第二章 酶促反应动力学

第二章均相酶促反应动力学2.1酶促反应动力学的特点2.2单底物均相酶促反应动力学2.3固定化酶促反应动力学2.4酶的失活动力学2.1酶促反应动力学的特点2.1.1酶的基本概念酶是一种催化剂具备催化剂的特性降低反应的活化能；不影响反应的平衡常数；加速反应的进行。酶的化学本质是蛋白质酶催化的特性酶有很强的专一型；酶的催化效率很高。2.1.2酶促反应的特征优点在常温、常压、中性范围条件下进行；由于酶促反应的专一性，副产物较少；与微生物相反应相比，体系简单，易控制最适条件不足酶促反应多限于一步或几步较简单的生化反应，与微生物体系相比，在经济上有时并不理想；酶促反应条件温和，但一般周期较长，有发生染菌可能；固定化酶反应体系有许多优于有利酶反应体系的优点，但并非是最佳的生物催化剂。2.2单底物均相酶促反应动力学2.2.1酶促反应动力学基础1.零级反应：酶促反应速率与底物浓度无关式中：[S]---底物浓度；rmax—最大反应速率。2.一级反应：反应速率与底物浓度的一次方成正比，即酶催化A→B的反应过程。式中：K1—一级反应速率常数；a0—底物A的初始浓度；b—t时产物B的浓度。3.二级反应：反应速率与底物浓度的一次方成正比，即酶催化A+B→C的反应过程。式中：K2—二级反应速率常数；a0—底物A的初始浓度；b0—底物B的初始浓度；c—t时产物c的浓度。4.连锁酶促反应式中：k1,k2—各步骤反应速率常数；a,b,c—底物A,B,C的初始浓度；t＝0时,b＝0，代入上式求得C5.举例葡萄糖G

葡萄糖内酯L葡萄糖酸Pk2k11.米氏方程[快速平衡说]AnEnzymaticReactionEenzymeSsubstrateESenzyme-substratecomplexPproduct4个假设：在反应过程中，酶的浓度保持恒定，即[E]tot=[E]free+[ES]与底物浓度[S]相比，酶的浓度是很小的，因而可以忽略由于生成中间复合物而消耗的底物。产物的浓度是很低的，因而产物的抑制作用可以忽略，即不必考虑逆反应的存在。换言之，据此假设所确定的方程仅适用于反应初始状态。

生成产物的速率要慢于底物与酶生成复合物的可逆反应速率，因此，生成产物的速率决定整个酶催化反应的速率，而生成复合物的可逆反应达到平衡状态。因此，又称为“平衡”假设。

2.2.2M-M方程的建立及其特征参数的求取2.米氏方程[稳态法]AnEnzymaticReactionEenzymeSsubstrateESenzyme-substratecomplexPproduct4个假设：在反应过程中，酶的浓度保持恒定，即[E]tot=[E]free+[ES]与底物浓度[S]相比，酶的浓度是很小的，因而可以忽略由于生成中间复合物而消耗的底物。产物的浓度是很低的，因而产物的抑制作用可以忽略，即不必考虑逆反应的存在。换言之，据此假设所确定的方程仅适用于反应初始状态。

当从中间复合物生成产物的速率不能忽略，反应体系中底物浓度要比酶的浓度高得多，中间复合物分解时所得到的酶又立即与底物相结合，从而使反应体系中复合物浓度维持不变，即中间复合物的浓度不再随时间而变化，这就是“拟稳态”假设。

Michaelis-MentenConstant由米氏方程可知：当[S]<<Km

rp=k+2e[S]/Km当[S]>>Km

rp≈rp,max=k+2e3.特征常数Km和rp,max的求法Lineweaver-burk法，双倒数法1/rp1/rp1/[S]斜率=Km/rp,max1/rp,max0⊙⊙⊙⊙⊙说明双倒数图解法用得最为广泛；在S浓度较低的一侧，常因测定困难，rp值的误差有增大的倾向。Eadie-Hofstee法rprp/[S]斜率=-Km0⊙⊙⊙⊙⊙说明此方法的优点是即使S浓度范围很大，也能通过图解法求得rp值；但因两轴上都包含实测值rp，故误差较大。Hanes—Woolf法(简称H—W法)，又称Langmuir作图法[S]/rp[S]斜率=1/rp,max0⊙⊙⊙⊙⊙-Km其中：k1=k+2e/Kmk1=1/Km积分法⊙-1/Km斜率=k+2e/Km0⊙⊙⊙⊙式中[SES]-不具有催化反应活性,是不能分解为产物的三元复合物。有些酶反应，在底物浓度增加时，反应速率反而会下降，这种由底物浓度增大而引起反应速率下降的作用称为底物抑制作用。稳态法2.2.3底物抑制动力学稳态法2.2.4产物抑制动力学稳态法2.3有抑制剂酶促反应动力学2.3.1竞争性抑制剂稳态法2.3.2非竞争性抑制剂对上述机理同样存在下述关系:CE0=CE+C[ES]+C[EI]+C[SEI]式中C[SEI]

—底物-酶-抑制剂三元复合物浓度式中rI,max

—存在非竞争性抑制时的最大反应速率2.3.3反竞争性抑制剂2.4复杂的酶反应动力学拟稳态假设rES==02.4.2双底物反应动力学乙酰辅酶A和草酰乙酸生成柠檬酸的反应就是双底物反应其机理为根据酶的总浓度不变的原则，则有

K1＝K4，K2＝K3

可推得

2.4.3平行反应动力学定义底物的总浓度为cST,则有则总的反应速率为2.4.4别构酶反应动力学2.5操作参数对酶促反应的影响2.5.1pH对酶促反应的影响e0=[EH2