4酶促反应影响因素ppt课件

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1、影响酶促反应的因素影响酶促反应的因素酶反应速度酶反应速度酶反应速度酶反应速度一一.底物浓度的影响底物浓度的影响(一)酶反应速度与底物浓度的关系曲线一一.底物浓度的影响底物浓度的影响(一)酶反应速度与底物浓度的关系曲线(二二)米氏方程米氏方程v=Vmax S Km+S(二二)米氏方程米氏方程 对于单底物、单产物反应，其反应过程需对于单底物、单产物反应，其反应过程需经过中间复合物经过中间复合物ESES，即，即 1.米氏方程的推导ESK1K-1ESK2K-2EPv=Vmax S Km+S(二二)米氏方程米氏方程 1.米氏方程的推导Michaelis-MentenMichaelis-Menten的三个

2、假设：的三个假设：(2)(2)反应体系处于稳态反应体系处于稳态 即即ESES不变不变 ES ES的生成量的生成量=ES=ES的分解量。的分解量。S ES S0=S+ESS S ES S0=S+ESS(3)S E(3)S Ev=Vmax S Km+S(1)(1)推导的推导的v v为反应初速度为反应初速度ESK1K-1ESK2EPE0=E+ESE0=E+ESESK1K-1ESK2EPk1ES=k-1ES+k2ES=(k-k1ES=k-1ES+k2ES=(k-1+k2)ES1+k2)ES设设 Km=(k-1+k2)/k1 Km=(k-1+k2)/k1 ES=KmESES=KmESES=KmESES=

3、KmESES=ES=E0 SE0 SKmKmSSv=k2ES=v=k2ES=k2k2E0SE0SKmKmSSVmax=k2E0Vmax=k2E0v=Vmax S Km+S(二二)米氏方程米氏方程 2.米氏方程的讨论(1)(1)当当SS时，时，vVmax vVmax 为零级反应为零级反应(2)(2)当当S0S0时，时，vVmax/KmS vVmax/KmS 为一级反应为一级反应(3)(3)米氏方程的曲线米氏方程的曲线 为双曲线为双曲线v=Vmax S Km+S(二二)米氏方程米氏方程 2.米氏方程的讨论有两条渐近线：有两条渐近线：当当SS时，时，逼向渐近线逼向渐近线 v=Vmax v=Vmax当

4、当S“”-KmS“”-Km时，时，逼向渐近线逼向渐近线 S=-Km S=-Kmv=Vmax S Km+S(二二)米氏方程米氏方程 3.米氏方程中常数的意义(1)Vmax(1)Vmax 最大反应速度最大反应速度 由于由于 Vmax=k2E0 Vmax=k2E0，Vmax Vmax与酶浓度成正比，与酶浓度成正比，v=Vmax S Km+S(二二)米氏方程米氏方程 3.米氏方程中常数的意义(2)Km 米氏常数米氏常数 由于由于 Km=(k-1+k2)/k1，为复合常数。为复合常数。Km的值是当酶促反应速度为最大反应速度的一半的值是当酶促反应速度为最大反应速度的一半时的底物浓度。时的底物浓度。所以所以

5、Km的单位为浓度单位。的单位为浓度单位。Km是酶的特征常数，表示酶与底物的亲和力。是酶的特征常数，表示酶与底物的亲和力。Km值越大，亲和力越小。值越大，亲和力越小。v=Vmax S Km+S(二二)米氏方程米氏方程 3.米氏方程中常数的意义(2)Km 米氏常数米氏常数 v=Vmax S Km+S(二二)米氏方程米氏方程 3.米氏方程中常数的意义 由于由于Vmax=k2E0Vmax=k2E0，k2=Vmax/E0k2=Vmax/E0 酶的转换数是指酶充分被底物饱和时，每个酶分子酶的转换数是指酶充分被底物饱和时，每个酶分子在单位时间内转化底物的分子数。用在单位时间内转化底物的分子数。用KcatKc

