酶促反應(yīng)影響因素課件

1、酶促反應(yīng)影響因素影響酶促反應(yīng)的因素影響酶促反應(yīng)的因素酶促反應(yīng)影響因素酶反應(yīng)速度酶反應(yīng)速度酶促反應(yīng)影響因素酶反應(yīng)速度酶反應(yīng)速度酶促反應(yīng)影響因素一一. .底物濃度的影響底物濃度的影響(一) 酶反應(yīng)速度與底物濃度的關(guān)系曲線酶促反應(yīng)影響因素一一. .底物濃度的影響底物濃度的影響(一) 酶反應(yīng)速度與底物濃度的關(guān)系曲線酶促反應(yīng)影響因素( (二二) ) 米氏方程米氏方程v =Vmax S Km + S 酶促反應(yīng)影響因素( (二二) ) 米氏方程米氏方程 對(duì)于單底物、單產(chǎn)物反應(yīng)，其反應(yīng)過程需對(duì)于單底物、單產(chǎn)物反應(yīng)，其反應(yīng)過程需經(jīng)過經(jīng)過中間復(fù)合物中間復(fù)合物ES，即即 1. 米氏方程的推導(dǎo)ESK1K-1ESK2K

2、-2EPv =Vmax S Km + S 酶促反應(yīng)影響因素( (二二) ) 米氏方程米氏方程 1. 米氏方程的推導(dǎo)Michaelis-MentenMichaelis-Menten的三個(gè)假設(shè)：的三個(gè)假設(shè)： (2)(2)反應(yīng)體系處于穩(wěn)態(tài)反應(yīng)體系處于穩(wěn)態(tài) 即即 ESES不變不變 ESES的生成量的生成量 = ESES的分解量的分解量。 S S ES SES S0 0=S+ESSS+ESS(3)(3)SS EEv =Vmax S Km + S (1)(1)推導(dǎo)的推導(dǎo)的v v為反應(yīng)初速度為反應(yīng)初速度ESK1K-1ESK2EP酶促反應(yīng)影響因素 EE0 0= = E+ ESE+ ESESK1K-1ESK2E

3、Pk k1 1ES=kES=k-1-1ES+kES+k2 2ES=(kES=(k-1-1+k+k2 2)ES)ES設(shè)設(shè) K Km m=(k=(k-1-1+k+k2 2)/k)/k1 1 ES=KES=Km mESESES=KES=Km mESESES=ES=EE0 SSKmKmSSv = kv = k2 2ES =ES =k k2 2EE0SSKmKmSSV Vmaxmax= k= k2 2EE0 0v =Vmax S Km + S 酶促反應(yīng)影響因素( (二二) ) 米氏方程米氏方程 2. 米氏方程的討論(1)(1)當(dāng)當(dāng) SS時(shí)時(shí)， vV vVmaxmax 為為零級(jí)反應(yīng)零級(jí)反應(yīng)(2)(2)當(dāng)當(dāng)

4、 S0S0時(shí)，時(shí)， vV vVmaxmax/K/Km mS S 為為一級(jí)反應(yīng)一級(jí)反應(yīng)(3)(3)米氏方程的曲線米氏方程的曲線 為雙曲線為雙曲線v =Vmax S Km + S 酶促反應(yīng)影響因素( (二二) ) 米氏方程米氏方程 2. 米氏方程的討論有兩條漸近線：有兩條漸近線：當(dāng)當(dāng) SS時(shí)，時(shí)，逼向漸近線逼向漸近線 v=Vv=Vmaxmax當(dāng)當(dāng) SS“”-K-Km m時(shí)，時(shí)，逼向漸近線逼向漸近線 S=S= - - K Km mv =Vmax S Km + S 酶促反應(yīng)影響因素( (二二) ) 米氏方程米氏方程 3. 米氏方程中常數(shù)的意義(1)(1)V Vmaxmax 最大反應(yīng)速度最大反應(yīng)速度 由

