酶動力學(xué)分析ppt課件(編輯修改稿)
2025-02-01 19:52 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 ，只有 EH型具有催化活性。 ? 底物 S的解離狀態(tài)不變。 ? 速率控制步驟為由 EHS生成產(chǎn)物 P的速率。 ? 反應(yīng)機理式可表示為： k 1k +2EH 22S +E HE2[ E H S ][ E S ]2[ E H S ]k +1K aK bKKab39。39。E H +P根據(jù)酶催化反應(yīng)動力學(xué)的一般原理，可有下述的基本關(guān)系式： 0][ ??dtdC E H S( 329 ) ][][][ 22220 ESE HSSEHEEHEHE CCCCCCC ?????? ??( 330 ) 2 []SP EHSr r k C ??? ? ?( 331 ) ? 若定義： ? 經(jīng)整理可得到下式： ? 式中： Ka、 Ka,、 Kb、 Kb,——電離平衡常數(shù)，氫離子濃度。 ? CH+— 氫離子濃度。 ,2EHHEHa CCCK ???????EHHEb CCCK 2,39。][][2 SEHHE H Sa CCCK ???][][ 239。????E H SHESb CCCK( 332～ 35 ) 022 []12ESP E H SmSk C Cr k Cf K f C????? ? SmSSmSCKCrCffKCfr????????????39。39。 m a x212m a x( 336 ) ,11?? ???HbaHCKKCf2 39。39。1 bHa HC KfKC??? ? ?? 由上式可以看出， f1和 f2均與pH值有關(guān)。P21圖 23表示了 pH值的變化對反應(yīng)速率相對值的影響。從該圖可以看出，對酶催化反應(yīng)適宜的 pH值約處于 6～ 9之間。 圖 33 ② 溫度的影響 ? 溫度對酶催化反應(yīng)的影響是，在較低的溫度范圍內(nèi)，反應(yīng)速率隨著溫度的升高而加快，超過某一溫度，即酶被加熱到生理允許溫度以上，酶的反應(yīng)速率反而隨著溫度的上升而下降。這是因為溫度升高，雖然可加速酶的催化反應(yīng)速率，同時也加快了酶的失活速率。 ? 在適宜的溫度內(nèi)，酶催化反應(yīng)速率常數(shù)中的k+2與溫度的關(guān)系符合 Arrhenius方程。 ? 即： ? 式中： ? A—— 指前因子； ? Ea—— 反應(yīng)活化能； ? R—— 氣體常數(shù)； T—— 絕對溫度； )e x p (2 RTEAk a???( 337) 如果以 lgk+2對 1/T對應(yīng)作圖，可得一直線，由該直線的斜率可求得活化能 Ea值，該直線是以肌球蛋白酶催化的 ATP水解反應(yīng)的數(shù)據(jù)做出的。 圖 24 ? 酶反應(yīng)的 Ea值，通常是正值，如能服從式（ 337），當溫度升高時，反應(yīng)速率應(yīng)會不斷地增大，但實際上并非如此，該式只局限于比較狹小的較低溫度范圍內(nèi)才成立。在較高的溫度范圍內(nèi)，酶因熱失活，具有活性的酶量減少，因而使反應(yīng)速率下降。因此出現(xiàn)一最佳的溫度范圍。 P35圖 34中曲線 a表示的是過氧化氫酶催化 H2O2分解時反應(yīng)速率與溫度的關(guān)系，該反應(yīng)的反應(yīng)速率也就是氧的產(chǎn)生速率。 抑制劑對酶促反應(yīng)速率的影響 ? 酶反應(yīng)速率降低的原因： ? 失活 —— 指物理或化學(xué)因素部分或全部破壞了酶的三維結(jié)構(gòu)，引起酶的變性，導(dǎo)致酶部分或全部喪失活性。 ? 抑制 —— 指在酶不變性條件下，由于活性中心化學(xué)性質(zhì)的改變而引起的酶活性的降低或喪失。 ? 抑制劑 —— 導(dǎo)致抑制作用產(chǎn)生的物質(zhì)稱為酶抑制劑。 抑制作用： 可逆抑制： 不可逆抑制： ① 競爭性抑制 ② 非競爭性抑制 ③ 反競爭性抑制 ④ 混合型抑制 ① 競爭性抑制動力學(xué) ? 若在反應(yīng)體系中存在有與 底物結(jié)構(gòu)相類似的物質(zhì)， 該物質(zhì)也能在酶的活性部位 上結(jié)合，從而阻礙了酶與底物的結(jié)合，使酶催化底物的反應(yīng)速率下降。這種抑制稱為 競爭性抑制 。該物質(zhì)稱為 競爭性抑制劑 。 ? 主要特點： ? 抑制劑與底物競爭酶的活性部位，當抑制劑與酶的活性部位結(jié)合后，底物不能再與酶結(jié)合，反之亦然。 E S I ? 如： ? 競爭性抑制的機理為： ? 式中： I抑制劑 ? [EI]非活性復(fù)合物 延胡索酸琥珀酸 琥珀酸脫氫酶 ???? ??SE ? PE ?IE ? ][EI][ES +2kkk1+1kk+33丙二酸 ? 反應(yīng)中底物的反應(yīng)速率方程為 ? 根據(jù)穩(wěn)態(tài)假設(shè)，可列出下述方程： ? 式中： CI抑制劑濃度 ? C[EI]非活性復(fù)合物濃度 ][2 ESSI Ckr ??0)( ][211][ ???? ??? ESSEES CkkCCkdtdC0][33][ ??? ?? EIIEEI CkCCkdtdC][][0 EIESEE CCCC ???? 前面公式經(jīng)整理可得下式 ： smISSIImsSICKCrCKCKCrr????????????? m a xm a x1式中： rSI— 有抑制時的反應(yīng)速率， mol/()。 KmI — 有競爭性抑制時的米氏常數(shù)， mol/()。 KI— 抑制劑的解離常數(shù)， mol/L。 競爭性抑制動力學(xué)的主要特點是米氏常數(shù)值的改變。當 CI增加或 KI減小，都將使 KmI值增大，使酶與底物的結(jié)合能力下降，活性復(fù)合物減少，因而使底物反應(yīng)速率下降。 （ 2竟抑制） 無抑制與競爭性抑制的反應(yīng)速率與底物濃度的關(guān)系曲線圖： ? 對（ 2竟抑制）式取倒數(shù)，得到： SIImSI CKCrKrr1111m a xm a x???????? ???SmISI CrKrr111m a xm a x??或： 以 1/rSI對 1/CS作圖，可得到一直線，該直線的斜率為 KmI /rmax，與縱軸交點為 1/rmax，與橫軸交點為1/KmI。又： IImmIImmI CKKKKCKK ?????????? ?? 1以 KmI對 CI作圖，并根據(jù)此圖求出 Km和 KI值。 競爭性抑制動力學(xué)參數(shù)求取圖 ： ? 抑制劑的解離常數(shù) KI可表示為 ： ? 由此可看出， KI愈小，表明抑制劑與酶的結(jié)合力愈強，對酶的催化反應(yīng)能力的抑制作用就越強。 ? 當酶的活性部位與一個抑制劑分子相結(jié)合時，KmI與 CI的關(guān)系為一直線可稱為 線性 競爭抑制；如果酶的活性部位與兩個以上的抑制劑分子相結(jié)合，則 KmI與 CI的關(guān)系為一 拋物線 ，可稱為拋物線型的競爭抑制。 33???kkK I② 非競爭性抑制動力學(xué) ? 非競爭性抑制：抑制劑與酶分子的結(jié)合點不在酶催化反應(yīng)的活性部位，底物與酶的結(jié)合并不影響抑制劑與酶的結(jié)合，而抑制劑與酶的結(jié)合卻阻止底物與酶的結(jié)合，這種現(xiàn)象稱為非競爭性抑制。 E S I S I E ? 在非競爭性抑制中抑制劑即可與游離的酶相結(jié)合，也可與復(fù)合物 [ES]相結(jié)合，生成了底物 酶 抑制劑的復(fù)合物 [SEI]。絕大多數(shù)的情況是復(fù)合物 [SEI]為一無催化活性的端點復(fù)合物，不能分解為產(chǎn)物，即使增大底物的濃度也不能解除抑制劑的影響。還有一種是三元復(fù)合物 [SEI]也能分解為產(chǎn)產(chǎn)物，但對酶的催化反應(yīng)速率仍然產(chǎn)生了抑制作用。機理式表示如下： kk+11SE? ][ES+2k PE?IE? kk+33 ][EISEI ?][kk+44 ][SEIIES ?][][SEIkk+55? 從機理可知存在關(guān)系： ][][][0 S E IEIESEE CCCCC ????式中： C[ESI]— 底物 酶 抑制劑三元復(fù)合物濃度。 0][][][ ??? dtdCdtdCdtdC SE IERESsmsIsmIISESSI CKCrCKKCCrCkr?????? ? m a x,m a x][2))(1(( 2非竟抑制 ) 式中： rR,max— 存在非競爭性抑制時的最大反應(yīng)速率。 ? 對于非競爭性抑制，由于抑制劑的作用使最大反應(yīng)速率降低了 倍，并且 CI增加、
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