生化工程第二章酶促反應(yīng)動力學課件(模板)

生化工程第二章酶促反應(yīng)動力學（優(yōu)選）生化工程第二章酶促反應(yīng)動力學化學反應(yīng)的基礎(chǔ)知識反應(yīng)進行的方向反應(yīng)進行的可能性反應(yīng)進行的限度反應(yīng)進行的速率反應(yīng)機制化學熱力學化學動力學3反應(yīng)速率及其測定反應(yīng)速率：單位時間內(nèi)反應(yīng)物或生成物濃度的改變。設(shè)瞬時dt內(nèi)反應(yīng)物濃度的很小的改變?yōu)閐S，則：若用單位時間內(nèi)生成物濃度的增加來表示，則：tPtv4反應(yīng)分子數(shù)反應(yīng)分子數(shù)：是在反應(yīng)中真正相互作用的分子的數(shù)目。如：A→P屬于單分子反應(yīng)根據(jù)質(zhì)量作用定律，單分子反應(yīng)的速率方程式是：雙如：A＋B→C＋D屬于雙分子反應(yīng)其反應(yīng)速率方程可表示為：判斷一個反應(yīng)是單分子反應(yīng)還是雙分子反應(yīng)，必須先了解反應(yīng)機制，即了解反應(yīng)過程中各個單元反應(yīng)是如何進行的。反應(yīng)機制往往很復(fù)雜，不易弄清楚，但是反應(yīng)速率與濃度的關(guān)系可用實驗方法來確定，從而幫助推論反應(yīng)機制。5反應(yīng)級數(shù)又如某一反應(yīng)：A+B→C+D式中k為反應(yīng)速率常數(shù)根據(jù)實驗結(jié)果，整個化學反應(yīng)的速率服從哪種分子反應(yīng)速率方程式，則這個反應(yīng)即為幾級反應(yīng)。例：對于某一反應(yīng)其總反應(yīng)速率能以單分子反應(yīng)的速率方程式表示，那么這個反應(yīng)為一級反應(yīng)。符合雙分子反應(yīng)的表達式，為二級反應(yīng)。6把反應(yīng)速率與反應(yīng)物濃度無關(guān)的反應(yīng)叫做零級反應(yīng)。

v=k[A]0反應(yīng)分子數(shù)和反應(yīng)級數(shù)對簡單的基元反應(yīng)來說是一致的，但對某些反應(yīng)來說是不一致的。例如：Sucrose+H2O─→Glucose+Frucose是雙分子反應(yīng)，但卻符合一級反應(yīng)方程式。Sucrase因為蔗糖的稀水溶液中，水的濃度比蔗糖濃度大得多，水濃度的減少與蔗糖比較可以忽略不計。因此，反應(yīng)速率只決定于蔗糖的濃度。

v=k[S]7丙二酸（HOOC—CH2—COOH）抑制琥珀酸脫氫酶催化的琥珀酸（HOOC—CH2—CH2—COOH）脫氫作用。Randomsequentialmechanisms隨機機制反應(yīng)速率、底物濃度與時間的關(guān)系這是由于溫度升高，雖然可加速酶的催化反應(yīng)速率，同時也加快了酶的熱失活速率。[S]5μM------------v=14.測定這些Km值的差別及正逆兩向底物的濃度，可以大致推測該酶催化正逆兩向反應(yīng)的效率。對氨基苯甲酸逆轉(zhuǎn)磺胺藥物對細菌生長的抑制作用(二氫葉酸合成酶)，對氨基苯甲酸是細菌的一種維生素，細菌依賴它合成代謝所必需的葉酸。Vp,max:最大反應(yīng)速率Michaelis-Menten例：A+3B2C+D10min時,[S]=3.因此，反應(yīng)速率只決定于蔗糖的濃度。Otherreagentsneedtobeaddedtoblockbindingofittotheenzyme.溫度激活作用(上升區(qū)).whereand.achievescanbeobtainedbysetting,andwecanget,因此，反應(yīng)速率只決定于蔗糖的濃度。例：A+3B2C+DSucrose+H2O─→Glucose+FrucoseWithsimilarequationsandderivationsasbefore,酶促反應(yīng)動力學基礎(chǔ)－反應(yīng)速率零級反應(yīng)一級反應(yīng)A─→B 積分后得：這兒：k是反應(yīng)速率常數(shù)，C是積分常數(shù)若反應(yīng)開始(t=0)時,A=A0,則C=lnA0,最后得到:A=A0e-ktkAtA0一級反應(yīng)8二級反應(yīng)A+B─→Ckk指反應(yīng)的速率常數(shù)。反應(yīng)速率與反應(yīng)物的性質(zhì)和濃度、溫度、壓力、催化劑及溶劑性質(zhì)有關(guān)9酶促反應(yīng)動力學基礎(chǔ)－平衡常數(shù)平衡：可逆反應(yīng)的正向反應(yīng)和逆向反應(yīng)仍在繼續(xù)進行，但反應(yīng)速率相等的動態(tài)過程。反應(yīng)的平衡常數(shù)與酶的活性無關(guān)，與反應(yīng)速率的大小無關(guān)，而與反應(yīng)體系的溫度、反應(yīng)物及產(chǎn)物濃度有關(guān)。平衡常數(shù)(K)的計算：例：A+3B

