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第二章 酶促反应动力学.

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1 第二章 酶促反应动力学

2 2.1 酶促反应动力学的特点 2.1.1 酶的基本概念 2.1.2 酶的稳定性及应用特点 酶是以活力、而不是以质量购销的。
酶的基本概念 2.1.2 酶的稳定性及应用特点   酶是以活力、而不是以质量购销的。 酶有不同的质量等级:工业用酶、食品用酶、医药用酶。酶的实际应用中应注意,没有必要使用比工艺条件所需纯度更高的酶。   

3 经典酶学研究中,酶活力的测定是在反应的初始短时间内进行的,并且酶浓度、底物浓度较低,且为水溶液,酶学研究的目的是探讨酶促反应的机制。
工业上,为保证酶促反应高效率完成,常需要使用高浓度的酶制剂和底物,且反应要持续较长时间,反应体系多为非均相体系,有时反应是在有机溶剂中进行。

4 2.2 均相酶促反应动力学 2.2.1 酶促反应动力学基础   可采用化学反应动力学方法建立酶促反应动力学方程。 对酶促反应       ,有: 式中, k:酶促反应速率常数; r:酶促反应速率; rA:以底物A的消耗速率表示的酶促反应速率; rP:以产物P的生成速率表示的酶促反应速率。

5 对连锁的酶促反应,      

6 2.2.2 单底物酶促反应动力学 米氏方程    根据酶-底物中间复合物假说,对单底物酶促反应   ,其反应机制可表示为: 

7 快速平衡法推导动力学方程: 几点假设: (1)CS>>CE,中间复合物ES的形成不会降低CS。 (2)不考虑这个可逆反应。 (3) 为快速平衡, 为整个反应的限速阶段,因此ES分解成产物不足以破坏这个平衡。

8 根据假设建立动力学方程 解之,得

9 稳态法推导动力学方程: 几点假设: (1)CS>>CE,中间复合物ES的形成不会降低CS。 (2)不考虑这个可逆反应。 (3)CS>>CE中间复合物ES一经分解,产生的游离酶立即与底物结合,使中间复合物ES浓度保持衡定,即 。

10 根据以上假设,可建立如下方程组 解之,得

11 米氏方程 r rmax rmax/2 Km CS 图2-1 酶浓度一定时底物浓度对反应速率的影响

12 对米氏方程的讨论: 当CS<<Km时,   ,属一级反应。 当CS>>Km时,  ,属零级反应。 当CS=Km时,  。Km在数量上等于反应速度达到最大反应速度一半时的底物浓度。

13 双倒数法(Linewear Burk): 对米氏方程两侧取倒数,得 ,以 作图,得一直线,直线斜率为 ,截距为 ,根据直线斜率和截距可计算出Km和rmax。

14 -1/Km 1/rmax 1/r 斜率-Km/rmax 1/CS 图2-2 双倒数法求解Km和rmax

15 抑制剂对酶促反应速率的影响 失活作用 抑制作用 竞争性抑制 非竞争性抑制

16 竞争性抑制 非竞争性抑制 E S I E I S

17 竞争性抑制反应机理:

18 快速平衡法推导动力学方程: 解之,得 式中:

19 采用稳态法推导动力学方程:

20 解之,得 式中:

21 非竞争性抑制反应机理

22 快速平衡法推导动力学方程 解之,得 式中:

23 稳态法推导动力学方程:

24 解之,得 式中:

25 竞争性抑制 非竞争性抑制 可变形为: 可变形为:

26 竞争性抑制 非竞争性抑制 1/r 1/CS -1/Km’ 1/rmax -1/Km CI CI CI = 0 1/r CI = 0 1/CS
竞争性抑制 非竞争性抑制 1/r 1/CS 1/rmax -1/Km -1/Km’ CI 1/r 1/CS 1/rmax -1/Km CI = 0 CI 1/rmax’ CI = 0

27 产物抑制:酶促反应中,有时随产物浓度提高,产物与酶形成复合物,阻碍了底物与酶的结合,从而降低了酶促反应的速度。
反应机理:

28 快速平衡法推导动力学方程:

29 解之,得 式中:

30 稳态法推导动力学方程:

31 解之,得 式中: 可见,产物抵制属于竞争性抵制

32 底物抑制:对于某些酶促反应,当底物浓度较高时,反应速率呈下降趋势,称为底物抑制。
CS r CS

33 底物抑制反应机理:

34 快速平衡法推导动学方程:

35 解之,得 式中:

36 作业: P


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