中南民族大学研究生酶学第六章多种因素对酶反应速度的影响
影响酶促反应速度的外因研究
影响酶促反应速度的外因研究摘要酶促反应动力学研究的是各种外界因素对酶促反应速度的影响。
综述了影响酶促反应速度的外界因素，如底物浓度、酶浓度、pH值、温度、激活剂和抑制剂等的作用原理。
关键词酶促反应速度；外因；底物浓度由于酶的化学本质是蛋白质，凡能影响蛋白质的理化因素都可以影响酶的结构和功能。
活性中心是酶催化作用的关键部位，凡能影响活性中心发挥作用的因素都可影响酶的催化活性，进而影响酶促反应速度。
酶促反应速度受许多因素的影响，这些因素主要包括底物浓度、酶浓度、pH值、温度、激活剂和抑制剂等。
研究某一因素对酶促反应速度的影响时，保持反应体系中其他因素不变。
1底物浓度对反应速度的影响在酶的浓度不变的情况下，底物浓度对反应速度的影响呈现矩形双曲线（如图1）。
在底物浓度很低时，反应速度随底物浓度的增加而急骤加快，两者呈正比关系，表现为一级反应。
随着底物浓度的升高，反应速度不再呈正比例加快，反应速度增加的幅度不断下降。
如果继续加大底物浓度，反应速度不再增加，表现为零级反应。
此时，无论底物浓度增加多大，反应速度也不再增加，说明酶已被底物所饱和，此时的速度称最大速度Vmax。
根据中间产物学说，Michaelis和Menten在前人工作的基础上，经过大量的实验，于1913年前后提出了反应速度和底物浓度关系的数学方程式，即著名的米-曼方程式：。
式中，V max指该酶促反应的最大速度，[S]为底物浓度，Km 是米氏常数，V是在某一底物浓度时相应的反应速度。
当底物浓度很低时，[S]＜＜Km，则V≌Vmax [S] /Km，反应速度与底物浓度呈正比；当底物浓度很高时，[S]＞＞Km，此时V≌Vmax，反应速度达最大速度，底物浓度再增高也不影响反应速度。
2酶浓度对反应速度的影响在一定的温度和pH值条件下，当底物浓度大大超过酶的浓度时，酶的浓度与反应速度呈正比关系（如图2）。
3pH值对反应速度的影响酶反应介质的pH值可影响酶分子，特别是活性中心上必需基团的解离程度和催化基团中质子供体或质子受体所需的离子化状态，也可影响底物和辅酶的解离程度，从而影响酶与底物的结合。
实验：影响酶活性的因素
contents
目录
• 实验目的 • 实验原理 • 实验步骤 • 结果分析 • 实验总结与反思
01
实验目的
了解酶的作用
01
酶是生物体内重要的生物催化剂 ，能够加速生物体内的化学反应 ，对维持生物体的正常生理功能 至关重要。
02
通过实验，学生将了解酶的作用 机制以及其在生物体内的实际应 用，加深对酶的认识和理解。
数据记录与处理
01
数据记录
在实验过程中，及时记录各组反 应的进程数据，如反应时间、反 应物浓度等。
数据处理
02
03
结果分析
根据记录的数据，计算各组酶活 性，并分析不同因素对酶活性的 影响。
比较各组数据，分析温度、pH值、 抑制剂等因素对酶活性的影响， 得出结论。
04
结果分析
数据整理与图表制作
数据整理
激活剂
某些物质可以激活酶的活性， 增强酶的催化效率。
03
实验步骤
实验材料准备
01
02
03
04
酶溶液
选择一种已知活性的酶，制备 成一定浓度的酶溶液。
底物溶液
选择适当的底物，制备成一定 浓度的底物溶液。
缓冲液
选择适当的缓冲液，用于维持 反应体系的pH值稳定。
实验器具
试管、移液管、滴定管、计时 器等。
培养实验技能
实验过程中，我学会了如何精确控制实验条件，如 何进行数据记录和分析，提高了我的实验操作技能 。
增强团队合作能力
在实验过程中，我们需要小组合作完成实验 操作和数据记录，这锻炼了我的团队合作和 沟通能力。
实验不足与改进建议
实验操作不够规范
在实验过程中，我发现自己在某 些操作上不够规范，如试剂添加、 仪器使用等，需要在后续实验中 加强训练。
影响酶促反应的因素
影响酶促反应的因素
酶促反应指的是由酶作为催化剂进行催化的化学反应。
影响酶促反应的因素有温度，酸碱度，酶浓度，底物浓度，抑制剂和激活剂等。
1.温度：酶促反应在一定温度范围内反应速度随温度的升高而加快；但当温度升高到一定限度时，酶促反应速度不仅不再加快反而随着温度的升高而下降。
在一定条件下，每一种酶在某一定温度时活力最大，这个温度称为这种酶的最适温度。
2.酸碱度：每一种酶只能在一定限度的pH范围内才表现活性，超过这个范围酶就会失去活性。
3.酶浓度：在底物足够，其它条件固定的条件下，反应系统中不含有抑制酶活性的物质及其它不利于酶发挥作用的因素时，酶促反应的速度与酶浓度成正比。
