酶催化反應(yīng)動力學(xué)ppt課件(已修改)
2025-01-17 20:11 本頁面
【正文】 第 1章 酶催化反應(yīng)動力學(xué) 基本要求： 了解酶反應(yīng)的特點(diǎn)，掌握 M－ M方程的推導(dǎo)、應(yīng)用和各種抑制動力學(xué)的特征及其應(yīng)用；熟悉復(fù)雜酶反應(yīng)及其失活動力學(xué)的處理方法。 M－ M方程的推導(dǎo)、應(yīng)用，各參數(shù)的意義及求取。 重點(diǎn)和難點(diǎn)： 第 1章 酶催化反應(yīng)動力學(xué) 酶催化反應(yīng)概論 簡單的酶催化反應(yīng)動力學(xué) 有抑制的酶催化反應(yīng)動力學(xué) 復(fù)雜的酶催化反應(yīng)動力學(xué) 反應(yīng)條件對酶催化反應(yīng)速率的影響 酶的界面催化反應(yīng)動力學(xué) 總結(jié) 酶催化反應(yīng)概論 國際生物化學(xué)協(xié)會 IUB（ International Union Biochemistry）按生化反應(yīng)類型分為 6類： 氧化還原，轉(zhuǎn)移，水解，裂合，異構(gòu)，連接酶。 酶： 生物體內(nèi)活細(xì)胞為其自身代謝活動而產(chǎn)生的具有催化活性的一類蛋白質(zhì)。 ? 降低反應(yīng)的活化能，加快生化反應(yīng)的速率；但不改變反應(yīng)的方向和平衡關(guān)系；不能改變反應(yīng)的平衡常數(shù)，而只能加快反應(yīng)達(dá)到平衡的速率。 酶的催化共性 ? 反應(yīng)前后狀態(tài)不變：酶在反應(yīng)過程中，其立體結(jié)構(gòu)和離子價態(tài)可以發(fā)生某種變化，但在反應(yīng)結(jié)束時，一般酶本身不消耗，并恢復(fù)到原來狀態(tài)。 酶的催化特性 高效的催化活性 高度的專一性 酶反應(yīng)需要輔因子的參與 酶的催化活性可被調(diào)控 酶易變性與失活 高效的催化活性 酶的分子活力： 在最適宜的條件下，每 1mol酶在單位時間內(nèi)所能催化底物的最大量（ mol）。 酶催化中心活力： 在單位時間內(nèi)，每一個酶的催化中心所能催化底 物的量（ mol）。又稱為酶的轉(zhuǎn)換數(shù)。 酶活力： 在特定條件下，每 1min能催化 1umol底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物時所需要的酶量，稱為一個酶單位，或稱國際單位，用 U表示。 比活力： 指每 1mg酶所具有的酶單位數(shù)，用 U/mg表示。也可以根據(jù)實(shí)際情況自定義。 強(qiáng)的專一性 專一性（選擇性）： 一種酶僅能作用于一種物質(zhì)或一類結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)進(jìn)行某一種反應(yīng)的特性 ? 絕對專一性： 脲酶 ? 相對專一性： 脂肪酶 ? 反應(yīng)專一性 ? 底物專一性 ? 立體專一性 ? 官能團(tuán)專一性，序列專一性 酶反應(yīng)需要 輔因子 的參與 ⑵ 輔酶、輔基、輔底物 ⑴ 金屬離子： 金屬酶（金屬為輔基），與酶為可逆的結(jié)合 Na+， K+， Mg2+， Ca2+， Zn2+， Mn2+， Co2+，F(xiàn)e3+， Mo6+等 酶易變性與失活 物理因素： 熱、壓力、 UV、 Xray、聲波、振蕩、凍結(jié)等 化學(xué)因素： 酸、堿、丙酮、乙醇、尿素、表面活性劑、重金屬鹽、氧化劑等。 ⑴ 熱變性： Topt ⑵ 酸堿變性： （ pH） opt ⑶ 氧化變性： 巰基酶（ SH酶）易在空氣中氧化SH → SS而失活 酶反應(yīng)的特性 ? 條件溫和，能耗低 ? 反應(yīng)專一，精制易，體系較純易于控制，產(chǎn)物濃度高 ? 立體專一性利于不對稱合成、制備自然界沒有的新物質(zhì) ? 用組合酶、底物完成指定的多步合成轉(zhuǎn)換反應(yīng) 優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn) ? 