医学免疫与病原生物 (23).pdf

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1、酶促反应酶促反应的动力学的动力学 一、一、 底物浓度对酶反应速度的影响底物浓度对酶反应速度的影响 02468101214161820 0 20 40 60 80 100 Concentration of Substrate(umol/L) Rate of Reaction(v) 底物浓度和酶反应速度的关系底物浓度和酶反应速度的关系 VmaxS Km + S (一一) 米氏方程及其推导米氏方程及其推导 (二二) 米氏常数米氏常数(Km)的意义和应用的意义和应用 米氏常数米氏常数Km为酶促反应速度达到最大反应速率一为酶促反应速度达到最大反应速率一 半时的底物浓度。它的单位是半时的底物浓度。它的单位

2、是mol/L(摩尔摩尔/升升)，是，是 酶的特征性常数。酶的特征性常数。 米氏常数的意义米氏常数的意义 可判断酶的天然底物或最适底物；可判断酶的天然底物或最适底物； 是酶在是酶在一定条件下一定条件下的的特征物理常数特征物理常数； 可近似表示酶和底物亲合力可近似表示酶和底物亲合力，Km愈小愈小，E对对S的亲的亲 合力愈大合力愈大，Km愈大愈大，E对对S的亲合力愈小的亲合力愈小； 在已知在已知Km的情况下的情况下，应用米氏方程可计算任意应用米氏方程可计算任意S 时的时的v，或任何或任何v下的下的S； 判断反应进行的方向；判断反应进行的方向； 可判断限速反应；可判断限速反应； 可判断酶在细胞内是否受

3、底物浓度调节；可判断酶在细胞内是否受底物浓度调节； 可判断抑制剂的类型可判断抑制剂的类型 米氏常数的意义米氏常数的意义 1. 双倒数双倒数(Lineweaver Burk)作图法作图法 (三三) 米氏常数的求法米氏常数的求法 2. Hanes作图法作图法 二、二、 pH的影响与最适的影响与最适pH 大多数酶的活性受大多数酶的活性受pH影响较大。在一定影响较大。在一定pH下酶下酶 表现最大活力，高于或低于此表现最大活力，高于或低于此pH，活力均降低。，活力均降低。 酶表现最大活力时的酶表现最大活力时的pH称为酶的称为酶的最适最适pH 1. 影响酶和底物的解离影响酶和底物的解离 2. 影响酶分子的

4、构象影响酶分子的构象 0 酶酶 活活 性性 pH pH对某些酶活性的影响对某些酶活性的影响 胃蛋白酶胃蛋白酶淀粉酶淀粉酶 胆碱酯酶胆碱酯酶 246810 三、三、 温度的影响与最适温度温度的影响与最适温度 反应速度反而随温度上升而减慢，形成倒反应速度反而随温度上升而减慢，形成倒U形曲形曲 线。在达到此曲线顶点所代表的温度时，反应速线。在达到此曲线顶点所代表的温度时，反应速 度最大，称为酶的度最大，称为酶的最适温度最适温度 102030405060708090 0 20 40 60 80 100 Temperature OC Relative Activity (%) 温度对唾液淀粉酶活性的影响

5、温度对唾液淀粉酶活性的影响 0 V E 酶浓度对反应速度的影响酶浓度对反应速度的影响 四、四、 酶浓度的影响酶浓度的影响 五、五、 激活剂的影响激活剂的影响 凡能提高酶的活性，加速酶促反应进行的凡能提高酶的活性，加速酶促反应进行的 物质都称为激活剂物质都称为激活剂(activator)。 六、六、 抑制剂的影响抑制剂的影响 酶分子中的必需基团酶分子中的必需基团(主要是指酶活性中心上的一主要是指酶活性中心上的一 些基团些基团)的性质受到某种化学物质的影响而发生改的性质受到某种化学物质的影响而发生改 变，导致酶活性的降低或丧失称为抑制作用。能变，导致酶活性的降低或丧失称为抑制作用。能 对酶起抑制作

6、用的物质称为酶抑制剂对酶起抑制作用的物质称为酶抑制剂(inhibitor)。 抑制作用的类型抑制作用的类型 不可逆性抑制不可逆性抑制 (irreversible inhibition)： 可逆性抑制可逆性抑制 (reversible inhibition)： 竞争性抑制竞争性抑制 (competitive inhibition) 非竞争性抑制非竞争性抑制 (noncompetitive inhibition) 反竞争性抑制反竞争性抑制 (uncompetitive inhibition) 专一性的不可逆抑制专一性的不可逆抑制 非非专一性的不可逆抑制专一性的不可逆抑制 (一一) 不可逆抑制不可逆

7、抑制 抑制剂与酶的必需基团以共价键结合而引抑制剂与酶的必需基团以共价键结合而引 起酶活性丧失，不能用透析，超滤等物理起酶活性丧失，不能用透析，超滤等物理 方法除去抑制剂而恢复酶活力。方法除去抑制剂而恢复酶活力。 类类 型型非专一性不可逆抑制非专一性不可逆抑制专一性不可逆抑制专一性不可逆抑制 定定 义义与酶的一类或几类基团作用与酶的一类或几类基团作用专一作用于酶的必需基团专一作用于酶的必需基团 实实 例例 解毒剂解毒剂 1. 非专一性不可逆抑制非专一性不可逆抑制 抑制剂与酶分子中一类或几类基团作用，不抑制剂与酶分子中一类或几类基团作用，不 论是必需基团与否，皆进行共价结合。由于酶的论是必需基团与