4.底物浓度：在底物浓度较低时，反应速度随底物浓度增加而加快，反应速度与底物浓度近乎：成正比，在底物浓度较高时，底物浓度增加，反应速度也随之加快，但不显著；当底物浓度很大且达到一定限度时，反应速度就达到一个最大值，此时即使再增加底物浓度，反应也几乎不再改变。
5.抑制剂：能特异性的抑制酶活性,从而抑制酶促反应的物质称为抑制剂。
6.激活剂：能使酶从无活性到有活性或使酶活性提高的物质称为酶的激活剂。
酶促反应速度、底物浓度、酶浓度、反应时间的关系
酶促反应考题往往以坐标曲线、折线图形式出现，解决此类问 题，要看清坐标图形的横坐标、纵坐标，要正确理解它们之间 的关系。如图：
此图实线表示：底物数量一 定，随着时间的推移，生成 物的量积累，到t时刻，底物 耗尽，生成物的量不再增加。 而虚线表示：酶量增加一倍后， 改变酶促反应的速度，使底物 耗尽的时间缩短一半（t/2）， 并不能增加生成物的量
实线表示：酶浓度一定量的前提下，随 着底物的增加，酶促反应的速度增加， A点开始，由于酶数量有限，其催化能 力有限，反应速率不再随底物的增加而 增加。
此时若将酶浓度提高一倍，当然反应 速率会提高，且速率最终会达到A点 对应速率的两倍。
酶促反应速度、底物浓度、 酶浓度、反应时间的关系
酶促反应的速度受酶的浓度、底物量的多少的影响
1、当底物浓度一定，加入 一定量的酶，反应曲线如①。 在与①同样的条件下，底物 浓度增加一倍，反应物生成 量增加一倍，但反应速度不 变，如④ 2、当底物浓度一定，酶量 减半，酶反应曲线如②。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
3、当底物浓度一定，酶量 增加一倍，反应曲线如③
生物酶催化反应规律及影响因素探究
生物酶催化反应规律及影响因素探究生物酶是生物体内的一种重要的催化剂，能够加速生物化学反应的速率而不参与其中。
在生物体内，酶催化反应是一种高效、高选择性的反应方式，其规律和影响因素对于理解生物体内代谢过程和开发生物技术具有重要意义。
本文将对生物酶催化反应的规律和影响因素进行探究。
首先，生物酶催化反应的规律包括酶底物亲和性、速率与浓度之间的关系以及酶催化的温度和pH敏感性。
酶底物亲和性是指酶对底物的结合能力，通常通过酶的亲和常数来描述。
亲和常数越小，酶与底物的结合能力越强。
速率与浓度之间的关系可由米氏方程描述，该方程表明酶催化反应速率与底物浓度之间存在一个饱和曲线的关系，即速率随着底物浓度的增加而增加，但在一定浓度范围后速率趋于饱和。
酶催化反应的温度和pH敏感性是指酶的活性对温度和pH值的变化的敏感程度。
温度对酶活性的影响可通过酶活性温度曲线来描述，该曲线呈现出一个最适温度和两个极限温度。
pH值对酶活性的影响可通过酶活性-pH曲线来描述，该曲线也呈现出一个最适pH和两个极限pH。
酶催化反应的规律是基于生物酶与其底物之间的特定结合和变化，这些规律不仅与酶的结构密切相关，也受到酶催化过程中其他分子的影响。
其次，生物酶催化反应的影响因素包括温度、pH值、底物浓度和酶浓度。
温度的影响主要体现在两个方面：酶催化反应速率和酶的稳定性。
一般来说，随着温度的升高，酶催化反应的速率会增加，因为温度升高会导致底物和酶的分子运动加快，增加二者的碰撞机会。
然而，当温度超过酶的适温范围时，酶会发生变性而失去催化活性。
pH值是指溶液的酸碱性，对酶的活性也有重要影响。
每种酶都有一个最适pH值，在最适pH值下酶的活性最高，当pH偏离最适值时，酶的活性会受到抑制。
底物浓度和酶浓度对酶催化反应速率同样有影响。
在底物浓度较低时，酶与底物的结合机会较少，反应速率较低。
随着底物浓度的增加，酶与底物的结合机会增加，反应速率也随之增加。
但在一定浓度范围内，底物浓度增加不会显著增加反应速率，因为酶的活性已经达到饱和状态。
第六章酶促反应动力学
最大值（ Vmax ），此
时再增加底物浓度，反 应速度不再增加，表现 为零级反应。
米氏学说的提出
E+S=ES=E+P E (酶enzyme)
S (底物 substrate) ES(酶与底物复合物) P (product)
E+S
第六章 酶促反应动力学
第六章 酶促反应动力学
酶促反应动力学 是研究酶促反应速度及影响 此速度的各种因素的科学 :
酶促反应的速度方程 -米氏方程 影响速度的各种因素 :底物浓度;
酶浓度 ; pH; 温度 抑制剂; 激动剂 .
