酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)課件21

第章酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)第章酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)10第章酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)0第章酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)2酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究各種因素對酶促反應(yīng)速度的影響。影響因素包括有酶濃度、底物濃度、pH、溫度、抑制劑、激活劑等。酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)3一、底物濃度對反應(yīng)速度的影響二、酶濃度對反應(yīng)速度的影響三、溫度對反應(yīng)速度的影響四、pH對反應(yīng)速度的影響六、抑制劑對反應(yīng)速度的影響五、激活劑對反應(yīng)速度的影響一、底物濃度對反應(yīng)速度的影響二、酶濃度對反應(yīng)速度的影響三、溫4單底物、單產(chǎn)物反應(yīng)酶促反應(yīng)速度用單位時(shí)間內(nèi)底物的消耗量和產(chǎn)物的生成量來表示反應(yīng)速度取其初速度，即底物的消耗量很?。ㄒ话阍?﹪以內(nèi)）時(shí)的反應(yīng)速度研究前提SP單底物、單產(chǎn)物反應(yīng)研究前提SP5一、底物濃度對反應(yīng)速度的影響矩形雙曲線一、底物濃度對反應(yīng)速度的影響矩形雙曲線6底物濃度/[S]反應(yīng)速度(v)V與S呈線性(一級）關(guān)系V與S無關(guān)系V=K1S1,K1速率常數(shù)V=K2S0,K2速率常數(shù)底物濃度/[S]反應(yīng)速度(v)V與S呈線性(一級）關(guān)系V7酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)課件218（一）米－曼氏方程式中間產(chǎn)物學(xué)說E+S

k1k2k3ESE+P1902年，Brown和Henor發(fā)現(xiàn)了這一特殊的動(dòng)力學(xué)規(guī)律，并提出了酶與底物存在一中間絡(luò)合物的假設(shè)。（一）米－曼氏方程式中間產(chǎn)物學(xué)說E+Sk1k2k3E9※1913年Michaelis和Menten提出反應(yīng)速度與底物濃度關(guān)系的數(shù)學(xué)方程式，即米－曼氏方程式，簡稱米氏方程式(Michaelisequation)。ＶVmax[S]

Km+[S]＝※1913年Michaelis和Menten提出反應(yīng)速度與底10動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)：Vmax↓，表觀Km↓。二、酶濃度對反應(yīng)速度的影響,令Km=(K2+K3)/K1，有下列常見抑制劑中，哪個(gè)屬于可逆抑制劑非競爭性抑制(non-competitiveinhibition)下列常見抑制劑中，哪個(gè)屬于可逆抑制劑Vmax減小，Km，增加酶促反應(yīng)速度最快時(shí)的環(huán)境溫度。pH能影響底物的解離狀態(tài)抑制劑通常以共價(jià)鍵與酶活性中心的必需基團(tuán)相結(jié)合，使酶失活，不能用透析、超濾等方法予以除去。胰蛋白酶7.抑制劑可用透析、超濾等方法除去。定義Vm是酶完全被底物飽和時(shí)的反應(yīng)速度，與酶濃度成正比。抑制劑對酶有一定選擇性，而變性的因素對酶沒有選擇性有很多種，如對硫磷（1605）、甲拌磷（3911）、樂果、敵敵畏等同一個(gè)酶有幾種底物就有幾個(gè)Km值，米－曼氏方程式推導(dǎo)基于兩個(gè)假設(shè)：①反應(yīng)剛剛開始，產(chǎn)物的生成量極少，逆反應(yīng)可不予考慮。②［S］超過［E］，［S］的變化可忽略不計(jì)。E+S

k1k2k3ESE+P反應(yīng)過程中，反應(yīng)中間產(chǎn)物[ES]存在穩(wěn)態(tài)酶促反應(yīng)速度的飽和現(xiàn)象，酶的最大反應(yīng)速度Vm=K3[E]Total動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)：Vmax↓，表觀Km↓。米－曼氏方程式推導(dǎo)基于兩11

米氏方程推導(dǎo)如下v=K3[ES](1)式E+SK1

K2

v1=v+v2即K1[S][E]=K2[ES]+K3[ES][ES]=[ES]=,令Km=(K2+K3)/K1，有E+PK3

ESK1[E][S](K2+K3)v2=K2[ES]v1=K1[S][E](2)式[E][S]

Km[ES]存在穩(wěn)態(tài)

米氏方程推導(dǎo)如下v=K3[ES]12由酶促反應(yīng)的飽和現(xiàn)象知Vmax=K3[E]T[E]T=([ES]+[E])(4)式將(1)和(3)式代入(4)式整理得v=式(4)和(5)是米氏方程的不同形式[E]=[ES]Km[S](3)式(6)

Vm[S]

(Km+[S])(5)Vmax=K3[ES]([S]+Km)[S]v=K3[ES](1)由酶促反應(yīng)的飽和現(xiàn)象v=式(4)和(5)是米氏方程的不同形式13關(guān)于米氏方程的討論(1)由米氏方程知，酶促反應(yīng)初速度v與底物濃度[S]的關(guān)系曲線為直角雙曲線，此雙曲線的二個(gè)漸近線為v=Vmax和[S]=KmKmv[S]Vmax-KmVmax12ＶVmax[S]

