第9章酶促反应动力学

第9章 酶促反应动力学

教学目的：使学生掌握影响酶促反应速率的各种因素；

教学重点：底物浓度、激活剂和抑制剂对酶促反应速率的影响

教学难点：抑制剂对酶促反应速率的影响

教学方法和手段：多媒体

教学内容：

酶促反应动力学是研究酶促反应的速率以及影响酶促反应速率的各种因素。

一、 酶浓度对酶作用的影响

在底物浓度足够过量而其他条件固定的情况下，并且反应系统中不含有抑制酶活

性或激活酶活性的物质及其它不利于酶发挥作用的因素时，则酶促反应速度与酶浓度成正比。

V = K [E]

可用中间产物学说来解释.

二、底物浓度对酶促反应的影响

1、在酶浓度一定、pH 、温度等条件不变的情况下，底物浓度与酶促反应速度的关系为：

2、解释：1913 Michaelis 和Menten 根据中间产物学说提出了单底物酶促反应的快速平衡模型，也叫米-曼氏模型，并推出了能解释酶促反应速度与[S]的数学关系式——米-曼方程。 1925年Briggs 和Haldane 提出了稳态理论，对米曼方程进行了修正

（1）Michaelis 和Menten 在建立米-曼模型和推导速率方程时作了5点假设：

(2)1925年Briggs （布里格斯）和Haldane （霍尔丹） 将平衡态修改为稳态，仍保留米-曼氏假设中的后3点假设。

稳态是指反应进行一段时间后，反应体系中[ES]由零增加到一定数值后，尽管在

一定时间内，[S]和[P]在不断变化，ES 不断生成和分解，但ES 的生成和分解速度相等，

[ES]的保持不变的反应状态叫稳态，当反应达到稳态时反应体系中[ES]不变。既在稳态时中间产物的生成速度等于分解速度。

根据这两种模型推导出的速率方程形式是一样的，叫米-曼方程

E + S ES E +P

k m 即为米-曼氏常数，Vmax 为最大反应速度

用米-曼氏方程解释[S]对酶促反应速度的影响

当k m ＞＞[S] ，符合一级反应；

k m ＜＜[S]，v = Vmax 酶被底物饱和，符合零级反应。

当反应速度等于最大速度一半时,即v = 1/2 V max, 代入米-曼氏方程

整理后得：K m = [S]，所以米-曼氏常数是反应速度为最大值的一半时的底物浓度。 米氏常数的单位为mol/L 。

3、Km 的物理意义是：

（1）Km 是酶的特征常数之一，Km 与酶的性质有关，与酶的浓度无关，在一定条件下，

每种酶都有特定的Km 值，不同的酶Km 值不同，同一种酶对不同的底物Km 也不同，通

过测定Km 来鉴别酶。

(2)Km 值可以判断酶的天然底物，如果一个酶有几种底物，则每一种底物各有一个特定

的Km ，其中Km 最小的底物称该酶的最适底物或天然底物。因为Km 愈小（达到Vmax

一半所需的底物浓度愈小）表示酶促反应速度的变化越灵敏底物。

（3） Km 可用来表示酶与底物亲和力

当K -1＞＞K2时， K 2 可忽略不计,Km ≈ K -1 / K 1 ，Km 可以代表酶与底物的亲和力。

Km 越小，酶与底物亲和力越大，Km 越大，酶与底物的亲和力越小

但这种意义对大多数酶是不适用的。更普遍的情况是，在形成ES 之后还经过多个

步骤和多个中间复合物，这样Km 就变成多个速度常数的复杂函数。

（4）Kcat 的意义：催化常数或转换数

4、Km 和Vmax 的求解方法

（1） 双倒数作图法

（2）Hanes-Woolf 作图法

（3）Eadie-Hofstee 作图法，

三、影响酶促反应的其他因素

（一）pH 对酶作用的影响

（二）温度对酶作用的影响

（三）激活剂对酶作用的影响

四、酶的抑制作用

（一）抑制作用的概念：

（二）抑制作用的类型

1、可逆抑制作用

（1） 竞争性抑制（Competitive inhibition ）

特点：

a 、 Vmax 不变，要达到Vmax ，必须增加底物浓度。

b 、 K/m 变大，增大了（1+[I]/Ki ）倍

c 、竞争性抑制剂对酶促反应的抑制程度，主要决定于[I]、[S]的浓度状况。

d 、[I]一定，增加[S]，可减少抑制程度。

[S]一定，增加[I]，可增加抑制程度（K/m 增加）。

v = —————— V max · [S ]

k m + [S ]

（2）、非竞争性抑制

特点：

a、 Km不变

b、 Vmax减小，不能通过增加底物浓度来达到Vmax。

c、有非竞争性抑制剂与无非竞争性抑制剂时，两条直线在横轴上截距是相同的，这说明：竞争性抑制剂的存在不影响Km值。会影响最大反应速度，，使最大反应速度减小（1+[I]/Ki）倍，不能通过加大底物浓度来解除抑制作用。，这是判断反应体系中有非无竞争性抑制剂的依据。

（3）反竞争性抑制

这种抑制剂不能与游离的酶结合,它必须在酶与底物结合后才能与之复合物结合成ESI,ESI复合物不能分解为产物.

2. 不可逆抑制作用

抑制剂与酶的结合是一不可逆反应。抑制剂与酶活性中心的基团共价结合，使酶的活性下降，无法用透析法除去抑制剂而恢复酶活力，这种抑制剂称为不可逆抑制作用。不可逆抑制剂可分为非专一性和专一性不可逆抑制剂

（1）、非专一性不可逆抑制剂

此类抑制剂可以和一类或几类基团反应。不但能和酶分子中的必需基团作用，也能和相应的非必需基团作用。

①二异丙基氟磷酸（DFP，神经毒气）和许多有机磷农药都能抑制胰凝乳蛋白酶和乙酰胆碱酯酶的活性。能与酶活性中心Ser的—OH结合，从而抑制酶的活性，使乙酰胆碱脂酶不能水解乙酰胆碱。乙酰胆碱的堆积，导致神经过渡兴奋而引起一系列神经中毒症状。

解毒剂：PAM（解磷定），可以把酶上的磷酸根除去。

②、青霉素也是不可逆抑制剂，青霉素是糖肽转肽酶的不可逆抑制剂，糖肽转肽酶参与催化细菌细胞壁肽聚糖链的交联。此酶活性受抑制，细菌细胞壁生成受阻，细菌停止生长或死亡。

③许多有机汞、有机砷可与酶的巯基结合，如碘乙酸、对汞苯甲酸和路易斯毒气能抑制几乎所有的巯基酶，使酶中的-SH烷化，使酶失活，常作为鉴定酶中-SH的特殊试剂。

酶-SH + I-CH2-COOH →酶-S-CH2-COOH+HI

解毒剂：二巯基丙醇

④氰化物：与含铁扑啉的酶中的Fe2+结合，阻抑细胞呼吸

⑤重金属：Ag、Cu、Hg、Cd、Pb能使大多数酶失活，乙二胺四乙酸(EDTA)可解除

本章作业：P171第1、6、11题