6、at表示。表示。Kcat Kcat的单位是的单位是s-1s-1。Kcat Kcat也是酶的特征常数，反映酶的催化效率。也是酶的特征常数，反映酶的催化效率。由于酶的高催化效率，这个值常常很高。由于酶的高催化效率，这个值常常很高。(3)k2 酶的转换酶的转换数数v=Vmax S Km+S(二二)米氏方程米氏方程 3.米氏方程中常数的意义一些酶的转换数一些酶的转换数(3)k2 酶的转换酶的转换数数v=Vmax S Km+S(二二)米氏方程米氏方程 4.米氏方程中常数的测定(1)(1)解方程组：解方程组：只要知道两组只要知道两组v,Sv,S(2)(2)作图法：作图法：比解方程组法更具统计意义，所以要准

7、确。比解方程组法更具统计意义，所以要准确。双倒数作图法：即双倒数作图法：即 1/v-1/S 1/v-1/S 作图作图 v-Sv-S作图法：作图法：Vmax Vmax难确定，从而导致难确定，从而导致KmKm也难确定。也难确定。此法较前一种作图法准确。此法较前一种作图法准确。.1vVmaxKmVmax=s 11v=Vmax S Km+S 酶浓度曲线酶浓度曲线 二二.酶浓度对酶反应速度的影响酶浓度对酶反应速度的影响 三三.pH对酶反应速度的影响对酶反应速度的影响 三三.pH对酶反应速度的影响对酶反应速度的影响 三三.pH对酶反应速度的影响对酶反应速度的影响 四四.温度对酶反应速度的影响温度对酶反应速

8、度的影响 四四.温度对酶反应速度的影响温度对酶反应速度的影响 四四.温度对酶反应速度的影响温度对酶反应速度的影响五五.激活剂对酶反应速度的影响激活剂对酶反应速度的影响激活剂：能提高酶活性的物质。激活剂：能提高酶活性的物质。无机离子无机离子 主要是金属离子，它们有的本身就是酶的主要是金属离子，它们有的本身就是酶的辅助因子，有的是酶的辅助因子的必要成分。辅助因子，有的是酶的辅助因子的必要成分。如如激酶需要激酶需要Mg2+激活激活 唾液淀粉酶需要唾液淀粉酶需要Cl-激活激活五五.激活剂对酶反应速度的影响激活剂对酶反应速度的影响激活剂：能提高酶活性的物质。激活剂：能提高酶活性的物质。有机小分子有机小分

9、子 一些还原剂，如抗坏血酸、半胱氨酸，使一些还原剂，如抗坏血酸、半胱氨酸，使含含-SH的酶处于还原态。的酶处于还原态。金属螯合剂，如金属螯合剂，如EDTA(乙二胺四乙酸乙二胺四乙酸)，可络合一些重金属杂质，解除它们对酶的抑制，可络合一些重金属杂质，解除它们对酶的抑制，从而使酶活升高。从而使酶活升高。六六.抑制剂对酶反应速度的影响抑制剂对酶反应速度的影响 抑制作用：有些物质与酶结合后，引起酶的活性中抑制作用：有些物质与酶结合后，引起酶的活性中心或必需基团的化学性质发生改变，从心或必需基团的化学性质发生改变，从而使酶活力降低或丧失。而使酶活力降低或丧失。六六.抑制剂对酶反应速度的影响抑制剂对酶反应

