酶-底复合物形成时，酶分子构象发生变化，底物分子 也常常受到酶的作用而发生变化，甚至使底物分子发生扭 曲变形，从而使底物分子某些键的键能减弱，产生键扭曲， 有助于过度态的中间产物形成,从而降低了反应的活化能。

诱导底物变形，扭曲，促进了化学键的断裂。
酶中某些基团可使底物分子的敏感键中某些基团的电子 云密度变化，产生电子张力，降低了底物的活化能。 底物与酶结合诱导酶的分子构象变化，变化的酶分子又 使底物分子的敏感键产生“张力”甚至“形变” ，从而促 使酶－底物中间产物进入过渡态。
－OH的亲核催化(胰蛋白酶)
某些通过共价催化机制进行的酶反应
酶
3-磷酸甘油醛脱氢酶
共价中间络合物
酰基-酶
参与共价中间络合物 形成的氨基酸残基
Cys
D-氨基酸氧化酶 乙酰CoA酰基转移酶 Gly咪基转移酶
蔗糖磷酸化酶 转醛醇酶 胰蛋白酶 木瓜蛋白酶 碱性磷酸酯 ATP-柠檬酸解酶 果糖二磷酸醛缩酶 磷酸葡萄糖变位酶 琥珀酰CoA合成酶
氏双曲线。

在底物足够过量而其它条件固定的情况下，并且 反应系统中不含有抑制酶活性的物质及其他不利 于酶发挥作用的因素时，酶促反应的速度和酶浓 度成正比。
（一）、底物对酶促反应的饱和现象：
反应级数
（二）、曲线的基本含义 研究前提
I. II.
单底物、单产物反应； 酶促反应速度一般在规定的反应条件下，用单位时间内 底物的消耗量和产物的生成量来表示； 以内）时的反应速度；
子的排除、排斥，在非极性环境中可显著增高两个带电基团 之间的静电作用，有利于同底物的结合；同时，酶的催化基 团被低介电环境所包围，底物分子的敏感键和酶的催化基团 之间就会有很大的反应力，有利于酶加速反应的。
结合区可避免水分子干扰
+ -
在避开水分子的干扰下，分子间的离子键才容易产生。
疏水性口袋
OH
III. 反应速度取其初速度，即底物的消耗量很小（一般在5﹪
IV.
底物浓度远远大于酶浓度。
在其他因素不变的情况下，底物浓度对反应速 度的影响呈矩形双曲线关系。

（三）米氏方程（Michaelis-Menten equation）
1913年Michaelis和Menten提出反应速度与底 物浓度定量关系的数学方程式。
酶活性中心的某些基团可作为质子的供 体或受体，从而对底物进行酸碱催化 如组氨酸的咪唑基, 解离常数为6.0，在 生理pH下酸碱形式均可存在，很活跃

酸碱催化可参与多种反应，如多肽的水 解、酯类的水解、磷酸基的转移

综上所述： 酶与底物结合时，由于酶的变形（诱导契合） 或底物变形使二者相互适合，并依靠离子键、氢键、 范德华力的作用和水的影响，结合成中间产物，在

酶促反应动力学主要研究酶催化的反应速度以及 影响反应速度的各种因素。

在探讨各种因素对酶促反应速度的影响时，通常 测定其初始速度来代表酶促反应速度，即底物转 化量<5%时的反应速度。
初速度产物酶促反 Nhomakorabea速度逐渐降低
0
时
间
一、底物浓度对酶促反应速度的影响

酶促反应可表现为三个层级反应。 反应速度对于底物浓度的变化呈双曲线，称为米
B.形成四联体过度态中间物
E.形成包括水分子的四联体过度中间物
F.羰基产物形成，酶游离
第四节、酶促反应动力学
本节需要解决的问题
底物浓度与酶促反应速度的影响 酶浓度对酶促反应速度的影响
pH对酶促反应速度的影响
温度对酶促反应速度的影响 抑制剂对酶促反应速度的影响 激活剂对酶促反应速度的影响
E+S k+1 ES k+2 E + P
k-1
k-1 + k+2 Km = k+1 =Ks
3. 可用于判断反应级数

当[S]<0.01Km时，反应为一级反应；
当[S]>100Km时，ν=Vmax，反应为零级反应；
当0.01Km<[S]<100Km时，为混合级反应。
Vmax [S]
V=
Km + [S]
-
+ +
稳定的底物
-
通过电荷等相互作用，底物张 力变形激活形成过渡态
+
+ -
羧肽酶催化中的电子云形变化
定向 极性专一性契 合区 ＋ 靠近 C端确认区
注 意
H2+N＝C
精氨酸
6. 金属离子的催化作用
7.多元催化 (multielement catalysis)
+
+/-/+
-