5、于由于 V Vmaxmax= k= k2EE0， V Vmaxmax與酶濃度成正比，與酶濃度成正比， v =Vmax S Km + S 酶促反應(yīng)影響因素( (二二) ) 米氏方程米氏方程 3. 米氏方程中常數(shù)的意義(2)(2)Km 米氏常數(shù)米氏常數(shù) 由于由于 Km= (k-1+k2)/k1 ， 為復(fù)合常數(shù)。為復(fù)合常數(shù)。Km的值是當(dāng)酶促反應(yīng)速度為最大反應(yīng)速度的一半的值是當(dāng)酶促反應(yīng)速度為最大反應(yīng)速度的一半時(shí)的底物濃度。時(shí)的底物濃度。 所以所以Km的的單位為單位為濃度單位濃度單位。Km是酶的特征常數(shù)，表示酶與底物的親和力。是酶的特征常數(shù)，表示酶與底物的親和力。Km值越大，親和力越小。值越大，親和力越

6、小。 v =Vmax S Km + S 酶促反應(yīng)影響因素( (二二) ) 米氏方程米氏方程 3. 米氏方程中常數(shù)的意義(2)(2)Km 米氏常數(shù)米氏常數(shù) v =Vmax S Km + S 酶促反應(yīng)影響因素( (二二) ) 米氏方程米氏方程 3. 米氏方程中常數(shù)的意義 由于由于Vmax=k2E0，k2=Vmax/E0 酶的轉(zhuǎn)換數(shù)酶的轉(zhuǎn)換數(shù)是指酶充分被底物飽和時(shí)，每個(gè)酶分子是指酶充分被底物飽和時(shí)，每個(gè)酶分子在單位時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)化底物的分子數(shù)。用在單位時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)化底物的分子數(shù)。用K Kcatcat表示。表示。 Kcat的單位是的單位是s s-1-1。 K Kcatcat也是酶的特征常數(shù)，反映酶的催化效率。也

7、是酶的特征常數(shù)，反映酶的催化效率。 由于酶的高催化效率，這個(gè)值常常很高。由于酶的高催化效率，這個(gè)值常常很高。(3) (3) k2 酶的轉(zhuǎn)換酶的轉(zhuǎn)換數(shù)數(shù)v =Vmax S Km + S 酶促反應(yīng)影響因素( (二二) ) 米氏方程米氏方程 3. 米氏方程中常數(shù)的意義一些酶的轉(zhuǎn)換數(shù)一些酶的轉(zhuǎn)換數(shù)酶酶底物底物Kcat (s-1)過氧化氫酶過氧化氫酶乙酰膽堿酯酶乙酰膽堿酯酶b-內(nèi)酰胺酶內(nèi)酰胺酶延胡索酸酶延胡索酸酶RecA蛋白酶蛋白酶H2O2乙酰膽堿乙酰膽堿青霉素青霉素C延胡索酸延胡索酸ATP40 000 000140 0002 0008000.4(3) (3) k2 酶的轉(zhuǎn)換酶的轉(zhuǎn)換數(shù)數(shù)v =Vmax

8、S Km + S 酶促反應(yīng)影響因素( (二二) ) 米氏方程米氏方程 4. 米氏方程中常數(shù)的測(cè)定(1)(1) 解方程組解方程組： 只要知道兩組只要知道兩組v,Sv,S(2) (2) 作圖法作圖法： 比解方程組法更具統(tǒng)計(jì)意義，所以要準(zhǔn)確比解方程組法更具統(tǒng)計(jì)意義，所以要準(zhǔn)確。雙倒數(shù)作圖法：即雙倒數(shù)作圖法：即 1/ 1/v - 1/S v - 1/S 作圖作圖 v-Sv-S作圖法：作圖法： V Vmaxmax難確定，從而導(dǎo)致難確定，從而導(dǎo)致K Km m也難確定。也難確定。此法較前一種作圖法準(zhǔn)確。此法較前一種作圖法準(zhǔn)確。. .1 1vVmaxKmVmax= = s 11v =Vmax S Km + S

