《南京農業(yè)大學生化課件酶動力學及影響酶反應速度的因素》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《南京農業(yè)大學生化課件酶動力學及影響酶反應速度的因素（53頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。

1、第四節(jié) 酶動力學及影響酶反應 速度的因素 一 .底物濃度的影響 (一 ) 酶反應速度與底物濃度的關系曲線 一 .底物濃度的影響 對于簡單的酶反應，當酶濃度和其他條件恒定時： v S 0 Vmax 零級反應 一級反應 混合級反應 該曲線可以用 米氏方程 來描述 一 .底物濃度的影響 一 .底物濃度的影響 dp/dtkES： 一級反應 dp/dtkE： 零級反應 V S Vm ax 零級反應 一級反應 混合級反應 (二 ) 米氏方程 為 了 要 解 釋 這 一 現(xiàn) 象 ， Michaelis v3 k3ES v23 k2 ES k3ES （ k2 k3） ES (2) (二 ) 米氏方程 1. 米

2、氏方程的推導 Michaelis-Menten的三個假設： (2)反應體系處于穩(wěn)態(tài) 一 .底物濃度的影響 (二 ) 米氏方程 1. 米氏方程的推導 即 ES不變 ES的生成量 = ES的分解量。即 v1 =v23 k1（ E） -（ ES） S = ES （ k2 k3） （ E） -（ ES） S/ ES = （ k2 k3） / k1 (3) 設 Km=(k2+k3)/k1 將 (3)重排得 ES =ES/ Km S (4) 一 .底物濃度的影響 (二 ) 米氏方程 1. 米氏方程的推導 Michaelis-Menten 的三個假設： E =ES,V = K1E,即 K1 = V/ E (

3、5) 同時， v = K1ES, K1 = v/ ES (6) (5) + (6) ES =v E /V (7) (7)代入 (4)得 v E /V = ES/ Km S (3)S E 一 .底物濃度的影響 (二 ) 米氏方程 V = Vmax S Km + S 1. 米氏方程的推導 一 .底物濃度的影響 (二 ) 米氏方程 2. 米氏方程中常數(shù)的意義 Km 米氏常數(shù) 由于 Km= (k2+k3)/k1 ， 為復合常數(shù)。 Km是酶的特征常數(shù)，經常表示酶與底物的親和力。 Km值越大，親和力越小。 一 .底物濃度的影響 (二 ) 米氏方程 2. 米氏方程中常數(shù)的意義 Km的值是當反應速度為最大反應

4、速度的一半時 所對應的底物濃度。 所以 Km的單位為濃度單位 一 .底物濃度的影響 S S V 2 V m m a xm a x K Km = S (二 ) 米氏方程 2. 米氏方程中常數(shù)的意義 一 .底物濃度的影響 (二 ) 米氏方程 V = Vmax S Km + S 3. 米氏方程中常數(shù)的測定 所以采用雙倒數(shù)作圖法：即 1/v - 1/S 作圖 v-S作圖法： Vmax難以測定，不能從 vV/2處求得， 從而導致 Km 也難確定。 一 .底物濃度的影響 m a xm a x V 1 S 1 V 1 mK v (二 ) 米氏方程 V = Vmax S Km + S 3. 米氏方程中常數(shù)的測

5、定 一 .底物濃度的影響 m a xm a x V 1 S 1 V 1 mK v 二 .酶濃度對酶反應速度的影響 在一般的酶促反應中，常常 SE， 酶反應 速度達到最大反應速度。 當 SE， 由于 Vmax=kE0， 反應速度與酶 濃度成正比。 酶 濃 度 曲 線 三 . pH對酶反應速度的影響 pH對酶反應速度的影響較大。其原因有： 極度 pH的條件引起酶蛋白的變性。 pH影響底物的解離，從而影響酶與底物的結合。 pH影響酶分子解離狀態(tài)。 每種酶只能在一定的 pH范圍內表現(xiàn)出它的活性， 且在某一 pH值范圍內活性最高，其兩側活性都下降。 酶促反應具有一最適 pH。 反應速度和 pH的關系見下

