Michaelis
Menten
son & Cox (2000) Lehninger Principles of Biochemistry (3e) p.258
(S E P) : S E k1 [ES] k2 E P k1
1.2.1 M-M方程的建立 ── “活性中间复合 物”学说
(1)反应机理
1.1.2.2 酶反应的专一性机制
• 锁钥学说 • 诱导契合学说 • 过渡态学说
1.1.2.3 酶反应的高效性机制
• 酸碱催化 • 共价催化 • 邻近及定向效应 • 扭曲变形和构象变化效应 • 多元催化与协同
1.2 简单的酶催化反应动力学
酶催化动力学的研究历史
• 1897年， Buchner成功地用不含细胞的酵母液实现发酵，说明具有发
酶的催化共性
降低反应的活化能，加快生化反应的速 率；但不改变反应的方向和平衡关系；不能 改变反应的平衡常数，而只能加快反应达到 平衡的速率。
反应前后状态不变：酶在反应过程中，其 立体结构和离子价态可以发生某种变化，但 在反应结束时，一般酶本身不消耗，并恢复 到原来状态。
酶的催化特性
高效的催化活性 高度的专一性 酶反应需要辅因子的参与 酶的催化活性可被调控 酶易变性与失活
第1章 酶催化反应动 力学
基本要求： 了解酶反应的特点，掌握M－M方程的推导、 应用和各种抑制动力学的特征及其应用； 熟悉复杂酶反应及其失活动力学的处理方 法。
重点和难点：
M－M方程的推导、应用，各参数的意义及 求取。
第1章 酶催化反应动 力学
1.1 酶催化反应概论 1.2 简单的酶催化反应动力学 1.3 有抑制的酶催化反应动力学 1.4 复杂的酶催化反应动力学
比活力：指每1mg酶所具有的酶单位数，用U/mg表
示。也可以根据实际情况自定义。
强的专一性
专一性（选择性）：一种酶仅能作用于一种物质
或一类结构相似的物质进行某一种反应的特性 绝对专一性：脲酶 相对专一性：脂肪酶 反应专一性 底物专一性 立体专一性 官能团专一性，序效的催化活性
酶的分子活力：在最适宜的条件下，每1mol酶
在单位时间内所能催化底物的最大量（mol）。
酶催化中心活力：在单位时间内，每一个酶的
催化中心所能催化底 物的量（mol）。又称为酶 的转换数。
酶活力：在特定条件下，每1min能催化1umol底
物转化为产物时所需要的酶量，称为一个酶单位， 或称国际单位，用U表示。
CES CS
Km
CES CS
dC[ ES ] dt
0
k1CECS
(k1
k2 )C[ES]
（2-6）
CE
k1 k2 k1
CES CS
Km
CES CS
（2-7） （2-8）
（2-9）
（2-10）
Km
(k 1
k 2
)
k
Ks
k 2
k
1
1
讨论：
当k+2<<k-1时，Km=Ks。
k-1和k+2表示的是中间复合物[ES]解离的速率常 数； k+1则表示的是生成中间复合物[ES]的速率常 数。因此，当Km值大时，表示复合物[ES]的结合力 弱，易解离；当Km值小时，[ES]不易解离。
酵作用的物质存在于细胞内，并不依赖活细胞。
• 1902年，Henri提出酶与底物作用的中间复合物学 说。
• 1913年，Michaelis和Menten提出了酶催化反应动 力学基本模型---米氏方程。
• 1925年，Briggs和Haldane对米氏方程做了修正， 提出稳态学说。
Michaelis 与 Menten 发展出酶动力学
⑴热变性：Topt ⑵酸碱变性：（pH）opt ⑶氧化变性：巯基酶（SH酶）易在空气中氧化S H → S-S而失活
酶反应的特性
缺点
优点
条件温和，能耗低 反应专一，精制易，体系较纯易于控制， 产物浓度高 立体专一性利于不对称合成、制备自然 界没有的新物质 用组合酶、底物完成指定的多步合成转 换反应
由式（2-1）得M-M eq：
rP
k2CEOCS
/(CS
KS )
rP,maxCs Ks Cs
（2-5）
⑶ “拟稳态”假设（G .E .Briggs和J. B .S Hal
dane， 1925）
Cs 》CE，中间复合物分解时所得到的酶又立即与底物相
结合，从而使反应体系中复合物浓度维持不变。
CE
k1 k2 k1
⑴金属离子：金属酶（金属为辅基），与酶 为可逆的结合 Na+，K+，Mg2+，Ca2+，Zn2+，Mn2+，Co2+，Fe3+， Mo6+等
⑵辅酶、辅基、辅底物
酶易变性与失活
物理因素：热、压力、UV、X-ray、声波、振荡、 冻结等 化学因素：酸、碱、丙酮、乙醇、尿素、表面活性 剂、重金属盐、氧化剂等。
1.5 反应条件对酶催化反应速率的影响 1.6 酶的界面催化反应动力学
总结
1.1 酶催化反应概论
酶：生物体内活细胞为其自身代谢活动而产 生的具有催化活性的一类蛋白质。
国际生物化学协会IUB（International Uni on Biochemistry）按生化反应类型分为6类： 氧化还原，转移，水解，裂合，异构，连接 酶。
只能利用底物中部分组分，一般只能在水溶液中进行 温和的反应条件也易于微生物繁殖易使酶染杂菌。失活后 难以再生、复性 只限一、二步反应，酶昂贵，较脆弱易变性，失活
1.1.2 酶的催化反应机制
• 活性部位（活性中心）
• 必需基团
• 接触基团
• 结合基团（结合中心） • 催化基团（催化中心）
• 辅助基团
(S E P) : S E k1
k1
rS
1 V
dnS dt
rp
1 dnp V dt
k2CES
[ES] k2 E P
(2-1)
⑵快速“平衡”假设理论（L. Michaelis和M . L. Menten（1913））：
(a) CEo = CE + C[ES]
(b) CS 》CE
(c) 不考虑k-2
SE
k1 [ES ] k2 E P
k1
(d)基元反应 [ES] k2 E P 为控制步骤
CE
k1 k1
C[ ES ] CS
Ks C[ES] Cs
(2-2) （Ks：解离常数）
而 CEO C[ES] CE
（2-3）
CE
Ks
C[ ES ] Cs
C[ ES ]
CEOCS Cs Ks
（2-4）