酶动力学及影响酶反应速度的因素课件.ppt

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1、一.底物浓度的影响,(一)酶反应速度与底物浓度的关系曲线,一.底物浓度的影响,对于简单的酶反应，当酶浓度和其他条件恒定时：,Vmax,零级反应,一级反应,混合级反应,该曲线可以用米氏方程 来描述,一.底物浓度的影响,一.底物浓度的影响,dp/dtkES：一级反应,dp/dtkE：零级反应,(二)米氏方程,为了要解释这一现象，Michaelis&Menten 提出了中间络合物学说。,1.米氏方程的推导,该学说必须两个条件：(1)符合质量作用定律(2)形成的中间产物决定整个反应的速度,一.底物浓度的影响,(二)米氏方程,Michaelis&Menten 提出了中间络合物学说。,1.米氏方程的推导,

2、一.底物浓度的影响,(二)米氏方程,对于单底物、单产物反应，其反应过程需经过中间复合物ES，即,1.米氏方程的推导,Michaelis-Menten的三个假设：(1)推导的v为反应初速度,一.底物浓度的影响,(二)米氏方程,1.米氏方程的推导,一.底物浓度的影响,产物的生成量很少 k4 的反应忽略不计。即,(二)米氏方程,1.米氏方程的推导,一.底物浓度的影响,E酶总量；Et反应后t时的酶量；ES中间产物浓度,Et E-ES,(二)米氏方程,1.米氏方程的推导,一.底物浓度的影响,刚反应时，若形成的速度为v,则v1k1 EtS k1（E）-（ES）S(1),ES消失速度：v2 k2ES;v3

3、k3ESv23 k2 ES k3ES（k2 k3）ES(2),(二)米氏方程,1.米氏方程的推导,Michaelis-Menten的三个假设：,(2)反应体系处于稳态,一.底物浓度的影响,(二)米氏方程,1.米氏方程的推导,即ES不变 ES的生成量=ES的分解量。即v1=v23k1（E）-（ES）S=ES（k2 k3）（E）-（ES）S/ES=（k2 k3）/k1(3)设 Km=(k2+k3)/k1 将(3)重排得ES=ES/Km S(4),一.底物浓度的影响,(二)米氏方程,1.米氏方程的推导,Michaelis-Menten 的三个假设：,E=ES,V=K1E,即K1=V/E(5)同时，v

4、=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.底物浓度的影响,(二)米氏方程,1.米氏方程的推导,一.底物浓度的影响,(二)米氏方程,2.米氏方程中常数的意义,Km 米氏常数 由于 Km=(k2+k3)/k1，为复合常数。Km是酶的特征常数，经常表示酶与底物的亲和力。Km值越大，亲和力越小。,一.底物浓度的影响,(二)米氏方程,2.米氏方程中常数的意义,Km的值是当反应速度为最大反应速度的一半时所对应的底物浓度。所以Km的单位为浓度单位,一.底物浓度的影响,Km=S,(二)米氏方程,2.米氏方程中常数的意义

5、,一.底物浓度的影响,(二)米氏方程,3.米氏方程中常数的测定,所以采用双倒数作图法：即 1/v-1/S 作图,v-S作图法：Vmax难以测定，不能从vV/2处求得，从而导致Km也难确定。,一.底物浓度的影响,(二)米氏方程,3.米氏方程中常数的测定,一.底物浓度的影响,二.酶浓度对酶反应速度的影响,在一般的酶促反应中，常常SE，酶反应速度达到最大反应速度。当SE，由于Vmax=kE0，反应速度与酶浓度成正比。,酶浓度曲线,三.pH对酶反应速度的影响,pH对酶反应速度的影响较大。其原因有：,每种酶只能在一定的pH范围内表现出它的活性，且在某一pH值范围内活性最高，其两侧活性都下降。酶促反应具有

6、一最适pH。,反应速度和pH的关系见下图：,酶的最适pH一般在7左右。也有很多例外，如胃蛋白酶的最适pH只有1.5，木瓜蛋白酶(5.6)，胰蛋白酶(7.8)。酶的最适pH并非酶的特征性常数，它与底物的种类、浓度等因素有关。,三.pH对酶反应速度的影响,温度对酶反应速度的影响具有双重性：,四.温度对酶反应速度的影响,因此，在这双重因素的综合作用下，酶促反应具有一最适温度。,四.温度对酶反应速度的影响,不同酶的最适温度也不一样。动物酶的最适温度一般在3540，植物酶为4050。酶的最适温度并非酶的特征性常数，它与底物、作用时间等因素有关。,五.激活剂对酶反应速度的影响,激活剂：能提高酶活性的物质。

7、,无机离子：主要是金属离子，它们有的本身就是酶的辅助因子，有的是酶的辅助因子的必要成分。如:激酶需要Mg2+激活 唾液淀粉酶需要Cl-激活,主要的激活剂有：,五.激活剂对酶反应速度的影响,有机小分子：一些还原剂，如抗坏血酸、半胱氨酸，使含-SH的酶处于还原态 金属螯合剂，如EDTA(乙二胺四乙酸)，可络合一些重金属杂质，解除它们对酶的抑制，从而使酶活升高。,抑制作用：有些物质与酶结合后，引起酶的活性中心或必需基团的化学性质发生改变，从而使酶活力降低或丧失。,六.抑制剂对酶反应速度的影响,引起抑制作用的物质称为抑制剂,抑制作用可分为两大类：可逆抑制作用和不可逆抑制作用,六.抑制剂对酶反应速度的影