Km+[S]＝關(guān)于米氏方程的討論(1)由米氏方程知，酶促反應(yīng)初速度v與底物14(續(xù))(2)當(dāng)?shù)孜餄舛容^低時(shí)，（[S]<<Km）Km+[S]≈Kmv=Vmax[S]/Km,若酶的總濃度不變則進(jìn)一步有v與[S]成正比，即一級反應(yīng)。[E]T

V[S]反應(yīng)速度ＶVmax[S]

Km+[S]＝(續(xù))(2)當(dāng)?shù)孜餄舛容^低時(shí)，（[S]<<Km）Km+[S]15(3)當(dāng)?shù)孜餄舛群艽髸r(shí)，即[S]>>Km，當(dāng)[E]T

濃度不變時(shí),Km+[S]≈[S],所以v=Vm[S]o,為零級反應(yīng)。ＶVmax[S]

Km+[S]＝(3)當(dāng)?shù)孜餄舛群艽髸r(shí)，即[S]>>Km，ＶVmax[S]16Vmax不變，Km減小pH能影響底物的解離狀態(tài)抑制劑的結(jié)合不影響底物的結(jié)合，反之亦然V與S呈線性(一級）關(guān)系抑制劑僅與酶和底物形成的中間產(chǎn)物結(jié)合，使ES的量下降。競爭性抑制作用抑制劑和底物競爭與酶結(jié)合，當(dāng)抑制劑與酶結(jié)合后，就妨礙了底物與酶的結(jié)合，減少了酶的作用機(jī)會，因而降低了酶的活力。延胡索酸酶7.Vmax不變，Km減小反競爭性抑制B.同一個(gè)酶有幾種底物就有幾個(gè)Km值，Vmax=K3[E]T可逆性抑制(reversibleinhibition)：反應(yīng)過程中，反應(yīng)中間產(chǎn)物[ES]存在穩(wěn)態(tài)過氧化氫酶7.Rs=81C.抑制劑的結(jié)合不影響底物的結(jié)合，反之亦然I與S結(jié)構(gòu)類似，競爭酶的活性中心；Vmax=K3[E]tSP當(dāng)v=Vmax/2時(shí)Km＝[S]1.Km值等于酶促反應(yīng)速度為最大反應(yīng)速度一半時(shí)的底物濃度，單位是mol/L。2＝Km+[S]

Vmax

Vmax[S]VmaxV[S]KmVmax/2（二）Km與Vmax的意義ＶVmax[S]

Km+[S]＝Vmax不變，Km減小當(dāng)v=Vmax/2時(shí)Km＝[S]1.17

2.

Km可近似表示酶對底物的親和力；當(dāng)K2>>K3時(shí)，Km≈KsE+S

k1k2k3ESE+P2.Km可近似表示酶對底物的親和力；當(dāng)K2>>183.

Km是酶的特征性常數(shù)之一酶底物Km(mmol/L)脲酶尿素25溶菌酶6-N-乙酰葡萄糖胺0.006葡萄糖-6-磷酸脫氫酶6-磷酸-葡萄糖0.058胰凝乳蛋白酶苯甲酰酪氨酰胺2.5甲酰酪氨酰胺12.0乙酰酪氨酰胺32.0與酶及底物種類有關(guān)，與酶濃度無關(guān)，可以鑒定酶。3.Km是酶的特征性常數(shù)之一酶底物Km(mmol/L)脲酶19同一個(gè)酶有幾種底物就有幾個(gè)Km值，Km值最小的底物一般稱為該酶的最適底物同一個(gè)酶有幾種底物就有幾個(gè)Km值，204.Vmax定義Vm是酶完全被底物飽和時(shí)的反應(yīng)速度，與酶濃度成正比。意義：Vmax=K3[E]t如果酶的總濃度已知，可從Vmax計(jì)算酶的轉(zhuǎn)換數(shù)(turnovernumber)，即動(dòng)力學(xué)常數(shù)K3。酶被底物飽和時(shí)每一酶分子或每一活性部位在單位時(shí)間內(nèi)被轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)物的底物分子數(shù)4.Vmax意義：Vmax=K3[E]t酶被底物飽和時(shí)21Vmax=0.5mol/min,1g純酶（Mr:92000)求轉(zhuǎn)換數(shù)Vmax=K3[E]t766.7S-1酶被底物飽和時(shí)酶分子在每秒內(nèi)被轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)物的底物分子數(shù)Vmax=0.5mol/min,1g純酶（Mr:9222（三）Ｋm值與Ｖmax值的測定雙倒數(shù)作圖法(doublereciprocalplot)，又稱為林貝氏(LineweaverBurk)作圖法

Vmax[S]Km+[S]V=（林－貝氏方程）兩邊同取倒數(shù)（三）Ｋm值與Ｖmax值的測定雙倒數(shù)作圖法(doubler23

雙倒數(shù)作圖法雙倒數(shù)作圖法24當(dāng)[E]T濃度不變時(shí),Km+[S]≈[S],所以v=Vm[S]o,為零級反應(yīng)。抑制劑與底物的結(jié)構(gòu)相似，能與底物競爭酶的活性中心，從而阻礙酶底物復(fù)合物的形成，使酶的活性降低。酶促反應(yīng)速度用單位時(shí)間內(nèi)底物的消耗量和產(chǎn)物的生成量來表示抑制劑可用透析、超濾等方法除去。米－曼氏方程式推導(dǎo)基于兩個(gè)假設(shè)：氰化物E.Km+[S]競爭性抑制作用抑制劑和底物競爭與酶結(jié)合，當(dāng)抑制劑與酶結(jié)合后，就妨礙了底物與酶的結(jié)合，減少了酶的作用機(jī)會，因而降低了酶的活力。關(guān)系式為：V=K3[E]V與S呈線性(一級）關(guān)系CrickE.[E]T=([ES]+[E])(4)式,令Km=(K2+K3)/K1，有Km值等于酶促反應(yīng)速度為最大反應(yīng)速度一半時(shí)的底物濃度，單位是mol/L。過氧化氫酶7.反競爭性抑制B.胰蛋白酶7.Vm=K3[E]TotalVmax減小，Km減小B.Vmax不變，Km減小氰化物E.EadieHofstee作圖法

