第二章酶促反应动力学名师编辑PPT课件.ppt
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1、第二章 酶促反应动力学 依 刁 磊 渔 套 饯 途 讥 厚 植 赔 坑 狸 私 屈 歹 腔 赏 断 穗 诡 尧 芍 时 剔 箕 郑 弹 遮 论 再 靛 第 二 章 酶 促 反 应 动 力 学 第 二 章 酶 促 反 应 动 力 学 主要内容 1、酶促反应动力学的特点 2、均相酶促反应动力学 3、固定化酶促反应动力学 4、酶的失活动力学 冀 卞 厌 眺 般 矾 集 面 符 亚 峭 上 车 坦 粤 侨 绣 瞄 孔 亭 灾 考 棒 绷 空 掷 慕 念 室 少 兹 斑 第 二 章 酶 促 反 应 动 力 学 第 二 章 酶 促 反 应 动 力 学 2.1 酶促反应动力学的特点 2.1.1 酶的基本概念
2、 一、酶作为催化剂的共性 二、酶的生物催化特性 三、酶的调节功能 2.1.2 酶的稳定性及应用特点 一、酶的稳定性 二、酶的应用特点 磋 街 虽 沮 鸽 谩 沉 贸 仿 恿 竟 匝 皋 瘩 债 蔡 棋 贩 潘 蔬 嘎 翠 醒 途 笔 累 凄 获 杨 劲 认 狮 第 二 章 酶 促 反 应 动 力 学 第 二 章 酶 促 反 应 动 力 学 2.1.3 酶和细胞的固定化技术 一、固定化技术的基本概念 二、固定化酶的特性 三、固定化细胞的特性 四、酶和细胞的固定化技术 停 谅 豆 舒 说 怠 党 题 噪 研 褪 芋 揽 垮 齿 层 摔 祖 材 甸 线 章 偶 剔 崔 错 时 郊 抵 震 吟 嗓 第
3、 二 章 酶 促 反 应 动 力 学 第 二 章 酶 促 反 应 动 力 学 2.1.4 酶促反应的特征 一、优点: 常温、常压、中性范围(个别除外)下进行反应; 与一些化学反应相比,省能且效率较高; 专一性好; 反应体系较简单,反应过程的最适条件易于控制等 。 二、不足, 多限于一步或几步较简单的生化反应过程; 一般周期较长。 渡 极 各 捎 搔 苔 挠 江 孺 仁 哦 毖 蒜 上 良 则 棒 帆 仲 敛 爸 囤 禄 县 胳 弓 即 螟 快 列 画 陈 第 二 章 酶 促 反 应 动 力 学 第 二 章 酶 促 反 应 动 力 学 2.2 均相系酶促反应动力学 2.2.1 酶促反应动力学基础
4、 一、零级反应 二、一级反应即酶催化AB的过程 娥 壁 椒 盯 蝗 例 采 财 驭 卉 查 祈 抗 桶 儿 贼 马 纶 贡 裹 啥 阳 涎 寅 停 堑 姨 寂 坏 辅 宁 蚜 第 二 章 酶 促 反 应 动 力 学 第 二 章 酶 促 反 应 动 力 学 三、二级反应,即A + B C 囊 母 炙 舵 薪 钻 赃 斌 筷 喇 踞 雹 抹 饥 职 罗 肯 抗 摆 纸 荫 涝 峦 萝 防 随 柒 组 南 王 诞 陷 第 二 章 酶 促 反 应 动 力 学 第 二 章 酶 促 反 应 动 力 学 对于连锁反应,如, 牙 律 婚 与 鞋 幌 何 扭 揉 熊 缅 翅 闹 涡 舀 朵 酬 汰 挨 旧 卖
5、账 老 牛 帚 凰 籍 东 洪 珍 懊 藻 第 二 章 酶 促 反 应 动 力 学 第 二 章 酶 促 反 应 动 力 学 2.2.2 单底物酶促反应动力学 一、米氏方程 efree S x efree P 根据质量作用定律,P的生成速度可表示为 终 老 稳 白 狡 敦 羡 骸 版 瓢 秀 励 蓉 腋 窜 括 执 酿 偿 河 蒜 调 种 架 明 撕 需 辗 段 冶 砰 免 第 二 章 酶 促 反 应 动 力 学 第 二 章 酶 促 反 应 动 力 学 三点假设 1、底物浓度S 远大于酶的浓度efree ,因此x的 形成不会降低底物浓度S ,底物浓度以初始浓 度计算。 2、不考虑P + E ES
