《酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)》PPT課件

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1、第3章酶催化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)（2學(xué)時(shí)）主要內(nèi)容：3.1酶催化反應(yīng)速度3.2底物濃度對(duì)酶促反應(yīng)速度的影響3.3抑制劑對(duì)酶促反應(yīng)速度的影響3.4其它因素對(duì)酶促反應(yīng)速度的影響酶催化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)也稱酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)（kineticsofenzyme-catalyzedreactions），是研究酶促反應(yīng)速度以及影響此速度的各種因素的科學(xué)。在研究酶的結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系以及酶的作用機(jī)制時(shí)，需要酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)提供相關(guān)的實(shí)驗(yàn)證據(jù)；為了找到最有利的反應(yīng)條件從而提高酶催化反應(yīng)的效率以及了解酶在代謝過(guò)程中的作用和某些藥物的作用機(jī)制等，也需要我們掌握酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的相關(guān)規(guī)律。因此，對(duì)于酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的研究既有

2、要的理論意義又具有相當(dāng)?shù)膶?shí)踐價(jià)值。酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)以化學(xué)動(dòng)力學(xué)為基礎(chǔ)，通過(guò)對(duì)酶促反應(yīng)速度的測(cè)定來(lái)討論諸如底物濃度、抑制劑、溫度、pH和激活劑等因素對(duì)酶促反應(yīng)速度的影響。酶的動(dòng)力學(xué)研究包括哪些內(nèi)容?重要溫度、pH及激活劑都會(huì)對(duì)酶促反應(yīng)速度產(chǎn)生十分重要的影響，酶促反應(yīng)不但需要最適溫度和最適pH，還要選擇合適的激活劑。而且在研究酶促反應(yīng)速度以及測(cè)定酶的活力時(shí)，都應(yīng)選擇相關(guān)酶的最適反應(yīng)條件。3.1酶催化反應(yīng)速度如果我們以產(chǎn)物生成量(或底物減少量)來(lái)對(duì)反應(yīng)時(shí)間作圖，便可以得到如圖3-1所示的曲線圖。圖3-1酶促反應(yīng)的速度曲線該曲線的斜率表示單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)物生成量的變化，因此曲線上任何一點(diǎn)的

3、斜率就是相應(yīng)橫坐標(biāo)上時(shí)間點(diǎn)的反應(yīng)速度。從圖中的曲線可以看出在反應(yīng)開(kāi)始的一段時(shí)間內(nèi)斜率幾乎不變，然而隨著反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)，曲線逐漸變平坦，相應(yīng)的斜率也漸漸減小，反應(yīng)速度逐漸降低，顯然這時(shí)測(cè)得的反應(yīng)速度不能代表真實(shí)的酶活力。引起酶促反應(yīng)速度隨反應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng)而降低的原因很多，如底物濃度的降低、產(chǎn)物濃度增加從而加速了逆反應(yīng)的進(jìn)行、產(chǎn)物對(duì)酶的抑制或激活作用以及隨著反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)引起酶本身部分分子失活等等。因此在測(cè)定酶活力時(shí)，應(yīng)測(cè)定酶促反應(yīng)的初速度，從而避免上述各種復(fù)雜因素對(duì)反應(yīng)速度的影響。由于反應(yīng)初速度與酶量呈線性關(guān)系，因此可以用測(cè)定反應(yīng)初速度的方法來(lái)測(cè)定相關(guān)制劑中酶的含量。酶活力測(cè)定時(shí)需

4、注意：1選擇反應(yīng)的最適溫度，根據(jù)不同的底物和緩沖液選擇反應(yīng)的最適pH。2速度要快，取反應(yīng)的初速度3底物濃度要足夠大（一般在10Km以上）使酶被底物飽和，以充分反應(yīng)待測(cè)酶的活力測(cè)定酶活力的基本原理：酶蛋白的含量很低，很難直接測(cè)定其蛋白質(zhì)的含量，且常與其他各種蛋白質(zhì)混合存在，將其提純耗時(shí)費(fèi)力。故不能直接用重量或體積等指標(biāo)來(lái)衡量。測(cè)定產(chǎn)物增加量測(cè)定底物減少量測(cè)定酶活力常用的方法：分光光度法（spectrophotometry）熒光法（fluorometry）同位素法（isotopemethod）電化學(xué)方法（electrochemicalmethod）其他方法：如旋光法、量氣法、量熱

