4酶促反应影响因素.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,影响酶促反应的因素,酶反应速度,不同的酶在不同的条件下反应速度曲线都不一样，但大致相似,以,产物浓度,对,反应时间,作图，可得到,酶促反应速度曲线,0,酶反应速度,正确的酶促反应速度应该是在,反应初期短时间内,的反应速度，即,反应初速度,一.底物浓度的影响,(一)酶反应速度与底物浓度的关系曲线,对于,简单的,酶反应，当,酶浓度和其他条件,恒定,时：,一.底物浓度的影响,(一)酶反应速度与底物浓度的关系曲线,对于,简单的,酶反应，当,酶浓度和其他条件,恒定,时：,v,S,0,V,max,零级反应,一级反应,混合级反应,该曲线可以用,米氏方程,来描述,(二)米氏方程,v,=,V,max,S,K,m,+,S,(二)米氏方程,对于单底物、单产物反应，其反应过程需经过,中间复合物,ES，,即,1.米氏方程的推导,ES,K,1,K,-1,ES,K,2,K,-2,EP,v,=,V,max,S,K,m,+,S,(二)米氏方程,1.米氏方程的推导,Michaelis-Menten,的三个假设：,(2)反应体系处于稳态,即,ES,不变,ES,的生成量,=,ES,的分解量,。,S,ES S,0,=,S+ESS,(3),S,E,v,=,V,max,S,K,m,+,S,(1)推导的,v,为反应初速度,ES,K,1,K,-1,ES,K,2,EP,E,0,=,E+ES,ES,K,1,K,-1,ES,K,2,EP,k,1,ES=k,-1,ES+k,2,ES=(k,-1,+k,2,)ES,设,K,m,=(k,-1,+k,2,)/k,1,ES=,K,m,ES,ES=,K,m,ES,ES=,E,0,S,Km,S,v=k,2,ES=,k,2,E,0,S,Km,S,V,max,=k,2,E,0,v,=,V,max,S,K,m,+,S,(二)米氏方程,2.米氏方程的讨论,(1),当,S,时,，,vV,max,为,零级反应,(2)当,S0,时，,vV,max,/K,m,S,为,一级反应,(3)米氏方程的曲线,为双曲线,v,=,V,max,S,K,m,+,S,(二)米氏方程,2.米氏方程的讨论,有两条渐近线：,当,S,时，,逼向渐近线,v=,V,max,当,S,“,”,-K,m,时，,逼向渐近线,S=,-,K,m,v,=,V,max,S,K,m,+,S,(二)米氏方程,3.米氏方程中常数的意义,(1),V,max,最大反应速度,由于,V,max,=k,2,E,0,，,V,max,与酶浓度成正比，,v,=,V,max,S,K,m,+,S,(二)米氏方程,3.米氏方程中常数的意义,(2),K,m,米氏常数,由于,K,m,=(k,-1,+k,2,)/k,1,，,为复合常数。,K,m,的值是当酶促反应速度为最大反应速度的一半时的底物浓度。所以,K,m,的,单位为,浓度单位,。,K,m,是酶的特征常数，表示酶与底物的亲和力。,K,m,值越大，亲和力越小。,v,=,V,max,S,K,m,+,S,(二)米氏方程,3.米氏方程中常数的意义,(2),K,m,米氏常数,v,=,V,max,S,K,m,+,S,(二)米氏方程,3.米氏方程中常数的意义,由于,V,max,=k,2,E,0,，k,2,=V,max,/E,0,酶的转换数,是指酶充分被底物饱和时，每个酶分子在单位时间内转化底物的分子数。用,K,cat,表示。,K,cat,的单位是,s,-1,。,K,cat,也是酶的特征常数，反映酶的催化效率。,由于酶的高催化效率，这个值常常很高。,(3),k,2,酶的转换数,v,=,V,max,S,K,m,+,S,(二)米氏方程,3.