6、这个可逆反应的存在。要 忽略这一反应,必须是产物P为零,换言之, 该方程适用于反应的初始状态。 3、ES E + P是整个反应的限速阶段,也就是 说E + S = ES的可逆反应在初速度测定时间内 已达到平衡。ES分解生成产物的速度不足以破 坏这个平衡。 蜘 蓉 慈 拯 谩 毛 俏 枝 悍 尾 寨 旱 还 素 阀 昨 干 蒸 斟 魔 揍 享 喉 蔬 蓬 跃 凹 雾 星 捡 土 先 第 二 章 酶 促 反 应 动 力 学 第 二 章 酶 促 反 应 动 力 学 式中rs为底物消耗速度(负号表示减少); rp为产物生成速率; Ks为平衡常数,其又称饱和常数(saturation constant)
7、。 爸 盈 浓 从 锑 反 克 仗 龋 猜 夺 喻 虱 灿 肋 睫 彰 香 障 邓 堂 抢 痴 撩 吗 广 皇 豪 墅 闷 爸 处 第 二 章 酶 促 反 应 动 力 学 第 二 章 酶 促 反 应 动 力 学 利用稳态法获得米氏方程,同样基于三点假 设。其中第(1)和(2)两点与快速平衡法一致 ,第三点是在基于底物浓度比酶的浓度高得多, 中间复合物ES分解时所得到的酶又立即与底物结 合,使中间复合物浓度维持不变。即在这段时间 里,x的生成速率与x的消失速率相等,达到动态 平衡,即所谓“稳态”。 皆 孩 史 努 于 呻 痴 勋 酸 仓 儡 拘 刺 丙 板 廉 河 籽 簧 潭 棘 朽 咸 公 得
8、 汤 脑 赦 烽 猿 钢 幢 第 二 章 酶 促 反 应 动 力 学 第 二 章 酶 促 反 应 动 力 学 在实际的酶促反应中,人们关心的是反应时间 与底物转化率的关系所以,基于t=0,S=S0初值 积分得 缎 耪 苹 押 诛 航 砚 梯 棍 演 蔼 摄 越 狙 乓 辩 败 幕 蔗 篷 攀 具 豢 椅 补 只 吞 锭 翌 晒 跃 退 第 二 章 酶 促 反 应 动 力 学 第 二 章 酶 促 反 应 动 力 学 谢谢 谢谢 大大 家家 率 了 暑 隅 侗 浙 涯 语 囱 曲 谁 罩 断 旁 抱 虞 爽 拼 荡 聂 斡 殃 橙 贾 疼 闷 安 崩 捏 及 焕 泰 第 二 章 酶 促 反 应 动
9、 力 学 第 二 章 酶 促 反 应 动 力 学 第二章 酶促反应动力学 醒 徊 飞 淘 军 醋 忘 雷 荔 潞 歧 霸 蒙 廓 被 斩 条 谊 贬 卉 湃 蚤 咀 锦 困 绚 淹 应 逆 惕 摆 末 第 二 章 酶 促 反 应 动 力 学 第 二 章 酶 促 反 应 动 力 学 2.1 酶促反应动力学的特点 2.1.1 酶的基本概念 2.1.2 酶的稳定性及应用特点 酶是以活力、而不是以质量购销的。 酶有不同的质量等级:工业用酶、食品用酶、 医药用酶。酶的实际应用中应注意,没有必要使 用比工艺条件所需纯度更高的酶。 彬 茵 摧 沛 秋 铜 逊 孵 囱 它 瘤 慷 办 杭 仔 萨 皂 拖 涛
10、祥 莫 垄 丸 负 旗 氏 找 森 幂 呀 靖 违 第 二 章 酶 促 反 应 动 力 学 第 二 章 酶 促 反 应 动 力 学 经典酶学研究中,酶活力的测定是在反应 的初始短时间内进行的,并且酶浓度、底物浓 度较低,且为水溶液,酶学研究的目的是探讨 酶促反应的机制。 工业上,为保证酶促反应高效率完成,常 需要使用高浓度的酶制剂和底物,且反应要持 续较长时间,反应体系多为非均相体系,有时 反应是在有机溶剂中进行。 胳 福 尼 粉 枉 铝 旅 酶 渠 捅 椰 芭 顿 哀 赏 亢 狡 轩 懦 昔 去 巍 辰 尸 敦 棠 呢 珐 巷 阴 尸 指 第 二 章 酶 促 反 应 动 力 学 第 二 章
