影响酶促反应的因素分析

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教学反思:期末考试中,有试题是酶的抑制剂影响酶促反应,试题的错误率高。有必要对这方面的知识作一整理和比较,重点分析抑制剂对反应速度的影响。
酶反应动力学主要研究酶催化的反应速度以及影响反应速度的各种因素。在探讨各种因素对酶促反应速度的影响时,通常测定其初始速度来代表酶促反应速度。
1.底物浓度对反应速度的影响
底物对酶促反应的饱和现象,由实验观察到,在酶浓度不变时,不同的底物浓度与反应速度的关系为一矩形双曲线,即当底物浓度较低时,反应速度的增加与底物浓度的增加成正比(一级反应);此后,随底物浓度的增加,反应速度的增加量逐渐减少(混合级反应);最后,当底物浓度增加到一定量时,反应速度达到一最大值,不再随底物浓度的增加而增加(零级反应)。
2.酶浓度对反应速度的影响
当反应系统中底物的浓度足够大时,酶促反应速度与酶浓度成正比,即ν=k[E]。
3.温度对反应速度的影响
一般来说,酶促反应速度随温度的增高而加快,但当温度增加达到某一点后,由于酶蛋白的热变性作用,反应速度迅速下降。酶促反应速度随温度升高而达到一最大值时的温度就称为酶的最适温度。酶的最适温度与实验条件有关,因而它不是酶的特征性常数。低温时由于活化分子数目减少,反应速度降低,但温度升高后,酶活性又可恢复。
4.pH对反应速度的影响
观察pH对酶促反应速度的影响,通常为一钟形曲线,即pH过高或过低均可导致酶催化活性的下降。酶催化活性最高时溶液的pH值就称为酶的最适pH。人体内大多数酶的最适pH在6.5~8.0之间。酶的最适pH不是酶的特征性常数。
5.抑制剂对反应速度的影响
凡是能降低酶促反应速度,但不引起酶分子变性失活的物质统称为酶的抑制剂。按照抑制剂的抑制作用,可将其分为不可逆抑制作用和可逆抑制作用两大类。
(1)不可逆抑制作用
抑制剂与酶分子的必需基团共价结合引起酶活性的抑制,且不能采用透析等简单方法使酶活性恢复的抑制作用就是不可逆抑制作用。如果以ν~[E]作图,就可得到一组斜率相同的平行线,随抑制剂浓度的增加而平行向右移动。酶的不可逆抑制作用包括专一性抑制(如有机磷农药对胆碱酯酶的抑制)和非专一性抑制(如路易斯气对巯基酶的抑制)两种。
(2)可逆抑制作用
抑制剂以非共价键与酶分子可逆性结合造成酶活性的抑制,且可采用透析等简单方法去除抑制剂而使酶活性完全恢复的抑制作用就是可逆抑制作用。如果以ν~[E]作图,可得到一组随抑制剂浓度增加而斜率降低的直线。
可逆性抑制是指对主反应的抑制是可逆的,以酶促反应为例,可逆性抑制剂和酶形成复合物,抑制酶与底物的作用,从而抑制反应;但这种复合物在相同条件下又可以分解为酶和抑制剂,分解后的酶仍然可以催化反应。也就是说,可逆性抑制剂只降低反应的速度,并不影响反应的发生。
可逆抑制作用包括竞争性、反竞争性和非竞争性抑制几种类型。
竞争性抑制
抑制剂与底物竞争与酶的同一活性中心结合,从而干扰了酶与底物的结合,使酶的催化活性降低,这种作用就称为竞争性抑制作用。
其特点为:竞争性抑制剂往往是酶的底物类似物或反应产物;抑制剂与酶的结合部位与底物与酶的结合部位相同;抑制剂浓度越大,则抑制作用越大;但增加底物浓度可使抑制程度减小;动力学参数:Km值增大,Vm值不变。典型的例子是丙二酸对琥珀酸脱氢酶(底物为琥珀酸)的竞争性抑制和磺胺类药物(对氨基苯磺酰胺)对二氢叶酸合成酶(底物为对氨基苯甲酸)的竞争性抑制。
反竞争性抑制
抑制剂不能与游离酶结合,但可与ES复合物结合并阻止产物生成,使酶的催化活性降低,称酶的反竞争性抑制。
其特点为:抑制剂与底物可同时与酶的不同部位结合;必须有底物存在,抑制剂才能对酶产生抑制作用;动力学参数:Km减小,Vm降低。
非竞争性抑制
抑制剂既可以与游离酶结合,也可以与ES复合物结合,使酶的催化活性降低,称为非竞争性抑制。
其特点为:底物和抑制剂分别独立地与酶的不同部位相结合;抑制剂对酶与底物的结合无影响,故底物浓度的改变对抑制程度无影响;动力学参数:Km值不变,Vm值降低。