第10章 酶促反应动力学
kinetics of enzyme—catalyzed reactions
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酶促反应动力学:是研究酶促反应的速率 以及影响此速率的各种因素的科学。 影响酶速率的各种因素 1. 底物浓度 2. 酶的抑制剂 3. 温度 4. pH 5. 酶的激活剂
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第一失活之间关系的总结
酶蛋白
失活
变性
抑制
未变性
机理
变性剂或抑 制剂
酶蛋白结构 解体
无选择性
必需基团性 质改变
有选择性
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一、抑制程度的表示方法
酶受抑制后活力降低的程度一般用反应速率的 变化来表示(vi-加入抑制剂后的速度; v0- 不加抑制剂时的速度) (1) 相对活力分数(残余活力分数);a=vi / v0 (2) 相对活力百分数(残余活力百分数);a%= vi / v0 x 100% (3) 抑制分数：指被抑制而失去活力的分数;
对于ES的形成速度：
P+E k4
d[ES] / dt =k1([E] — [ES]) * [S] 对于ES的分解速度：
- d[ES] / dt = k2[ES] + k3[ES]
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二、酶促反应的动力学方程式
当酶体系处于动态平衡时，ES的形成速 度和分解速度相等
k1([E] — [ES]) * [S] = k2[ES] + k3[ES]
移项 ([E] — [ES]) * [S] / [ES] =(k2+k3) / k1
令：Km = (k2+k3) / k1 [ES]= [E]*[S]
Km+[S]
（1）
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因为当底物浓度很高时，酶反应速率（v）与 [ES]成正比，即
v = k3[ES] ,代入（1）式得：
V = k3[E][S] / (Km+[S])
v
Vmax
½ Vmax
Km
[S] 9
三、Km值的意义
υ = Vmax *[s]
Km +[S]
1. Km值的物理意义
当反应速率达到最大速率一半时，即υ=
1/2Vmax,可以得到 [S] = Km
Km值的物理意义，即Km值是当酶反应 速率达到最大反应速率一半时的底物浓 度，单位是mol／l。
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三、Km值的意义
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为解释这一实验结果，Henri和Wurtz提 出了酶底物中间络合物学说。该学说认 为当酶催化某一化学反应时，酶首先和 底物结合生成中间复合物(ES)，然后生 成产物(P)，并释放出酶。反应式：
S+E
ES
P+E
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二、酶促反应的动力学方程式
1．米氏方程式的推导 （假设K4为0）
k1
k3
S+E
ES
k2
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五、Km和Vmax值的测定
主要利用作图法测定
(1) 测定不同底物浓度的反应初速率，以v-[S]作图， 可以得到Vmax，再从1/2 Vmax，可求得相应的[S]，即 Km值。
v
Vmax
½ Vmax
[S]
Km
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五、Km和Vmax值的测定
(2) 双倒数 作图法 将米氏方 程式两侧 取双倒数， 以1/v1/[s]作图， 得出一直 线.
Km = (k2+k3) / k1
2. Km酶值是酶的一个特征常底数物：Km值的K大m(小mm只ol与/L) 酶的脲性酶质有关，而与酶的尿浓素度无关。因此，2在5一 定条溶件菌下酶，可以通6过-NK-m乙值酰来葡区萄别糖不胺同的酶。0.006
葡萄糖-6-磷酸脱 6-磷酸-葡萄糖
0.058
Km值氢随酶测定的底物、反应的温度、pH及离子强度
速率的影响
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底 物 浓 度 对 速 率 影 当底物浓度较低时，表现为一级反应（其反应速 响 率与浓度的关系能以单分子反应的动力学方程式 的 表示：v=dc/dt=kc （线性关系） 曲 随着底物浓度的增加，反应表现为混合级反应。 线 当底物浓度达到相当高时，表现为零级反应（与 图 底物浓度无关）。
（2）
当底物浓度很高时所有的酶都被底物饱和而转 变为ES复合物，即[E]=[ES]，酶促反应达到最 大速度Vmax，所以
Vmax = k3[ES] = k3[E]
（3）
V = Vmax *[s]
Km +[S] 米氏方程，Km米氏常数
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该方程式表明：当已知Km及Vmax时， 酶反应速率与底物浓度之间的定量关系。 若以[S]作横坐标，v作纵坐标作图，可得 到一条双曲线
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四、Vmax的意义
在一定酶浓度下，酶对特定底物的Vmax 也是一个常数。 pH、温度和离子强度等 因素也影响Vmax的数值， 同一种酶对不同底物的Vmax也不同。
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转换数的定义
当底物浓度很高时，Vmax = k3[ES] = k3[E]，k3表示当酶被底物饱和时，每秒 钟每个酶分子转换底物的分子数，这个 常数又叫做转换数(简称TN)，又称为催 化常数(catalytic constant，kcat)。 kcat值越大，表示酶的催化效率越高。
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三、Km值的意义
4. 判断反应速率v和Vmax之间的关系： 若已知某个酶的Km值，就可以计算出在 某一底物浓度时，其反应速率v相当于 Vmax的百分率。反之。
V = Vmax *[s] Km +[S]
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三、Km值的意义
5. Km值可以帮助推断某一代谢反应的方 向和途径，这对了解酶在细胞内的主要 催化方向及生理功能有重要意义。 催化可逆反应的酶，对正逆两向底物的 Km值往往是不同的，测定这些Km值的 差别以及细胞内正逆两向底物的浓度， 可以大致推测该酶催化正逆两向反应的 效率，
而改变。各种酶的K苯m值甲相酰差酪很氨大酰，胺大多数酶2的.5Km
胰值凝介乳于蛋10白-6~酶10-1mol/甲L之酰间酪。氨酰胺
12.0
乙酰酪氨酰胺
32.0
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三、Km值的意义
3. Km值可以判断酶的专一性和天然底物 有的酶可作用于几种底物，因此就有几 个Km值，其中Km值最小的底物称为该 酶的最适底物也就是天然底物。 Km愈小，达到最大反应速率一半所需要 的底物浓度就愈小 ，底物最适。
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五、Km和Vmax值的测定
(3) Hanes— Woolf作图法 将前式两边均 乘以[S]得：以 [s]/ v～[s]作图， 得一直线，横 轴的截距为 -Km，斜率为 1/ Vmax
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第二节 酶的抑制作用
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抑制与失活之间的关系
失活作用(inactivation) :使酶蛋白变性 而引起酶活力丧失的作用 ,变性剂对酶 的变性作用无选择性. 抑制作用(inhibition) :酶的必需基团化 学性质的改变，但酶未变性，而引起酶 活力的降低或丧失 一种抑制剂只能使一种酶或一类酶产生 抑制作用，因此抑制剂对酶的抑制作用 是有选择性的.