米氏方程中常数的意义,一些酶的转换数,酶,底物,K,cat,(s,-1,),过氧化氢酶,乙酰胆碱酯酶,b-,内酰胺酶,延胡索酸酶,RecA,蛋白酶,H,2,O,2,乙酰胆碱,青霉素,C,延胡索酸,ATP,40 000 000,140 000,2 000,800,0.4,(3),k,2,酶的转换数,v,=,V,max,S,K,m,+,S,(二)米氏方程,4.米氏方程中常数的测定,(1),解方程组,：,只要知道两组,v,S,(2)作图法,：,比解方程组法更具统计意义，所以要准确,。,双倒数作图法：即 1/,v-1/S,作图,v-S,作图法：,V,max,难确定，从而导致,K,m,也难确定。,此法较前一种作图法准确。,.,1,v,V,max,K,m,V,max,=,s,1,1,v,=,V,max,S,K,m,+,S,酶浓度曲线,二.酶浓度对酶反应速度的影响,V,max,=k,2,E,0,在一般的酶促反应中，常常,SE,，,酶反应速度,达到最大反应速度,。,v,E,0,三.,pH,对酶反应速度的影响,pH,对酶反应速度的影响较大：,pH,影响,酶分子极性基团的解离,，也就影响了酶与底物的结合及催化。,pH,影响,底物的解离,，从而影响酶与底物的结合。,极度,pH,的条件引起,酶分子构象的改变,，甚至引起变性。,0,最适,pH,pH,v,三.,pH,对酶反应速度的影响,酶的最适,pH,一般在,7左右,也有很多例外，如胃蛋白酶的最适,pH,只有1.5,酶的最适,pH,并非,酶的特征性常数，它与底物的种类、浓度等因素有关,三.,pH,对酶反应速度的影响,四.温度对酶反应速度的影响,温度对酶反应速度的影响具有双重性：,随着温度的升高，反应速度会加快。,和一般化学反应相同，在达到最适温度之前，温度每升高10，反应速度是原来的12倍。,随着温度的升高，酶蛋白会失活，使反应速度下降。,绝大多数酶在60以上即失去活性。,四.温度对酶反应速度的影响,v,t,0,最适温度,不同酶的最适温度也不一样,动物酶的最适温度一般在3540，植物酶为4050。,酶的最适温度,并非,酶的特征性常数，它与底物、作用时间等因素有关,四.温度对酶反应速度的影响,五.激活剂对酶反应速度的影响,激活剂,：能提高酶活性的物质。,无机离子,主要是,金属离子,，它们有的本身就是酶的辅助因子，有的是酶的辅助因子的必要成分。,如 激酶需要,Mg,2+,激活,唾液淀粉酶需要,Cl,-,激活,五.激活剂对酶反应速度的影响,激活剂,：能提高酶活性的物质。,有机小分子,一些还原剂，如抗坏血酸、半胱氨酸，使含-,SH,的酶处于还原态。,金属螯合剂，如,EDTA(,乙二胺四乙酸)，可络合一些重金属杂质，解除它们对酶的抑制，从而使酶活升高。,六.抑制剂对酶反应速度的影响,抑制作用,：有些物质与酶结合后，引起酶的活性中心或必需基团的化学性质发生改变，从而使酶活力降低或丧失。,六.抑制剂对酶反应速度的影响,引起抑制作用的物质称为,抑制剂,。,抑制作用可分为两大类：,可逆抑制作用,不可逆抑制作用,(一）可逆抑制作用,可逆抑制作用可分为三种类型：,竞争性抑制作用,非竞争性抑制作用,反竞争性抑制作用,酶与抑制剂非共价地可逆结合，当用透析或超滤等方法除去抑制剂后酶的活性可以恢复，这种抑制作用叫,可逆抑制作用,。,(一）可逆抑制作用,某些抑制剂的化学结构与底物相似，与底物竞争酶的活性中心并与之结合，从而减少了酶与底物的结合，因而降低酶反应速度。这种作用称为,竞争性抑制作用。,1.竞争性抑制作用,ES,ES,EP,E,I,(一）可逆抑制作用,1.竞争性抑制作用,ES,ES,EP,E,I,Ki,V,=,V,max,S,Km(1+I/,Ki,),+,S,K,m,=,K,m(1+I/,K,i,),.,1,v,V,max,K,m,V,max,=,s,1,1,(一）可逆抑制作用,1.