酶part2.ppt
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1、Chapter 3 Enzyme,第三章 酶,第五节 酶促反应动力学 (影响酶促反应速度的因素),概念: 酶促反应动力学:研究酶促反应速度及其影响因素。 酶活力:一定条件下所催化的某一化学反应的反应速度。 反应速度:单位时间内底物减少或产物增加的量。,2酶活力单位和比活力表示方式,(1)酶活力单位 惯用单位 :酶促反应在单位时间内生成一定量的产物或消耗一定数量的底物所需的酶量 。 国际单位(IU):在特定条件下,每分钟催化1 mol底物转化为产物所需的酶量为一个国际单位。(1976) 1催量(1 kat)是指在特定条件下,每秒钟使1mol底物转化产物所需的酶量。(1979) Kat与IU的换算
2、:1IU16.6710-9Kat, 1Kat6107IU,(2)酶的比活力(specific activity) 比活力:指每mg蛋白质所具有的酶活力,一般用U/mg蛋白质来表示,比活力说明酶的纯度。,二、底物浓度与酶促反应速度的影响,S与v关系: 当S很低时,S与v- 一级反应 当S较高时,S与v- 混合级反应 当S很高时,S,v不变-零级反应,当底物浓度较低时,反应速度与底物浓度成正比;反应为一级反应。,随着底物浓度的增高,反应速度不再成正比例加速;反应为混合级反应。,当底物浓度高达一定程度,反应速度不再增加,达最大速度;反应为零级反应。,1913年Michaelis和Menten推导了米
3、氏方程,Km 即为米氏常数, Vmax为最大反应速度,米氏方程的推导,令:,将(4)代入(3),则:,ES生成速度:,,ES分解速度:,即:,则:,由于酶促反应速度由ES决定,即,将(2)代入(1)得:,(3),当酶反应体系处于稳态时:,当Et=ES时,,(二)Km值 的物理意义,当反应速度为最大反应速度一半时,Km值等于酶促反应速度为最大反应速度一半时的底物浓度,单位是mol/L。,小结:Km的物理意义,Km值 Km等于酶促反应速度为最大反应速度一半时的底物浓度。 意义: a) Km是酶的特征性常数之一; b) Km可近似表示酶对底物的亲和力; c) 同一酶对于不同底物有不同的Km值。,(三
4、)Km值与 Vmax值的测定,1、双倒数作图法又称林-贝氏作图法(1934) 1 Km 1 + 1 V Vmax S Vmax,1/V,-1/Km 0 1/S,斜率= Km/ Vmax,1/Vmax,三、酶浓度对酶促反应速度的影响,当SE,酶可被底物饱和的情况下,反应速度与酶浓度成正比。 关系式为:V = k2 E,四、温度对酶促反应速度的影响,(1)、一方面是温度升高,酶促 反应速度加快。 (2)、另一方面,温度升高,酶的高级结构将发生变化或变 性,导致酶活性降低甚至 丧失。 (3)、因此大多数酶都有一个最适温度。 在最适温度条件下,酶促反应速度最大。,五、 pH对酶促反应速度的影响,(1)
5、、pH的影响表现在: a)酶蛋白 b)活性中心基团 c)底物分子 (2)、在一定的pH下, 酶具有 最大的催化活性,通常称此 pH为最适pH。,激活剂:凡是能提高酶活性的物质,都称为激活剂。 激活剂按分子的大小可以分为以下三类: (一) 无机离子(inorganic) 1. 阳离子 Mg2+ Mn2+ Zn2+ Cu2+ K+ 2 阴离子 Cl Br (二) 小分子有机物(与酶蛋白相比是小分子) 还原型谷胱甘肽,半胱氨酸 EDTA(乙二胺四乙酸) (三) 大分子有机物 蛋白酶 无活性的酶原 有活性的酶,六、激活剂对酶促反应速度的影响,七、抑制剂对酶促反应速度的影响,使酶的活性降低或丧失的现象,
6、称为酶的抑制作用。 能够引起酶的抑制作用的化合物则称为抑制剂。 酶的抑制剂一般具备两个方面的特点: a.在化学结构上与被抑制的底物分子或底物的过渡状态相似。 b.能够与酶的活性中心以非共价或共价的方式形成比较稳定的复合体或结合物。,非专一性不可逆抑制 不可逆抑制作用 专一性不可逆抑制 抑制作用 竞争性抑制 可逆抑制作用 非竞争性抑制 反竞争性抑制,(一)可逆抑制作用,定义:抑制剂与酶蛋白以非共价方式结合,引起 酶活性暂时性丧失。抑制剂可以通过透析 等方法被除去,并且能部分或全部恢复酶 的活性。 种类: 1、竞争性可逆抑制 2、非竞争性可逆抑制 3、反竞争性可逆抑制,竞争性可逆抑制,某些抑制剂的
