單底物酶促反應(yīng)

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1、第四章單底物酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)酶動(dòng)力學(xué)是研究酶促反應(yīng)的速度問(wèn)題，即研究各種因素對(duì)酶促反應(yīng)速度的影響。酶動(dòng)力學(xué)理論與實(shí)驗(yàn)在生物化學(xué)領(lǐng)域，特別在酶學(xué)研究中，有十分重要的作用。例如，根據(jù)某些因素對(duì)酶促反應(yīng)速度的影響，可推斷該酶促反應(yīng)的機(jī)制。又例如，要準(zhǔn)確測(cè)定酶活力單位，就需要對(duì)最佳反應(yīng)條件及各種因素的影響進(jìn)行研究。酶促反應(yīng)有單底物反應(yīng)和多底物反應(yīng)之分。單底物酶促反應(yīng)包括異構(gòu)酶、水解酶及大部分裂合酶催化的反應(yīng)。第一節(jié)動(dòng)力學(xué)方程推導(dǎo)酶反應(yīng)的基本動(dòng)力學(xué)關(guān)系，是指酶反應(yīng)速度與酶和底物間的動(dòng)力學(xué)關(guān)系。因?yàn)槊负偷孜锸菢?gòu)成酶反應(yīng)系統(tǒng)最基本的因素，它們決定酶反應(yīng)的基

2、本性質(zhì)、酶反應(yīng)的速度規(guī)律，而其他各種因素也正是通過(guò)它們產(chǎn)生影響的；而且，這種動(dòng)力學(xué)關(guān)系是整個(gè)酶反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的基礎(chǔ)。描寫(xiě)這種基本動(dòng)力學(xué)關(guān)系的是米氏方程(Michaelis-Mentenequation)。v=vmax[S]/(Km+[S])酶促反應(yīng)速度的測(cè)定與酶的活力單位1、測(cè)定酶促反應(yīng)的速度必需測(cè)初速度2、酶活力3、酶活力的表示方法4、酶活力測(cè)定方法：終點(diǎn)法動(dòng)力學(xué)法檢測(cè)酶含量及存在，很難直接用酶的“量”（質(zhì)量、體積、濃度）來(lái)表示，而常用酶催化某一特定反應(yīng)的能力來(lái)表示酶量，即用酶的活力表示。酶催化一定化學(xué)反應(yīng)的能力稱(chēng)酶活力，酶活力通常以最適條件

3、下酶所催化的化學(xué)反應(yīng)的速度來(lái)確定。酶活力測(cè)定方法終點(diǎn)法:酶反應(yīng)進(jìn)行到一定時(shí)間后終止其反應(yīng)，再用化學(xué)或物理方法測(cè)定產(chǎn)物或反應(yīng)物量的變化。動(dòng)力學(xué)法:連續(xù)測(cè)定反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)物底物或輔酶的變化量，直接測(cè)定出酶反應(yīng)的初速度。酶活力的表示方法活力單位（activeunit）習(xí)慣單位（U）:底物(或產(chǎn)物)變化量/單位時(shí)間國(guó)際單位（IU）:1μmoL變化量/分鐘Katal（Kat）：1moL變化量/秒比活力=總活力單位總蛋白mg數(shù)=U(或IU)mg蛋白量度酶催化能力大小轉(zhuǎn)換系數(shù)（Kcat）底物（μmoL）/秒·每個(gè)酶分子量度酶純度比活力（specifica

4、ctivity）量度轉(zhuǎn)換效率各種因素對(duì)酶反應(yīng)速度的影響2、底物濃度3、pH（最適pH的概念）4、溫度（最適溫度的概念）5、激活劑6、抑制劑1、酶濃度當(dāng)S足夠過(guò)量，其它條件固定且無(wú)不利因素時(shí)，v=k[E]底物濃度對(duì)酶反應(yīng)速度的影響?酶反應(yīng)速度與底物濃度的關(guān)系曲線（Michaelis—Menten曲線）?米氏方程的提出及推導(dǎo)?米氏常數(shù)的意義?米氏常數(shù)的測(cè)定單分子酶促反應(yīng)的米氏方程及Km推導(dǎo)原則：從酶被底物飽和的現(xiàn)象出發(fā)，按照“穩(wěn)態(tài)平衡”假說(shuō)的設(shè)想進(jìn)行推導(dǎo)。米氏方程:米氏常數(shù):酶反應(yīng)速度與底物濃度的關(guān)系曲線米氏方程的推導(dǎo)令：將（4）代入（3），則

5、：[ES]生成速度：，[ES]分解速度：即：則：(1)經(jīng)整理得：由于酶促反應(yīng)速度由[ES]決定，即，所以(2)將（2）代入（1）得：(3)當(dāng)酶反應(yīng)體系處于恒態(tài)時(shí)：當(dāng)[Et]=[ES]時(shí)，(4)所以第二節(jié)米氏方程的討論一、米氏方程的特性二、米氏方程中v和[S]的關(guān)系當(dāng)v＝Vmax時(shí)，v與[S]無(wú)關(guān)，只和[E0]成正比，這時(shí)表明酶的活性部分已全部被底物占據(jù)。當(dāng)v＝0.5Vmax時(shí)，表示活性部位有一半被占據(jù)。當(dāng)一個(gè)酶的Km已知，則任何底物濃度下酶活性部位被占據(jù)的分?jǐn)?shù)：Ys=vVmax=[S]Km+[S]稱(chēng)為該酶促反應(yīng)的相對(duì)速度。米氏方程所作曲線的

6、曲度，不隨Km和Vmax的變化而變化。所以任何酶只要服從米氏方程。則到達(dá)任何兩個(gè)Vmax分?jǐn)?shù)的對(duì)應(yīng)底物濃度之比為一常數(shù)。例如：∴[S]0.9=9Km，同理[S]0.1=1/9Km，所以：[S]0.9/[S]0.1＝9Km/1/9Km＝81，即達(dá)90％Vmax與達(dá)10％Vmax所需底物濃度之比總是81。同樣也可得到達(dá)70％Vmax與達(dá)10％Vmax所需底物濃度之比總是21。在酶促反應(yīng)初速度區(qū)即在一級(jí)速度區(qū)，由于[S]<

7、.9Km+[S]0.9k的物理意義：底物在單位時(shí)間轉(zhuǎn)變成產(chǎn)物的量。例如k=0.02min-1，就意味著底物在一分鐘內(nèi)會(huì)有2％轉(zhuǎn)變成產(chǎn)物；若k＝2.3min-1＝0.0383sec-1，那就意味著每秒鐘有3.83％的底物變成產(chǎn)物。要測(cè)定任一時(shí)間范圍內(nèi)底物的消耗量或產(chǎn)物的生成量，可用一級(jí)速度方程積分。得：lg[S]=-kt/2.3+lg[St]第三節(jié)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理—分析酶促反應(yīng)速度的作圖法一、Lineweaver-Burk法(雙倒數(shù)作圖法)將實(shí)驗(yàn)所得的一些初速度數(shù)據(jù)v和[S]取倒數(shù)，得各種1/v和1/[S]，將1/v對(duì)1/[S]作圖，得一直線

8、。該直線縱截距＝1/Vmax，斜率＝Km/Vmax，橫截距＝-1/Km。應(yīng)用雙倒數(shù)作圖法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)求Km和Vmax等動(dòng)力學(xué)常數(shù)比較方便，也是最廣泛應(yīng)用的一種方法，但欲要獲得較準(zhǔn)