2C+D10酶的基本概念酶有很強的專一性較高的催化效率反應(yīng)條件溫和酶易失活酶可加快反應(yīng)速率降低反應(yīng)的活化能(Ea)不能改變反應(yīng)的平衡常數(shù)K不能改變反應(yīng)的自由能變化(ΔG)11酶促反應(yīng)動力學基礎(chǔ)影響酶促反應(yīng)的主要因素濃度因素（酶濃度，底物濃度，產(chǎn)物濃度等）外部因素（溫度，壓力，pH，溶液的介電常數(shù)，離子強度等）內(nèi)部因素（效應(yīng)物，酶的結(jié)構(gòu)）12酶與底物的作用機理LockandKeyModel13Induced-FitModel手與手套的關(guān)系.當?shù)孜锝咏傅幕钚灾行牟⑴c之結(jié)合時，酶的構(gòu)象能發(fā)生改變，更適合于底物的結(jié)合。14酶反應(yīng)動力學酶反應(yīng)動力學的兩點基本假設(shè)：反應(yīng)物在容器中混合良好反應(yīng)速率采用初始速率15＋k+1k-1ESES＋E單底物酶促反應(yīng)動力學k+2快速平衡學說的幾點假設(shè)條件：酶和底物生成復(fù)合物[ES]，酶催化反應(yīng)是經(jīng)中間復(fù)合物完成的。底物濃度[S]遠大于酶的濃度[E]，因此[ES]的形成不會降低底物濃度[S]，底物濃度以初始濃度計算。不考慮P+E→ES這個可逆反應(yīng)的存在。[ES]在反應(yīng)開始后與E及S迅速達到動態(tài)平衡。P16＋k+1k-1ESES＋Ek+2快速平衡學說由假設(shè)3可得到產(chǎn)物的合成速率為：對于單底物的酶促反應(yīng):(2)(1)P由假設(shè)4可得到：17對于酶復(fù)合物ES的解離平衡過程來說，其解離常數(shù)可以表示為,ES

E+Sk-1k+1(4)反應(yīng)體系中酶量守恒：(3)由前面的公式(1)得：代入公式(3),變換后得：即,代入公式(2)得到(5)18若用單位時間內(nèi)生成物濃度的增加來表示，則：Vp,max:最大反應(yīng)速率殺蟲劑：二異丙基氟磷酸（DFP）對乙酰膽堿酯酶的抑制－－乙酰膽堿酯酶是神經(jīng)傳導所必需的，這酶的抑制引起生命功能的迅速削弱。例2-1：將底物和酶加入到分批式反應(yīng)器中,底物初始濃度為2mmol/L,經(jīng)反應(yīng),轉(zhuǎn)化率為90%,求反應(yīng)所需的時間和t.催化可逆反應(yīng)的酶，對正逆兩向底物的Km值往往是不同的，例如谷氨酸脫氫酶，NAD+的Km值為2.Theneteffectofcompetitiveinhibitionsisanincreasedachievescanbeobtainedbysetting,andwecanget,Byrearranging,wehave,影響酶催化反應(yīng)速率的因素Wherethemeaningsofthedenotationsare:Theneteffectofnon-competitiveinhibitionsisareductionv=k[S]這對于許多酶反應(yīng)也是正確的。4×10-4mol/L.T是絕對溫度，A是前因子Highsubstrateconcentration反競爭性抑制：反競爭性抑制劑只結(jié)合到ES復(fù)合物。PlotsonAllostericEnzymes判斷一個反應(yīng)是單分子反應(yīng)還是雙分子反應(yīng)，必須先了解反應(yīng)機制，即了解反應(yīng)過程中各個單元反應(yīng)是如何進行的。當?shù)孜锓肿优c別構(gòu)酶結(jié)合時，能誘導酶的結(jié)構(gòu)改變，增加酶與底物的結(jié)合能力，表現(xiàn)出底物對酶的激活效應(yīng)。輻射(光,微波,離子化,g射線等)代入式(5)得：(6)式中：Vp,max:最大反應(yīng)速率如果酶的量發(fā)生改變，最大反應(yīng)速率相應(yīng)改變。KS:解離常數(shù)，飽和常數(shù)低KS值意味著酶與底物結(jié)合力很強，

