浙大生物化学课件32酶.ppt

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1、生物化学浙江大学生命科学学院江辉第三章酶化学第三节酶促反应动力学研究酶催化反应过程与速率及各种影响酶催化速率的因素的关系。酶促反应速率酶促反应速率（v）：单位时间内反应物的消耗或产物的增加量（取其初速率）。单位：浓度/时间产物浓度对反应时间作图，其曲线的斜率就是反应速度。产物生成量时间反应速度只在最初一段时间内保持恒定，随反应时间延长，反应速度逐渐下降。研究酶反应速度应该以初速度为准（通常以底物的变化在起始浓度的5%以内的速度为初速率）。产物生成量时间酶活力酶活力：在一定条件下催化某一特定反应的能力。1个酶活力单位：特定条件（温度25℃，pH和底物浓度最适）下，1

2、分钟内能转化1μmol底物（或有关基团）的酶量。习惯用法：如淀粉酶，以每小时催化1g可溶性淀粉液化所需的酶量为1个酶活力单位。酶的比活力：每mg酶蛋白所具有的酶活力。单位：单位/毫克蛋白（U/mg蛋白质），比活力可用来比较每单位重量酶蛋白的催化活力。酶的反应常数kcat为每秒钟每个酶分子转换底物的微摩尔数（μmol）。相当于一旦底物-酶中间物[ES]形成后，酶将底物转换为产物的效率（相当于米氏方程中的k3）。一、底物浓度对反应速率的影响当底物浓度较低时，反应速度与底物浓度呈正比关系；随着底物浓度的增加，反应速度不再按正比升高；继续增大底物浓度，反应速度递增为零，这

3、时反应速度已趋向一个极限，说明酶已被底物饱和。在一定的酶浓度下将初速度（v）对底物浓度[S]作图中间产物假说解释这种现象的是“中间产物”假说：酶与底物先络合成一个络合物，它是作为过渡态物质，然后络合物进一步分解，成为产物和游离态酶。简单起见，只考虑单底物和单产物的催化反应。在反应过程中，游离的酶浓度可以表示为：[E]-[ES]在反应过程中，底物浓度[S]是远远高于酶浓度的[E]，即[S]>>[E],所以游离的底物浓度可以用[S]计算。反应初期，[P]非常低，因此整个反应可简化为：[S]稳态ES的生成速率和分解速率相等，[ES]保持不变的反应状态。发生在很短的时间内

4、(k2+k3)/k1=Km[ES]=[E][S]Km+[S]米氏常数KmES形成速率=k1([E]-[ES])[S]ES分解速率=k2[ES]+k3[ES]k1([E]–[ES])[S]=k2[ES]+k3[ES]k1[E][S]–k1[ES][S]=(k2+k3)[ES]k1[E][S]=(k1[S]+k2+k3)[ES][ES]=k1[S]+k2+k3k1[E][S][E][S][S]+(k2+k3)/k1[ES]=反应速率与米氏常数由于[S]>>[E]，当[S]很高时所有的E都形成ES，[ES]=[E]，此时酶促反应达到最大速率Vmax当v=1/2Vmax，

5、Km=[S]，Km等于反应速度达到最大反应速度一半时的底物浓度。反应的初速度：v=k3[ES]v=k3[E][S]Km+[S]Vmax=k3[ES]=k3[E][ES]=[E][S]Km+[S]v=Vmax[S]Km+[S]米氏方程曲线当[S]<>Km时，v=Vmaxvv米氏常数Km的意义v=1/2Vmax时，Km=[S]。Km不依赖于酶浓度，Km就是酶促反应速度为最大速度一半时底物浓度。Km=(k2+k3)/k1，Km为酶的特征常数，Km只与酶的性质有关，与酶的浓度无关，随酶的底物、反应温度、pH、离子强度而改变。Km

6、可判断酶的专一性和天然底物，多底物反应的酶对于不同的底物有不同的Km，其中Km最小的底物为该酶的天然底物或最适底物。Km可近似表示酶与底物的亲和力。Km越大，酶与底物的亲和力越小。Km和Vmax的求解：双倒数作图v=Vmax[S]Km+[S]=KmVmax[S]1v+1Vmax酶浓度对反应速率的影响在酶促反应体系中，当底物浓度大大超过酶的浓度，使酶被底物饱和时，反应速度与酶的浓度变化成正比关系。v=k3[E]。二、酶的抑制作用酶的抑制剂（inhibitor）：凡能使酶的催化活性下降而不引起酶蛋白变性的物质。不可逆抑制：抑制剂与酶共价结合，引起酶的活性丧失。可逆抑制

7、：抑制剂与酶为非共价结合，引起酶活力的下降或丧失，可通过透析、凝胶过滤等手段除去抑制剂，酶可回复原来的活性。1）可逆抑制（reversibleinhibition）竞争性抑制非竞争性抑制反竞争性抑制i）竞争性抑制特点：抑制剂与底物结构相似，抑制剂与底物结合在酶的同一位点；抑制作用可被高浓度的底物减低以至消除。Km增大，Vmax不变Vmax=k3[E]Km：酶促反应速率达到最大反应速率一半时的底物浓度。反应速率底物浓度竞争性抑制剂非竞争性抑制剂无抑制剂KmK'mii）非竞争性抑制这类抑制剂不与酶活性中心结合。酶可同时与底物及抑制剂结合，但中间物ESI不能进一步分解为

8、产物。Km