第一节 底物浓度对酶反应速率的影响
? 在低底物浓度时, 反应速度 与底物浓度成正比，表现为 一级反应特征。
? 如某些金属离子（ Cu2+、Ag+、Hg2+）以及 EDTA等，通常能与酶分子的调控部位中的 SH基团作用，改变酶的空间构象，引起非竞 争性抑制。
非 竟 争 性 抑 制
非竞争性抑制
加入非竞争性
非竞争性抑制剂
1.0
抑制剂后， 0.8
Km 虽然不变，
但由于Vmax
0.6
v /
1
减小，所以酶
0.4
度
?当反应速度等于最大速度
一半时,即V = 1/2 Vmax, Km = [S]
?上式表示 ,米氏常数是反应 速度为最大值的一半时的底 物浓度。
?因此,米氏常数的单位为 mol/L。
米氏常数Km的意义
? 不同的酶具有不同Km值，它是酶的一个
重要的特征物理常数。
? Km值只是在固定的底物，一定的温度和
1.0
探究影响酶活性的因素
紫外线辐射
紫外线辐射对酶活性的影响取决于紫外线的波长和照射时 间。短波长的紫外线辐射可以抑制酶活性，而长波长的紫 外线辐射对酶活性的影响较小。
紫外线辐射可以引起酶分子中的某些化学键断裂，从而破 坏酶的结构，导致酶活性降低或失活。
实验结果和讨论
• 温度对酶活性的影响：随着温度的升高，酶促反应速率逐渐增加。当温度达到 一定值时，酶促反应速率达到最大值。继续升高温度，酶促反应速率逐渐降低 。这说明高温会使酶变性失活。
• pH对酶活性的影响：在一定pH范围内，酶促反应速率随着pH的增加而增加 。当pH达到最佳值时，酶促反应速率达到最大值。当pH偏离最佳值时，酶促 反应速率逐渐降低。这说明酸碱环境对酶活性有显著影响。
探究影响酶活性的因素
• 引言 • 影响酶活性的物理因素 • 影响酶活性的化学因素 • 影响酶活性的生物因素 • 实验探究酶活性影响因素 • 结论
01
引言
酶的重要性
生物催化剂
酶是生物体内重要的催化剂，参 与细胞代谢过程中的各种化学反 应，维持生命活动的正常进行。
生理功能
酶在人体内发挥着多种生理功能， 如消化、代谢、免疫等，酶的活 性异常与多种疾病的发生和发展 密切相关。
04
影响酶活性的生物因素
基因表达
基因表达水平
酶的基因表达水平直接影响酶的合成量，从而影响酶活性。 基因表达增强时，酶的合成量增加，酶活性增强；反之，基 因表达减弱时，酶的合成量减少，酶活性降低。
基因突变
基因突变可能导致酶的结构发生变化，影响酶的活性。有些 突变可能使酶完全失活，有些则可能使酶的活性降低或增强 。
中南民族大学研究生酶学第五章酶催化动力学基础
第五章 酶催化动力学基础5.1 引言酶催化动力学主要是研究各种因素对酶促反应速度的影响、酶促反应的规律及反应历程。
影响酶促反应速度的因素包括[S]、[E]、[P]、[I]、[A]、pH 和温度等。
本章重点讨论[S]对酶促反应速度的影响,并且介绍一些基本概念和简单体系的动力学方程的推导。
5.2 反应级数和速度常数 5.2.1 反应级数化学反应的级数就是动力学方程中影响反应速度的各反应物浓度项上的指数之和。
5.2.1.1 零级反应反应速度与底物的浓度无关,称为零级反应。
当[S]大大高于[E]时,可认为是零级反应。
0][][k td P d td S d V ==-= (4.1),t d k S d P d 0][][=-= (4.2)。
积分(4.2)式得 ⎰⎰=-t tS S t d k S d 00][0][][,t k S S t 00][][=- (4.3)。
也即t k P 0][=,故[P]与t 成正比,k 0为该零级反应的速度常数,它表明单位时间底物的减少量或产物的生成量,因次为“C ·t －1”。
零级反应的半寿期(即一半底物转化成产物所需的时间)21t 可以由0][21][S S t =代入式(4.3)求得00][21][k S S =-21t ,0][21k S =21t , 21t 002][k S =(4.4)。
21t 与[S]0成正比,与k 0成反比。
5.2.1.2 一级反应反应速度与底物浓度成正比(单底物反应),称为一级反应。
当[E]>>[S]时为一级反应。
][][1S k td S d V =-= (4.5), t d k S S d 1][][=-(4.6)。
