酶的作用机制

nullnull二. 米－曼氏方程式null中间产物米氏方程的理论依据—中间产物学说k4null 1913年Michaelis和Menten提出反应速度与底物浓度关系的数学方程式，即米－曼氏方程式，简称米氏方程式(Michaelis equation)。[S]：底物浓度 V：不同[S]时的反应速度 Vmax：最大反应速度 Ｋm：米氏常数null当反应速度为最大反应速度一半时1） Km值的推导Km＝[S] ∴Km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。2）Km与Vmax的意义2）Km与Vmax的意义 Km值 ① Km等于酶促反应速度为最大反应速度一半时的底物浓度。 Vmax：是酶完全被底物饱和时的反应速度，与酶浓度成正比。null Km是酶的特征性常数，在温度、PH、离子强度恒定时， Km只与酶和底物的性质有关，与酶浓度[E]无关。 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。 ② Km的意义：null 同一酶对于不同底物有不同的Km值，Km最小的底物是酶的最适底物。 Km可帮助判断某代谢反应的方向和途径,催化可逆反应的酶对正/逆两向底物Km不同 —— Km较小者为主要底物 null乳酸脱氢酶（1.7×10-5）丙酮酸脱氢酶 （1.3×10-3）丙酮酸脱羧酶（1.0×10-3）丙酮酸乳酸乙酰CoA乙醛丙酮酸浓度较低时： 代谢哪条途径决定于Km最小的酶一底物多酶反应null3) Ｋm值与Ｖmax值的测定3) Ｋm值与Ｖmax值的测定双倒数作图法(double reciprocal plot)，又称为 林-贝氏(Lineweaver- Burk)作图法（林－贝氏方程） 　　　双倒数作图法null① 在底物浓度较低时，即[S]很小，Km>>[S] Km + [S] ≈ Km ， V = Vmax/Km[S] = k[S] 反应速度与底物浓度成正比,符合一级反应 ② 在底物浓度很高时， [S]很大 [S]>>Km Km + [S] ≈[S]，V = Vmax [S] = Vmax 反应速度与底物浓度无关,符合零级反应 ③ 当反应速度等于最大反应速度Vmax的一半时,即v=1/2Vmax时， Km = [S]4）米氏方程的讨论：（二）酶浓度对反应速度的影响（二）酶浓度对反应速度的影响 当[S]＞＞[E]，所有酶被底物饱和形成ES复合物。 关系式为：V = K3 [E]。 反应速度与酶浓度成正比（三）温度对反应速度的影响（三）温度对反应速度的影响 双重影响 温度升高，酶促反应速度升高； 酶的本质是蛋白质，温度升高，可引起酶的变性，从而反应速度降低 。 最适温度 酶促反应速度最快时的环境温度。通常：动物体内酶的最适温度在35-40℃ 植物体内酶的最适温度在40-50℃null酶 活 性 0.51.02.01.50 10 20 30 40 50 60 温度 ºC 温度对淀粉酶活力的影响最适温度null低温的应用： 种质保存nullnull人工杂交授精过程null 1. 最适pH 酶具有最大的催化活性的PH,通常称为最适pH。（四）pH对反应速度的影响nullnull① 过酸、过碱能使酶本身失活（变性）。 ② pH改变影响酶分子活性部位基团的解离，与底物结合能力下降。 ③ pH改变也影响底物分子的解离，以及中间产物ES的解离，从而影响反应速率。 2. pH改变影响酶活力的机制 :null（五）激活剂对酶反应的影响定义： 凡是能提高酶活性的物质都称为酶的激活剂。 其中大部分是一些无机离子和小分子简单有机物。 Cl- 是唾液淀粉酶的激活剂 Mn2+ 是醛缩酶的激活剂 Mg2+ 是 RNAse的激活剂 Mg2+、Mn2+、Co2+ 是羧化酶的激活剂 2. 