生化反应工程酶促反应动力学学习PPT教案.pptx
上传人:王子****青蛙 上传时间:2024-09-12 格式:PPTX 页数:94 大小:2.7MB 金币:10 举报 版权申诉
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酶促反应动力学在生物反应工程中的地位2.1.1酶的基本概念2.1.1.1酶的分类2.1.1.2酶的功能2.1.1.2酶的功能2.1.1.3酶的稳定性2.1.1.3酶的稳定性反应体系中酶量守恒:稳态学说Experimentaldatademonstratedtheconcentrationprofiles.由于[S]>>[E0],所以[S]>>[ES],[S]-[ES]≈[S](Km米氏常数)对米氏方程的讨论:当[S]<<Km时,,属一级反应。当[S]>>Km时,,属零级反应。当[S]=Km时,。米氏常数Km的意义动力学参数的求解Linewever-Burk双倒数法例:在pH5.1、15℃下所测定的用葡萄糖淀粉酶水解麦芽糖的反应初速度V0如表所示。求这一酶促反应的动力学参数rmax和Km。表1-1葡萄糖淀粉酶水解麦芽糖的反应初速度与底物浓度解:采用Lineweaver-Burk法,对实验数据回归,有则竞争性抑制非竞争性抑制反竞争性抑制竞争性抑制(competitiveinhibitions)1、抑制剂是底物的类似物;2、提高底物浓度可消除竞争性抑制。非竞争性抑制(Non-competitiveInhibitions)与竞争性抑制相比较,当有非竞争性抑制剂时,无论如何提高底物的浓度也不会消除其抑制作用。反竞争性抑制(UncompetitiveInhibitions)各种抑制的比较产物抑制(productinhibitions)各种抑制的比较2.3.1固定化酶促反应动力学基础2.3.1固定化酶促反应动力学基础2.3.1固定化酶促反应动力学基础1.载体结合法制备固定化酶载体结合法——共价键结合法酶与具有离子交换基团的不溶性载体结合形成固定化酶。优点:酶蛋白活性中心不易被破坏,完整保持酶的高级结构;方法简单,成本低。缺点:酶吸附不牢固,易脱落;防止吸附的酶蛋白质与载体发生变性反应。定义:将酶包埋在凝胶的微细格子中或被半透性的聚合膜所包埋,使酶分子不能从凝胶的网络中漏出,而小分子的底物和产物可自由通过凝胶网络的固定化方法。原理:以丙烯酰胺、硅胶、淀粉琼脂等材料,在酶存在下聚合成凝胶,酶被包埋在聚合物的细小多孔的网状格子中。原理:把酶包在超薄半透性的聚合物膜中,制成球状含酶微型胶囊。特点:定义:双功能试剂或多功能试剂与酶蛋白质中的氨基酸残基作用,使酶与酶之间交联成网,凝集成固定化酶的方法。固定化酶的制法及其特性比较酶固定化后的性质变化固定化酶反应历程影响固定化酶促反应的主要因素分配系数:载体内外底物(或其他物质)浓度之比。Kp=Csi/CsoKp的测定:已知底物浓度(CS),体积(V0)的溶液中,放入不含底物的一定体积的载体,并保持适宜条件,当达到平衡时,测定载体外溶液的底物浓度(Cso)。影响固定化酶促反应的主要因素水溶酶2.3.2固定化酶促反应中的过程分析在载体外表面的酶促反应符合M-M方程:式中VS——载体外表面的底物消耗速率,(mol/L·s);[S]S——载体外表面的底物浓度(mol/L)。在稳定的状态下有:当外扩散速率很快时,此时无外扩散的限制:当外扩散速率很慢时,外扩散为限制步骤,此时:当[S]较低时,VS0>Vd为外扩散限制,此时当[S]较高时,VS0<Vd为反应限制,此时令:外扩散效率因子(ηout)当Da准数愈小,固定化酶表面浓度[S]s愈接近于主体浓度[S],ηout越接近于1,表明最大传质速率愈大于最大反应速率,过程为反应控制;反之,Da准数愈大,固定化酶表面浓度[S]s愈小,愈趋近零,ηout越小,表明最大反应速率愈大于最大传质速率,过程为传质控制。1、降低固定化酶颗粒的粒径,增大比表面积a,但由于粒径减小会伴随压强增加,因此应用中综合考虑,确定合适的粒径。2、使固定化酶表面流体处于湍流状态以增大kL。3、适当提高液相主体的底物浓度,可提高传质速率,降低外扩散的限制。2.3.2固定化酶促反应中的过程分析ηin=2.4.1未反应时酶的失活动力学建立酶失活动力学方程:几个概念:本章小结:复习题:谢谢!2.1.1.3酶的稳定性2.1.1.3酶的稳定性对米氏方程的讨论:当[S]<<Km时,,属一级反应。当[S]>>Km时,,属零级反应。当[S]=Km时,。动力学参数的求解例:在pH5.1、15℃下所测定的用葡萄糖淀粉酶水解麦芽糖的反应初速度V0如表所示。求这一酶促反应的动力学参数rmax和Km。表1-1葡萄糖淀粉酶水解麦芽糖的反应初速度与底物浓度各种抑制的比较原理:以丙烯酰胺、硅胶、淀粉琼脂等材料,在酶存在下聚合成凝胶,酶被包埋在聚合物的细小多孔的网状格子中。分配系数:载体内外底物(或其他物质)浓度之比。K