【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ? COOH OH LMal 延胡索酸酶 延胡索酸 （三） 酶促反應(yīng)的可調(diào)節(jié)性 ?對(duì)酶生成與降解量的調(diào)節(jié) ?酶催化效力的調(diào)節(jié) ?通過(guò)改變底物濃度對(duì)酶進(jìn)行調(diào)節(jié)等 酶促反應(yīng)受多種因素的調(diào)控，以適應(yīng)機(jī)體對(duì)不斷變化的內(nèi)外環(huán)境和生命活動(dòng)的需要。其中包括三方面的調(diào)節(jié)。 二、酶促反應(yīng)的機(jī)理 （一）酶 底物復(fù)合物的形成與誘導(dǎo)契合假說(shuō) *誘導(dǎo)契合假說(shuō) (inducedfit hypothesis) 酶底物復(fù)合物 E + S E + P ES 酶與底物相互接近時(shí)，其結(jié)構(gòu)相互誘導(dǎo)、相互變形和相互適應(yīng)，進(jìn)而相互結(jié)合。這一過(guò)程稱為酶 底物結(jié)合的誘導(dǎo)契合假說(shuō) 。 酶 的 誘 導(dǎo) 契 合 動(dòng) 畫(huà) 羧肽酶的誘導(dǎo)契合模式 底物 Arg145胍基 Tyr248OH Glu270 COO （二）酶促反應(yīng)的機(jī)理 ? 1. 鄰近效應(yīng) (proximity effect) 與定向排列 (orientation arrange ) ? 2. 多元催化 (multielement catalysis) ? 3. 表面效應(yīng) (surface effect) 酶活性中心催化基團(tuán)通過(guò)多種途徑催化產(chǎn)物的生成 1．質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)都包含廣義酸 堿催化反應(yīng) 2．酶可與底物形成瞬時(shí)共價(jià)鍵 (共價(jià)催化 ) 3．酶可通過(guò)親核催化或親電子催化加速反應(yīng) 在疏水環(huán)境中進(jìn)行酶反應(yīng)有很大的優(yōu)越性 ， 此現(xiàn)象稱為 表面效應(yīng) （ surface effect） 。 酶的活性中心多位于其分子內(nèi)部的疏水 “ 口袋 ”中 ， 酶反應(yīng)在酶分子內(nèi)部的疏水環(huán)境中進(jìn)行 。 疏水環(huán)境可使底物分子脫溶劑化 （ desolvation） 。排除水分子的干擾 ， 防止酶和底物分子之間形成水化膜 。 第三節(jié) 酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué) Kiics of EnzymeCatalyzed Reaction ?概念 研究各種因素對(duì) 酶促反應(yīng)速度 的影響，并加以定量的闡述。 ?影響因素包括有 酶濃度、底物濃度、 pH、溫度、 抑制劑、激活劑等。 ※ 研究一種因素的影響時(shí)，其余各因素均恒定。 一、底物濃度對(duì)反應(yīng)速度的影響 I. 單底物 、 單產(chǎn)物反應(yīng) II. 酶促反應(yīng)速度一般在規(guī)定的反應(yīng)條件下 ， 用單位時(shí)間內(nèi)底物的消耗量和產(chǎn)物的生成量來(lái)表示 III. 反應(yīng)速度取其初速度 ， 即底物的消耗量很小 （ 一般在 5﹪ 以內(nèi) ） 時(shí)的反應(yīng)速度 IV. 底物濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于酶濃度 研究前提 ? 在其他因素不變的情況下，底物濃度對(duì)反應(yīng)速度的影響呈 矩形雙曲線關(guān)系 。 當(dāng)?shù)孜餄舛容^低時(shí) 反應(yīng)速度與底物濃度成正比；反應(yīng)為一級(jí)反應(yīng)。 [S] V Vmax 隨著底物濃度的增高 反應(yīng)速度不再成正比例加速；反應(yīng)為混合級(jí)反應(yīng)。 [S] V Vmax 當(dāng)?shù)孜餄舛雀哌_(dá)一定程度 反應(yīng)速度不再增加，達(dá)最大速度；反應(yīng)為零級(jí)反應(yīng) [S] V Vmax （一）米－曼氏方程式 中間產(chǎn)物 酶促反應(yīng)模式 —— 中間產(chǎn)物學(xué)說(shuō) E + S k1 k2 k3 ES E + P ※ 1913年 Michaelis和 Menten提出反應(yīng)速度與底物濃度關(guān)系的數(shù)學(xué)方程式 ， 即米－曼氏方程式 ， 簡(jiǎn)稱米氏方程式 (Michaelis equation)。 [S]： 底物濃度 V： 不同 [S]時(shí)的反應(yīng)速度 Vmax： 最大反應(yīng)速度 (maximum velocity) Ｋ m： 米氏常數(shù) (Michaelis constant) Ｖ Vmax[S] Km + [S] ＝ ── 米－曼氏方程式推導(dǎo)基于兩個(gè)假設(shè)： E與 S形成 ES復(fù)合物的反應(yīng)是快速平衡反應(yīng)，而 ES分解為 E及 P的反應(yīng)為慢反應(yīng)，反應(yīng)速度取決于慢反應(yīng)即 V＝ k3[ES]。 (1) S的總濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于 E的總濃度，因此在反應(yīng)的初始階段， S的濃度可認(rèn)為不變即 [S]＝ [St]。 推導(dǎo)過(guò)程 ? 穩(wěn)態(tài)： 是指 ES的生成速度與分解速度相等，即 [ES]恒定。 K1 ([Et]－ [ES]) [S]＝ K2 [ES] + K3 [ES] K2+K3 ＝ Km （米氏常數(shù)） K1 令： 則 (2)變?yōu)?: ([Et]－ [ES]) [S] ＝ Km [ES] (2) ＝ ([Et]－ [ES])[S] K2+K3 [ES] K1 整理得： 當(dāng)?shù)孜餄舛群芨?，將酶的活性中心全部飽和時(shí)，即 [Et]＝ [ES]， 反應(yīng)達(dá)最大速度 Vmax＝ K3[ES]＝ K3[Et] (5) [ES]＝ ─── [Et][S] Km + [S] (3) 整理得 : 將 (5)代入 (4)得米氏方程式： Vmax[S] Km + [S] V＝ ──── 將 (3)代入 (1) 得 K3[Et][S] Km + [S] (4) V＝ ──── 當(dāng)反應(yīng)速度為最大反應(yīng)速度一半時(shí) ? Km值的推導(dǎo) Km＝ [S] ∴ Km值等于酶促反應(yīng)速度為最大反應(yīng)速度一半時(shí)的底物濃度，單位是 mol/L。 2 ＝ Km + [S] Vmax Vmax[S] Vmax V [S] Km Vmax/2 （二） Km與 Vmax的意義 Km值 ① Km等于酶促反應(yīng)速度為最大反應(yīng)速度一半時(shí)的底物濃度。 ② 意義： a) Km是酶的特征性常數(shù)之一； b) Km可近似表示酶對(duì)底物的親和力； c) 同一酶對(duì)于不同底物有不同的 Km值。 Vmax 定義： Vm是酶完全被底物飽和時(shí)的反應(yīng)速度，與酶濃度成正比。 意義： Vmax=K3 [E] 如果酶的總濃度已知，可從 Vmax計(jì)算 酶的轉(zhuǎn)換數(shù) (turnover number)，即動(dòng)力學(xué)常數(shù) K3。 定義 — 當(dāng)酶被底物充分飽和時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)每個(gè)酶分子催化底物轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)物的分子數(shù)。 意義 — 可用來(lái)比較每單位酶的催化能力。 酶的轉(zhuǎn)換數(shù) （三）Ｋ m值與Ｖ max值的測(cè)定 1. 雙倒數(shù)作圖法 (double reciprocal plot)，又稱為 林 貝氏 (Lineweaver Burk)作圖法 1/Km 1/Vmax 1/[S] 1/V Vmax[S] Km+[S] V = （林－貝氏方程） + 1/V= Km Vmax 1/Vmax 1/[S] 兩邊同取倒數(shù) 2. Hanes作圖法 [S] [S]/V Km Km/Vm 在林－貝氏方程基礎(chǔ)上，兩邊同乘 [S] [S]/V=Km/Vmax + [S]/Vmax 二、酶濃度對(duì)反應(yīng)速度的影響 ?當(dāng) [S]＞＞ [E]， 酶可被底物飽和的情況下 ， 反應(yīng)速度與酶濃度成正比 。 ?關(guān)系式為： V = K3 [E] 0 V [E] 當(dāng) [S][E]時(shí)， Vmax = k3 [E] 酶濃度對(duì)反應(yīng)速度的影響 ?雙重影響 溫度升高 ， 酶促反應(yīng)速度