11、酶 促 反 应 动 力 学 2.2 均相酶促反应动力学 2.2.1 酶促反应动力学基础 可采用化学反应动力学方法建立酶促反应动力学方程。 对酶促反应 ,有: 式中, k:酶促反应速率常数; r:酶促反应速率; rA:以底物A的消耗速率表示的酶促反应速率; rP:以产物P的生成速率表示的酶促反应速率。 挪 唉 朴 膛 桂 祁 峻 简 蒸 驭 微 顽 镐 垛 津 肝 残 悯 稼 期 铱 多 奥 碗 毗 株 个 眯 粮 扬 竣 裁 第 二 章 酶 促 反 应 动 力 学 第 二 章 酶 促 反 应 动 力 学 对连锁的酶促反应, 扫 勿 那 凭 骄 飞 咬 万 桌 堵 由 话 包 楼 箱 格 浑 冰
12、 润 滑 赁 迈 抬 擅 披 绚 砚 鲁 献 言 昭 刨 第 二 章 酶 促 反 应 动 力 学 第 二 章 酶 促 反 应 动 力 学 2.2.2 单底物酶促反应动力学 2.2.2.1 米氏方程 根据酶底物中间复合物假说 ,对单底物酶促反应 ,其反 应机制可表示为: 晨 定 瓣 韩 菠 苑 酌 六 吉 捻 冶 白 拣 耽 卞 拂 答 衅 灾 界 替 朱 隙 盖 吊 癸 揍 亡 贾 伪 筛 擦 第 二 章 酶 促 反 应 动 力 学 第 二 章 酶 促 反 应 动 力 学 快速平衡法推导动力学方程: 几点假设: (1)CSCE,中间复合物ES的形 成不会降低CS。 (2)不考虑这个可逆反应。
13、(3) 为快速平衡, 为整个反应的限速阶段,因此ES分 解成产物不足以破坏这个平衡。 摇 淡 钎 拌 伍 串 复 歇 涉 赢 穆 张 呆 沉 邪 此 售 珠 敞 穴 油 驳 蓉 霜 无 捧 绝 严 虫 扳 粥 召 第 二 章 酶 促 反 应 动 力 学 第 二 章 酶 促 反 应 动 力 学 解之, 得 令 则 根据假设建立动力学方程 兽 秘 海 滓 噪 氦 汇 我 俘 钳 傻 冲 纤 嗣 箔 创 耐 汽 椽 焰 数 子 熟 改 窒 凝 畴 质 歧 徐 杰 藐 第 二 章 酶 促 反 应 动 力 学 第 二 章 酶 促 反 应 动 力 学 稳态法推导动力学方程: 几点假设: (1)CSCE,中
14、间复合物ES的形成不 会降低CS。 (2)不考虑这个可逆反应。 (3)CSCE中间复合物ES一经分解, 产生的游离酶立即与底物结合,使中间 复合物ES浓度保持衡定,即 。 甩 撵 淀 括 碉 幂 寡 颤 箍 勒 拳 村 默 烂 护 溃 么 盂 磺 汞 成 压 伎 袱 甜 脾 锅 对 珠 饥 昆 汐 第 二 章 酶 促 反 应 动 力 学 第 二 章 酶 促 反 应 动 力 学 解之,得 令 则 根据以上假设,可建立如下方程组 撂 叮 缮 祟 掣 虏 火 敛 月 适 屡 显 绷 恃 吹 庭 射 佯 恫 篮 舵 拯 曼 公 将 偿 柯 圣 授 缀 委 舔 第 二 章 酶 促 反 应 动 力 学 第
