9酶促反应动力学.ppt

第九章 酶动力学;酶促反应速率 酶反应速率：与非酶促反应一样，一般都是以单位时间（t）内，底物或产物浓度的变化值来表示，常用的单位是微摩尔/秒或者微摩尔/分钟。 酶促反应类型 单底物、双底物、多底物反应。 影响酶促反应速率的因素 主要因素：底物浓度、酶浓度、反应温度、反应介质的pH和离子强度以及有无抑制剂的存在等。;一、化学动力学基础-------反应分子数和反应级数;s;;底物浓度对反应速度的表示;酶和底物形成中间物的学说，众多实验已证明： （1）ES复合物已被电子显微镜和X射线晶体结构分析直接观察到。 （2）许多酶和底物的光谱性质在形成ES复合物后发生变化。 （3）酶的物理性质，如溶解度或热稳定性，经常在形成ES复合物后发生变化。 （4）已分离得到某些酶与底物相互作用生成ES复合物的结晶。 （5）超离心沉降过程中，可观察到酶和底物共沉降现象。;(二) 酶促反应动力学方程式---米氏方程;米氏方程提出者;米氏反应动力学;The Mechaelis-Menten Equation;Initial Velocity Assumption;Rate Law in Enzyme Catalyzed Reactions;米氏方程的推导;由于酶促反应的初速度即是产物形成的速度，ν＝k2[ES] ，则 当[S]→∞，酶被底物饱和，这时的反应速度为最大反应速度 Vmax，即 最后，米氏方程可重写成：;米氏方程的导出;Understanding Km;Understanding V max;酶动力学参数的意义 米氏常数Km的物理意义： 当 v = ? Vm 时; ;The turnover number;P322;The catalytic efficiency;碳酸酐酶;Km的生物学意义(Km在实际应用中的重要意义) 1） Km值是特征常数 只与酶的性质有关, 与酶的浓度无关。 如：蔗糖酶的底物为蔗糖，Km为2.8?10-2，脲酶的底物为尿素，Km为2.5?10-2。 2） 从Km值可以推断酶的专一性和天然底物 （最适底物 optimum substrate） 倒数近似表示亲和力，1/Km越大，酶对底物的亲和力越大。 （∵当k2k3时，Km=k2/k1=Ks。∴Km可以反映酶与底物亲和力的大小，即Km值越小，则酶与底物的亲和力越大；反之，则越小）。 多个底物有多个Km值、最适底物的Km值最小。 如：己糖激酶的两个底物Km分别是葡萄糖1.5?10-4，果糖： 1.5?10-3，这样葡萄糖为该酶的最适底物。 ;几种酶的动力学参数;3） Km与Ks：Km=k2+k3/k1，Ks=k2/k1 4） 根据Km值的大小可以估计底物的用量 若已知某酶的Km值，就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。 例1 例2：求某反应达到最大反应速度的90%时所需要底物的浓度。 解：根据米氏方程： 90%=100% [S]/Km +[S] 所以：[S]= 9 Km;填空/计算： 酶促反应速度（v）达到最大速度（Vm）的80%时，底物浓度[S]是Km的________倍；而v达到Vm90%时，[S]则是Km的______倍。; 5）Km值可推断代谢物在体内的代谢路线(方向和途径） 如果酶对底物的Km值小于对产物的Km值，则反应有利于正反应。否则，有利于逆反应。 如： Km可以确定一条代谢途径中的限速步骤：代谢途径是指由一系列彼此密切相关的生化反应组成的代谢过程，前面一步反应的产物正好是后面一步反应的底物（如糖酵解 EMP途径）。限速步骤就是一条代谢途径中反应最慢的那一步，Km值最大的那一步反应就是，该酶也叫这条途径的关键酶。 它可以用来判断酶的最适底物，某些酶可以催化几种不同的生化反应，叫多功能酶，其中Km值最小的那个反应的底物就是酶的最适底物。;米氏方程的双重性;If [S]Km;If [S]Km;解读米氏方程;解读米氏方程;米氏方程的线性转换;米氏常数的求法：双倒数作图法;;Eadie-Hofstee作图;Hanes-Wolff 作图;了解;了解;了解;影响酶反应的因素;;[E]; 表现在两个方面： 一方面是当温度升高时，与一般化学反应一样，反应速率加快。反应温度提高10℃，其反应速率与原来反应速率之比称为反应的温度系数，用Q10表示，对大多数酶来讲温度系数Q10多为2，即温度每升高10℃，酶反应速率为原反应速率的2倍。 另一方面由于酶是蛋白质，随着温度升高，使酶蛋白逐渐变性而失活，引起酶反应速率下降。;;v; pH影响酶活力的原因： 1. 过酸或过碱可以使酶的空间结构破坏