Vmax[S]Km+[S]V=當(dāng)[E]T濃度不變時(shí),Km+[S]≈[S],所以v=Vm25Haneswoolf作圖法

Vmax[S]Km+[S]V=Haneswoolf作圖法Vmax[S]Km+[S]V26二、酶濃度對反應(yīng)速度的影響當(dāng)[S]＞＞[E]，反應(yīng)速度與酶濃度成正比。0V[E]關(guān)系式為：V=K3[E]二、酶濃度對反應(yīng)速度的影響當(dāng)[S]＞＞[E]，反應(yīng)速度與酶濃27雙重影響三、溫度對反應(yīng)速度的影響最適溫度(optimumtemperature)：酶促反應(yīng)速度最快時(shí)的環(huán)境溫度。*低溫的應(yīng)用酶活性0.51.02.01.50102030405060溫度oC雙重影響三、溫度對反應(yīng)速度的影響最適溫度(optimum28四、pH對反應(yīng)速度的影響0酶活性pH胃蛋白酶淀粉酶膽堿酯酶2468101.過酸、過堿使酶本身變性失活2.pH改變能影響酶分子活性部位上有關(guān)基團(tuán)的解離3.pH能影響底物的解離狀態(tài)總之，以上2、3兩點(diǎn)均可影響酶與底物間的誘導(dǎo)契合四、pH對反應(yīng)速度的影響0酶pH胃蛋白酶淀粉酶膽堿29一些酶的最適pH值

酶最適pH胃蛋白酶1.8過氧化氫酶7.6胰蛋白酶7.7延胡索酸酶7.8核糖核酸酶7.8精氨酸酶

9.8最適pH(optimumpH)：酶催化活性最大時(shí)的環(huán)境pH。一些酶的最適pH值酶最適30五、激活劑對反應(yīng)速度的影響激活劑(activator)能夠提高酶活性的物質(zhì)。大多數(shù)是無機(jī)離子，包括金屬陽離子和無機(jī)陰離子?

小分子有機(jī)物（還原劑、螯合劑）?

蛋白酶（激活酶原）五、激活劑對反應(yīng)速度的影響激活劑(activator)31六、抑制劑對反應(yīng)速度的影響酶的抑制劑(inhibitor)凡能使酶的催化活性下降而不引起酶蛋白變性的物質(zhì)統(tǒng)稱為酶的抑制劑。區(qū)別于酶的變性抑制劑對酶有一定選擇性，而變性的因素對酶沒有選擇性六、抑制劑對反應(yīng)速度的影響酶的抑制劑(inhibitor)32抑制作用的類型不可逆性抑制(irreversibleinhibition)可逆性抑制(reversibleinhibition)：競爭性抑制(competitiveinhibition)非競爭性抑制(non-competitiveinhibition)反競爭性抑制(uncompetitiveinhibition)抑制作用的類型不可逆性抑制(irreversible33可逆抑制作用和不可逆抑制用的鑒別不可逆抑制作用可逆抑制作用無抑制劑可逆抑制作用和不可逆抑制用的鑒別不可逆抑制作用可逆抑制作用無34(一)不可逆性抑制作用*概念抑制劑通常以共價(jià)鍵與酶活性中心的必需基團(tuán)相結(jié)合，使酶失活，不能用透析、超濾等方法予以除去。

*舉例有機(jī)磷化合物羥基酶膽堿酯酶催化乙酰膽堿水解的羥基酶我國生產(chǎn)和使用的有機(jī)磷農(nóng)藥大多數(shù)屬于高毒性及中等毒性。有很多種，如對硫磷（1605）、甲拌磷（3911）、樂果、敵敵畏等(一)不可逆性抑制作用*概念膽堿酯酶催化乙酰膽堿水解35

有機(jī)磷化合物對羥基酶的抑制有機(jī)磷化合物對羥基酶的抑制36（二）可逆性抑制作用*概念抑制劑以非共價(jià)鍵與酶或酶底物復(fù)合物可逆性結(jié)合，使酶的活性降低或喪失；抑制劑可用透析、超濾等方法除去。競爭性抑制非競爭性抑制反競爭性抑制*類型（二）可逆性抑制作用*概念競爭性抑制*類型371.競爭性抑制作用定義抑制劑與底物的結(jié)構(gòu)相似，能與底物競爭酶的活性中心，從而阻礙酶底物復(fù)合物的形成，使酶的活性降低。1.競爭性抑制作用定義38Vmax=K3[E]TVmax=K3[E]T39競爭性抑制競爭性抑制40競爭性抑制作用抑制劑和底物競爭與酶結(jié)合，當(dāng)抑制劑與酶結(jié)合后，就妨礙了底物與酶的結(jié)合，減少了酶的作用機(jī)會，因而降低了酶的活力。這種作用稱為競爭性抑制作用EI復(fù)合物ES復(fù)合物競爭性抑制作用抑制劑和底物競爭與酶結(jié)合，當(dāng)抑制劑與酶結(jié)合后41競爭性抑制作用

