[理学]4催化反应动力学-1单底物.ppt

第一节 单底物反应动力学 第二节 抑制作用动力学 第三节 多底物反应动力学 第四节 别构酶动力学 第五节 pH和温度对酶催化反应速度的影响 第一节 单底物反应动力学 历程 1902,Brown，转化酶催化蔗糖酶解: 1,低蔗糖,反应直线上升,一级反应; 2,高蔗糖时,速度上升很少; 3,某种程度时,反应达极限,零级反应. 这就是只有一个底物浓度改变时的情形. 这种酶被底物饱和的现象在非酶促反应中不存在！ 1903 Henri 初速度对初底物浓度下的曲线 1902，1903，Brown,V.Henri假说：酶-底物中间复合体; 中间产物假说：酶与底物先络合成一个中间产物，然后中间产物进一步分解成产物和游离的酶。 1913,Michaelis与Menton提出了酶促反应动力学基本原理,表明底物与酶反应速度之间的定量关系,中间产物学说认同; 1936,分光镜研究过氧化物酶第一次证实酶底物络合物存在,此后,X射线结晶学,电子自旋共振ESR,NMR,荧光测定均证实. 二、米氏方程推导 双曲线方程： 或推导2-平衡概念 ES的生成速度：k1（[E0]- ES]）[S] ES的分解速度：k-1[ES] ( k2k1,k-1,k2[ES]忽略) 快速平衡: k1（[E0]-[ES]）[S] = k-1[ES] “稳态平衡假说”及其对米式方程的发展 Briggs和Haldane 1925[ES]的动态平衡不仅与 E+S ? S有关，还与ES ? P+E有关。 稳态平衡假说的贡献在于发展了快速平衡学说的第③点。 所谓“稳态”：ES的形成速度与分解速度相等、ES的浓度保持不变的反应状态 总结：快速平衡与稳态概念区别 快速平衡:酶,底物,酶-底物络合物达平衡态,络合物解离形成产物p很低不足以破坏平衡; 稳态:反应进行一段时间,中间产物浓度由零增加到一定数值,生成与分解速度接近相等,浓度改变很小. 快速平衡假说与稳态平衡假说的实质区别 当K1、K-1K2时，即ES? P+E是整个反应平衡中极慢的一步： ?? (5)Km、Ks与底物亲和力 ★Km是ES分解速度（K-1+K2）与形成速度（K1）的比值，它包含ES解离趋势（K-1／K1）和产物形成趋势（K2／K1）。 ★Ks是底物常数，只反映ES解离趋势（底物亲和力），1/Ks可以准确表示酶与底物的亲和力大小。 ★只有当K1、K-1》k2时，Km≈Ks，因此，1/Km只能近似地表示底物亲和力的大小。 ★底物亲和力大不一定反应速度大（反应速度更多地与产物形成趋势K2／K1有关） 问题： （1）Km越小，底物亲和力越大（X） （2）Ks越小，底物亲和力越大（√） （3）天然底物就是亲和力最大的底物（X） （4）天然底物就是Km值最小的底物（√） （5）底物亲和力越大酶促反应速度越大（X） （6）对于不同的酶或同一种酶的不同底物，Km越小反应速度越大（？X） (6)表观米氏常数Km’ 没有抑制剂存在情况下,ES分解与形成速度符合米氏方程; 另外情况下发生变化不符合米氏方程,称之为Km’,抑制动力学研究中常使用此概念. ? (7)Km与米式方程的实际用途 ②根据[S]求V 设定达到最大反应速度的0.9倍时，所需底物浓度为[S]0.9 [S]0.9=9Km 同理有：[S]0.8=4Km [S]0.7=2.33Km [S]0.6=1.5Km [S]0.5=1Km [S]0.1=1/9Km 有 ： [S]0.9 /[S]0.1=81 [S]0.7/[S]0.1=21 表现了酶催化反应的双曲线特征！ （8）根据相对速度推测酶活性中心饱和度Y Km值可以帮助推断某一反应的方向和途径。如正逆方向的底物的Km值往往不同。又如对一个代谢过程的连锁反应，确定各步酶的Km及相应底物浓度有助于寻找代谢过程的限速步骤。又如同一底物可被几种酶催化，究竟走哪一条路决定于Km值最小的酶。 ★根据正逆反应Km的差别及细胞内正逆两相底物的浓度推测酶促反应的正逆方向。 ★根据代谢途径中各个酶的Km及其相应底物浓度判断限速步骤（ Km最大的步骤不一定是限速步骤） ★根据Km值的大小判断分支代谢的流向 ★酶工程与代谢工程中改造酶的Km调控代谢途径（强化则降低Km，弱化则提升Km ） 二级速度常数Kcat/Km的引入： Kcat/Km represents actual catalytic efficiency because in vivo [S]/Km=0.01-1.0 1，衡