酶促反应影响因素.ppt

1、影响酶促反应的因素,酶反应速度,不同的酶在不同的条件下反应速度曲线都不一样，但大致相似,以产物浓度对反应时间作图，可得到酶促反应速度曲线,酶反应速度,正确的酶促反应速度应该是在反应初期短时间内的反应速度，即反应初速度,一.底物浓度的影响,(一) 酶反应速度与底物浓度的关系曲线,对于简单的酶反应，当酶浓度和其他条件恒定时：,一.底物浓度的影响,(一) 酶反应速度与底物浓度的关系曲线,对于简单的酶反应，当酶浓度和其他条件恒定时：,Vmax,零级反应,一级反应,混合级反应,该曲线可以用米氏方程 来描述,(二) 米氏方程,(二) 米氏方程,对于单底物、单产物反应，其反应过程需经过中间复合物ES，即,1

2、. 米氏方程的推导,(二) 米氏方程,1. 米氏方程的推导,Michaelis-Menten的三个假设：,(2)反应体系处于稳态,即ES不变 ES的生成量 = ES的分解量。, S ES S0=S+ESS,(3)S E,(1)推导的v为反应初速度,E0= E+ ES,k1ES=k-1ES+k2ES=(k-1+k2)ES 设 Km=(k-1+k2)/k1 ES=KmES,ES=KmES,Vmax= k2E0,(二) 米氏方程,2. 米氏方程的讨论,(1)当S时， vVmax 为零级反应,(2)当S0时， vVmax/KmS 为一级反应,(3)米氏方程的曲线 为双曲线,(二) 米氏方程,2. 米氏

3、方程的讨论,有两条渐近线： 当S时， 逼向渐近线 v=Vmax 当S“”-Km时， 逼向渐近线 S= - Km,(二) 米氏方程,3. 米氏方程中常数的意义,(1)Vmax 最大反应速度 由于 Vmax= k2E0， Vmax与酶浓度成正比，,(二) 米氏方程,3. 米氏方程中常数的意义,(2)Km 米氏常数 由于 Km= (k-1+k2)/k1 ， 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时的底物浓度。 所以Km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。 Km值越大，亲和力越小。,(二) 米氏方程,3. 米氏方程中常数的意义,(2)Km 米氏常数,(二)

4、 米氏方程,3. 米氏方程中常数的意义,由于Vmax=k2E0，k2=Vmax/E0 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Kcat表示。 Kcat的单位是s-1。 Kcat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。,(3) k2 酶的转换数,(二) 米氏方程,3. 米氏方程中常数的意义,一些酶的转换数,(3) k2 酶的转换数,(二) 米氏方程,4. 米氏方程中常数的测定,(1) 解方程组： 只要知道两组v,S,(2) 作图法： 比解方程组法更具统计意义，所以要准确。,双倒数作图法：即 1/v - 1/S 作图,v-S作图

5、法： Vmax难确定，从而导致Km也难确定。,此法较前一种作图法准确。,酶浓度曲线,二. 酶浓度对酶反应速度的影响,Vmax= k2 E0,在一般的酶促反应中，常常SE，酶反应速度达到最大反应速度。,三. pH对酶反应速度的影响,pH对酶反应速度的影响较大：,pH影响酶分子极性基团的解离，也就影响了酶与底物的结合及催化。 pH影响底物的解离，从而影响酶与底物的结合。 极度pH的条件引起酶分子构象的改变，甚至引起变性。,最适pH,三. pH对酶反应速度的影响,酶的最适pH一般在 7左右 也有很多例外，如胃蛋白酶的最适pH只有1.5,酶的最适pH并非酶的特征性常数，它与底物的种类、浓度等因素有关,

6、三. pH对酶反应速度的影响,四. 温度对酶反应速度的影响,温度对酶反应速度的影响具有双重性：,随着温度的升高，反应速度会加快。 和一般化学反应相同，在达到最适温度之前，温度每升高10，反应速度是原来的12倍。 随着温度的升高，酶蛋白会失活，使反应速度下降 。 绝大多数酶在60以上即失去活性。,四. 温度对酶反应速度的影响,最适温度,不同酶的最适温度也不一样 动物酶的最适温度一般在3540，植物酶为4050。,酶的最适温度并非酶的特征性常数，它与底物、作用时间等因素有关,四. 温度对酶反应速度的影响,五. 激活剂对酶反应速度的影响,激活剂：能提高酶活性的物质。,无机离子 主要是金属离子，它们有

7、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。 如 激酶需要Mg2+激活 唾液淀粉酶需要Cl-激活,五. 激活剂对酶反应速度的影响,激活剂：能提高酶活性的物质。,有机小分子 一些还原剂，如抗坏血酸、半胱氨酸，使含-SH的酶处于还原态。 金属螯合剂，如EDTA(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，从而使酶活升高。,六. 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。,六. 抑制剂对酶反应速度的影响,引起抑制作用的物质称为抑制剂。,抑制作用可分为两大类：可逆抑制作用 不可逆抑制作用,(一）

8、可逆抑制作用,可逆抑制作用可分为三种类型： 竞争性抑制作用 非竞争性抑制作用 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。,(一）可逆抑制作用,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结合，因而降低酶反应速度。这种作用称为竞争性抑制作用。,1. 竞争性抑制作用,(一）可逆抑制作用,1. 竞争性抑制作用,(一）可逆抑制作用,1. 竞争性抑制作用,(一）可逆抑制作用,1. 竞争性抑制作用,竞争性抑制中， Vmax不变， Km增大,可通过增加底物浓度而使整个反应平衡向生成产物

9、的方向移动，因而能削弱或解除这种抑制作用。,(一）可逆抑制作用,1. 竞争性抑制作用,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。 对-氨基苯磺酰胺(磺胺类抗生素)与对-氨基苯甲酸的结构相似，后者是细菌合成维生素B11叶酸的原料，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生长，从而达到治病的效果。,(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团的性

10、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。,2. 非竞争性抑制作用,(一）可逆抑制作用,2. 非竞争性抑制作用,Ki,Ki,(一）可逆抑制作用,2. 非竞争性抑制作用,非竞争性抑制中， Vmax变小， Km不变,这种抑制作用不能用增加底物浓度的方法来消除。,(一）可逆抑制作用,2. 非竞争性抑制作用,(一）可逆抑制作用,2. 非竞争性抑制作用,例如： 金属络合剂如EDTA、F -、CN -、N3- 等可以与络合金属酶中的金属离子，从而抑制酶的活性。,(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，而只能在酶与底物结合成复合物后再与酶结合。当酶分子上有

11、了抑制剂后其催化功能被削弱。这种作用称为反竞争性抑制作用。,(一）可逆抑制作用,3. 反竞争性抑制作用,(一）可逆抑制作用,3. 反竞争性抑制作用,(一）可逆抑制作用,(一）可逆抑制作用,-1/Km,1/Vm,斜率: Km / Vm,2. 竞争性 3. 非竞争性 4. 反竞争性,(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的活性。这种抑制作用叫不可逆抑制作用。,不可逆抑制剂不能用透析或超滤等方法去除。,(二）不可逆抑制作用,常见的不可逆抑制剂：,碘乙酸（ICH2COOH） 是一种烷化剂，可使巯基烷化： E-SH + I-CH2COOH E-S-CH2COOH + HI 所以它是巯基酶的抑制剂。 如抑制3-磷酸甘油醛脱氢酶、脲酶、a-淀粉酶等,(二）不可逆抑制作