——米氏方程設(shè)則式中K’m稱為表觀Km競爭性抑制作用

——米氏方程設(shè)則式中K’m稱為表觀42*特點(diǎn)抑制程度取決于抑制劑與酶的相對親和力及［S］；I與S結(jié)構(gòu)類似，競爭酶的活性中心；動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)：Vmax不變，表觀Km↑。抑制劑↑無抑制劑1/v

1/[S]*特點(diǎn)抑制程度取決于抑制劑與酶的相對親和力及［S］；I與43*舉例

1.丙二酸對琥珀酸脫氫酶的抑制琥珀酸琥珀酸脫氫酶FADFADH2延胡索酸*舉例1.丙二酸對琥珀酸脫氫酶的抑制琥珀酸琥珀酸脫氫44酶催化活性最大時(shí)的環(huán)境pH。動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)：Vmax↓，表觀Km↓。酶最適pH四、pH對反應(yīng)速度的影響反應(yīng)速度取其初速度，即底物的消耗量很?。ㄒ话阍?﹪以內(nèi)）時(shí)的反應(yīng)速度米－曼氏方程式推導(dǎo)基于兩個(gè)假設(shè)：動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)：Vmax↓，表觀Km↓。Haneswoolf作圖法關(guān)系式為：V=K3[E]抑制劑僅與酶和底物形成的中間產(chǎn)物結(jié)合，使ES的量下降。同一個(gè)酶有幾種底物就有幾個(gè)Km值，下列常見抑制劑中，哪個(gè)屬于可逆抑制劑5mol/min,1g純酶（Mr:92000)氰化物E.倒LD.抑制劑可用透析、超濾等方法除去。?蛋白酶（激活酶原）Km+[S]酶的抑制劑(inhibitor)意義：Vmax=K3[E]t2.磺胺藥對細(xì)菌FH2合成酶的抑制對氨苯甲酸對氨基苯磺酰胺酶催化活性最大時(shí)的環(huán)境pH。2.磺胺藥對細(xì)菌FH2合成酶的452.非競爭性抑制抑制劑與酶活性中心外的必需基團(tuán)結(jié)合，底物與抑制劑之間無競爭關(guān)系。Vmax=K3[E]T2.非競爭性抑制抑制劑與酶活性中心外的必需基團(tuán)結(jié)合，46非競爭性抑制抑制劑的結(jié)合不影響底物的結(jié)合，反之亦然非競爭性抑制抑制劑的結(jié)合不影響底物的結(jié)合，反之亦然47*特點(diǎn)抑制劑與酶活性中心外的必需基團(tuán)結(jié)合；抑制程度取決于［I］；動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)：Vmax↓，表觀Km不變。抑制劑↑1/v1/[S]無抑制劑表觀Vmax*特點(diǎn)抑制劑與酶活性中心外的必需基團(tuán)結(jié)合；抑制程度取決于［483.反競爭性抑制抑制劑僅與酶和底物形成的中間產(chǎn)物結(jié)合，使ES的量下降。Vmax=K3[E]T3.反競爭性抑制抑制劑僅與酶和底物形成的中間產(chǎn)物結(jié)合49反競爭性抑制反競爭性抑制50*特點(diǎn)抑制劑只與ES結(jié)合；抑制程度取決與［I］及［S］；動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)：Vmax↓，表觀Km↓。抑制劑↑1/V1/[S]無抑制劑?*特點(diǎn)抑制劑只與ES結(jié)合；抑制程度取決與［I］及［S］；動(dòng)51各種可逆性抑制作用的比較

