酶促反应动力学

第三节酶促反应动力学研究的是酶促反应速度及其影响因素的关系。酶促反应速度：用单位时间内底物的消耗量或产物的生成量表示研究酶促反应动力学要采用初速度初速度：反应速度与时间呈正比的阶段。反应10min.或底物消耗在5%影响因素：•底物浓度（[S]）•酶浓度（[E]）•温度•pH•抑制剂和激活剂等一、底物浓度对反应速度的影响•在其他因素不变的情况下，底物浓度对反应速度作图呈矩形双曲线。（一）米-曼氏方程式•中间产物学说：S+EESE+Pk1k2k3•米-曼氏方程式：Km为米氏常数。当[S]Km时，v∝[S];当[S]Km时，v≈Vmaxv=Vmax[S]Km+[S]（二）Km与Vmax的意义1.Km值等于酶促反应速度为最大速度一半时的底物浓度。1V＝Vm时2Km＝［S］Km10-6-10-2mol2.K3K2Km值可用来表示酶与底物的亲和力。Km值愈大，亲和力愈小。Km值愈小，亲和力愈大。3.Km值是酶的特征性常数之一。只与酶的结构、酶所催化的底物和反应环境有关，而与酶浓度无关。4.Vmax是酶完全被饱和时的反应速度，与酶浓度呈正比。•如果酶的总浓度已知，可从Vmax计算酶的转换数（K3）。•酶的转换数定义：当酶被底物充分饱和时，单位时间内每个酶分子（或活性中心）催化底物转变为产物的分子数。K3=Vmax[E]（三）Km值和Vmax值的测定双倒数方程式：双倒数做图法：•用于测Km值和Vmax值•用于判断可逆性抑制反应的性质Vmaxv1=Km.1[S]+Vmax1二、酶浓度对反应速度的影响•当[S][E]时，[E]与v呈正比关系。三、温度对反应速度的影响双重影响•最适温度：酶促反应速度最快时的环境温度。•体内大多数酶的最适温度在35～40℃之间。•最适温度不是酶的特征性常数。•低温不使酶破坏。四、pH对反应速度的影响•pH影响酶与底物的亲和力。•最适pH：酶催化活性最大时的环境pH。•体内多数酶的最适pH接近中性，少数例外。•最适pH不是酶的特征性常数。•测定酶活性时，应选用适宜的缓冲液，以保持酶的活性。五、抑制剂对反应速度的影响•凡能使酶的活性下降，又不引起酶变性的物质统称为酶的抑制剂(inhibitor)。分为：（一）不可逆抑制作用（irreversibleinhibition)（二）可逆抑制作用(reversibleinhibition)（一）不可逆抑制作用•概念：抑制剂通常以共价键与酶活性中心上的必需基团相结合，使酶失活，不能用透析、超滤等方法予以除去。1.羟基酶抑制剂有机磷化合物对胆碱酯酶的抑制，为专一性抑制剂。用解磷定解除抑制。+EOHROPOXR'OROPOOR'OE+HX有机磷化合物磷酰化酶酸EOHORPOOR'NCH3CHNOH+NCH3CHNO+解磷定羟基酶胆碱酯酶乙酰胆碱胆碱＋乙酸乙酰胆碱堆积引起付交感兴奋症状：恶心，呕吐，，多汗，肌肉震颤，瞳孔缩小2.巯基酶抑制剂重金属离子及砷，为非专一性抑制剂。可用二巯基丙醇（BAL）解毒。ESHSH+Hg2+ESSHg+2H+ESHSHClAsCl+HCCHClAsHCCHClESS+2HClAsHCCHClESS+H2CSHHCH2COHSHESHSH+H2CSHCH2COHSAsHCCHCl（二）可逆抑制作用•概念：抑制剂与酶非共价键可逆结合，使酶活性降低，可用透析、超滤等方法将抑制剂除去而使酶活性恢复。分为：1.竞争性抑制作用(competitiveinhibition)2.非竞争性抑制作用(non-competitiveinhibition)3.反竞争性抑制作用(uncompetitiveinhibition)1.竞争性抑制作用•概念：抑制剂与酶的底物结构相似，可与底物竞争酶的活性中心，从而阻碍酶与底物结合形成中间产物，而抑制酶的活性。v=Vmax[S]Km(1++[S]Ki[I])E+SE+P+IEIESKi竞争性抑制的双倒数方程：Vmaxv1=Km1[S]+Vmax1(1+Ki[I])•特点：①竞争性抑制剂与底物结构相似;②增加[S]可减弱抑制作用;③酶的Vmax不变，而Km值增大。1.竞争性抑制作用•举例：①丙二酸对琥珀酸脱氢酶的抑制CH2CCOOH琥珀酸COOHCH2COOH丙二酸COOHH2•举例：②磺胺药对细菌FH2合成酶的抑制Glu+H2NCOOH+二氢蝶呤FH2合成酶FH2FH4H2NSO2NHR磺胺药氨甲蝶呤PABAFH2还原酶•举例：③抗代谢物的抗癌作用如氨甲蝶呤、5-氟尿嘧啶、6-巯基嘌呤等。2.非竞争性抑制作用•概念：抑制剂与酶活性中心外的必需基团结合，底物与抑制剂之间无竞争关系。•酶促反应动力学特点：Vmax降低，Km不变。E+SESE+P+IESI+IEI+SE+SESE+P+IESI+IEI+SKiKi非竞争性抑制的双倒数方程：3.反竞争性抑制作用•抑制剂仅与酶和底物形成的中间产物(ES)结合，使ES的量下降。这样，既减少从ES转化为产物的量，也同时减少从ES解离出游离酶和底物的量。•特点：Vmax和Km均降低。KiE+SESE+PESI+I反竞争性抑制的双倒数方程：)KI(1V1S1VKv1imaxmaxm抑制类型KmVm无抑制KmVm竞争性抑制Km↑Vm不变非竞争性抑制Km不变Vm↓反竞争性抑制Km↓Vm↓六、激活剂对反应速度的影响概念：使酶由无活性变为有活性或使酶活性增加的物质称为酶的激活剂(activator)。酶的激活剂大多是无机离子。必需激活剂：对酶促反应是不可缺少的。非必需激活剂：激活剂不存在时，酶仍有一定的催化活性。七、酶活性测定与酶活性单位酶活性：指酶催化化学反应的能力。其衡量标准是酶促反应的速度。酶促反应的速度：在适宜条件下，单位时间内底物的消耗或产物的生成量。酶活性单位：在规定条件下，酶促反应在单位时间内生成一定量的产物或消耗一定量的底物所需的酶量。活性单位：1976年国际生化学会（IUB）酶学委员会规定：在特定的条件下，每分钟催化1mol底物转化为产物所需的酶量为一个国际单位（IU）。1979年规定：在特定的条件下，每钞钟使1mol底物转化为产物所需的酶量为1催量（kat）。1IU=16.67×10-9kat