中南民族大学研究生酶学第七章多底物酶反应动力学37
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中南民族大学研究生酶学第七章多底物酶反应动力学37
第七章多底物酶反应动力学；多底物酶占所有酶的一半以上；表酶反应按底物数的分类；7.1双底物酶反应机制；7.1.1顺序机制orderedmechanis；此机制有三元复合物生成，大部分脱氢酶属于顺序机制；此机制也属顺序机制，只是没有三元复合物生成；许多激酶的催化机制属于此类；pingpongmechanism；转氨酶、转磷酸酶、转酰基酶属于此机制；7.2.2速
多底物酶反应动力学多底物酶占所有酶的一半以上。见下表：表
酶反应按底物数的分类7.1 双底物酶反应机制7.1.1 顺序机制ordered mechanism 此机制有三元复合物生成，大部分脱氢酶属于顺序机制。 7.1.2 Theorell Chance机制 此机制也属顺序机制，只是没有三元复合物生成。如肝醇脱氢酶，A为NAD+，B为乙醇，P为乙醛，Q为NADH。 7.1.3 随机机制random mechanism 许多激酶的催化机制属于此类。 7.1.4 乒乓机制ping pong mechanism 转氨酶、转磷酸酶、转酰基酶属于此机制。 7.2 双底物顺序反应动力学 7.2.1 反应模式 7.2.2 速度方程推导按快速平衡法，如果k4、k5 && k－1、k－2，则总反应的限速步骤为EAB的生成，故可将反应模式简写成： KmB?[EA][B][EAB][E][A][EA]，
[EA]?KmB[B]?[EAB]KiA?，
[E]?KiA[A]?[EA]，
[E]?KiAKmB[A][B]?[EAB]V?kp[EAB]，
[E]0?[E]?[EA]?[EAB]V?kp[EAB][E]0[E]?[EA]?[EAB]?Vm[EAB]KiAKmB[A][B][EAB]?KmB[B][EAB]?[EAB]?VmKiAKmB[A][B]?KmB[B]?1 分子分母同乘以[A][B]得V?Vm[A][B]KiAKmB?KmB[A]?[A][B]KmB[B]?[EAB] KmB?[EA][B][EAB][E][A][EA]，[EA]?KiA?，
[E]?KiA[A]?[EA]，
[E]?KiAKmB[A][B]?[EAB]V?kp[EAB]，
[E]0?[E]?[EA]?[EAB]V?kp[EAB][E]0[E]?[EA]?[EAB]?Vm[EAB]KiAKmB[A][B][EAB]?KmB[B][EAB]?[EAB]?VmKiAKmB[A][B]?KmB[B]?1 分子分母同乘以[A][B]得V?Vm[A][B]KiAKmB?KmB[A]?[A][B] a．当[A]固定，[B]可变时，速度方程可写成：
V?Vm[B]KiAKmB[A]?KmB?[B]?V?Vm[B]KiA???KmB?1????[B][A]??，此方程形式与米氏方程相同。b．当[B]固定，[A]可变时，速度方程可写成：Vm?[A]V?Vm[A]KiAKmB[B]?KmB[A][B]?[A]?Vm[A]KiAKmB[B]KmB????[A]?1???[B]??1??KmB[B]KiAKmB[B]1?KmB[B]?[A] Vm1?V?KmB[B]?[A]KiAKmB[B]?KmB，此方程形式也与米氏方程相同。?[A]7.2.3 讨论a．固定两种反应物中的任一种，都可以使速度方程写成米氏方程的形式；两种反应物浓度都变化时，则不为米氏方程的形式。b．当[A]固定，[B]可变时，[A]影响表观米氏常数，不影响最大反应速度。 c．当[B]固定，[A]可变时，[B]既影响表观米氏常数，又影响最大反应速度。 7.2.4 作图法求动力学参数 7.2.4.1 [A]固定，[B]可变时 a．双倒数作图1V?KmB?KiA?11??1???，
