4催化反应动力学-1单底物课件

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1、酶学彭益强Enzymology国立华侨大学生物工程与技术系第四章酶催化反应动力学酶促反应动力学Kineticsofenzyme-catalyzedreactions研究酶促反应的速率以及影响此速率的各种因素的科学。研究酶结构与功能关及酶作用机制时需动力学提供实验证据发挥酶催化的高效率，寻找有利条件了解酶在代谢中的作用及某些药物作用机制动力学Kinetics动力学所关心的是由初状态（反应物）变終状态（产物）的过程（路径），即反应进行的速率和反应机制热力学所关心的是反应的初状态与终状态研究反应进行的方向、可能性和限度热力学速

2、率和所走的路径有很大的关系。当反应机制不同时，反应速率就会不同，所以动力学也被认为是研究与反应速率相关的理论。换言之，想了解反应的机制，就必须由反应速率的研究下手。例如想要了解酶作用的机制，就必須由酶动力学着手.速率与机制动力学基础概念反应速率反应分子数反应中真正参加反应的分子数A+BP+QAP反应级数一级反应二级反应零级反应19世纪末20世纪初，人们致力于研究酶的催化作用并希望用数学原理和质量作用定律解释酶反应的进程1902年，Henri和Brown分别提出了酶促反应中有酶—底物络合物的生成，并推导出了数学关系式发展历

3、史1913年，Michaelis和Menten用简单的平衡或准平衡概念推导出了单底物的酶促反应方程1909年，Sorenson指出pH对酶活力的影响MaudMentenoneofthefirstwomendoctorsinCanadain1911LeonorMichaelisGerman-Americanbiochemist后来，King和Altman建立了一种推导复杂的稳态反应图解法，通过Cleland系数转换规则，可将复杂的酶促反应表示成简单的动力学方程1965年，Monod等建立了变构酶动力学模型60年代，尝试用平

4、衡态和稳态概念解释双底物和三底物的酶促反应；1925年，Briggs和Haldane对酶动力学引入了稳态的概念；影响酶反应速度的因素浓度因素(酶浓度、底物浓度及效应物浓度)、底物数目与结构产物、抑制剂、激活剂、酶的结构与性质、反应环境(温度、pH、离子强度、压力)最基本的影响因素，从浓度因素的有关实验求出速度常数，进一步考察各种影响因素的相互关系，这是酶反应动力学的主要内容。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主要内容第一节单底物反应动力

5、学一、引言是由一种底物参与的不可逆反应,是最简单的反应;水解酶、异构酶、多数裂解酶的催化反应均属于此.定义历程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！1903Henrisucrose+H2Oglucose+fructoseacidV[sucrose][enzyme]V[sucrose]Venzymesucrose+H2Oglucose+fr

6、uctose初速度对初底物浓度下的曲线酶浓度固定零级反应一级反应如图，底物浓度改变对酶促反应速度影响较复杂；饱和与部分饱和是对整体酶而言；如何解释上述现象？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

7、振ESR,NMR,荧光测定均证实.二、米氏方程推导双曲线方程：1、Henri与Michaelis-Menten方程k1k-1k2k-2E+SESE+P1913，Michaelis-Menten根据中间复合物学说对图6-1的曲线进行了数学处理.假设将酶浓度固定,底物浓度对反应速度的影响k1k-1k2E+SESE+PKs为底物解离常数（底物常数）(1)底物浓度[S]显著超过酶浓度[E]，ES形成不会明显降低[S]，[S]以起始浓度计。因此，[S]可以认为不变。(2)测定的速度为反应初速度，底物消耗很少，产物P的生成极少，由P

8、+E逆转生成ES的可能性不考虑。P+EES可以忽略不记。(3)酶和底物结合物ES合成速度显著快于ES形成P+E速度，也就是说E+SES的可逆反应在测定初速度时已达到平衡，ES分解生成产物不足以破坏这个平衡,即：游离的酶与底物形成ES的速度极快（快速平衡），而ES形成产物的速度极慢，故，[ES]的动态平衡与ESP+