生物反应工程第二章酶促反应动力学

《生物反应工程第二章酶促反应动力学》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第二章酶促反应动力学2.1酶促反应动力学的特点2.1.1酶的基本概念2.1.2酶的稳定性及应用特点酶是以活力、而不是以质量购销的。酶有不同的质量等级：工业用酶、食品用酶、医药用酶。酶的实际应用中应注意，没有必要使用比工艺条件所需纯度更高的酶。经典酶学研究中，酶活力的测定是在反应的初始短时间内进行的，并且酶浓度、底物浓度较低，且为水溶液，酶学研究的目的是探讨酶促反应的机制。工业上，为保证酶促反应高效率完成，常需要使用高浓度的酶制剂和底物，且反应要持续较长时间，反应体系多为非均相体系，有时反应是在有机溶剂中进行。2

2、.2均相酶促反应动力学2.2.1酶促反应动力学基础可采用化学反应动力学方法建立酶促反应动力学方程。对酶促反应　　　　　，有：式中，k：酶促反应速率常数；r：酶促反应速率；rA：以底物A的消耗速率表示的酶促反应速率；rP：以产物P的生成速率表示的酶促反应速率。对连锁的酶促反应，2.2.2单底物酶促反应动力学2.2.2.1米氏方程根据酶－底物中间复合物假说，对单底物酶促反应　　，其反应机制可表示为：快速平衡法推导动力学方程：几点假设：（1）CS>>CE，中间复合物ES的形成不会降低CS。（2）不考虑这个可逆反应。（

3、3）为快速平衡，为整个反应的限速阶段，因此ES分解成产物不足以破坏这个平衡。解之，得令则根据假设建立动力学方程稳态法推导动力学方程：几点假设：（1）CS>>CE，中间复合物ES的形成不会降低CS。（2）不考虑这个可逆反应。（3）CS>>CE中间复合物ES一经分解，产生的游离酶立即与底物结合，使中间复合物ES浓度保持衡定，即。解之，得令则根据以上假设，可建立如下方程组米氏方程rrmaxrmax/2KmCS图2－1酶浓度一定时底物浓度对反应速率的影响对米氏方程的讨论：当CS<>K

4、m时，　　，属零级反应。当CS＝Km时，　　。Km在数量上等于反应速度达到最大反应速度一半时的底物浓度。双倒数法(LinewearBurk):对米氏方程两侧取倒数，得,以作图，得一直线，直线斜率为，截距为,根据直线斜率和截距可计算出Km和rmax。－1／Km1／rmax1／r斜率－Km/rmax1／CS图2－2双倒数法求解Km和rmax2.2.2.2抑制剂对酶促反应速率的影响失活作用抑制作用竞争性抑制非竞争性抑制竞争性抑制非竞争性抑制EISESI竞争性抑制反应机理：快速平衡法推导动力学方程：解之，得，式中:采用

5、稳态法推导动力学方程：解之，得式中:非竞争性抑制反应机理快速平衡法推导动力学方程解之，得式中:稳态法推导动力学方程：解之，得式中:竞争性抑制非竞争性抑制令可变形为:可变形为:令竞争性抑制非竞争性抑制1／r1／CS1／rmax-1／Km-1／Km’1／r1／CS1／rmax-1／KmCI=0CI1／rmax’CI=0CI产物抑制：酶促反应中，有时随产物浓度提高，产物与酶形成复合物，阻碍了底物与酶的结合，从而降低了酶促反应的速度。反应机理：快速平衡法推导动力学方程:解之,得式中:稳态法推导动力学方程:解之,得式中:

6、可见,产物抵制属于竞争性抵制底物抑制：对于某些酶促反应，当底物浓度较高时，反应速率呈下降趋势，称为底物抑制。CSCSr底物抑制反应机理：快速平衡法推导动学方程：解之,得式中:2.2.3多底物酶促反应动力学一般的多底物酶促反应可表示为：这里讨论：双底物双产物情况反应机制：关键问题：底物A、B哪个先和酶结合？任何一个都有可能先与酶结合（随机机制）A先与酶结合或B先与酶结合两底物同时与酶结合（可能性极小）随机机制（分支机制）EEBEAEABEPQEPEQE（不形成三元复合物）反应模型EAE＋A－A－P＋P＋B－BEQ

7、－Q＋QEEG（EG：修饰过的酶）简单机制EEAEAB＋A－A＋B－BEPQ－Q＋QEPE－P＋P双底物酶促反应动力学反应机理：解之，得式中：2.3固定化酶促反应动力学2.3.1固定化酶促反应动力学基础2.3.1.1酶的固定化技术定义酶的固定化技术是将水溶性的酶分子通过一定的方式，如静电吸附，共价键等与载体如角叉菜胶、离子交换树脂等材料制成固相酶的技术。细胞的固定化技术:为省去从微生物（或动、植物）中提取酶的操作，确保酶的稳定性，采用直接固定化微生物细胞、动植物细胞、组织技术。物理吸附法载体结合法离子结合法共价

8、结合法交联法格子型包埋法微胶囊2.3.1.2酶和细胞固定化方法交联法EOEEOOOE2.3.1.3固定化对酶性质的影响底物专一性的改变稳定性增强最适pH值和最适温度变化动力学参数的变化2.3.1.4影响固定化酶促反应的主要因素分子构象的改变位阻效应微扰效应分配效应（可用Kp定量描述）链接扩散效应（可定量描述）分配系数(Kp)链接分配系数：载体内外底物(或其他物质)浓度之比。Kp的测定：