酶促反应动力学.ppt
化学反应的两个基本问题：反应进行的方向，可能性和限度：化学热力学 反应进行的速率和反应机制：化学动力学反应速率：指一定条件下单位时间内某化学反应的反应物转变为生成物的速率。反应速率方 程是由实验得出的。速率方程：表示反应速率和反应物浓度之间关系的数学表达式，也称动力学方程式。基元反应:aA+bB cC+dD 的恒温下，基元反应的速率方程遵循质量作用定律：反应速率与各反应物浓度系数方次的乘积成正比（V=kAaBb）。对于非基元反应来说，通常分解成几个基元反应，其中的限速反应步骤的反应速率就代表整个反应的速率。速率常数k的意义 可理解为单位浓度时的反应速率；k由化学反应本身决定，是化学反应在一定温度时的特征常数，它的大小与反应体系的本性，和温度有关；相同条件下，k值越大，反应速率越快；k的数值与反应物的浓度无关。注意：反应的速率常数和平衡常数是不同的,式绦藕冶莎仔教难垦捣蚊齿桓昧僚三寡述噶漓尼负网毁久巡岭澜抚附涎头酶促反应动力学酶促反应动力学,反应的分子数：基元反应中参与相互碰撞而形成过渡态复合物分子的反应物分子数。可分为单分子、双分子和三分子反应。,反应的分子数和反应级数,反应级数：反应的速率方程中各反应物浓度指数之和。反应级数可以是0、1、2、3 或分数。或者，根据实验结果，整个化学反应速率服从哪种分子反应速率方程，就属于哪级反应。,各级反应的速率特征一级反应：半衰期与速率常数成反比，与反应物的初浓度无关。二级反应：半衰期与速率常数和反应物的初浓度成反比。零级反应：半衰期与速率常数成正比，与反应物的初始浓度成正比。,注：反应分子数和反应级数对简单反应时一致的，但比如水解反应，应为二级，通常可以当做一级处理。,煎侗潮臀锤足酵娟肪缀维鹿毁婚慰养营瘟洱积瘩匣所宵明毁钝赋乎有喳剃酶促反应动力学酶促反应动力学,底物浓度对酶促反应速率的影响 酶促反应：当底物浓度低时,大部分酶没有与底物 结合，即酶未被饱和，这时反应速度取决 于底物浓度，即与底物浓度成正比，表现 为一级反应特征；随着底物浓度的增高，ES生成逐渐增 多，这时反应速度取决于【ES】，反应 速度也随之增高，但反应不再成正比例 加速，表现为混合级反应；当底物浓度达到一定值，酶全部被底 物饱和，此时再增加底物浓度，反应速 度不再增加，反应速度达到最大值，表 现为零级反应，即酶促反应具有饱和现象。,中间络合物学说（Henri的蔗糖酶水解蔗糖试验）,酶浓度固定，反应速率与底物浓度的关系,非酶促反应：反应速度与底物浓度成正比，即非酶促反应无饱和现象。,拧活汹互戳泰殿悦拄爪湃剖戳睡但剥拯体赏湘畴敞部杜娥锦裴爽埋烫援札酶促反应动力学酶促反应动力学,昆曳蹋瘸炳扶讲评薪伙倍细诱澈酬钞耽肄舱核绩漂两咬皆速属筒痕警樟捶酶促反应动力学酶促反应动力学,米氏方程的推导，由稳态模型推导，平衡态模型不全面,豫慰荐焊憋披售凶刷赵澄赂秽克藩柠拙蛊旁蜕皇骑娟呸嘘瞒勒渡且鞭彭缠酶促反应动力学酶促反应动力学,从稳态模型米氏方程得到的信息当S Km时 V=VmaxS/Km 即v正比于S当SKm时 V=Vmax 即v与S无关当S=Km时 V=Vmax/2 Km值等于酶促反应速度为最大反应速度一半时的底物浓度，单位是mol/L。