7、化学结构与底物相似,因而能与底物竟争与酶活性中心结合。 竟争性抑制通常可以通过增大底物浓度,即提高底物的竞争能力来消除。,竞争性抑制曲线,动力学特征:Vmax不变;Km值增加,酶与底物的亲和力降低。,例: 丙二酸对琥珀酸脱氢酶的抑制作用,非竞争性可逆抑制,定义: 酶可同时与底物及抑制剂结合,引起酶分子构象变化,并导至酶活性下降。由于这类物质并不是与底物竞争与活性中心的结合,所以称为非竞争性抑制剂。 增加底物浓度不能解除抑制作用。,非竞争性抑制曲线,动力学:Vmax减小,Km不变,酶与底物亲和力不变。,反竞争性抑制作用,定义:抑制剂不与酶结合,只与ES复合物结合,引 起酶活性下降。 动力学:km
8、减少,酶对底物亲和力增加,最大反应速度减少,也无法通过改变底物浓度而改变反应抑制剂的影响。,反竞争性抑制曲线,小结:各种可逆性抑制作用的比较,(二) 不可逆抑制作用,抑制剂与酶反应中心的活性基团以共价形式结合引起酶的永久性失活。如有机磷毒剂二异丙基氟磷酸酯。 非专一性不可逆抑制作用: 定义:这类抑制剂可作用于酶分子上的不同基团或几类不同的酶。 例:烷化剂(碘乙酸):氨基、巯基、咪唑基等 专一性不可逆抑制作用 定义:一种抑制剂只作用于一种酶分子中的一种基团。 例:有机磷杀虫剂:乙酰胆碱酯酶,第五节 调节酶类,定义:凡是能通过构象变化、亚基解聚和亚基修饰等方式来改变酶活性,从而对代谢起调节作用的酶
9、,成为调节酶类。包括: 别构酶 同工酶 共价修饰调节酶 酶原激活,概念:有些酶可以与某些化合物(称为变构剂)发生非共价结合,引起酶分子构象的改变,对酶起到激活或抑制的作用,这类酶通常称为。,一、别(变)构酶,(一)别构酶的概念及结构特点,结构特点: 活性中心(结合部位和催化部位) 变构中心(特殊的调控部位)。 注意:变构中心不是酶活性中心的组成部分。,别构效应: 调节物与别构中心结合后,诱导出或稳定住酶分子的某种构象,使酶活性中心对底物的结合和催化作用受到影响,从而调节酶的反应速度代谢过程,这种效应称为别构效应。,正效应物:指效应物的结合使酶活性升高,也称别构激活剂。 负效应物: 指效应物的结
10、合使酶活性降低,也称别构抑制剂。,酶的别构(变构)效应示意图,变构酶的S形曲线,(二) 别构酶作用的动力学性质,正协同效应别构酶与米氏酶动力学比较,负协同效应别构酶与米氏酶动力学比较,(三) 别构酶调节酶活性的机理,1、齐变模型、MWC模型,1965年由Monod、Wyman和Changeux提出。,该模型的要点 :,T R S,2、序变模型(sequential model,也称KNF模型),1966年由Koshland、Nemethy和Filmer提出。,该模型的要点 :,(1)常为多个亚基构成的寡聚体; (2)具有别构效应; (3)动力学曲线不符合米氏方程双曲线; (4)酶分子上含两个中
11、心或部位:活性中心 (活性部位)和别构中心(别构部位)。,别构酶应具备以下特征:,二、同工酶,同工酶:催化的化学反应相同,但酶蛋白的分子结构、理化性质不同的一组酶。,乳酸脱氢酶(LDH)同工酶:,LDH1 LDH2 LDH3 LDH4 LDH5 (H4) (H3M) (H2M2) (HM3) (M4),M,H,乳酸脱氢酶(LDH),三、共价修饰调节酶,酶的共价修饰调节: 酶蛋白分子上的一些基团可与某种化学基团发生可逆的共价结合,从而改变酶的活性。 常见修饰方式: 磷酸化和去磷酸化、腺苷酰化/脱腺苷酰化,乙酰化/脱乙酰化,尿苷酰化/脱尿苷酰化,甲基化/脱甲基化,S-S/SH相互转变,共6种类型。
12、,P,ATP,ADP,P,H2O,蛋白激酶,磷酸化酶磷酸酯酶,肌肉中磷酸化酶的磷酸化和去磷酸化过程:,磷酸化酶-b,磷酸化酶-a,无活性,有活性,P,P,P,酶促化学修饰对酶活性的调节,四、 酶原和酶原的激活 酶原:酶的无活性的前体 酶原的激活:由无活性的酶原转变为有活性的酶的过程。 酶原激活的意义:在特定的环境和条件下发挥作用。,-S-S-,X,缬,天,天,天,天,赖,异,甘,缬,组 46,丝 183,静电吸引 力或氢键,肠激酶或 胰蛋白酶,胰蛋白酶原,-S-S-,X,缬,天,天,天,天,赖,异,缬,丝,胰蛋白酶,S S,S S,组,活性中心,游离的六肽,胰蛋白酶原的激活过程,第五章 维生素
13、与辅酶,定义:是维持机体正常生命活动不可缺少的一类小分子 有机化合物。 (1)水溶性维生素 B族维生素、Vc、硫辛酸 作用:通过转变成辅酶对代谢起调节作用 不易贮存,应随时摄入 (2)脂溶性维生素: VA、VD、VE、VK 在体内可直接参与代谢的调节作用 涉入太多会引起中毒,一、维生素B1和TPP,(1)硫胺素(维生素B1) 以焦磷酸硫胺素(TPP)形式存在。 (2)缺乏症:表现出多发性神经炎、皮肤麻木、心力衰竭、四肢无力、下肢水肿。 (3)功能:焦磷酸硫胺素是脱羧酶的辅酶,是催化酮酸的脱羧反应。 (4)存在:植物体内、尤其是谷物的外皮中含量最高。,二、维生素B2与黄素辅酶,(1)核黄素(维生
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