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结构生物化学/酶/速率和常数

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酶速率和常数

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酶热力学

对于酶热力学,最重要的常数可能是∆G。∆G是产物和反应物之间的自由能差,也称为将反应物转化为产物所需的能量。更重要的是,它可以告诉我们反应是否会自发发生,而这正是酶所关注的。

如果∆G为负,则反应会自发发生(放能)。如果∆G为零,则系统处于平衡状态,不会发生净变化。如果∆G为正,则反应发生需要能量(吸能)。

对这种现象的热力学解释从吉布斯自由能的定义开始,它指出

∆G = ∆H - T∆S,

其中∆H是焓变(焦耳),∆S是熵变(焦耳/开尔文)。正如我们所看到的,如果熵(系统无序)引起的能量超过了焓(系统的热力学势能),则吉布斯自由能将为负,因此反应不需要能量即可发生。

酶动力学


酶动力学包含更多常数和速率;从Vmax开始,当酶上的所有催化位点都被底物饱和(结合)时,这是最大速率。另一个常数是Km,它是底物浓度,此时它等于Vmax的一半。它们之间的关系可以通过米氏方程看到。

酶动力学测量的是酶反应的速率。测量反应速率的一种方法是使用光谱变化,在不同波长下吸收光。研究酶动力学的另一种方法是通过绘制底物浓度(x 轴)与反应速度(初始速度)的曲线图。km(米氏常数)是在酶反应速度达到最大速度一半时的底物浓度。

Vo = Vmax([S]/([S]+ KM))

其中[S]是底物浓度,Vo是反应的初始速率(t=0)。最后,还有kcat/KM的速率,它衡量催化效率。kcat是酶的周转数,即酶完全结合时单位时间内结合到酶上的底物数量。因此,kcat/KM速率越高,结合底物的效率就越高。

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