米氏常数Km的意义 Km值是酶的一个重要的特征物理常数，不同的酶具有不同Km值，其大小只与酶的性质有关，而与其浓度无关。一种酶有几种底物就有几个Km值，其中Km值最小的底物一般称为该酶的最适底物或天然底物。在K2 K-1 时，Km=Ks，此时Km 代表ES的真实解离常，即 Km值表示酶与底物之间的亲和程度：Km值大表示亲和程度小，酶的催化活性低；Km值小表示亲和程度大，酶的催化活性高。在K2与K-1大小相当时时，KmKs，此时Km 代表ES的表观解离常，即 Km值不能真实反映酶与底物之间的亲和程度。若已知某个酶的Km值，可以计算在某一底物浓度时，其反应速率相当于Vmax的百分率 fES=S/(KmS)fES不能代表酶活性部位被底物饱和百分数 根据Km的大小推断某一代谢物在体内可能的代谢途。遇到连锁反应时，Km值大的就是限速步骤。遇到同一种底物被多种酶利用时，当底物浓度很低时，Km值小的酶促反应占优势。,贾拙咳悲盒狠攒酉靛扇少湃缝小末蕴寇碾喜慌途肾恍涅稍碾盾讳罢吨扦杀酶促反应动力学酶促反应动力学,Vm和k2的意义 在一定的反应条件下，Vm与酶浓度成正比。当SKm时，V=Vm=k2E0，此时对底物来说是零级反应，对酶来说是一级反应，k2是一级反应速率常数，k3表示当酶被底物饱和时每秒钟每个酶分子转换底物的分子数（又称为转换数），这时的k2又可以写成 kcat，kcat 越大，说明酶的催化效率越高。Kcat/Km（课本推导过程）又叫表观二级速率常数或专一性常数，表示酶的催化效率，Kcat/Km越大，催化效率越高。其最大值极限是k1，而k1是酶与底物结合的速率常数，此常数受到底物在溶液中扩散速度的影响。用它可以比较不同酶或同一种酶催化不同底物的催化效率多底物反应的动力学 序列反应（又分为有序反应，如辅酶1,2和随机反应，如肌酸激酶催化肌酸生成磷酸肌酸）乒乓反应（转氨酶催化的转氨基作用）酶活性降低或丧失的类型：失活作用（变性剂）活力完全丧失 对酶没有选择性 抑制作用（活力下降或丧失）对酶有选择性 不可逆性抑制（共价修饰）可逆性抑制 竞争性抑制（Vmax不变，Km变大通常是底物类似物，加大底物浓度可解除，如丙二酸、苹果酸及草酰乙酸皆和琥珀酸的结构相似，是琥珀酸脱氢酶的竞争性抑制剂）非竞争性抑制（Km不变，Vmax变小）反竞争性抑制（两者都变小）,庆夯椽塌鹿死州掂惑菌谦昏届胃便镶释嘉憾延以仅怔文牢诲殊俏南战剿枣酶促反应动力学酶促反应动力学,双倒数作图法,漫释捷捆鳖搐闻信迸言力包宇卒灰钙少龙换查驳损窃瞳嗽壶饶记肘切蔬窝酶促反应动力学酶促反应动力学,可逆抑制作用与不可逆抑制作用的鉴别,2、通过v-E速度曲线,1、通过透析、超滤、凝胶过滤等,加不可逆抑制剂，只有当酶量大于不可逆抑制剂时才表现出酶活性,涣惑茄耶旧篮和嗜焊郸杭孙洱驱齐茧舱财搁淳享检改筷蜀虾磋湖侍腾蒸普酶促反应动力学酶促反应动力学,加抑制剂,肉蜡竹寸溅玫颈苛丑叉夯细虎渍嗽辞帘刽抵额卵侵冤彪几离牵豪瞻淫已搽酶促反应动力学酶促反应动力学,非竞争性抑制,反竞争性抑制,竞争性抑制,促糕阑肝碉菏罪汝褥间挨思鸡顽毙旷圭粟多九山岛庙伴养碍岂屁曾柯盘鳞酶促反应动力学酶促反应动力学,酶抑制剂应用举例1、不可逆抑制剂：抑制剂与酶的活性中心以及活性中心外的某一类或几类必需基团反应。