??Vm?[A]?[B]Vm此直线的横轴截距＝?KmB1KiA????1???[A]??。b．斜率对1[A]再作图斜率＝KmBKiAVm?1[A]?KmBVm1KiA。此直线的横轴截距＝?c．横轴截距绝对值的倒数对1[A]再作图KiA?KmB?1??[A]??1??KK??KmB mBiA?[A]?此直线的横轴截距＝?1K。iA7.2.4.2 [B]固定，[A]可变时 a．双倒数作图11?V?KiAKmB1Vm[B]?[A]?KmBV??1??[B]?? m??在不同的[B]下以1V对1作出不同的直线，[A]这些直线交于第三象限的一点，交点坐标为?1?[B]?11?K??,?，横轴截距＝?mB。?KV?iAm?KiAb．纵轴截距对1再作图[B]纵轴截距＝1?KmB?KmBV??1????1?1V ?[B]?m?Vm[B]m此直线的横轴截距＝?1K。mBc．横轴截距的绝对值对[B]再作图1?[B]｜横轴截距｜＝KmB1K?iAK[B]?1iAK?mBKiA此直线的横轴截距＝?KmB。 7.3 Theorell Chance机制动力学 7.3.1 反应模式 包含各类专业文献、幼儿教育、小学教育、生活休闲娱乐、行业资料、文学作品欣赏、外语学习资料、应用写作文书、中南民族大学研究生酶学第七章多底物酶反应动力学37等内容。　
　总之,对酶促动力学的研究,掌握酶促反应的规律是酶学研究中一个 既有理论意义又有实践价值的课题。 一、单底物酶反应动力学按照国际生化联合会酶学委员会(EC)... 　酶促反应动力学方程的推导;多 底物酶促反应的机制,双底物酶促反应动力学的推导...酶的应用研究与经典酶学研究的联系与区别 2. 米氏方程。 3 竞争性抑制酶促... 　研究酶在有机相中的催化机理的学科即为非水酶学 10 模拟酶:利用有机化学合成...3.多底物酶促反应的动力学机制可分为两大类,一类是 4.可逆抑制作用可分为 ... 　国际酶学委员会将酶分为六类的依据是:酶促反应的...多底物酶促反应动力学主要有序反应,序列随机反应和... 　使学生 掌握酶学的基本理论知识及其工程应用的一定...快速平衡学说及其意义 理解:多底物动力学 各种因素...动力学 识记:固定化对酶反应系统的影响 第七章 1... 　非酶促简单化学反应的动力学过程 A. 多酶体系反应过程的动力学过程 C. 单底物单产物酶促反应的动力学过程 15.酶的比活力是指 (B ) A. 以某种酶的活力作为... 　非酶促简单化学反应的动力学过程 A. 多酶体系反应过程的动力学过程 C. 单底物单产物酶促反应的动力学过程 15.酶的比活力是指 (B ) A. 以某种酶的活力作为... 　酶的非竞争性抑制作用引起酶促反应动力学的变化是:...A 多酶体系反应过程的动力学过程 B 多底物酶促反应...按国际酶学委员会统一标准温度都采用 25℃ D 要求[... 　酶促反应动力学( 第 9 章、酶促反应动力学(P351) )本章是酶学中的重点,学生通过学习必须掌握酶的动力学参数、米氏方程、酶和 底物之间的关系等。讲授的主要内... 上传我的文档
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39生物化学复习(上册)王镜岩版-5
4.酶活力的测定方法；终点法:酶反应进行到一定时间后终止其反应，再用化；动力学法:连续测定反应过程中产物、底物或辅酶的变；5．酶的转换数（=催化常数Kcat）：表示酶的催；六、核酶:具有催化活性的RNA就称为核酶；七、加入少量螯合剂EDTA可以防止重金属离子对酶；八、酶的保存；1、酶粉低温下可较长时间保存，；2、酶溶液拥抱和的(NH4)2SO4反透析后在浓；
4.酶活力的测定方法终点法: 酶反应进行到一定时间后终止其反应，再用化学或物理方法测定产物或反应物量的变化。动力学法:连续测定反应过程中产物、底物或辅酶的变化量，直接测定出酶反应的初速度。5．酶的转换数（=催化常数Kcat）：表示酶的催化效率，在一定条件下每秒钟每个酶分子转换底物的分子数，或每秒钟每微摩尔酶分子转换底物的微摩尔数。（s-1）六、核酶:具有催化活性的RNA就称为核酶。七、加入少量螯合剂EDTA可以防止重金属离子对酶的破坏作用，加入巯基乙醇可以防止酶的巯基在制备过程中被氧化。八、酶的保存1、酶粉低温下可较长时间保存，2、酶溶液拥抱和的(NH4)2SO4反透析后在浓盐溶液中保存，3、酶溶液制成25%甘油或50%甘油分别贮存与-25C或-50C冰箱中保存，酶溶液浓度越低越易变性，因此不能保存酶的稀溶液。 第九章