式中k 1为一级反应速度常数。
将式(4.6)积分得 ⎰⎰=-t tS S t d k S S d 01][0][][][, t k S S t 10)][ln ][ln (=--,t k S S t 10][ln ][ln =-。
第6章酶化学第四节 影响酶促反应速率的因素——酶 促反应动力学
在酶促反应中，酶先要与底物作用，生成活化的中间产物， 当反应中体系的温度、pH不变，底物浓度大大超过酶浓度时， 反应速率随酶浓度增加而增加，两者成正比关系。
食品生物化学
图6-7 酶浓度对酶促反应速率的影响
食品生物化学
三、底物浓度对酶促反应速率的影响
1．底物浓度与酶促反应速率的关系
食品生物化学
V-[S]的变化关系，可用中间产物学说进行解释。在底物浓 度较低时，只有一部分酶能与底物作用生成中间产物，溶液中 还有多余的酶没有与底物结合，因此，随着底物浓度增加，就 会有更多的酶与底物结合成中间产物，中间产物浓度大，产物 的生成速度也就加快，整个酶反应速率也就增大；但是当底物 浓度足够大时，所有的酶都与底物结合生成中间产物，体系中 已经没有游离态的酶了，虽再增加底物的浓度也不会再有更多 的中间产物形成，底物浓度与酶促反应的速度几乎无关，反应 达到最大反应速率。
食品生物化学
第四节 影响酶促反应速率的因素——酶 促反应动力学
一、酶促反应速率的测定
酶促反应速率，可用单位时间内底物浓度的减少量或产物 的生成量来表示。在实际测定中，多用产物浓度的增加作为反 应速率的量度。酶促反应的速度与反应进行的时间有关。以产 物生成量（P）为纵坐标，以时间（t）为横坐标作图，可得到 酶反应过程曲线图。
食品生物化学
第六章 酶化学
• 第一节 概述 • 第二节 酶的命名和分类 • 第三节 酶催化反应的机理 • 第四节 影响酶促反应速率的因素——酶促反应动力学 • 第五节 酶的活力测定 • 第六节 食品工业中重要的酶及其应用
食品生物化学
学习目标
1.掌握酶的化学本质及作用特点。 2.了解酶的命名及分类。 3.掌握酶催化反应的机理。 4.掌握温度、pH、酶浓度、底物浓度、竞争性抑制、非竞 性抑制物及激活剂对酶促反应速率的影响。 5.掌握酶活力的概念及测定酶活力的方法。 6.熟悉食品工业中重要的酶及其应用，了解固定化酶。
影响酶促反应的因素
§3影响酶促反应的因素一、温度一般而言，温度越高化学反应越快，但酶是蛋白质，若温度过高会发生变性而失去活性，因而酶促反应一般是随着温度升高反应加快，直至某一温度活性达到最大，超过这一最适温度，由于酶的变性，反应速度会迅速降低。
大多数酶，在30-40℃范围内显示最高活性。
贾2-8 pH对病反应速度的影响热对酶活性的影响对食品很重要，如，绿茶是通过把新鲜茶叶热蒸处理而得，经过热处理，使酚酶、脂氧化酶、抗坏血酸氧化酶等失活，以阻止儿茶酚的氧化来保持绿色。
红茶的情况正相反，是利用这些酶进行发酵来制备的。
二、PH值酶是蛋白质，在极端的酸性或碱性条件下会变性而完全失去活性，大多数酶的最适PH值为4.5-8.0范围内。
三、水分活度水能影响食品中酶反应的速度，通常可用降低食品中水分含量的方法来阻滞酶度遣腔泛塞物装度[S】等作用引起的变质。
四、酶浓度对大多数酶促反应来说，在适宜的温度、PH值和底物浓度一定的条件下，反应速度至少在初始阶段与酶的浓度成正比。
如果反应继续进行，则速度将降低，这主要是因为底物浓度下降及终产物对酶的抑制之故。
五、底物浓度酶催化反应可用下式表示：E+ S= ES > ·E +P式中E、S、ES、P分别代表酶、底物、酶—底物络合物和产物，可推出下列公式(米氏方程):V=Vm[S]/ (K+[S])式中：V —测定的反应初速度Vma.—最大反应速度公式用图表示，则如图(1)所示，由公式及图可得出下列结论：1. 当底物浓度增加时，酶反应的速度趋于一个极限值，即Vmz.2. 当V=1/2Vm时，则1/2=[S]/(K- [S]),或K=[S],即米氏常数相当于反应速度为最大速度一半时的底物浓度。
3. K.是酶和底物亲和力的度量，K,值小表示底物对酶的亲和力大，酶催化反应的速度也大。
