1-酶催化反应动力学作业参考

1、酶作为生物催化剂具有那些催化剂的共性和其独特的催化特性？谈谈酶反应专一性的机制。催化共性:降低反应的活化能，加快生化反应的速率；反应前后状态不变.催化特性:高效的催化活性;高度的专一性;酶反应需要辅因子的参与;酶的催化活性可被调控;酶易变性与失活机制：锁钥学说；诱导契合学说2.什么是抑制百分数？它的物理含义是什么？怎样判断反应的抑制类型？抑制百分数是为了表示抑制剂对酶催化反应抑制程度，其定义式为i值越大，表示抑制的程度越大；i值越小，表示抑制的程度越小。考虑增加底物浓度与抑制因子的关系来判断，不随底物浓度改变的为非竞争性抑制，随底物浓度增加而减小的为竞争性抑制，随底物浓度增加反而减小的为反竞争性抑制。（也可用作图法比较有抑制与无抑制时的图形差别，根据如下图形得以判断）SSISSISrrrrri13.谈谈影响酶催化反应速率的因素影响酶催化反应速率的因素有很多，从内部因素来看，包括酶的结构特性和底物的结构特性；从外部因素来看，包括各种物质的浓度因素（如酶浓度、底物和产物的浓度、抑制剂的浓度等）和操作条件（如温度、压力、离子强度、pH等）。1-1.某酶催化反应机理中有多种复合物存在，表示为：E+SK1K[ES]1[ES]2KK-1-22K3E+P，试分别用（1）快速平衡法（M—M法）和（2）拟稳态法（B—H法），求其速率方程式。（1）M—M方程（快速平衡法）CkrES23SCkCCkES11SE1CkCkESES2122CCCCESES21EE0联立求解得：CkkkkkkCCCkkkkkkCkkCCS222121SE0S211221S21E0)1()(ES2作业maxSS122S122121212maxSS122S(1),(1)CrrkkkCkkkkkkkCrrCSSSSSKKKKK令则（2）B—H方程（拟稳态法）0ESESESdtESdCkCkCkCCkC1121212SE10ESESESdtESdCkCkCkC2212322CCCCESES21EE0CkkkkkkkkkkkCkkCCS21321323121S21E0)()(ES2CkkkkkkkkkkkCCS23221323121SE0)1(CkkkkkkkkkkkCrrS23221323121SmaxS)1(联立求解得：1-2假设某酶有两个活性中心，它要经过下述机理步骤，底物才能转化为产物：试根据稳态假设，求其速率方程式。[ES][ESS][ES]123[]1[]2[]4[][ESS]2[]32[]E0E3[]4[]dCdC0dtdtdC()0dtdC()0dtESESSCCCCESESSESESSESESSESSpESSESkCCkkCkCkCCkCkCCkkCrkCkC思考1-3Eadie在1942年测量了乙酰胆碱（底物）在某酶上进行水解反应的初始速率，数据如下：试用（1）L-B法；（2）H-W法；（3）E-H法估计其动力学参数值。解：由题中数据进行变换后可达下表：作业此题不少同学把两个参数得值弄混CS(mol/L)rso(mol/Lmin)1/CS1/rSCS/rSrS/Cs0.00320.111312.509.010.0334.690.00490.148204.086.760.0330.200.00620.153161.296.540.0424.680.0080.166125.006.020.0520.750.00950.2105.265.000.0521.05根据上述表格进行数据回归,可得下表L-B法，1/rS-1/CSH-W法,CS/rS-CSE-H法.rs-rs/CsY=0.0175X+3.4805rmax=0.2873(mol/Lmin)Km=0.0050(mol/L)Y=3.3317X+0.0184rmax=0.3001(mol/Lmin)Km=0.0055(mol/L)Y=-0.0047X+0.2793rmax=0.2793(mol/Lmin)Km=0.0047(mol/L)1-4一分批进行的均相酶催化反应，底物的初始浓度为3×10-5mol/l,Km=1×10-3mol/l,,经过2min后，底物转化了5%，假定该反应符合M-M方程，试问当该反应经过10min、30min和60min时，该底物转化了多少？5-3,111110ln210.052.5610/(min)22.6%,53.6%,78.5%.KmtmolLs0maxms解:由于C故可用一级处理,此时,1rKln1-X代入不同的时间可求得分别为1-7某一酶催化反应的Km=4.7×10-5mol/l,rmax=22μmol/(l·min),CS=2×10-4mol/l,CI=5×10-4mol/l,KI=5×10-4mol/l,试分别计算在竞争性抑制、非竞争性抑制、反竞争抑制三种情况下的反应速率和抑制程度。222max:,17.81(/min)0.47251125222max,14.97(/min)0.4722115.96%SSSISISmIImIrCsrrmolLKCsCKrCsrmolLKCsrir解在无抑制时在竞争性抑制性况下此题很多同学算错:,50%0.58.91(/min)222max9.84(/min)0.4722(1)9.841144.7%17.81SISSISISIIIImICiCKrrmolLrCsrmolLCKCsKrir解在非竞争性抑制时在反竞争抑制时,1-8Eadie测量了存在和不存在某抑制剂情况下乙酰胆碱在某酶作用下进行的水解反应的初始速率，数据如下：（1）判断该抑制作用是竞争性还是非竞争性？（2）用L-B法求在有抑制剂存在时的动力学参数。解：有上数据进行变换后可得：1-10在某种水解酶的作用下葡萄糖-6-硫酸可以分解为葡萄糖和硫酸。在一定的酶浓度下，测得M-M方程中的参数Km=6.7×10-4mol/l,rmax=3×10-7mol/(l·min)。对该反应，半乳糖-6-硫酸是一竞争性抑制剂。当CS0=2×10-5mol/l,CI0=1×10-5mol/l时，测得反应速率rSI=1.5×10-9mol/(l·min)。试求KmI和KI值。解：由题意可得：3maxmax(1)5()(30.015)210max3.9810/0.01551106(1)2.0210/3.98110.67SIImImISImISIIImImImIImrCsrCsrCKCsKCsKrrCSKmolLrCCKKKmolLKKK1-12在以腺苷三磷酸酯酶为催化剂进行的反应中，酶的分子量为5×104,Km为1×10-4kmol/m3,k+2为166s-1.该酶失活遵循一级动力学，其半衰期t1/2=414s,如果加入体积为0.001m3的间歇反应器中的酶量为10g,反应12h后测定产物浓度为0.002kmol/m3,试确定该酶的纯度（以CE0实际的/CE0加入的值表示）。底物的初始浓度为0.02kmol/m3。iATPADP+P34304S0maxmax838103maxmax221010:210/0.001510c,0.0020.0021236004.6310/4.63102.7910/166EmsosEaEadCkmolmKrtccrkmolmsrrkCCkmolmkk加入1/2解由于故该酶催化反应为零级反应则另有酶失活遵循一级失活动力学,故有ln2=t312130()0()00()1.6710exp()exp()5.9810/EadEadEEEEsCCktCCktkmolmCC实际实际加入实际ln2414求得不合理问题出在rmax是变化的,不能直接用下式求maxmax830.0020.0021236004.6310/sosrtccrkmolms00123600max04320043200(220083840.0020.002210/210210dasoskEEErcckCkCeCkmolmt)而只能用dtdtdt故可求得酶的纯度为100%=0.01%