9第九章 酶促反应动力学

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) OA段:反应底物浓度较低时v与[S]成正比,表现为一级反应, v = k[S]。
根据酶底物中间络合物学说,酶催化反应时,首先和底物结合生成中间复合物ES,然后再生成产物P,并释放出E。
E + S = ES P + E
      OA段上,底物浓度小,酶未被底物饱和,有剩余酶,反应速率取决于ES浓度,与[S河南省汝州市]呈线性关系,v正比于[S]。
(2) AB段:反应速度不再按正比升高,表现为混合级反应。此时酶渐渐为底物饱和,[ES]慢慢增加,v也慢慢增加,为分数级反应。
(3) BC段:反应速度趋于Vmax,为零级反应,酶促反应表现出饱和现象。此时底物过量[S]>[E], [E]已全部转为[ES]而恒定,因此反应速率也恒定,为最大反应速率,Vmax为[E]所决
定。
非催化反应无此饱和现象。电信网络技术
酶与底物形成中间复合物已得到实验证实。
(二) 酶促反应力学方程式
(1) 米氏方程推导
1913年Michaelis和Menten提出并推导出表示[S]与v之间定量关系的米氏方程
Vmax[S]
                V =
connie lai
Km + [S]
        Km:米氏常数,物理意义为反应速率为最大速率Vmax一半时底物的浓度,单位与底物浓度同。
  2.9  酶的抑制作用
失活作用:使酶蛋白变性而引起酶活力丧失。
抑制作用:酶的必需基团的化学性质改变而引起酶活力降低或丧失,但不引起酶蛋白变性。
引起抑制作用的物质称为抑制剂。研究酶的抑制剂,可以研究酶的结构与功能、酶催化机制,进行药物、农药的设计与筛选。
(一) 抑制作用的类型:
(1) 不可逆抑制作用:
    抑制剂与酶必需基团以共价键结合而引起酶活力丧失,不能用透析、超过滤等物理方法除去抑制剂而使酶复活,酶被化学修饰。
(2) 可逆抑制作用:
抑制剂与酶以非共价键结合而使酶活力降低或丧失,能用物理方法除去抑制剂而使酶复活。
可逆抑制又分为三种类型。
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1. 竞争性抑制:抑制剂(I)和底物(S)竞争酶的结合部位,从而影响了底物与酶的正常结合。
抗坏血酸氧化酶抑制剂结构大多与底物类似,许多底物过渡态类似物为抑制剂。抑制剂与酶活性部位结合形成EI复合物,抑制酶与底物的结合。竞争性抑制可以通过增加底物浓度而解除,如丙二酸或戊二酸对琥珀酸脱氢酶的抑制。
2. 非竞争性抑制:底物和抑制剂同时和酶结合,两者无竞争作用。I与S结构无共同之处,酶活性降低或被抑制,不能用增加底物浓度来解除抑制,如Leu是精氨酸酶非竞争性抑制剂。
3. 反竞争性抑制:酶只有与底物结合后才能与抑制剂结合。常见于多底物反应中,如肼类化合物抑制胃蛋白酶。
(二) 可逆抑制作用和不可逆抑制作用动力学鉴别
加入一定量抑制剂,以v与酶浓度[E]作图。
加不可逆抑制剂使直线原点右移,斜率不变,加入酶使浓度大于不可逆抑制剂,才表现酶活力;加可逆抑制剂,直线原点不动,斜率变小。
(三) 可逆抑制作用动力学
(1) 竞争性抑制:1 /v ~ 1 /[S]作图,Vmax不变,Km变大。
纵轴截距:1 /Vmax不变,Vmax不变,底物浓度足够高,可克服抑制作用;横轴截距:1 /Km变小,Km变大;斜率:Km / Vmax变大。
(2) 非竞争性抑制:1 /v ~ 1 /[S]作图,Vmax变小,Km不变。
纵轴截距:1 /Vmax变大,Vmax变小;横轴截距:-1 /Km不变,Km不变;斜率:Km / Vmax变大。
(3) 反竞争性抑制:1 /v ~ 1 /[S]作图,Km,Vmax都变小。
(四) 一些重要的抑制剂:
(1) 不可逆抑制剂:
1. 有机磷化合物:与脂酶活性部位Ser–OH共价结合,如抑制胆碱酯酶,使乙酰胆碱不能分解而积累,使一些以乙酰胆碱为传导介质的神经系统处于过于兴奋状态,引起神经中毒。
2. 有机砷化合物:与酶中Cys-SH作用使人畜中毒。如有机砷化合物路易斯毒气,可用含-SH的化合物作解毒剂,使酶恢复活性。
3. 、CO、H2S与含铁卟啉的酶,如细胞素氧化酶中的Fe2+络合,使酶失活,阻止呼吸。
4. 青霉素:与糖肽转肽酶活性部位Ser-OH共价结合,使酶失活,抑制细菌细胞壁合成。青霉素与转肽酶的底物之一的酰基-D-Ala-D-Ala结构类似。
5. TLCK:根据底物的化学结构设计的专一性不可逆抑制剂。以胰蛋白酶底物对甲苯磺酰-L-
赖氨酰甲酯(TLME)为模板,设计底物结构类似物对甲苯磺酰-L-赖氨酰氯甲酮(TLCK),与胰蛋白酶活性部位His57共价结合,引起不可逆失活。
(2) 可逆抑制剂:
磺胺药:四氢叶酸(THF)是合成核酸和蛋白质酶的必需物质(辅酶)。根据人和细菌获THF途径不同设计磺胺类杀菌剂。叶酸(FA)结构见P377,DHF(二氢叶酸)、THF见P457 图11-30。
        FA还原酶          DHF还原酶
  叶酸            DHF                  THF
(人可从食物中获取)  DHF合成酶
                  对氨基苯甲酸(细菌靠此合成THF)
环球纵横人体可直接从食物获取叶酸经DHF还原成THF而细菌只能从对氨基苯甲酸合成DHA。因此若抑制DHF合成酶,即可断绝细菌THF来源,从而抑制核酸和蛋白质的合成,而抗菌。
THF中对氨基苯甲酰胺部分的过渡态类似物对氨基苯磺酰胺可抑制DHF合成酶。
磺胺药抗菌谱广,性质稳定,对肺炎、痢疾等疗效显著。
此外抗癌药阿糖胞苷、氨甲喋呤等均为酶的竞争性抑制剂。
2.10  温度、pH等对酶反应影响
(一) 酶反应最适温度:使酶促反应速度达最大值的温度,见P378 图9-28, 一般为钟罩形曲线。
每种酶在一定条件下都有其最适温度,动物一般35~400C,植物40~500C,微生物则差别较大,最高可达700C。
(二)最适pH:在此pH下酶促反应有最大速率。见P379 图9-29,钟罩形曲
线。
一般酶最适pH在5~8之间,动物6.5~8.0,植物及微生物4.5~6.5。
(三)激活剂:凡是能提高酶活性的物质都称为激活剂,大部分是无机离子或简单有机化合物。
      不同的酶可有不同激活剂。

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