单底物酶促反应.ppt
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1、第四章 单底物酶促反应动力学 酶动力学是研究酶促反应的速度问题,即研 究各种因素对酶促反应速度的影响。酶动力学理 论与实验在生物化学领域,特别在酶学研究中, 有十分重要的作用。例如,根据某些因素对酶促 反应速度的影响,可推断该酶促反应的机制。又 例如,要准确测定酶活力单位,就需要对最佳反 应条件及各种因素的影响进行研究。 酶促反应有单底物反应和多底物反应之分。 单底物酶促反应包括异构酶、水解酶及大部分裂 合酶催化的反应。 而 腾 贼 蚜 佰 骋 窖 失 姚 咕 横 胁 锭 典 呈 艘 敷 壶 扩 耕 仑 地 熄 躬 晌 粟 贡 锻 匆 溜 同 褐 单 底 物 酶 促 反 应 单 底 物 酶 促
2、 反 应 第一节 动力学方程推导 酶反应的基本动力学关系,是指酶反应速度 与酶和底物间的动力学关系。因为酶和底物是 构成酶反应系统最基本的因素,它们决定酶反 应的基本性质、酶反应的速度规律,而其他各 种因素也正是通过它们产生影响的;而且,这 种动力学关系是整个酶反应动力学的基础。 描写这种基本动力学关系的是米氏方程 (Michaelis-Menten equation)。 v = vmaxS / (Km+S) 赵 酵 哄 疏 押 堰 糯 卡 靴 弛 唯 弧 剃 畜 赡 噶 街 史 烷 氧 绪 消 叫 征 得 扳 陛 旭 估 翁 贞 邓 单 底 物 酶 促 反 应 单 底 物 酶 促 反 应 酶
3、促反应速度的测定与酶的活力单位 1、测定酶促反应的速度必需测初速度 2、酶活力 3、酶活力的表示方法 4、酶活力测定方法:终点法 动力学法 检测酶含量及存在,很难直接用酶的“量”(质量、体积、 浓度)来表示,而常用酶催化某一特定反应的能力来表示酶量, 即用酶的活力表示。 酶催化一定化学反应的能力称酶活力,酶活力通常以最适条件 下酶所催化的化学反应的速度来确定。 毕 近 虐 渐 烦 橡 祭 食 音 魏 疽 尖 雾 啄 澳 芝 峡 燥 氟 钧 丙 娘 尹 砌 手 趣 瘪 骋 份 告 儿 表 单 底 物 酶 促 反 应 单 底 物 酶 促 反 应 酶活力测定方法 终点法: 酶反应进行到一定时间后终止
4、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。 规 饼 里 磅 碾 蛊 巴 殃 酣 退 硒 傍 蛊 视 蛙 烯 蔗 全 灾 蔑 陪 姆 肉 你 惺 锚 肛 步 态 危 肺 遏 单 底 物 酶 促 反 应 单 底 物 酶 促 反 应 酶活力的表示方法 活力单位(active unit) 习惯单位(U): 底物(或产物)变化量 / 单位时间 国际单位(IU): 1moL变化量 / 分钟 Katal(Kat):1moL变化量 / 秒 比活力= 总活力单位 总蛋白mg数 = U(或IU) mg蛋白 量度酶催化能力
5、大小 转换系数(Kcat) 底物( moL)/ 秒每个酶分子 量度酶纯度比活力(specific activity) 量度转换效率 桩 吕 忆 裔 酋 驭 狸 加 愈 图 垛 永 山 快 型 圣 泡 雇 赴 雪 请 木 塔 赠 械 刀 误 徒 涵 讨 溅 耀 单 底 物 酶 促 反 应 单 底 物 酶 促 反 应 各种因素对酶反应速度的影响 2、底物浓度 3、pH (最适 pH的概念) 4、 温度 (最适温度的概念) 5、激活剂 6、抑制剂 1、酶浓度 当S足够过量,其它条件固定且无不利因素时,v=kE 厚 蔫 棚 煎 摧 搪 分 瘦 克 字 饺 晦 曾 珐 鹿 我 掌 诧 颅 利 云 传 睹
6、 淬 莽 扼 补 项 乞 屹 啥 吼 单 底 物 酶 促 反 应 单 底 物 酶 促 反 应 底物浓度对酶反应速度的影响 酶反应速度与底物浓度的关系曲线 (MichaelisMenten曲线) 米氏方程的提出及推导 米氏常数的意义 米氏常数的测定 硬 岭 念 豆 堡 贴 疾 糜 邢 扰 丑 逻 榷 嘿 混 监 倒 裹 绽 忿 遇 眩 起 哪 揪 席 若 牺 惕 痘 浦 锥 单 底 物 酶 促 反 应 单 底 物 酶 促 反 应 单分子酶促反应的米氏方程及Km 推导原则:从酶被底物饱和的现象出发,按照 “稳态平 衡”假说的设想进行推导。 米氏方程: 米氏常数: 蹋 肖 盅 峭 机 貌 笔 撮 条
7、 裹 氨 狈 亩 翰 恩 蠢 召 家 蔽 礼 叹 亦 恐 只 善 妻 健 褂 子 配 呵 寄 单 底 物 酶 促 反 应 单 底 物 酶 促 反 应 酶反应速度与底物浓度的关系曲线 寻 核 醋 投 媚 横 寄 银 稽 砰 舅 左 娟 磐 这 蔷 拔 讯 夹 鼎 柿 氟 卧 岗 藤 良 以 捌 犊 沉 焙 洪 单 底 物 酶 促 反 应 单 底 物 酶 促 反 应 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: (1) 经整理得: 由于酶促反应速度由ES决定,即 ,所以 (2) 将(2)代入(1)得: (3) 当酶反应体系处于恒态时: 当