9、 酶促反應(yīng)影響因素酶促反應(yīng)影響因素 酶濃度曲酶濃度曲線線 二二. . 酶濃度對(duì)酶反應(yīng)速度的影響酶濃度對(duì)酶反應(yīng)速度的影響酶促反應(yīng)影響因素 三三. . pH對(duì)酶反應(yīng)速度的影對(duì)酶反應(yīng)速度的影響響酶促反應(yīng)影響因素 三三. . pH對(duì)酶反應(yīng)速度的影對(duì)酶反應(yīng)速度的影響響酶促反應(yīng)影響因素 三三. . pH對(duì)酶反應(yīng)速度的影對(duì)酶反應(yīng)速度的影響響酶促反應(yīng)影響因素 四四. . 溫度對(duì)酶反應(yīng)速度的影溫度對(duì)酶反應(yīng)速度的影響響酶促反應(yīng)影響因素 四四. . 溫度對(duì)酶反應(yīng)速度的影溫度對(duì)酶反應(yīng)速度的影響響酶促反應(yīng)影響因素 四四. . 溫度對(duì)酶反應(yīng)速度的影溫度對(duì)酶反應(yīng)速度的影響響酶促反應(yīng)影響因素五五. . 激活劑對(duì)酶反應(yīng)速度的影

10、響激活劑對(duì)酶反應(yīng)速度的影響激活劑激活劑：能提高酶活性的物質(zhì)。：能提高酶活性的物質(zhì)。 無機(jī)離子無機(jī)離子 主要是主要是金屬離子金屬離子，它們有的本身就是酶的輔，它們有的本身就是酶的輔助因子，有的是酶的輔助因子的必要成分。助因子，有的是酶的輔助因子的必要成分。 如如 激酶需要激酶需要Mg2+激活激活 唾液淀粉酶需要唾液淀粉酶需要Cl-激活激活酶促反應(yīng)影響因素五五. . 激活劑對(duì)酶反應(yīng)速度的影響激活劑對(duì)酶反應(yīng)速度的影響激活劑激活劑：能提高酶活性的物質(zhì)。：能提高酶活性的物質(zhì)。 有機(jī)小分子有機(jī)小分子 一些還原劑，如抗壞血酸、半胱氨酸，使含一些還原劑，如抗壞血酸、半胱氨酸，使含-SH的酶處于還原態(tài)。的酶處于

11、還原態(tài)。 金屬螯合劑，如金屬螯合劑，如EDTA(乙二胺四乙酸乙二胺四乙酸)，可絡(luò)，可絡(luò)合一些重金屬雜質(zhì)，解除它們對(duì)酶的抑制，從而合一些重金屬雜質(zhì)，解除它們對(duì)酶的抑制，從而使酶活升高。使酶活升高。酶促反應(yīng)影響因素六六. . 抑制劑對(duì)酶反應(yīng)速度的影響抑制劑對(duì)酶反應(yīng)速度的影響 抑制作用抑制作用：有些物質(zhì)與酶結(jié)合后，引起酶的活性中：有些物質(zhì)與酶結(jié)合后，引起酶的活性中心或必需基團(tuán)的化學(xué)性質(zhì)發(fā)生改變，從心或必需基團(tuán)的化學(xué)性質(zhì)發(fā)生改變，從而使酶活力降低或喪失。而使酶活力降低或喪失。酶促反應(yīng)影響因素六六. . 抑制劑對(duì)酶反應(yīng)速度的影響抑制劑對(duì)酶反應(yīng)速度的影響 引起抑制作用的物引起抑制作用的物質(zhì)質(zhì)稱稱為為抑制抑

