《酶与催化反应》课件2

酶与催化反应酶是生物催化剂，在生命活动中发挥着重要作用它们加速生物化学反应，但不改变反应的平衡常数什么是酶生物催化剂生物催化剂降低活化能酶是生物体内催化化学反应的蛋白质或酶在生命活动中扮演至关重要的角色，参酶通过降低反应的活化能来加速反应速它们提高反应速率，但不改变反应平与了从食物消化到能量产生等各种生理过率，从而提高生物体内的化学反应效率RNA衡程酶的结构酶通常是蛋白质，具有复杂的三维结构它们的结构决定了它们与特定底物的结合和催化作用酶的结构包含活性中心，这是酶催化反应的关键区域活性中心包含特定氨基酸残基，这些残基与底物结合并促进化学反应酶的特性高效性专一性酶可以显著提高反应速率，比非每种酶通常只催化一种或一类特生物催化剂效率高得多定的反应，具有高度的专一性温和性可调节性酶在温和的条件下（如常温常酶的活性可以通过多种因素调压）催化反应，避免了高温高压节，如温度、值、底物浓度、pH带来的弊端抑制剂等酶的分类氧化还原酶转移酶水解酶裂解酶催化物质氧化或还原反应，例催化特定基团从一个分子转移催化水解反应，例如蛋白酶、催化从分子中去除原子或基如脱氢酶、氧化酶等到另一个分子，例如激酶、转淀粉酶、脂肪酶等团，例如脱羧酶、脱水酶等氨酶等酶的命名系统命名法俗名系统命名法基于酶催化的反应类型和底俗名通常基于酶的来源、作用或功能，物，例如，水解蛋白质的酶称为蛋白例如胃蛋白酶、胰蛋白酶、乳糖酶，这酶，催化碳水化合物分解的酶称为碳水些名称更易于理解和记忆化合物酶酶的活性中心酶的活性中心是指酶分子中直接与底物结合并发生催化作用的部位活性中心通常由几个氨基酸残基组成，这些残基的空间结构和化学性质决定了酶的专一性活性中心与底物的结合可以通过各种非共价键，如氢键、离子键、范德华力等，来实现酶的催化机理降低活化能1降低反应所需的活化能提供反应环境2提供适合反应的微环境稳定过渡态3稳定过渡态结构，加速反应酶催化反应的过程包括以下步骤首先，底物与酶结合，形成酶底物复合物；然后，酶改变底物的构象，降低反应的活化能；最后，:-产物从酶上脱落，酶恢复活性，继续催化反应酶的影响因素

11.温度

22.pH值温度升高，酶活性增强，但超每种酶都有最佳的值，偏离pH过最适温度，酶活性降低最佳值，酶活性降低pH

33.底物浓度

44.抑制剂底物浓度增加，酶活性增强，抑制剂可与酶结合，降低酶活但达到饱和点后，酶活性不再性变化温度对酶的影响温度会影响酶的活性，最佳温度下酶活性最高温度过低或过高都会导致酶活性降低甚至失活值对酶的影响pH值酶活性pH过低或过高酶活性降低最佳值酶活性最高pH每个酶都有一个最佳值，在这个值下，酶的活性最高pH pH当值偏离最佳值时，酶的活性会降低，甚至失活pH底物浓度对酶的影响底物浓度是影响酶促反应速度的重要因素之一在一定范围内，随着底物浓度的增加，酶促反应速度也随之增加但是，当底物浓度达到一定程度时，酶促反应速度将不再增加，达到饱和状态01零浓度低浓度酶促反应速度为零酶促反应速度随着底物浓度的增加而迅速增加23高浓度饱和酶促反应速度逐渐趋于平稳酶促反应速度达到最大值抑制剂对酶的影响抑制剂作用机制影响竞争性抑制剂与底物竞争酶的活性中心降低反应速率，但可通过增加底物浓度克服非竞争性抑制剂与酶的非活性中心结合，改变酶的构象降低反应速率，无法通过增加底物浓度克服反竞争性抑制剂仅与酶底物复合物结合降低反应速率，并降低最大反应速度-抑制剂通过与酶结合，干扰酶的活性，从而降低酶的催化效率了解抑制剂的作用机制，对于研究酶的活性、调控酶的活性以及开发药物具有重要意义共因子对酶的影响共因子是酶发挥催化作用所必需的非蛋白质成分，可以是金属离子或有机分子共因子可以帮助酶与底物结合、稳定酶的结构、或直接参与反应12金属离子有机分子金属离子可以充当酶的活性中心，参有机分子可以是维生素衍生物，例如与底物结合或反应和，它们作为电子载体参NAD+FAD与反应酶的动力学酶动力学概述研究内容酶动力学研究酶催化反应的速度和效率，以及影响反应速率的因酶动力学主要研究以下内容素•酶催化反应速度酶动力学是理解酶催化机制和应用酶催化的基础•影响酶活性的因素•酶与底物的相互作用•酶的催化机理米氏动力学米氏动力学描述了酶催化反应的速度与底物浓度的关系米氏方程是一个描述这种关系的数学公式，可以用来确定酶的米氏常数米氏常数代表酶对底物的亲和力，数值越低，亲和力越高米氏动力学在酶学研究和生物化学领域应用广泛，有助于了解酶催化反应的机制，预测反应速率，以及设计和优化酶催化反应过程米氏常数米氏常数是一个重要的酶动力学参数，它反映了酶对底物的亲和力值越小，酶对底物的亲和力越强，反之亦然在米氏方Km Km程中，等于酶与底物形成复合物的一半时的底物浓度Km12低高高亲和力低亲和力催化活性的测定比活力1单位酶蛋白催化转化底物的速率活力单位2在特定条件下，酶催化反应每分钟消耗或生成一定量的底物或产物活性测定方法3比色法、荧光法、电化学法等影响因素4温度、、底物浓度、抑制剂等pH催化活性的测定是研究酶催化反应的重要步骤通过测定酶的催化活性，可以了解酶的性质、活性变化规律以及影响因素等最大反应速度最大反应速度（Vmax）是指在特定酶浓度和最适条件下，底物浓度无限大时，酶催化反应所能达到的最大反应速率影响最大速度的因素