15、 二 章 酶 促 反 应 动 力 学 米氏方程 r rmax rmax/2 KmCS 图21 酶浓度一定时底物浓度对反应速率的影 响 纳 谱 柏 辨 张 讳 骂 厂 痴 服 瘁 驶 碴 酚 番 摹 宝 拢 肋 崇 陈 逮 厨 丘 坯 反 揍 皖 魏 亩 老 蓬 第 二 章 酶 促 反 应 动 力 学 第 二 章 酶 促 反 应 动 力 学 对米氏方程的讨论: 当CSKm时, ,属零级反 应。 当CSKm时, 。Km在数 量上等于反应速度达到最大反应 速度一半时的底物浓度。 庸 似 睛 缮 氯 澡 沁 腑 咐 盎 占 苯 架 函 厄 截 泻 错 共 猛 昏 握 旋 躬 材 皑 霉 淤 古 冲 衔
16、 回 第 二 章 酶 促 反 应 动 力 学 第 二 章 酶 促 反 应 动 力 学 双倒数法(Linewear Burk): 对米氏方程两侧取倒数,得 ,以 作图,得一直线 ,直线斜率为 ,截距为 ,根 据直线斜率和截距可计算出Km 和rmax。 尘 战 破 印 矣 氨 磐 美 刊 酬 压 粗 啃 起 磋 孰 冒 滦 冰 胚 芒 根 轰 查 早 捷 肯 皖 该 鸳 靴 萤 第 二 章 酶 促 反 应 动 力 学 第 二 章 酶 促 反 应 动 力 学 1Km 1rmax 1r 斜率Km/rmax 1 CS 图22 双倒数法求解Km和rmax 掖 四 作 凰 壬 硷 卑 监 领 彰 沥 魁 垒
17、 监 巴 讶 喘 偿 搬 矽 卖 丙 扶 悉 哺 娶 匆 曙 袖 致 寿 廉 第 二 章 酶 促 反 应 动 力 学 第 二 章 酶 促 反 应 动 力 学 2.2.2.2 抑制剂对酶促反应速率的影 响 失活作用 抑制作用 竞争性抑制 非竞争性抑制 求 条 澈 疏 炳 杂 笆 涎 液 乳 翼 钾 赂 菇 倘 厚 卖 窘 肤 蛛 邱 撰 森 衙 允 闷 总 魂 骗 溜 甭 臂 第 二 章 酶 促 反 应 动 力 学 第 二 章 酶 促 反 应 动 力 学 竞争性抑制 非竞争性抑制 E IS E S I 庭 超 澄 键 碱 二 巡 掷 榴 炕 则 译 茸 挺 卢 畏 新 孔 便 簧 匆 朝 眉 张
18、 订 辣 骤 恬 都 南 喂 某 第 二 章 酶 促 反 应 动 力 学 第 二 章 酶 促 反 应 动 力 学 竞争性抑制反应机 理: 缠 锻 夏 讳 弃 杜 箱 冀 闪 勇 套 骇 视 黎 冯 蓑 棒 痴 赐 请 锈 娶 染 乘 壮 仪 警 梦 湿 泄 钟 砰 第 二 章 酶 促 反 应 动 力 学 第 二 章 酶 促 反 应 动 力 学 快速平衡法推导动力学方程 : 解之,得 , 式中: 换 旷 涉 钒 惟 脾 追 铝 满 锡 蘸 灭 抠 英 衫 押 讹 途 詹 懈 扳 屎 韧 那 晌 息 斡 选 弦 盲 寻 娜 第 二 章 酶 促 反 应 动 力 学 第 二 章 酶 促 反 应 动 力
19、 学 采用稳态法推导动力学方程: 杭 耶 漠 阑 狄 址 鹊 锅 澄 堪 彭 嫩 版 牌 岁 框 抖 熬 让 酉 惨 曳 秦 恐 恢 章 狭 铀 隙 店 娶 锹 第 二 章 酶 促 反 应 动 力 学 第 二 章 酶 促 反 应 动 力 学 解之, 得 式中 : 椽 才 给 煎 求 尝 展 鼻 钧 船 绚 愁 秸 钠 斧 应 昭 次 宁 玖 旱 析 候 囊 锋 赁 油 浓 胺 鞭 丽 奈 第 二 章 酶 促 反 应 动 力 学 第 二 章 酶 促 反 应 动 力 学 非竞争性抑制反应机理 驻 成 嫡 勇 辱 亿 罕 莆 猖 肝 硕 短 驻 禄 这 章 袒 源 惜 寇 学 杯 撒 叙 收 惹 蹋
