文档介绍:酶制剂在食品烘焙中的应用
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几种常见的面包
奶油面包 法式长棍
NEW 法兰克福 核桃仁面包 M 根据中间产物学快速平衡模型或平衡稳态模型,称为米-曼氏模型。
中间复合体学说:
Ks:解离[平衡]常数;
Kcat:催化常数
(一) 酶促反应动力学的基本公式:米-曼氏方程
基于快速平衡模型或平衡稳态模型的米氏方程: 早年的米式方程
最初,Michaelis 和 Menten 根据“快速平衡假说”推出米式方程。
快速平衡假说:一些假设
米式方程的导出:
初始阶段,初始底物浓度[S0]>>[E0] 初始酶浓度,初始底物浓度之用去很小部分底物浓度[S]可看成是[S0] 。
限速步骤,K2 << K-1 P的生成不足以破坏快速平衡
k-1
反应可逆,且很快达到平衡
酶守恒公式:[E]+[ES]=[Et] =[E0]
没被考虑: 要忽略之,[P]接近0。此米-曼氏方程只适用于初速率
k-1
游离的酶与底物形成ES的速度极快,而ES形成产物的速度极慢,ES分解成产物P对于[ES]浓度的动态平衡没有影响。
ES的生成速度:K1([Et] - [ES])[S]
ES的分解速度:K-1[ES]
K1([Et] - [ES])[S] = K-1[ES]
V max = Kcat [Et]
此模型不具有普遍性
steady-state theory:反应进行不长的一段时间内(几毫秒,前稳态),系统的ES浓度由0增加到一定数值,在一定时间内,尽管底物浓度不断变化,ES也在不断合成和分解,但是当反应系统中ES的生成和分解速率相等时,络合物ES的浓度保持不变,这种状态称为稳态
1952,Briggs G E和Haldane J B S 的“稳态理论”及其对米式方程的发展:稳态模型或Briggs-Haldane氏模型
K-1 K-2
酶促反应过程中前稳态和稳态期间各种浓度变化(A)和速率变化(B)
ES生成速度:K1([Et] - [ES])[S]
ES分解速度:k2[ES]+k-1[ES]
稳态时:k1([Et] - [ES])[S] = k2[ES]+k-1[ES]
Vmax=kcat [Et]
K-1 K-2
Km 比Ks 更具普遍性。稳态下,当K2<<K-1时,则Km= K-1/K1 =Ks , 因此平衡态可以看成是稳态的一个特例
(二) 米-曼氏方程所确定的图形是一直角双曲线
以初始速率作为初始底物浓度[S]的函数所做的底物饱和曲线,也称米-曼氏作图或米-曼氏曲线
将实验测定的米-曼氏曲线的坐标作平移,并用新坐标系 (x,y) 表示旧坐标系(v0,[S]),米-曼氏方程可以转变为 xy = -Km 其曲线为以坐标轴(x,y)为渐近线的直角或等轴或等边双曲线
从米-曼氏方程或其曲线可以看出三种情况:
(三) 米一曼氏动力学参数的意义
KM 的意义: 真实解离常数和表观解离常数
Kcat 的意义: 催化常数或转换数
Kact/KM 的意义: 催化效率指数或专一性常数
米氏常数KM是 v0=1/2 Vmax时的底物浓度。遵循米-曼氏动力学的酶,也称为米-曼型酶, 是指呈现v0对[S]的双曲线关系的酶。
KM的真实意义决定于酶促反应机制的特定方面, 如反应步骤数目和各步的速率常数。对于简单的二步反应:
KM=(K-1+K2)/K1
1. KM的意义: 真实解离常数和表观解离常数
当K2是限速步骤的速率常数时,即k2<<k-1 ,KM即Ks。此时, KM 的意义是真实解离常数,代表ES复合体中酶对底物的亲和力大小, 但是这种意义对大多数酶是不适用的。
当 k2、k-1 相当时,KM是三个速率常数的函数。
第一步是快速平衡,第二和第三步是慢速过程。应用稳态假设, 从上面模型可以导出胰凝乳蛋白酶催化水解的稳态速率
P1
可见胰凝乳蛋白酶是遵守米-曼氏动力学的。
以胰凝乳蛋白酶催化酯和酰***类水解为例:
这里,
P1
为了某些用途,KM可以作为表观解离常数来处理。例如溶液中游离酶的浓度[E]可以从下列关系式算得:
[ES] 所有形式的结合酶浓度的总和, 如上式为[ES]+[EP] 按式上式模型可以证明:
因此KM可看成是所有结合酶的整体解离常数,这就是KM作为表观解离常数的意义。
以胰凝乳蛋白酶催化酯和酰***类水解为例:
特征常数: 一般只与酶的性质有关,与酶的浓度无关。KM值只是在固定的底物,一定的温度