酶促反应动力学-(4)PPT课件

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9.1.1 反应速率及其测定
反应速率是以单位时间内反应物或生成物浓度 的改变来表示。
用瞬时速率表示反应速率：
Baidu Nhomakorabea
dc
v= - —— （反应物浓度的减小）
dt
or
dc v = + —— （生成物浓度的增加）
dt
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9.1.2 反应分子数和反应级数
9.1.2.1反应分子数
反应分子数是在反应中真正相互作用的分子数目。
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9.2 底物浓度对酶反应速率的影响
9.2.1中间络合物学说
底物浓度与反应速度的关系图 图（9-6）
中间络合物学说的反应表达式：
S+E ←→ ES←→ P+E
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中间络合物学说的实验证明：
1）ES复合物已被电子显微镜和X射线晶体结构 分析直接观察到。如DNA聚合酶Ⅰ可结合到它 合成的DNA模板上。
aminotransferase)
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9.3 酶的抑制作用
凡可使酶蛋白变形而引起酶活性丧失的作用称 为失活作用(inactivation)。
由于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而称为抑制作 用(inhibition)。
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3）当[S] = Km时，
Vmax [S]
Vmax
v = —————— = ———
[S] + [S]
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Km就代表反应速度达到最大反应速度一半时的 底物浓度
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米氏方程曲线 图（9-9）
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9.2.2.2 动力学参数的意义
1）米氏常数的意义
① Km是酶的一个特性常数： Km的大小只与酶的性 质有关，而与酶浓度无关。 Km随底物、反应的温度、 pH及离子强度而改变。
它的次因为s-1。 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。这常数又叫做转换数 （简称TN）。
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9.2.2.3 利用作图法测定Km和Vmax值
双倒数作图法
1 —— =
v
Km 1 1 —— ● — + —
Vmax [S] Vmax
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Eisenthal和 Cornish- Bowden直线作图法 Vmax = v + v/ [S] ● Km
② Km值可以判断酶的专一性和天然底物。 Km值最 小的底物成为该酶的最适底物也就是天然底物。
1 / Km可近似的表示酶对底物亲和力的大小。
③ Km值可以帮助推断某一代谢反应的方向和途径。 限速步骤
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2）Vmax和 k3(kcat)的意义
在一定酶浓度下，酶对特定底物的Vmax是一个常数。 当[S]很大时，Vmax = k3[E]， k3为一级反应速率常数，
———— = 0
dt
在稳态下，ES的生成速率和ES的分解速率相等，即 [ES]保持动态平衡。
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k1
E+S
ES
k2
k3
ES
P+E
k4
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Km=
k2+k3 k1
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Vmax ·[S]
V=------------------
Km + [S]
根据米氏方程可以说明以下关系：
意义：
1）研究酶的结构与功能的关系及作用机制。 2）发挥酶催化反应的高效率,寻找最有利的反
应条件。 3）了解酶在代谢中的作用和某些药物的作用
机制。
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9.1 化学动力学基础
两个基本问题： 一方面是反应进行的方向、可能性和限度； 另一方面是反应进行的速率和反应机制。前者
属于化学热力学的研究范围，后者属于化学动 力学研究范围。
1）当[S]＜＜Km时,
Vmax [S] Vmax
v = ──── = ─── [S] = K [S]
Km
Km
这时底物浓度低,酶没有全部被底物所饱和。
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2）当[S]＞＞ Km时，
Vmax [S]
v = —————— = Vmax
[S]
这时酶全部被底物所饱和，在此条件下才能正确测得酶 活力。
E + A + B AEB PEQ E + P + Q
1）有序反应(ordered reactions)
2）随机反应(random reactions)
B.乒乓反应(Ping Pong reactions)，酶E转换为一种修饰 酶E’。
天 冬 氨 酸 氨 基 转 移 酶 (glutamate: aspartate
1913年Michaelis 和Menten在中间络合物学说 的基础上
Ks
k
E+S ← → ES → E+P
推导出米氏方程：
Vmax ·[S]
V=------------------
Km + [S]
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稳态是指反应进行一段时间后，系统的复合物ES浓度， 保持不变的反应状态，即：
d[ES]
仅有一个反应的分子参加的反应称为单分子反应。单 分子反应的速率方程式：
dc
v= - —— = kc
dt 双分子反应的速率方程式：
dc
v= - —— =kc′c″
dt
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9.1.2.2反应级数
根据实验结果，整个化学反应的速率服从哪种 分子反应的速率方程式，则这个反应即为几级 反应。反应分子数和反应级数这两种分类方法 对很简单的反应来说是一致的。
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9.1.2.3各级反应的特征
1.一级反应
凡是反应速率只与反应物的浓度的一次方呈正比的， 为一级反应。
2.二级反应
凡是反应速率与反应物的浓度的二次方（或两种物质 浓度的乘积）呈正比的，为二级反应。
3.零级反应
凡是反应速率与反应物的浓度无关而受其它因素影响 而改变的反应，为零级反应。
2）许多酶和底物的光谱特性在形成ES复合物 后发生变化。
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3）酶的物理性质，如溶解度和热稳定性，在 形成ES复合物后发生变化。
4）已分离得到的酶与底物相互作用生成的ES 复合物。
5）超离心沉降过程中，可观察到酶与底物共 沉降现象。
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9.2.2 酶促反应的动力学方程式
9.2.2.1 米氏方程的推导
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9.2.3 多底物的酶促反应动力学
在酶促反应中更常见的是两个和两个以上底物参加的 反应，其中双底物反应最为重要，即底物A和B经酶催 化生成产物P和Q的反应。
9.2.3.1 酶促反应按底物分子数的分类
9.2.3.2 多底物反应按动力学机制分类
A.序列反应(sequential reactions)，底物的结合和产物 的释放有一定顺序。