酶催化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)PPT

1、關(guān)于酶催化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)第一張，PPT共三十五頁，創(chuàng)作于2022年6月（1）較高的催化效率 （2）很強(qiáng)的專一性 （3）具有溫和的反應(yīng)條件 （4）易變性與失活 7.1 酶的催化特性 第二張，PPT共三十五頁，創(chuàng)作于2022年6月絕對(duì)專一性 ：一種酶只能催化一種化合物進(jìn)行一種反應(yīng) 相對(duì)專一性：一種酶能夠催化一類具有相同化學(xué)鍵或基團(tuán)的物質(zhì)進(jìn)行某種類型的反應(yīng) 反應(yīng)專一性：一種酶只能催化某化合物在熱力學(xué)上可能進(jìn)行的許多反應(yīng)中的一種反應(yīng) 底物專一性 ：一種酶只能催化一種底物 立體專一性：一種酶只能作用于所有立體異構(gòu)體中的一種 很強(qiáng)的專一性 第三張，PPT共三十五頁，創(chuàng)作于2022年6月具有溫和的反應(yīng)條件一般在

2、生理溫度2537的范圍，僅有少數(shù)酶反應(yīng)可在較高溫度下進(jìn)行。在接近中性的pH值條件下進(jìn)行第四張，PPT共三十五頁，創(chuàng)作于2022年6月易變性與失活蛋白酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)，因而具有蛋白質(zhì)的所有性質(zhì)。常因變性而使活力下降，甚至完全失活。酶的變性多數(shù)為不可逆。 第五張，PPT共三十五頁，創(chuàng)作于2022年6月激活劑和抑制劑激活劑：能提高酶活性的物質(zhì) 1）無機(jī)離子：酶的輔因子；橋梁作用 2）中等大小的有機(jī)分子：還原劑；EDTA 3）蛋白質(zhì)性質(zhì)的大分子：激活酶原抑制劑：降低酶的催化活性甚至完全失活的物質(zhì)（區(qū)別于變性劑）第六張，PPT共三十五頁，創(chuàng)作于2022年6月7.2.1 Michaelis-Mente

3、n 方程:快速平衡學(xué)說 與底物濃度S相比，酶的濃度E是很小的，因而可忽略由于生成中間復(fù)合物ES而消耗的底物。 不考慮這個(gè)逆反應(yīng)的存在(只適應(yīng)于反應(yīng)初期） 認(rèn)為基元反應(yīng)的反應(yīng)速率最慢，為該反應(yīng)速率的控制步驟, k-1k2,也就是說ES分解生成P的速率不足以破壞E和ES之間的快速平衡k1k-1k2k-2第七張，PPT共三十五頁，創(chuàng)作于2022年6月反應(yīng)快速建立平衡：反應(yīng)體系的總酶量為：(1)經(jīng)整理得：由于酶促反應(yīng)速度由ES決定，即，所以(2)將（2）代入（1）得：(3)當(dāng)Et=ES時(shí)，(4)所以 將（4）代入（3），則：快速平衡學(xué)說：米氏方程第八張，PPT共三十五頁，創(chuàng)作于2022年6月7.2.1

4、 Briggs-Haldane 方程:擬穩(wěn)態(tài)學(xué)說 1、與底物濃度S相比，酶的濃度E是很小的，因而可忽略由于生成中間復(fù)合物ES而消耗的底物。 2、不考慮這個(gè)逆反應(yīng)的存在 3、認(rèn)為基元反應(yīng)的反應(yīng)速率最慢，為該反應(yīng)速率的控制步驟。 4、在一定時(shí)間內(nèi)雖然S和P在不斷變化，ES復(fù)合體也在不斷地生成和分解，但ES的生成速率與分解速率接近相等，ES基本保持不變k1k-1k2k-21925年Briggs G. E.和Haldane J. B. S.對(duì)該模型提出了修正第九張，PPT共三十五頁，創(chuàng)作于2022年6月ES生成速度：，ES分解速度：當(dāng)酶反應(yīng)體系處于恒態(tài)時(shí)：即：令：則：(1)經(jīng)整理得：由于酶促反應(yīng)速度由