8、响,可逆抑制作用可分为三种类型：1.竞争性抑制作用 2.非竞争性抑制作用 3.反竞争性抑制作用,酶与抑制剂非共价地可逆结合，当用透析或超滤等方法除去抑制剂后酶的活性可以恢复，这种抑制作用叫可逆抑制作用。,(一）可逆抑制作用,六.抑制剂对酶反应速度的影响,某些抑制剂的化学结构与底物相似，与底物竞争酶的活性中心并与之结合，从而减少了酶与底物的结合，因而降低酶反应速度。这种作用称为竞争性抑制作用。,(一）可逆抑制作用,1.竞争性抑制作用,六.抑制剂对酶反应速度的影响,(一）可逆抑制作用,1.竞争性抑制作用,六.抑制剂对酶反应速度的影响,例如，丙二酸是琥珀酸脱氢酶的竞争性抑制剂。这种抑制作用可通过增加

9、底物浓度而使整个反应平衡向生成产物的方向移动，因而能削弱或解除这种抑制作用。,(一）可逆抑制作用,1.竞争性抑制作用,六.抑制剂对酶反应速度的影响,琥珀酸,延胡索酸,丙二酸,六.抑制剂对酶反应速度的影响,六.抑制剂对酶反应速度的影响,竞争性抑制中，Vmax不变，Km增大,可通过增加底物浓度而使整个反应平衡向生成产物的方向移动，因而能削弱或解除这种抑制作用。,六.抑制剂对酶反应速度的影响,六.抑制剂对酶反应速度的影响,Linewevery-Burk图,米氏方程,Lineweaver-Burk plot of competitive inhibition,六.抑制剂对酶反应速度的影响,某些抑制剂结

10、合在酶活性中心以外的部位，因而与底物和酶的结合无竞争，即底物与酶结合后还能与抑制剂结合，同样抑制剂与酶结合后还能与底物结合。但酶分子上有了抑制剂后其催化功能基团的性质发生改变，从而降低了酶活性。这种作用称为非竞争性抑制作用。,2.非竞争性抑制作用,这种抑制作用不能用增加底物浓度的方法来消除。,(一）可逆抑制作用,2.非竞争性抑制作用,非竞争性抑制剂，例如：金属络合剂，如EDTA、F-、CN-、N3-等，可以络合金属酶中的金属离子，从而抑制酶的活性。,(一）可逆抑制作用,2.非竞争性抑制作用,这种抑制作用不能用增加底物浓度的方法来消除。,(一）可逆抑制作用,2.非竞争性抑制作用,(一）可逆抑制作

11、用,Linewevery-Burk图,米氏方程,2.非竞争性抑制作用,非竞争性抑制剂对酶促反应速度的影响,(一）可逆抑制作用,2.非竞争性抑制作用,Lineweaver-Burk plot of noncompetitive inhibition,(一）可逆抑制作用,2.非竞争性抑制作用,非竞争性抑制中，Vmax变小，Km不变,这种抑制作用不能用增加底物浓度的方法来消除。,(一）可逆抑制作用,3.反竞争性抑制作用,某些抑制剂不能与游离的酶结合，而只能在酶与底物结合成复合物后再与酶结合。当酶分子上有了抑制剂后其催化功能被削弱。这种作用称为反竞争性抑制作用(uncompetitive inhibi

12、tion)。,(一）可逆抑制作用,3.反竞争性抑制作用,(一）可逆抑制作用,3.反竞争性抑制作用,(一）可逆抑制作用,(一）可逆抑制作用,Summery,Summery,(二）不可逆抑制作用,不可逆抑制剂不能用透析或超滤等方法去除。,抑制剂以共价键不可逆地与酶相结合而抑制酶的活性。这种抑制作用叫不可逆抑制作用。,六.抑制剂对酶反应速度的影响,常见的不可逆抑制剂：,碘乙酸（ICH2COOH）是一种烷化剂，可使巯基烷化：E-SH+I-CH2COOH E-S-CH2COOH+HI 所以它是巯基酶的抑制剂。如抑制3-磷酸甘油醛脱氢酶、脲酶、a-淀粉酶等,(二）不可逆抑制作用,六.抑制剂对酶反应速度的影响,有机磷化合物 可使-OH磷酯化，所以它是活性中心有Ser残基的酶的抑制剂。常见的有机磷农药，如敌敌畏、敌百虫，它们杀灭昆虫的机理就在于可抑制乙酰胆碱酯酶的活性，该酶的作用是将神经递质乙酰胆碱水解，若它被抑制，会导致乙酰胆碱的积累，使神经过度兴奋，引起昆虫的神经系统功能失调而中毒致死。,(二）不可逆抑制作用,六.抑制剂对酶反应速度的影响,