11.酶浓度

22.底物浓度酶浓度越高，最大速度越快，在一定范围内，底物浓度越因为更多酶分子可以结合底物高，最大速度越快，但当底物并催化反应浓度达到饱和时，最大速度不再增加

33.温度

44.pH值温度升高会加速酶促反应，但每种酶都有其最适值，在最pH超过最适温度，酶活性下降，适值下，酶活性最高，最大pH最大速度降低速度也最快酶促反应的动力学模型123米氏动力学模型单分子反应模型双分子反应模型描述酶和底物结合形成中间复合物，假设酶促反应是单分子反应，速度与考虑酶和底物之间的双分子碰撞，解最终生成产物酶浓度和底物浓度成正比释反应速率与两种物质浓度有关酶反应的动力学方程酶反应的动力学方程描述了反应速度与底物浓度、酶浓度和温度之间的关系米氏方程v=Vmax*[S]/Km+[S]单底物反应v=k*[E]*[S]双底物反应v=k*[E]*[S1]*[S2]酶促反应的应用工业生产医药食品加工环境保护酶催化剂广泛应用于食品、医酶在药物合成、诊断试剂、治酶广泛应用于食品加工的各个酶可用于降解污染物，如废水药、化工、纺织、洗涤剂等行疗疾病等方面发挥重要作用，环节，如淀粉糖生产、果汁澄处理、废气净化、土壤修复业，提高生产效率、降低成例如，胰岛素生产、抗生素合清、乳制品加工、面包制作等，促进环境保护本、减少环境污染成、血液分析、肿瘤治疗等等，提高食品品质、延长保质期工业生产中的酶催化提高效率改善产品质量酶催化可以加速反应速度，提高酶催化可以提高产品纯度和质生产效率，降低生产成本量，减少副产物的生成减少污染节约能源酶催化反应条件温和，不使用有酶催化反应可在常温常压下进害化学物质，减少环境污染行，节约能源酶在医药中的应用药物生产酶疗法诊断试剂酶催化药物合成，提高反应效率，减少副应用于治疗遗传性代谢疾病、心血管疾酶作为诊断试剂，用于检测疾病相关的生产物病、消化系统疾病等物指标酶在食品加工中的应用提高食品质量简化生产流程酶可以改善食品的口感、风味、酶催化反应可以提高效率，减少营养价值和保质期，例如面包、生产步骤，例如淀粉水解、蛋白奶酪和果汁的生产质水解和脂肪水解等工艺降低生产成本开发新型食品酶的应用可以减少传统加工方法酶可以用于开发新的食品产品，所需的高温、高压和化学试剂，例如低糖食品、功能性食品和益从而降低生产成本生菌食品酶在环境保护中的应用生物降解废水处理酶可以降解污染物，如石油、塑料和农药它们可以加速有机物酶可以用于去除废水中的有机物、重金属和其他污染物它们可的分解，将有害物质转化为无害的物质以提高废水处理效率，减少环境污染酶的发展趋势酶工程发展基因工程技术酶固定化技术酶工程是利用酶或微生物细胞的催化作用基因工程技术可用于改造酶的结构，提高酶固定化技术能够提高酶的稳定性和重复来生产有用物质的技术近年来，酶工程酶的活性、稳定性和特异性，开发新型使用率，降低生产成本，促进酶的工业应技术取得了显著进展，酶的应用范围不断酶用扩大未来展望

11.新酶的发现

22.酶的改造未来将发现更多的新酶，扩展通过基因工程技术改造酶，使酶的应用范围，例如，开发新其具有更优异的性能，例如，的抗生素、治疗癌症的药物更高的催化活性、更强的稳定等性等

33.酶的应用酶将更广泛地应用于生物医药、食品加工、环境保护等领域，为人类社会带来更大的效益本课件总结酶是一种生物催化剂，加速生酶的结构决定其功能，活性位酶的活性受温度、值、底物酶在工业、医药、食品、环境pH物化学反应点是催化反应的关键区域浓度等因素影响保护等领域发挥重要作用思考和交流这节课我们学习了酶与催化反应，希望你能有所收获课后请思考以下问题酶在生命活动中的作用是什么？酶的催化机制有哪些？酶的活性受哪些因素影响？欢迎大家在评论区积极讨论交流，分享学习心得，共同进步。