5、ES決定，即，所以(2)將（2）代入（1）得：(3)當(dāng)Et=ES時(shí)，(4)所以 將（4）代入（3），則：穩(wěn)態(tài)學(xué)說：Brigges-Haldane方程第十張，PPT共三十五頁，創(chuàng)作于2022年6月米氏常數(shù)的意義（1）物理意義：Km值等于酶反應(yīng)速度為最大速度一半時(shí)的底物濃度。（2）Km 值愈大，酶與底物的親和力愈??；Km值愈小，酶與底物親和力愈大。酶與底物親和力大，表示不需要很高的底物濃度，便可容易地達(dá)到最大反應(yīng)速度。（3）Km 值是酶的特征性常數(shù)，只與酶的性質(zhì)，酶所催化的底物和酶促反應(yīng)條件(如溫度、pH、有無抑制劑等)有關(guān)，與酶的濃度無關(guān)。酶的種類不同，Km值不同，同一種酶與不同底物作用時(shí)，Km

6、 值也不同。第十一張，PPT共三十五頁，創(chuàng)作于2022年6月7.3有抑制的酶催化反應(yīng)動(dòng)力學(xué) 在酶催化反應(yīng)中，由于某些外源化合物的存在而使反應(yīng)速率下降，這種物質(zhì)稱為抑制劑。可逆抑制可用諸如透析等物理方法把抑制劑去掉而恢復(fù)酶的活性，酶與抑制劑的結(jié)合存在著解離平衡的關(guān)系。抑制劑與酶的基因成共價(jià)結(jié)合，不能用物理方法去掉抑制劑。此類抑制可使酶永久性地失活。例如重金屬離子Hg2+”、Pb2+”等對(duì)木瓜蛋白酶、菠蘿蛋白酶的抑制都是不可逆抑制。不可逆抑制第十二張，PPT共三十五頁，創(chuàng)作于2022年6月根據(jù)產(chǎn)生抑制的機(jī)理不同，可逆抑制分為: 競(jìng)爭(zhēng)性抑制 非競(jìng)爭(zhēng)性抑制 反競(jìng)爭(zhēng)性抑制 混合性抑制 第十三張，PPT共

7、三十五頁，創(chuàng)作于2022年6月1.競(jìng)爭(zhēng)性抑制(competitive inhibition)(1)含義和反應(yīng)式抑制劑I和底物S結(jié)構(gòu)相似，抑制劑I和底物S對(duì)游離酶E的結(jié)合有競(jìng)爭(zhēng)作用，互相排斥，已結(jié)合底物的ES復(fù)合體，不能再結(jié)合I。第十四張，PPT共三十五頁，創(chuàng)作于2022年6月（2）特點(diǎn)： 抑制劑I與底物S在化學(xué)結(jié)構(gòu)上相似，能與底物S競(jìng)爭(zhēng)酶E分子活性中心的結(jié)合基團(tuán). 例如，丙二酸、蘋果酸及草酰乙酸皆和琥珀酸的結(jié)構(gòu)相似，是琥珀酸脫氫酶的競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑。 第十五張，PPT共三十五頁，創(chuàng)作于2022年6月 抑制程度取決于抑制劑與底物的濃度比、ES和EI的相對(duì)穩(wěn)定性； 加大底物濃度，可使抑制作用減弱甚至消

8、除。 第十六張，PPT共三十五頁，創(chuàng)作于2022年6月（3）競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑的動(dòng)力學(xué)方程 E+S ES E+P E+I EIk1k2k3由米氏方程得：Km Ki EEtESEI ESESEIEIki第十七張，PPT共三十五頁，創(chuàng)作于2022年6月解方程得：ES= Et （1 + ）1KmSIKi又因vik3ES,代入上式得：Vi （1 + ）SKmIKiVmaxS第十八張，PPT共三十五頁，創(chuàng)作于2022年6月 競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑雙倒數(shù)曲線，如下圖所示： 有競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑存在的曲線與無抑制劑的曲線相交于縱坐標(biāo)1/Vmax處，但橫坐標(biāo)的截距，因競(jìng)爭(zhēng)性抑制存在變小，說明該抑制作用，并不影響酶促反應(yīng)的最大速度V