接受质子：碱 提供质子：酸
6. 可用来确定酶活性测定时所需的底物浓度：当 [S]=10Km 时，ν= 91%Vmax ，此时即为最合适的测定 酶活性所需的底物浓度。 7. Vmax可用于计算酶的转换数：当酶的总浓度和最大 速度已知时，可计算出酶的转换数，即单位时间内每 个酶分子催化底物转变为产物的分子数。
某些酶的Km值
酶
酶分子的非极性区域内，由于酶与底物的邻近、定
向，使二者可以通过亲核/亲电催化、一般酸/碱催
化或金属离子催化方式进行多元催化，从而大大降
低反应所需的活化能，使酶促反应迅速进行。如凝 乳蛋白酶：Ser-195亲核催化， His-57碱催化等。
四.酶催化机理实例—胰凝乳蛋白酶
A.酶与底物结合，形成米氏复合物（ES）
4. Km是酶的特征性常数：在一定条件下，某种酶的Km值是 恒定的，因而可以通过测定不同酶（特别是一组同工酶） 的Km值，来判断是否为不同的酶。 5. Km可用来判断酶的天然底物：Km值最小者，即为该酶的 最适底物。 米氏常数Km=(k-1+k+2)/k+1 在反应的起始阶段，k+2 << k-1 ，Ｋ m ≈k-1 ／k+1 ≈１ ／Ｋ平≈Ｋ解离 此时，Ｋm越大，说明Ｅ和Ｓ之间的亲和力越小，ＥＳ 复合物越不稳定。 当Ｋm越小时，说明Ｅ和Ｓ的亲和力越大，ＥＳ复合物 越稳定，也越有利于反应。
1. 双倒数作图法（double reciprocal plot ） v .─ Eadie-Hofstee方程式： v = Vmax －Km Equation） 又林－贝氏作图法（Lineweaver-Burk [S] 林－贝氏方程式： [S] ─ v Km . 1 1 1 1 ─ = ── ─ ＋ ─ v Vm ─ v Vmax [S] v 1 Vmax[S] 斜率= ─ Vm v = ──── Km+[S] m V 方程式两边 Km 斜率= ─ Km 同乘以[S]
三、影响酶促反应高效率的机制
1、趋近与定向效应 (proximity and orientation effect)

邻近效应(proximity effect) ：由于酶和底物分子之
间的亲和性，底物分子有向酶的活性中心靠近的趋
势，使底物在酶活性中心的有效浓度增加的效应。

定向作用(orientation arrange) ：当底物向酶活性中 心靠近时，会诱导酶分子构象发生改变，使酶的催 化基团与底物的反应基团之间的正确定向，酶促反 应易于进行。
k1 k3
2

快速平衡理论 1913年 Michaelis和Meuten 提出，当底物浓度 远远大于酶浓度时，假定ES分解成产物的逆反 应可忽略不计，因此在“快速平衡”理论的基础 上推倒出一个数学方程式，以表示底物浓度与酶 反应速率之间的定量关系，称为米氏方程。
恒态法推导：
1925年Briggs和Haldame对米氏方程作了一次重要 的修正，提出了恒态的概念。
Vmax＝K3[ES]＝K3[Et]
将(5)代入(4)得米氏方程式：
(5)
Vmax[S] V＝──── Km + [S]
v =（Vm/Km） [S]
v
v=Vm=K2[E]
Vm 2
Vmax [S] V= Km + [S]
Km
[S]
底物浓度对酶促反应速度的影响
（三）Km和Vmax的意义：
1. 当= Vmax／2时，Km=[S]。因此，Km等于酶促反
（4）反应体系处在稳态（stable state）： E与S 迅速生成ES复合物，并达到平衡。
推导过程

稳态：是指ES的生成速度与分解速度相等，即 [ES]恒定。 K1 ([Et]－[ES]) [S]＝K2 [ES] + K3 [ES]
整理得： 令：
([Et]－[ES])[S] [ES] K2+K3 K1
k1 k3
E+S
k2
ES
E+P
所谓恒态是指反应进
行一定时间后，ES的生成
速度和ES的分解速度相等，
亦即ES的净生成速度为零， 此时ES的浓度不再改变， 达到恒态，也称稳态。
2.前提
（1）S与E形成中间产物，且整个反应速度取决于 ES P + E
（2）反应在起始阶段，逆反应可忽略，反应速度取 决于 V＝k3[ES] （3）[S] 》[E]
..H N
NH S
OH
COO 2
3.96(Asp),4.32(Glu ) 10.80 12.48
2
NH
SH
NH2+ NH2
.. H N
NH
O
8.33 10.11 6.00
HN
NH +
HN
N
碱催化
酸催化
＋
影响酸碱催化反应速度的两个因素

⑴酸碱强度(pK值）：组氨酸咪唑基的解离 常数为6，在pH6附近给出质子和结合质子 能力相同，是最活泼的催化基团。