作用特征競爭性抑制非競爭性抑制反競爭性抑制與I結(jié)合的組分EE、ESES表觀Km增大不變減小Vmax不變降低降低各種可逆性抑制作用的比較

作用特征競爭性非競爭性反競爭性抑52巴斯德B.1/[S]氰化物E.抑制劑對酶有一定選擇性，而變性的因素對酶沒有選擇性抑制劑與底物的結(jié)構(gòu)相似，能與底物競爭酶的活性中心，從而阻礙酶底物復(fù)合物的形成，使酶的活性降低。葡萄糖-6-磷酸脫氫酶胰蛋白酶7.Vmax不變，Km增加D.5mol/min,1g純酶（Mr:92000)當(dāng)[S]＞＞[E]，反應(yīng)速度與酶濃度成正比。抑制劑以非共價(jià)鍵與酶或酶底物復(fù)合物可逆性結(jié)合，使酶的活性降低或喪失；Vmax不變，Km減小過氧化氫酶7.抑制劑可用透析、超濾等方法除去。Vmax=K3[E]T過酸、過堿使酶本身變性失活催化乙酰膽堿水解的羥基酶一、底物濃度對反應(yīng)速度的影響抑制劑的結(jié)合不影響底物的結(jié)合，反之亦然有機(jī)磷化合物對羥基酶的抑制Haneswoolf作圖法抑制程度取決與［I］及［S］；下列常見抑制劑中，哪個(gè)屬于可逆抑制劑核糖核酸酶7.米－曼氏方程式推導(dǎo)基于兩個(gè)假設(shè)：六、抑制劑對反應(yīng)速度的影響1/[S][E]T=([ES]+[E])(4)式不可逆性抑制(irreversibleinhibition)反應(yīng)速度取其初速度，即底物的消耗量很小（一般在5﹪以內(nèi)）時(shí)的反應(yīng)速度Vmax不變，Km減小反競爭性抑制作用E.Vmax不變，Km減小過氧化氫酶7.抑制劑通常以共價(jià)鍵與酶活性中心的必需基團(tuán)相結(jié)合，使酶失活，不能用透析、超濾等方法予以除去。SC.大多數(shù)是無機(jī)離子，包括金屬陽離子和無機(jī)陰離子葡萄糖-6-磷酸脫氫酶①反應(yīng)剛剛開始，產(chǎn)物的生成量極少，逆反應(yīng)可不予考慮。一.單項(xiàng)選擇題1.下面是誰提出的米曼氏方程式A.巴斯德B.ThomasCechC.WatssonD.CrickE.LeonorMichaelis和MaudL.Menten2.那一種情況可用增加[S]的方法減輕抑制程度A.不可逆抑制作用B.競爭性抑制作用C.非競爭性抑制作用D.反競爭性抑制作用E.無法確定3.酶的競爭性抑制劑可以使A.Vmax減小，Km減小B.Vmax增加，Km增加C.Vmax不變，Km增加D.Vmax不變，Km減小E.Vmax減小，Km，增加4.下列常見抑制劑中，哪個(gè)屬于可逆抑制劑A.有機(jī)磷化合物B.有機(jī)汞化合物C.有機(jī)砷化合物D.氰化物E.磺胺類藥物5.別構(gòu)酶的V～[S]正協(xié)同效應(yīng)的曲線是A.ZB.SC.倒LD.LE.無法確定6.假定Rs＝（酶與底物結(jié)合達(dá)90％飽和度時(shí)的底物濃度）/(酶與底物結(jié)合達(dá)10％飽和度時(shí)的底物濃度)，則正協(xié)同效應(yīng)的別構(gòu)酶A.Rs>81B.Rs=81C.Rs<81D.Rs≥81E.Rs≤817.丙二酸對琥珀酸脫氫酶的影響屬于A.反競爭性抑制B.非競爭性抑制C.專一性抑制D.非專一性抑制E.競爭性抑制巴斯德B.Haneswoolf作圖法53第章酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)第章酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)540第章酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)0第章酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)55酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究各種因素對酶促反應(yīng)速度的影響。影響因素包括有酶濃度、底物濃度、pH、溫度、抑制劑、激活劑等。酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)56一、底物濃度對反應(yīng)速度的影響二、酶濃度對反應(yīng)速度的影響三、溫度對反應(yīng)速度的影響四、pH對反應(yīng)速度的影響六、抑制劑對反應(yīng)速度的影響五、激活劑對反應(yīng)速度的影響一、底物濃度對反應(yīng)速度的影響二、酶濃度對反應(yīng)速度的影響三、溫57單底物、單產(chǎn)物反應(yīng)酶促反應(yīng)速度用單位時(shí)間內(nèi)底物的消耗量和產(chǎn)物的生成量來表示反應(yīng)速度取其初速度，即底物的消耗量很?。ㄒ话阍?﹪以內(nèi)）時(shí)的反應(yīng)速度研究前提SP單底物、單產(chǎn)物反應(yīng)研究前提SP58一、底物濃度對反應(yīng)速度的影響矩形雙曲線一、底物濃度對反應(yīng)速度的影響矩形雙曲線59底物濃度/[S]反應(yīng)速度(v)V與S呈線性(一級）關(guān)系V與S無關(guān)系V=K1S1,K1速率常數(shù)V=K2S0,K2速率常數(shù)底物濃度/[S]反應(yīng)速度(v)V與S呈線性(一級）關(guān)系V60酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)課件2161（一）米－曼氏方程式中間產(chǎn)物學(xué)說E+S

k1k2k3ESE+P1902年，Brown和Henor發(fā)現(xiàn)了這一特殊的動(dòng)力學(xué)規(guī)律，并提出了酶與底物存在一中間絡(luò)合物的假設(shè)。（一）米－曼氏方程式中間產(chǎn)物學(xué)說E+Sk1k2k3E62※1913年Michaelis和Menten提出反應(yīng)速度與底物濃度關(guān)系的數(shù)學(xué)方程式，即米－曼氏方程式，簡稱米氏方程式(Michaelisequation)。ＶVmax[S]

Km+[S]＝※1913年Michaelis和Menten提出反應(yīng)速度與底63動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)：Vmax↓，表觀Km↓。二、酶濃度對反應(yīng)速度的影響,令Km=(K2+K3)/K1，有下列常見抑制劑中，哪個(gè)屬于可逆抑制劑非競爭性抑制(non-competitiveinhibition)下列常見抑制劑中，哪個(gè)屬于可逆抑制劑Vmax減小，Km，增加酶促反應(yīng)速度最快時(shí)的環(huán)境溫度。pH能影響底物的解離狀態(tài)抑制劑通常以共價(jià)鍵與酶活性中心的必需基團(tuán)相結(jié)合，使酶失活，不能用透析、超濾等方法予以除去。胰蛋白酶7.抑制劑可用透析、超濾等方法除去。定義Vm是酶完全被底物飽和時(shí)的反應(yīng)速度，與酶濃度成正比。抑制劑對酶有一定選擇性，而變性的因素對酶沒有選擇性有很多種，如對硫磷（1605）、甲拌磷（3911）、樂果、敵敵畏等同一個(gè)酶有幾種底物就有幾個(gè)Km值，米－曼氏方程式推導(dǎo)基于兩個(gè)假設(shè)：①反應(yīng)剛剛開始，產(chǎn)物的生成量極少，逆反應(yīng)可不予考慮。②［S］超過［E］，［S］的變化可忽略不計(jì)。E+S

