酶動力學和酶反應(yīng)器

《酶動力學和酶反應(yīng)器》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。

1、第五章酶反應(yīng)工程5.1酶反應(yīng)動力學討論酶催化反應(yīng)速度問題，研究各種因素對反應(yīng)速度的影響，提出從反應(yīng)物到產(chǎn)物之間可能進行為歷程。它遵守化學反應(yīng)動力學的一般規(guī)律，但又有其自身特點.酶催化反應(yīng)體系很復雜，且影響酶反應(yīng)的因素很多，包括底物濃度、酶濃度、產(chǎn)物、pH、溫度、抑制劑和激活劑等。發(fā)展概況1902年Henri和Brown分別提出了酶促反應(yīng)中酶-底物絡(luò)合物生成，并推出數(shù)學公式。1913Michaelis和Menten推導出單底物動力學模型。1925年Briggs和Haldane引入恒態(tài)概念，解釋動力學性質(zhì)

2、。1965年Monod,Wyman和changeus建立了變構(gòu)酶動力學模型。一、單底物酶促反應(yīng)動力學1Michaelis-Menten快速平衡學說三點假說E+P?EP(ES)這一逆反應(yīng)忽略不計。當測量初速度時，底物S消耗很少，此時P?0，所以可忽略k-2(通常認為底物濃度消耗5％之內(nèi)的速度為初速度)。當[S]》[E]，即底物濃度[S]顯著超過酶濃度[E]時，則ES形成不會明顯降低底物濃度[S],底物濃度[S]以起始濃度計.酶E和底物S結(jié)合成ES的速度顯著快于ES形成P+E的速度，也就是說在可逆反應(yīng)初速

3、度測定時間內(nèi)，E+SES已達到平衡。米氏方程1Ks=k-1/k1為ES的解離常數(shù)，Vm為最大速度2.Briggs-Haldane穩(wěn)態(tài)學說當k2>k-1時快速平衡不一定能成立。在反應(yīng)進行一段時間后，在一定時間內(nèi)盡管[E]、[P]不斷交化，中間物也在不斷生成與分解，但當中間物的生成、分解速度接近相等，它的濃度變化很小時，這種狀態(tài)叫做穩(wěn)態(tài)。米氏方程23米氏方程的意義當v=1/2Vm時,1/2Vm=Vm[S]/(Km+[S])Km=[S]Km為反應(yīng)速度為最大反應(yīng)速度一半時的的底物濃度.單位為摩爾/升。Km值

4、是酶的特征常數(shù)之一，在特定條件下只與酶的性質(zhì)有關(guān)與酶的濃度無關(guān)。同一種酶底物不同Km也不同。Km最小的底物為最適底物或天然底物。Km值受pH,溫度等條件影響。因此測定Km值時需指明測定的條件。Ks是ES的解離常數(shù)，用于表示酶與底物的親和力，Ks越小與底物親和力越大。Km通常也可表示與底物的親和力1)Km的意義酶底物Km蔗糖酶糖蔗2.8X10-2蔗糖酶棉子糖35X10-2麥芽糖酶麥芽糖2.1X10-12)k2的意義(kcat,酶的轉(zhuǎn)換數(shù)TurnoverNoumber)v=k2[ES],當[S]>>[E]

5、時底物與酶完全結(jié)合,[ES]=[E0],反應(yīng)速度達到最大，v=Vm，所以Vm=k2[E0],k2=Vm/[E0],單位1/s反映了酶催化中間復合物轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)物的能力。其值越大表示酶的催化效率越高。3）反映了反應(yīng)速度與底物濃度的關(guān)系。V=Vm[S]/(Km+[S])當S>>Km時，V=Vm，達到最大反應(yīng)速度。并與底物濃度無關(guān)。當S<

6、,Vm=k2[E0]v=k2[E0][S]/(Km+[S])當S>>Km時v=Vm=k2[E0],即v正比于酶的初始濃度。這可用于酶活測定。因此測定酶活時底物濃度應(yīng)過量。4Km與Vm的求取1Lineweaver-Burk作圖法（雙倒數(shù)作圖法）即：1/v=(Km/Vm)(1/[S])+1/Vm用1/v對1/[S]作圖可得一條直線，截距為1/Vm，斜率為Km/Vm,即可求得Vm及Km.缺點是誤差較大，主要是因為在低底物濃度時取倒數(shù)誤差較大。2、Langmuir作圖法[S]/v=Km/Vm+[S]/Vm以

7、[S]/v對[S]作圖得一直線，截距為Km/Vm,斜率為1/Vm優(yōu)點數(shù)據(jù)分布均勻。二、溫度對酶反應(yīng)速度的影響。1、溫度升高反應(yīng)速度通常開始增加，到一最大值后開始快速下降。有一最適溫度。2、反應(yīng)速度升高的原因是反應(yīng)物能量增加，單位時間內(nèi)有效碰撞次數(shù)增加。3、降低的原因是酶蛋白的變性。三pH對反應(yīng)速度的影響pH可以改變酶的酶蛋白的空間構(gòu)象，引起酶發(fā)生可逆或不可逆的變性而失活；pH改變會影響底物分子,酶分子活性部位,中間產(chǎn)物ES的解離狀態(tài),總之都會影響ES的形成，從而降低酶活性；pH的改變影響分子中另一些基

8、團的解離，這些基團的離子化狀態(tài)與酶的專一性及酶分子中活性中心構(gòu)象有關(guān)；四、抑制劑對酶反應(yīng)速度的影響凡能降低酶催化反應(yīng)速度的物質(zhì)都稱為抑制劑。抑制劑與酶的活性中心或輔基結(jié)合，影響其結(jié)構(gòu)與性質(zhì)從而影響酶反應(yīng)速度。對酶有一定的選擇性，只能引起一類或幾類酶的抑制，不包括使酶水解及變性的物質(zhì)。分類可逆抑制作用：抑制劑與酶的結(jié)合以解離平衡為基礎(chǔ)，形成非共價結(jié)合，可通過物理方法除去酶抑制劑而使酶復活。不可逆抑制作用：抑制劑與酶的必需基團形成共價鍵，一經(jīng)結(jié)合就很難自行分