(看看KS的公式就知道了)。當反應(yīng)初始時刻，底物[S]>>[E],幾乎所有的酶都與底物結(jié)合成復(fù)合物[ES]，因此[E0]≈[ES],反應(yīng)速率最大，此時產(chǎn)物的最大合成速率為：19＋k+1k-1ESES＋Ek+2穩(wěn)態(tài)學說P穩(wěn)態(tài)學說的幾點假設(shè)條件：酶和底物生成復(fù)合物[ES]，酶催化反應(yīng)是經(jīng)中間復(fù)合物完成的。底物濃度[S]遠大于酶的濃度[E]，因此[ES]的形成不會降低底物濃度[S]，底物濃度以初始濃度計算。在反應(yīng)的初始階段，產(chǎn)物濃度很低，P+E→ES這個可逆反應(yīng)的速率極小，可以忽略不計。[ES]的生成速率與其解離速率相等，其濃度不隨時間而變化。20Experimentaldatademonstratedtheconcentrationprofiles.當反應(yīng)系統(tǒng)中[ES]的生成速率與分解速率相等時，[ES]濃度保持不變的狀態(tài)稱為穩(wěn)態(tài)。21由于[S]>>[E0],所以[S]>>[ES],[S]-[ES]≈[S]＋k+1k-1ESES＋Ek+2P根據(jù)穩(wěn)態(tài)假說，(7)(3)(8)22(Km米氏常數(shù))(9)(10)式中：Michaelis-Menten23k+1k-1k+2m24快速平衡學說與穩(wěn)態(tài)學說在動力學方程形式上是一致的，但Km和KS表示的意義是不同的。當k+2<<k-1時，Km=KS這意味著生成產(chǎn)物的速率遠遠慢于[ES]復(fù)合物解離的速率。這對于許多酶反應(yīng)也是正確的。MixedorderwithrespecttoS25反應(yīng)速率、底物濃度與時間的關(guān)系S,E26底物濃度與反應(yīng)速率的關(guān)系底物濃度反應(yīng)速率Vm27反應(yīng)速率、底物濃度與時間的關(guān)系反應(yīng)速率反應(yīng)時間底物濃度反應(yīng)時間28反應(yīng)速率、底物濃度與時間的關(guān)系pH-activityprofilesoftwoenzymes.酶和底物生成復(fù)合物[ES]，酶催化反應(yīng)是經(jīng)中間復(fù)合物完成的。酶—底物—抑制劑復(fù)合物由前面的公式(1)得：Induced-FitModel反競爭性抑制：反競爭性抑制劑只結(jié)合到ES復(fù)合物。例2-1：將底物和酶加入到分批式反應(yīng)器中,底物初始濃度為2mmol/L,經(jīng)反應(yīng),轉(zhuǎn)化率為90%,求反應(yīng)所需的時間和t.Right:withglucoseMichaelis-Menten信賴域法(Matlab的優(yōu)化工具箱)如因別構(gòu)導致酶活性降低的物質(zhì)稱為負效應(yīng)物。inwithsameMichaelis-Mentenconstant.T是絕對溫度，A是前因子inwithsameMichaelis-Mentenconstant.4μmol/min

