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第二章 酶促反应动力学

第二章 酶促反应动力学. 2.1 酶促反应动力学的特点. 2.1.1 酶的基本概念 2.1.2 酶的稳定性及应用特点 　 酶是以活力、而不是以质量购销的。 酶有不同的质量等级：工业用酶、食品用酶、医药用酶。酶的实际应用中应注意，没有必要使用比工艺条件所需纯度更高的酶。　　　. 经典酶学研究中，酶活力的测定是在反应的初始短时间内进行的，并且酶浓度、底物浓度较低，且为水溶液，酶学研究的目的是探讨酶促反应的机制。

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第二章 酶促反应动力学

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  1. 第二章 酶促反应动力学

  2. 2.1 酶促反应动力学的特点 2.1.1 酶的基本概念 2.1.2 酶的稳定性及应用特点 　 酶是以活力、而不是以质量购销的。 酶有不同的质量等级：工业用酶、食品用酶、医药用酶。酶的实际应用中应注意，没有必要使用比工艺条件所需纯度更高的酶。　　　

  3. 经典酶学研究中，酶活力的测定是在反应的初始短时间内进行的，并且酶浓度、底物浓度较低，且为水溶液，酶学研究的目的是探讨酶促反应的机制。 工业上，为保证酶促反应高效率完成，常需要使用高浓度的酶制剂和底物，且反应要持续较长时间，反应体系多为非均相体系，有时反应是在有机溶剂中进行。

  4. 2.2 均相酶促反应动力学 2.2.1 酶促反应动力学基础 　　可采用化学反应动力学方法建立酶促反应动力学方程。 对酶促反应 　　　　　 ，有： 式中， k：酶促反应速率常数； r：酶促反应速率； rA：以底物A的消耗速率表示的酶促反应速率； rP：以产物P的生成速率表示的酶促反应速率。

  5. 对连锁的酶促反应，

  6. 2.2.2 单底物酶促反应动力学 2.2.2.1 米氏方程 　　 根据酶－底物中间复合物假说，对单底物酶促反应　　 ，其反应机制可表示为：　

  7. 快速平衡法推导动力学方程： 几点假设： （1）CS>>CE，中间复合物ES的形成不会降低CS。 （2）不考虑这个可逆反应。 （3） 为快速平衡， 为整个反应的限速阶段，因此ES分解成产物不足以破坏这个平衡。

  8. 解之，得 根据假设建立动力学方程 令 则

  9. 稳态法推导动力学方程： 几点假设： （1）CS>>CE，中间复合物ES的形成不会降低CS。 （2）不考虑这个可逆反应。 （3）CS>>CE中间复合物ES一经分解，产生的游离酶立即与底物结合，使中间复合物ES浓度保持衡定，即 。

  10. 解之，得 根据以上假设，可建立如下方程组 令 则

  11. r rmax rmax/2 Km CS 米氏方程 图2－1 酶浓度一定时底物浓度对反应速率的影响

  12. 对米氏方程的讨论： • 当CS<<Km时，　　 ，属一级反应。 • 当CS>>Km时，　　，属零级反应。 • 当CS＝Km时，　　。Km在数量上等于反应速度达到最大反应速度一半时的底物浓度。

  13. 双倒数法(Linewear Burk): 对米氏方程两侧取倒数，得 ,以 作图，得一直线，直线斜率为 ，截距为 ,根据直线斜率和截距可计算出Km和rmax。

  14. 1／r 1／rmax 斜率－Km/rmax －1／Km 1／CS 图2－2 双倒数法求解Km和rmax

  15. 2.2.2.2 抑制剂对酶促反应速率的影响 失活作用 抑制作用 竞争性抑制 非竞争性抑制

  16. S I E S I E 竞争性抑制 非竞争性抑制

  17. 竞争性抑制反应机理：

  18. 快速平衡法推导动力学方程： 解之，得 ， 式中:

  19. 采用稳态法推导动力学方程：

  20. 解之，得 式中:

  21. 非竞争性抑制反应机理

  22. 快速平衡法推导动力学方程 解之，得 式中:

  23. 稳态法推导动力学方程：

  24. 解之，得 式中:

  25. 竞争性抑制 非竞争性抑制 令 令 可变形为: 可变形为:

  26. 1／r 1／r CI 1／rmax CI = 0 1／rmax’ -1／Km -1／Km’ 1／CS 1／rmax -1／Km 1／CS 竞争性抑制 非竞争性抑制 CI CI = 0

  27. 产物抑制：酶促反应中，有时随产物浓度提高，产物与酶形成复合物，阻碍了底物与酶的结合，从而降低了酶促反应的速度。产物抑制：酶促反应中，有时随产物浓度提高，产物与酶形成复合物，阻碍了底物与酶的结合，从而降低了酶促反应的速度。 反应机理：

  28. 快速平衡法推导动力学方程:

  29. 解之,得 式中:

  30. 稳态法推导动力学方程:

  31. 解之,得 式中: 可见,产物抵制属于竞争性抵制

  32. r CS 底物抑制：对于某些酶促反应，当底物浓度较高时，反应速率呈下降趋势，称为底物抑制。 CS

  33. 底物抑制反应机理：

  34. 快速平衡法推导动学方程：

  35. 解之,得 式中:

  36. 作业： P50 1 4 5 6

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