應(yīng)速度取決于ESP+E2、前提K2K1K-1米氏方程的推導(dǎo)令：將（4）代入（3），則：[ES]生成速度：，[ES]分解速度：即：則：(1)經(jīng)整理得：由于酶促反應(yīng)速度由[ES]決定，即，所以(2)將（2）代入（1）得：(3)當(dāng)酶反應(yīng)體系處于恒態(tài)時：當(dāng)[Et]=[ES]時，(4)所以

V=

Vmax[S]Km+[S]即米氏方程，Km為米氏常數(shù)（Michaelisconstant）,一定條件下為酶的特征值。K-1+K2K1Km（1）[S]很小時，[S]《Km，則V=Vmax/Km，一級反應(yīng)（2）[S]很大時，[S]》Km，則V=Vmax，零級反應(yīng)（3）[S]處于Km附近時，混和級反應(yīng)SABCDAB一級反應(yīng)V=K[S]CD零級反應(yīng)V=VmaxBC混合級反應(yīng)V

1、意義：（1）

Km：當(dāng)酶反應(yīng)速度達到最大反應(yīng)速度的一半時的底物濃度，單位mol.L-1。（2）Km是酶的特征常數(shù)之一。只與酶的性質(zhì)有關(guān),而與酶濃度無關(guān)。Km值受pH及溫度影響，因此Km值作為常數(shù)是在一定條件下而言的。

（三）米氏常數(shù)Km（3）Km可表示酶與底物親和力：如果一種酶有幾種底物,就有幾種Km值，Km值最小的底物稱該酶的最適底物。Km小則表明該底物與酶的親和力高Km大則表明該底物與酶的親和力低注意：米氏方程只是反映了單底物時酶反應(yīng)速度與底物濃度之間的定量關(guān)系。單底物酶促反應(yīng)包括異構(gòu)酶、水解酶及大部分裂合酶催化的反應(yīng)。2、Km值的求法——雙倒數(shù)作圖法1Km11

=·+

VVmax

[S]Vmax縱軸截距：1/Vmax橫軸截距：-1/Km斜率：Km/Vmax例：下列數(shù)據(jù)是酶促反應(yīng)S-P的記錄：

[S]（mol/L)6.25×10-67.5×10-51.0×10-41.0×10-3V(nmol.L-1.min-1)1556.256074.9[S]（mol/L)1.0×10-21.0×10-1V(nmol.L-1.min-1)7575（1）求Vmax和

Km；（2）當(dāng)[S]=2.5×10-5mol/L和[S]=5×10-5mol/L時，V是多少？當(dāng)[S]=1.0×10-2mol/L時，游離酶濃度是多少？（3）若[E]增大1倍，Vmax是多少？Km是多少？V=

Vmax[S]Km+[S]

凡能提高酶活性的物質(zhì),都稱為激活劑。1)無機離子

(1)金屬離子:K+、Mg2+、Fe3+

等

(2)陰離子：Cl-、Br-5.激活劑機理：與底物或變構(gòu)酶的變構(gòu)中心結(jié)合，改變構(gòu)象，提高親和力

2)有機分子（1）還原劑：抗壞血酸、半胱氨酸、谷胱甘肽

機理：還原酶活性中心二硫鍵（2）EDTA(乙二胺四乙酸)

機理：金屬螯合劑，解除重金屬抑制

3)生物大分子蛋白激酶抑制作用：由于酶的必需基團化學(xué)性質(zhì)的改變，但酶未變性，而引起酶活力的降低或喪失的作用

不可逆性抑制作用可逆性抑制作用6.抑制劑抑制作用的類型：競爭性抑制作用非競爭性抑制作用反競爭性抑制作用（1）有機磷化物（敵敵畏、1605等）：作用于絲氨酸酶（某些蛋白酶及酯酶）的-OH。R—OO膽堿酯酶R—OO

P+E—CH2OHP+HF

R—OFR—OOCH2E二異丙基氟磷酸（DIPF）

乙酰膽堿膽堿酯酶乙酸+膽堿乙酰膽堿是神經(jīng)遞質(zhì)，若積累，將影響神經(jīng)傳導(dǎo)，使昆蟲功能失調(diào)，失去知覺而死亡。

（一）不可逆抑制作用抑制劑以比較牢固的共價鍵和酶結(jié)合，不能用透析的方法除去。

（2）有機汞、有機砷化合物：作用于酶分子Cys殘基的-SHE-SH+ClHg--COO-E-S-Hg--COO-+HCl

可加入過量的巰基化合物如Cys或谷胱甘肽解除如：有機砷化物“路易斯毒氣”（CHCl=CHAsCl2)與酶的巰基結(jié)合而使人畜中毒。英國發(fā)明的BAL解毒。（CH2SHCHSHCH2OH）

（3）氰化物、硫化物和CO：與酶中金屬離子形成穩(wěn)定的絡(luò)合物如氰化物（劇毒）與含鐵卟啉的酶（如細胞色素氧化酶）中的Fe2+絡(luò)合，使酶失活而阻止細胞呼吸。（4）青霉素：與糖肽轉(zhuǎn)肽酶活性部位Ser-OH共價結(jié)合糖肽轉(zhuǎn)肽酶在細菌細胞壁合成中使肽聚糖鏈交聯(lián)。酶失活，細菌細胞壁合成受阻?？赡嫘砸种谱饔茫阂种苿┡c酶蛋白以非共價鍵可逆結(jié)合，可用透析的方法除去?？赡嫘砸种谱饔每梢苑譃槿N類型：

競爭性抑制作用非競爭性抑制作用

反競爭性抑制作用

（二）可逆性抑制作用1、競爭性抑制作用（1）抑制劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)與底物相似，與底物競爭酶活性中心，形成EI，減少了酶與底物的結(jié)合機會，降低酶活力。（2）抑制作用的強弱取決于[I]/[S]。（3）可采用提高[S]來消除這種抑制作用。

實例：磺胺藥物的藥用機理

對氨基苯甲酸二氫葉酸合成酶二氫葉酸四氫葉酸（細菌）對氨基苯磺酰胺（磺胺藥）H2N--SO2NH2對氨基苯磺酰胺H2N--COOH對氨基苯甲酸對氨基苯甲酸谷氨酸蝶呤葉酸（4）競爭性抑制作用的米氏方程：

E+SESP+E

+

I

EIK1Ki1Ki2K3K2Vmax[S]Km’+[S]V=V=Vmax.[S]Km(1+[I]/Ki)

+[S]競爭性抑制曲線

Vmax’不變，Km’變大2、非競爭性抑制作用（1）非競爭性抑制劑與酶活性中心以外的部位結(jié)合，引起酶分子構(gòu)象變化，使酶活性中心催化作用降低。（2）抑制作用的強弱取決于[I]。（3）不能用增大[S]的方法來消除抑制作用。（4）非競爭性抑制作用的米氏方程：

Vmax[S]Vmax

(Km+[S])(1+[I]/Ki)(1+[I]/Ki)V=Vmax’=

E+SESP+E

++

II

EI+SESI

如：重金屬離子（Ag2+、Cu2+

、Hg2+

、Pb2+等）對巰基酶的抑制作用非競爭性抑制曲線Vmax’變小，Km’不變3、反競爭性抑制作用：E先與底物結(jié)合成ES，然后才與抑制劑結(jié)合形成ESI，形成的ESI不能轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)物。E+SESE+P

+

I

ESI

Vmax’=Vmax[I]Ki1+V=Vmax.[S]Km+(1+[I]/Ki)

[S]反競爭性抑制曲線

Vmax’和Km’均變小類型米氏方程式VmaxKm