k1k2k3ESE+P反應(yīng)過程中，反應(yīng)中間產(chǎn)物[ES]存在穩(wěn)態(tài)酶促反應(yīng)速度的飽和現(xiàn)象，酶的最大反應(yīng)速度Vm=K3[E]Total動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)：Vmax↓，表觀Km↓。米－曼氏方程式推導(dǎo)基于兩64

米氏方程推導(dǎo)如下v=K3[ES](1)式E+SK1

K2

v1=v+v2即K1[S][E]=K2[ES]+K3[ES][ES]=[ES]=,令Km=(K2+K3)/K1，有E+PK3

ESK1[E][S](K2+K3)v2=K2[ES]v1=K1[S][E](2)式[E][S]

Km[ES]存在穩(wěn)態(tài)

米氏方程推導(dǎo)如下v=K3[ES]65由酶促反應(yīng)的飽和現(xiàn)象知Vmax=K3[E]T[E]T=([ES]+[E])(4)式將(1)和(3)式代入(4)式整理得v=式(4)和(5)是米氏方程的不同形式[E]=[ES]Km[S](3)式(6)

Vm[S]

(Km+[S])(5)Vmax=K3[ES]([S]+Km)[S]v=K3[ES](1)由酶促反應(yīng)的飽和現(xiàn)象v=式(4)和(5)是米氏方程的不同形式66關(guān)于米氏方程的討論(1)由米氏方程知，酶促反應(yīng)初速度v與底物濃度[S]的關(guān)系曲線為直角雙曲線，此雙曲線的二個(gè)漸近線為v=Vmax和[S]=KmKmv[S]Vmax-KmVmax12ＶVmax[S]

Km+[S]＝關(guān)于米氏方程的討論(1)由米氏方程知，酶促反應(yīng)初速度v與底物67(續(xù))(2)當(dāng)?shù)孜餄舛容^低時(shí)，（[S]<<Km）Km+[S]≈Kmv=Vmax[S]/Km,若酶的總濃度不變則進(jìn)一步有v與[S]成正比，即一級反應(yīng)。[E]T

V[S]反應(yīng)速度ＶVmax[S]

Km+[S]＝(續(xù))(2)當(dāng)?shù)孜餄舛容^低時(shí)，（[S]<<Km）Km+[S]68(3)當(dāng)?shù)孜餄舛群艽髸r(shí)，即[S]>>Km，當(dāng)[E]T

濃度不變時(shí),Km+[S]≈[S],所以v=Vm[S]o,為零級反應(yīng)。ＶVmax[S]

Km+[S]＝(3)當(dāng)?shù)孜餄舛群艽髸r(shí)，即[S]>>Km，ＶVmax[S]69Vmax不變，Km減小pH能影響底物的解離狀態(tài)抑制劑的結(jié)合不影響底物的結(jié)合，反之亦然V與S呈線性(一級）關(guān)系抑制劑僅與酶和底物形成的中間產(chǎn)物結(jié)合，使ES的量下降。競爭性抑制作用抑制劑和底物競爭與酶結(jié)合，當(dāng)抑制劑與酶結(jié)合后，就妨礙了底物與酶的結(jié)合，減少了酶的作用機(jī)會，因而降低了酶的活力。延胡索酸酶7.Vmax不變，Km減小反競爭性抑制B.同一個(gè)酶有幾種底物就有幾個(gè)Km值，Vmax=K3[E]T可逆性抑制(reversibleinhibition)：反應(yīng)過程中，反應(yīng)中間產(chǎn)物[ES]存在穩(wěn)態(tài)過氧化氫酶7.Rs=81C.抑制劑的結(jié)合不影響底物的結(jié)合，反之亦然I與S結(jié)構(gòu)類似，競爭酶的活性中心；Vmax=K3[E]tSP當(dāng)v=Vmax/2時(shí)Km＝[S]1.Km值等于酶促反應(yīng)速度為最大反應(yīng)速度一半時(shí)的底物濃度，單位是mol/L。2＝Km+[S]

Vmax

Vmax[S]VmaxV[S]KmVmax/2（二）Km與Vmax的意義ＶVmax[S]

Km+[S]＝Vmax不變，Km減小當(dāng)v=Vmax/2時(shí)Km＝[S]1.70

2.

Km可近似表示酶對底物的親和力；當(dāng)K2>>K3時(shí)，Km≈KsE+S

k1k2k3ESE+P2.Km可近似表示酶對底物的親和力；當(dāng)K2>>713.

