酶促反應動力學課件

化學反應的兩個基本問題：

反應進行的方向，可能性和限度：化學熱力學反應進行的速率和反應機制：化學動力學反應速率：指一定條件下單位時間內某化學反應的反應物轉變?yōu)樯晌锏乃俾?。反應速率方程是由實驗得出的。速率方程：表示反應速率和反應物濃度之間關系的數(shù)學表達式，也稱動力學方程式?；磻?aA+bB→cC+dD的恒溫下，基元反應的速率方程遵循質量作用定律：反應速率與各反應物濃度系數(shù)方次的乘積成正比（V=k[A]a[B]b）。對于非基元反應來說，通常分解成幾個基元反應，其中的限速反應步驟的反應速率就代表整個反應的速率。速率常數(shù)k的意義②k由化學反應本身決定，是化學反應在一定溫度時的特征常數(shù)，它的大小與反應體系的本性，和溫度有關；③相同條件下，k值越大，反應速率越快；④k的數(shù)值與反應物的濃度無關。注意：反應的速率常數(shù)和平衡常數(shù)是不同的反應的分子數(shù)：基元反應中參與相互碰撞而形成過渡態(tài)復合物分子的反應物分子數(shù)?？煞譃閱畏肿印㈦p分子和三分子反應。反應的分子數(shù)和反應級數(shù)

反應級數(shù)：反應的速率方程中各反應物濃度指數(shù)之和。反應級數(shù)可以是0、1、2、3或分數(shù)?；蛘撸鶕?jù)實驗結果，整個化學反應速率服從哪種分子反應速率方程，就屬于哪級反應。各級反應的速率特征一級反應：半衰期與速率常數(shù)成反比，與反應物的初濃度無關。二級反應：半衰期與速率常數(shù)和反應物的初濃度成反比。零級反應：半衰期與速率常數(shù)成正比，與反應物的初始濃度成正比。注：反應分子數(shù)和反應級數(shù)對簡單反應時一致的，但比如水解反應，應為二級，通?？梢援斪鲆患壧幚?。底物濃度對酶促反應速率的影響酶促反應：①當?shù)孜餄舛鹊蜁r,大部分酶沒有與底物結合，即酶未被飽和，這時反應速度取決于底物濃度，即與底物濃度成正比，表現(xiàn)為一級反應特征；②隨著底物濃度的增高，ES生成逐漸增多，這時反應速度取決于【ES】，反應速度也隨之增高，但反應不再成正比例加速，表現(xiàn)為混合級反應；③當?shù)孜餄舛冗_到一定值，酶全部被底物飽和，此時再增加底物濃度，反應速度不再增加，反應速度達到最大值，表現(xiàn)為零級反應，即酶促反應具有飽和現(xiàn)象。中間絡合物學說（Henri的蔗糖酶水解蔗糖試驗）酶濃度固定，反應速率與底物濃度的關系非酶促反應：反應速度與底物濃度成正比，即非酶促反應無飽和現(xiàn)象。米氏方程的推導，由穩(wěn)態(tài)模型推導，平衡態(tài)模型不全面從穩(wěn)態(tài)模型米氏方程得到的信息當[S]<<Km時V=Vmax[S]/Km即v正比于[S]當[S]＞＞Km時V=Vmax即v與[S]無關當[S]=Km時V=Vmax/2Km值等于酶促反應速度為最大反應速度一半時的底物濃度，單位是mol/L。米氏常數(shù)Km的意義Km值是酶的一個重要的特征物理常數(shù)，不同的酶具有不同Km值，其大小只與酶的性質有關，而與其濃度無關。一種酶有幾種底物就有幾個Km值，其中Km值最小的底物一般稱為該酶的最適底物或天然底物。在K2K-1時，Km=Ks，此時Km代表ES的真實解離常，即Km值表示酶與底物之間的親和程度：Km值大表示親和程度小，酶的催化活性低；Km值小表示親和程度大，酶的催化活性高。在K2與K-1大小相當時時，Km≠Ks，此時Km代表ES的表觀解離常，即Km值不能真實反映酶與底物之間的親和程度。若已知某個酶的Km值，可以計算在某一底物濃度時，其反應速率相當于Vmax的百分率

fES=S/(Km＋S)fES不能代表酶活性部位被底物飽和百分數(shù)根據(jù)Km的大小推斷某一代謝物在體內可能的代謝途。遇到連鎖反應時，Km值大的就是限速步驟。遇到同一種底物被多種酶利用時，當?shù)孜餄舛群艿蜁r，Km值小的酶促反應占優(yōu)勢。Vm和k2的意義在一定的反應條件下，Vm與酶濃度成正比。當[S]>>Km時，V=Vm=k2[E]0，此時對底物來說是零級反應，對酶來說是一級反應，k2是一級反應速率常數(shù)，k3表示當酶被底物飽和時每秒鐘每個酶分子轉換底物的分子數(shù)（又稱為轉換數(shù)），這時的k2又可以寫成kcat，kcat越大，說明酶的催化效率越高。Kcat/Km（課本推導過程）又叫表觀二級速率常數(shù)或專一性常數(shù)，表示酶的催化效率，Kcat/Km越大，催化效率越高。其最大值極限是k1，而k1是酶與底物結合的速率常數(shù)，此常數(shù)受到底物在溶液中擴散速度的影響。用它可以比較不同酶或同一種酶催化不同底物的催化效率多底物反應的動力學序列反應（又分為有序反應，如輔酶1,2和隨機反應，如肌酸激酶催化肌酸生成磷酸肌酸）乒乓反應（轉氨酶催化的轉氨基作用）酶活性降低或喪失的類型：失活作用（變性劑）活力完全喪失對酶沒有選擇性抑制作用（活力下降或喪失）對酶有選擇性不可逆性抑制（共價修飾）可逆性抑制競爭性抑制（Vmax不變，Km變大通常是底物類似物，加大底物濃度可解除，如丙二酸、蘋果酸及草酰乙酸皆和琥珀酸的結構相似，是琥珀酸脫氫酶的競爭性抑制劑）非競爭性抑制（Km不變，Vmax變?。┓锤偁幮砸种疲▋烧叨甲冃。╇p倒數(shù)作圖法加抑制劑非競爭性抑制反競爭性抑制競爭性抑制溫度對酶反應的影響對于酶反應來說，有一個最適反應溫度。一般來說，動物細胞內酶的最適反應溫度在35～40℃，植物細胞中的酶可達40～50℃，微生物酶的最適溫度差別較大，如TaqDNA聚合酶的最適溫度可高達70℃。最適溫度不是酶的特征性常數(shù)。不是一個固定的常數(shù)，它受底物的種類、濃度,溶液的離子強度、pH,反應時間等的影響。例:反應時間短，最適溫度高；反應時間長，最適溫度低。反應速度與原來反應速度的比稱為溫度系數(shù)。對于大多數(shù)酶，溫度系數(shù)為2.PH對酶反應的影響存在一個最適反應pH。酶的最適反應pH也不是一個特征性常數(shù)。最適PH和生理PH不一定相同影響機制：1）酸、堿可使酶變性或改變構象失活；2）影響酶活性基團的解離；3）影響底物的解離，4）影響ES的解離。注：雖然大部分酶的pH—酶活曲線是鐘形，但也有半鐘形甚至直線形。激活劑對酶反應的影響大部分是無機離子或小分子化合物（半胱氨酸，還原型谷胱甘肽可以是含巰基酶的激活劑，EDTA作金屬