K.是酶学中的一个重要常数，它的倒数1/K 叫做”亲和力常数”。
六、抑制剂有些物质能使酶活性中心的化学性质发生改变，导致酶活力下降或丧失，这种现象称为酶的抑制，引起酶抑制的物质叫抑制剂。
影响酶催化效率的因素
影响酶催化效率的因素使酶具有催化效率高的因素有以下几个方面。
（一）邻近与定向效应是指酶受底物诱导发生构象变化，使底物与酶的活性中心楔合，对于双分子反应来说，两个底物能集中在酶活性中心，彼此靠近并有一定的取向。
这样就大大提高了活性部位上底物的有效浓度，使一个分子间的反应变成了一个近似于分子内的反应，从而增加了反应速度。
（二）底物分子敏感键扭曲变形酶活性中心的结构有一种可适应性，当专一性底物与活性中心结合时，可以诱导酶分子构象的变化，使反应所需要的酶中的催化基团与结合基团正确的排列和定位，使催化基团能够合适地处在被作用的键的地方，这也就是前面提到过的“诱导契合”学说。
与此同时，变化的酶分子又使底物分子的敏感键产生“张力”，甚至“变形”，从而促进酶-底物络合物进入过渡态，降低了反应活化能，加速了酶促反应。
实际上这是酶与底物诱导契合的动态过程。
酶活性中心的某些基团，在底物的分步反应中，经常表现为酸碱催化与共价催化的作用。
（三）酸碱催化酸碱催化有狭义的和广义的。
最初，化学家们认为：酸是H+离子，碱是OH -离子。
狭义的酸碱催化就是H+离子或OH -离子对化学反应速度表现出的催化作用。
酸碱催化在有机化学反应中是比较普遍的现象。
如在酸碱的作用下，蛋白质可能水解为氨基酸，脂肪可以水解为甘油和脂肪酸。
由于细胞内的环境接近中性，H+与OH -离子的浓度都很低，因此，在生物体内进行的酶促反应，H+与OH -离子的直接作用相当微弱。
随着科学的发展，概念的深化，后来把酸定义为质子的供体，碱定义为质子的受体。
现在所说的酸碱催化作用，则是指组成酶活性中心的极性基团，在底物的变化中起质子的供体或受体的作用，这就是广义的酸碱催化。
发生在细胞内的许多类型的有机反应都是广义的酸碱催化。
例如，羰基的水化、羧酸酯或磷酸酯的水解、各种分子的重排以及许多取代反应都属此种类型。
酶活性中心处可以提供质子或接受质子而起广义酸碱催化作用的功能基团有：谷氨酸、天冬氨酸侧链上的羧基，丝氨酸、酪氨酸中的羟基，半胱氨酸中的巯基，赖氨酸侧链上的氨基，精氨酸中的胍基和组氨酸中的咪唑基。
正交法测几种因素对酶活力的影响
正交法测几种因素对酶活力的影响一、实验原理1、酶反应受到多种因素的影响，如底物浓度、酶浓度、温度、pH值、激活剂和抑制剂等都能影响酶反应速度，并且各因素之间也相互影响（交互作用）。
1）底物浓度对酶反应速度的影响2）酶浓度对酶反应速度的影响3）温度对酶反应速度的影响的常数，它受底物的种类、浓度；溶液的离子强度、pH、反应时间等的影响。
4）pH对酶反应速度的影响是一个固定的常数，2、正交法1）正交法是利用正交表来安排多因素试验、寻求最优水平组合的一种高效率试验设计方法。
它从多因素试验的全部水平组合中挑选部分有代表性的水平组合进行试验，通过对这部分试验结果的分析了解全面试验的情况，找出最优水平组合。
2）正交法的优点：用较少的试验获得较全面的数据结果，避免了在多因素、多水平试验中对每个因素的每个水平都互相搭配进行的全面试验，节省大量的人力、物力，缩短了实验时间。
3）正交表的正交性：Ⅰ表中每一列（因素）各水平的重复数相等；Ⅱ表中任意两列横向形成的有序数对中，所有各种可能的有序数对的重复数相同。
用正交表安排的实验，具有均衡分散的特点。
即按正交表挑选出来的各因素水平组合在全部水平组合中的分布式均衡的。
4）正交实验的一般流程Ⅰ列出试验中的因素和水平数Ⅱ选择合适的正交表Ⅲ根据正交表进行实验设计Ⅳ实验并收集数据Ⅴ分析数据，得出结论5）结果分析Ⅰ利用各因素同一水平试验指标之和及平均数，可比较因素不同水平对试验的影响程度。
Ⅱ计算极差，可比较不同因素的影响程度。
Ⅲ找出最佳试验条件（理论值）。
3、本实验选取四个因素，即底物浓度[S]、酶浓度[E]、温度、 pH 值，每个因素选三个水平，选择正交表设计实验，实验设计如下表：表 14、本实验测定的是胰蛋白酶的活力，以血红蛋白为底物，血红蛋白水解后的产物多肽或氨基酸可用Folin-酚显色，在680nm下比色来得到产物浓度，从而通过一定时间内生成产物的量来判断酶反应的速度。
