第九章-酶动力学.ppt

Hill常数不同的酶反应速率与底物浓度的关系曲线 Hill作图 提纲 一、影响酶促反应的因素 二、米氏反应动力学 米氏方程成立的前提 米氏方程的推导 米氏方程的解读和延伸 米氏方程的双重性 米氏方程的线性转换 三、 酶抑制剂作用的动力学 可逆性抑制剂 不可逆性抑制剂 四、别构酶的动力学 别构酶的性质 S 形曲线和Hill 方程 Hill 作图 协同性的优点 影响酶促反应的因素 酶促反应速率和反应类型 酶反应速率与非酶促反应一样，一般都是以单位时间内，底物或产物浓度的变化值来表示。 影响酶促反应速率的因素 影响酶促反应速率的主要因素包括：酶浓度、底物浓度、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。 酶的速度与初速度。 酶与底物复合物形成 酶浓度对反应速率的影响(底物浓度无限大） 温度对反应速率的影响 最适温度 pH对反应速率的影响 最适pH 底物浓度对酶反应速率的影响 米氏反应动力学 酶反应动力学最简单的模型由Lenor Michaelis和Maude Menten于1913年提出，因此又名为Michaelis-Menten模型或M-M模型。 米氏方程推导设定的3个条件： 反应速率为初速率，因为此时反应速率与酶浓度呈正比关系，避免了反应产物以及其它因素的干扰 酶底物复合物处于稳态即ES浓度不发生变化 符合质量作用定律;化学反应速率与反应物的有效质量(浓度）成正比 米氏方程的推导 假定νf表示ES形成的速率，νd为ES解离的速率，那么νf＝k1[E][S]， 即νd＝k-1[ES]+k2[ES]=(k-1+k2)[ES] 在稳态时，ES形成的速率与ES解离的速率相等，因此νd＝νf，即 k1[E][S]＝(k-1+k2)[ES] ① 假定[Et]表示酶的总浓度，[E]表示游离的酶浓度，[ES]为与底物结合的酶浓度，则[Et]＝[E]+[ES]。于是，①式可变为： 对于一个单底物-单产物反应： 由于酶促反应的初速率即是产物形成的速率，ν＝k2[ES]，于是， 当[S]→∞，酶被底物饱和，这时的反应速率为最大反应速率Vmax，即 最后，米氏方程可重写成： 米氏方程的推导（续） 解读米氏方程 1. 解读米氏常数Km Km是酶反应初速率为Vmax一半时底物的浓度。在一定条件下，可以使用它来表示酶与底物的亲和力。一个酶的Km越大，意味着该酶与底物的亲和力越低；反之，Km越小，该酶与底物的亲和力越高。 Km可以帮助判断体内一个可逆反应进行的方向。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。 2. 解读Vmax Vmax也是酶的特征常数，但随着酶浓度的变化而变化。 3. 解读kcat kcat称为酶的催化常数或转换数或周转数，具体是指在单位时间内，一个酶分子将底物转变成产物的分子总数。kcat的单位是s-1。如果一个酶遵守米氏方程，则kcat＝k2＝Vmax/Et。 4. 解读kcat/Km kcat/Km通常被用来衡量酶的催化效率,可以表示一个酶的催化效率或者完美程度。大的kcat和（或）小的Km将给出大的kcat/Km值。 几种酶的动力学参数 米氏方程的双重性 当底物浓度很低的情况下，即[S]Km，米氏方程可转变为： 这时反应速率与底物浓度成正比，符合一级动力学； 当底物浓度很高的情况下，即[S]Km，米氏方程可转变为： v=Vmax 这时酶反应速率接近最大值，如果继续增加底物的浓度，v不可能继续增加，反应速率与底物浓度的关系符合零级动力学。 米氏方程的线性转换 直接使用米氏方程中的v对[S]作图得到的是一条曲线，从图中虽然也能得到Km 值和Vmax值，然而，由于实验误差的客观存在，只要出现任何可见的误差使数据点偏离真实的位置，那么就很难画出一个很完美的曲线，但在同样的条件下，画直线更容易。因此，将米氏方程进行线性化处理就显得十分必要。 米氏酶的双倒数作图 酶抑制剂的类型 可逆性抑制剂。以次级键与酶可逆结合，使用透析或超滤就可去除它们，让酶恢复活性； 不可逆性抑制剂。也被称为酶灭活剂，以强的化学键（通常是共价键）与酶不可逆结合，可导致酶有效浓度的降低，因此一旦失活就不可逆转。如果想恢复酶的活性，唯一的手段只能是补充新酶。 酶抑制剂对米氏酶动力学性质的影响 酶抑制剂作用的动力学 几种常见的酶抑制剂药物 磺胺类 可逆性抑制剂