酶促反应动力学课件

化学反应的两个基本问题：

反应进行的方向，可能性和限度：化学热力学反应进行的速率和反应机制：化学动力学反应速率：指一定条件下单位时间内某化学反应的反应物转变为生成物的速率。反应速率方程是由实验得出的。速率方程：表示反应速率和反应物浓度之间关系的数学表达式，也称动力学方程式。基元反应:aA+bB→cC+dD的恒温下，基元反应的速率方程遵循质量作用定律：反应速率与各反应物浓度系数方次的乘积成正比（V=k[A]a[B]b）。对于非基元反应来说，通常分解成几个基元反应，其中的限速反应步骤的反应速率就代表整个反应的速率。速率常数k的意义②k由化学反应本身决定，是化学反应在一定温度时的特征常数，它的大小与反应体系的本性，和温度有关；③相同条件下，k值越大，反应速率越快；④k的数值与反应物的浓度无关。注意：反应的速率常数和平衡常数是不同的反应的分子数：基元反应中参与相互碰撞而形成过渡态复合物分子的反应物分子数。可分为单分子、双分子和三分子反应。反应的分子数和反应级数

反应级数：反应的速率方程中各反应物浓度指数之和。反应级数可以是0、1、2、3或分数。或者，根据实验结果，整个化学反应速率服从哪种分子反应速率方程，就属于哪级反应。各级反应的速率特征一级反应：半衰期与速率常数成反比，与反应物的初浓度无关。二级反应：半衰期与速率常数和反应物的初浓度成反比。零级反应：半衰期与速率常数成正比，与反应物的初始浓度成正比。注：反应分子数和反应级数对简单反应时一致的，但比如水解反应，应为二级，通常可以当做一级处理。底物浓度对酶促反应速率的影响酶促反应：①当底物浓度低时,大部分酶没有与底物结合，即酶未被饱和，这时反应速度取决于底物浓度，即与底物浓度成正比，表现为一级反应特征；②随着底物浓度的增高，ES生成逐渐增多，这时反应速度取决于【ES】，反应速度也随之增高，但反应不再成正比例加速，表现为混合级反应；③当底物浓度达到一定值，酶全部被底物饱和，此时再增加底物浓度，反应速度不再增加，反应速度达到最大值，表现为零级反应，即酶促反应具有饱和现象。中间络合物学说（Henri的蔗糖酶水解蔗糖试验）酶浓度固定，反应速率与底物浓度的关系非酶促反应：反应速度与底物浓度成正比，即非酶促反应无饱和现象。米氏方程的推导，由稳态模型推导，平衡态模型不全面从稳态模型米氏方程得到的信息当[S]<<Km时V=Vmax[S]/Km即v正比于[S]当[S]＞＞Km时V=Vmax即v与[S]无关当[S]=Km时V=Vmax/2Km值等于酶促反应速度为最大反应速度一半时的底物浓度，单位是mol/L。米氏常数Km的意义Km值是酶的一个重要的特征物理常数，不同的酶具有不同Km值，其大小只与酶的性质有关，而与其浓度无关。一种酶有几种底物就有几个Km值，其中Km值最小的底物一般称为该酶的最适底物或天然底物。在K2K-1时，Km=Ks，此时Km代表ES的真实解离常，即Km值表示酶与底物之间的亲和程度：Km值大表示亲和程度小，酶的催化活性低；Km值小表示亲和程度大，酶的催化活性高。在K2与K-1大小相当时时，Km≠Ks，此时Km代表ES的表观解离常，即Km值不能真实反映酶与底物之间的亲和程度。若已知某个酶的Km值，可以计算在某一底物浓度时，其反应速率相当于Vmax的百分率

fES=S/(Km＋S)fES不能代表酶活性部位被底物饱和百分数根据Km的大小推断某一代谢物在体内可能的代谢途。遇到连锁反应时，Km值大的就是限速步骤。遇到同一种底物被多种酶利用时，当底物浓度很低时，Km值小的酶促反应占优势。Vm和k2的意义在一定的反应条件下，Vm与酶浓度成正比。当[S]>>Km时，V=Vm=k2[E]0，此时对底物来说是零级反应，对酶来说是一级反应，k2是一级反应速率常数，k3表示当酶被底物饱和时每秒钟每个酶分子转换底物的分子数（又称为转换数），这时的k2又可以写成kcat，kcat越大，说明酶的催化效率越高。Kcat/Km（课本推导过程）又叫表观二级速率常数或专一性常数，表示酶的催化效率，Kcat/Km越大，催化效率越高。其最大值极限是k1，而k1是酶与底物结合的速率常数，此常数受到底物在溶液中扩散速度的影响。用它可以比较不同酶或同一种酶催化不同底物的催化效率多底物反应的动力学序列反应（又分为有序反应，如辅酶1,2和随机反应，如肌酸激酶催化肌酸生成磷酸肌酸）乒乓反应（转氨酶催化的转氨基作用）酶活性降低或丧失的类型：失活作用（变性剂）活力完全丧失对酶没有选择性抑制作用（活力下降或丧失）对酶有选择性不可逆性抑制（共价修饰）可逆性抑制竞争性抑制（Vmax不变，Km变大通常是底物类似物，加大底物浓度可解除，如丙二酸、苹果酸及草酰乙酸皆和琥珀酸的结构相似，是琥珀酸脱氢酶的竞争性抑制剂）非竞争性抑制（Km不变，Vmax变小）反竞争性抑制（两者都变小）双倒数作图法加抑制剂非竞争性抑制反竞争性抑制竞争性抑制温度对酶反应的影响对于酶反应来说，有一个最适反应温度。一般来说，动物细胞内酶的最适反应温度在35～40℃，植物细胞中的酶可达40～50℃，微生物酶的最适温度差别较大，如TaqDNA聚合酶的最适温度可高达70℃。最适温度不是酶的特征性常数。不是一个固定的常数，它受底物的种类、浓度,溶液的离子强度、pH,反应时间等的影响。例:反应时间短，最适温度高；反应时间长，最适温度低。反应速度与原来反应速度的比称为温度系数。对于大多数酶，温度系数为2.PH对酶反应的影响存在一个最适反应pH。酶的最适反应pH也不是一个特征性常数。最适PH和生理PH不一定相同影响机制：1）酸、碱可使酶变性或改变构象失活；2）影响酶活性基团的解离；3）影响底物的解离，4）影响ES的解离。注：虽然大部分酶的pH—酶活曲线是钟形，但也有半钟形甚至直线形。激活剂对酶反应的影响大部分是无机离子或小分子化合物（半胱氨酸，还原型谷胱甘肽可以是含巯基酶的激活剂，EDTA作金属