10、速度的影响 引起抑制作用的物引起抑制作用的物质质称称为为抑制抑制剂剂。抑制作用可分抑制作用可分为为两大两大类类：可逆抑制作用：可逆抑制作用 不可逆抑制作用不可逆抑制作用 (一可逆抑制作用一可逆抑制作用 可逆抑制作用可分为三种类型：可逆抑制作用可分为三种类型：竞争性抑制作用竞争性抑制作用非竞争性抑制作用非竞争性抑制作用反竞争性抑制作用反竞争性抑制作用 酶与抑制剂非共价地可逆结合，当用透析或超酶与抑制剂非共价地可逆结合，当用透析或超滤等方法除去抑制剂后酶的活性可以恢复，这种抑滤等方法除去抑制剂后酶的活性可以恢复，这种抑制作用叫可逆抑制作用。制作用叫可逆抑制作用。(一可逆抑制作用一可逆抑制作用 某些

11、抑制剂的化学结构与底物相似，与底物竞争某些抑制剂的化学结构与底物相似，与底物竞争酶的活性中心并与之结合，从而减少了酶与底物的酶的活性中心并与之结合，从而减少了酶与底物的结合，因而降低酶反应速度。这种作用称为竞争性结合，因而降低酶反应速度。这种作用称为竞争性抑制作用。抑制作用。1.竞争性抑制作用ESESEPEIEI(一可逆抑制作用一可逆抑制作用1.竞争性抑制作用ESESEPEIEIKiV =Vmax S Km(1+I/Ki)+S Km=Km(1+I/Ki).1vVmaxKmVmax=s 11(一可逆抑制作用一可逆抑制作用1.竞争性抑制作用(一可逆抑制作用一可逆抑制作用1.竞争性抑制作用竞争性抑制

12、中，竞争性抑制中，Vmax不变，不变，Km增大增大可通过增加底物浓度可通过增加底物浓度而使整个反应平衡向而使整个反应平衡向生成产物的方向移动，生成产物的方向移动，因而能削弱或解除这因而能削弱或解除这种抑制作用。种抑制作用。(一可逆抑制作用一可逆抑制作用1.竞争性抑制作用v丙二酸与琥珀酸结构类似，是琥珀酸脱氢酶的竞争丙二酸与琥珀酸结构类似，是琥珀酸脱氢酶的竞争性抑制剂。性抑制剂。v 对对-氨基苯磺酰胺氨基苯磺酰胺(磺胺类抗生素磺胺类抗生素)与对与对-氨基苯甲氨基苯甲酸的结构相似，后者是细菌合成维生素酸的结构相似，后者是细菌合成维生素B11B11叶叶酸的原料，是二氢叶酸合成酶的底物，因此前者是酸的

13、原料，是二氢叶酸合成酶的底物，因此前者是二氢叶酸合成酶的竞争性抑制剂，抑制了叶酸的生二氢叶酸合成酶的竞争性抑制剂，抑制了叶酸的生物合成。由于人体能直接利用食物中的叶酸，而细物合成。由于人体能直接利用食物中的叶酸，而细菌不能，只能自已合成，所以磺胺药能抑制细菌的菌不能，只能自已合成，所以磺胺药能抑制细菌的生长，从而达到治病的效果。生长，从而达到治病的效果。(一可逆抑制作用一可逆抑制作用 某些抑制剂结合在酶活性中心以外的部位，酶与底某些抑制剂结合在酶活性中心以外的部位，酶与底物结合后还能与抑制剂结合，同样酶与抑制剂结合后还物结合后还能与抑制剂结合，同样酶与抑制剂结合后还能与底物结合。但酶分子上有了

14、抑制剂后其催化功能基能与底物结合。但酶分子上有了抑制剂后其催化功能基团的性质发生改变，从而降低了酶活性。这种作用称为团的性质发生改变，从而降低了酶活性。这种作用称为非竞争性抑制作用。非竞争性抑制作用。2.非竞争性抑制作用ESESEPEIEIESIESIS(一可逆抑制作用一可逆抑制作用2.非竞争性抑制作用ESESEPEIEIESIESISV =Vm S(1+I/Ki)(Km+S)Vm=Vm/(1+I/Ki).1vVmKmVm=s 11KiKi(一可逆抑制作用一可逆抑制作用2.非竞争性抑制作用非竞争性抑制中，非竞争性抑制中，Vmax变小，变小，Km不变不变这种抑制作用不这种抑制作用不能用增加底物浓