酶促反应动力学一、底物浓度对酶反应速率的影响1、在低底物浓度时, 反应速度与底物浓度成正比，表现为一级反应特征。2、随着底物浓度的增加, 反应速度不再按正比升高，反应表现为混合级反应。3、当底物浓度达到一定值，反应速度达到最大值（Vmax），此时再增加底物浓度，反应速度不再增加，表现为零级反应。二、酶与底物的中间络合物学说当酶催化某一化学反应时，酶（E）首先和底物（S）结合生成中间复合物（ES），然后生成产物（P），并释放出酶。 三、酶促反应的动力学方程式1、米氏方程的推导2、米氏方程:v?Vmax?S?Km?S米氏常数: 酶反应速度与底物浓度的关系曲线Km?k2?k3k1[S]&&[E]，Vmax=k3[E]
k3=kcat=TN(转换数) Vmax[S]Vmax[S]当[S]&&Km时，V
???VmaxKm?[S][S]当[S]&&Km时，V
?Vmax[S]?Vmax[S]?K’[S]Km?[S]Km Vmax[S]Vmax当[S]=Km时, V??Km的物理意义：代表反应速率达到最大反应速率Km?[S]2一半时的底物浓度。 3、动力学参数的意义（1）米氏常数的意义a.不同的酶具有不同Km值，它是酶的一个重要的特征物理常数,只与酶的性质有关，而与其浓度无关。b.Km值只是在固定的底物，一定的温度和pH条件下，一定的缓冲体系中测定的，不同条件下具有不同的Km值。c.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。（同一种酶有几种底物就有几个Km值，其中Km值最小的底物一般称为该酶的最适底物或天然底物）一般情况下，1/Km可以近似地表示酶对底物的亲和力大小， 1/Km愈大，表明亲和力愈大 d. Km与Ks
Km不等于Ks。在K3&&K1、K2时， Km看作Ks，也只有此时1/Km 才可以近似表示酶与底物结合的难易程度。e. Km与Km? 无抑制剂时，ES的分解速度与形成速度的比值符合米氏方程，为Km; 而有抑制剂时发生变化，则不符合米氏方程，为Km。f.Km和米氏方程的实际应用：若已知某个酶的Km值，可以计算在某一个底物浓度时，反应速度相当于最大反应速度的百分率。g.Km可以帮助推断某一反应的方向和途径（2）Vmax和k3(kcat)的意义a.在一定的酶浓度下，Vmax是一个常数，它只与底物的种类及反应条件有关。b.当[S]很大时，Vmax=K3 [E]K3代表酶被底物饱和时每秒钟每个酶分子转换底物的分子数，称为转换数（或催化常数，Kcat）， 表明酶的最大催化效率。c.转换数的倒数即为催化周期：一个酶分子每催化一个底物分子所需的时间。乳糖脱氢酶转换数为1000/秒，则它的催化周期为10-3秒（3） Kcat/Km 的意义衡量酶催化效率的参数：即其大小可以比较不同酶或同一种酶催化不同底物的催化效率4、利用作图法测定Km和Vmax值P362-363四、多底物反应的动力学机制1、序列反应E+A+B→AEB→PEQ→E+P+Q（1）有序反应 E → AE → AEB
→ QEP → QE → E只有领先底物A首先与酶结合，然后B才能与酶结合，形成的三元复合物EAB转变为EPQ，B 的产物P先释放，A的产物Q后释放。在缺少A时，B不能与E结合，A与其产物Q相互竞争地结合E，但A和B互不竟争，反应的总方向决定于A、Q的浓度和反应的平衡常数(2)随机反应 底物A、B与酶结合的顺序是随机的，形成的三元复合物AEB → QEP，产物P、Q的释放顺序也是随机的。限速步骤是AEB → QEP，A与Q相互竞争E上的底物结合部位A，B 与P相互竞争E上的底物结合部位B，反应的总方向决定于A、B、Q、P的浓度和反应的平衡常数2、乒乓反应 底物A先与E结合成AE二元复合物，AE → PF（修饰酶形式），释放第一个产物P，接着底物B与F形成FB，FB →EQ，释放第二个产物Q。A与Q 竞争自由酶形式E ，B与P竞争修饰酶形式F。整个反应历程中只有二元复合物形式，没有三元复合物形式。五、酶的抑制作用1、变性作用：使酶蛋白变性而引起酶活力完全丧失的作用，也称失活作用。抑制作用：由于酶的必须基团化学性质的改变，但酶未变性，而引起酶活力下降或丧失的作用。变性剂没有选择性，抑制剂有不同程度的选择性2、抑制程度的两种表示方法（1）相对活力a?ViV0ViV0?Vi?V0V0（2）抑制率 i?1?a?1?3、抑制作用的类型（1）不可逆的抑制作用抑制剂与酶的必需基团以共价键结合而引起酶活力丧失，不能用透析、超滤等物理方法除去抑制剂而使酶复活，称为不可逆抑制。