酶促反应影响因素课件VIP

1、酶促反应影响因素影响酶促反应的因素影响酶促反应的因素酶促反应影响因素酶反应速度酶反应速度酶促反应影响因素酶反应速度酶反应速度酶促反应影响因素一一. .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酶促反应影响因素一一. .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酶促反应影响因素( (二二) ) 米氏方程米氏方程v =Vmax S Km + S 酶促反应影响因素( (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，其反应过程需经过经过中间复合物中间复合物ES，即即 1. 米氏方程的推导ESK1K-1ESK2K

2、-2EPv =Vmax S Km + S 酶促反应影响因素( (二二) ) 米氏方程米氏方程 1. 米氏方程的推导Michaelis-MentenMichaelis-Menten的三个假设：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 ESES的生成量的生成量 = ESES的分解量的分解量。 S S ES SES S0 0=S+ESSS+ESS(3)(3)SS EEv =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-1ESK2EP酶促反应影响因素 EE0 0= = E+ ESE+ ESESK1K-1ESK2E

3、Pk k1 1ES=kES=k-1-1ES+kES+k2 2ES=(kES=(k-1-1+k+k2 2)ES)ES设设 K Km m=(k=(k-1-1+k+k2 2)/k)/k1 1 ES=KES=Km mESESES=KES=Km mESESES=ES=EE0 SSKmKmSSv = kv = k2 2ES =ES =k k2 2EE0SSKmKmSSV Vmaxmax= k= k2 2EE0 0v =Vmax S Km + S 酶促反应影响因素( (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， vV vVmaxmax 为为零级反应零级反应(2)(2)当当

4、 S0S0时，时， vV vVmaxmax/K/Km mS S 为为一级反应一级反应(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 酶促反应影响因素( (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=Vv=Vmaxmax当当 SS“”-K-Km m时，时，逼向渐近线逼向渐近线 S=S= - - K Km mv =Vmax S Km + S 酶促反应影响因素( (二二) ) 米氏方程米氏方程 3. 米氏方程中常数的意义(1)(1)V Vmaxmax 最大反应速度最大反应速度 由

5、于由于 V Vmaxmax= k= k2EE0， V Vmaxmax与酶浓度成正比，与酶浓度成正比， v =Vmax S Km + S 酶促反应影响因素( (二二) ) 米氏方程米氏方程 3. 米氏方程中常数的意义(2)(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Km的的单位为单位为浓度单位浓度单位。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

6、小。 v =Vmax S Km + S 酶促反应影响因素( (二二) ) 米氏方程米氏方程 3. 米氏方程中常数的意义(2)(2)Km 米氏常数米氏常数 v =Vmax S Km + S 酶促反应影响因素( (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=k2E0，k2=Vmax/E0 酶的转换数酶的转换数是指酶充分被底物饱和时，每个酶分子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K Kcatcat表示。表示。 Kcat的单位是的单位是s s-1-1。 K Kcatcat也是酶的特征常数，反映酶的催化效率。也

7、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) (3) k2 酶的转换酶的转换数数v =Vmax S Km + S 酶促反应影响因素( (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酶酶底物底物Kcat (s-1)过氧化氢酶过氧化氢酶乙酰胆碱酯酶乙酰胆碱酯酶b-内酰胺酶内酰胺酶延胡索酸酶延胡索酸酶RecA蛋白酶蛋白酶H2O2乙酰胆碱乙酰胆碱青霉素青霉素C延胡索酸延胡索酸ATP40 000 000140 0002 0008000.4(3) (3) k2 酶的转换酶的转换数数v =Vmax

8、S Km + S 酶促反应影响因素( (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/ 1/v - 1/S v - 1/S 作图作图 v-Sv-S作图法：作图法： V Vmaxmax难确定，从而导致难确定，从而导致K Km m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。. .1 1vVmaxKmVmax= = s 11v =Vmax S Km + S

9、 酶促反应影响因素酶促反应影响因素 酶浓度曲酶浓度曲线线 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酶促反应影响因素 三三. . pH对酶反应速度的影对酶反应速度的影响响酶促反应影响因素 三三. . pH对酶反应速度的影对酶反应速度的影响响酶促反应影响因素 三三. . pH对酶反应速度的影对酶反应速度的影响响酶促反应影响因素 四四. . 温度对酶反应速度的影温度对酶反应速度的影响响酶促反应影响因素 四四. . 温度对酶反应速度的影温度对酶反应速度的影响响酶促反应影响因素 四四. . 温度对酶反应速度的影温度对酶反应速度的影响响酶促反应影响因素五五. . 激活剂对酶反应速度的影

