生物学酶促反应动力学辅导版
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的 S 不能转变成产物。由于 I 的存在促进了E和S的 结合，所以称为反竞争性抑制。
ES + I → ESI —×—→ P + E + I
一些重要的不可逆抑制剂
（1）非专一性不可逆抑制剂 ① 有机磷化合物 ② 有机汞、有机砷化合物 ③ 重金属盐 ④ 烷化试剂 ⑤ 氰化物、硫化物和CO ⑥ 青霉素
（2）专一性不可逆抑制剂 ① Ks型不可逆抑制剂 ② Kcat型不可逆抑制剂
合，可以用透析、超滤、凝胶过滤等物理方法 去除而使酶恢复活力。
可逆抑制作用的3种类型
（1）竞争性抑制（competitive inhibition） I 和 S 竞争与酶的活性中心结合，二者只能
结合一个。竞争性抑制剂通常是底物类似物， 它可以与酶结合，但不能被酶催化发生反应。
竞争性抑制剂举例
可逆抑制作用的3种类型
研究酶的抑制作用是研究酶的结构和功能、酶 的催化机制，以及阐明代谢途径的基本手段，也可 以为医药设计新药物和为新农药的研制提供理论依 据。
抑制程度的表示方法
（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 100 % V0
（3）抑制分数（被抑制而失去活力的分数）
胃蛋白酶 木瓜蛋白酶 胆碱酯酶 胰蛋白酶
pH影响酶活力的原因
pH影响酶活力的原因有以下几方面：
① 过酸或过碱使酶变性失活。
② pH偏离最适pH不多时，酶分子中及底物分子 中各可解离基团的解离状态发生了变化，不利于底 物与酶的结合及催化反应。
③ 由于酶分子可解离基团的解离状态发生了改变， 导致酶分子构象发生改变，不利于底物与酶的结合 及催化反应。
pH
最 适 反 应
示 意 图
六、激活剂对酶反应的影响
有些物质与酶结合后可以提高酶活力，这些物质 称为酶的激活剂（activator）或活化剂，它们大部分 是无机离子或小分子化合物，少数是大分子物质如蛋 白质 。作 为激活剂 的金属离 子有 K+、 Na+、 Ca2+、 Mg2+、Zn2+、Fe2+ 等，它们与酶蛋白结合后，或稳定 酶蛋白的构象，或参与底物的结合，或催化反应。
需要注意的是，最适温度值不是酶的特征性 常数，此值随着反应时间的延长而有所下降。
温度对酶反应速率的影响
五、pH对酶反应的影响
酶的活力受环境pH的影响，存在一个最适 反应pH。酶的最适反应pH也不是一个特征性常 数，而是受到底物种类和浓度、缓冲液种类和 浓度的不同而改变。
4种酶的pH-酶活性曲线
A + BX AX + B
24%
A + B + ATP A + B + ATP
AB + ADP + Pi AB + AMP + PPi 6%
三、酶的抑制作用
因酶蛋白变性而酶活力丧失称为酶的失活作用， 而因为某种物质与酶结合使酶活力下降或丧失称为 酶的抑制作用，酶受抑制丧失活力时酶蛋白并没有 变性。能抑制酶活力的物质称为酶的抑制剂 （inhibitor）。
这两个方程的区别就在于快速平衡法推导的方
程中米氏常数是Ks，而稳态法推导的米氏方程中米
氏常数是Km。 Ks k2 k1
Km k2 k3 k1
Ks是[ES]的解离平衡常数。当 k3 k2 时，Km 转化
成 KS。
米氏方程的几个特点
从米氏方程中可以看出：
➢当[S]<<
Km时，V
Vm [S ] Km
i 1 a 1 Vi
（4）抑制百分数
V0
i % (1 a) 100 % (1 Vi ) 100 % V0
抑制作用的类型
1．不可逆抑制作用（irreversible inhibition） 抑制剂与酶活性中心的基团以共价键结合，
不能用透析、超滤、凝胶过滤等物理方法去除。
2．可逆抑制作用（reversible inhibition） 抑制剂与酶活性中心的基团以非共价键结
二、底物浓度对酶反应 速率的影响
酶反应速率对底物浓度作图
中间复合物学说
为了解释这个现象，Henri和Wurtz提出了 酶－底物复合物学说。该学说认为，当酶催化 反应时，酶首先与底物结合，生成酶－底物复 合物，然后生成产物，并释放出酶。反应用下 式表示：
S+E
ES → P + E
酶底物中间复合物存在的证据
（酶促反应按底物分子数的分类）
底物数 酶分类