竞争性抑制作用,(一）可逆抑制作用,1.竞争性抑制作用,竞争性抑制中，,Vmax,不变，,Km,增大,可通过增加底物浓度而使整个反应平衡向生成产物的方向移动，因而能削弱或解除这种抑制作用。,(一）可逆抑制作用,1.竞争性抑制作用,丙二酸,与,琥珀酸,结构类似，是,琥珀酸脱氢酶,的竞争性抑制剂。,对-氨基苯磺酰胺,(磺胺类抗生素)与,对-氨基苯甲酸,的结构相似，后者是细菌合成维生素,B,11,叶酸的原料，是,二氢叶酸合成酶,的底物，因此前者是二氢叶酸合成酶的竞争性抑制剂，抑制了叶酸的生物合成。由于人体能直接利用食物中的叶酸，而细菌不能，只能自已合成，所以磺胺药能抑制细菌的生长，从而达到治病的效果。,(一）可逆抑制作用,某些抑制剂结合在酶活性中心以外的部位，酶与底物结合后还能与抑制剂结合，同样酶与抑制剂结合后还能与底物结合。但酶分子上有了抑制剂后其催化功能基团的性质发生改变，从而降低了酶活性。这种作用称为,非竞争性抑制作用,。,2.非竞争性抑制作用,ES,ES,EP,E,I,ES,I,S,(一）可逆抑制作用,2.非竞争性抑制作用,ES,ES,EP,E,I,ES,I,S,V,=,Vm,S,(1+I/,Ki,),(Km+,S,),V,m,=,V,m,/,(1+I/,K,i,),.,1,v,V,m,K,m,V,m,=,s,1,1,Ki,Ki,(一）可逆抑制作用,2.非竞争性抑制作用,非竞争性抑制中，,Vmax,变小，,Km,不变,这种抑制作用不能用增加底物浓度的方法来消除。,(一）可逆抑制作用,2.非竞争性抑制作用,(一）可逆抑制作用,2.非竞争性抑制作用,例如：,金属络合剂,如,EDTA、F,-,、CN,-,、N,3,-,等可以与络合,金属酶,中的金属离子，从而抑制酶的活性。,(一）可逆抑制作用,3.反竞争性抑制作用,某些抑制剂不能与游离的酶结合，而只能在酶与底物结合成复合物后再与酶结合。当酶分子上有了抑制剂后其催化功能被削弱。这种作用称为,反竞争性抑制作用。,(一）可逆抑制作用,3.反竞争性抑制作用,V,m,=,V,m,/,(1+I/,K,i,),ES,ES,EP,ES,I,Ki,K,m,=,K,m,/,(1+I/,K,i,),V,=,Vm,S,Km,+,S,(1+I/,Ki,),.,1,v,V,m,K,m,V,m,=,s,1,1,(一）可逆抑制作用,3.反竞争性抑制作用,(一）可逆抑制作用,(一）可逆抑制作用,0,1(,无抑制剂,),1/S,1,/v,2,3,4,-1/Km,1/Vm,斜率,:Km/,Vm,2.,竞争性,3.,非竞争性,4.,反竞争性,(二）不可逆抑制作用,抑制剂以共价键不可逆地与酶相结合而抑制酶的活性。这种抑制作用叫,不可逆抑制作用,。,不可逆抑制剂不能用透析或超滤等方法去除。,(二）不可逆抑制作用,常见的不可逆抑制剂：,碘乙酸,（,ICH,2,COOH）,是一种烷化剂，可,使巯基烷化,：,E-,SH,+I-CH,2,COOH E,-S,-CH,2,COOH+HI,所以它是,巯基酶,的抑制剂,。,如,抑制3-磷酸甘油醛脱氢酶、脲酶、,a-,淀粉酶,等,(二）不可逆抑制作用,有机磷化合物,可,使-,OH,磷酯化,，所以它是,活性中心有,Ser,残基的酶,的抑制剂。,常见的有机磷农药，如敌敌畏、敌百虫，它们杀灭昆虫的机理就在于可抑制,乙酰胆碱酯酶,的活性，该酶的作用是将神经递质乙酰胆碱水解。,若它被抑制，会导致乙酰胆碱的积累，使神经过度兴奋，引起昆虫的神经系统功能失调而中毒致死。,常见的不可逆抑制剂：,Q,：,判断可逆与不可逆抑制,v,0,1,E,不可逆,