6、圖： 酶的最適 pH一般在 7左右 。 也有很多例外 ， 如胃蛋白酶 的最適 pH只有 1.5， 木瓜蛋白酶 (5.6) ， 胰蛋白酶 (7.8)。 酶的最適 pH并非酶的特征性常數(shù) ， 它與底物的種類 、 濃 度等因素有關 。 三 . pH對酶反應速度的影響 溫度對酶反應速度的影響具有雙重性： 隨著溫度的升高，酶蛋白會失活，使反 應速度下降 隨著溫度的升高，反應速度會加快 四 . 溫度對酶反應速度的影響 因此，在這雙重因素的綜合作用下，酶促反 應具有一最適溫度。 四 . 溫度對酶反應速度的影響 不同酶的最適溫度也不一樣 。 動物酶的最適溫度一般 在 3540 ， 植物酶為 4050 。 酶的

7、最適溫度并非酶的特征性常數(shù) ， 它與底物 、 作用 時間等因素有關 。 五 . 激活劑對酶反應速度的影響 激活劑：能提高酶活性的物質。 無機離子： 主要是金屬離子，它們有的本身就是酶的輔 助因子，有的是酶的輔助因子的必要成分。 如 : 激酶需要 Mg2+激活 唾液淀粉酶需要 Cl-激活 主要的激活劑有： 五 . 激活劑對酶反應速度的影響 有機小分子： 一些還原劑 ， 如抗壞血酸 、 半胱氨酸 ， 使含 -SH 的酶處于還原態(tài) 金屬螯合劑 ， 如 EDTA(乙二胺四乙酸 )， 可絡合 一些重金屬雜質 ， 解除它們對酶的抑制 ， 從而使酶 活升高 。 抑制作用：有些物質與酶結合后，引起酶的活性中心

8、 或必需基團的化學性質發(fā)生改變，從而使 酶活力降低或喪失。 六 . 抑制劑對酶反應速度的影響 引起抑制作用的物質稱為抑制劑 抑制作用可分為兩大類： 可逆抑制作用 和 不可逆抑制作用 六 . 抑制劑對酶反應速度的影響 可逆抑制作用可分為三種類型： 1. 競爭性抑制作用 2. 非競爭性抑制作用 3. 反競爭性抑制作用 酶與抑制劑非共價地可逆結合，當用透析或超 濾等方法除去抑制劑后酶的活性可以恢復，這種抑 制作用叫可逆抑制作用。 (一）可逆抑制作用 六 . 抑制劑對酶反應速度的影響 某些抑制劑的化學結構與底物相似，與底物競爭 酶的活性中心并與之結合，從而減少了酶與底物的 結合，因而降低酶反應速度。這

9、種作用稱為競爭性 抑制作用。 (一）可逆抑制作用 1. 競爭性抑制作用 六 . 抑制劑對酶反應速度的影響 (一）可逆抑制作用 1. 競爭性抑制作用 六 . 抑制劑對酶反應速度的影響 例如，丙二酸是琥珀酸脫氫酶的競爭性抑制劑。 這種抑制作用可通過增加底物濃度而使整個反應 平衡向生成產物的方向移動，因而能削弱或解除這種 抑制作用。 (一）可逆抑制作用 1. 競爭性抑制作用 六 . 抑制劑對酶反應速度的影響 琥珀酸 延胡索酸 丙二酸 六 . 抑制劑對酶反應速度的影響 E S ES E P EI 六 . 抑制劑對酶反應速度的影響 競爭性抑制中， Vmax不變， Km增大 可通過增加底物濃度 而使整個反

10、應平衡向 生成產物的方向移動， 因而能削弱或解除這 種抑制作用。 六 . 抑制劑對酶反應速度的影響 六 . 抑制劑對酶反應速度的影響 S)/I(1 SVv im m a x KK E I IEiK m a xim a x V 1 S 1)I1( V 1 K K v m Linewevery-Burk圖 米氏方程 Lineweaver-Burk plot of competitive inhibition 六 . 抑制劑對酶反應速度的影響 某些抑制劑結合在酶活性中心以外的部位，因而與 底物和酶的結合無競爭，即底物與酶結合后還能與抑制 劑結合，同樣抑制劑與酶結合后還能與底物結合。但酶 分子上有了抑