单底物 异构酶 单向单底物 裂合酶 假单底物 水解酶
氧化还 双底物 原酶
转移酶
三底物 连接酶
催化反应
酶种类 占总酶 百分数
A
B
5%
A A-B + H2O
AH2 ＋B A2+ + B3+
B+C AOH + BH A + BH2 A3+ + B2+
12% 26% 27%
，反应速率与底物
浓度成正比，属一级反应；
➢当[S]>>
Km时，V
Vm [S ] [S]
Vm
，反应速率达到
最大，并与底物浓度无关，属零级反应；
➢当[S]
=
Km时，V
Vm [S ] Vm 2[S] 2
，所以，Km的意
义是使反应速率达到最大反应速率一半时的底
物浓度。
米 氏 方 程 曲 线
米氏常数的意义
平衡法推导出的米氏方程
V Vm[S] Ks [S]
其中
Ks
k2 k1
米氏方程是一个双曲线方程，若以[S]为自变 量，V为因变量，可以作出双曲线，与实验测得的 结果相符。
（2）稳态理论
1925 年 ， Briggs 和 Haldane 提 出 了 稳 态 （ steady state）理论，对米氏方程做了一项很重要的修正：
（2）非竞争性抑制（noncompetitive inhibition） I 与 S 可以分别与酶结合，谁先结合都可以，
形成 ESI 三元复合物，但 ESI 中的 S 不能转变成 产物。这类抑制剂是与酶活性中心之外的某个部位 结合。
竞争性和非竞争性抑制剂的 抑制机理
可逆抑制作用的3种类型
（3）反竞争性抑制剂（uncompetitive inhibition） I只与 ES结合，只有 ES能分解出产物，ESI 中
① Km是酶的特征性常数，其单位是浓度单位。在 一定的反应条件下，对于一定的底物，Km是定值。
② Km可以判断酶的天然底物。有些酶可以作用于 几个底物，其中Km最小的底物是天然底物。
③ 当k3 << k2时，Km = Ks，可以作为判断酶与底物 亲和力的指标，Km越小，酶与底物的亲和力越大。
多底物的酶促反应
Байду номын сангаас
（1）平衡学说
（Henri，Michaelis和Menten方程）
1902年Henri和Brown提出了酶催化的反应 机理
1913年Michaelis和Menten完善了这个理论， 他们认为酶反应的第一步是快速可逆的平衡， 第二步慢，为限速反应。
平衡学说推导反应速度方程 的假设前提
在推导动力学方程时，有几点假设： ① 第一步迅速平衡，第二步慢，即 k3 << k2 。 ② [S] >> [E]，[S] >> [ES]。 ③ 酶以E和ES两种状态存在。
激活剂对酶反应的影响
不同的激活剂激活不同的酶，有些激活剂激活 一种酶，却又抑制另一种酶。激活剂的浓度也对其 效应有影响，一定浓度时起激活作用，超过这个浓 度又起抑制作用。
在机体内有许多调节酶活力的方式，其中抑制 剂和激活剂的调节属于最快速的方式。
四、温度对酶反应的影响
在较低温度范围内，酶反应速率随着温度的 升高而增加，当温度高到一定程度时，酶开始变 性失活，反应速率反而下降。所以对于酶反应来 说，有一个最适反应温度。一般来说，动物细胞 内酶的最适反应温度在35～40℃，植物细胞中的 酶可达40～50℃，也有一些生长在堆肥、温泉中 的微生物酶的最适温度更高，如Taq DNA聚合酶 的最适温度可高达70℃。
研究酶促反应动力学的意义
酶促反应动力学是研究酶促反应的速率以及影 响酶反应速率的各种因素的科学。在研究酶的结构 与功能的关系以及酶的作用机制时，需要动力学提 供实验证据；为发挥酶催化反应的高效率，寻找最 有利的反应条件；为了解酶在代谢中的作用和某些 药物的作用机制等，都需要掌握酶促反应速率的规 律。
➢电子显微镜和X光衍射直接观察到酶与底物的复 合物。
➢酶与底物结合后光谱发生变化。
➢溶解度或热稳定性在加入底物后发生变化。
➢分离到了酶底物复合物。
➢超离心沉降过程中，可观察到酶和底物共沉降的 现象。
➢平衡透析时，观察到底物在半透膜两侧浓度不相 同(半透膜的一侧有酶，另一侧无酶，有酶一侧底 物浓度高于无酶一侧)。
在 不小，后一步骤不是限速步骤。
反应式中，k3值
所谓稳态是指反应进行一段时间后，系统中的 酶－底物复合物浓度由零逐渐增加到一定数值，然 后保持不变，即处于稳态水平，此时ES的解离和分 解速率之和等于ES的形成速率，
