1、第六節(jié) 酶促反應的動力學,一、酶活力與反應速度 1. 酶活力（enzyme activity）：催化化學反應的能力。其大小可用它所催化的某一化學反應的反應速度（reaction rate）來表示。 2. 酶反應速度：用單位時間內(nèi)、單位體積中底物的減少量或產(chǎn)物增加量來表示。單位：濃度/單位時間,產(chǎn)物濃度,酶反應速度曲線,時間,斜率=濃度/時間=,引起酶反應速度降低的原因?,研究酶反應速度以 酶促反應的初速度 （initial speed） 為準?,底物濃度的降低； 酶的部分失活；產(chǎn)物對酶的抑制； 產(chǎn)物增加引起的逆反應速度的增加等,3、 酶的活力單位,(1).酶的活力單位（U-activity u

2、nit）： “國際單位”（IU）即：1個酶活力單位，是指在特定條件下，1分鐘內(nèi)能轉(zhuǎn)化1微摩爾底物的酶量，或轉(zhuǎn)化底物中1微摩爾有關(guān)基團的酶量。(25C,最適底物濃度和最適pH） 1IU=mol/min 每秒鐘能催化1mol底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物所需的酶量，定為1Kat=1mol/s 所以：1Kat=6.0X107 IU (2).酶的比活力specific activity ：每毫克酶蛋白所具有的酶活力單位數(shù)，用U/mg蛋白、 IU/mg蛋白、 Kat/mg蛋白表示。,二、影響酶促反應速度的因素,1.底物濃度對酶促反應速度的影響,（1）酶與底物的中間絡合物學說,S+E ES P+E,米氏方程 michae

3、lis equation,（3）米氏方程的推導,（3）米氏方程的推導,當SKm時，v=Vmax/KmS 當SKm時,v=Vmax 當S=Km時,v=Vmax/2,米氏常數(shù)是反應速度為最大值的一半時的底物濃度。 因此,米氏常數(shù)的單位為mol/L。,(4)關(guān)于米氏常數(shù)Km的幾點說明,a.不同的酶具有不同Km值，它是酶的一個重要的特征物理常數(shù),只與酶的性質(zhì)有關(guān)，而與其濃度無關(guān)。 b.Km值只是在固定的底物，一定的溫度和pH條件下，一定的緩沖體系中測定的，不同條件下具有不同的Km值。 c.Km值表示酶與底物之間的親和程度：Km值大小與酶的催化活性呈反相關(guān)。 （同一種酶有幾種底物就有幾個Km值，其中Km

4、值最小的底物一般稱為該酶的最適底物）,d.Km和米氏方程的實際應用 若已知某個酶的Km值，可以計算在某一個底物濃度時，反應速度相當于最大反應速度的百分率。 如：S=3Km時，根據(jù)：,則：,e .Km可以幫助推斷某一反應的方向和途徑,丙酮酸,乳酸脫氫酶,乳酸,丙酮酸脫氫酶,乙酰CoA,丙酮酸脫羧酶,乙醛,Km=1.7x10-5mol/L Km=1.3x10-3 mol/L Km=1.0 x10-3mol/L,（5）. 米氏常數(shù)的求法,1 Km 1 1 = + V Vmax S Vmax,雙倒數(shù)作圖法(Lineweaver-Burk),斜率=Km/Vmax,-1/Km,1/Vmax,2. pH 的

5、影響,最適 pH(optimum pH)。 a.過酸或過堿使酶變性失活？ b.影響酶分子中某些基團的解離狀態(tài) c.底物分子的解離狀態(tài),木瓜蛋白酶,膽堿脂酶,胃蛋白酶,3. 溫度的影響,4.酶濃度對酶反應速度的影響,酶濃度對反應速度的影響,E,Vmax=K3E,5.激活劑對酶反應速度的影響,凡能提高酶活性的物質(zhì)，都稱為激活劑（activator）。 （1）無機離子：金屬離子 （2）中等大小的有機分子：某些還原劑、乙二胺四乙酸（EDTA） (3)某些酶類：酶原激活過程中的酶類 原理：a.活性中心的必需基團 b.酶-底絡合物形成的橋梁 c.輔助因子 d.保護-SH酶不被氧化,6. 抑制劑對酶反應速度