12、制劑劑。抑制作用可分抑制作用可分為為兩大兩大類類：可逆抑制作用可逆抑制作用 不可逆抑制作用不可逆抑制作用 酶促反應(yīng)影響因素( (一）可逆抑制作用一）可逆抑制作用 可逆抑制作用可分為三種類型：可逆抑制作用可分為三種類型：競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用非競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用非競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用反競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用反競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用 酶與抑制劑非共價(jià)地可逆結(jié)合，當(dāng)用透析或超酶與抑制劑非共價(jià)地可逆結(jié)合，當(dāng)用透析或超濾等方法除去抑制劑后酶的活性可以恢復(fù)，這種抑濾等方法除去抑制劑后酶的活性可以恢復(fù)，這種抑制作用叫制作用叫可逆抑制作用可逆抑制作用。酶促反應(yīng)影響因素( (一）可逆抑制作用一）可逆抑制作用 某些抑制劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)與

13、底物相似，與底物競(jìng)爭(zhēng)某些抑制劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)與底物相似，與底物競(jìng)爭(zhēng)酶的活性中心并與之結(jié)合，從而減少了酶與底物的酶的活性中心并與之結(jié)合，從而減少了酶與底物的結(jié)合，因而降低酶反應(yīng)速度。這種作用稱為結(jié)合，因而降低酶反應(yīng)速度。這種作用稱為競(jìng)爭(zhēng)性競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用。抑制作用。1. 競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用ESESEPE EI酶促反應(yīng)影響因素酶促反應(yīng)影響因素( (一）可逆抑制作用一）可逆抑制作用1. 競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用ESESEPE EIKiV =Vmax S Km ( 1+I/ Ki ) + S Km= Km ( 1+I/ Ki ). .1 1vVmaxKmVmax= = s 11酶促反應(yīng)影響因素( (一）可逆抑制作用一）可

14、逆抑制作用1. 競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用酶促反應(yīng)影響因素( (一）可逆抑制作用一）可逆抑制作用1. 競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用競(jìng)爭(zhēng)性抑制中，競(jìng)爭(zhēng)性抑制中，Vmax不變，不變，Km增大增大可通過增加底物濃度可通過增加底物濃度而使整個(gè)反應(yīng)平衡向而使整個(gè)反應(yīng)平衡向生成產(chǎn)物的方向移動(dòng)，生成產(chǎn)物的方向移動(dòng)，因而能削弱或解除這因而能削弱或解除這種抑制作用。種抑制作用。酶促反應(yīng)影響因素( (一）可逆抑制作用一）可逆抑制作用1. 競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用v丙二酸丙二酸與與琥珀酸琥珀酸結(jié)構(gòu)類似，是結(jié)構(gòu)類似，是琥珀酸脫氫酶琥珀酸脫氫酶的競(jìng)爭(zhēng)的競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑。性抑制劑。v 對(duì)對(duì)- -氨基苯磺酰胺氨基苯磺酰胺( (磺胺類抗生素磺胺類抗生素) )與與對(duì)

15、對(duì)- -氨基苯甲氨基苯甲酸酸的結(jié)構(gòu)相似，后者是細(xì)菌合成維生素的結(jié)構(gòu)相似，后者是細(xì)菌合成維生素B B1111葉酸葉酸的原料，是的原料，是二氫葉酸合成酶二氫葉酸合成酶的底物，因此前者是二的底物，因此前者是二氫葉酸合成酶的競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑，抑制了葉酸的生物氫葉酸合成酶的競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑，抑制了葉酸的生物合成。由于人體能直接利用食物中的葉酸，而細(xì)菌合成。由于人體能直接利用食物中的葉酸，而細(xì)菌不能，只能自已合成，所以磺胺藥能抑制細(xì)菌的生不能，只能自已合成，所以磺胺藥能抑制細(xì)菌的生長(zhǎng)，從而達(dá)到治病的效果。長(zhǎng)，從而達(dá)到治病的效果。酶促反應(yīng)影響因素( (一）可逆抑制作用一）可逆抑制作用 某些抑制劑結(jié)合在酶活性中心以外