8、否，皆进行共价结合。由于酶的 必需基团也被抑制剂作用，故可使酶失活。必需基团也被抑制剂作用，故可使酶失活。 2+ 酶 SH SH (Hg 2+ 或) +Pb 2+ 酶 Pb S S (或Hg 、 COONa CHSH CHSH COONa + COONa CHS CHS COONa Pb + Cu 2+ Cu )+2H 酶 Pb S S 酶 SH SH 2+ 2. 专一性不可逆抑制剂专一性不可逆抑制剂 抑制剂专一作用于酶的活性中心或其必需基抑制剂专一作用于酶的活性中心或其必需基 团，进行共价结合，从而抑制酶的活性。团，进行共价结合，从而抑制酶的活性。 这类抑制剂选择性很强，它只能专一性地与酶活

9、这类抑制剂选择性很强，它只能专一性地与酶活 性中心的某些基团不可逆结合，引起酶的活性丧失。性中心的某些基团不可逆结合，引起酶的活性丧失。 实例：实例：有机磷杀虫剂有机磷杀虫剂 -Ser-OH -Ser-OP O-R O-R O P O-R O-R O X 可用解磷定解除抑制作用可用解磷定解除抑制作用 酶的专一性不可逆抑制剂酶的专一性不可逆抑制剂 与酶作用时，通过酶的催化作用，其中某一与酶作用时，通过酶的催化作用，其中某一 基团被活化，使抑制剂与酶发生共价结合从基团被活化，使抑制剂与酶发生共价结合从 而抑制了酶活性。而抑制了酶活性。 酶的自杀底物酶的自杀底物suicide substrate 新

10、斯的明新斯的明(proftigmine)抑制胆碱酯酶抑制胆碱酯酶 (二二) 可逆抑制可逆抑制 抑制剂与酶以非共价键结合而引起酶活抑制剂与酶以非共价键结合而引起酶活 性的降低或丧失，可用透析等物理方法除性的降低或丧失，可用透析等物理方法除 去抑制剂，恢复酶的活性。去抑制剂，恢复酶的活性。 竞争性抑制竞争性抑制 非竞争性抑制非竞争性抑制 反竞争性抑制反竞争性抑制 竞争性抑制竞争性抑制 S) K I (1K SV v i m max + + + = =) K I (1K i m+ +为为Kmapp 动力学方程和曲线动力学方程和曲线 V 1 = maxmax 1 1 1 VSK I V K i m +

11、 + + + 竞争性抑制的动力学特点竞争性抑制的动力学特点 有有I存在，存在，Km增大增大而而Vmax不变不变。 Kmapp随随I增加而增大。增加而增大。 抑制程度与抑制程度与I成正比，与成正比，与S成反比，当成反比，当S 极大时，达到极大时，达到Vmax，抑制作用解除。，抑制作用解除。 COOH CH2 CH2 COOH 琥珀酸 -2H 琥珀酸脱氢酶 COOH CH2 COOH 抑制 丙二酸 HOOC CH CH COOH 延胡索酸（反丁烯二酸） 丙二酸对琥珀酸脱氢酶的抑制丙二酸对琥珀酸脱氢酶的抑制 二氢叶酸分子结构 对氨基苯甲酸 抑制 蝶呤啶 谷氨酸 H2NSO2NHR 磺胺类 C O N

12、HCH CH2 CH2 COOH COOH 二氢叶酸合成酶 N NN N OH H2N CH2NH H 二氢蝶呤啶+对氨基苯甲酸+谷氨酸二氢叶酸 磺胺类药物也是典型的磺胺类药物也是典型的 竞争性抑制剂竞争性抑制剂 非竞争性抑制非竞争性抑制 ) K I S)(1(K SV v i m max + + + = = iK I V V 1 max + + = = Vmaxapp ii K I11I1 m (1)(1) VVKSVK maxmax =+ 非竞争性抑制的动力学特点非竞争性抑制的动力学特点 有有I存在时，存在时，Km不变不变而而Vmax降低降低。 Vmaxapp随着随着I的增加而降低。的增加而降低。 抑制程度只与抑制程度只与I成正比，与成正比，与S无关。无关。 反竞争性抑制反竞争性抑制 ) 1( max S K I K SV v i m+ + + = = ) 1( i m app m K I K K + + = = iK I V V app 1 max max + + = = max 1 V K V m = = + + + i K I VS 1 11 max 反竞争性抑制的动力学特点反竞争性抑制的动力学特点 当当I存在时，存在时，Km和和Vmax都下降都下降。 Kmapp、Vmaxapp随随I增加而下降。增加而下降。 抑制程度与抑制程度与I、S均成正比。均成正比。