10、响激活剂对酶反应速度的影响激活剂激活剂：能提高酶活性的物质。：能提高酶活性的物质。 无机离子无机离子 主要是主要是金属离子金属离子，它们有的本身就是酶的辅，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。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-激活激活酶促反应影响因素五五. . 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激活剂：能提高酶活性的物质。：能提高酶活性的物质。 有机小分子有机小分子 一些还原剂，如抗坏血酸、半胱氨酸，使含一些还原剂，如抗坏血酸、半胱氨酸，使含-SH的酶处于还原态。的酶处于

11、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，可络合一些重金属杂质，解除它们对酶的抑制，从而合一些重金属杂质，解除它们对酶的抑制，从而使酶活升高。使酶活升高。酶促反应影响因素六六. . 抑制剂对酶反应速度的影响抑制剂对酶反应速度的影响 抑制作用抑制作用：有些物质与酶结合后，引起酶的活性中：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。酶促反应影响因素六六. . 抑制剂对酶反应速度的影响抑制剂对酶反应速度的影响 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

12、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 酶促反应影响因素( (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，这种抑制作用叫制作用叫可逆抑制作用可逆抑制作用。酶促反应影响因素( (一）可逆抑制作用一）可逆抑制作用 某些抑制剂的化学结构与

13、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。这种作用称为结合，因而降低酶反应速度。这种作用称为竞争性竞争性抑制作用。抑制作用。1. 竞争性抑制作用ESESEPE EI酶促反应影响因素酶促反应影响因素( (一）可逆抑制作用一）可逆抑制作用1. 竞争性抑制作用ESESEPE EIKiV =Vmax S Km ( 1+I/ Ki ) + S Km= Km ( 1+I/ Ki ). .1 1vVmaxKmVmax= = s 11酶促反应影响因素( (一）可逆抑制作用一）可

14、逆抑制作用1. 竞争性抑制作用酶促反应影响因素( (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。酶促反应影响因素( (一）可逆抑制作用一）可逆抑制作用1. 竞争性抑制作用v丙二酸丙二酸与与琥珀酸琥珀酸结构类似，是结构类似，是琥珀酸脱氢酶琥珀酸脱氢酶的竞争的竞争性抑制剂。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) )与与对

15、对- -氨基苯甲氨基苯甲酸酸的结构相似，后者是细菌合成维生素的结构相似，后者是细菌合成维生素B B1111叶酸叶酸的原料，是的原料，是二氢叶酸合成酶二氢叶酸合成酶的底物，因此前者是二的底物，因此前者是二氢叶酸合成酶的竞争性抑制剂，抑制了叶酸的生物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，而细菌合成。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生不能，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。长，从而达到治病的效果。酶促反应影响因素( (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

16、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ESESEPE EIESESIS酶促反应影响因素酶促反应影响因素( (一）可逆抑制作用一）可逆抑制作用2. 非竞争性抑制作用ESESEPE EIESESISV =Vm S ( 1+I/ Ki )

17、(Km + S )Vm= Vm / ( 1+I/ Ki ). .1 1vVmKmVm= = s 11KiKi酶促反应影响因素( (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能用增加底物浓度的方法来消除。度的方法来消除。酶促反应影响因素( (一）可逆抑制作用一）可逆抑制作用2. 非竞争性抑制作用酶促反应影响因素( (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：金属络合剂金属络合剂如如EDTA、F -、CN -、N3- 等可等可以与络合以与络合金属酶金属酶中的

18、金属离子，从而抑制中的金属离子，从而抑制酶的活性。酶的活性。酶促反应影响因素( (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。这种作用称为弱。这种作用称为反竞争性抑制作用。反竞争性抑制作用。酶促反应影响因素酶促反应影响因素( (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 )ESESEPESESIKiKm= Km / (

19、1+I/ Ki )V =Vm S Km + S ( 1+I/ Ki ) . .1 1vVmKm Vm= = s 1 1 酶促反应影响因素( (一）可逆抑制作用一）可逆抑制作用3. 反竞争性抑制作用酶促反应影响因素( (一）可逆抑制作用一）可逆抑制作用酶促反应影响因素( (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. 反竞争性反竞争性酶促反应影响因素( (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抑制酶的活性。这种抑制作用叫的活性。这种抑制作用叫不可逆抑制作用不可