9、max，而使Km值變大。 1vi （ 1 + ）KmVmaxS1+Vmax1IKi第十九張，PPT共三十五頁，創(chuàng)作于2022年6月2.非競(jìng)爭(zhēng)性抑制(non-competitive inhibition)(1)含義和反應(yīng)式 抑制劑I和底物S與酶E的結(jié)合完全互不相關(guān)，既不排斥，也不促進(jìn)結(jié)合，抑制劑I可以和酶E結(jié)合生成EI，也可以和ES復(fù)合物結(jié)合生成ESI。底物S和酶E結(jié)合成ES后，仍可與I結(jié)合生成ESI，但一旦形成ESI復(fù)合物，再不能釋放形成產(chǎn)物P。 第二十張，PPT共三十五頁，創(chuàng)作于2022年6月第二十一張，PPT共三十五頁，創(chuàng)作于2022年6月（2）特點(diǎn)： I和S在結(jié)構(gòu)上一般無相似之處，I常與

10、酶分子上結(jié)合基團(tuán)以外的化學(xué)基團(tuán)結(jié)合，這種結(jié)合并不影響底物和酶的結(jié)合，增加底物濃度并不能減少I對(duì)酶的抑制。 非競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑的雙倒數(shù)曲線：有非競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑存在的曲線與無抑制劑的曲線相交于橫坐標(biāo) -1/Km處，但縱坐標(biāo)的截距，因競(jìng)爭(zhēng)性抑制存在變大，說明該抑制作用，并不影響酶促反應(yīng)的Km值，而使Vmax值變小，如下圖所示：第二十二張，PPT共三十五頁，創(chuàng)作于2022年6月非競(jìng)爭(zhēng)性抑制ViVmaxS( 1+ ) IKiKm+( )S1Vi（1+ ）IKi（ ）1VmaxKmVmax1S第二十三張，PPT共三十五頁，創(chuàng)作于2022年6月3. 反競(jìng)爭(zhēng)性抑制 (1)含義和反應(yīng)式 反競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑必須在酶結(jié)合了底

11、物之后才能與酶與底物的中間產(chǎn)物結(jié)合，該抑制劑與單獨(dú)的酶不結(jié)合。 第二十四張，PPT共三十五頁，創(chuàng)作于2022年6月 酶第二十五張，PPT共三十五頁，創(chuàng)作于2022年6月（2）特點(diǎn)： 反競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑存在下，Km、Vmax都變小。1ViKmVmax1S+1VmaxIKi(1+ )ViVmaxSSIKi（1 ）Km第二十六張，PPT共三十五頁，創(chuàng)作于2022年6月復(fù)雜的酶促反應(yīng)雙底物反應(yīng) A+B P+Q序列反應(yīng)：在任何產(chǎn)物釋放前兩種底物必須先結(jié)合到酶上乒乓反應(yīng)：在所有底物完全結(jié)合之前即有產(chǎn)物釋放k1k-1k2k-2k1k-1k2k-2第二十七張，PPT共三十五頁，創(chuàng)作于2022年6月復(fù)雜的酶促反應(yīng)雙底物反應(yīng)第二十八張，PPT共三十五頁，創(chuàng)作于2022年6月第二十九張，PPT共三十五頁，創(chuàng)作于2022年6月復(fù)雜的酶促動(dòng)力學(xué)：雙底物反應(yīng) 第三十張，PPT共三十五頁，創(chuàng)作于2022年6月復(fù)雜的酶促動(dòng)力學(xué)：乒乓反應(yīng)(無三元復(fù)合物，酶的過度態(tài) 第三十一張，PPT共三十五頁，創(chuàng)作于2022年6月乒乓反應(yīng)：氨基酸