15、能用增加底物浓度的方法来消除。度的方法来消除。(一可逆抑制作用一可逆抑制作用2.非竞争性抑制作用(一可逆抑制作用一可逆抑制作用2.非竞争性抑制作用例如：例如：金属络合剂如金属络合剂如EDTA、F-、CN-、N3-等等可以与络合金属酶中的金属离子，从而抑可以与络合金属酶中的金属离子，从而抑制酶的活性。制酶的活性。(一可逆抑制作用一可逆抑制作用3.反竞争性抑制作用某些抑制剂不能与游离的酶结合，而只能某些抑制剂不能与游离的酶结合，而只能在酶与底物结合成复合物后再与酶结合。在酶与底物结合成复合物后再与酶结合。当酶分子上有了抑制剂后其催化功能被削当酶分子上有了抑制剂后其催化功能被削弱。这种作用称为反竞争

16、性抑制作用。弱。这种作用称为反竞争性抑制作用。(一可逆抑制作用一可逆抑制作用3.反竞争性抑制作用Vm=Vm/(1+I/Ki)ESESEPESIESIKiKm=Km/(1+I/Ki)V =Vm S Km+S (1+I/Ki).1vVmKm Vm=s 1 1(一可逆抑制作用一可逆抑制作用3.反竞争性抑制作用(一可逆抑制作用一可逆抑制作用(一可逆抑制作用一可逆抑制作用1(无抑制剂)1/S1/v234-1/Km1/Vm斜率斜率:Km/Vm2.竞争性竞争性3.非竞争性非竞争性4.反竞争性反竞争性(二不可逆抑制作用二不可逆抑制作用 抑制剂以共价键不可逆地与酶相结合而抑制酶抑制剂以共价键不可逆地与酶相结合而

17、抑制酶的活性。这种抑制作用叫不可逆抑制作用。的活性。这种抑制作用叫不可逆抑制作用。不可逆抑制剂不不可逆抑制剂不能用透析或超滤能用透析或超滤等方法去除。等方法去除。(二不可逆抑制作用二不可逆抑制作用常见的不可逆抑制剂：常见的不可逆抑制剂：碘乙酸碘乙酸ICH2COOHICH2COOH）是一种烷化剂，可使巯基烷化：是一种烷化剂，可使巯基烷化：E-SH+I-CH2COOH E-S-CH2COOH+HI E-SH+I-CH2COOH E-S-CH2COOH+HI 所以它是巯基酶的抑制剂。所以它是巯基酶的抑制剂。如抑制如抑制3-3-磷酸甘油醛脱氢酶、脲酶、磷酸甘油醛脱氢酶、脲酶、a-a-淀粉酶等淀粉酶等(

18、二不可逆抑制作用二不可逆抑制作用有机磷化合物有机磷化合物可使可使-OH磷酯化，所以它是活性中心有磷酯化，所以它是活性中心有Sertyr残基的酶的抑制剂。残基的酶的抑制剂。常见的有机磷农药，如敌敌畏、敌百虫，它们杀常见的有机磷农药，如敌敌畏、敌百虫，它们杀灭昆虫的机理就在于可抑制乙酰胆碱酯酶的活性，该灭昆虫的机理就在于可抑制乙酰胆碱酯酶的活性，该酶的作用是将神经递质乙酰胆碱水解。酶的作用是将神经递质乙酰胆碱水解。若它被抑制，会导致乙酰胆碱的积累，使神经过若它被抑制，会导致乙酰胆碱的积累，使神经过度兴奋，引起昆虫的神经系统功能失调而中毒致死。度兴奋，引起昆虫的神经系统功能失调而中毒致死。常见的不可逆抑制剂：常见的不可逆抑制剂：Q：判断可逆与不可逆抑制v1E不可逆不可逆