二、实验试剂1、2%血红蛋白液2、15%三氯乙酸（TCA）溶液3、0.3mg/mL牛胰蛋白酶（1：250）4、0.04mol/LpH为7、8、9的巴比妥钠-HCl缓冲液5、Folin-酚试剂：Folin-A(Ⅰ):-NaOHFolin-A(Ⅱ):-酒石酸钾（钠）临用前将A(Ⅰ)和A(Ⅱ)按50：1体积比混合得Folin-A试剂。
有机介质中酶催化反映的影响因素
水含量
2. 最适水含量通常随溶剂极性增大（lgP减小）而增大，而最适水 活性与溶剂的极性无关。故在实际应用时应当控制反应体系的 水活度在最适水和度的范围内。（水活度更能确切地反映水对
酶催化反应速度（酶活性）的影响）
A
6
1. 温度升高能加快化学反应速度与过高的温度会引起酶失活两方面综合，故 在实际
使用时，酶催化反应的温度通常控制在最适温度范围内。
温度
2. 微水有机介质中，含水量低，酶的热稳定性增强，其最适温度高于水溶液 中催化
的最适温度，确定其最适温度。
3. 温度升高，酶的立体选择性降低；反之升高。Lam和Keinan的实验结果支 持此结
论；手性分子的拆分。为此，要控制适宜的反应温度，使酶催化反应在较 高的反
A
4
ห้องสมุดไป่ตู้
聚 合 物 相 对 分 子 1. 不同的有机溶剂，极性不同，对酶分子的结构及质底物和产物的分 配的影响不同，进而影响酶催化反应速度，甚量至影响酶的底物专
有机溶剂的种类 一性、对映体选择性、区域选择性和键选择性等。故二有氧机六溶环剂含的量/%
极性选择要适当。通常选用2≤lgP≤5的溶剂作为催化反应介质。 2. 水与有机介质混溶的单相反应体系中，有机溶剂含量对酶催化有
影响。 如：与水混溶的二氧六环介质,辣根过氧化酶(HRP)催化对苯基苯 酚的聚合反应,随着二氧六环的含量增加,酶催化得到的聚合物的 分子量也增加,80%时最大。
A
5
1-已烷 2-四氯甲烷 3-甲苯
反
应
速 度
123
4
4-苯 1. 当其它的影响因素不变时，体系的水含量或水火活度对酶催化
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第六章 pH、温度、抑制剂和活化剂对酶反应速度的影响6.1 pH对酶反应速度的影响6.1.1 酶反应的最适pH如果在不同pH条件下测定酶反应速度，可得到左图中的曲线A,最适pH为6.8。
如果将酶在不同pH条件下预保温，然后在pH6.8下测酶反应速度，得到曲线B，说明pH5～8（除了pH6.8附近）使酶可逆失活，当pH回到6.8时，酶活性可完全恢复；当pH 〉8或pH〈5时，酶发生了不可逆失活。
一些酶的最适pH和等电点酶底物等电点最适反应pHα－淀粉酶（猪胰）淀粉 5.2～5.6 6.9β－淀粉酶（麦芽）淀粉 6.0 5.2蔗糖酶蔗糖 5.0 4.5乙酰胆碱酯酶乙酰胆碱 5.0 8.4核糖核酸酶（牛胰）核糖核酸7.8 7.8胃蛋白酶各种蛋白质 3.8 1.5～2.5胰蛋白酶各种蛋白质7.8 7.5胰凝乳蛋白酶各种蛋白质8.1～8.6 8～9木瓜蛋白酶各种蛋白质9.0 5.0～5.5菠萝蛋白酶各种蛋白质9.5～10.0 6.0～6.5脲酶尿素 5.0～5.1 6.4～7.6脱羧酶（酵母）丙酮酸 5.1 6.0过氧化氢酶（也叫触酶，牛肝）H2O2 5.6 5.7醛缩酶（兔肌）果糖二磷酸 6.0 7.5～8.5己糖激酶（酵母）葡萄糖，A TP 4.5～4.8 8～9黄嘌呤氧化酶（牛乳）黄嘌呤 6.7 8.5～9.0 注意最适pH与等电点的差别。
与等电点相比，最适pH偏酸的说明要在带正电荷的情况下工作，最适pH偏碱的说明要在带负电荷的情况下工作。
6.1.2 最适pH的解释酶分子中含有多种可解离的基团，如－COOH 、－NH 2、－SH 、－OH 、咪唑基、胍基等。
在最适pH 时，各基团的解离状态处于使构象正常及活性中心处于结合底物和催化反应的最佳状态。
当pH 偏离最适pH 时，活性中心基团的解离状态发生变化，使酶与底物的结合能力（亲和力）下降，催化能力也下降，致使酶活性下降，即保持正确解离状态的酶分子比例下降。
