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酶促反应动力学PPT_图文

第10章 酶促反应动力学 kinetics of enzyme— catalyzed reactions 1 酶促反应动力学:是研究酶促反应的速 率以及影响此速率的各种因素的科学。 影响酶速率的各种因素 1. 底物浓度 2. 酶的抑制剂 3. 温度 4. pH 5. 酶的激活剂 2 第一节 底物浓度对酶反应 速率的影响 3 底 物 浓 度 对 速 率 影 当底物浓度较低时,表现为一级反应(其反应速 响 率与浓度的关系能以单分子反应的动力学方程式 的 表示:v=dc/dt=kc (线性关系) 曲 随着底物浓度的增加,反应表现为混合级反应。 线 当底物浓度达到相当高时,表现为零级反应(与 图 底物浓度无关)。 4 为解释这一实验结果,Henri和Wurtz提 出了酶底物中间络合物学说。该学说认 为当酶催化某一化学反应时,酶首先和 底物结合生成中间复合物(ES),然后生 成产物(P),并释放出酶。反应式: S+E ES P+E 5 二、酶促反应的动力学方程式 1.米氏方程式的推导 (假设K4为0) k1 S+E k3 ES P+E k2 k4 对于ES的形成速度: * [S] d[ES] / dt =k1([E] — [ES]) 6 二、酶促反应的动力学方程式 当酶体系处于动态平衡时,ES的形成速 度和分解速度相等 k1([E] — [ES]) * [S] = k2[ES] + k3[ES] 移项 ([E] — [ES]) * [S] / [ES] =(k2+k3) / k1 令:Km = (k2+k3) / k1 [ES]= [E]*[S] Km+[S] (1) 7 因为当底物浓度很高时,酶反应速率(v)与 [ES]成正比,即 v = k3[ES] ,代入(1)式得: V = k3[E][S] / (Km+[S]) (2) 当底物浓度很高时所有的酶都被底物饱和而转 变为ES复合物,即[E]=[ES],酶促反应达到最 大速度Vmax,所以 Vmax = k3[ES] = k3[E] (3) V = Vmax *[s] Km +[S] 米氏方程,Km米氏常数 8 该方程式表明:当已知Km及Vmax时,酶 反应速率与底物浓度之间的定量关系。 若以[S]作横坐标,v作纵坐标作图,可 得到一条双曲线 v Vmax ? Vmax Km [S] 9 三、Km值的意义 υ = Vmax *[s] Km +[S] 1. Km值的物理意义 当反应速率达到最大速率一半时,即υ= 1/2Vmax,可以得到 [S] = Km Km值的物理意义,即Km值是当酶反应速 率达到最大反应速率一半时的底物浓度, 单位是mol/l。 10 三、Km值的意义 Km = (k2+k3) / k1 2. Km酶值是酶的一个特征常底数物:Km值的大Km小(m只mo与l/酶L) 的性脲质酶有关,而与酶的浓尿度素无关。因此,在2一5定 条件溶下菌,酶可以通过6K-mN值-乙来酰区葡别萄不糖同胺的酶。 0.006 葡萄糖-6-磷酸脱 6-磷酸-葡萄糖 0.058 Km值氢随酶测定的底物、反应的温度、pH及离子强度 而改变。各种酶的K苯m值甲相酰差酪很氨大酰,胺大多数酶2的.5Km 胰值凝介乳于蛋10白-6~酶10-1mol/甲L之酰间酪。氨酰胺 12.0 乙酰酪氨酰胺 32.0 11 三、Km值的意义 3. Km值可以判断酶的专一性和天然底物 有的酶可作用于几种底物,因此就有几 个Km值,其中Km值最小的底物称为该酶 的最适底物也就是天然底物。 Km愈小,达到最大反应速率一半所需要 的底物浓度就愈小 ,底物最适。 12 三、Km值的意义 4. 判断反应速率v和Vmax之间的关系: 若已知某个酶的Km值,就可以计算出在 某一底物浓度时,其反应速率v相当于 Vmax的百分率。反之。 V = Vmax *[s] Km +[S] 13 三、Km值的意义 5. Km值可以帮助推断某一代谢反应的方 向和途径,这对了解酶在细胞内的主要 催化方向及生理功能有重要意义。 催化可逆反应的酶,对正逆两向底物的 Km值往往是不同的,测定这些Km值的差 别以及细胞内正逆两向底物的浓度,可 以大致推测该酶催化正逆两向反应的效 率, 14 四、Vmax的意义 在一定酶浓度下,酶对特定底物的Vmax 也是一个常数。 pH、温度和离子强度等 因素也影响Vmax的数值, 同一种酶对不同底物的Vmax也不同。 15 转换数的定义 当底物浓度很高时,Vmax = k3[ES] = k3[E],k3表示当酶被底物饱和时,每秒 钟每个酶分子转换底物的分子数,这个 常数又叫做转换数(简称TN),又称为催 化常数(catalytic constant,kcat)。 kcat值越大,表示酶的催化效率越高。 16 五、Km和Vmax值的测定 主要利用作图法测定 (1) 测定不同底物浓度的反应初速率,以v-[S]作图, 可以得到Vmax,再从1/2 Vmax,可求得相应的[S],即 Km值。 v Vmax ? Vmax [S] Km 17 五、Km和Vmax值的测定 (2) 双倒 数作图法 将米氏方 程式两侧 取双倒数, 以1/v1/[s]作图, 得出一直 线. 18 五、Km和Vmax值的测定 (3) Hanes— Woolf作图法 将前式两边均 乘以[S]得:以 [s]/ v~[s]作 图,得一直线, 横轴的截距为 -Km,斜率为1/ Vmax 19 第二节 酶的抑制作用 20 抑制与失活之间的关系 失活作用(inactivation) :使酶蛋白变 性而引起酶活力丧失的作用 ,变性剂对 酶的变性作用无选择性. 抑制作用(inhibition) :酶的必需基团 化学性质的改变,但酶未变性,而引起 酶活力的降低或丧失

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