8、Et=ES时,(4) 所以 嚣 孙 袍 乳 型 础 互 俄 迄 瘟 航 了 律 猖 理 芭 财 俄 遗 博 总 门 立 传 逗 溪 镊 奈 枚 精 炮 君 单 底 物 酶 促 反 应 单 底 物 酶 促 反 应 第二节 米氏方程的讨论 一、米氏方程的特性 二、米氏方程中v和S的关系 当vVmax时,v与S无关,只和E0成正比,这时 表明酶的活性部分已全部被底物占据。当v0.5Vmax时 ,表示活性部位有一半被占据。当一个酶的Km已知, 则任何底物浓度下酶活性部位被占据的分数: Ys= v Vmax = S Km+S 称为该酶促反应的相对速度。 洛 阵 恿 直 舆 矩 啸 笆 见 旬 摈 爷 俞
9、 架 谤 泼 枷 浙 撤 鬼 稼 葛 器 怂 给 献 洗 忠 谊 撞 笨 而 单 底 物 酶 促 反 应 单 底 物 酶 促 反 应 米氏方程所作曲线的曲度,不随Km和Vmax的 变化而变化。所以任何酶只要服从米氏方程。则 到达任何两个Vmax分数的对应底物浓度之比为一 常数。例如: S0.9 =9 Km,同理S0.1 =1/9 Km,所以: S0.9 / S0.1 9 Km/ 1/9 Km 81,即达90 Vmax与达10 Vmax所需底物浓度之比总是81。同样也可得到达70 Vmax与达10 Vmax所需底物浓度之比总是21。 在酶促反应初速度区即在一级速度区,由于SKm, v= Vmax
10、 S/ Km=k S。从这个方程可知,一级速度常 数k = Vmax / Km。 0.9 Vmax Vmax = S0.9 Km+S0.9 逮 壕 淳 晶 蹋 腥 耍 躯 膀 扩 蝶 仟 徘 揖 氦 晓 录 椭 事 锦 棋 溢 恳 杨 罚 钒 驭 袭 堪 吴 楼 嗅 单 底 物 酶 促 反 应 单 底 物 酶 促 反 应 k的物理意义:底物在单位时间转变成产物的量 。例如k=0.02min-1,就意味着底物在一分钟内 会有2转变成产物;若k2.3min-10.0383sec -1 ,那就意味着每秒钟有3.83的底物变成产物 。要测定任一时间范围内底物的消耗量或产物 的生成量,可用一级速度方程积
11、分。得: lgS=-kt/2.3+ lgSt 侯 智 虎 驾 囊 娜 达 挞 牵 炊 亿 称 呢 段 寝 劣 员 恼 粕 疟 淘 赡 琶 闭 羚 瓷 肇 演 椭 葬 杨 豺 单 底 物 酶 促 反 应 单 底 物 酶 促 反 应 第三节 实验数据的处理 分析酶促反应速度的作图法 一、Lineweaver-Burk法(双倒数作图法) 将实验所得的一些初速度数据v和S取倒数,得各种 1/v和1/ S,将1/v对1/ S作图,得一直线。该直线纵 截距1/Vmax,斜率Km/ Vmax,横截距-1/ Km。 应用双倒数作图法处理实验数据求Km和Vmax等动力学 常数比较方便,也是最广泛应用的一种方法,
12、但欲要 获得较准确的结果,实验时必须注意底物浓度范围, 一般所选底物浓度需在Km附近。 除 镍 桨 炉 鸣 慕 咒 噎 期 憋 拧 染 今 妖 篷 锦 藐 徽 耀 富 畸 铸 骋 恕 惕 刀 系 绩 看 峭 教 邵 单 底 物 酶 促 反 应 单 底 物 酶 促 反 应 1.下图是根据S在0.332.0Km范围时的实验结果而作 的双倒数图,从此图可准确地测量出-1/Km和1/Vmax等 。 S在0.33 2.0 Km的范 围的实验结 果而作出的 双倒数图。 融 斜 良 凰 跨 抛 糙 割 讽 鸿 酞 春 碌 份 沛 疹 娇 客 绦 侨 绵 绚 随 拌 足 佳 夫 韵 脑 痰 窜 暂 单 底 物
13、 酶 促 反 应 单 底 物 酶 促 反 应 2.如果所选底物浓度比Km大得多,则所得双倒数图的 直线基本上是水平的。这种情况虽可测得1/Vmax ,但 由于直线斜率近乎零, -1/Km则难以测得。 S在3.320 Km的范围的 实验结果而作 出的双倒数图 。 秀 烘 规 脆 桂 护 骇 清 啡 书 寥 商 吏 职 厦 拣 纬 耕 没 欧 绍 宦 球 股 政 扳 之 概 畴 剂 嘻 芋 单 底 物 酶 促 反 应 单 底 物 酶 促 反 应 3.如果S比Km小得多,则所作双倒数图的直线与两 轴的交点都接近原点,使-1/Km 和1/Vmax ,都难以测 准。 S在0.033 0.2Km的范围的
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