2.wecanget,這是由于溫度升高，雖然可加速酶的催化反應(yīng)速率，同時也加快了酶的熱失活速率。例如:當[S]=3Km時，代入米氏方程后可求得v=0.一般來說中，酶促反應(yīng)的最佳pH還是很難預(yù)測的，通常需要通過實驗來確定。影響酶催化反應(yīng)速率的因素這兒：k是反應(yīng)速率常數(shù)，C是積分常數(shù)別構(gòu)酶(AllostericEnzyme)pH-activityprofilesoftwoenzymes.areductioninreactionrate.根據(jù)已知的[S0]和[E0],能計算出初始的反應(yīng)速率:Theneteffectofcompetitiveinhibitionsisanincreased非競爭性抑制：非競爭性抑制劑和底物可能分別與酶的不同部位結(jié)合。根據(jù)酶的質(zhì)量守恒可得例如:當[S]=3Km時，代入米氏方程后可求得v=0.(a)DependenceofVmaxon[A];(b)dependenceofKon[A];(c)dependenceofVmaxon[B];(d)dependenceofKon[B]whereand.催化可逆反應(yīng)的酶，對正逆兩向底物的Km值往往是不同的，例如谷氨酸脫氫酶，NAD+的Km值為2.影響酶促反應(yīng)的主要因素T是絕對溫度，A是前因子（優(yōu)選）生化工程第二章酶促反應(yīng)動力學對氨基苯甲酸逆轉(zhuǎn)磺胺藥物對細菌生長的抑制作用(二氫葉酸合成酶)，對氨基苯甲酸是細菌的一種維生素，細菌依賴它合成代謝所必需的葉酸。催化可逆反應(yīng)的酶，對正逆兩向底物的Km值往往是不同的，例如谷氨酸脫氫酶，NAD+的Km值為2.為什么只有初始反應(yīng)速率可以使用？[S]90μM-----------v=40.KS:解離常數(shù)，飽和常數(shù)反應(yīng)速率、底物濃度與時間的關(guān)系米氏常數(shù)Km的意義Km值代表反應(yīng)速率達到Vmax/2時的底物濃度。Km是酶的一個特性常數(shù)，Km的大小只與酶的性質(zhì)有關(guān)，而與酶濃度無關(guān)。但底物種類、反應(yīng)溫度、pH和離子強度等因素會影響Km值。因此可以用Km值來鑒別酶。Km值可以判斷酶的專一性和天然底物。當k+2<<k-1時，Km＝KS

，那么Km可以作為酶和底物結(jié)合緊密程度的一個度量，表示酶和底物結(jié)合的親合力大小。若已知Km值，可以計算出某一底物濃度時，其反應(yīng)速率相當于Vmax的百分率。例如:當[S]=3Km時，代入米氏方程后可求得v=0.75VmaxKm值可以幫助推斷某一代謝反應(yīng)的方向和途徑。催化可逆反應(yīng)的酶，對正逆兩向底物的Km值往往是不同的，例如谷氨酸脫氫酶，NAD+的Km值為2.5×10-5mol/L，而NADH為1.8×10-5mol/L。測定這些Km值的差別及正逆兩向底物的濃度，可以大致推測該酶催化正逆兩向反應(yīng)的效率。29問題為什么說低Km值意味著酶與底物的結(jié)合力強？考慮一下Km的定義：為什么只有初始反應(yīng)速率可以使用？產(chǎn)物的積累使逆反應(yīng)的影響不可忽略產(chǎn)物可能會抑制或激活酶的活力隨著反應(yīng)的進行，酶的活力可能會失活反應(yīng)體系中的一些雜質(zhì)可能會影響到酶的活性…….30實驗測定Michaelis-Menten動力學參數(shù)根據(jù)已知的[S0]和[E0],能計算出初始的反應(yīng)速率:31動力學參數(shù)的求解作圖法(通過方程變換，將方程線性化)L-B法H-W法E-H法積分法非線性最小二乘法回歸處理信賴域法(Matlab的優(yōu)化工具箱)遺傳算法(不依賴于初值，可并行計算)32L-B雙倒數(shù)法將米氏方程式兩側(cè)取雙倒數(shù)，得到下列方程式：以作圖,得到一直線缺點：實驗點過分集中在直線的左下方，影響Km和Vmax的準確測定。33積分法分批酶反應(yīng)體系中[S]隨時間的變化過程可以用表示為：積分得到,或,與對應(yīng)作圖，得到一直線，斜率為-Km,截距為Vm34Thedatabelowwasfromanenzymeactivitydetermination.1.[S]3μM------------v=10.4μmol/min