11、制劑后其催化功能基團的性質發(fā)生改變， 從而降低了酶活性。這種作用稱為非競爭性抑制作用。 2. 非競爭性抑制作用 這種抑制作用不能用增加底物濃度的方法來消除。 (一）可逆抑制作用 2. 非競爭性抑制作用 非競爭性抑制劑， 例如： 金屬絡合劑，如 EDTA、 F -、 CN -、 N3- 等，可以 絡合金屬酶中的金屬離子，從而抑制酶的活性。 (一）可逆抑制作用 2. 非競爭性抑制作用 這種抑制作用不能用增加底物濃度的方法來消除。 (一）可逆抑制作用 E + S E S E + P + E I I + S IE S + I 2. 非競爭性抑制作用 (一）可逆抑制作用 )S)(/I(1 SV mi m

12、 a x KK v )I1( V 1 1)I1( V 1 im a xim a x KSK K v m Linewevery-Burk圖 米氏方程 2. 非競爭性抑制作用 非競爭性抑制劑對酶促反應速度的影響 (一）可逆抑制作用 V m a x V m a x 1 2 0 a 無 I c 有 非 競 爭 性 I v S K m ( 不 變 ) V m a x 1 2 V m a x ( 變 小 ) 2. 非競爭性抑制作用 Lineweaver-Burk plot of noncompetitive inhibition (一）可逆抑制作用 2. 非競爭性抑制作用 非競爭性抑制中， Vmax變小，

13、 Km不變 這種抑制作用不 能用增加底物濃 度的方法來消除。 (一）可逆抑制作用 3. 反競爭性抑制作用 某些抑制劑不能與游離的酶結合，而只 能在酶與底物結合成復合物后再與酶結合。 當酶分子上有了抑制劑后其催化功能被削弱。 這種作用稱為 反競爭性抑制作用 (uncompetitive inhibition)。 (一）可逆抑制作用 3. 反競爭性抑制作用 (一）可逆抑制作用 E + S E S E + P + I ESI k 1 k 2 K i K i- k 1- 3. 反競爭性抑制作用 (一）可逆抑制作用 V m a x 1 0 a 無 I 1 v d 加 競 爭 性 I 1 S V m a

14、x 1 ( 1 + I K i ) ( 1 + I K i ) 1 K m 1 K m V m a x 0 a 無 I d 加 競 爭 性 I v S K m ( 變 小 ) V m a x ( 變 小 ) K m S)/I1( SV i m a x KK v m )I1( V 1 1 V 1 im a xm a x KS K v m (一）可逆抑制作用 Summery v 1 S 1 v m a x 1 K m _ b 有 競 爭 性 I a 無 I 01 ( 正 常 ) c 非 競 爭 性 Id 反 競 爭 性 I Summery (二）不可逆抑制作用 不可逆抑制劑不 能用透析或超濾 等方

15、法去除。 抑制劑以共價鍵不可逆地與酶相結合而抑 制酶的活性。這種抑制作用叫不可逆抑制作用。 六 .抑制劑對酶反應速度的影響 常見的不可逆抑制劑： 碘乙酸（ ICH2COOH） 是一種烷化劑，可使巰基烷化： E-SH + I-CH2COOH E -S-CH2COOH + HI 所以它是 巰基酶 的抑制劑。 如抑制 3-磷酸甘油醛脫氫酶、脲酶、 a-淀粉酶等 (二）不可逆抑制作用 六 .抑制劑對酶反應速度的影響 有機磷化合物 可使 -OH磷酯化，所以它是活性中心有 Ser殘基的 酶的抑制劑。 常見的有機磷農藥，如敵敵畏、敵百蟲，它們殺 滅昆蟲的機理就在于可抑制乙酰膽堿酯酶的活性，該 酶的作用是將神經遞質乙酰膽堿水解，若它被抑制， 會導致乙酰膽堿的積累，使神經過度興奮，引起昆蟲 的神經系統(tǒng)功能失調而中毒致死。 (二）不可逆抑制作用 六 .抑制劑對酶反應速度的影響