第二章 酶总结

第五节影响酶反应速度的主要因素五节

影响酶促反应的速度的主要因素

一．抑制酶对酶反应速率的影响

某些物质能导致酶活力下降或丧失称为抑制作用，引起抑制作用的物质称为抑制剂。

根据抑制剂与酶作用方式及抑制作用是否可逆，可把抑制作用分为两大类。

抑制作用类型

1.不可逆的抑制作用

抑制剂与酶的必须基团以共价键结合而引起酶活力丧失，不能用透析、超滤等物理方法除去抑制剂而使酶复活，称为不可逆抑制。

2.可逆的抑制作用

抑制剂与酶的必须基团以非共价键结合而引起酶活力降低或丧失，能用透析、超滤等物理方法除去抑制剂而使酶恢复活力，这种抑制作用是可逆的，称为可逆抑制。

根据可逆抑制剂与底物的关系，可逆抑制作用可分为三种类型：

⑴竞争性抑制

抑制剂与底物竞争与酶的同一活性中心结合，从而干扰了酶与底物的结合，使酶的催化活性降低，称为竞争性抑制作用。

图4-28 竞争性抑制作用示意图1

竞争性抑制特点：

①竞争性抑制剂的结构与底物类似；

②抑制剂浓度越大，则抑制作用越大，但可通过增加底物浓度而解除；

③动力学参数：Km值增大，Vm值不变。

⑵非竞争性抑制

抑制剂既可以与游离酶结合，也可以与ES复合物结合，使酶的催化活性降低，称为非竞争性抑制。

图4-32 非竞争性抑制作用示意图

非竞争性抑制特点：

①降低最大反应速度

②动力学参数：Km值不变，Vm值降低。

③底物和抑制剂分别独立地与酶的不同部位相结合；

⑶反竞争性抑制

抑制剂不能与游离酶结合，但可与ES复合物结合并阻止产物生成，使酶的催化活性降低，称酶的反竞争性抑制。

图4-34 反竞争性抑制作用示意图

反竞争性抑制特点：

①降低最大反应速度

②必须有底物存在，抑制剂才能对酶产生抑制作用；抑制程度随底物浓度的增加而增加；

③动力学参数：增加酶对底物的亲和力，Km减小，Vm降低。

3.可逆抑制和不可逆抑制的鉴别

除了用透析、超滤等物理方法能否除去抑制剂来区别可逆抑制和不可逆抑制作用外，还可以采用动力学的方法来鉴别。

图 2-14 竞争性抑制

图2-16 非竞争性抑制

4.可逆抑制动力学

⑴竞争性抑制

图4-27 竞争性抑制作用的反应方程

⑵非竞争性抑制

图4-31 非竞争性抑制作用的反应方程⑶反竞争性抑制

图4-33 反竞争性抑制作用的反应方程

二．温度对酶反应速率的影响

1.温度系数Q

10

酶促反应与其他化学反应一样，随温度的增加，反应速度加快。化学反应中

温度每增加10℃，反应速度增加的倍数称为温度系数Q

10

。一般的化学反应的

Q 10为2~3，而酶促反应的Q

10

为1~2.

2.最适温度

反应速度达到最大是对应的温度

酶是生物催化剂，温度对酶促反应速度具有双重影响。升高温度一方面可加

快酶促反应速度，同时也增加酶的变性。综合这两种因素，酶促反应速度最快时的环境温度称为酶促反应的最适温度（optimum temperature）。

图4-26 温度对酶反应速度的影响

动物组织中提取的酶，最适温度在35℃～40℃之间，植物酶一般在40℃～50℃之间，一些细菌酶如Taq DNA聚合酶的最适温度可达70℃。可以说，除少数酶外，大部分酶在60℃以上时，即发生变性失活。

三．PH对酶反应速率的影响

1.最适PH

酶催化活性最大时的环境pH称为酶促反应的最适pH

图4-25 pH值对某些酶活性影响

四．激活剂对酶反应速率的影响

第六节酶的专一性及活性中心

一．酶的专一性

1.结构专一性：

①绝对专一性

只作用于一个底物，而不作用于任何其他物质，这种专一性称绝对专一性。

②相对专一性

有些酶对底物的要求比专一性略低一些，它的作用对象不只是一种底物，这种专一性称相对专一性。

2.立体异构专一性

(1)旋光异构专一性

当底物具有旋光异构体时，酶只能作用于其中的一种，--种对于旋光异构体底物的高度专一性是立体异构专一性中的一种，称为旋光异构专一性。

(2)几何异构专一性

当底物具有立体异构时（顺反异构），酶只能作用于其中的一种，称为立体异构专一性。

二．关于酶作用专一性的假说

1.锁与钥匙的学说

认为底物分子或底物分子的一部分象钥匙那样，专一地契入到酶的活性中心部位，即底物分子进行化学反应的部位与酶分子上有催化效能的必须基团间具有紧密的互补的关系

2.诱导契合学说

当酶分子与底物分子接近是，酶蛋白手底物分子的诱导，其构象发生有利于底物结合的变化，酶与底物在此基础上互补契合，进行反应。

三．酶的活性部位

酶分子中促使底物发生化学变化（如底物键的断裂）的部位称为催化部位，通常将酶的结合部位和催化部位总称为酶的活性部位或活性中心（占酶分子1-2%）。

活性部位结合部位决定酶的专一性

催化部位决定酶所催化反应的性质。

酶的活性部位有其共同的特点：

1.一级结构分散，三级结构在一起。酶的活性部位是一个三维结构的实体。

2.活性部位只占据酶的一小部分。

3.酶的活性部位的结构与底物的结构不是互补的。

4.活性部位常位于酶的裂缝中，在裂缝中常具有疏水环境，能够降低介电常数，增强极性键之间的反应。

5.底物常常通过次级键与酶结合

6.酶的活性部位具有柔性和可运动性

四．研究酶的活性部位的方法

①酶分子化学侧链基团的化学修饰法

②DFP的共价修饰

③TPCK共价修饰

第七节酶的作用机理及实例

一．决定酶高效率催化的机制