2.[S]5μM------------v=14.5μmol/min

3.[S]10μM-----------v=22.5μmol/min

4.[S]30μM-----------v=33.8μmol/min

5.[S]90μM-----------v=40.5μmol/min

Question:

a).whatisthevalueofVmaxandKm?

B).makeadoublerecripocalplot(Lineweaver-Burk)1/vvs1/[S].實例35抑制劑對酶促反應(yīng)速率的影響幾個概念失活與抑制

【失活】(inactivation)：由于酶蛋白分子變性而引起的酶活力喪失的現(xiàn)象稱為失活。

【抑制】(inhibition)：由于酶的必需基團化學性質(zhì)的改變，但酶未變性，而引起酶活力的降低或喪失，稱為抑制作用底物與效應(yīng)物

【效應(yīng)物】(Effecter)：凡能使酶分子發(fā)生別構(gòu)作用的物質(zhì)叫效應(yīng)物，通常為小分子代謝物或輔因子。如因別構(gòu)導致酶活性降低的物質(zhì)稱為負效應(yīng)物。36競爭性抑制非競爭性抑制反競爭性抑制可逆抑制

可逆抑制和不可逆抑制(如鉛和汞等重金屬)【可逆抑制】(reversibleinhibition)：抑制劑與酶以非共價鍵結(jié)合而引起酶活力降低或喪失，能用物理方法除去抑制劑而使酶復(fù)性，這種抑制作用是可逆的，稱為可逆抑制。不可逆抑制抑制37不可逆抑制：殺蟲劑：二異丙基氟磷酸（DFP）對乙酰膽堿酯酶的抑制－－乙酰膽堿酯酶是神經(jīng)傳導所必需的，這酶的抑制引起生命功能的迅速削弱。38競爭性抑制：競爭性抑制劑往往和底物在結(jié)構(gòu)上相似