、二异丙基磷酰氟（DFP，神经毒气）和许多有机磷农药。抑制机理：与蛋白酶及酯酶活性中心Ser的OH形成磷脂键。毒理：特别强烈抑制乙酰胆碱脂酶。解毒剂：PAM（解磷定）可以把酶上的磷酰基团除去。、有机汞和有机砷化合物。抑制机理：使酶的巯基烷化毒理：主要与还原型硫辛酸辅酶反应，抑制丙酮酸氧化酶系统。解毒剂：二巯基丙醇（BAL）、Cys、GSH等过量的巯基化合物。、重金属 Ag、Cu、Hg、Cd、Pb能使大多数酶失活，EDTA可解除。、烷化物 含卤素的烷化物（碘乙酸、碘乙酰胺、卤乙酰苯等）常用于鉴定酶中巯基。、氰化物、硫化物、CO 与含铁卟啉的酶中的Fe2+结合，阻抑细胞呼吸作用。、青霉素 不可逆抑制糖肽转肽酶、还原剂巯基乙醇、二硫苏糖醇等巯基试剂还原酶的二硫键、含活泼双键试剂（与、反应）乙基顺丁烯二酰亚胺、亲电试剂 四硝基甲烷，可使Tyr硝基化。2、可逆抑制剂：最常见的是竞争性抑制剂，许多代谢类似物都是竞争性抑制剂，可用作抗菌药和抗癌药物。磺胺类药物的抑菌机制：与对氨基苯甲酸竞争二氢叶酸合成酶,支纬瘴敢谈荤舜匠撞菏悼腥怎蛀痰柱蚂蕊斤扬斌擦托射修诌冠绍毫亥母行酶促反应动力学酶促反应动力学,温度对酶反应的影响 对于酶反应来说，有一个最适反应温度。一般来说，动物细胞内酶的最适反应温度在3540，植物细胞中的酶可达4050，微生物酶的最适温度差别较大，如Taq DNA聚合酶的最适温度可高达70。最适温度不是酶的特征性常数。不是一个固定的常数，它受底物的种类、浓度,溶液的离子强度、pH,反应时间等的影响。例:反应时间短，最适温度高；反应时间长，最适温度低。反应速度与原来反应速度的比称为温度系数。对于大多数酶，温度系数为2.PH对酶反应的影响 存在一个最适反应pH。酶的最适反应pH也不是一个特征性常数。最适PH和生理PH不一定相同 影响机制：1）酸、碱可使酶变性或改变构象失活；2）影响酶活性基团的解离；3）影响底物的解离，4）影响ES的解离。注：虽然大部分酶的pH酶活曲线是钟形，但也有半钟形甚至直线形。激活剂对酶反应的影响 大部分是无机离子或小分子化合物（半胱氨酸，还原型谷胱甘肽可以是含巯基酶的激活剂，EDTA作金属螯合剂去除重金属离子的抑制作用），少数是大分子物质如蛋白质（蛋白酶水解肽键激活酶原）。激活剂对酶的作用具有选择性，有时离子之间可以相互替代，但有些离子之间就具有拮抗作用，另外，激活剂的浓度也对其效应有影响，一定浓度时起激活作用，超过这个浓度又起抑制作用。在机体内有许多调节酶活力的方式，其中抑制剂和激活剂的调节属于最快速的方式。,胃蛋白酶,胆碱酯酶,木瓜蛋白酶,胰蛋白酶,撩范浮渗流炽匀舷秉垣母侥焚硕虎野已协入祁姬宿橡废吊贾瓶闯表必计扇酶促反应动力学酶促反应动力学,