举例：null 一般情况下，一种激活剂对某种酶是激活剂，而对另一种酶则起抑制作用； 对于同一种酶，不同激活剂浓度会产生不同的作用。3. 激活剂的作用方式 这些离子可与酶分子上的氨基酸侧链基团结合，可能是酶活性部位的组成部分，也可能作为辅酶或辅基的一个组成部分起作用。4. 激活剂的特点null（六）抑制剂对酶作用的影响 使酶的必需基团或酶活性部位中的基团的化学性质改变而降低酶活力的物质叫抑制剂，常用I（inhibitor）表示，其作用称为抑制作用 。1. 定义2.抑制剂与酶的变性剂的区别 抑制剂对酶有一定选择性 引起变性的因素对酶没有选择性null 酶的抑制剂一般具备两个方面的特点： a. 在化学结构上与被抑制的底物分子或底物的过渡状态相似。 b. 能够与酶的活性中心以非共价或共价的方式形成比较稳定的复合体或结合物。 null4. 抑制作用的类型 不可逆性抑制 (irreversible inhibition) 可逆性抑制 (reversible inhibition)：竞争性抑制 (competitive inhibition) 非竞争性抑制 (non-competitive inhibition) 反竞争性抑制 (uncompetitive inhibition)null1） 不可逆抑制作用 定义： 抑制剂与酶反应中心的活性基团以共价形式结合，引起酶的永久性失活。 I与E的结合为不可逆反应，不能用透析法除去I而使酶恢复活力。 举例 有机磷化合物  羟基酶 解毒 -- -- -- 解磷定(PAM) 重金属离子及砷化合物  巯基酶 解毒 -- -- -- 二巯基丙醇(BAL)null有机磷化合物对羟基酶的抑制null2） 可逆性抑制作用2） 可逆性抑制作用* 概念 抑制剂以非共价键与酶或酶-底物复合物可逆性结合，使酶的活性降低或丧失；抑制剂可用透析、超滤等方法除去。竞争性抑制 非竞争性抑制 反竞争性抑制 * 类型null定义： 抑制剂与底物的结构相似，能与底物竞争酶的活性中心，从而阻碍酶底物复合物的形成，使酶的活性降低。竞争性抑制作用机制: 可能是由于底物与抑制剂结合在酶分子的同一部位上，也可能是由于底物或抑制剂中的一个与酶结合后，而引起酶发生构象变化，产生不利于与另一个结合的构象 。nullnullnull抑制剂与酶的结合部位与底物与酶的结合部位相同 ； I与S结构类似，竞争酶的活性中心； 动力学特点：Vmax不变，表观Km↑。 有竞争性抑制剂存在时，Km′是原Km的1+[I]/Ki倍，而且Km′值将随[I]的增加而增大； 抑制剂浓度越大，则抑制作用越大；但增加底物浓度可使抑制程度减小 ; 竞争性抑制的特点null* 举例 1.丙二酸对琥珀酸脱氢酶的抑制null2. 磺胺药对细菌FH2合成酶的抑制3. 抗代谢物的抗癌作用非竞争性抑制非竞争性抑制　　抑制剂和底物可同时结合在酶的不同部位上，形成ESI三元复合物。形成的三元复合物不能发生化学反应。 　nullnull非竞争性抑制剂作用特点: C) 动力学特点：Vmax↓，表观Km不变。 a)抑制剂与底物可同时与酶的不同部位结合 ; b) E与S或I的结合互不相关, 但三元复合物均不能分解为产物; 反竞争性抑制反竞争性抑制　　抑制剂仅与酶和底物形成的中间产物结合，使ES的量下降。null反竞争性抑制特点抑制剂不能与游离的酶结合，只与ES结合；必须有底物存在，抑制剂才能对酶产生抑制作用；抑制程度取决与［I］及［S］；动力学特点：Vmax↓，表观Km↓。 抑制剂↑ 1/V 1/[S] 无抑制剂 null各种可逆性抑制作用的比较   null本章小结 酶的概念，分类与命名 酶的化学本质，结构与功能的关系 3. 酶的作用机制 4. 酶促反应的速度和影响酶促反应速度的因素 5. 酶活力的测定 ，酶的制备 ，酶的应用 null作业 P181 4 P182 16 试述竞争性抑制的特点及磺胺类药物抑菌的机制 ?