丙二酸（HOOC—CH2—COOH）抑制琥珀酸脫氫酶催化的琥珀酸（HOOC—CH2—CH2—COOH）脫氫作用。對氨基苯甲酸逆轉(zhuǎn)磺胺藥物對細菌生長的抑制作用(二氫葉酸合成酶)，對氨基苯甲酸是細菌的一種維生素，細菌依賴它合成代謝所必需的葉酸。許多抗代謝的抗癌藥物如5-氟尿嘧啶和6-巰基嘌呤幾乎都是酶的競爭性抑制劑。39非競爭性抑制：非競爭性抑制劑和底物可能分別與酶的不同部位結(jié)合。抑制劑與酶的結(jié)合并不妨礙酶再與底物結(jié)合，但所形成：酶—底物—抑制劑復(fù)合物40這種抑制劑僅能與ES復(fù)合物結(jié)合，而與游離酶不能直接結(jié)合反競爭性抑制：反競爭性抑制劑只結(jié)合到ES復(fù)合物。酶—底物—抑制劑復(fù)合物41競爭性抑制(competitiveinhibitions)ESIEIXP抑制劑是底物的類似物E+S+I[ES]E+P[EI]KIKm’42利用快速平衡假說:和酶的濃度方程,產(chǎn)物速率方程,綜合以上方程,消除[ES]得到：whereand.43非競爭性抑制：非競爭性抑制劑和底物可能分別與酶的不同部位結(jié)合。判斷一個反應(yīng)是單分子反應(yīng)還是雙分子反應(yīng)，必須先了解反應(yīng)機制，即了解反應(yīng)過程中各個單元反應(yīng)是如何進行的。許多抗代謝的抗癌藥物如5-氟尿嘧啶和6-巰基嘌呤幾乎都是酶的競爭性抑制劑。降低反應(yīng)的活化能(Ea)競爭性抑制：競爭性抑制劑往往和底物在結(jié)構(gòu)上相似產(chǎn)物的積累使逆反應(yīng)的影響不可忽略Km值可以判斷酶的專一性和天然底物。別構(gòu)酶(AllostericEnzyme)由假設(shè)3可得到產(chǎn)物的合成速率為：reductioninbothand,andthenetresultis快速平衡學說的幾點假設(shè)條件：催化可逆反應(yīng)的酶，對正逆兩向底物的Km值往往是不同的，例如谷氨酸脫氫酶，NAD+的Km值為2.反應(yīng)體系中的一些雜質(zhì)可能會影響到酶的活性Vmax=k+2([ES]+[ESS])=k+2[E0]解：在分批式反應(yīng)器中KS:解離常數(shù)，飽和常數(shù)[S]3μM------------v=10.R是氣體常數(shù)【失活】(inactivation)：由于酶蛋白分子變性而引起的酶活力喪失的現(xiàn)象稱為失活。[S]30μM-----------v=33.EH2+:protonationform一些酶的活性中心存在離子基團，因此Theneteffectofcompetitiveinhibitionsisanincreasedvalueofwithreducedreactionrate,butsamemaximumreactionrate.Furthermore,thecompetitiveinhibitioncanbeovercomebyhighsubstrateconcentration.競爭性抑制(competitiveinhibitions)44非競爭性抑制(Non-competitiveInhibitions)ESEISIXP這種抑制劑能結(jié)合于酶的非活性中心，但能降低酶與底物的親和力。E+S+I[ES]+IE+P[EI]+S[ESI]Km’Km’KIKI45Withsimilarequationsandderivationsasbefore,Where.wecanget,46Theneteffectofnon-competitiveinhibitionsisareductioninwithsameMichaelis-Mentenconstant.Highsubstrateconcentrationwouldnotovercomenon-competitiveinhibitions.Otherreagentsneedtobeaddedtoblockbindingofittotheenzyme.PlotsonNon-competitiveInhibitions47反競爭性抑制(UncompetitiveInhibitions)SEI+ESESIXP這種抑制劑僅能與ES復(fù)合物結(jié)合，而與游離酶不能直接結(jié)合。E+S[ES]+IE+P[ESI]Km’KI48Withsimilarequationsandderivativesasbefore,whereand.wecanget,49PlotsonUncompetitiveInhibitionsObviously,theneteffectofuncompetitiveinhibitionsisareductioninbothand,andthenetresultisareductioninreactionrate.50EE底物抑制(SubstrateInhibitions)S+SXPSESS高濃度的底物會抑制一些酶促反應(yīng)。E+S[ES]+SE+P[ESS]Km’KSIk+251Withsimilarequationsandderivationsasbefore,變換方程得：Then,wecanget,52when,.Namely,thenorNamely,thenorDiscussionsaboutSubstrateInhibitionsThesubstrateconcentrationatwhichthemaximumreactionrate achievescanbeobtainedbysetting,andwecanget,LowsubstrateconcentrationTheoriginMichaelis-Mentenequationobtained,thusnoinhibitionobserved.HighsubstrateconcentrationTheinhibitioneffectisdominant.53Atlowsubstrateconcentration,therateexpressionapproximatestotheMichaelis-Mentenequation,thenthecurveindouble-reciprocalplotisparallelwiththelinearlinedenotedtheinstancewithoutsubstrateinhibition.Similarly,athighsubstrateconcentration,thecurveindouble-reciprocalplot

isinhyperbolicmode.PlotsonSubstrateInhibitions54產(chǎn)物抑制(productinhibitions)EESEPPSPE+S+P[ES]E+P[EP]Km’KPk+255Withsimilarequationsandderivationsasbefore,56各種抑制的比較參見戚以政，《生物反應(yīng)工程》，第19頁，表2-3和圖2-11。競爭性抑制非競爭性抑制反競爭性抑制57別構(gòu)酶(AllostericEnzyme)別構(gòu)酶又稱變構(gòu)酶，調(diào)節(jié)酶，它是一種寡聚酶(由多個亞基組成)。這類酶具有別構(gòu)部位和活性部位。當?shù)孜锓肿优c別構(gòu)酶結(jié)合時，能誘導酶的結(jié)構(gòu)改變，增加酶與底物的結(jié)合能力，表現(xiàn)出底物對酶的激活效應(yīng)。如：已糖激酶、血紅蛋白(參見王鏡巖，《生物化學》第三版，第259-266頁。58Hexokinase:Left:withoutglucose(showntheGlcbindingpocket)；Right:withglucose已糖激酶59血紅蛋白60AllostericEnzymeTherateexpression:wherenisthecooperativitycoefficient(協(xié)同系數(shù)),andn>1indicatespositivecooperativity.（1－3.2）Byrearranging,wehave,Hill方程實例：血紅蛋白2.5361PlotsonAllostericEnzymes雙曲線S形曲線6263影響酶催化反應(yīng)速率的因素影響酶催化反應(yīng)速率的因素有很多，它們會影響到酶的結(jié)構(gòu)或化學狀態(tài)。pH溫度表面張力化學試劑(醇,脲和過氧化物)輻射(光,微波,離子化,g

