均相酶催化反应动力学

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1、第四章酶催化反应动力学第一节  酶催化反应的基本特征酶是生物提高其生化反应效率而产生的生物催化剂，其化学本质是蛋白质。在生物体内，所有的反应均在酶的催化作用下完成，几乎所有生物的生理现象都与酶的作用紧密联系。生物酶分为六大类：氧化还原酶、转移酶、水解酶、裂合酶、异构酶、合成酶。酶活力表示方法酶的分子活力：在最适宜条件下，每1mol酶在单位时间内所能催化底物的最大量（mol）酶的催化中心活力：在单位时间内，每一个酶的催化中心所催化底物的量（mol）酶活力：在特定条件下，每1min能催化1mol底物转化为产物时所需要的酶量，称为一个酶单位，或

2、称为国际单位，用U表示。酶活力还可用比活力表示。比活力系指每1mg酶所具有的酶单位数，用U/mg表示。平衡假设与底物浓度[S]相比，酶的浓度[E]很小，因而可忽略由于生成中间复合物ES而消耗的底物。不考虑这个逆反应的存在。若要忽略该反应的存在，则必须是产物P为零，换言之，该方程适用于反应的初始状态。认为基元反应的反应速率最慢，为该反应速率的控制步骤，而这一反应速率最快，并很快达到平衡状态。绝对专一性：一种酶只能催化一种化合物进行一种反应相对专一性：一种酶能够催化一类具有相同化学键或基团的物质进行某种类型的反应反应专一性：一种酶只能催化某化

3、合物在热力学上可能进行的许多反应中的一种反应底物专一性：一种酶只能催化一种底物立体专一性：一种酶只能作用于所有立体异构体中的一种第二节简单的酶催化反应动力学一、Michaelis-Menten方程方程推导三点假设：①与底物浓度CS相比，酶的浓度CI是很小的，因而可忽略由于生成中间复合物[ES]而消耗的底物。②在反应过程中，酶浓度保持恒定。CE0＝CE＋CES③产物的浓度很低，因而产物的抑制作用可以忽略。生成产物一步的速率要慢于底物与酶生成复合物的可逆反应的速率，因此，生成产物一步的速率决定整个酶的催化反应速率，而生成复合物的可逆反应达到平

4、衡状态。二、Briggs－Haldane方程G．E．Briggs和B．J．Haldane对上述第3点假设进行了修正，提出了“拟稳态”假设。由于反应体系中底物浓度要比酶的浓度高得多，中间复合物分解时所得到的酶又立即与底物相结合，从而使反应体系中复合物浓度维持不变，即中间复合物的浓度不再随时间而变化，这就是“拟稳态”假设。这是从反应机理推导动力学方程又一重要假设。三、动力学特征与参数求解rs~Cs的三个不同动力学特点的区域：1.当Cs《Km，即底物浓度比Km值小得很多时，该曲线近似为一直线。这表示反应速率与底物浓度近似成正比的关系，此时酶催化

5、反应可近似看作为一级反应：式中Cs0——底物的初始浓度，Mol／L2.当Cs》Km时，该曲线近似为一水平线，表示当底物浓度继续增加时，反应速率变化不大。此时酶催化反应可视为零级反应，反应速率将不随底物浓度的变化而变化。这是因为当Km值很小时，绝大多数酶呈复合物状态，反应体系内游离的酶很少，因而即使提高底物的浓度，也不能提高其反应速率。3.当Cs与Km的数量关系处于上述两者之间的范围时，则符合M-M方程所表示的关系式。参数求解：(1)Lineweaver—Burk法(简称L—B法)。将M—M方程取其倒数得到下式:（2）Hanes—Woolf

6、法(简称H—W法)。两边均乘以Cs，得到（3）Eadie—Hofstee法(简称E—H法)。将M—M方程重排为（4）积分法第三节　有抑制的酶催化反应动力学在酶催化反应中，由于某些外源化合物的存在而使反应速率下降，这种物质称为抑制剂。抑制作用分为可逆抑制与不可逆抑制两大类。如果某种抑制可用诸如透析等物理方法把抑制剂去掉而恢复酶的活性，则此类抑制称为可逆抑制，此时酶与抑制剂的结合存在着解离平衡的关系。如果抑制剂与酶的基因成共价结合，则此时不能用物理方法去掉抑制剂。此类抑制可使酶永久性地失活。例如重金属离子Hg2+”、Pb2+”等对木瓜蛋白酶、

7、菠萝蛋白酶的抑制都是不可逆抑制。一、竞争性抑制动力学若在反应体系中存在有与底物结构相类似的物质，该物质也能在酶的活性部位上结合，从而阻碍了酶与底物的结合，使酶催化底物的反应速率下降。这种抑制称为竞争性抑制，该物质称为竞争性抑制剂。其主要特点是，抑制剂与底物竞争酶的活性部位，当抑制剂与酶的活性部位结合之后，底物就不能再与酶结合，反之亦然。在琥珀酸脱氢酶催化琥珀酸为延胡索酸时，丙二酸是其竞争性抑制剂。式中：I为抑制剂；(EI)为非活性复方物。上述反应中底物的反应速率方程应为根据稳态假设，可列出下述方程：竞争性抑制动力学的主要特点米氏常数值的改

8、变。当CI增加，或KI减小，都将使KmI值增大，使酶与底物的结合能力下降，活性复合物减少，因而使底物反应速率下降。二、非竞争性抑制动力学若抑制剂可以在酶的活性部位以外与酶相结合，并且这种结合与