Km是酶的特征性常數(shù)之一酶底物Km(mmol/L)脲酶尿素25溶菌酶6-N-乙酰葡萄糖胺0.006葡萄糖-6-磷酸脫氫酶6-磷酸-葡萄糖0.058胰凝乳蛋白酶苯甲酰酪氨酰胺2.5甲酰酪氨酰胺12.0乙酰酪氨酰胺32.0與酶及底物種類有關(guān)，與酶濃度無關(guān)，可以鑒定酶。3.Km是酶的特征性常數(shù)之一酶底物Km(mmol/L)脲酶72同一個(gè)酶有幾種底物就有幾個(gè)Km值，Km值最小的底物一般稱為該酶的最適底物同一個(gè)酶有幾種底物就有幾個(gè)Km值，734.Vmax定義Vm是酶完全被底物飽和時(shí)的反應(yīng)速度，與酶濃度成正比。意義：Vmax=K3[E]t如果酶的總濃度已知，可從Vmax計(jì)算酶的轉(zhuǎn)換數(shù)(turnovernumber)，即動(dòng)力學(xué)常數(shù)K3。酶被底物飽和時(shí)每一酶分子或每一活性部位在單位時(shí)間內(nèi)被轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)物的底物分子數(shù)4.Vmax意義：Vmax=K3[E]t酶被底物飽和時(shí)74Vmax=0.5mol/min,1g純酶（Mr:92000)求轉(zhuǎn)換數(shù)Vmax=K3[E]t766.7S-1酶被底物飽和時(shí)酶分子在每秒內(nèi)被轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)物的底物分子數(shù)Vmax=0.5mol/min,1g純酶（Mr:9275（三）Ｋm值與Ｖmax值的測定雙倒數(shù)作圖法(doublereciprocalplot)，又稱為林貝氏(LineweaverBurk)作圖法

Vmax[S]Km+[S]V=（林－貝氏方程）兩邊同取倒數(shù)（三）Ｋm值與Ｖmax值的測定雙倒數(shù)作圖法(doubler76

雙倒數(shù)作圖法雙倒數(shù)作圖法77當(dāng)[E]T濃度不變時(shí),Km+[S]≈[S],所以v=Vm[S]o,為零級反應(yīng)。抑制劑與底物的結(jié)構(gòu)相似，能與底物競爭酶的活性中心，從而阻礙酶底物復(fù)合物的形成，使酶的活性降低。酶促反應(yīng)速度用單位時(shí)間內(nèi)底物的消耗量和產(chǎn)物的生成量來表示抑制劑可用透析、超濾等方法除去。米－曼氏方程式推導(dǎo)基于兩個(gè)假設(shè)：氰化物E.Km+[S]競爭性抑制作用抑制劑和底物競爭與酶結(jié)合，當(dāng)抑制劑與酶結(jié)合后，就妨礙了底物與酶的結(jié)合，減少了酶的作用機(jī)會，因而降低了酶的活力。關(guān)系式為：V=K3[E]V與S呈線性(一級）關(guān)系CrickE.[E]T=([ES]+[E])(4)式,令Km=(K2+K3)/K1，有Km值等于酶促反應(yīng)速度為最大反應(yīng)速度一半時(shí)的底物濃度，單位是mol/L。過氧化氫酶7.反競爭性抑制B.胰蛋白酶7.Vm=K3[E]TotalVmax減小，Km減小B.Vmax不變，Km減小氰化物E.EadieHofstee作圖法

Vmax[S]Km+[S]V=當(dāng)[E]T濃度不變時(shí),Km+[S]≈[S],所以v=Vm78Haneswoolf作圖法

Vmax[S]Km+[S]V=Haneswoolf作圖法Vmax[S]Km+[S]V79二、酶濃度對反應(yīng)速度的影響當(dāng)[S]＞＞[E]，反應(yīng)速度與酶濃度成正比。0V[E]關(guān)系式為：V=K3[E]二、酶濃度對反應(yīng)速度的影響當(dāng)[S]＞＞[E]，反應(yīng)速度與酶濃80雙重影響三、溫度對反應(yīng)速度的影響最適溫度(optimumtemperature)：酶促反應(yīng)速度最快時(shí)的環(huán)境溫度。*低溫的應(yīng)用酶活性0.51.02.01.50102030405060溫度oC雙重影響三、溫度對反應(yīng)速度的影響最適溫度(optimum81四、pH對反應(yīng)速度的影響0酶活性pH胃蛋白酶淀粉酶膽堿酯酶2468101.過酸、過堿使酶本身變性失活2.pH改變能影響酶分子活性部位上有關(guān)基團(tuán)的解離3.pH能影響底物的解離狀態(tài)總之，以上2、3兩點(diǎn)均可影響酶與底物間的誘導(dǎo)契合四、pH對反應(yīng)速度的影響0酶pH胃蛋白酶淀粉酶膽堿82一些酶的最適pH值

酶最適pH胃蛋白酶1.8過氧化氫酶7.6胰蛋白酶7.7延胡索酸酶7.8核糖核酸酶7.8精氨酸酶

9.8最適pH(optimumpH)：酶催化活性最大時(shí)的環(huán)境pH。一些酶的最適pH值酶最適83五、激活劑對反應(yīng)速度的影響激活劑(activator)能夠提高酶活性的物質(zhì)。大多數(shù)是無機(jī)離子，包括金屬陽離子和無機(jī)陰離子?

小分子有機(jī)物（還原劑、螯合劑）?