射線等)64pH對酶促反應(yīng)的影響一些酶的活性中心存在離子基團，因此VariationofpH另一方面，底物分子中包含離子基團，反應(yīng)體系的pH也有可能會影響到底物與酶結(jié)合的親和力。IonicformModifiesReactionrateChanges

EnzymeactivityInfluences

65丙二酸（HOOC—CH2—COOH）抑制琥珀酸脫氫酶催化的琥珀酸（HOOC—CH2—CH2—COOH）脫氫作用。由前面的公式(1)得：Theneteffectofcompetitiveinhibitionsisanincreased底物抑制(SubstrateInhibitions)pH-activityprofilesoftwoenzymes.DiscussionsaboutSubstrateInhibitionsThereactionschemeisasfollow:Withsimilaranalysisandderivationsasbefore,DiscussionsaboutSubstrateInhibitionsMichaelis-Menten別構(gòu)酶(AllostericEnzyme)PlotsonAllostericEnzymes反應(yīng)速率與反應(yīng)物的性質(zhì)和濃度、溫度、壓力、催化劑及溶劑性質(zhì)有關(guān)為什么說低Km值意味著酶與底物的結(jié)合力強？產(chǎn)物抑制(productinhibitions)不能改變反應(yīng)的自由能變化(ΔG)Similarly,athighsubstrateconcentration,thecurveindouble-reciprocalplotisinhyperbolicmode.areductioninreactionrate.當?shù)孜锓肿优c別構(gòu)酶結(jié)合時，能誘導酶的結(jié)構(gòu)改變，增加酶與底物的結(jié)合能力，表現(xiàn)出底物對酶的激活效應(yīng)。[S]20min=3.Namely,thenorForCASEI(IonicEnzyme):Thereactionschemeisasfollow:Wherethemeaningsofthedenotationsare:EH:activeformE-,EH2+:inactiveformE-:deprotonationformEH2+:protonationform66Withsimilaranalysisandderivationsasbefore,wecanget,where67

考慮到酶發(fā)揮最佳的活力狀態(tài)是EH，最佳pH應(yīng)該是唯一的，而在最佳pH時，EH的濃度應(yīng)該達到最大。為什么酶反應(yīng)的最佳pH會是在pK1和pK2之間?因此，我們現(xiàn)在只要考察酶與質(zhì)子H+的相互作用。根據(jù)解離常數(shù)的定義和酶的質(zhì)量守恒可得：68消除[E-]和[EH2+]項，可得到：令得到,即,69ForCASEII(IonicSubstrate)Thereactionschemeisasfollow:Similarly,wecanget,whereSH+

+

ES

+

H+ESH+Km'E

+

HP+k2K170一般來說中，酶促反應(yīng)的最佳pH還是很難預(yù)測的，通常需要通過實驗來確定。pH-activityprofilesoftwoenzymes.

(A)胃蛋白酶;(B)延胡索酸酶(以蘋果酸為底物時)

71溫度對酶促反應(yīng)的影響

在較低的溫度范圍內(nèi)，酶催化反應(yīng)速率會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時，酶的反應(yīng)速率反而隨著溫度的升高而下降。這是由于溫度升高，雖然可加速酶的催化反應(yīng)速率，同時也加快了酶的熱失活速率。72溫度激活作用(上升區(qū)).酶催化反應(yīng)速率常數(shù)中的k2與溫度的關(guān)系符合Arrhenius方程:即,式中