稳态法推导出的米氏方程
V Vm[S] Km [S]
其中
Km
k 2
k3
k
1
两个米氏方程的区别
ES + I → ESI —×—→ P + E + I
一些重要的不可逆抑制剂
（1）非专一性不可逆抑制剂 ① 有机磷化合物 ② 有机汞、有机砷化合物 ③ 重金属盐 ④ 烷化试剂 ⑤ 氰化物、硫化物和CO ⑥ 青霉素
（2）专一性不可逆抑制剂 ① Ks型不可逆抑制剂 ② Kcat型不可逆抑制剂
合，可以用透析、超滤、凝胶过滤等物理方法 去除而使酶恢复活力。
可逆抑制作用的3种类型
（1）竞争性抑制（competitive inhibition） I 和 S 竞争与酶的活性中心结合，二者只能
结合一个。竞争性抑制剂通常是底物类似物， 它可以与酶结合，但不能被酶催化发生反应。
竞争性抑制剂举例
可逆抑制作用的3种类型
研究酶的抑制作用是研究酶的结构和功能、酶 的催化机制，以及阐明代谢途径的基本手段，也可 以为医药设计新药物和为新农药的研制提供理论依 据。
抑制程度的表示方法
（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 100 % V0
（3）抑制分数（被抑制而失去活力的分数）
胃蛋白酶 木瓜蛋白酶 胆碱酯酶 胰蛋白酶
pH影响酶活力的原因
pH影响酶活力的原因有以下几方面：
① 过酸或过碱使酶变性失活。
② pH偏离最适pH不多时，酶分子中及底物分子 中各可解离基团的解离状态发生了变化，不利于底 物与酶的结合及催化反应。
③ 由于酶分子可解离基团的解离状态发生了改变， 导致酶分子构象发生改变，不利于底物与酶的结合 及催化反应。
pH
最 适 反 应
示 意 图
六、激活剂对酶反应的影响
有些物质与酶结合后可以提高酶活力，这些物质 称为酶的激活剂（activator）或活化剂，它们大部分 是无机离子或小分子化合物，少数是大分子物质如蛋 白质 。作 为激活剂 的金属离 子有 K+、 Na+、 Ca2+、 Mg2+、Zn2+、Fe2+ 等，它们与酶蛋白结合后，或稳定 酶蛋白的构象，或参与底物的结合，或催化反应。
需要注意的是，最适温度值不是酶的特征性 常数，此值随着反应时间的延长而有所下降。
温度对酶反应速率的影响
五、pH对酶反应的影响
酶的活力受环境pH的影响，存在一个最适 反应pH。酶的最适反应pH也不是一个特征性常 数，而是受到底物种类和浓度、缓冲液种类和 浓度的不同而改变。
4种酶的pH-酶活性曲线
A + BX AX + B
24%
A + B + ATP A + B + ATP
AB + ADP + Pi AB + AMP + PPi 6%
三、酶的抑制作用
因酶蛋白变性而酶活力丧失称为酶的失活作用， 而因为某种物质与酶结合使酶活力下降或丧失称为 酶的抑制作用，酶受抑制丧失活力时酶蛋白并没有 变性。能抑制酶活力的物质称为酶的抑制剂 （inhibitor）。
这两个方程的区别就在于快速平衡法推导的方
程中米氏常数是Ks，而稳态法推导的米氏方程中米
氏常数是Km。 Ks k2 k1
Km k2 k3 k1
Ks是[ES]的解离平衡常数。当 k3 k2 时，Km 转化
成 KS。
米氏方程的几个特点
从米氏方程中可以看出：
➢当[S]<<
Km时，V
Vm [S ] Km
i 1 a 1 Vi
（4）抑制百分数
V0
i % (1 a) 100 % (1 Vi ) 100 % V0
抑制作用的类型
1．不可逆抑制作用（irreversible inhibition） 抑制剂与酶活性中心的基团以共价键结合，
不能用透析、超滤、凝胶过滤等物理方法去除。
2．可逆抑制作用（reversible inhibition） 抑制剂与酶活性中心的基团以非共价键结
二、底物浓度对酶反应 速率的影响
酶反应速率对底物浓度作图
中间复合物学说
为了解释这个现象，Henri和Wurtz提出了 酶－底物复合物学说。该学说认为，当酶催化 反应时，酶首先与底物结合，生成酶－底物复 合物，然后生成产物，并释放出酶。反应用下 式表示：
S+E
ES → P + E
酶底物中间复合物存在的证据
（酶促反应按底物分子数的分类）
底物数 酶分类
单底物 异构酶 单向单底物 裂合酶 假单底物 水解酶
氧化还 双底物 原酶
转移酶
三底物 连接酶
催化反应