（2）可逆的抑制作用抑制剂与酶以非共价键结合而引起酶活力降低或丧失，可以用透折、超滤等物理方法除去抑制剂而使酶复活，这种抑制作用是可逆的，称为可逆抑制。A.竞争性抑制：抑制剂和底物竞争酶的结合部位，从而影响了底物与酶的正常结合，这种抑制作用可以通过增加底物浓度而破除。B.非竞争性抑制：底物和抑制剂可以同时与酶结合，两者没有竞争关系，但是，中间的三元复合物不能进一步分解为产物，因此，酶的活性降低。不能通过增加底物浓度的办法来消除非竞争性抑制作用。C.反竞争性抑制：酶只有在与底物结合后，才能与抑制剂结合。E+S→ES+I →ESI≠ P常见于多底物的酶促反应中4、可逆抑制作用与不可逆抑制作用的鉴别（1）通过透析、超滤、凝胶过滤等（2）通过v-E速度曲线 （3）通过可逆抑制剂的动力学曲线可以区分三种可逆抑制作用六、可逆抑制作用动力学1、竞争性抑制 Vmax[S]V?动力学方程： [I]Km(1?)?[S] KiVmax不变; Km变大，而且随[I]浓度的增大而增大 2、非竞争性抑制动力学方程： Km不变，Vmax变小，降至Vmax/（1+[I]/Ki）3、反竞争性抑制 Vmax[S]动力学方程： V?[I] Km?(1?)[S]Ki Km及Vmax都变小七、一些重要的抑制剂1、不可逆抑制剂分为非专一性不可逆抑制剂：作用于酶的一类或几类基团，这些基团中包含了必须基团，作用后引起酶的失活。专一性不可逆抑制剂：专一地作用于某一种酶活性部位的必须基团而导致酶的失活。2、非专一性不可逆抑制剂（1）有机磷化合物：DFP（二异丙基磷酰氟，神经毒气）和许多有机磷农药。抑制机理：与蛋白酶及酯酶活性中心Ser的―OH形成磷脂键。（2）有机汞、有机砷化合物抑制机理：使酶的巯基烷化（3）重金属：Ag、Cu、Hg、Cd、Pb能使大多数酶失活，EDTA可解除。（4）烷化物：含卤素的烷化物（碘乙酸、碘乙酰胺、卤乙酰苯等）常用于鉴定酶中巯基。（5）氰化物、硫化物、CO：与含铁卟啉的酶中的Fe2+结合，阻抑细胞呼吸，细胞色素A3。3、专一性不可逆抑制剂Ks型不可逆抑制剂，TPCK是胰蛋白酶的Ks型不可逆抑制剂。kcat型不可逆抑制剂（自杀性底物）。4、可逆抑制剂磺胺类药物是对氨基苯甲酸的结构类似物，竞争性抑制细菌的二氢叶酸合成酶活性八、温度、PH值对酶促反应速度的影响1、最适温度及影响因素温度对酶促反应速度的影响有两个方面：①提高温度，加快反应速度。②由于酶是蛋白质，提高温度，使酶蛋白逐渐变性而失活，引起酶反应速率下降。温度系数Q10：温度升高10℃，反应速度与原来的反应速度之比，大多数酶的Q10一般为1～2。温血动物的酶，最适温度35℃～40℃，植物酶最适温度40℃～50℃，细菌Taq DNA聚合酶70℃。在某一温度下，反应速率达到最大值，这个温度通常就称为酶反应的最适温度。最适温度不是酶的特征常数，它与底物种类、作用时间、pH、离子强度 等因素有关。当温度高于最适温度时，反应速率下降，因为过热影响酶和底物的解离，影响酶和底物的形成。酶的稳定性温度在某一时间范围内，酶活性不降低的最高温度称该酶的稳定性温度。酶浓度高、不纯、有底物、抑制剂和保护剂会使稳定性温度增高。2、 pH影响酶活力的因素（1）PH对酶反应的影响①过酸或过碱可以酶的空间结构破坏，引起酶构象的改变，酶活性丧失。②当PH值改变不剧烈时，酶虽未变性，但活力受到影响（2）酶的最适pH：表现出酶最大活力的PH。最适pH：是酶促反应速度达到最大时的介质pH。最适pH与底物种类、浓度及缓冲液成分有关。温度与PH都是影响酶与底物的形成和分解。九、激活剂对酶促反应的影响1、凡是能提高酶活性的作用，称为激活作用。某个酶促反应中，某种低分子质量的物质加入后，导致原来无活性或活性很低的酶转变为有活性或活性提高，使酶促反应速率提高的过程。凡是能提高酶活性的物质，都称为激活剂。2、激活剂对酶反应的影响（1）激活剂对酶的作用具有一定的选择性；（2）有时离子之间有拮抗作用；（3）有时金属之间可相互替代；包含各类专业文献、外语学习资料、生活休闲娱乐、中学教育、应用写作文书、高等教育、行业资料、文学作品欣赏、39生物化学复习(上册)王镜岩版等内容。　
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