16、的部位，酶與底某些抑制劑結(jié)合在酶活性中心以外的部位，酶與底物結(jié)合后還能與抑制劑結(jié)合，同樣酶與抑制劑結(jié)合后還物結(jié)合后還能與抑制劑結(jié)合，同樣酶與抑制劑結(jié)合后還能與底物結(jié)合。但酶分子上有了抑制劑后其催化功能基能與底物結(jié)合。但酶分子上有了抑制劑后其催化功能基團(tuán)的性質(zhì)發(fā)生改變，從而降低了酶活性。這種作用稱為團(tuán)的性質(zhì)發(fā)生改變，從而降低了酶活性。這種作用稱為非競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用非競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用。 2. 非競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用ESESEPE EIESESIS酶促反應(yīng)影響因素酶促反應(yīng)影響因素( (一）可逆抑制作用一）可逆抑制作用2. 非競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用ESESEPE EIESESISV =Vm S ( 1+I/ Ki )

17、(Km + S )Vm= Vm / ( 1+I/ Ki ). .1 1vVmKmVm= = s 11KiKi酶促反應(yīng)影響因素( (一）可逆抑制作用一）可逆抑制作用2. 非競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用非競(jìng)爭(zhēng)性抑制中，非競(jìng)爭(zhēng)性抑制中，Vmax變小，變小，Km不變不變這種抑制作用不這種抑制作用不能用增加底物濃能用增加底物濃度的方法來消除。度的方法來消除。酶促反應(yīng)影響因素( (一）可逆抑制作用一）可逆抑制作用2. 非競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用酶促反應(yīng)影響因素( (一）可逆抑制作用一）可逆抑制作用2. 非競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用例如：例如：金屬絡(luò)合劑金屬絡(luò)合劑如如EDTA、F -、CN -、N3- 等可等可以與絡(luò)合以與絡(luò)合金屬酶金屬酶中的

18、金屬離子，從而抑制中的金屬離子，從而抑制酶的活性。酶的活性。酶促反應(yīng)影響因素( (一）可逆抑制作用一）可逆抑制作用3. 反競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用某些抑制劑不能與游離的酶結(jié)合，而只能某些抑制劑不能與游離的酶結(jié)合，而只能在酶與底物結(jié)合成復(fù)合物后再與酶結(jié)合。在酶與底物結(jié)合成復(fù)合物后再與酶結(jié)合。當(dāng)酶分子上有了抑制劑后其催化功能被削當(dāng)酶分子上有了抑制劑后其催化功能被削弱。這種作用稱為弱。這種作用稱為反競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用。反競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用。酶促反應(yīng)影響因素酶促反應(yīng)影響因素( (一）可逆抑制作用一）可逆抑制作用3. 反競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用Vm= Vm / ( 1+I/ Ki )ESESEPESESIKiKm= Km / (

19、1+I/ Ki )V =Vm S Km + S ( 1+I/ Ki ) . .1 1vVmKm Vm= = s 1 1 酶促反應(yīng)影響因素( (一）可逆抑制作用一）可逆抑制作用3. 反競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用酶促反應(yīng)影響因素( (一）可逆抑制作用一）可逆抑制作用酶促反應(yīng)影響因素( (一）可逆抑制作用一）可逆抑制作用1(無抑制劑)1/S1/v234-1/Km1/Vm斜率斜率: Km / Vm2. 競(jìng)爭(zhēng)性競(jìng)爭(zhēng)性3. 非競(jìng)爭(zhēng)性非競(jìng)爭(zhēng)性4. 反競(jìng)爭(zhēng)性反競(jìng)爭(zhēng)性酶促反應(yīng)影響因素( (二）不可逆抑制作用二）不可逆抑制作用 抑制劑以共價(jià)鍵不可逆地與酶相結(jié)合而抑制酶抑制劑以共價(jià)鍵不可逆地與酶相結(jié)合而抑制酶的活性。這種抑制作用叫的活性。這種抑制作用叫不可逆抑制作用不可