5、法和層析法等3.2底物濃度對(duì)酶促反應(yīng)速度的影響中間絡(luò)合物學(xué)說(shuō)中間絡(luò)合物學(xué)說(shuō)也稱酶底物中間絡(luò)合物學(xué)說(shuō)，最早是由Henri和Wurtz兩位科學(xué)家提出的。在1903年，Henri在用蔗糖酶水解蔗糖實(shí)驗(yàn)研究化學(xué)反應(yīng)中底物濃度與反應(yīng)速度的關(guān)系時(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)酶濃度不變時(shí)，可以測(cè)出一系列不同底物濃度下的化學(xué)反應(yīng)速度，以該反應(yīng)速度對(duì)底物濃度作圖，可得到如圖3-2所示的曲線。圖3-2底物濃度對(duì)酶促反應(yīng)速度的影響從該曲線圖可以看出，當(dāng)?shù)孜餄舛容^低時(shí)，反應(yīng)速度與底物濃度的關(guān)系呈正比關(guān)系，反應(yīng)表現(xiàn)為一級(jí)反應(yīng)。然而隨著底物濃度的不斷增加，反應(yīng)速度不再按正比升高，此時(shí)反應(yīng)表現(xiàn)為混合級(jí)反應(yīng)。當(dāng)?shù)孜餄舛冗_(dá)到相當(dāng)

6、高時(shí)，底物濃度對(duì)反應(yīng)速度影響逐漸變小，最后反應(yīng)速度幾乎與底物濃度無(wú)關(guān)，這時(shí)反應(yīng)達(dá)到最大反應(yīng)速度（Vmax），反應(yīng)表現(xiàn)為零級(jí)反應(yīng)。根據(jù)這一實(shí)驗(yàn)結(jié)果，Henri和Wurtz提出了酶促化學(xué)反應(yīng)的酶底物中間絡(luò)合物學(xué)說(shuō)。該學(xué)說(shuō)認(rèn)為：當(dāng)酶催化某一化學(xué)反應(yīng)時(shí)，酶(E)首先需要和底物(S)結(jié)合生成酶底物中間絡(luò)合物即中間復(fù)合物(ES)，然后再生成產(chǎn)物(P)，同時(shí)釋放出酶。該學(xué)說(shuō)可以用下面的化學(xué)反應(yīng)方程式來(lái)表示：S+EES→P+E我們根據(jù)中間絡(luò)合物學(xué)說(shuō)很容易解釋圖3-2所示的實(shí)驗(yàn)曲線，在酶濃度恒定這一前提條件下，當(dāng)?shù)孜餄舛群苄r(shí)酶還未被底物所飽和，這時(shí)反應(yīng)速度取決于底物濃度并與之成正比。隨著底物

7、濃度不斷增大，根據(jù)質(zhì)量作用定律，中間復(fù)合物ES生成也不斷增多，而反應(yīng)速度取決于ES的濃度，故反應(yīng)速度也隨之增高但此時(shí)二者不再成正比關(guān)系。當(dāng)?shù)孜餄舛冗_(dá)到相當(dāng)高的程度時(shí)，溶液中的酶已經(jīng)全部被底物所飽和，此時(shí)溶液中再也沒(méi)有多余的酶，雖增加底物濃度也不會(huì)有更多的中間復(fù)合物ES生成，因此酶促反應(yīng)速度變得與底物濃度無(wú)關(guān)，而且反應(yīng)達(dá)到最大反應(yīng)速度（Vmax）。當(dāng)我們以底物濃度[S]對(duì)反應(yīng)速度v作圖時(shí)，就形成一條雙曲線。在此需要特別指出的是，只有酶促催化反應(yīng)才會(huì)有這種飽和現(xiàn)象，而與此相反，非催化反應(yīng)則不會(huì)出現(xiàn)這種飽和現(xiàn)