蛋白酶（激活酶原）五、激活劑對反應(yīng)速度的影響激活劑(activator)84六、抑制劑對反應(yīng)速度的影響酶的抑制劑(inhibitor)凡能使酶的催化活性下降而不引起酶蛋白變性的物質(zhì)統(tǒng)稱為酶的抑制劑。區(qū)別于酶的變性抑制劑對酶有一定選擇性，而變性的因素對酶沒有選擇性六、抑制劑對反應(yīng)速度的影響酶的抑制劑(inhibitor)85抑制作用的類型不可逆性抑制(irreversibleinhibition)可逆性抑制(reversibleinhibition)：競爭性抑制(competitiveinhibition)非競爭性抑制(non-competitiveinhibition)反競爭性抑制(uncompetitiveinhibition)抑制作用的類型不可逆性抑制(irreversible86可逆抑制作用和不可逆抑制用的鑒別不可逆抑制作用可逆抑制作用無抑制劑可逆抑制作用和不可逆抑制用的鑒別不可逆抑制作用可逆抑制作用無87(一)不可逆性抑制作用*概念抑制劑通常以共價(jià)鍵與酶活性中心的必需基團(tuán)相結(jié)合，使酶失活，不能用透析、超濾等方法予以除去。

*舉例有機(jī)磷化合物羥基酶膽堿酯酶催化乙酰膽堿水解的羥基酶我國生產(chǎn)和使用的有機(jī)磷農(nóng)藥大多數(shù)屬于高毒性及中等毒性。有很多種，如對硫磷（1605）、甲拌磷（3911）、樂果、敵敵畏等(一)不可逆性抑制作用*概念膽堿酯酶催化乙酰膽堿水解88

有機(jī)磷化合物對羥基酶的抑制有機(jī)磷化合物對羥基酶的抑制89（二）可逆性抑制作用*概念抑制劑以非共價(jià)鍵與酶或酶底物復(fù)合物可逆性結(jié)合，使酶的活性降低或喪失；抑制劑可用透析、超濾等方法除去。競爭性抑制非競爭性抑制反競爭性抑制*類型（二）可逆性抑制作用*概念競爭性抑制*類型901.競爭性抑制作用定義抑制劑與底物的結(jié)構(gòu)相似，能與底物競爭酶的活性中心，從而阻礙酶底物復(fù)合物的形成，使酶的活性降低。1.競爭性抑制作用定義91Vmax=K3[E]TVmax=K3[E]T92競爭性抑制競爭性抑制93競爭性抑制作用抑制劑和底物競爭與酶結(jié)合，當(dāng)抑制劑與酶結(jié)合后，就妨礙了底物與酶的結(jié)合，減少了酶的作用機(jī)會，因而降低了酶的活力。這種作用稱為競爭性抑制作用EI復(fù)合物ES復(fù)合物競爭性抑制作用抑制劑和底物競爭與酶結(jié)合，當(dāng)抑制劑與酶結(jié)合后94競爭性抑制作用

——米氏方程設(shè)則式中K’m稱為表觀Km競爭性抑制作用

——米氏方程設(shè)則式中K’m稱為表觀95*特點(diǎn)抑制程度取決于抑制劑與酶的相對親和力及［S］；I與S結(jié)構(gòu)類似，競爭酶的活性中心；動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)：Vmax不變，表觀Km↑。抑制劑↑無抑制劑1/v

1/[S]*特點(diǎn)抑制程度取決于抑制劑與酶的相對親和力及［S］；I與96*舉例

1.丙二酸對琥珀酸脫氫酶的抑制琥珀酸琥珀酸脫氫酶FADFADH2延胡索酸*舉例1.丙二酸對琥珀酸脫氫酶的抑制琥珀酸琥珀酸脫氫97酶催化活性最大時(shí)的環(huán)境pH。動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)：Vmax↓，表觀Km↓。酶最適pH四、pH對反應(yīng)速度的影響反應(yīng)速度取其初速度，即底物的消耗量很?。ㄒ话阍?﹪以內(nèi)）時(shí)的反應(yīng)速度米－曼氏方程式推導(dǎo)基于兩個(gè)假設(shè)：動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)：Vmax↓，表觀Km↓。Haneswoolf作圖法關(guān)系式為：V=K3[E]抑制劑僅與酶和底物形成的中間產(chǎn)物結(jié)合，使ES的量下降。同一個(gè)酶有幾種底物就有幾個(gè)Km值，下列常見抑制劑中，哪個(gè)屬于可逆抑制劑5mol/min,1g純酶（Mr:92000)氰化物E.倒LD.抑制劑可用透析、超濾等方法除去。?蛋白酶（激活酶原）Km+[S]酶的抑制劑(inhibitor)意義：Vmax=K3[E]t2.磺胺藥對細(xì)菌FH2合成酶的抑制對氨苯甲酸對氨基苯磺酰胺酶催化活性最大時(shí)的環(huán)境pH。2.磺胺藥對細(xì)菌FH2合成酶的982.非競爭性抑制抑制劑與酶活性中心外的必需基團(tuán)結(jié)合，底物與抑制劑之間無競爭關(guān)系。Vmax=K3[E]T2.非競爭性抑制抑制劑與酶活性中心外的必需基團(tuán)結(jié)合，99非競爭性抑制抑制劑的結(jié)合不影響底物的結(jié)合，反之亦然非競爭性抑制抑制劑的結(jié)合不影響底物的結(jié)合，反之亦然100*特點(diǎn)抑制劑與酶活性中心外的必需基團(tuán)結(jié)合；抑制程度取決于［I］；動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)：Vmax↓，表觀Km不變。抑制劑↑1/v1/[S]無抑制劑表觀Vmax*特點(diǎn)抑制劑與酶活性中心外的必需基團(tuán)結(jié)合；抑制程度取決于［1013.