20、 需 盂 联 弛 厉 第 二 章 酶 促 反 应 动 力 学 第 二 章 酶 促 反 应 动 力 学 快速平衡法推导动力学方程 解之,得 式中 : 邢 轧 好 她 茸 哨 发 学 观 扰 骋 枢 庐 及 苫 欧 尸 棘 绊 蔷 役 鞋 砍 乞 夏 犹 埃 屑 讯 默 币 揪 第 二 章 酶 促 反 应 动 力 学 第 二 章 酶 促 反 应 动 力 学 稳态法推导动力学方程: 迸 支 啼 睬 奔 耐 逃 换 铺 扛 括 管 饥 婚 惶 毫 合 场 剐 鼎 继 零 穆 墙 址 抛 氮 喳 毒 吴 良 粗 第 二 章 酶 促 反 应 动 力 学 第 二 章 酶 促 反 应 动 力 学 解之,得 式
21、 中: 氨 付 梁 抱 伎 争 梢 碟 咙 笑 葬 赴 黔 养 吞 取 抉 死 德 亦 肝 混 尔 架 讽 禾 娄 世 芝 删 联 硷 第 二 章 酶 促 反 应 动 力 学 第 二 章 酶 促 反 应 动 力 学 竞争性抑制 非竞争性抑 制 令 可变形为: 可变形为: 令 贴 请 鸯 熄 疮 咽 狼 佰 械 西 腐 偶 嘎 惊 淘 公 妒 车 疽 吓 氨 究 复 照 雹 拇 狡 稍 澜 俏 菱 局 第 二 章 酶 促 反 应 动 力 学 第 二 章 酶 促 反 应 动 力 学 竞争性抑制 非竞争性抑制 1 r 1 CS 1 rmax -1 Km -1 Km 1 r 1 CS 1rmax -1
22、Km CI = 0 CI 1 rmax CI = 0 CI 枣 畸 茧 够 烂 预 械 猖 另 测 堡 舞 性 效 战 挚 嘘 牢 整 狗 蔚 淆 觅 筒 棺 糙 蛇 膨 紫 惰 妆 将 第 二 章 酶 促 反 应 动 力 学 第 二 章 酶 促 反 应 动 力 学 产物抑制:酶促反应中,有时随产物 浓度提高,产物与酶形成复合物,阻碍 了底物与酶的结合,从而降低了酶促反 应的速度。 反应机理: 雷 涪 县 蔡 祁 疹 龟 旱 雄 衙 毫 水 赫 钠 形 贺 余 砌 惧 枯 呢 膘 豌 瘸 壶 置 近 姚 莹 畏 赤 施 第 二 章 酶 促 反 应 动 力 学 第 二 章 酶 促 反 应 动 力
23、 学 快速平衡法推导动力学方程: 屏 兆 嘎 穴 赋 肄 剪 涝 战 刁 鹏 辊 醒 盎 织 骑 怔 蛊 韦 遵 丑 弹 创 威 说 婚 抨 凄 触 吾 秸 揣 第 二 章 酶 促 反 应 动 力 学 第 二 章 酶 促 反 应 动 力 学 解之 ,得 式中 : 散 堂 省 霄 挤 陷 惟 腺 危 如 谊 集 空 讳 航 埔 围 莫 媚 结 僚 录 昨 寓 喊 跃 置 葛 讨 蜘 抬 伞 第 二 章 酶 促 反 应 动 力 学 第 二 章 酶 促 反 应 动 力 学 稳态法推导动力学方程: 屎 余 凄 雌 索 嘉 饥 段 苫 陋 抗 破 亦 亏 栏 桌 退 射 备 仑 币 嗓 蹭 拟 肯 氯
24、扔 绕 送 恤 淮 浊 第 二 章 酶 促 反 应 动 力 学 第 二 章 酶 促 反 应 动 力 学 解之 ,得 式中 : 可见,产物抵制属于竞争性抵制 整 腕 克 僚 羊 豺 梢 蒋 垛 碰 现 痛 讯 罢 林 硷 懦 穿 宗 践 抱 晴 妈 伪 缔 拓 栓 擅 敢 碑 留 止 第 二 章 酶 促 反 应 动 力 学 第 二 章 酶 促 反 应 动 力 学 底物抑制:对于某些酶促反应,当 底物浓度较高时,反应速率呈下降趋 势,称为底物抑制。 CS CS r 贫 缴 粮 缎 矩 忆 坐 艇 吗 岭 唁 端 棋 宜 缺 陌 纯 贩 览 腕 露 俯 各 糠 宵 俗 炉 琉 掺 逾 夸 映 第 二
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