若pH 偏离得太多，导致构象发生不可逆变化，就会使酶变性失活。
如溶菌酶活性中心的两个氨基酸只有处于Asp52－COO －和Glu35－COOH 状态下才具有活性。
底物的解离状态也受pH 的影响，从而影响到底物与酶的结合及被催化反应。
6.1.3 酶的酸碱稳定性一般来说，酶反应的最适pH 也是使酶最稳定的pH ，偏离的pH 会使酶分子的构象发生变化，构象变化的程度与pH 偏离的程度及偏离pH 处理的时间有关。
若pH 偏离不多，或处理时间较短，回复到最稳定pH 后，酶活性可得到恢复，这种恢复也是随着时间的推移逐渐发生的。
若pH 偏离较多或处理的时间较长，则酶发生不可逆失活。
6.1.4 pH 影响酶反应速度的动力学下面讨论几种不同的解离体系的动力学，并假定在实验涉及到的pH 范围内，酶的构象不发生变化。
6.1.4.1 游离酶和ES 复合物二者的解离体系 A ．解离模式假定各可逆过程均迅速达到平衡，ESH →EH ＋P 为限速反应。
B ．速度方程的推导用迅速平衡法处理：12][]][[e K EH H EH =++ ………① 2][]][[e K EH H E =+- ………②12][]][[es K S EH H EHS =++ ………③2][]][[es K EHS H ES =+- ………④'][]][[s K EHS S EH = ………⑤由②⑤得 ][]][['][2EHS S H K K E s e ⋅=+-； 由⑤得 ][]['][EHS S K EH s ⋅=；由①⑤得 ][][]['][12EHS S K H K EH e s ⋅=++； 由④得 ][][][2EHS H K ES es ⋅=+-； 由③得 ][][][12EHS K H S EH es ⋅=++；∵ V = k 2[EHS]， [E]0 = [E －]＋[EH]＋[EH 2+]＋[ES －]＋[EHS]＋[EH 2+S]， ∴][][][][][][][][2220S EH EHS ES EH EH E EHS k E V+-+-+++++= 将式⑥代入上式得][)][1][][]['][']][['(][][121202EHS K H H K S K H K S K S H K K EHS E k V es es e s s s e ⋅+++++=++++分子分母同乘以[S]得)][][1]([)][][1('][][212102+++++++++=H K K H S H K K H K S E k V es es e e s 分子分母同除以 ][][121++++H K K H es es 得][][][][][1][][1'][][][1][21212102S KS V S H K K H H K K H K S H K K H E k V H mH m e e es es s es es +=+++++⋅⋅++=++++++++ ……………⑦式中k 2 [E]0 = V m 。
将上式取双倒数形式得)][][1(1][1)][][1('12121+++++++⋅++=H K K H V S H K K H V K V es es e e s m m …………⑧ C ．讨论[H +]既影响V m H +，又影响K m H +。
当[H + ]很高或很低时，式子可简化，得K m H +的简化式，但意义不大。
D ．作图法求常数a ．斜率及截距的再作图法：当K e 1≥100 K e 2，K es 1≥100 K es 2时，可用本法求K e 1、K e 2、K es 1、K es 2、K s ’、V m 等常数。
式⑧中的斜率和截距整理得 斜率＝mm m V K H V K K H K V K s e s e s '][1']['21+⋅+⋅++截距＝mm m HmV H V K H K V Ves es 1][1][1121+⋅+⋅=+++根据式⑧，在不同的pH 下作直线，每一个pH 可以得到一个斜率和一个截距。
当[H +]较高时，上面两式中的][1+H 项可以忽略不计，剩下的部分为直线方程。
以斜率对[H +]作图得左上图，以截距对[H +]作图得右上图。
