2016年考研生物化学复习资料:酶促反应的特点和机制
1. 酶促反应的特点
⑴酶促反应具有极高的效率:
酶的催化效率通常比非催化反应高108~1020倍,比一般催化剂高107~1013倍;酶的催化不需要较高的反应温度;酶和一般催化剂加速反应的机理都是降低反应的活化能(activation energy)。酶比一般催化剂更有效地降低反应的活化能。
活化能:底物分子从初态转变到活化态所需的能。
⑵酶促反应具有高度的特异性:
酶的特异性(specificity):一种酶仅作用于一种或一类化合物,或一定的化学键,催化一定的化学反应并生成一定的产物。酶的这种特性称为酶的特异性或专一性。
分为以下3种类型:
绝对特异性:只能作用于特定结构的底物,进行一种专一的反应,生成一种特定结构的产物 。
相对特异性:作用于一类化合物或一种化学键。
立体异构特异性:作用于立体异构体中的一种。
⑶酶促反应的可调节性:酶促反应受多种因素的调控,以适应机体对不断变化的内外环境和生命活动的需要。其中包括三方面的调节:对酶生成与降解量的调节;酶催化效率的调节;通过改变底物浓度对酶进行调节。
2.酶促反应的机制:
⑴酶-底物复合物的形成与诱导契合:酶与底物相互接近时,其结构相互诱导、相互变形和相互适应,进而相互结合。这一过程称为酶-底物结合的诱导契合假说 。
⑵酶促反应的机理:邻近效应与定向排列;多元催化;表面效应。
二、酶促反应动力学
1. 底物浓度的影响:当底物浓度较低时,反应速度与底物浓度成正比;反应为一级反应;随着底物浓度的增高,反应速度不再成正比例加速;反应为混合级反应;当底物浓度高达一定程度,反应速度不再增加,达最大速度;反应为零级反应。
米式方程:1913年Michaelis和Menten提出反应速度与底物浓度关系的数学方程式,即米-曼氏方程式,简称米氏方程式(Michaelis equation):V=Vmax〔S〕/Km+〔S〕。
Km和Vm的定义:Km等于酶促反应速度为最大反应速度一半时的底物浓度。Vm是酶完全被底物饱和时的反应速度,与酶浓度成正比。
2. 酶浓度的影响及应用:当[S]>>[E],酶可被底物饱和的情况下,反应速度与酶浓度成正比。
3. 最适pH值:
最适pH (optimum pH):酶催化活性最大时的环境pH。
4. 温度的影响及应用、最适温度:双重影响,温度升高,酶促反应速度升高;由于酶的本质是蛋白质,温度升高,可引起酶的变性,从而反应速度降低
5. 酶的抑制作用:
⑴不可逆性抑制:抑制剂通常以共价键与酶活性中心的必需基团相结合,使酶失活。
⑵可逆性抑制:抑制剂通常以非共价键与酶或酶-底物复合物可逆性结合,使酶的活性降低或丧失;抑制剂可用透析、超滤等方法除去。
竞争性抑制:抑制剂与底物的结构相似,能与底物竞争酶的活性中心,从而阻碍酶底物复合物的形成,使酶的活性降低。这种抑制作用称为竞争性抑制作用。
非竞争性抑制:有些抑制剂不影响底物和酶结合,即抑制剂与酶活性中心外的必需基团结合,抑制剂既与E结合,也与ES结合,但生成的ESI复合物是死端复合物,不能释放出产物(图1-5-24),这种抑制称为非竞争性抑制作用 。
反竞争性抑制:此类抑制剂只与ES复合物结合生成ESI复合物,使中间产物ES量下降,而不与游离酶结合,称为反竞争性抑制
6. 激活剂的影响:
激活剂(activator) 使酶由无活性变为有活性或使酶活性增加的物质。
激活剂可分为:必需激活剂和非必需激活剂。
7. 酶活性测定和酶活性单位
酶活性是指酶催化化学反应的能力,其衡量的标准是酶促反应速度。
酶的活性单位是衡量酶活力大小的尺度,它反映在规定条件下,酶促反应在单位时间(s、min或h)内生成一定量(mg、μg、μmol等)的产物或消耗一定数量的底物所需的酶量。
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