生物化学第7章：酶动力学

主要内容包括：化学动力学基础，酶促反应速度，底物浓度/温度/ pH/激活剂 对酶促反应速率的影响，酶的抑制作用。

生物化学第7章

• 酶动力学
  • 化学动力学基础
    • 各级反应的特征【知道】
      • 零级反应
        • 与反应物浓度无关，初浓度↑，半衰期↑
      • 一级反应
        • 无论初浓度多少，半衰期一样
      • 二级反应
        • 初浓度↑，半衰期↓
  • 酶促反应速度
    • 由底物浓度、酶浓度、温度、pH、催化剂、抑制剂决定
      • 决定分解形成产物和酶，还决定底物与酶的结合速度
    • 反应的【初】速度，即底物消耗量5%时测得反应速度
    • 作图
      • 对底物浓度：双曲线 对酶浓度：直线 对PH：钟形线
  • 底物浓度对酶促反应速率的影响
    • 中间复合物学说
      • 酶与底物反应时，通过特异识别作用，先形成酶-底物复合物，然后在形成产物和酶分子，酶分子重新结合底物
    • 酶促反应动力学式
      • 米氏方程式
        • 双曲线
      • 动力学参数的意义
        • 米氏常数 (Km) 的意义
          • K m 是酶的特征常数
            • 当反应速度达到最大反应速度的一半时【底物的浓度 】
            • Km大小只与酶的性质有关，与酶浓度无关 不同底物有不同Km
            • 单位： mol/L 或 mmol/L
          • 1/Km近似表示酶的亲和力
            • 最适底物或天然底物：Km最小的底物
          • Ks
            • 1/Ks可以表示酶与底物的亲和力大小
            • 1/Km只能近似地表示底物亲和力的大小
            • 复合物的解离常数
        • Vmax和K2（Kcat）的意义
          • 转换数Kcat(TN)
            • 催化常数，K越大，催化效率越高
        • Kcat/Km
          • 决定催化反应速度的常数
          • Kcat/Km是表观二级速度常数，有时称为专一性常数
      • 用【米氏常数】作图法测定Km和Vmax值
        • Lineweaver-Burk双倒数作图法 （不考作图，考截距意义）
          • 缺点：实验点过分集中在直线的左下方，低浓度的实验点倒数后误差较大，偏离直线较远，影响Km和Vmax的准确性
        • Eisenthal和 Cornish-Bowden直接线性作图法
          • 优点：直观，易判断误差较大的点
        • Hanes-Woolf作图 Eadie-Hoftee作图法
    • 多底物酶促反应的动力学
      • 酶促反应按底物分子数分类
        • 单/双/三 底物
      • 多底物反应按动力为机制分类
        • 序列反应（单置换反应）
          • 有序反应
            • 酶与底物有序结合形成三元复合物，随后有序的释放出产物
            • 脱氢酶
          • 随机反应
            • 底物随机与酶结合，随机释放
        • 乒乓反应（双置换反应）
          • 丝氨酸蛋白酶，胰凝乳蛋白酶，转氨酶
          • 转氨酶
          • 酶E同底物A结合并生成产物P和修饰化的酶E’ E’再与底物B结合生成产物Q和酶E
  • 酶的抑制作用
    • 抑制作用：非变性，有选择性 失活作用：变性，无选择性
    • 抑制程度的表示方法
    • 抑制作用的类型
      • 可逆的抑制作用
        • 分类
          • 竞争性抑制剂
            • 抑制剂与底物竞争酶的结合位点，从而影响底物与酶的结合
              • 通过增加 底物 而解除抑制
                • 磺胺药：对氨基苯硝酰胺竞争性抑制剂
                  • 抑制二氢叶酸还原酶
                • 阿拉伯糖胞[（习惯上称为阿糖胞苷）5一FU]：嘧啶类似物竞争性抑制核酸合成酶
            • 酶对底物亲和力↓
          • 非竞争性抑制剂
            • 酶同时与底物和抑制剂结合，两者无竞争
              • 不能↑底物浓度缓解抑制作用
              • 重金属离子对酶的抑制作用
              • 高浓度的重金属离子使得酶蛋白变性失活，此时，重金属离子是非专一性不可逆抑制剂
          • 反竞争性抑制剂
            • 酶只有与底物结合后，才与抑制剂结合，多见于多底物反应
          • 混合型抑制
            • 介于竞争性抑制和非竞争性抑制之间
            • 双底物和多底物酶促反应
        • 抑制剂与酶以非共价键结合而引起酶活力降低或丧失，能用物理方法除去抑制剂而使酶复活，这种抑制作用是可逆的
      • 不可逆的抑制作用
        • 分类
          • 非专一性不可逆抑制剂
            • 烷化试剂
              • 影响酶的巯基、氨基、羧基、咪唑基
            • 氰化物、硫化物和CO
              • 与酶分子中金属离子形成稳定的络合物 如细胞色素氧化酶Fe2+
            • 有机汞、砷化合物
              • 与酶分子活性部位的SH结合
            • 有机磷化合物
              • 二异丙基磷酰氟酯 DFP
                • 抑制胆碱酯酶活性
              • 酶分子活性部位的丝氨酸一OH结合
            • 重金属盐
              • Ag+、Hg2+、Ag3+（砷剂）
          • 专一性不可逆抑制剂
            • Ks型不可逆抑制剂 （亲和标记试剂 ）
              • 有底物类似结构
            • Kcat型不可逆抑制剂 （自 杀性底物）
              • 酶的催化过程高
              • 青霉素
                • 与糖肽转肽酶活性部位丝氨酸羟基共价结合，使酶失活
        • 与酶蛋白上基团共价结合，使之失活，不能用超滤透析的方法去除 实质是酶的修饰抑制
    • 可逆抑制作用和不可逆抑制作用的鉴别
      • 方法
        • 透析、超滤、凝胶过滤
        • 动力学方法
          • 在不同抑制剂浓度下
            • 可逆抑制剂得到一组通过原点但斜率不同的直线 不可逆抑制剂可以得到一组不通过原点的并行线
  • 温度对酶促反应的影响
    • 双重作用
      • 温度↑活化分子数↑, 反应速度↑ 温度↑酶蛋白变性, 酶活力↓
        • 反应时间长，酶的最适温度低 反应时间短，最适温度就高
    • 钟形曲线
      • 恒温动物35~40℃℃； 植物40~50℃； 某些高温酶70℃
  • pH对酶促反应的影响
    • 原因
      • 1.过酸过碱影响酶蛋白的构象，使酶变性失活 2. pH影响酶分子解离状态，底物解离状态，影响到中间产物的形成。 3.影响维持酶分子空间结构的有关基团的解离，影响酶活性部位构象。
    • 一般
      • 酶在最适pH附近最为稳定
    • 酶的最适pH不是特征常数
  • 激活剂对酶促反应的影响
    • 激活剂
      • 能提高酶活性的物质
    • 分类
      • 无机离子
        • 金属离子：Mg”、Mn” 阴离子：淀粉酶受CI激活
      • 小分子有机化合物
        • 某些还原剂：半胱氨酸、还原型谷胱甘肽、氰化物等； 鳌合剂：EDTA
      • 简单有机化合物
    • 特点
      • 激活剂的选择性
        • 对一种酶可能是激活，对另一种酶可能抑制
      • 激活剂的浓度效应
        • 浓度升高可由激活转变为抑制