当[H +]很低时，上面两式中的[H +]项可以忽略不计，以斜率对][1+H 作图得左下图，以截距对][1+H作图得右下图。
从这4个图中，可得出各个常数。
但如果K e1和K e2相近，或K es1和K es2相近，或pH居中，则不能忽略任何一项。
b．Dixon-Webb对数作图法此方法要求pK e1和pK e2及pK es1和pK es2的差距≥3.5个pH单位。
以+HmVlg对pH作图可求得pK es1和pK es2，以++HmHmKVlg对pH作图可求得pK e1和pK e2 。
根据式⑦，][][121+++++=HKKHVVesesmHm，)][][1(lglglg21+++++-=HKKHVV esesmHm当处于低pH条件时，[H+]很大，][2+HK es可以忽略不计，因1][esKH+很大，1也可以省略，故上式可写成1][lglglgesKHVVmHm++-=，1lg][lglglg esKHVVmHm+-=++，1lg lg es pK pH V Vm H m-+=+以+Hm V lg 对pH 作图，得一直线，直线的斜率为1。
在高pH 时，[H +]很小，1][es K H +和1都可以忽略不计，上式可写成][lglg lg 2++-=H K V V es m Hm ，][lg lg lg lg 2+++-=H K V V es m H m，pH pK V V es m H m-+=+2lg lg以+Hm V lg 对pH 作图得一直线，直线的斜率为－1。
在最适pH 下，V m H +达到最大，V m H +＝V m ， m H mV V lg lg =+。
以+Hm V lg 对pH 作图得一水平直线，水平直线与斜率为1的直线的交点的横坐标为pK es 1，水平直线与斜率为－1的直线的交点的横坐标为pK es 2 。
根据式⑦，=++H mHmKV ][][1][][1'][][1212121++++++++++⋅++H K K H H K K H k H K K H V es es s es es e e m][][11'21++++⋅=H K K H K V e e s m当处于低pH 时，[H +]很大，1和][2+H K e 可以忽略不计，故上式可写成 =++H mH mK V]['1+⋅H K K V e s m ， ][lg lg 'lg lg 1+++-+=H K K V K V e s m H mH m，pH pK K V K V e s mH mH m +-=++1'lglg以++H mH mKV lg对pH 作图得一直线，斜率为1。
在高pH 时，[H +]很小，1和1][e K H +可以忽略不计，故上式可写成=++H mHm K V 2]['e s K H K V m +⋅， 2lg ][lg 'lg lg e s K H K V K V m H m Hm -+=+++， 2'lglge s pK pH K V K V mH mH m +-=++ 以++H mH mKV lg对pH 作图得一直线，斜率为－1。
在最适pH 下，V m H +＝V m ，K m H += K s ’（K s ’＝K m ），=++H mH m K V 's K V m， =++H mH mK Vlg'lgs K V m， 以++HmH mK V lg 对pH 作图，得一水平直线。
此水平直线与斜率为1的直线的交点的横坐标为pK e 1，此水平直线与斜率为－1的直线的交点横坐标为pK e 2。
此图与上图相似。
6.1.4.2 游离酶的解离体系 A ． 解离模式 B ．速度方程s K EHS S EH =][]][[ ， ][][][EHS S K EH s ⋅=； 2][]][[e K EH H E =+- ， ][]][[][][][22EHS S H K K EH H K E s e e ⋅==++-；12][]][[e K EH H EH =++ ， ][][][][][][112EHS S K K H EH K H EH e s e ⋅=⋅=+++；[E]0 = [E －] + [EH] + [EH 2+] + [EHS]， V = K 2 [EHS] 。