只能利用底物中部分組分，一般只能在水溶液中進(jìn)行 ? 溫和的反應(yīng)條件也易于微生物繁殖易使酶染雜菌。失活后難以再生、復(fù)性 ? 只限一、二步反應(yīng)，酶昂貴，較脆弱易變性，失活 酶的催化反應(yīng)機(jī)制 ? 活性部位（活性中心） ? 必需基團(tuán) ? 接觸基團(tuán) ? 結(jié)合基團(tuán)（結(jié)合中心） ? 催化基團(tuán)（催化中心） ? 輔助基團(tuán) 酶反應(yīng)的專一性機(jī)制 ? 鎖鑰學(xué)說 ? 誘導(dǎo)契合學(xué)說 ? 過渡態(tài)學(xué)說 酶反應(yīng)的高效性機(jī)制 ? 酸堿催化 ? 共價催化 ? 鄰近及定向效應(yīng) ? 扭曲變形和構(gòu)象變化效應(yīng) ? 多元催化與協(xié)同 酶催化動力學(xué)的研究歷史 ? 1897年， Buchner成功地用不含細(xì)胞的酵母液實(shí)現(xiàn)發(fā)酵，說明具有發(fā)酵作用的物質(zhì)存在于細(xì)胞內(nèi)，并不依賴活細(xì)胞。 ? 1902年， Henri提出酶與底物作用的中間復(fù)合物學(xué)說。 ? 1913年， Michaelis和 Menten提出了酶催化反應(yīng)動力學(xué)基本模型 米氏方程。 ? 1925年， Briggs和 Haldane對米氏方程做了修正，提出穩(wěn)態(tài)學(xué)說。 簡單的酶催化反應(yīng)動力學(xué) Michaelis 與 Menten 發(fā) 展出 酶動力學(xué) Michaelis Menten Nelson amp。 Cox (2000) Lehninger Principles of Biochemistry (3e) p.258 1 21( ) : [ ]k kE kS P S E E S E P???? ? ??? ? MM方程的建立 ── “活性中間復(fù)合物”學(xué)說 (1)反應(yīng)機(jī)理 ? ?ESpp CkdtdnVr 21 ????(21) dtdnVr SS ??? 11 21( ) : [ ]k kE kS P S E E S E P???? ? ??? ?⑵ 快速“平衡”假設(shè)理論 （ L. Michaelis和 M .L. Menten（ 1913）） ： (b) CS 》 CE (a) CEo = CE + C[ES] (c) 不考慮 k2 2[] kE S E P???? ?(d)基元反應(yīng) 為控制步驟 （ Ks：解離常數(shù)） [ ] [ ]11E S E SESCCkC K sk C C s??? ? ?(22) 1 21[]k kkS E E S E P? ??? ??? ?而 []EO ES EC C C??（ 23） []E O SESCCCC s K s???（ 24） , m a x2 /( )PP E O S S Sr C sr k C C C KK s C s?? ? ??（ 25） 由式（ 21）得 MM eq： sESsE CCKC ][?⑶ “擬穩(wěn)態(tài)”假設(shè) （ G .E .Briggs和 J. B .S Haldane， 1925） Cs 》 CE，中間復(fù)合物分解時所得到的酶又立即與底物相結(jié)合，從而使反應(yīng)體系中 復(fù)合物濃度維持不變 。 []1 1 2 [ ]0 ( )ESE S E SdCk C C k k Cdt ? ? ?? ? ? ?（ 26） SESmSESE CCKCCkkkC ??????121SESmSESE CCKCCkkkC ??????121（ 27） （ 28） （ 210） （ 29） （ ）（ ）（ ）（ ）? 當(dāng) k+2k1時， Km=Ks。 ? 如果有一個酶有幾種底物，則對每一種底物，各有一個特定的 Km值。并且， Km值還受 pH及
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