酶催化反应原理和酶催化动力学.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,生物体内不断地进行着各种各样的化学变化。这些化学变化,都是在酶的催化作用下进行的。酶是维持生命体内正常生理,活动和新陈代谢的基本条件。,酶：生物活细胞产生的一类具有催化功能的生物大分子。,酶,袁勤生主编现代酶学,1,酶的活性中心,结合部位,Peptide,底物,催化部位,活性中心,调控部位,马林主编化学生物学导论,2,酶催化作用机制,罗贵民主编酶工程,3,酶促反应动力学,酶促反应动力学,:,是研究酶促反应的速率以及影响此速率的各种因素的科学。,它是酶的作用机制研究的基础。,影响酶速率的各种因素：,底物浓度；,酶的抑制剂；温度；pH；酶的激活剂；,酶促反应动力学的研究意义：,有助于阐明酶的结构与功能的关系，也可为,酶作用机理,研究提供数据；,有助于寻找最有利的反应条件，以最大限度地发挥酶催化反应的高效；,有助于了解酶在代谢中的作用或某些药物作用的机理.,因此对它的研究具有重要的理论意义和实践意义！,A.G.Marangoni 著酶催化动力学方法与应用,6,底物浓度与反应速率的关系,米氏方程,7,温度,、PH值与反应速率的关系,在不同的值条件下，酶的活性中心,与底物之间形成氢键的能力与方向不同，,结果影响了酶与底物过渡态的形成和稳定,性程度，从而对酶的活性产生影响。,温度对酶促反应素的影响：,温度升高，酶促反应加速；,温度升高，酶的高级结构发生,变化或变性，导致酶活性的损失。,Enzyme and Microbial Technology 34(2004)523528,8,K,m,值的意义,K,m,值的意义：,当反应速率达到最大速率一半时，,即=,V,max,可以得到 S=,K,m,。,K,m,只于酶的性质有关，而与酶的浓度无关。,K,m,值可以,判断酶的专一性和天然底物,有助于研究酶的活性中心。,K,m,愈小，达到最大反应速率一半所需要的底物浓度就愈小，底物最适。,如果酶可作用于几种底物，那么就有几个,K,m,值,，其中,K,m,值最小的底物称为该酶的最适底物也就是天然底物。,K,m,值,可以帮助推断某一代谢反应的方向和途径，这对了解酶在细胞内的主要催化方向及生理功能有重要意义。,9,K,m,值和,V,max,的测定,1.测定不同底物,浓度的反应初速率，,以v-S作图，可,以得到,V,max,，再从,V,max,，可求得,相应的S，即,K,m,值。,V,max,V,max,S,K,m,10,K,m,值和,V,max,的测定,2.双倒数法,将米氏方程式,两侧取双倒数，,以1/v-1/s作,图，得出一直线,11,K,m,值和,V,max,的测定,3.HanesWoolf,作图法将前式两边,均乘以S得：以s/vs作图，,得一直线，横轴的,截距为 -,K,m,，斜率,为1/,V,max,12,酶促动力学的应用,Native,DGG-modified,J.H.Xu et al.,Enzym.Microb.Technol.34(2004)523528,13,酶促动力学的应用,AZ-1:500,o,C for 12 h,AZ-2:700,o,C for 12 h,R.Reshmi et al.,Catal.Commun.8(2007)393399,14,酶促动力学的应用,Y.Gao.,Org.Lett.8(2006)3215-3217,15,酶促动力学的应用,L.Z.Gao et al.,Nature Nanotechnol.2(2007)577-583,16,酶的抑制剂的研究,抑制作用(inhibition),:酶的必需基团化学性质的改变，但酶未变性，而引起酶活力的降低或丧失。酶的抑制作用具有选择性.,随着人们对酶分子的认识程度不断深入，基于酶作用机理的抑制剂的研究已经成为,医学研究领域中新药开发的热点。,17,酶的抑制作用,根据抑制作用是否可逆:,1,不可逆的抑制作用:,抑制剂与酶的必需基团以共价键结合而引起酶活力丧失，不能用透析、超滤等物理方法除去抑制剂而使酶复活的作用。,2,可逆的抑制作用:,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，抑制作用是可逆的。,v,E,1,2,无抑制剂,18,酶的可逆抑制作用,1.竞争性抑制,2.非竞争性抑制,19,酶的可逆抑制作用,3反竞争性抑制,这类抑制作用的特点是酶先与底物结合，然后才与抑制剂结合，存在以下平衡：,活性中心,底物,抑制剂,20,酶的可逆抑制作用,21,酶的抑制作用-,药物筛选,竞争性抑制,混合抑制,M.Bartolini et al.,J.Chromatogr.A 1144(2007)102110,ACTh,EDRO,TAC,22,展望,酶催化相对于化学催化具有很大的优势，所以生物催化的研究,具有重要意义。,了解酶催化的原理有助于更好地设计优良的生物催化剂，酶促,动力学是研究酶催化原理的强有力手段。,许多疾病和人体内相关酶的代谢有着很大的联系。通过研究,抑制剂对酶的抑制作用，能够很好的判断药物分子的作用位点,和作用方式，从而为药物的设计提供理论上的指导。,简单高效测定酶催化动力学的平台还有待发展。,因此对它的研究具有重要的理论意义和实践意义!,23,谢谢大家！,参考文献,袁勤生主编现代酶学,马林主编化学生物学导论,罗贵民主编酶工程,沈同主编生物化学,M.,Bartolini,et al.,J.,Chromatogr,.A 1144(2007)102110,J.H.He et al.,Enzym,.Micro.,Technol,.34(2004)523528,R.,Reshmi,et al.,Catal,.,Commun,.,8(2007)393399,J.E.,Mogensen,et al.,Biochemistry,44(2005)1719-1730,9,T.Schulz et al.,Protein,Sci,9(2000)1053-1062,10.J.D.,Caro,et al.,Biochimica,et,Biophysica,Acta,671(1981)129-138,11,J.M.,Palomo,et al.,J.Mol.,Catal,.B-,Enzym,.19,(2002)279-286.,L.Z.,Gao,et al.,Nature Nanotechnology 2(2007)577-583,Y.,Gao,.,Org.,Lett,.8(2006)3215-3217,24,