酶动力学 PPT课件

2. 解读Vmax
Vmax也是酶的特征常数，但随着酶浓度的变化而变化。
3. 解读kcat
kcat称为酶的催化常数或转换数或周转数，具体是指在单位时间内，一个 酶分子将底物转变成产物的分子总数。kcat的单位是s-1。如果一个酶遵守 米氏方程，则kcat＝k2＝Vmax/Et。
4. 解读kcat/Km
影响酶促反应的因素
酶促反应速率和反应类型 酶反应速率与非酶促反应一样，一般都是以单位时间 内，底物或产物浓度的变化值来表示。 影响酶促反应速率的因素 影响酶促反应速率的主要因素包括：酶浓度、底物浓 度、反应温度、反应介质的pH和离子强度以及有无抑 制剂的存在等。
酶浓度对反应速率的影响
最适温度
米氏方程的线性转换
直接使用米氏方程中的v对[S]作图得到的是一条曲 线，从图中虽然也能得到Km 值和Vmax值，然而， 由于实验误差的客观存在，只要出现任何可见的 误差使数据点偏离真实的位置，那么就很难画出 一个很完美的曲线，但在同样的条件下，画直线 更容易。因此，将米氏方程进行线性化处理就显 得十分必要。
1/v
(1+[I]/KI)/Vmax
+抑制剂
斜率=Km/vmax
Leonor Michaelis (1875-1949)
Maud Menten (1879-1960)
米氏方程的推导
对于一个单底物-单产物反应： 假定νf表示ES形成的速率，νd为ES解离的速率，那么νf＝ k1[E][S]， 即νd＝k-1[ES]+k2[ES]=(k-1+k2)[ES] 在稳态时，ES形成的速率与ES解离的速率相等，因此νd＝νf ① ，即 k1[E][S]＝(k-1+k2)[ES] 假定 [Et] 表示酶的总浓度， [E] 表示游离的酶浓度， [ES] 为与 底物结合的酶浓度，则[Et]＝[E]+[ES]。于是，①式可变为 ：
第九章 酶动力学
提纲
一、影响酶促反应的因素 二、米氏反应动力学
1. 2. 3. 4. 5. 米氏方程成立的前提 米氏方程的推导 米氏方程的解读和延伸 米氏方程的双重性 米氏方程的线性转换
三、 酶抑制剂作用的动力学
1. 可逆性抑制剂 2. 不可逆性抑制剂
四、别构酶的动力学
1. 2. 3. 4. 别构酶的性质 S 形曲线和Hill 方程 Hill 作图 协同性的优点

几种常见的酶抑制剂药物
可逆性抑制剂
可分为竞争性、非竞争性和反竞争性抑制剂。
1. 竞争性抑制剂 （1）性质：有两类，一类与底物在结构和化学上具有很强的相似 性；第二类与底物无结构和化学性质的相似性。 （2）动力学： Km值提高，但Vmax不变。 2. 非竞争性抑制剂 （1）性质：既能与ES结合，又能与游离的酶结合。一旦它们与E结 合，将导致酶活性受到抑制。 （2）动力学：Km不变,Vmax降低。 3. 反竞争性抑制剂 （1）性质：只能与ES结合，但不能与游离的酶结合。一旦它们与 ES结合，将导致与活性中心结合的底物不再能够转变为产物。 （2）动力学： Km降低,Vmax降低。
米氏方程的推导（续）
由于酶促反应的初速率即是产物形成的速率，ν＝ k2[ES]，于是， 当[S]→∞，酶被底物饱和，这时的反应速率为最大反应 速率Vmax，即
最后，米氏方程可重写成：
解读米氏方程
1. 解读米氏常数Km
Km是酶反应初速率为Vmax一半时底物的浓度。在一定条件下，可以使用 它来表示酶与底物的亲和力。一个酶的Km越大，意味着该酶与底物的亲 和力越低；反之，Km越小，该酶与底物的亲和力越高。 Km可以帮助判断体内一个可逆反应进行的方向。如果酶对底物的Km值小 于对产物的Km值，则反应有利于正反应。否则，有利于逆反应。
kcat/Km通常被用来衡量酶的催化效率,可以表示一个酶的催化效率或者完美 程度。大的kcat和（或）小的Km将给出大的kcat/Km值。
几种酶的动力学参数
米氏方程的双重性
当底物浓度很低的情况下，即[S]<<Km，米氏方程可转 变为： 这时反应速率与底物浓度成正比，符合一级动力学； 当底物浓度很高的情况下，即[S]>>Km，米氏方程可转 变为： 这时酶反应速率接近最大值，如果继续增加底物的浓 度，v不可能继续增加，反应速率与底物浓度的关系符 合零级动力学。
米氏酶的双倒数作图
Eadie-Hofstee作图
Hanes-Wolff 作图
酶抑制剂作用的动力学
① ② 酶抑பைடு நூலகம்剂的类型 可逆性抑制剂。以次级键与酶可逆结合，使用透析 或超滤就可去除它们，让酶恢复活性； 不可逆性抑制剂。也被称为酶灭活剂，以强的化学 键（通常是共价键）与酶不可逆结合，可导致酶有 效浓度的降低，因此一旦失活就不可逆转。如果想 恢复酶的活性，唯一的手段只能是补充新酶。 酶抑制剂对米氏酶动力学性质的影响
温度对反应速率的影响
最适pH
pH对反应速率的影响
底物浓度对酶反应速率的影响
米氏反应动力学
酶反应动力学最简单的模型由Lenor Michaelis和 Maude Menten于1913年提出，因此又名为 Michaelis-Menten模型或M-M模型。 米氏方程推导设定的3个条件： ① 反应速率为初速率，因为此时反应速率与酶浓度呈 正比关系，避免了反应产物以及其它因素的干扰 ② 酶底物复合物处于稳态即ES浓度不发生变化 ③ 符合质量作用定律
Km
[S]
-1/Km
1/vmax
1/[S]
-1/(Km(1+[I]/KI))
非竞争性抑制剂
E S

k1 k-1
ES
I
v
k2
[S ] [S ] K
E P

m
I
KI
v m ax (1 [I ] K
I
KI’
)
EI S
EIS
Km 不变 vmax 降低
v
vmax
Vmax/(1+[I]/KI) Km
琥珀酸脱氢酶的竞争性抑制
竞争性抑制剂
E S

k1 K-1
v v m ax [ S ] [S ] K
m
ES
k2
E P
Km 升高 vmax 不变
I
KI
(1
[I ] K
I
)
EI
v
vmax
Km(1+[I]/KI)
1/v
+抑制剂
斜率=Km/vmax
斜率= Km(1+[I]/KI)/vmax