6、的影響,(1)抑制作用與抑制劑 凡使酶的活性降低或喪失的作用稱為抑制作用（inhibition）。 能夠引起抑制作用的化合物則稱為抑制劑(inhibitor)。（抑制劑不同于變性劑） (2) 抑制作用的類型 a. 不可逆抑制作用（irreversible inhibition) b. 可逆抑制作用(reversible inhibition) ,(2) 抑制作用的類型,a. 不可逆抑制（irreversible inhibition) 抑制劑與酶蛋白中的必需基團以共價形式結(jié)合，引起酶的永久性失活,不能用透析或超濾等物理方法除去抑制劑而恢復酶活性。,a.不可逆抑制劑 有機磷化合物與酶活性直接有關(guān)

7、的絲氨酸上的-OH牢固地結(jié)合，從而抑制某些蛋白酶或酯酶。（DFP、敵百蟲、敵敵畏、農(nóng)藥1605等，） 有機汞、有機砷化合物與酶蛋白上的-SH作用，從而抑制含-SH酶的活性。（對氯汞苯甲酸，）,路易斯毒氣作用機制,砷,b. 可逆抑制(reversible inhibition) 抑制劑與酶蛋白以非共價方式結(jié)合，引起酶活性暫時性喪失。抑制劑可以通過透析等方法被除去，并且能部分或全部恢復酶的活性?？梢苑譃槎?b1竟爭性抑制(competitive inhibition) b2非竟爭性抑制(noncompetitive inhibition ),b1竟爭性抑制(competitive inhibit

8、ion),抑制劑的化學結(jié)構(gòu)與底物相似，因而能與底物竟爭與酶活性中心結(jié)合。如何消除？,可通過增大底物濃度， 即提高底物的競爭能力來消除。,一些重要的抑制劑,b. 可逆抑制劑 競爭性抑制劑。如：磺胺藥、TMP、氨基葉酸等。用增加底物濃度的方法可以減弱抑制作用。 磺胺藥物的作用機制：,竟爭性抑制作用的例子：,(3)可逆抑制作用的動力學特征,加入競爭性抑制劑后，Km 變大，酶促最大反應速度不變。,a. 競爭性抑制,無抑制劑,競爭性抑制劑,1/Vmax,1/v,1/s,b2 非竟爭性抑制(noncompetitive inhibition ),酶可同時與底物及抑制劑結(jié)合，即底物和抑制劑沒有競爭作用。,非

9、競爭性抑制劑與酶活性中心以外的基團結(jié)合。這類抑制作用不會因提高底物濃度而減弱,加入非競爭性抑制劑后，Km 不變，而Vmax減小。,b.非競爭性抑制,無抑制劑,非競爭性抑制劑,-1/km,1/v,1/s,三、別構(gòu)效應與別構(gòu)酶,一、別構(gòu)酶（allosteric enzyme）： （一）別構(gòu)酶的概念和基本性質(zhì) 別構(gòu)酶也稱變構(gòu)酶。通過效應物（調(diào)節(jié)物）和酶的別構(gòu)中心的結(jié)合來調(diào)節(jié)其活性。別構(gòu)酶的基本結(jié)構(gòu)特性： 1.有多個亞基 2.有四級結(jié)構(gòu) 3. 活性中心和別構(gòu)中心。,幾個相關(guān)概念,別構(gòu)效應（allosteric effect）：調(diào)節(jié)物與酶分子上的別構(gòu)中心結(jié)合后，誘導出或穩(wěn)定住酶分子的某種構(gòu)象，使酶活性中心對底物的結(jié)合和催化作用受到影