酶种类 占总酶 百分数
A
B
5%
A A-B + H2O
AH2 ＋B A2+ + B3+
B+C AOH + BH A + BH2 A3+ + B2+
12% 26% 27%
，反应速率与底物
浓度成正比，属一级反应；
➢当[S]>>
Km时，V
Vm [S ] [S]
Vm
，反应速率达到
最大，并与底物浓度无关，属零级反应；
➢当[S]
=
Km时，V
Vm [S ] Vm 2[S] 2
，所以，Km的意
义是使反应速率达到最大反应速率一半时的底
物浓度。
米 氏 方 程 曲 线
米氏常数的意义
平衡法推导出的米氏方程
V Vm[S] Ks [S]
其中
Ks
k2 k1
米氏方程是一个双曲线方程，若以[S]为自变 量，V为因变量，可以作出双曲线，与实验测得的 结果相符。
（2）稳态理论
1925 年 ， Briggs 和 Haldane 提 出 了 稳 态 （ steady state）理论，对米氏方程做了一项很重要的修正：
（2）非竞争性抑制（noncompetitive inhibition） I 与 S 可以分别与酶结合，谁先结合都可以，
形成 ESI 三元复合物，但 ESI 中的 S 不能转变成 产物。这类抑制剂是与酶活性中心之外的某个部位 结合。
竞争性和非竞争性抑制剂的 抑制机理
可逆抑制作用的3种类型
（3）反竞争性抑制剂（uncompetitive inhibition） I只与 ES结合，只有 ES能分解出产物，ESI 中
① Km是酶的特征性常数，其单位是浓度单位。在 一定的反应条件下，对于一定的底物，Km是定值。
② Km可以判断酶的天然底物。有些酶可以作用于 几个底物，其中Km最小的底物是天然底物。
③ 当k3 << k2时，Km = Ks，可以作为判断酶与底物 亲和力的指标，Km越小，酶与底物的亲和力越大。
多底物的酶促反应
Байду номын сангаас
（1）平衡学说
（Henri，Michaelis和Menten方程）
1902年Henri和Brown提出了酶催化的反应 机理
1913年Michaelis和Menten完善了这个理论， 他们认为酶反应的第一步是快速可逆的平衡， 第二步慢，为限速反应。
平衡学说推导反应速度方程 的假设前提
在推导动力学方程时，有几点假设： ① 第一步迅速平衡，第二步慢，即 k3 << k2 。 ② [S] >> [E]，[S] >> [ES]。 ③ 酶以E和ES两种状态存在。
激活剂对酶反应的影响
不同的激活剂激活不同的酶，有些激活剂激活 一种酶，却又抑制另一种酶。激活剂的浓度也对其 效应有影响，一定浓度时起激活作用，超过这个浓 度又起抑制作用。
在机体内有许多调节酶活力的方式，其中抑制 剂和激活剂的调节属于最快速的方式。
四、温度对酶反应的影响
在较低温度范围内，酶反应速率随着温度的 升高而增加，当温度高到一定程度时，酶开始变 性失活，反应速率反而下降。所以对于酶反应来 说，有一个最适反应温度。一般来说，动物细胞 内酶的最适反应温度在35～40℃，植物细胞中的 酶可达40～50℃，也有一些生长在堆肥、温泉中 的微生物酶的最适温度更高，如Taq DNA聚合酶 的最适温度可高达70℃。
研究酶促反应动力学的意义
酶促反应动力学是研究酶促反应的速率以及影 响酶反应速率的各种因素的科学。在研究酶的结构 与功能的关系以及酶的作用机制时，需要动力学提 供实验证据；为发挥酶催化反应的高效率，寻找最 有利的反应条件；为了解酶在代谢中的作用和某些 药物的作用机制等，都需要掌握酶促反应速率的规 律。
➢电子显微镜和X光衍射直接观察到酶与底物的复 合物。
➢酶与底物结合后光谱发生变化。
➢溶解度或热稳定性在加入底物后发生变化。
➢分离到了酶底物复合物。
➢超离心沉降过程中，可观察到酶和底物共沉降的 现象。
➢平衡透析时，观察到底物在半透膜两侧浓度不相 同(半透膜的一侧有酶，另一侧无酶，有酶一侧底 物浓度高于无酶一侧)。
在 不小，后一步骤不是限速步骤。
反应式中，k3值
所谓稳态是指反应进行一段时间后，系统中的 酶－底物复合物浓度由零逐渐增加到一定数值，然 后保持不变，即处于稳态水平，此时ES的解离和分 解速率之和等于ES的形成速率，
稳态法推导出的米氏方程
V Vm[S] Km [S]
其中
Km
k 2
k3
k
1
两个米氏方程的区别